JP2011142441A - 制御ネットワーク管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】第三者による改ざんを回避し、リアルタイム性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性が要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることの可能な制御ネットワーク管理システムを実現する。
【解決手段】ＩＰ及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信、並びに、前記規格とは異なる無線通信規格に則った第２の無線通信を中継する制御ネットワーク管理システムであって、受信した第１の無線通信のパケットのヘッダに優先度情報を書き込み、ヘッダのハッシュ値を付加して送信する第１の中継装置と、受信した第２の無線通信のパケットのヘッダの優先度情報をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、ヘッダのハッシュ値を付加して送信する第２の中継装置と、第１または第２の中継装置から受信した各パケットのヘッダの優先度情報に基づき優先制御を行い、制御システムに送信する第３の中継装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰ（Internet protocol）及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信、並びに、ＩＰ及びプロセス制御用の無線通信規格とは異なる無線通信規格に則った第２の無線通信を中継する制御ネットワーク管理システムに関し、特に悪意の第三者による改ざん等を回避するとともに、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることを可能とする制御ネットワーク管理システムに関する。

従来より、たとえばインダストリアルオートメーションにおけるプロセス制御システムを、無線通信を利用した無線制御ネットワークシステムとして構成することが提案されている。
これは従来の制御システムが有線ネットワークとして構成されていたことに起因して、通信距離の制限や配線の引き回しの制約などで温度や流量などを測定するセンサ等のフィールド機器をプラント内の最適位置に設置できず、制御精度が低下する不都合を解消するためのものである。
またこの無線制御ネットワークシステムの動作を制御し、プラント全体の動作を最適にするための制御ネットワーク管理システムが提案されている。

なお、フィールド機器には、たとえば、差圧計、流量計、温度計、監視カメラ、アクチュエータ、コントローラなどの各種フィールド機器がある。

近年、プロセス制御分野を含めて、様々な産業分野に無線技術を組み込もうとする動きがあり、無線通信規格も併せて検討されている。具体的には、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）７で規定されている無線ＨＡＲＴ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ）、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）のＩＳＡ１００委員会で承認されたプロセス制御用無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａが検討されている。このＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａは、周波数分割通信を行う工業用無線通信のプロトコル／規格であり、たとえば下記文献にてそれぞれの通信に係る取り決めの内容について説明されている。
文献１：Wireless systems for industrial automation: Process control and related applications
文献２：Control with WirelessHART（ＵＲＬ：http://www.hartcomm.org/protocol/training/resources/wiHART_resources/Control_with_WirelessHART.pdf）

このＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１５．４の小型・省電力性を生かし、フィールド機器を多量に設置する無線制御ネットワークシステムに用いられている。

一方、従来から、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ／ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂの「Ｗｉ―Ｆｉ（Wireless Fidelity）技術（以下、Ｗｉ−Ｆｉ無線通信という）」を用いた無線通信システムも提案されている。
このＷｉ―Ｆｉ通信は、プロセス制御システムにおいては、現場作業員のメンテナンス作業のためのメンテナンス用端末や、大量データ（たとえば統計データや動画、静止画、各種画像データ等）の通信を必要とするような監視カメラ等のフィールド機器が接続された無線通信システムが提案されている。

また従来より、これらのＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａに則った無線通信およびＷｉ―Ｆｉ通信に則った無線通信の両方を用いて無線制御ネットワークシステムの動作を制御し、プラント全体の動作を最適にするための両方の通信を中継するための中継機器およびこれを用いた制御ネットワーク管理システムの検討がなされている。

たとえば、従来の制御ネットワーク管理システムに関連する先行技術文献として下記の特許文献１がある。
特許文献１は、周波数ホッピングを行う無線システムとＷｉ−Ｆｉ無線通信システムの共存メカニズムに関する技術が記載されており、両者の通信時間帯を分割しガードインターバル（干渉を防ぐための空白時間）を設けた通信フレームを用いることを特徴とするものである。

ここで、従来の制御ネットワーク管理システムでは、プロセス制御用無線通信（ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａに則った無線通信）は、プラントなどの最適な運転を実行するために必要な各種制御データ（流量、圧力値など）を送受信するため、高度なリアルタイム応答性（たとえば１０ミリ秒以内での応答等）が求められている。
一方、Ｗｉ−Ｆｉ無線通信では、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａよりはリアルタイム応答性がそれほど要求されていない。

米国特許出願公開第２００７０２６８８８４号明細書

しかしながら、従来の制御ネットワーク管理システムでは、プロセス制御用無線通信とＷｉ−Ｆｉ無線通信のうち特に高度なリアルタイム応答性を要するプロセス制御用無線通信の品質を確保するべく優先制御を行なったとしても、当該無線通信は何人もアクセスできるため、悪意の第三者が無線通信を傍受し優先度を決める情報が改ざんされることにより、優先順位に従った通信ができなくなる可能性あるという問題点があった。
この問題点について、以下に具体的に説明する。

従来から高度なリアルタイム応答性を要求されるプロセス制御用無線通信の無線ネットワークシステムと、プロセス制御用無線通信よりはリアルタイム応答性がそれほど要求されないＷｉ−Ｆｉシステムの共存メカニズムを実現するための中継機器およびこれを用いた制御ネットワーク管理システムの検討がなされている。
特に従来の技術では、Ｗｉ−Ｆｉ通信よりも重要なプロセス制御用無線通信の品質を確保するために、ルータやＬＡＮスイッチなどの中継装置内に実装される機能として、一般的にＱｏＳ（Quality of Service）と呼ばれる優先制御機能を用いるものが検討されていた。

具体的には、中継装置が優先度を決める方法として通信パケットデータにおけるヘッダの中に用意されたフィールドを使って明示的に優先度を指定する方法がある。
例えば、ネットワークを構成する端末またはフィールド機器により、比較的高い優先度情報がＩＰ（Internet Protocol）パケットにＴＯＳ（Type of service）フィールドまたはＤＳＣＰ（Differentiated services code point）フィールドに書き込まれ、中継装置がこの優先度情報（ＴＯＳ、若しくはＤＳＣＰ）に基づき、優先順位付けを行うものがある。

たとえば、ネットワークを構成する複数の端末またはフィールド機器のうちのいずれかの端末またはフィールド機器は、音声通信またはプロセス制御データ（たとえば、圧力、流量などの制御データ）などのリアルタイム性の高いものに係る通信パケットデータを作成する際に、ＩＰに則った通信におけるパケットデータのヘッダ（ＩＰヘッダ）の中に用意されているＴＯＳフィールドやＤＳＣＰフィールドに優先度情報を書き込む。
中継装置は、端末またはフィールド機器から受信した通信パケットデータのＩＰヘッダの中に用意されているＴＯＳフィールドまたはＤＳＣＰフィールドに書き込まれた優先度情報に基づいてパケットの送信タイミングを制御する。
すなわち中継装置は、受信した通信パケットデータのうち優先度の高いパケットデータから送信する。なお中継装置は、優先度の低いパケットが内部（記憶手段）に溜まったとしても、優先度情報に基づき、優先度の高いパケットから早く送り出す。

この結果、従来の制御ネットワーク管理システムでは、中継装置が優先度を決める方法として通信パケットデータにおけるヘッダの中に用意されたフィールドを使って明示的に優先度を指定し、比較的リアルタイム性が要求される通信を高品質に提供することができていた。

なお、図３は従来の通信パケットデータのフォーマット説明図であり、（Ａ）は通信パケットデータ全体の説明図、（Ｂ）はＩＰヘッダの説明図である。図３において、通信パケットは、ＴＯＳフィールド、ＤＳＣＰフィールド、ＩＰヘッダ、ＩＰデータから構成されており、図３（Ｂ）に示すごとくＩＰヘッダには１オクテット分のＴＯＳフィールドが設けられる。

しかしながら、このような従来の制御ネットワーク管理システムでは、プロセス制御用無線通信の高度なリアルタイム応答性を確保するべく、上述の優先制御を行なったとしても、当該無線通信は何人もアクセスできるため、悪意の第三者が無線通信を傍受し優先度を決める情報が改ざんされることにより、優先順位に従った通信ができなくなる可能性あるという問題点があった。

具体的には、従来の制御ネットワーク管理システムでは、仮に何の対策も考えずにＷｉ−Ｆｉ通信とプロセス制御用無線通信（の信号）を同居させて優先制御を行なう場合には、たとえばＷｉ−Ｆｉ通信から侵入した悪意の第三者によりプロセス制御用無線通信の通信パケットが傍受されて、優先度部分を表す部分（図３（Ｂ）の、１オクテット分のＴＯＳ（type of service））が改ざんされた上で再送信されると、改ざん後の優先度情報に基づき通信パケットデータが送信されるので優先度保証が全くなされずプラントなどの被制御対象の最適運転がなされないという問題点があった。
いいかえれば、第三者がその通信内容を盗聴することによってプロセス制御用無線通信の通信パケットデータと同一の内容を送信することで不正にアクセスするという攻撃手法であるリプライ攻撃を受ける可能性があるという問題点があった。

本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、特に悪意の第三者による改ざん等を回避するとともに、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることを可能とする制御ネットワーク管理システムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
ＩＰ（Internet protocol）及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信、並びに、ＩＰ及び前記規格とは異なる無線通信規格に則った第２の無線通信を中継する制御ネットワーク管理システムであって、
受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、前記通信パケットデータに前記ヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、
受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報の一部または全部をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、前記通信パケットデータに前記ヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、
前記第１または第２の中継装置から受信した前記各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システムに送信する第３の中継装置と、
を備えたことを特徴とする制御ネットワーク管理システムである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第２の中継装置のパケット制御手段は、
第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報を前記第１の中継装置のパケット制御手段により書き込まれる優先度情報よりも低い優先度情報に変更することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第３の中継装置は、
前記第１または第２の中継装置から受信した前記各通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査する正当性検査手段を有し、正当な通信データを前記制御システムに送信することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第３の中継装置から受信した通信パケットデータのヘッダにおける優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段と、前記通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査する正当性検査手段を有し、正当な通信データを前記制御システムに送信する第４の中継装置を、
備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第１の中継装置は、
前記第１の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段を有し、
前記第２の中継装置は、
前記第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段を有し、
前記第３の中継装置の正当性検査手段は、
受信した前記第１または第２の無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記タイムスタンプに基づき、前記通信パケットデータの正当性を検査することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第１の中継装置および第２の中継装置のパケット制御手段は、
再計算した前記ヘッダのチェックサムを前記各通信パケットデータのヘッダ内に書き込み、
前記第３の中継装置は、
前記正当性検査手段が、受信した前記各無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記チェックサムに基づきパケットデータの整合性を検査し、整合性のとれた通信パケットデータを前記制御システムに送信することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システムにおいて、
前記第３の中継装置は、
通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段と、
再計算した前記ヘッダのチェックサムを前記各通信パケットデータのヘッダ内に書き込む前記パケット制御手段とを具備し、
前記第４の中継装置の正当性検査手段は、
前記第３の中継装置から受信した無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記タイムスタンプに基づき前記通信パケットデータの正当性を検査し、受信した前記各無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記チェックサムに基づきパケットデータの整合性を検査し、整合性のとれた通信パケットデータを前記制御システムに送信することを特徴とする。

本発明の制御ネットワーク管理システムは、本発明の制御ネットワーク管理システムは、受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、第１または第２の中継装置から受信した各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システムに送信する第３の中継装置を備えたことにより、ヘッダ部分の改ざんを防止し、信号優先度の改ざん攻撃を防止し、リプレイ攻撃を防ぐことができる（悪意の第三者による改ざん等を回避することができる）上、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることができる点で有効である。

本発明に係る制御ネットワーク管理システムの一実施例の構成図である。 本発明に係る制御ネットワーク管理システムの動作説明図である。

従来の通信パケットデータのフォーマット説明図である。

本発明の制御ネットワーク管理システムの特徴は、主に、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＩＳＡ１００．１１ａなどプロセス制御用無線通信（以下、第１の無線通信という）の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、Ｗｉ―Ｆｉ通信・プロセス制御用無線通信以外の通信（以下、第２の無線通信という）の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報の一部または全部をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、第１または第２の中継装置から受信した各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システムに送信する第３の中継装置と、を備えた点である。

（構成、主な構成要素の説明）
図１は、本発明に係る制御ネットワーク管理システムの一実施例の構成図であり、図１において、本発明に係る制御ネットワーク管理システムは主に、たとえば温度や流量などの物理量を測定するセンサ機能、または制御弁を制御するアクチュエータ機能などのフィールド機器であって各種測定データをＩＳＡ１００．１１ａ（またはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ）による無線通信により無線伝送する無線通信機能を有する複数の第１の無線通信端末の一例である無線ノード１１〜１５と、無線ノード１１〜１５からの通信パケットデータを転送する第１の中継装置の一例であるゲートウェイ装置（以下、ＧＷという）２と、たとえば現場作業員のメンテナンス作業のためのメンテナンス用端末や大量データ（たとえば統計データや動画、静止画、各種画像データ等）の通信を必要とするような監視カメラ等のフィールド機器や音声通信等を実行するためのコンピュータ等であって各種測定データ・音声データ等をＷｉ−Ｆｉによる無線通信により無線伝送する無線通信機能を有する複数の第２の無線通信端末の一例である無線ノード３１〜３５（図中はＷｉ−Ｆｉノードと表す）と、無線ノード３１〜３５からの通信パケットデータを転送する第２の中継装置の一例であるアクセスポイント（以下、ＡＰという）４と、ＧＷ２およびＡＰ４と通信を行い受信した通信パケットデータを優先制御して中継（転送）するルータやスイッチなどの第３の中継装置の一例であるＱｏＳ（Quality of Service）サーバ５と、各種測定データ、制御データなどの通信パケットデータをＷｉ−Ｆｉによる無線通信により無線伝送するネットワーク１００と、ネットワーク１００を介して受信した通信パケットデータを優先制御して制御システム２００に中継（転送）する、ルータやスイッチなどの第４の中継装置の一例であるＱｏＳサーバ６と、から構成される。

以下、ＩＰ及びプロセス制御用の無線通信規格（ＩＳＡ１００．１１ａまたはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ）に則った無線通信を第１の無線通信といい、ＩＰ及びプロセス制御用の無線通信規格とは異なる無線通信規格（Ｗｉ−Ｆｉ無線通信等）に則った第２の無線通信という。

無線ノード１１〜１５は、温度や流量などの物理量を測定するセンサ機能、または制御弁を制御するアクチュエータ機能などのフィールド機器であって各種測定データを所定の制御プロセスに基づいて、プロセス制御用の無線通信の一例であるＩＳＡ１００．１１ａ等に則って送受信する。
これらの無線ノード１１〜１５は、ＩＰ（Internet protocol）及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信を行い、たとえば図示しないアクセスポイントなどを介して、無線センサネットワーク等の無線制御ネットワークシステムを構築している。

無線ノード１１〜１５は、具体的には、自機で測定された測定データ・プロセス制御データ等を送信する、または他の無線ノード１１〜１５からの第１の無線通信の通信パケットデータを無線通信を介して送受する通信手段と、この無線ノード全体を制御し、フィールド機器として実行すると共に得られた測定データ・プロセス制御データまたは他の無線ノードから受信した通信パケットデータをＧＷ２に送信するＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（ROM - Read Only Member）などであり、主にＯＳ（Operating System）や無線ノード１１〜１５として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器から他の無線ノード、ＧＷ２等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段、を有する。

ＧＷ２は、無線ノード１１〜１５のいずれかから受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、当該通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段２１と、無線ノード１１〜１５と無線通信を介して第１の無線通信の通信パケットデータを送受する無線通信手段と、ＱｏＳサーバ５と第１の無線通信パケットデータを送受する通信手段と、ＧＷ２全体を制御し、無線ノード１１〜１５からの通信パケットデータをＱｏＳサーバ５に転送するＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭやＲＯＭなどであり、主にＯＳやＧＷ２として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器から無線ノード１１〜１５、ＱｏＳサーバ５等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段と、を有する。

なおＧＷ２は、上述の構成に加えて、第１の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段２２を有するものでも良い。
また、ＧＷ２のパケット制御手段２１は、上述の構成に加えて、第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダのチェックサムを再計算し、当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込むものでもよい。

無線ノード３１〜３５は、たとえば現場作業員のメンテナンス作業のためのメンテナンス用端末や大量データ（たとえば統計データや動画、静止画、各種画像データ等）の通信を必要とするような監視カメラ等のフィールド機器等であって各種測定データをＷｉ−Ｆｉによる無線通信により無線伝送する無線通信機能を有する。
これらの無線ノード３１〜３５は、たとえば現場作業員のメンテナンス作業のためのメンテナンス用端末や大量データ（たとえば統計データや動画、静止画、各種画像データ等）の通信を必要とするような監視カメラ等のフィールド機器や音声通信等を実行するためのコンピュータ等であって、ＩＰ及び、Ｗｉ−Ｆｉ通信等の第１の無線通信規格とは異なる通信規格に則った第２の無線通信を行い、たとえば図示しないアクセスポイントなどを介して無線ネットワークを構築している。

無線ノード３１〜３５は、具体的には、統計データや動画、静止画、各種画像データ等の大量データを送信する、または他の無線ノード３１〜３５からの第２の無線通信の通信パケットデータを無線通信を介して送受する通信手段と、この無線ノード全体を制御し、統計データや動画、静止画、各種画像データ等の大量データまたは他の無線ノードから受信した通信パケットデータをＡＰ４に送信するＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭやＲＯＭなどであり、主にＯＳや無線ノード３１〜３５として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器から他の無線ノード、ＡＰ４等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段、を有する。

ＡＰ４は、無線ノード３１〜３５のいずれかから受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報の一部または全部をゼロクリア（00000000）または予め定められた値（00000001など）に変更し、当該通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段４１と、無線ノード３１〜３５と無線通信を介して第１の無線通信の通信パケットデータを送受する無線通信手段と、ＱｏＳサーバ５と第１の無線通信パケットデータを送受する通信手段と、ＡＰ４全体を制御し、無線ノード３１〜３５からの通信パケットデータをＱｏＳサーバ５に転送させるＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭやＲＯＭなどであり、主にＯＳやＡＰ４として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器から無線ノード３１〜３５、ＱｏＳサーバ５等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段と、を有する。

なお、ＡＰ４のパケット制御手段４１は、第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報をＧＷ２のパケット制御手段により書き込まれる優先度情報よりも低い優先度情報に変更するものでもよい。
また、ＡＰ４のパケット制御手段４１は、上述の構成に加えて、第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダのチェックサムを再計算し、当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込むものでもよい。
またＡＰ４は、上述の構成に加えて、第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段４２を有するものでも良い。

ＱｏＳサーバ５は、ＧＷ２またはＡＰ４と通信パケットデータを送受する通信手段と、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６と通信パケットデータを送受する無線通信手段と、ＧＷ２またはＡＰ４から受信した通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行ない、通信手段を制御して制御システム２００に送信させる優先制御手段５１と、ＱｏＳサーバ５全体を制御し、ＧＷ２またはＡＰ４からの通信パケットデータを優先制御手段で優先制御を行なった後、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６に転送するＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭやＲＯＭなどであり、主にＯＳやＱｏＳサーバ５として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器からＧＷ２またはＡＰ４、ネットワーク１００、ＱｏＳサーバ６等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段と、を有する。

なお、ＱｏＳサーバ５は上述の構成に加えてＧＷ２またはＡＰ４から受信した各通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査し、通信手段を制御して正当な通信データを制御システム２００に送信させる正当性検査手段５２を有するものでもよい。
また、ＱｏＳサーバ５は上述の構成に加えて、通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段５３を有するものでもよい。この場合正当性検査手段５２は、受信したパケットデータ内のタイムスタンプから予め定められた時間を超えて自機に受信された否かにより正当性を検査するものでもよい。
また、ＱｏＳサーバ５の演算制御手段は、上述の構成に加え、ＧＷ２またはＡＰ４から受信した通信パケットデータにおけるヘッダのチェックサムを再計算し、当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込むものでもよい。

ＱｏＳサーバ６は、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ５から通信パケットデータを送受する無線通信手段と、制御システム２００と通信パケットデータを送受する通信手段と、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ５から受信した通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行ない、通信手段を制御して制御システム２００に送信させる優先制御手段６１と、ＱｏＳサーバ６全体を制御し、ネットワーク１００を介しＱｏＳサーバ５から受信した通信パケットデータを優先制御手段で優先制御を行なった後、制御システム２００に転送するＣＰＵなどの演算制御手段と、たとえばＲＡＭやＲＯＭなどであり、主にＯＳやＱｏＳサーバ６として動作させるためのプログラムやアプリケーション、これらプログラムなどの実行時に使用されるデータ、自機器からネットワーク１００、制御システム２００等に到達するまでの経路情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等のネットワーク情報）などの各種情報を格納する記憶手段と、を有する。

なおＱｏＳサーバ６は、上述の構成に加えてネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ５から受信した各通信パケットデータのハッシュ値またはチェックサムに基づき正当性を検査し、通信手段を制御して正当な通信データを制御システム２００に送信させる正当性検査手段６２を有するものでもよい。
また、ＱｏＳサーバ６は上述の構成に加えて、通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段６３を有するものでもよい。この場合、正当性検査手段６２は、受信したパケットデータ内のタイムスタンプから予め定められた時間を超えて自機に受信された否かにより正当性を検査するものでもよい。
また、ＱｏＳサーバ６の演算制御手段は、上述の構成に加え、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６から受信した通信パケットデータにおけるヘッダのチェックサムを再計算し、当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込むものでもよい。

ネットワーク１００は、Ｗｉ−ＦｉまたはＷｉＭａｘ等による無線通信を行う図示しない端末または中継装置、アクセスポイント等から構成され、ＱｏＳサーバ５とＱｏＳサーバ６と接続され、通信パケットデータの送受信（中継）が行われる。

制御システム２００は、無線ノード１１〜１５のセンサデータ収集・監視やアクチュエータの操作を行い、例としてＤＣＳ（Distributed Control Systems）を含む計装システムが挙げられる。なお制御システム２００は無線ノードを制御し無線制御ネットワーク管理システムにおいてプロセス制御や測定データの監視をするものであれば具体的な構成はどのようなものでもよい。

たとえば図１に示すようにレベル１、レベル２、レベル３、レベル３．５、レベル４に分かれた複数のネットワークから成るシステム構成であってもよい。
この場合、レベル１のネットワークは、温度や流量などの物理量を測定するセンサ機能、または制御弁を制御するアクチュエータ機能などのフィールド機器などから構成される制御ネットワークであって各種測定データ・制御データの送受信を行なう。
レベル２のネットワークは、バルブ、制御弁などのレベル１のネットワークを構成しているフィールド機器を、制御（コントロール）する複数のコントローラ等のフィールド機器から構成される。各コントローラはレベル１のネットワークに接続されており、レベル１のネットワークを構成するフィールド機器から各種測定データを受信する。またコントローラから送信される制御データがレベル１のネットワークを構成されるフィールド機器に入力されると、フィールド機器は制御データに基づき動作を行なう（たとえば制御弁はその開度を調節する）。

レベル３のネットワークは、レベル２のネットワークとレイヤー２スイッチを介して接続されており、レベル２のネットワークを構成するコントローラから受信した各種測定データ、制御データを蓄積・記憶して、各データの長期的なトレンドを把握する複数の制御サーバにより構成される。

レベル３．５のネットワークは、ＤＭＺ（Demilitarized Zone）であって、レベル３のネットワークとレイヤー２スイッチ及びファイアウォール装置を介して接続され、ファイアウォールによって外部ネットワークからも内部ネットワークからも隔離された区域である。図１では、一実施例として、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６、ＱｏＳサーバ５、ＡＰ４、ＧＷ２と接続される。

レベル４のネットワークは、無線ノード１１〜１５により構成される無線センサネットワークを制御する複数の制御サーバ等から構成される制御・管理ネットワークであって、レベル３．５のネットワーク（ＤＭＺ）とレイヤー３スイッチおよびファイアウォールなどを介して接続される。
この制御・管理ネットワークを構成する制御サーバは、ＱｏＳサーバ５、ネットワーク１００、ＱｏＳサーバ６、ＤＭＺを介して受信した無線ノード１１〜１５からの通信パケットデータに基づき、必要に応じて無線ノード１１〜１５を制御するべく制御データをＤＭＺ、ＱｏＳサーバ６、ＱｏＳサーバ５、ＧＷ２を介して被制御対象たる無線ノード１１〜１５の少なくともいずれかに送信する。

（動作説明）
このような構成で本発明に係る制御ネットワーク管理システムは、たとえば、以下のような動作を行なう。図２は本発明に係る制御ネットワーク管理システムの動作説明図であり、以下本発明に係る制御ネットワーク管理システムの動作を、図２中に記載の（１−１）〜（１−１０）の順に行なわれる動作ステップを用いて説明する。

（１−１）
ＡＰ４のパケット制御手段４１は、通信手段を介して無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると、受信した通信パケットデータのヘッダ内のＴＯＳフィールドの情報（ＴＯＳ情報）の一部または全部をゼロクリア（たとえば00000000）または予め定められた値（00000001など）に変更し、ＩＰヘッダ内における１６ビットのヘッダのチェックサムを再計算して当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込む。

また、ＡＰ４のパケット制御手段４１は、無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると、当該通信パケットデータを複製するものでもよく、この場合は複製した通信パケットデータのヘッダ内のＴＯＳフィールドに優先度情報を書き込み、ＩＰヘッダ内における１６ビットのヘッダのチェックサムを再計算して当該複製した通信パケットデータのヘッダ内に書き込む。

なおＡＰ４のパケット制御手段４１は、第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダ内のＴＯＳ情報に記載されている優先度情報をＧＷ２のパケット制御手段により書き込まれる優先度情報よりも低い優先度情報に変更するものでもよい。
また、ＡＰ４のパケット制御手段４１は、ヘッダ内のＴＯＳ情報８ビットのうち先頭４ビットを右４ビットシフトし、先頭４ビットをゼロクリアするものでもよい。
これらのようにすることで、ＧＷ２から送信される第１の無線通信の通信パケットの方がＡＰ２からの通信パケットよりも優先度が高いものとしてＱｏＳサーバ５が取り扱うことができるため、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることができる点で有効である。

（１−２）
ＡＰ４のタイムスタンプ制御手段４２は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）のヘッダにタイムスタンプフィールドをオクテット２４から２７に追加して３２ビットのタイムスタンプを書き込む。
言い換えれば、ＡＰ４のタイムスタンプ制御手段４２は、受信した無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータの（ヘッダ）に、タイムスタンプフィールドを新たに作成し、タイムスタンプを書き込む。

（１−３）
ＡＰ４のパケット制御手段４１は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）における、ＩＰヘッダ内のハッシュ値（オクテット０から２７）を計算する。

（１−４）
ＡＰ４のパケット制御手段４１は、計算されたハッシュ値を、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）に付加してＱｏＳサーバ５に送信する。
具体的には、ＡＰ４のパケット制御手段４１は、受信した無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータの（ヘッダ）に、ハッシュ値フィールドを新たに作成し、計算されたハッシュ値を書き込み、ＱｏＳサーバ５に送信する。
すなわちＡＰ４のパケット制御手段４１は、無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると、当該通信パケットデータのヘッダの中に新しい情報（タイムスタンプフィールド、ハッシュ値フィールド、ＴＯＳの優先度情報）を追加してＱｏＳサーバ５に送信することになる。

（１−５）
ＧＷ２のパケット制御手段２１は、通信手段を介して無線ノード１１〜１５のいずれかから第１の無線通信の通信パケットデータを受信すると、受信した通信パケットデータのヘッダ内のＴＯＳフィールドに優先度情報を書き込み、ＩＰヘッダ内における１６ビットのヘッダのチェックサムを再計算して当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込む。
なお、ＧＷ２のパケット制御手段２１は、無線ノード１１〜１５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると、当該通信パケットデータを複製するものでもよく、この場合は複製した通信パケットデータのヘッダ内のＴＯＳフィールドに優先度情報を書き込み、ＩＰヘッダ内における１６ビットのヘッダのチェックサムを再計算して当該通信パケットデータのヘッダ内に書き込む。
ここで、ＧＷ２のパケット制御手段２１は、第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダ内のＴＯＳフィールドにＡＰ１で書き込まれる優先度よりも高い優先度ビットを書き込むが、たとえば、ヘッダ内のＴＯＳ情報８ビットのうち先頭４ビットで、優先度をあらわすものとし、下４ビットは、０クリアするものであってもよい。

（１−６）
ＧＷ２のタイムスタンプ制御手段２２は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）のヘッダにタイムスタンプフィールドをオクテット２４から２７に追加して３２ビットのタイムスタンプを書き込む。
言い換えれば、ＧＷ２のタイムスタンプ制御手段２２は、受信した無線ノード１１〜１５のいずれかから第１の無線通信の通信パケットデータの（ヘッダ）に、タイムスタンプフィールドを新たに作成し、タイムスタンプを書き込む。

（１−７）
ＧＷ２のパケット制御手段２１は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）のＩＰヘッダ内のハッシュ値（オクテット０から２７）のハッシュ値を計算する。
具体的には、ＧＷ２のパケット制御手段２１は、受信した無線ノード３１〜３５のいずれかから第２の無線通信の通信パケットデータの（ヘッダ）に、ハッシュ値フィールドを新たに作成し、計算されたハッシュ値を書き込み、ＱｏＳサーバ５に送信する。

（１−８）
ＧＷ２のパケット制御手段２１は、計算されたハッシュ値を、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）に付加してＱｏＳサーバ５に送信する。
すなわちＧＷ２のパケット制御手段２１は、無線ノード１１〜１５のいずれかから第１の無線通信の通信パケットデータを受信すると、当該通信パケットデータのヘッダの中に新しい情報（タイムスタンプフィールド、ハッシュ値フィールド、ＴＯＳの優先度情報）を追加してＱｏＳサーバ５に送信することになる。

なお（１−１）〜（１−４）の動作と、（１−５）〜（１−８）の動作の順番はどのようなものでもよい。

（１−９）
ＱｏＳサーバ５の優先制御手段５１は、通信手段を介してＧＷ２またはＡＰ４から受信した通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行ない、受信したパケットデータの出力キューで高い優先度のパケットを通信手段を制御してネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６に送信する。
また、この動作に加え、ＱｏＳサーバ５の正当性検査手段５２が、ＧＷ２またはＡＰ４から受信した各通信パケットデータのハッシュ値と、当該通信パケットデータから予め備えていたハッシュ関数により算出したハッシュ値とを比較して、各ハッシュ値が一致しているか否かによって正当性を検査し、一致していれば正当であると判断し通信手段を制御して正当な通信データをネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６に送信させるものでもよい。

さらに、上述の動作に加え、ＱｏＳサーバ５のタイムスタンプ制御手段５２は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）のヘッダにタイムスタンプフィールドに３２ビットのタイムスタンプを書き込むものでもよい。
また、上述の動作に加え、ＱｏＳサーバ５の正当性検査手段５２は、受信した各無線通信の通信パケットデータが該各通信パケットデータに書き込まれたチェックサムと、当該通信パケットデータから改めて算出したチェックサムとを比較して、各チェックサムが一致しているか否かによってパケットデータの整合性を検査し、一致していれば整合性がとれたものと判断し、整合性のとれた通信パケットデータをネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６に送信するものでもよい。
また、上述の動作に加え、ＱｏＳサーバ５の正当性検査手段５２は、ＧＷ２またはＡＰ４から受信した無線通信の通信パケットデータに書き込まれたタイムスタンプに基づき、そのタイムスタンプから予め定められた時間を超えて自機に受信された否かにより正当性を検査し、予め定められた時間以内であれば、正当であると判断し、正当な通信データをネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ６に送信させるものでもよい。

（１−１０）
ＱｏＳサーバ６の優先制御手段６１は、ネットワーク１００を介してＱｏＳサーバ５から受信した通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行ない、受信したパケットデータの出力キューで高い優先度の通信パケットデータを通信手段を制御して制御システムに送信させる。
たとえば、ＱｏＳサーバ６の優先制御手段６１は、図示しない通信手段を介してＱｏＳサーバ５から受信した各通信パケットデータについて優先制御を行ない、制御システムのＤＭＺへ送信する。
ＱｏＳサーバ６からの通信パケットデータは、ＤＭＺを介してレベル４に記載した制御・管理ネットワークに転送される。制御・管理ネットワークを構成する制御サーバは、受信した通信パケットデータに基づき、必要に応じて無線ノード１１〜１５を制御するべく制御データをＤＭＺ、ＱｏＳサーバ６、ＱｏＳサーバ５、ＧＷ２を介して被制御対象たる無線ノード１１〜１５の少なくともいずれかに送信する。

なお、（１−１０）の動作に加え、ＱｏＳサーバ６の正当性検査手段６２が、ＱｏＳサーバ５から受信した各通信パケットデータのハッシュ値と、当該通信パケットデータから予め備えていたハッシュ関数により算出したハッシュ値とを比較して、各ハッシュ値が一致しているか否かによって正当性を検査し、一致していれば正当であると判断し通信手段を制御して正当な通信パケットデータを制御システムに送信させるものでもよい。
このため、本発明であれば、ＱｏＳサーバ６の正当性検査手段が受信した各通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査し、通信手段を制御して正当な通信データを制御システムに送信させることにより、悪意の第三者による改ざん等を回避することが出来る点で有効である。

さらに、（１−１０）の動作に加え、ＱｏＳサーバ６のタイムスタンプ制御手段６２は、通信パケットデータ（または複製した通信パケット）のヘッダにタイムスタンプフィールドに３２ビットのタイムスタンプを書き込むものでもよい。
また、上述の動作に加えＱｏＳサーバ６の正当性検査手段６２は、受信した各無線通信の通信パケットデータが該各通信パケットデータに書き込まれたチェックサムと、当該通信パケットデータから改めて算出したチェックサムとを比較して、各チェックサムが一致しているか否かによってパケットデータの整合性を検査し、一致していれば整合性がとれたものと判断し、整合性のとれた通信パケットデータを制御システムに送信するものでもよい。
また、上述の動作に加え、ＱｏＳサーバ６の正当性検査手段６２は、ＱｏＳサーバ５から受信した無線通信の通信パケットデータに書き込まれたタイムスタンプに基づき、そのタイムスタンプから予め定められた時間を超えて自機に受信された否かにより正当性を検査し、予め定められた時間以内であれば、正当であると判断し、正当な通信データを制御システムに送信させるものでもよい。

なお、ＱｏＳサーバ５とＱｏＳサーバ６の間で通信パケットデータを転送するネットワーク１００において、ネットワーク１００を構成する全てのルータ、スイッチ等の中継装置（特に図示せず）がＴＯＳ、ハッシュ値及びタイムスタンプをチェックするものでもよく、このような構成場合であれば優先制御ＱｏＳの保証がより向上する点で有効である。

この結果、本発明の制御ネットワーク管理システムは、受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、第１または第２の中継装置から受信した各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システム２００に送信する第３の中継装置と、を備えたことにより、悪意の第三者による改ざん等を回避するとともに、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることができる点で有効である。

（その他の実施例）
なお、本発明の制御ネットワーク管理システムは、上述の（動作説明）で説明した（１−１）〜（１−１０）に加えて以下の動作を行なうものでもよい。
たとえば、ＧＷ２のパケット制御手段２１またはＡＰ４のパケット制御手段４１は、オクテット２８から３１の値の計算を他の動作よりも優先するものでもよい。
またこの場合にあっては、一方向関数（One-Way Function）を用いてハッシュ値を算出するためのベースとなる初期値（ソルト）について、ＧＷ２と無線ノード１１〜１５およびＡＰ４と無線ノード３１〜３５とがの間でデータソースの認証を行なうものでもよい。
具体的には、本発明の制御ネットワーク管理システムは、ハッシュ値を計算するときに使用する初期値（ソルト）を生成し、ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等各機器に配布する初期値マスタ（図示せず）を備えるものでもよい。

本発明の制御ネットワーク管理システムは、無線ノード１１〜１５、ＧＷ２、無線ノード３１〜３５、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等が、通信パケットデータの伝播間のセキュリティを確保するべく、たとえば使用する公開鍵アルゴリズム、デジタル署名方式、タイムスタンプフォーマット、時刻合わせ方式（誤差範囲を含める）をあらかじめ決めておき、それらに則って通信を行う構成とするものでもよい。
これにより、通信パケットデータの伝播間のセキュリティを確保することができ、悪意の第三者による改ざん等を回避することができる点で有効である。
このような構成では、たとえば、以下のように行なうものがある。

ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６の設計・生産ベンダ（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄなど）は、会社の公開鍵・秘密鍵ペア（ＫＰ（Ｖａ）、ＫＰ（Ｖｂ）、ＫＰ（Ｖｃ）、ＫＰ（Ｖｄ）など）を作成し、ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６の各記憶手段がこれらの公開鍵を記憶する。
なお、このとき、ＶａはベンダＡ、ＶｂはベンダＢ、などを表し、ＫＰ（Ｖａ）は、ベンダａの鍵ペアを表し、ＫＰ（Ｖａ）の秘密鍵をＫＰｓ（Ｖａ）、公開鍵をＫＰｐ（Ｖａ)と表すこととする。つまりＫＰ（Ｖａ）は、ＫＰｐ（Ｖａ）およびＫＰｓ（Ｖａ）のペアとなる。ＫＰ（Ｖｂ）〜ＫＰ（Ｖｄ）も同様であるが、ここでの説明を省略する。

これらの公開鍵は、各ベンダが予め選定した信頼できる団体の管理する認証局サーバにより作成された公開鍵ペア（ＫＰ(Ｔ)（ＫＰｐ(Ｔ)及びＫＰｓ(Ｔ)））のうちの秘密鍵ＫＰｓ(Ｔ)により署名され、公開鍵証明書として当該団体により公開される。

当該団体の公開鍵と公開鍵証明書（自己証明書）は、安全な経路２経路以上（Ｆａｘ、書留郵便など）を介して各ベンダに通知される。
ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６の各記憶手段は、これらの各公開鍵証明書を、記憶する。（なお、これら公開鍵証明書は耐タンパー特性を持つスマートチップなどに格納するものでもよい。）

このような構成で、図１のような構成とする際には、ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等の各機器を以下のように本発明の制御ネットワーク管理システム（のネットワーク）に組み入れる（ＪＯＩＮ）させるものでもよい。
(ア) 、ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等の各機器は、Ａ社製かＢ社製かなどの情報を、公開鍵証明書などに署名して、制御ネットワーク管理システム（のネットワーク）に参加する他の機器にブロードキャストして通知する。
(イ)通知を受け取った機器は、ブロードキャスト送信をした（自己紹介をした）機器に自分の情報を署名して公開鍵証明書を返信する。
(ウ)また、ネットワークに参加している機器のうち制御ネットワーク管理システム（のネットワーク）における時刻の基準となるべき時刻マスタ（装置）は、JOINしてきたＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等の各機器に、当該制御ネットワーク管理システム（のネットワーク）の時刻を署名して通知する。
これにより、ＧＷ２、ＡＰ４、ＱｏＳサーバ５、ＱｏＳサーバ６等の本発明の制御ネットワーク管理システムを構成する各機器は、end to end 間で互いに信頼できる団体の署名付きの公開鍵を得ることができ、時刻あわせができる。
なお、時刻マスタは、予め定められた間隔でネットワーク参加機器に時刻合わせを行うものであり、特に、初期値マスタにハッシュ値を算出する際に用いる初期値（ソルト）配布を促すものである。

各機器は、上述のように展開された他の機器の公開鍵と自機の記憶手段で記憶している自機の公開鍵のペアである秘密鍵とに基づき、各機器間の通信を暗号化して通信パケットデータを送受信するものであってもよい。これにより、ヘッダ部分の改ざんを防止し、信号優先度の改ざん攻撃を防止し、リプレイ攻撃を防ぐことができる（悪意の第三者による改ざん等を回避することができる）点で有効である。

また、本発明の制御ネットワーク管理システムは、各構成要素が、プロセス制御用無線通信に関するＩＳＡ規格「プロセス制御用無線通信に関するＩＳＡ規格（ＩＳＡ１００．１１ａ（Wireless systems for industrial automation: Process control and related applications））」のうちＷＧ１５で検討するＲＦＩ（Request For Information）を射程とするものであって、これを実施しうる機能を有するものでもよい。

このように、本発明の制御ネットワーク管理システムは、本発明の制御ネットワーク管理システムは、受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、通信パケットデータにヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、第１または第２の中継装置から受信した各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システムに送信する第３の中継装置を備えたことにより、ヘッダ部分の改ざんを防止し、信号優先度の改ざん攻撃を防止し、リプレイ攻撃を防ぐことができる（悪意の第三者による改ざん等を回避することができる）上、優先度を保証して高度なリアルタイム応答性が要求されるプロセス制御用無線通信の信号とリアルタイム性がそれほど要求されない信号とを同一のネットワークに同居させることができる点で有効である。

（付記項１）
ＩＰ（Internet protocol）及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信、並びに、ＩＰ及び前記規格とは異なる無線通信規格に則った第２の無線通信を中継する制御ネットワーク管理システムであって、
第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダのＴＯＳ（Type of service）フィールドに優先度情報を書き込み、前記ヘッダのハッシュ値を計算し、このハッシュ値を付加した前記通信パケットデータを送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、
前記第２の無縁通信の通信パケットデータにおけるヘッダのＴＯＳフィールドの優先度情報を削除、または、前記第１の中継装置のパケット制御手段によりＴＯＳフィールドに付与される優先度情報よりも低い優先度情報に変更し、前記ヘッダのハッシュ値を計算し、このハッシュ値を付加した前記通信パケットデータを送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置を、
前記第１または第２の中継装置から受信した前記第１または第２の無線通信の通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査する正当性検査手段と、前記第１または第２の中継装置から受信した前記各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、正当な通信データであって優先度が高い通信データを制御システムに送信する第３の中継装置と、
を備えたことを特徴とする制御ネットワーク管理システム。
（付記項２）
前記第１の中継装置のパケット制御手段は、
前記第１の無線通信の通信パケットデータに、前記第３の中継装置のパケット制御手段によりＴＯＳフィールドに付与される優先度情報よりも高い優先度情報を書き込み、
前記第２の中継装置のパケット制御手段は、
前記第２の無線通信の通信パケットデータに、前記第１の中継装置のパケット制御手段によりＴＯＳフィールドに付与される優先度情報よりも低い優先度情報を書き込むことを特徴とする請求項１記載の制御ネットワーク管理システム。
（付記項５）
前記第３の中継装置の正当性検査手段は、
受信した前記第１または第２の無線通信の通信パケットデータが、該各通信パケットデータに書き込まれた前記タイムスタンプから予め定められた時間を超えて自機に受信された否かにより正当性を検査することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システム。

１１〜１５ 無線ノード（第１の無線通信）
２ ゲートウェイ装置（ＧＷ）
２１ パケット制御手段
２２ タイムスタンプ制御手段
３１〜３５ 無線ノード（第２の無線通信）
４ アクセスポイント（ＡＰ）
４１ パケット制御手段
４２ タイムスタンプ制御手段
５、６ ＱｏＳサーバ
５１、６１ 優先制御手段
５２、６２ 正当性検査手段
５３ タイムスタンプ制御手段
１００ ネットワーク
２００ 制御システム

Claims (7)

1. ＩＰ（Internet protocol）及びプロセス制御用の無線通信規格に則った第１の無線通信、並びに、ＩＰ及び前記規格とは異なる無線通信規格に則った第２の無線通信を中継する制御ネットワーク管理システムであって、
   受信した第１の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報を書き込み、前記通信パケットデータに前記ヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第１の中継装置と、
   受信した第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報の一部または全部をゼロクリアまたは予め定められた値に変更し、前記通信パケットデータに前記ヘッダのハッシュ値を付加して送信するパケット制御手段を有した第２の中継装置と、
   前記第１または第２の中継装置から受信した前記各通信パケットデータにおけるヘッダに優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段を有し、制御システムに送信する第３の中継装置と、
   を備えたことを特徴とする制御ネットワーク管理システム。
2. 前記第２の中継装置のパケット制御手段は、
   第２の無線通信の通信パケットデータにおけるヘッダの優先度情報を前記第１の中継装置のパケット制御手段により書き込まれる優先度情報よりも低い優先度情報に変更することを特徴とする制御ネットワークシステム。
3. 前記第３の中継装置は、
   前記第１または第２の中継装置から受信した前記各通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査する正当性検査手段を有し、正当な通信データを前記制御システムに送信することを特徴とする請求項１または２記載の制御ネットワーク管理システム。
4. 前記第３の中継装置から受信した通信パケットデータのヘッダにおける優先度情報に基づき優先制御を行なう優先制御手段と、前記通信パケットデータのハッシュ値に基づき正当性を検査する正当性検査手段を有し、正当な通信データを前記制御システムに送信する第４の中継装置を、
   備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システム。
5. 前記第１の中継装置は、
   前記第１の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段を有し、
   前記第２の中継装置は、
   前記第２の無線通信の通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段を有し、
   前記第３の中継装置の正当性検査手段は、
   受信した前記第１または第２の無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記タイムスタンプに基づき、前記通信パケットデータの正当性を検査することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システム。
6. 前記第１の中継装置および第２の中継装置のパケット制御手段は、
   再計算した前記ヘッダのチェックサムを前記各通信パケットデータのヘッダ内に書き込み、
   前記第３の中継装置は、
   前記正当性検査手段が、受信した前記各無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記チェックサムに基づきパケットデータの整合性を検査し、整合性のとれた通信パケットデータを前記制御システムに送信することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システム。
7. 前記第３の中継装置は、
   通信パケットデータを受信すると該通信パケットデータのヘッダにタイムスタンプフィールドを追加してタイムスタンプを書き込むタイムスタンプ制御手段と、
   再計算した前記ヘッダのチェックサムを前記各通信パケットデータのヘッダ内に書き込む前記パケット制御手段とを具備し、
   前記第４の中継装置の正当性検査手段は、
   前記第３の中継装置から受信した無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記タイムスタンプに基づき前記通信パケットデータの正当性を検査し、受信した前記各無線通信の通信パケットデータに書き込まれた前記チェックサムに基づきパケットデータの整合性を検査し、整合性のとれた通信パケットデータを前記制御システムに送信することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の制御ネットワーク管理システム。