JP2006324970A - 暗号化パケット通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 パケット落ち検出負荷をできるだけ低減できる暗号化パケット通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 端末間でＥＳＰを用いて通信を行う暗号化パケット通信システム（１００）において、受信装置（１０１）のリプレイ防御ウィンドウステータス報告部（１０４）はリプレイ防御ウィンドウ（ＲＰＷ）のウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れるシーケンス番号に対応するパケットを受信していない場合は受信していないパケット数をリプレイ防御ウィンドウステータス報告（Ｒ）として通知し、送信装置（１１１）のＥＳＰパケット送信レート調節部（１１３）はリプレイ防御ウィンドウステータス報告（Ｒ）に応答してＥＳＰパケットの送信レートを調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、端末間で交換される平文パケットを暗号化パケットとして送受信しあう暗号化パケット通信システムに関する。

セキュリティ・パケット通信プロトコルＩＰＳｅｃの通信プロトコルであるＥＳＰ（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐａｙｌｏｒｄ）を用いてセキュアな伝送路を確立し、データを送受信するアプリケーションにおいて、映像データを流す際などには高いレートで通信が行われている。
特開平１０−２８５５６５号公報 特開２０００−２２６８４号公報

上述のように、映像データなどを高いレートで通信する際に、さらにセキュアな伝送を処理するための負荷がかかる場合には伝送路上や暗号化、復号化の処理に時間がかかりパケット落ちが生じてしまう可能性がある。パケット落ちが生じてしまう場合に、送信側で送信レートを調整してパケット落ちを防止する必要がある。送信側で送信レートを調整するためには、受信側でのパケット落ち発生を送信側に報告してやる必要がある。そのため、受信装置において、パケット落ちの検出および報告の機能を別途設ける必要があり。装置の複雑化、コストの増大、および必要リソースの増大を招く。よって、本発明は、パケット落ち検出負荷をできるだけ低減できる暗号化パケット通信システムを提供することを目的とする。

端末間でＥＳＰを用いて通信を行う暗号化パケット通信システムであって、
受信装置は、リプレイ防御ウィンドウのウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れるシーケンス番号に対応するパケットを受信していない場合は受信していないパケット数をリプレイ防御ウィンドウステータス報告として送信装置を通知するリプレイ防御ウィンドウステータス報告手段を備え、
送信装置は、前記リプレイ防御ウィンドウステータス報告に応答して、ＥＳＰパケットの送信レートを増減させるＥＳＰパケット送信レート調節手段を備える。

本発明にかかる暗号化パケット通信システムにおいては、パケット落ち検出機能を新たに付け加えなくてもＥＳＰプロトコルにおけるパケット落ちを検出することができる。

図面を参照して、本発明の実施の形態について詳述する前に、本発明における暗号化パケット通信システムにおけるパケット落ち検出およびレート調整の方法ついて説明する。先ず、本発明においては、受信装置おけるパケット落ちの検出および報告に要する負荷を低減する手段として、ＥＳＰプロトコルにおけるリプレイ防御ウィンドウ機能を利用する。

つまり、ＥＳＰプロトコルにおいては、各パケットに３２ビットのシーケンス番号を指定するフィールドがある。送信側はパケットを送信する毎にシーケンス番号を１ずつ増加させる。受信側では、受信したシーケンス番号の最大値から、最大値より所定数α（α＝３２〜）だけ小さいシーケンス番号を持つパケットをそれぞれ受信したかどうかを記憶するリプレイ防御ウィンドウを持っている。

よって、新たに受信したＥＳＰパケットのシーケンス番号が既に受信しているパケットのシーケンス番号の最大値よりも小さい場合は、リプレイ防御ウィンドウを調べる。そして、該当するシーケンス番号を持つパケットを既に受信しているかを確認し、既に受信している場合にはリプレイ攻撃と見なして、新たな受信したパケットを破棄する。また、新たに受信したパケットのシーケンス番号が現在までに受信したシーケンス番号の最大値よりも大きな場合には、リプレイ防御ウィンドウを移動させる。

この場合、リプレイ防御ウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れる値の小さいシーケンス番号に対しては今後パケットを受信してもパケットを無視することになる。よって、このリプレイウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れる値の小さいシーケンス番号においてパケットを受信していないシーケンス番号があれば、それをパケット落ちとして検出して送信側にパケット落ちを報告することができる。

このように、本発明においてはリプレイ防御ウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れる値の小さなシーケンス番号に関してパケットを受信していないシーケンス番号があれば受信側は送信側にその数を報告するリプレイ防御ウィンドウステータス報告手段を持ち、送信側は受信側からのリプレイ防御ウィンドウステータス報告手段からの報告により送信データの送信レートを調節するＥＳＰパケット送信レート調節手段を持つことを特徴とする。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について、本発明の特徴である受信側におけるパケット落ち検出および、送信側へのパケット落ち報告に関して、重点的に説明する。図１に示すように、暗号通信システム１００は、ＥＰＳ送信を行う送信装置１１１およびＥＰＳ受信を行う受信装置１０１を含む。受信装置１０１は、ＩＰＳｅｃプロトコル処理部１０２とリプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４を含む。さらに、ＩＰＳｅｃプロトコル処理部１０２は、リプレイ防御ウィンドウ制御部１０３を含む。

リプレイ防御ウィンドウ制御部１０３は、後述するリプレイ防御ウィンドウ（図３）をスライドする際にリプレイ防御ウィンドウからスコープ外となるシーケンス番号に対して、該当するシーケンス番号に対するパケットを受信していない場合にはそのシーケンス番号の数をカウントして、リプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４に通知する。
リプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４はリプレイ防御ウィンドウ制御部１０３から受信していないシーケンス番号が検出されたと報告された際には、リモートの送信装置１１１に対してリプレイ防御ウィンドウステータス報告Ｒを送信する。送信装置１１１は、リプレイ防御ウィンドウステータスＲを受信すると、ＥＳＰパケット送信レート調節部１１３に報告してＥＳＰプロトコルの送信レートを低下させて、ＥＳＰプロトコルのパケット落ちを避けるようにする。

図２に、ＥＳＰプロトコルにおけるＥＰＳヘッダの構造を示す。ＥＳＰヘッダは、３２ビットのシーケンス番号フィールド２０２を有する。シーケンス番号フィールド２０２は、リプレイ攻撃に対する防御をするための仕組みであり、シーケンス番号フィールド２０２にはデータを送信する毎に送信装置１１１によって、１から１ずつ増やした番号がセットされる。受信装置１０１は、以下に述べるようにして、リプレイ防御ウィンドウを用いてシーケンス番号を処理する。

図３を参照して、リプレイ防御ウィンドウ制御部１０３の動作について説明する。なお、リプレイ防御ウィンドウＲＰＷは、３２ビット以上のビットマスクとなっている。リプレイ防御ウィンドウＲＰＷのビット位置はシーケンス番号と対応しており、最近到着したＩＰパケットのシーケンス番号の最大値が一番右側のビット位置に対応する。受信したパケットのシーケンス番号に対応するビットは１となり、受信していないシーケンス番号に対応するビットは０となる。

図３の上段に、サイズが３２ビットで、シーケンス番号４７のパケットが到着した状態のリプレイ防御ウィンドウＲＰＷ１が例示されている。同例においては、シーケンス番号１６のパケットとシーケンス番号３２のパケットは、受信装置１０１に到着していない。ここでシーケンス番号１６またはシーケンス番号３２のパケットが受信装置１０１に到着した際には正常に受信される。しかしながら、シーケンス番号３６やシーケンス番号４０など既にビットマスクが１となっているシーケンス番号に対応するパケットは到着しても、受信装置１０１において破棄される。同様に、既にリプレイ防御ウィンドウＲＰＷの範囲外のシーケンス番号１０やシーケンス番号１２のパケットは、受信装置１０１は受信しても破棄する。

図３の下段に、シーケンス番号５０番のパケットが到着した際のリプレイ防御ウィンドウＲＰＷ２を例示する。シーケンス番号５０番のパケットが到着すると、リプレイ防御ウィンドウＲＰＷ１は３つ右へ移動してリプレイ防御ウィンドウＲＰＷ２となる。リプレイ防御ウィンドウＲＰＷ１もリプレイ防御ウィンドウＲＰＷ２も同じリプレイ防御ウィンドウＲＰＷであり、状態が異なるだけである。

リプレイ防御ウィンドウＲＰＷ２においては、シーケンス番号１６のフィールドはリプレイ防御ウィンドウＲＰＷの範囲外となってしまい、今後シーケンス番号１６のパケットが到着しても、受信装置１０１は受信せずに破棄する。シーケンス番号が３２、４８、および４９のパケットは今後到着すれば受信することができる。

このように、受信装置１０１のリプレイ防御ウィンドウＲＰＷが移動する際に、そのスコープから外れるシーケンス番号のビットマスクが０であるか、１であるかをモニタすることにより、本来リプレイ攻撃対処用のシーケンス番号の仕組みを利用することによって、パケットの欠落をモニタすることができる。受信装置１０１は、リプレイ防御ウィンドウＲＰＷが移動する際に、リプレイ防御ウィンドウＲＰＷのスコープ外となるビットマスクが０であるビットがある場合にはリプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４にビット数を報告する。そして、リプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４はリモートのＥＳＰパケット送信装置１１１に対して、リプレイ防御ウィンドウステータス報告Ｒを送信して、パケット落ちの数を送信する。

一方、送信装置１１１は、リプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４からのパケット落ちの報告（リプレイ防御ウィンドウステータス報告Ｒ）を受信すると、ＥＳＰパケット送信レート調節部１１３に送信レートを下げるように指示をして送信レートを落す。なお、送信装置１１１はリプレイ防御ウィンドウステータス報告部１０４からのパケット落ちの報告（リプレイ制御ウィンドウステータス報告Ｒ）を受信しなかった場合、ないし、リプレイ制御ウィンドウステータス報告Ｒにより報告されたパケット落ち数が少なかった場合に送信レートを上げることにより、送信レートを最適に調整することができる。

上述の如く構成することによって、本発明にかかる暗号化パケット通信システムにおいては、本来リプレイ攻撃を防御する仕組みであるリプレイ攻撃防御ウィンドウを利用することにより、パケット落ちの検知をすることができ、ＥＳＰパケットを送信するＥＳＰパケット送信装置にリプレイ防御ウィンドウステータス報告にて報告することにより送信レートを調節する仕組みを実現できる。つまり、従来の受信装置において別途設けられていたパケット落ちの検出および報告の機能が不要となり、装置の複雑化、コストの増大、および必要リソースの増大を防止できる。

端末間で交換される平文パケットを暗号化パケットとして送受しあう暗号化パケット通信システム等に利用できる。

本発明の実施の形態に係る暗号化パケット通信システムの構成を示すブロック図 ＥＳＰヘッダの構造の説明図 本発明の実施の形態に係る暗号化パケット通信システムにおけるリプレイ防御ウィンドウの挙動の説明図

符号の説明

１００ 暗号通信システム
１０１ 受信装置
１０２ ＩＰＳｅｃプロトコル処理部
１０３ リプレイ防御ウィンドウ制御部
１０４ リプレイ防御ウィンドウステータス報告部
１１１ 送信装置
１１２ ＩＰＳｅｃプロトコル処理部
１１３ ＥＳＰパケット送信レート調節部

Claims (1)

1. 端末間でＥＳＰを用いて通信を行う暗号化パケット通信システムであって、
   受信装置は、リプレイ防御ウィンドウのウィンドウを移動する際にリプレイ防御ウィンドウのスコープから外れるシーケンス番号に対応するパケットを受信していない場合は受信していないパケット数をリプレイ防御ウィンドウステータス報告として送信装置に通知するリプレイ防御ウィンドウステータス報告手段を備え、
   送信装置は、前記リプレイ防御ウィンドウステータス報告に応答して、ＥＳＰパケットの送信レートを増減させるＥＳＰパケット送信レート調節手段を備える暗号化パケット通信システム。

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