JP2010199943A - 一方向データ通信方法および情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計算機への攻撃に対して、より安全性の高いデータ通信方法を提供できるようにする。
【解決手段】データ送信処理部１０を備えた第１の計算機１と、データ受信処理部２０を備えた第２の計算機２と、第１の計算機１と第２の計算機２とを接続する通信線３を備え、通信線３は、第２の計算機２から第１の計算機１へデータ送信するための信号線を排除することで、一方向通信を実現する。これにより、第１の計算機１に対する外部の攻撃を防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続された計算機間におけるデータ通信方法、および、データ通信を行う情報処理装置に関する。

従来、インターネットに代表されるネットワークシステムでは、相互のシステム保護や運用管理を目的として、ルータやファイアウォールと呼ばれるデータ通信装置を計算機間の通信路上に設置していた。そして、保護対象とする第１の計算機システムから第２の計算機システムへの通信は許可し、反対に第２の計算機システムから第１の計算機システムへの通信を拒否する制御をソフトウェアによって論理的に実現していた。

一般に広く用いられているＵＤＰ通信を制御する場合は、データ通信装置は、第１の計算機システムの振る舞いは正当なものであるという前提のもとに、伝送されるパケットの内容を判定して制御を行う。具体的には、データ通信装置は、第１の計算機システムから第２の計算機システムへ送信する通信パケットであれば通信を許可する。一方、第２の計算機システムから第１の計算機システムへ送信する通信パケットは拒否することで、第1の計算機システムを外部の攻撃から保護していた。

また、ＵＤＰ通信と同様に一般に広く用いられているＴＣＰ通信を制御する場合は、データ通信装置は、通信開始時のコネクション要求が第１の計算機システムから送信された場合であれば通信を許可する。更に、第１の計算機システムから第２の計算機システムへ送信するパケットだけでなく、ＴＣＰ通信を成立させるために必要な、第２の計算機システムから第１の計算機システムへ送信するパケットは、通信を許可する。例えば、コネクション確立以降に発生する、データ受信応答パケットやコネクション切断パケットについては、第２の計算機システムから第１の計算機システムへ送信するパケットでも許可する。反対に、コネクション要求が第２の計算機システムから送信された場合は、データ通信装置はその要求を拒否する。

このように、従来技術では、ルータやファイアウォールなどのデータ通信装置を、第１の計算機システムと第２の計算機システムとの間に設置し、第１の計算機システムから第２の計算機システムへの論理的な片方向通信を実現していた。ところが、その場合でも、実際には通信線が双方向通信できる状態にあるため、論理の定義や環境設定の定義が誤っていると、双方向通信が可能となってしまい、結果的にネットワーク経由での不正侵入が可能となる場合があった。

更に、不正侵入された第２の計算機システムから、パケットの送信先が第１の計算機システムであると偽造された不正なパケットをデータ通信装置に送信すると、第１の計算機システムへ送信することが可能となる。その結果、第２の計算機システム上に不正に作成・登録された攻撃用プログラムを実行することによって、第１の計算機システムに対してデータ通信装置を越えて大量にパケットを送信し、第１の計算機システムの動作を著しく妨害する攻撃が可能になることが知られている。

このように、論理的に片方向通信となるように設定した場合でも、第２の計算機システムから第１の計算機システムに向けた通信路が物理的に存在する場合は、第１の計算機システムが攻撃されてしまう可能性が残っていた。更に、ＴＣＰ通信のように、第２の計算機システムから第１の計算機システムにデータを送信できる場合は、その行為自体が攻撃になりうることが問題であった。

そのため、このような計算機システムへの攻撃に対し、より安全性の高いデータ通信方法が求められていた。

特許文献１には、第１の計算機システムから第２の計算機システムへのデータ送信に対する確認信号を、通信線とは別に設けた電線を用いて信号を送信することにより実現したデータ通信方法および情報処理装置の例についての開示がある。

特開２００４−１２０６６７号公報

ところで、上記特許文献１に示された技術では、通信線とは別にデータ受信確認用の電線を設ける必要があり、その通信のために、物理層に近い、より低層のプロトコルによる通信制御処理部を新たに設ける必要があった。また、通信制御処理部には、電気接点入力部および電気接点出力部を設け、電圧または電流を変化させることにより、信号を検出するための処理を新たに組み込む必要があった。

このように、従来の技術では、通信を行う計算機システムに対し、本来はなかった電線を設ける必要があり、汎用の通信線を用いることができなかった。また新たな通信制御処理部を設けるなどの作業が必要であった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、新たな電線や通信制御処理部を設けることなく、計算機への攻撃に対して、より安全性の高いデータ通信方法を提供できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、データ送信処理部を備えた第１の計算機と、データ受信処理部を備えた第２の計算機と、第１の計算機と第２の計算機とを接続する通信線を備えるものとする。また、通信線は、第２の計算機から第１の計算機へデータ送信するための信号線を排除するようにしたものである。

また、第１の計算機のデータ送信処理部は、第１の計算機に格納されたデータを通信線を介して送信し、第２の計算機のデータ受信処理部は、通信線を介して送信されたデータを受信する、一方向のデータ通信のみを行うようにしたものである。

本発明によると、物理的に一方向のデータ通信のみを行うため、計算機システムへの攻撃を確実に防ぐことが可能になる。また、信号線を排除するという簡易な構成により、安全性の高いデータ通信を実現することができる。

本発明の一実施の形態による構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による配線の構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による通信処理例を表す説明図である。 本発明の他の実施の形態による通信処理例を表す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施の形態例としての情報処理装置の構成例を示す。本発明は、複数の情報処理装置を接続し、その情報処理装置間のデータ伝送を行うものであるが、図１では、情報処理装置として２台の計算機を接続する場合を例に説明する。

図１において、第１計算機１には、データ送信処理部１０と、第２計算機２と接続する通信線３を接続する送信側コネクタ１４を備える。また、第２計算機２には、データ受信処理部２０と、第１計算機１と接続する通信線３を接続する受信側コネクタ２４を備える。

なお、通信線３は、例えば、一般のＩＥＥＥ８０２．３の１０ＢＡＳＥ−Ｔに準拠したツイストペアケーブルなどであるが、そのケーブルを構成する信号線の接続を変更し、物理的に片方向通信のみを可能とするように構成する。通信線の詳細については、後述する。

本例によるデータ通信は、第１計算機１が保持するデータを、データ送信処理部１０で送信データとして編集し、送信側コネクタ１４を介して通信線３で接続された第２計算機２へ送信する。第２計算機２は、第１計算機１から通信線３によって送信されたデータを、受信側コネクタ２４を介して受信し、データ受信処理部２０により、第２計算機２内へ取り込む。ここで、第２計算機２から第１計算機１への受信確認等のための返信は行わない。また、第２計算機２側から第１計算機１側へのデータの送信は行わない。このようにすることで、データは第１計算機１から第２計算機２への片方向にのみ送信される。

このように、本例では、確実に送信されたことを確認する必要のないデータ、例えば、第１計算機１に格納された音声データや画像データなどのデータを第２計算機２から参照するような通信に適用できる。このようなデータの場合、第１計算機１側では、第２計算機２側でデータが正しく受信できたか否かの確認の必要はない。また、第２計算機２側では、受信したデータに一部欠損がある場合でも、特に支障がないなどの特徴がある。本発明は、そのような一方向のデータ伝送に適用されるデータ通信方法である。

また、送信するデータの性質として、第１計算機１側で認識しているデータの状態変化などが発生したときの最新情報だけに意味がある場合などにも適用できる。例えば、送信異常が発生し、第２計算機２側でデータを正しく受信できなかった場合でも、次回のデータを受信できればよい。このようなデータとしては、例えば、電車やバスなどの時刻表、広告などが挙げられる。このようなデータを定期的な時刻や時間間隔で送信している場合、途中のデータが抜けたり、正しく受信できなかった場合でも、その次の送信データを受信できればよいため、本例のデータ通信が適用できる。

図２に、図１に示した通信線３及び送信側コネクタ１４、受信側コネクタ２４の配線の構成例を示す。図２を参照し、物理的に片方向通信を実現するための構成について説明する。

一般のＩＥＥＥ８０２．３の１０ＢＡＳＥ−Ｔに準拠した通信線は、電気的に正負の電線を対で持ち、それを２組用意することで双方向通信を実現している。また、通信プロトコルとしては、物理層、データリンク層、ネットワーク層を有しており、これらより上位の層を利用してデータの授受を行う。

一般に、双方向通信を行うためには、電気的にデータ送信側の端子ＴＸ＋（データ出力（＋））とデータ受信側のＲＸ＋（データ入力（＋））、データ送信側のＴＸ−（データ出力（−））とデータ受信側のＲＸ−（データ入力（−））を接続した対の電線が双方向必要となる。このように、通常は送信側、受信側の双方の端子を接続する電線として、＋（プラス）と−（マイナス）のペアを２対用意することで、双方向通信を行う。

本例では、通信線３の送信側コネクタ１４と受信側コネクタ２４において、電線の接続を変更することで、物理的に片方向のみ通信が可能な構成とする。具体的には、本来ある、上記２対の電線のペアのうちの片方を削除する。図２では、受信側コネクタ２４のＴＸ＋２４１と送信側コネクタ１４のＲＸ＋１４３を接続する線と、受信側コネクタ２４のＴＸ−２４２と送信側コネクタ１４のＲＸ−１４４を接続する線を削除する。これにより、受信側コネクタ２４側から送信側コネクタ１４側への通信経路が無くなる構成となるため、データ送信は物理的に不可能になる。

また、ＩＥＥＥ８０２．３では、物理的な接続状態を監視するリンクテストの機能があり、リンクテスト・パルスと呼ばれるパルス信号を用いて異常を検知する仕組みが規定されている。そのため、上記のように、片方のＴＸ＋とＲＸ＋およびＴＸ−とＲＸ−を接続する電線を排除した通信線を用いた場合には、通信相手から受け取るはずのリンクテスト・パルスを検知できず、通信異常と判断されてしまう。

そこで、本例では、送信側コネクタ１４のＴＸ＋１４１と受信側コネクタ２４のＲＸ＋２４３を結ぶ電線に、送信側コネクタ１４のＲＸ＋１４３の電線を接続する。また、送信側コネクタ１４のＴＸ−１４２と受信側コネクタ２４のＲＸ−２４４を結ぶ電線に、送信側コネクタ１４のＲＸ−１４４の電線を接続する。このように、送信側のＴＸ＋１４１をＲＸ＋１４３へ、送信側のＴＸ−１４２をＲＸ−１４４へ接続することにより、リンクテスト・パルスを強制的に有効にした。これにより、リンクテストの異常がなくなるため、データ通信が可能となる。

上記構成とすることで、第１計算機１から第２計算機２に対する片方向の通信のみが可能となり、第２計算機２から第１計算機１に対して物理的に通信できない状態とすることができる。

図２に示した通信線の配線は、一般的なツイストペアケーブルとは異なるため、本例の構成にするためには、送信側および受信側コネクタの各接点（１４１〜１４４および２４１〜２４４）の加工が必要である。加工には、次の３つの方法がある。

第１に、通信線３自体を加工する方法、第２に、通信線３の送信側または受信側のコネクタ内で加工する方法、第３に、コネクタを差し込む計算機の通信基板の内部の接点を加工する方法である。このうち、最も効果があるのは第３の方法である。市販の通信線をそのまま活用できる利便性を確保しながらも、保護したい第１計算機側で強制的に配線の接続変更をすることができるため、外部からの改ざんを抑止できる安全な構造になる。なお、第３の方法を第１計算機１側で実施した場合は、第１計算機１が一方向の送信のみ可能であるという特長をもつ。また、第３の方法を第２計算機２側で実施した場合は、一方向の受信のみ可能であるという特長をもつ。

図３に、図１に示した情報処理装置を用いた通信処理例の流れを示す。図３を参照し、本例による通信処理について説明する。

まず、第２計算機２のデータ受信処理部２０は、受信アプリケーション２１が規定のポート番号で通信可能な状態にしたソケットを受け取り（ステップＳ２０１）、該ソケットを用いて、データ受信待ち状態に入る（ステップＳ２０２）。

一方、第１計算機１のデータ送信処理部１０は、送信アプリケーション１１から通信可能な状態のソケットとデータを受け取り（ステップＳ１０１）、データを編集して第２計算機２へ送信する（ステップＳ１０２）。なお、データ送信は、既知の技術であるＵＤＰ（User Datagram Protocol）などを用いて送信する。そして、データ送信処理部１０は、データ送信時のエラー情報を送信アプリケーション１１へ渡し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。ここで、データ送信時のエラーは、データ受信側からの受信状態を取り込むことはできないため、データ送信側の送信状態のみでエラーを判断する。

第２計算機２のデータ受信処理部２０は、第１計算機１のデータ送信処理部１０から送信されたデータを受信し（ステップＳ２０２）、受信したデータを受信アプリケーション２１に渡す（ステップＳ２０３）。

なお、データ送信処理部１０が送信アプリケーション１１から受け取る情報は、ソケットとデータの他、送信すべきデータ量などを加えてもよい。また、データ受信処理部２０が受信アプリケーション２１に渡す情報は、受信データの他、受信したデータ量やエラーコードなどを加えてもよい。

次に、本発明の他の実施の形態例として、図３で説明した通信処理を応用し、複数のアプリケーション間で通信を行う場合について説明する。

図４に、複数のアプリケーションで通信を行う場合の通信処理例の概要を示す。本例では、第１計算機１に複数の送信アプリケーション１１〜１３を設け、第２計算機２側に複数の受信アプリケーション２１〜２３を設けるものとする。また、送信側、受信側は、相互にアプリケーションとポート番号を対にした、ポート番号一覧データ３０を認識しているものとする。

まず、第２計算機２の複数の受信アプリケーション２１〜２３は、ポート番号一覧３０で示されたポート番号をデータ受信処理部２０へ渡し、データ受信処理部２０は当該ポート番号でデータの受信待ちを行う。

第１計算機１のデータ送信処理部１０は、送信アプリケーション１１〜１３から通信可能な状態のデータを受け取り（ステップＳ４０１）、送信データのパケット７０のヘッダ部７１に送信先のポートを設定し、パケット７０のデータ部７２に送信データを設定してパケットを生成し、第２計算機２へ送信する（ステップＳ４０２）。

第２計算機２のデータ受信処理部２０は、受信したパケット７０の送信先ポートを基に、該当する受信待ち中の受信アプリケーションへデータを渡す（ステップＳ４０３）。

なお、図４では、１台の計算機に複数のアプリケーションを設けた場合で説明したが、これを、第２計算機２に該当する受信側の計算機を複数台設け、それぞれの計算機に設けたアプリケーションとして構成してもよい。

以上説明したように、本発明によると、第１計算機が保持するデータを第２計算機へ送信することは可能だが、第２計算機から第１計算機へは、物理的にデータを送信することができない構成とすることができる。これにより、第１計算機が保持するデータを、第２計算機にて不特定多数の利用者に安全に公開することができる。更に、第２計算機が外部から不正に侵入されてしまった場合であっても、物理的に第１計算機と通信できないため、第１計算機に対する不正侵入や、大量のパケットを送信して計算機のサービスを妨害するなどの攻撃を阻止することができる。このように、本発明によれば、一方向通信を実現することで、安全性の高いデータ通信が可能となる。

また、本発明による第２計算機からの通信を物理的に制限するための構成は、計算機の通信基板の内部の接点を加工する方法で実現することができる。そのため、コネクタや通信線などは市販のものを適用することができ、安価で容易に実現することができる。

１…第１計算機、２…第２計算機、３…通信線、１０…データ送信処理部、１１、１２、１３…送信アプリケーション、１４…送信側コネクタ、２０…データ受信処理部、２１、２２、２３…受信アプリケーション、２４…受信側コネクタ、３０…ポート番号一覧データ、７０…パケット

Claims (5)

1. データ送信処理部を備えた第１の計算機と、
   データ受信処理部を備えた第２の計算機と、
   前記第１の計算機と前記第２の計算機とを接続する通信線を備え、
   前記通信線は、前記第２の計算機から前記第１の計算機へデータ送信するための信号線を排除することを特徴とする、情報処理装置。
2. 請求項１記載の情報処理装置において、
   前記第１の計算機のデータ送信処理部は、前記第１の計算機に格納されたデータを前記通信線を介して送信し、前記第２の計算機のデータ受信処理部は、前記通信線を介して送信されたデータを受信する、一方向のデータ通信を行うことを特徴とする、情報処理装置。
3. 請求項１記載の情報処理装置において、
   前記第１の計算機を複数台備え、
   前記第２の計算機を複数台備え、
   前記複数の第１の計算機と、前記複数の第２の計算機との間をそれぞれ前記通信線で接続することを特徴とする、情報処理装置。
4. データ送信処理部を備えた第１の計算機と、データ受信処理部を備えた第２の計算機とを通信線を介して接続し、前記第１の計算機に格納されたデータを前記第１の計算機から前記第２の計算機へ送信するデータ通信方法において、
   前記通信線は、前記第２の計算機から前記第１の計算機へデータ送信するための信号線を排除することを特徴とする、データ通信方法。
5. 請求項３のデータ通信方法において、
   前記第１の計算機のデータ送信処理部は、前記第１の計算機に格納されたデータを前記第２の計算機へ前記通信線を介して送信し、前記第２の計算機のデータ受信処理部は、前記通信線を介して送信されたデータを受信する、一方向のデータ通信処理を行うことを特徴とする、データ通信方法。

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