JP2011503936A - ピアツーピアネットワーク - Google Patents

Abstract

ピアツーピアネットワーク（１００）の機能を提供する一般ピア（０、７、１０、１５、２０、２８）からなるネットワーク（１００）内でセキュリティを提供するために、ネットワーク（１００）内でセキュリティを提供し、ピア（０、４、７、９、１０、１５、２０、２３、２８）の証明及び位置付けを管理する中央認証局（１１０）によって証明される少なくとも１つのポリスピア（４、９、２３）がネットワーク（１００）に追加される。

Description

本発明は、ネットワークの機能を提供する一般ピアからなるピアツーピアネットワークに関する。ピアツーピアネットワークは、コンピューティング能力、帯域幅及び他のリソースに基づき、前記リソースは多くの端末及びピア全体に分散されたものである。ピアは対等のメンバであり、従って、ピアツーピアネットワークにはクライアント及びサーバのアーキテクチャは存在しない。ピアは、いわゆるオーバーレイネットワーク内で編成される。即ち、ピアは、全ての他のピアとのリンク一式をルーティング／フィンガーテーブルの形で維持する。ＣＨＯＲＤのような構造化ピアツーピアネットワークは、定義済みの構造を有する。即ち、ネットワークのルーティング及び探索が明確である。ネットワークプロトコルＣＨＯＲＤは、分散ハッシュテーブルに基づいてオーバーレイネットワークトポロジ−を作成する。ピアツーピアネットワークは、ピアの数の増加に応じてスケーラブルであり、それにより、定義済みの安定化プロセスがピアの高速な結合又は離脱を管理する。ピアツーピアネットワークは、低コスト、自己構成、堅牢性、及びスケーラビリティが理由でボイスオーバーＩＰ及びマルチメディアのソリューションの実現のために使用される。オープンの標準化され、構造化された自己編成ピアツーピアネットワークは、公衆通信システム、インターネットによるコラボレーション／コミュニティサービス、音声／マルチメディア会議、インスタントメッセージング、プッシュ・ツー・トークアプリケーション、通信事業者及び企業のための情報／ファイル共有の基礎を形成する。

最小の中央集中型基盤を与えられたこれらのピアツーピアネットワークは、今もいくつかの未解決のセキュリティ問題を抱えている。今日のピアツーピアネットワークアーキテクチャは、ピア間のセキュリティ及び信頼性を確立するために「制限付き」と分類されるか、又は評判方式を採用する。制限付きアプリケーションの場合には、ソフトウェアコードは、悪意あるコードを作成する目的の不正使用を避けるために暗号化される。ネットワークアーキテクチャ及び通信プロトコルは、一般的な流布には関与しない。評判方式は、ピアが他のピアを査定するユーザベース方式、又は信頼性の値が、ピアが他のピアとの間で行った全てのトランザクションに基づいて計算されるトランザクションベース方式である。前記既存のセキュリティ方式は、オープンの標準化公衆通信システムには適用できない。制限付きアプリケーションは、秘密が秘密を守られる限りにおいてセキュリティが保証できるので、クローズシステムが必要である。評判方式の採用が提案され、調査されたが、セキュリティの脅威は解決できなかった。公衆通信システムのマシン対マシンの評判システムは、ピアのトランザクション及びメッセージの作用に基づくべきであって、ユーザの行動に基づくべきではない。

ピアツーピアネットワークで実施される自己編成方式は、堅牢なトボロジーを作成し、保存されるデータの一貫性を保証する。インテリジェントセキュリティ方式を使用すると、ピア、即ちネットワーク参加者、ネットワーク・トポロジー、及び保存されたデータが悪意あるピア及び悪意あるコードの流布から保護される。

従って、オープンの標準化公衆通信システム用のセキュリティ方式を提供することが本発明の目的である。

この目的は、本発明によると、ピアツーピアネットワークに少なくとも１つのポリスピアを追加することにより達成される。前記少なくとも１つのポリスピアは、ピアツーピアネットワーク内でセキュリティを提供し、ピアの証明及び位置付けを管理する中央認証局によって証明される。この少なくとも１つのポリスピアは認可システムの拡張アームとして機能し、ピアツーピアネットワーク内でセキュリティを提供又はサポートする。中央認証局がネットワーク内のポリスピアを管理する。ただし、ポリスピアは、独立して動作できるように、さらに他のポリスピアと協力して動作できるように十分にインテリジェントであるものとする。

ポリスピアは、認証局のような中央ユニットによって証明、作成、及び配置される。従って、全てのポリスピアの証明書が中央認証局によって署名されるので、全てのポリスピアの識別及び検証が可能である。ポリスピアの数は中央認証局によって管理される。ポリスピアは、
・ その任務を果たすためにネットワーク内の任意の位置を占めることができる。
・ 見えない方法でネットワーク内の他のピアと同じ任務を果たす（例えば、データの保存、メッセージの転送など）。
・ ネットワークの問題、例えば、他の悪意あるピアの攻撃などを分析してほしい旨の訴えを他のピアから受けることができる。
・ 状況を分析し、必要ならば他のポリスピアと協力して悪意あるピアを突き止めるための調査を開始する。
・ 協力を行い、安全なデータ保存及び通信を行うために追加オーバーレイネットワークによって相互接続される。
・ ネットワークから悪意あるピアの隔離を、例えば、証明書を撤回することにより行うことができる。
・ 保証された信頼性を有するピアのプールから選ばれるべきである。
・ 例えば、証明検証クエリに応答するために中央ユニットの代りに動作する代行機能のスケーラブルチームの一部であってよい。
・ 例えば、ブートストラップピア及びＮＡＴトラバーサル方式（ＴＵＲＮ、ＳＴＵＮ）などの各種信頼性関連のサービス用のピアであってよい。

本発明の好ましい実施形態では、ピアは、新規ピアの結合プロセス中にのみ認証局と通信する。認証局は、新規証明書の割り当てが必要な場合、又は既存の証明書の有効期限が切れる場合にのみ関与する。この、いわゆるハイブリッドアプローチは認証局の必要性を軽減し、ネットワークのスケーラビリティへの中央認証局の影響を防止する。ネットワーク内の全てのピアの認証及び証明を保証するために、集中認証構造が提案される。

いずれの場合にも、ポリスピア自身が、中央認証局によって、提案されたハイブリッド認可システムとして証明されて、割り当てられる必要がある。これは、悪意あるピアにポリスピアを模倣させないために必要である。ポリスピアの模倣は、オープンの標準化プロトコルの特定の要件が満たされれば公衆通信システム内で可能である。ハイブリッド認可システムは、インターネット上に置かれている、ピアの証明及び位置付け、並びにポリス局によって提供されるセキュリティを管理するための認証局からなる。このポリス局は、ネットワーク内のポリスピアによって認証局の拡張アームとして表される。

ピアツーピアネットワークは構造化オーバーレイ、例えば、ネットワークプロトコルＣＨＯＲＤによって提供されるリング構造を有することが好ましい。本発明のピアツーピアネットワークのさらに進んだ開発は、前記少なくとも１つのポリスピアの証明書が一般ピアの一般署名及びそれに加えてポリス署名を含むことを特徴とする。これにより、ポリスピアは秘密に調査を行うことができる。複数のポリスピアがネットワークに追加される場合には、それらのポリスピアは追加オーバーレイネットワーク内で相互接続されることが好ましい。

一般ピアからなるピアツーピアネットワーク内でセキュリティを提供する方法も、本発明の範囲内である。ネットワーク内でセキュリティを提供する少なくとも１つのポリスピア、及びピアの証明及び位置付けを管理する中央認証局。それによって、本発明の方法の３つのステップは、少なくとも１つのポリスピアによって管理及び／又は実行される。第１のステップでは、推定の悪意あるピアの機能がチェックされる。悪意あるピアの悪意が確認されると、認証局は、第２のステップで、その悪意あるピアの証明書は無効であることを宣言し、その悪意あるピアは、ネットワークから接続を切断するように要請される。悪意あるピアの切断が失敗すると、第３のステップが実行され、全ての他のピアがその悪意あるピアとの接続を閉じる。本発明の方法の好ましい変形は、第１のステップで、推定の悪意あるピアが複数のポリスピアに囲まれることを特徴とする。

さらに、本発明の方法を実施するコンピュータプログラム製品も本発明の範囲内である。

本発明のさらなる利点が説明及び添付の図面から推察できるであろう。上記及び下記の機能は、本発明に従って、個別又は任意の組み合わせの集合で使用できる。説明される実施形態は、網羅的列挙として理解するのではなく、本発明を説明するための例としての特徴を有している。

本発明のピアツーピアネットワーク及び本発明の方法のステップが添付の図面に示されている。

新規ピアを結合中のピアツーピアネットワークの例を示した図である。 新規ピアを結合後のピアツーピアネットワークを示した図である。 ピアツーピアネットワーク及びポリスピアの追加オーバーレイネットワークを示した図である。 ポリスピアの機能を示す、図３に記載のネットワークを示した図である。 推定の悪意あるピアをチェック中のピアツーピアネットワークを示した図である。 悪意あるピアの隔離を行うピアツーピアネットワークを示した図である。 悪意あるピアの隔離を行うピアツーピアネットワークを示した図である。

図１は、リング構造に配置されたネットワーク位置にあるピア０、４、１０、１５、２０、２３、２８からなるピアツーピアネットワーク１００を示している。ピア０、４、７、１０、１５、２０、２３、２８の証明及び位置付けは、認証局１１０によって管理される。ネットワーク１００内の全ピア０、４、７、１０、１５、２０、２３、２８の認証及び証明を保証するために、集中ハイブリッド認証構造が提案される。認証は、ピア０、４、７、１０、１５、２０、２３、２８の識別名を検証するため、及びピア０、４、７、１０、１５、２０、２３、２８間に信頼性を築くために必要である。ハイブリッドアプローチは、システムのスケーラビリティへの影響を最小にするために提案される。このことは、中央認証局１１０は、ピア０、４、７、１０、１５、２０、２３、２８に新規証明書の割り当てが必要な場合にのみ要求されることを意味する。これは、新規ピア７がシステムに結合された場合、又は既存のピア０、４、１０、１５、２０、２３、２８が新規証明書を必要とした場合に必要である。証明書は、証明書の寿命、ピアの位置、認証局１１０の公開鍵、及び証明書を検証するための署名を危険にさらす。ネットワーク１００内のピア０、４、１０、１５、２０、２３、２８の位置は、ネットワーク１００のバランスを取るように、さらに悪意あるピアが有利な位置を選べないように認証局１１０から計算される。証明書の署名は、認証局１１０からの秘密鍵を署名され、認証局１１０の公開鍵を使って検証される。公開鍵は、ピア０、４、１０、１５、２０、２３、２８のどれもが知っている（公開鍵基盤）。従って、証明書は、認証局１１０に再び相談することなく検証できる。図１は、ピア７がどのようにしてネットワーク１００との結合を希望するか、及びどのようにして認証局１１０に証明書を要請するかを示している（矢印１２０）。ピア１０が証明書を検証し、ピア７がネットワーク１００に結合されることを許可する。新規ピアは、ネットワークに結合されるためには信頼できるポイントが必要なので、ポリスピアがこれらの信頼関係のサービスを提供できる。

図２に示されているように、ピアツーピアネットワーク１００は、対等のピアであり、一般ピア０、４、７、１５、２０、２８と同じ任務を遂行するポリスピア１０、２３（塗りつぶされた円）を備えている。認証局１１０はポリスピア１０、２３（矢印１３０ａ、１３０ｂ）を制御する。即ち、ポリス署名及び一般署名を含む固有の証明書を割り当てて、ポリスピア１０、２３の位置を管理する。このようにすることにより、他のピアはポリスピアになりすますことができず、一般署名は、秘密に調査するためにポリスピア１０、２３によって使用される。ピア０、４、７、１５、２０、２８は、結合プロセス中、最も近くのポリスピア１０、２３に関する情報を入手し、例で示された事例では、新規ピア７はポリスピア１０を知らされる。

図３には、ポリスピアが自身の追加オーバーレイネットワーク１４０内で編成されることが示されている。ピアツーピアネットワーク１００のポリスピア４、２３は、追加オーバーレイネットワーク１４０内のネットワーク位置９及び５４を占めている。公衆ネットワーク１００及びポリス局ネットワーク、即ち追加オーバーレイネットワーク１４０内のピアの位置は、ポリスピア４、２３が公衆ネットワーク１００内では、例えば、調査のためにその位置を変更することができるので、同じではない。追加オーバーレイネットワーク１４０、いわゆるポリス局ネットワークは、悪意あるピアに関する情報を保管するためのサービス、並びにポリスピア間のより良い通信及び協力のためのサービスを提供する。従って、全てのポリスピア４、２３は、公衆ネットワーク１００とは別に、悪意あるピアに関する情報の保存用、並びに通信及び協力用に分散データベースを使用できる。

図４は、ピアツーピアネットワーク１００及び追加オーバーレイネットワーク１４０の機能を示している。一般ピア１５は定義された犯罪をポリスピア２３に報告することができ（矢印１５０）、ポリスピア２３はその犯罪を発表し、追加オーバーレイネットワーク１４０内で追加の情報がないか探索する（矢印１６０ａ、１６０ｂ）。一般ピア０、４、７、１５、２０、２８の結合プロセス中、認証局はピア０、４、７、１５、２０、２８に、最も近くのポリスピア４、２３を知らせる。従って、各ピア０、４、７、１５、２０、２８は、攻撃された場合、又は異常な状況が発生した場合、ポリスピア４、２３に知らせることができる。図４に示されているように、ピア１５はポリスピア２３に知らせる。そのようなメッセージを受信したポリスピア２３は、次にポリス局ネットワークを使用し、ソリューションを見つけるために追加の情報を収集し、他のポリスピアと協力する。

図５は、２つのポリスピア４、９によって行われる調査プロセスを示しており、それによると、ポリスピア９は、推定の悪意あるピア７（四角）の後に結合されている。調査プロセスは、メッセージの転送、探索、データの公表及び検索、並びに提供される任意のサービスなど、標準の方法によるテストからなる。ポリスピア４及び９は、推定の悪意あるピア７の機能を分析する（矢印１７０ａ、１７０ｂ、１８０）。状況を分析するため、及び悪意あるピア７の位置を特定するために、ポリスピア４、９、２３はネットワーク１００内のそれぞれの位置を変更することができ、他のポリスピア４、９、２３と協力することができる。図５では、推定の悪意あるピア７は、ポリスピア４、９に囲まれている。ポリスピア４、９は、ピア７の機能、例えば、メッセージの転送、値の保存及び検索、並びに提供される任意のサービスなどをチェックする。

ピアツーピアネットワーク１００内でセキュリティを提供する方法及び悪意あるピア７の隔離を行う方法がそれぞれ図６ａ及び図６ｂに示されている。ポリスピア４は認証局１１０に悪意あるピア７の証明書は無効であることを宣言するように通知し（矢印１９０）、他のピアが反応できるように無効な証明書に関する情報を公表する（矢印２００）。ポリスピア４は、悪意あるピア７にネットワーク１００から接続を切断するように要請する（矢印２１０）。後続及び先行の一般ピア２８、０、１０、１５は、悪意あるピア７とのそれぞれの（フィンガー）接続２３０ａ、２３０ｂがまだ存続している。次のステップで、ポリスピア２３、４が後続及び先行の一般ピア２８、０、１０、１５に悪意あるピア７とのそれぞれの（フィンガー）接続２３０ａ、２３０ｂを閉じるように知らせる（矢印２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ）。その結果、悪意あるピア７はネットワーク１００から切断、即ち隔離される。ここでピア１０がピア４の後続の隣のピアになり、従ってピア７はネットワークから隔離されている。

Claims (5)

1. ピアツーピアネットワーク（１００）であって、
   一般ピア（０、７、１０、１５、２０、２８）、及び推定の悪意あるピア（７）の機能をチェックすることによりネットワーク（１００）内でセキュリティを提供する少なくとも１つのポリスピア（４、９、２３）、及び
   ネットワーク（１００）の構造化オーバーレイ内でピア（０、４、７、９、１０、１５、２０、２３、２８）の証明及び位置付けを管理するための中央認証局（１１０）
   からなるピアツーピアネットワーク（１００）。
2. 請求項１記載のピアツーピアネットワークであって、ピア（０、４、７、９、１０、１５、２０、２３、２８）が新規ピア（７）の結合プロセス中にのみ認証局（１１０）と通信するように構成されたことを特徴とするピアツーピアネットワーク。
3. 請求項１記載のピアツーピアネットワークであって、前記少なくとも１つのポリスピア（４、９、２３）の証明書が一般ピア（０、７、１０、１５、２０、２８）の一般署名及びそれに加えてポリス署名を含むことを特徴とするピアツーピアネットワーク。
4. 請求項１記載のピアツーピアネットワークであって、複数のポリスピア（４、９、２３）が追加オーバーレイネットワーク（１４０）内で相互接続されることを特徴とするピアツーピアネットワーク。
5. 請求項１記載のピアツーピアネットワークであって、複数のポリスピア（４、９、２３）によって推定の悪意あるピア（７）を囲むように構成されたピアツーピアネットワーク。

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