JP2004180307A - セキュア移動体無線及びマルチホップデータネットワークのための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 セキュアノマディック無線ネットワーク又はSNOWNETは、階層的手法に従う。特定のSNOWNETノードは、ネットワークサービスが必要とされ且つ基幹ネットワークが形成される領域に配備される。と同時に、SNOWNETノードはローカルアクセスサービスを正規のモバイルクライアントに提供する。SNOWNETは、ノード及び/又はクライアントの認証により、更にはデータの暗号化により安全性を高める。
【選択図】 図2
Description
本願は、2002年11月25日付けの、ラッシェン・ジ、ジョナサン・アグレ、アルネッシュ・ミシュラ及びソヒル・タッカー(Lusheng Ji,Jonathan Agre,Arunesh Mishra,and Sohil Takkar)による“METHODS AND APPRATUS FOR SECURE,PORTABLE,WIRELESS AND MULTI−HOP DATA NETWORKING−SECURE NOMADIC WIRELESS NETWORK(SNOWNET)”と題する番号60/428,700を有する仮出願による利益を享受し、35U.S.C.119の規定の下に、その開示内容は本願の参考に供せられる。
SNOWNET内でデータがどのようにして転送されるかを説明する前に、どのようにしてアドレスが管理されるかを詳細に説明する。
橋渡し(ブリッジング)及び配信(ルーティング)を含むSNOWNET300データ転送が説明される。
SNOWNETノード302がブリッジングモードで動作する場合に、SNOWNETノード302は、上述したIEEE802.1dMACブリッジプロトコルを実行する。SNOWNETノード302がブリッジングモードで動作する場合に、SNOWNETノード302は、「SNOWNETブリッジ」305として言及される。
SNOWNETノード302がルーティングモードで動作する場合に、SNOWNETノード302は、(階層化又はクラスタ化手法とは異なり)基幹ネットワーク306にフラット配信空間(flat routing space)を形成する。これらSNOWNETノード302は、ルーティングモードで動作する場合に、SNOWNETルータ305として言及される。この場合に、基幹ネットワーク306は、移動アドホックネットワーク(MANET:Mobile Adhoc Network)の変形として眺められ(ワールドワイドウェブにおける ietf.org/html.characters/manet−charter.html のIETF移動アドホックネットワーク(manet)ワーキンググループ)、MANET配信アルゴリズムでのリサーチ結果はSNOWNETルーティングに借用される(C.Perkins,E.Belding−Royer,and S.Das,“Adhoc On−Demand Distance Vector(AODV)Routing”,IETF Internet Draft“draft−ietf−manet−aodv−11.txt”,Work in Progress,June 2002;D.Johnson,D.Maltz,Y.Hu,and J.Jetcheva,“The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile AdHoc Networks(DSR)”,IETF Internet Draft<draft−ietf−manet−dsr−07.txt>,Work in Progress,February 2002;等)。
IEEE802.1x標準規格への拡張に準拠した、2段階の安全な移動可能な無線ルータネットワーク装置に対するSNOWNETアーキテクチャ。
各々が無線クライアント装置より成る複数の移動クライアントコンピュータ装置と、
移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹サービスを提供する無線基幹ネットワークとを備える無線ネットワークであって、
前記無線基幹ネットワークを形成する移動可能な無線ネットワークノード装置が、それら各自のカバレッジ領域内で移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供し、且つ他の移動クライアントコンピュータ装置に又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとマルチホップ方式で移動クライアントコンピュータ装置の通信データを無線基幹ネットワーク上で転送及び配信する無線基幹サービスを提供することを特徴とする無線ネットワーク。
当該無線ネットワークがセキュアネットワークとして動作し、更に、認証サーバより成り、移動クライアントコンピュータ装置の通信が保全され、移動クライアントコンピュータ装置が認証プロトコル及び認証サーバを用いてネットワークによって認証されることを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
前記移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、無線ネットワーク用の認証サーバとして構成されることを特徴とする付記2記載の無線ネットワーク。
前記認証サーバが、移動可能な無線ネットワークノード装置によりアクセスすることが可能な他の機器に属することを特徴とする付記2記載の無線ネットワーク。
前記移動可能な無線ネットワークノード装置が、認証プロトコル及び認証サーバを用いて無線ネットワークにより認証されることを特徴とする付記2記載の無線ネットワーク。
前記移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、ゲートウエーサービスを提供し、複数のインターフェースを有し、前記複数のインターフェースの1つが無線基幹ネットワークとの通信を提供し、前記複数のインターフェースの少なくとも1つが前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとの通信を提供することを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
前記移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、複数の無線インターフェースより成り、前記複数の無線インターフェースの少なくとも1つが移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供し、前記複数の無線インターフェースの少なくとも1つが無線基幹サービスとの通信を与えることを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
前記移動可能な無線ネットワークノード装置の各々が、ブリッジング及びルーティングの一方を通じて転送する通信を制御する内部テーブルを有し、前記無線ネットワークが、移動可能な無線ネットワークノード装置の無線ネットワーク内での移動と、無線ネットワークへの追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置の導入と、現在の移動可能な無線ネットワークノード装置の削除又は不具合とを、移動可能な無線ネットワークノード装置にて実行されるブリッジング又はルーティングの何れかにより転送する通信を制御する内部テーブルを更新することで自動的且つ動的に調整することを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
無線ネットワークが、追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置と、無線ネットワークにて以前に認証された移動可能な無線ネットワークノード装置と、認証サーバとによって実行されるプロトコルを用いて、追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置の無線ネットワークへの導入を認証することを特徴とする付記5記載の無線ネットワーク。
目下の無線ネットワークにおける認証された移動可能な無線ネットワークノード装置及び提供するローカルアクセスサービスが、認証者として機能し、認証サーバと共に、IEEE802.1x標準規格に準拠するプロトコルを用いて新規の移動クライアントコンピュータ装置を認証し、認証された移動クライアントコンピュータ装置からの通信データをただ転送することを特徴とする付記9記載の無線ネットワーク。
前記無線ネットワークが、無線基幹ネットワークを通じて伝送されるデータを暗号化するために、認証された移動可能な無線ネットワークノード装置総てに知られる共用秘密鍵を使用することを特徴とする付記9記載の無線ネットワーク。
認証された移動可能な無線ネットワークノード装置が、無線基幹ネットワークを通じて伝送されるデータを暗号化するために、認証サーバから新たな基幹セッション鍵を秘密裏に周期的に取得することを特徴とする付記11記載の無線ネットワーク。
前記認証サーバが、所定の期間内に無線ネットワーク通信に参入した認証された移動可能な無線ネットワークノード装置にのみ新規の基幹セッション鍵を与え、新規のセッション鍵を有する認証された移動可能な無線ネットワークノード装置のみが、無線基幹ネットワークで通信データを転送することを許可されることを特徴とする付記12記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置が、メモリに格納される情報を保護するために暗号化ファイルシステムを備えることを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
前記無線ネットワークが、移動可能な無線ネットワークノード装置及び移動クライアントコンピュータ装置の間でインターネット形式のアドレス空間を共用することを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
前記無線ネットワークが、移動可能な無線ネットワークノード装置及び移動クライアントコンピュータ装置の間でインターネット形式のアドレス空間を共用し、新規の移動可能な無線ネットワークノード装置が無線ネットワークに認証された後に、認証者として機能する移動可能な無線ネットワークノード装置が、基幹アドレスに加えて1つ又はそれ以上のアドレス空間セグメントを、無線ネットワークのアドレス空間から新規の移動可能な無線ネットワークノード装置に動的に割り当てることを特徴とする付記5記載の無線ネットワーク。
移動クライアントコンピュータ装置を認証した後に、移動可能な無線ネットワークノード装置が、移動可能な無線ネットワークノード装置における手順を使用して、移動可能な無線ネットワークノード装置の割当済みアドレス空間セグメントから、配信可能なアドレスを移動クライアントコンピュータ装置に与えることを特徴とする付記16記載の無線ネットワーク。
前記手順がDHCPより成ることを特徴とする付記17記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置が、移動可能な無線ネットワークノード装置に採用された安全な動的配信プロトコルを使用して、移動クライアントコンピュータ装置に代わって通信データを転送することを特徴とする付記8記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置が、安全な動的な展開ツリー橋渡しプロトコルを使用して、移動クライアントコンピュータ装置に代わって通信データを転送することを特徴とする付記8記載の無線ネットワーク。
橋渡しプロトコルが、それら現在のローカルに隣接する移動可能なノードの接続に準拠して、移動可能な無線ネットワークノードにより動的に形成及び削除されるWDSリンクに準拠することを特徴とする付記20記載の無線ネットワーク。
橋渡しを実行する移動可能な無線ネットワークノード装置が、ローカルインターフェースと、橋渡し経路における次のホップ宛先である移動可能な無線ネットワークノード装置に対する隣接インターフェースとを有するブリッジングテーブルを格納することを特徴とする付記20記載の無線ネットワーク。
橋渡しを実行する移動可能な無線ネットワークノード装置が、橋渡し更新ハートビートメッセージを周期的に交換することでそれらの橋渡しテーブルを更新することを特徴とする付記22記載の無線ネットワーク。
ルーティングを実行する移動可能な無線ネットワークノード装置が、無線ネットワークアドレスへのサブネット経路と、外部ネットワークアドレスにゲートウエーするサブネット経路と、それらの初期アクセスサービス移動可能ネットワークノードカバレッジエリアからローミングした移動クライアントコンピュータ装置に対するパーホスト経路との情報より成る配信テーブルを格納し、前記配信テーブルが、ローカルインターフェースと、配信経路における次のホップ宛先である各々の移動可能な無線ネットワークノード装置に対する隣接インターフェースとを定め、ルーティングを行なう移動可能な無線ネットワークノード装置が、配信更新ハートビートメッセージを周期的に交換することでそれらの配信テーブルを更新することを特徴とする付記19記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置の少なくとも1つが、無線ネットワークと通信する他のネットワークとのゲートウエーとして機能し、移動可能な無線ネットワークノード装置により周期的に実行される無線ネットワークルーティングプロトコルが、無線ネットワーク内の移動クライアントコンピュータ装置間の又はゲートウエーへの最短経路を自動的に決定することを特徴とする付記19記載の無線ネットワーク。
移動クライアントコンピュータ装置が、移動可能な無線ネットワークノード装置のあるカバレッジ領域から移動可能な無線ネットワークノード装置の別のものにローミングする場合に、移動可能な無線ネットワークノード装置が、それらの間で認証情報を転送し、新たな移動可能な無線ネットワークノード装置にて効率的に安全に速やかに認証及びローカルアクセスを行なうことを特徴とする付記5記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置のあるカバレッジ領域から移動可能な無線ネットワークノード装置の別のものにローミングする移動クライアントコンピュータ装置が同一のアドレスを維持し、ルーティングプロトコルが、移動可能な無線ネットワークノード装置の配信テーブルにおけるクライアント固有のアドレス項目を自動的に更新することによって、移動クライアントコンピュータ装置への通信データを効率的に配信し続けることを特徴とする付記24記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置が、それらのオペレーティングシステムを起動し、それらのネットワークアドレスを決定し、認証サーバに連絡し、暗号鍵及び承認を得て、それらの基幹無線ネットワーク及びローカルアクセスサービスチャネルを設定し、並びに隣接する移動可能な無線ネットワークノード装置を発見し且つ基幹無線ネットワークにおける通信転送経路を設立する動的なルーティング又はブリッジングプロトコルを起動することにより、無線ネットワークにて転送する通信のためにそれら自身を自動的に構成することを特徴とする付記5記載の無線ネットワーク。
移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供し、無線基幹ネットワークとの通信を提供する1つの無線インターフェースより成ることを特徴とする付記1記載の無線ネットワーク。
各々が無線クライアント装置を包含する複数の移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供する方法であって:
移動可能な無線ネットワークノード装置の無線基幹ネットワークを確立するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置を互いに認証するステップ;
無線基幹ネットワークに対して移動クライアントコンピュータ装置を認証するステップ;
無線基幹ネットワークにより、移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹ネットワークサービスを提供するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置により、無線ネットワークノード装置各自のカバレッジ領域内の移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供するステップ;
無線基幹ネットワークサービスにより、移動クライアントコンピュータ装置の通信データを、互いに又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークに、マルチホップ方式で無線基幹ネットワークを通じて転送及び配信するステップ;
より成ることを特徴とする方法。
更に:
無線ネットワークにより、追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置と、目下の無線ネットワークに位置する以前に認証された移動可能な無線ネットワークノード装置と、認証サーバとによって実行されるプロトコルを利用して、無線基幹ネットワークに対する追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置の参入を認証するステップより成ることを特徴とする付記30記載の方法。
各々が無線クライアント装置を包含する複数の移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供する機能を実行するコンピュータを制御するプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって:
移動可能な無線ネットワークノード装置の無線基幹ネットワークを確立するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置を互いに認証するステップ;
無線基幹ネットワークに対して移動クライアントコンピュータ装置を認証するステップ;
無線基幹ネットワークにより、移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹ネットワークサービスを提供するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置により、無線ネットワークノード装置各自のカバレッジ領域内の移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供するステップ;
無線基幹ネットワークサービスにより、移動クライアントコンピュータ装置の通信データを、互いに又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークに、マルチホップ方式で無線基幹ネットワークを通じて転送及び配信するステップ;
を実行させるプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。
更に:
無線ネットワークにより、追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置と、目下の無線ネットワークに位置する以前に認証された移動可能な無線ネットワークノード装置と、認証サーバとによって実行されるプロトコルを利用して、無線基幹ネットワークに対する追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置の参入を認証するステップを実行させることを特徴とする付記32記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
各々が無線クライアント装置より成る複数の移動クライアントコンピュータ装置と、
各々が有線クライアント装置より成る複数の非移動型クライアントコンピュータ装置と、
移動クライアントコンピュータ装置に及び非移動型クライアントコンピュータ装置に無線基幹サービスを提供する無線基幹ネットワークとを備える無線ネットワークであって、
前記無線基幹ネットワークを形成する移動可能な無線ネットワークノード装置が、それら各自の移動可能な無線ネットワークノード装置に接続された有線クライアント装置に及び移動可能な無線ネットワークノード装置の各自のカバレッジ領域内の無線クライアント装置に無線ローカルアクセスサービスを提供し、且つ他の移動クライアントコンピュータ装置及び非移動型クライアントコンピュータ装置に又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとマルチホップ方式で、移動クライアントコンピュータ装置及び非移動型クライアントコンピュータ装置の通信データを無線基幹ネットワーク上で転送及び配信する無線基幹サービスを提供することを特徴とする無線ネットワーク。
インターネットと、インターネット形式のアドレス空間を共用する無線ネットワークとを接続する移動可能なゲートウエーノード装置が設けられ、移動クライアント装置総て及び無線ネットワーク内の移動可能な無線ネットワークノード装置が、移動可能なゲートウエーノード装置によりインターネット上のホストと通信することが可能であることを特徴とする付記15記載の無線ネットワーク。
無線ネットワークが、「私的」インターネット形式のアドレス空間を共用し、移動可能なゲートウエーノード装置が、無線ネットワーク及びインターネット間の通信を可能にするために私的アドレス及び公的アドレス間の変換用のネットワークアドレス変換(NAT)を実行することを特徴とする付記35記載の無線ネットワーク。
認証者ノード装置の知る限りでは、動的なアドレス選択アルゴリズムが、新たに選択されるアドレスと既存の任意の移動可能なノード装置のアドレスとの間で一切衝突がないことを保証することを特徴とする付記16記載の無線ネットワーク。
問題の分散性に起因して、認証者ノード装置の知る限りにおいてネットワークの状態を正確に反映せず、選択されたアドレスが無線ネットワーク内の他の移動可能なノード装置と衝突する場合に、低位のノード識別子を有する移動可能なノード装置がそのアドレス選択を維持し、他の移動可能なノード装置はアドレスを再選択することを要することを特徴とする付記37記載の無線ネットワーク。
104 アクセスポイント
106 認証サーバ
302 SNOWNETノード
303 認証サーバ
304 リンク
306 基幹ネットワーク
308 クライアントカバレッジ領域
310 ソース移動クライアント
402 プロセッサ
403 システムメモリ
404 データ格納メモリ
406 ネットワークインターフェース
408 システムバス
410 外部アンテナ
412 電源
502 カーネルスペース
504 イーサーネット
506 ホストAPモード
508 アドホックモード
510 ユーザスペース
512 SNOWNETネットワーク
514 SNOWNET API
516 PASS
518 SNOWNETルーティング/ブリッジング
520 アプリケーション
522 サービス
524 サービスの品質/セキュリティ
526 クライアント認証
528 セキュアローミング
534 認証サーバ
Claims (10)
- 各々が無線クライアント装置より成る複数の移動クライアントコンピュータ装置と、
移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹サービスを提供する無線基幹ネットワークとを備える無線ネットワークであって、
前記無線基幹ネットワークを形成する移動可能な無線ネットワークノード装置が、それら各自のカバレッジ領域内で移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供し、且つ他の移動クライアントコンピュータ装置に又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとマルチホップ方式で移動クライアントコンピュータ装置の通信データを無線基幹ネットワーク上で転送及び配信する無線基幹サービスを提供することを特徴とする無線ネットワーク。 - 当該無線ネットワークがセキュアネットワークとして動作し、更に、認証サーバより成り、移動クライアントコンピュータ装置の通信が保全され、移動クライアントコンピュータ装置が認証プロトコル及び認証サーバを用いてネットワークによって認証されることを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 前記移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、ゲートウエーサービスを提供し、複数のインターフェースを有し、前記複数のインターフェースの1つが無線基幹ネットワークとの通信を提供し、前記複数のインターフェースの少なくとも1つが前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとの通信を提供することを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 前記移動可能な無線ネットワークノード装置の1つが、複数の無線インターフェースより成り、前記複数の無線インターフェースの少なくとも1つが移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供し、前記複数の無線インターフェースの少なくとも1つが無線基幹サービスとの通信を与えることを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 前記移動可能な無線ネットワークノード装置の各々が、ブリッジング及びルーティングの一方を通じて転送する通信を制御する内部テーブルを有し、前記無線ネットワークが、移動可能な無線ネットワークノード装置の無線ネットワーク内での移動と、無線ネットワークへの追加的な移動可能な無線ネットワークノード装置の導入と、現在の移動可能な無線ネットワークノード装置の削除又は不具合とを、移動可能な無線ネットワークノード装置にて実行されるブリッジング又はルーティングの何れかにより転送する通信を制御する内部テーブルを更新することで自動的且つ動的に調整することを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 移動可能な無線ネットワークノード装置が、メモリに格納される情報を保護するために暗号化ファイルシステムを備えることを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 前記無線ネットワークが、移動可能な無線ネットワークノード装置及び移動クライアントコンピュータ装置の間でインターネット形式のアドレス空間を共用することを特徴とする請求項1記載の無線ネットワーク。
- 各々が無線クライアント装置を包含する複数の移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供する方法であって:
移動可能な無線ネットワークノード装置の無線基幹ネットワークを確立するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置を互いに認証するステップ;
無線基幹ネットワークに対して移動クライアントコンピュータ装置を認証するステップ;
無線基幹ネットワークにより、移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹ネットワークサービスを提供するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置により、無線ネットワークノード装置各自のカバレッジ領域内の移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供するステップ;
無線基幹ネットワークサービスにより、移動クライアントコンピュータ装置の通信データを、互いに又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークに、マルチホップ方式で無線基幹ネットワークを通じて転送及び配信するステップ;
より成ることを特徴とする方法。 - 各々が無線クライアント装置を包含する複数の移動クライアントコンピュータ装置に無線ローカルアクセスサービスを提供する機能を実行するコンピュータを制御するプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって:
移動可能な無線ネットワークノード装置の無線基幹ネットワークを確立するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置を互いに認証するステップ;
無線基幹ネットワークに対して移動クライアントコンピュータ装置を認証するステップ;
無線基幹ネットワークにより、移動クライアントコンピュータ装置に無線基幹ネットワークサービスを提供するステップ;
移動可能な無線ネットワークノード装置により、無線ネットワークノード装置各自のカバレッジ領域内の移動クライアントコンピュータ装置にローカルアクセスサービスを提供するステップ;
無線基幹ネットワークサービスにより、移動クライアントコンピュータ装置の通信データを、互いに又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークに、マルチホップ方式で無線基幹ネットワークを通じて転送及び配信するステップ;
を実行させるプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。 - 各々が無線クライアント装置より成る複数の移動クライアントコンピュータ装置と、
各々が有線クライアント装置より成る複数の非移動型クライアントコンピュータ装置と、
移動クライアントコンピュータ装置に及び非移動型クライアントコンピュータ装置に無線基幹サービスを提供する無線基幹ネットワークとを備える無線ネットワークであって、
前記無線基幹ネットワークを形成する移動可能な無線ネットワークノード装置が、それら各自の移動可能な無線ネットワークノード装置に接続された有線クライアント装置に及び移動可能な無線ネットワークノード装置の各自のカバレッジ領域内の無線クライアント装置に無線ローカルアクセスサービスを提供し、且つ他の移動クライアントコンピュータ装置及び非移動型クライアントコンピュータ装置に又は前記無線ネットワークと通信する他のネットワークとマルチホップ方式で、移動クライアントコンピュータ装置及び非移動型クライアントコンピュータ装置の通信データを無線基幹ネットワーク上で転送及び配信する無線基幹サービスを提供することを特徴とする無線ネットワーク。
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