JP2008529434A - 分散型ネットワークにおけるネットワークエレメントの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

例えばピア・ツー・ピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークのような分散型ネットワークにおいてはサービスが中央ユニットによって提供されるのではなく、個々のネットワークエレメント（ピア）間で提供される。これによりアクセスコントロールも実施され、また要求されるサービスの課金も中央サーバに通知される。本発明によれば、適切な有効または無効のリクエストメッセージによって無作為抽出的に、ピアが課金およびアクセスコントロールに関するタスクを実行しているか否かを監視することが提案される。

Description

従来技術において、中央制御型のインスタンスを設ける必要なく、一方では接続されているネットワークエレメントの大部分が機能およびサービを他のネットワークエレメントに提供し、他方では他のネットワークエレメントによって提供される機能およびサービスを利用できる分散型ネットワークが公知である。換言すれば、所定のネットワークエレメントは他のネットワークエレメントに対して必要に応じてサーバとしての役目を果たすか、クライアントとしての役目を果たす。分散型ネットワークと接続されているネットワークエレメントは、慣例のクライアント・サーバ分類と区別するためにしばしば「ピア」とも称される。したがってそのような分散型ネットワークはピア・ツー・ピアネットワークまたは略してＰ２Ｐネットワークとも称される。

一般的に分散型ネットワークの概念において中央インスタンスの存在は排除されない。２つのネットワーク間のあらゆる通信関係を形成するサーバがネットワーク内に存在しない限りにおいては、所定のタスクが中央インスタンスないしサーバに移行されているネットワークの混合形態も、分散型ネットワークないしＰ２Ｐネットワークと称される。

分散型ネットワークにおいてはサービスが中央インスタンスによって提供されるのではなく、個々のネットワークエレメント間において提供される。ネットワークエレメントは例えばアクセスコントロールを実施し、また利用されたサービスの課金を中央サーバに通知するか、この課金を相互に計算する。

以下では例示的に、分散ハッシュテーブル（Distributed Hash Tables，ＤＨＴ）の原理に基づき編成されており、リソースを分散的に使用可能な分散型ネットワークを考察する。リソースの概念は例えば情報、ファイル、サービスなどのような全ての種類のデータを含む。分散ハッシュテーブルを形成するためにハッシュ関数が使用される。このハッシュ関数をリソースまたはキーコンセプトに適用することにより、リソースのインデクシングのための一義的なハッシュ値ないしインデクス値が供給される。

リソースを数的インデクス値にマッピングするための別のインデクシング方法は、空間充填曲線（Space Filling Curves，ＳＦＣ）の使用を基礎とするいわゆるＳＱＵＩＤアルゴリズムにより提供される。

前述のようなネットワークにおいてリソースは分散的に、「Ｐ２Ｐアドレス」すなわちネットワークエレメントのＩＰアドレス（インターネットプロトコル）およびポート番号から形成されるハッシュ値（例えば検索語のハッシュ値）がリソースのインデクス値と最も一致するネットワークエレメントに記憶される。

この分散型ネットワークのネットワークエレメントがディジタル署名およびディジタル証明書により認証され、またこのネットワークエレメントによって指示されるデータ交換も認証される。この証明書は信頼できる中央認証局（認証局、ＣＡ）によって前もって発行され、リソースとして分散型ネットワークに含まれる。

証明書を分散型ネットワークに含ませる方法は、２００４年１月２９日付けでドイツ連邦共和国特許庁に出願された明細書、出願番号第１０ ２００４ ００４ ６０６．９号、発明の名称「Schaltungsanordnung und Verfahren zur Kommunikationssicherheit innerhalb von Kommunikationsnetzen」において提案されており、この発明は殊に、発行され記憶された証明書を提供するためのサーバが有利には継続的に動作している必要はないことを特徴としている。

さらに有効な証明書の存在は、認証局によって権限のあるネットワークエレメントに与えられた認証許可として使用される。権限のあるネットワークエレメントは例えば多数のユーザによって使用されるコンピュータシステムである。

証明書を取り消すための方法は２００４年８月１２日付けで欧州特許庁に出願された明細書、出願番号第０４０１９２３０．４号、発明の名称「Verfahren zur Sicherstellung von Authentizitaet und/oder Vertraulichkeit in einem P2P-Netzwerk」において提案されている。この方法は証明書取り消しリストをリソースとして分散型ネットワークに提供することを特徴とする。

例えばネットワークエレメントのユーザプロフィールまたは欠けているネットワークエレメントへのメッセージのようなデータがリソースとして分散型ネットワークに供給される場合、これらのデータはこれを形成したネットワークエレメントによってディジタル署名されなければならない。このためにネットワークエレメントはこれらのデータのインデクス値（例えばハッシュ値）を計算し、引き続きこれらのデータを秘密鍵でもって署名する。秘密鍵はネットワークエレメントの証明書からの公開鍵に対応する。したがって完全性の他に、許可および認証されたネットワークエレメントのみがデータを分散型ネットワークに記憶できることも保証されている。

このデータセットを課金のために収集ポイントに伝送することができる。これに関して課金データを検出するための方法が２００４年８月２３日付けてドイツ連邦共和国特許庁に出願された明細書、出願番号第１０ ２００４ ０４０ ７６６．５号、発明の名称「Verfahren und Anordnung zur Vergebuehrung in einem dezentralen Netzwerk」において提案されている。

ネットワークエレメントが例えば外部のユーザプロフィール、そのユーザのために記憶されているメッセージなどのような所定のリソースを別のネットワークエレメントから得ようとする場合には、許可および認証のために署名されたリクエストを行わなければならない。このリクエストを同様に課金のために使用することができる。したがって、ネットワークのアクセスコントロールも、利用に関連する課金も可能となる。

もっともそのような分散型アーキテクチャの欠点は分散しているネットワークエレメントが不正操作される可能性があることである。不正操作は殊に純粋なソフトウェアベースのピアにおいて、機械が読み取り可能なソフトウェアの命令を分析して修正することによって、もしくは「リバースエンジニアリング」によって容易に可能である。考えられる悪意的な操作は以下の通りである。

1. 認証局の「ルート証明書」の交換：この不正操作により、ユーザは相応に操作されたピアソフトウェアを使用して固有のパラレルネットワークを構築することになる。この場合本来のネットワークとの通信は不可能となる。不正操作されたピアソフトウェアを使用するこのパラレルネットワークはデータ交換に関して「正当な」ネットワークと殆ど区別できない。正当なピアソフトウェアのプロバイダは、不正操作されたピアソフトウェアを使用している別のネットワークエレメントを発見するために、交換されたルート証明書を用いて不正操作されたピアソフトウェアが公知のように実行されているネットワークエレメントを使用し、そのユーザに対して法的な措置を講じる。不正操作されたピアソフトウェアの別のソースを発見するために、プロバイダは不正操作されたソフトウェアが提供されるダウンロードサイトを発見する。

2. 課金機能のデアクティブ化ないし回避：ピアはさらに自身のデータおよびサービスを第三者に提供するが、課金情報を形成しないか、この課金情報を転送しない。

3. アクセスコントロール機能のデアクティブ化ないし回避：ピアはその権限が検査されることなく、すなわちネットワークへのアクセスコントロールが実施されることなく、第三者がその状況においてサービスの受信に対する権限を有していないにもかかわらずその第三者にサービスを提供する。

4. 記録機能のデアクティブ化ないし回避：ピアは無効なリクエストを受信するか別の問題が発生した場合に、警告および記録情報の通知または転送を阻止する。記録機能の停止自体はネットワークの直接的な障害にはならないが、さらなる不正操作の準備に使用される可能性がある。ネットワークエレメントの全てのデータ交換を記録する必要があるので、この観点において不正操作されたピアソフトウェアの自動的な検出は煩雑である。

固有のネットワークエレメントにおける課金機能の回避ないしデアクティブ化（上記の第２点）および／またはアクセスコントロール機能の回避ないしデアクティブ化（上記の第３点）はこのネットワークエレメントのユーザ自身に固有の利益はもたらさない。しかしながらユーザがこのように不正操作されたピアソフトウェアをますます使用するようになると、課金およびアクセスコントロールはますます効力を失うことになる。したがってこのように不正操作されたピアソフトウェアの禁止はピア・ツー・ピアネットワーク事業者の当然の関心事である。このために、相当な手間を伴っても、分散型ネットワークにおいて不正操作されたピアソフトウェアを使用するネットワークエレメントを発見し、その証明書を取り消し、そのユーザに対して適切な措置を講じることは有効である。

不正操作されたソフトウェアを拒絶するための前述の全ての措置は、人的な調査手段を集中的に用いてアドホックでしか使用できないという点で共通している。目下のところ無許可のピア・ツー・ピアソフトウェアの使用に対する自動化可能な対抗措置は従来技術において公知ではない。

したがって本発明の課題は、従来技術から公知の欠点が回避される、不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアの使用に対する対抗措置を実施するための改善された手段を提供することである。

方法に関する課題は請求項１の特徴部分を備えた通信システムにおいて請求項１記載の特徴を備えた方法によって解決され、装置に関する課題は請求項１４記載の特徴を備えたネットワークエレメントによって解決される。さらにこの課題は、請求項１５の特徴を備えたコンピュータプログラム製品によって解決される。

ネットワークエレメントの少なくとも１つの第１の部分が少なくとも一時的にネットワークエレメントの少なくとも１つの第２の部分に対してサービスを提供する、分散型ネットワークにおけるネットワークエレメントを制御するための本発明による方法においては、第１のステップにおいて、制御される第２のネットワークエレメントの選択が第１のネットワークエレメントによって行われる。第１のネットワークエレメントは公知のピア・ツー・ピアタスク分散の意味において、通常通りに動作するネットワークエレメントであるか、そのタスクが例えば他のネットワークエレメントないしピアの周期的な制御である専用の制御ピアでよい。第２のネットワークエレメントは検査されるべきネットワークエレメントである。第２のネットワークエレメントの選択は、例えば周期的な制御スキーマまたは、疑いのあるネットワークエレメントを含むリスト（ブラックリスト）の処理に従い行われるか、無作為抽出的にも行われる。それ以外でも選択はあらゆる任意の判定基準に従い可能である。第２の方法ステップにおいてリクエストメッセージに割り当てられるパラメータの定義付けが行われる。このパラメータはシミュレートされたパラメータ、例えば管理の目的を意図して設定されている第１のネットワークエレメントの送信者アドレス（エイリアスアドレス）でよく、これは第１のネットワークエレメントの実際の送信者アドレスと一致している必要はない。別のパラメータは例えば証明書、リクエスト署名、タイムスタンプなどを包含する。続くステップにおいては、そのように定義されたリクエストメッセージの第２のネットワークエレメントへの伝送が行われ、最後のステップにおいてはリクエストメッセージに応答する少なくとも１つの応答メッセージの分析が行われる。

本発明による方法の本質的な利点は、リクエストおよび応答メッセージに基づく本発明により提案される自動化された分析が、不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアのオンサイト調査での時間と人を要する従来のアドホック措置を必要としないことである。

制御を行うピアはさもなければ慣例のようにヒエラルキで動作するピアでよいので、本発明による方法を実施するために有利にはネットワークのアーキテクチャの変更、また別のネットワークエレメントのソフトウェアにおけるさらなる介入操作は必要とされない。

本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

有利には分析が事前に第１のネットワークエレメントに記憶されているパラメータおよび少なくとも１つの応答メッセージに包含されているパラメータに基づき行われる。殊にこの記憶は、リクエストメッセージの内容と比較した応答メッセージの内容に基づく分析を行うために、以下においてさらに説明する有効なパラメータを有するリクエストメッセージの構成において行われる。

本発明の有利な実施形態は、有効なパラメータ、例えば適切な署名、証明書、タイムスタンプなどを有するリクエストメッセージの構成に関する。制御を行う第１のネットワークエレメントはこのリクエストを実施する権限を有し、また相応の適切な応答を待機する。制御されるべきネットワークエレメントはこのリクエストメッセージを適切なものと見なし、また相応の適切な応答を送信する。課金されるサービスのシミュレートされたリクエストにおいては、サービスの課金が必要である。制御を行うネットワークエレメントはこの適切な課金を検査し、この課金は収集ポイントないし課金ポイントによって確認される。第１のネットワークエレメントが有効な応答メッセージを受信しない場合、または課金されるサービスのシミュレートされたリクエストにおいては、課金ポイントの確認を受信しない場合には、検査される第２のネットワークエレメントのピア・ツー・ピアソフトウェアが高い確率で不正操作されている。この場合分析結果は否定的である。ネットワークにおけるデータ伝送が信頼性のあるものではなく、またメッセージ（ＵＤＰパケットなど）が失われる可能性のある場合には、この検査は必要に応じて何度も繰り返される。

本発明の有利な実施形態は、無効のパラメータまたは適切でないパラメータを有するリクエストメッセージの構成に関する。適切でないパラメータは例えば例えば有効期限が切れたおよび／または取り消されたおよび／または無効な証明書、または分散型ネットワークにおいて承認されていない別の認証局によって発行された証明書を包含する。さらに適切でないパラメータは誤りのあるリクエスト署名、有効期限が切れたタイムスタンプを有する古いリクエストなどである。

不正操作されていないピア・ツー・ピアソフトウェアを使用する、適切に動作するネットワークエレメントはその種の無効なリクエストメッセージの応答を拒否しなければならない。それにもかかわらずリクエストに対して応答が行われると、不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアを使用するネットワークエレメントが発見される。しかしながらリクエストに対して応答が行われない場合、制御を行う第１のネットワークエレメントは付加的に、検査されるネットワークエレメントの警告通知が収集ポイント、例えばいわゆる「ロギングシステム」に到着しているか否かを検査する。その種の警告通知が行われないということは、やはり不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアを示唆している可能性がある。ここでもまた必要に応じて、メッセージが失われている可能性がある場合に検査を繰り返すことができる。

以下では本発明のさらなる利点および構成を備える実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図面は分散型ネットワークを概略的に説明するための構造図を示す。

分散型ネットワークＰ２Ｐは第１のネットワークエレメントＰＸならびに２つの別のネットワークエレメントＰ１，Ｐ２を包含する。これらのネットワークエレメントＰ１，Ｐ２，ＰＸはそれぞれ証明書Ｃ１，Ｃ２，ＣＸを有する。第１のネットワークエレメントＰＸの証明書ＣＸは制御を目的として設定ないし変更可能である。

第１の収集ポイントＳＶ１および第２の収集ポイントＳｖ２は、図示されているように、分散型ネットワークＰ２Ｐの外に配置されているか、分散型ネットワークＰ２Ｐの内部に配置されている（図示せず）。

ここでは、検査されるべきネットワークエレメントＰ１が検査を行うネットワークエレメントＰＸから送信される適切なリクエストメッセージＶＲＱ（「有効リクエスト」）でもって検査されるものとする。シミュレートされたリクエストメッセージには有効な署名、有効な証明書ＣＸ、その時点におけるタイムスタンプなどが設けられる。

検査されるべきネットワークエレメントＰ１が適切に動作している場合、後の時点に有効な応答メッセージＶＲＰ（「有効応答」）が検査を行うネットワークエレメントＰＸに到着する。検査を行うネットワークエレメントＰＸは中央課金ポイントＳＶ１へのリクエストＲＥＱにおいて、検査されるべきネットワークエレメントによって要求されるサービスの適切な課金を制御する。適切な課金を表す課金ポイントＳＶ１からの応答ＲＳＰが到着すると、検査されるべきネットワークエレメントＣ１に関する分析結果は肯定的である。分析結果は選択的に図示していない収集ポイントに伝送される。

以下では、検査されるべきネットワークエレメントＰ２が検査を行うネットワークエレメントＰＸによって送信される、誤りがあるか有効でないリクエストメッセージＩＲＰ（「無効リクエスト」）により検査されるものとする。シミュレートされたリクエストメッセージＩＲＱは例えば有効期限が切れたおよび／または取り消されたおよび／または無効な証明書、または分散型ネットワークにおいて承認されていない別の認証局によって発行された証明書ＣＸを包含する。さらに適切でないパラメータは誤りのあるリクエスト署名、有効期限が切れたタイムスタンプを有する古いリクエストなどである。操作されていないピア・ツー・ピアソフトウェアを使用する適切に動作するネットワークエレメントは無効なリクエストメッセージＩＲＱの肯定的な応答を拒否しなければならない。

この場合において、検査されるべきネットワークエレメントＰ２においては、不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアが実行されており、したがってリクエストメッセージＩＲＱが無効であるにもかかわらず、応答メッセージＩＲＰ（「無効応答」）による応答が行われる。すなわち分析結果は否定的であり、また選択的に図示していない収集ポイントに伝送される。

無効な応答メッセージが到来しなければ、制御を行う第１のネットワークエレメントＰＸは付加的に、検査されるネットワークエレメントの警告通知が収集ポイント、例えばいわゆる「ロギングシステム」に到着しているか否かを検査する。その種の警告通知が到着していないということは、やはり不正操作されたピア・ツー・ピアソフトウェアを示唆する。

本発明の方法により、ネットワークＰ２Ｐにおける全てのネットワークエレメントないしピアＰ１，Ｐ２を無作為抽出的に検査することができる。不正操作されたピアＰ２の数が多くなればなるほど、その種のピアはより一層迅速に発見される。不正操作されたピアＰ２がごく少数のしか存在しない場合には発見確率が確かに非常に低くなるが、もっともこのピアＰ２は重大な被害を及ぼすものではなく、ネットワーク管理のポリシーに応じて一時的に黙認することができる。

分散型ネットワークを概略的に説明するための構造図。

Claims (15)

1. ネットワークエレメントの少なくとも１つの第１の部分（Ｃ１）が少なくとも一時的にネットワークエレメントの少なくとも１つの第２の部分（Ｃ２）に対してサービスを提供する、分散型ネットワーク（Ｐ２Ｐ）におけるネットワークエレメント（Ｃ１，Ｃ２，ＣＸ）を制御する方法において、
   ａ）制御されるべき第２のネットワークエレメント（Ｃ１，Ｃ２）を第１のネットワークエレメント（ＣＸ）によって選択するステップを有し、
   ｂ）リクエストメッセージ（ＶＲＱ，ＩＲＱ）に割り当てられるパラメータを定義するステップを有し、
   ｃ）前記リクエストメッセージ（ＶＲＱ，ＩＲＱ）を前記第２のネットワークエレメント（Ｃ１，Ｃ２）に伝送するステップを有し、
   ｄ）前記リクエストメッセージ（ＶＲＱ，ＩＲＱ）に応答する少なくとも１つの応答メッセージ（ＶＲＰ，ＩＲＰ，ＲＳＰ）を分析するステップを有することを特徴とする、分散型ネットワーク（Ｐ２Ｐ）におけるネットワークエレメント（Ｃ１，Ｃ２，ＣＸ）を制御する方法。
2. 前記ステップｂ）において、前記パラメータを前記第１のネットワークエレメント（ＣＸ）に記憶し、
   前記ステップｄ）において行われる分析を、前記第１のネットワークエレメント（ＣＸ）に記憶されているパラメータおよび前記少なくとも１つの応答メッセージ（ＶＲＰ，ＩＲＰ，ＲＳＰ）に包含されているパラメータに基づき行う、請求項１記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの応答メッセージ（ＶＲＰ，ＩＲＰ，ＲＳＰ）を前記第１のネットワークエレメント（ＣＸ）において受信する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの応答メッセージ（ＶＲＰ，ＩＲＰ，ＲＳＰ）を前記分散型ネットワーク（Ｐ２Ｐ）における収集ポイント（ＳＶ１，ＳＶ２）において受信する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 警告通知および／または課金情報および／または証明書データを受信する前記収集ポイント（ＳＶ１，ＳＶ２）を前記分散型ネットワーク（Ｐ２Ｐ）内に設ける、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記ステップｂ）による前記リクエストメッセージ（ＶＲＱ）に割り当てられるべきパラメータの定義付けを、有効なリクエストメッセージ（ＶＲＱ）を形成するように行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記パラメータは有効な署名、有効な証明書および有効なタイムスタンプを包含する、請求項６記載の方法。
8. 前記ステップｄ）に従い、前記第２のネットワークエレメント（Ｃ２）の有効な応答メッセージ（ＶＲＰ）の到来、および／または、課金ポイント（ＳＶ１）からの適切な課金を表す応答メッセージ（ＲＳＰ）の到来を検査する、請求項６または７記載の方法。
9. 制御の結果を評価し、収集ポイント（ＳＶ２）に送信する、請求項８記載の方法。
10. 前記ステップｂ）による前記リクエストメッセージ（ＩＲＱ）に割り当てられるべきパラメータの定義付けを、無効なリクエストメッセージ（ＩＲＱ）を形成するように行う、請求項１，３および５のうちのいずれか１項記載の方法。
11. 前記パラメータは無効な署名および／または無効な証明書および／または無効なタイムスタンプを包含する、請求項１０記載の方法。
12. 前記ステップｄ）に従い、前記第２のネットワークエレメント（Ｃ２）の応答メッセージ（ＩＲＰ）の到来、および／または、課金ポイント（ＳＶ１）からの適切な課金を表す応答メッセージ（ＲＳＰ）の到来を検査する、請求項１０または１１記載の方法。
13. 制御の結果を評価し、収集ポイント（ＳＶ２）に送信する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施する手段を有するネットワークエレメント（ＣＸ）。
15. コンピュータプログラム製品がネットワークエレメント（ＣＸ）において実施される場合に、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施する手段を備えたコンピュータプログラム。

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