JP2012095191A - 完全ステルスモード無線lan装置および接続方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ESSIDが第三者に知られてしまうことをほぼ完全に防ぐ仕組み(完全ステルスモード)を有する無線LAN装置および接続方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無線LAN装置は、相手無線LAN装置のESSIDとタイムスタンプから生成されたハッシュ情報を含むフレームを受信し、ハッシュ情報とタイムスタンプを抽出し、抽出したタイムスタンプと自装置内のESSIDからハッシュ情報を作成し、作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報を比較することにより、相手無線LAN装置のESSIDの確認を行う。
【選択図】図2

Description

本発明は、完全ステルスモードを実現する無線LAN(IEEE 802.11シリーズ)装置および接続方法に関する。無線LANは、IEEE802.11シリーズとして標準化されている。シリーズの中にはIEEE802.11a/b/g/nなどが含まれるが、これらの違いは使用する周波数帯や変調方式の違いであり、その結果として伝送速度が異なる(非特許文献1)。
無線LANにはESSIDと呼ばれる識別子があり、無線LANクライアントが無線LANアクセスポイントに接続する際にはこの識別子を頼りに、所望のネットワークに接続する。無線LANアクセスポイントはビーコンと呼ばれる定期的にブロードキャストされる信号に載せてESSIDを広告する。これを無線LANクライアントが受信することで、無線LANアクセスポイント(およびその背後に構成されているネットワーク)の存在を認識できる。
しかし一方で、無線LANアクセスポイントの存在を不特定多数に広告することは、悪意のある様々な攻撃を受ける可能性を高めることとなる。このような問題を防ぐためにステルスモードと呼ばれる仕組みが提供されている。これは、無線LANアクセスポイントのビーコンにESSIDを載せないという仕組みである。従って、無線LANクライアントは、所望の無線LANアクセスポイント(ステルスモードを用いている場合)の存在を認識することができないため、無線LANクライアントに登録されたESSIDすべてに対して接続を試みる。
IEEE802.11 IEEEComputer Society
しかしながら、上記のステルスモードでは、無線LANクライアントは、Probe requestメッセージに所望のESSIDを載せて送ることで、そのESSIDを持つ付近の無線LANアクセスポイントを検索する。もしProbe requestに記述されたESSIDを持つ無線LANアクセスポイントがいれば、その無線LANアクセスポイントは、Probe requestメッセージを応答し、その無線LANクライアントに存在を通知する(その他接続に必要な情報を通知する)。その後無線LANクライアントは無線LANアクセスポイントへの接続手続きに入る。
ここで問題となるのは、無線LANクライアントはProbe requestメッセージにESSIDを平文で格納しているという点である。従って、第三者が無線フレームをモニタしているときにこのProbe requestが送信されれば、結局ESSIDの存在は第三者に容易に知られてしまう。さらに、無線LANクライアントは、自分に登録されているすべてのESSIDについて、それぞれProbe requestメッセージを送出してしまうため、必要以上の情報を第三者にさらしてしまう結果となる。
したがって、本発明は、ESSIDが第三者に知られてしまうことをほぼ完全に防ぐ仕組み(完全ステルスモード)を有する無線LAN装置および接続方法を提供することを目的とする。
上記目的を実現するため本発明による無線LAN装置は、相手無線LAN装置のESSIDとタイムスタンプから生成されたハッシュ情報を含むフレームを相手無線LAN装置から受信し、該フレームからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、抽出したタイムスタンプと自無線LAN装置内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報を比較することにより、相手無線LAN装置のESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段とを備える。
上記目的を実現するため本発明による無線LAN装置は、アクセスポイント内のESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、該ハッシュ情報とタイムスタンプからSSIDを作成し、該SSIDを含むフレームを送信するSSID作成手段とを備えるアクセスポイントと、受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、抽出したタイムスタンプと無線LANクライアント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、アクセスポイントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段とを備える無線LANクライアントとを備える。
上記目的を実現するため本発明による無線LAN装置は、無線LANクライアント内のESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、該ハッシュ情報とタイムスタンプからSSIDを作成し、該SSIDを含むフレームを送信するSSID作成手段と、受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、抽出したタイムスタンプと無線LANクライアント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、アクセスポイントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段とを備える無線LANクライアントと、受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、抽出したタイムスタンプとアクセスポイント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、無線LANクライアントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段とを備えるアクセスポイントとを備える。
また、前記無線LAN装置は、共通の暗号鍵を備え、前記ハッシュ情報作成手段は、前記ESSID、前記タイムスタンプおよび前記暗号鍵からハッシュ情報を作成することも好ましい。
また、前記ハッシュ情報作成手段は、前記タイムスタンプの代わりに、乱数または疑似乱数を用いて、ハッシュ情報を作成し、前記タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段は、ハッシュ情報と乱数または疑似乱数を抽出することも好ましい。
上記目的を実現するため本発明による無線LAN接続方法は、相手無線LAN装置のESSIDとタイムスタンプから生成されたハッシュ情報を含むフレームを相手無線LAN装置から受信し、該フレームからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するステップと、
抽出したタイムスタンプと自無線LAN装置内のESSIDからハッシュ情報を作成するステップと、
作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報を比較することにより、相手無線LAN装置のESSIDの確認を行うステップと、
を含む。
本発明の無線LAN装置および方法を使用することにより、ESSIDの具体的な文字列を知らないクライアントには、無線LANでやり取りされるあらゆる情報を見てもそれを知られることがない。
本発明による無線LANの概要を示す。 本発明の第1の実施形態のAPとクライアントのブロック図を示す。 本発明の第1の実施形態のシーケンスを示す。 本発明の第2の実施形態のAPとクライアントのブロック図を示す。 本発明の第2の実施形態のシーケンスを示す。 IEEE802.11でのフィールドフォーマットを示す。 Element ID表を示す。 本発明のSSIDのフィールドフォーマットを示す。
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の無線LANの概要を示す。通常の無線LANの仕組みと同様に、無線LANアクセスポイント1(以下、AP)と無線LANクライアント2(以下、クライアント)から構成される。AP1はその背後にネットワークが存在している。
AP1は、本発明の完全ステルスモード、従来方法のステルスモード、および従来方法のステルスなしを選択できるものとする。以下では、本発明による完全ステルスモードを用いる場合のみについて説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態のAPとクライアントのブロック図を示す。図2aはAP1のブロック図を示し、図2bはクライアント2のブロック図を示す。本実施形態の完全ステルスモードは、パッシブスキャン方式で動作する。パッシブスキャン方式とは、APから広告されたビーコンを受信することで、接続先APを認識し、接続手順を開始する方法である。
AP1は、ESSIDリスト11、タイムスタンプ作成部12、ハッシュ情報作成部13、SSID作成部14を備えている。クライアント2は、ESSIDリスト21、ハッシュ情報作成部22、ハッシュ情報比較部23、タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部24を備えている。
ESSIDリスト11は、AP1が有するESSIDリストであり、タイムスタンプ作成部12は現在時刻からタイムスタンプを生成する。ハッシュ情報作成部13はESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成し、SSID作成部14はハッシュ情報からSSIDを作成する。
また、ESSIDリスト21は、クライアント2が有するESSIDリストである。タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部24は受信したビーコンフレームからタイムスタンプとハッシュ情報を抽出する。ハッシュ情報作成部22は、ESSIDと抽出されたタイムスタンプからハッシュ情報を作成する。ハッシュ情報比較部23は抽出されたハッシュ情報と作成されたハッシュ情報を比較する。
図3は、本発明の第1の実施形態のシーケンスを示す。
(1)APはビーコンフレームを送信する。このビーコンフレームは、従来のステルスモードと異なり、完全ステルスモードではビーコンフレームの中のSSIDフィールドに次のような情報を格納する(SSIDは事実上ESSIDと同じものであるがIEEE802.11ではSSIDフィールドとして定義されている。)。
・タイムスタンプ(ビット長はあらかじめ決まっているものとする)
・ハッシュ情報
ここで、タイムスタンプとはAPが持つ時計が示す現在時刻である。ハッシュ情報は、MD5やSHA−1のようなハッシュ関数(これを関数hとする)を用いて次のように算出されたビット列である。
ハッシュ情報=h(ESSID+タイムスタンプ)
なお、関数hの中の”+”記号は、ビット列を結合することを表している。つまりESSID(通常文字列)のビット列と現在時刻を表すビット列を結合した値に対するハッシュ値をSSIDとして広告する。なお、関数hによって得られたハッシュ値(例えばSHA−1なら160ビットになる)を適当な長さに切り取って(先頭からnビットなど)、それをハッシュ情報としても良い。
(2)クライアントはビーコンフレームを受信する。
クライアントはビーコンを受け取ると、SSIDフィールドからタイムスタンプとハッシュ情報を抜き出す。
(3)クライアントはESSIDを検出する。
クライアントが持つESSIDリストから1つずつESSIDの文字列を取り出し、受信したタイムスタンプと該ESSIDから
x=h(ESSID+タイムスタンプ)
でビット列xを計算する。もし、xがビーコンのSSIDフィールド内のハッシュ情報と同じ値になれば、そのビーコンはそのESSIDのAPから送られたものであるとわかる。
(4)クライアントはAPに接続手順を開始する。
上記の一致したESSIDを用いて、クライアントは接続手順を開始する。接続手順は従来方式と同様で、Authentication requestの交換、Association Request/Responseの交換などにより行う。
図4は、本発明の第2の実施形態のAPとクライアントのブロック図を示す。図4aはAP1のブロック図を示し、図4bはクライアント2のブロック図を示す。本実施形態の完全ステルスモードは、アクティブスキャン方式で動作する。アクティブスキャン方式とは、クライアントから能動的にAPを検索(スキャン)し、APからその存在を通知してもらい、そこから接続手順を開始する方法である。
AP1は、ESSIDリスト11、ハッシュ情報作成部13、タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部15、ハッシュ情報比較部16を備えている。クライアント2は、ESSIDリスト21、ハッシュ情報作成部22、ハッシュ情報比較部23、タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部24、タイムスタンプ作成部25、ハッシュ情報作成部26、SSID作成部27を備えている。なお、AP1が、ハッシュ情報を計算する場合には、実施形態1の場合と同様にタイムスタンプ作成部12、SSID作成部14をさらに含むことができる(ここでは図示していない)。
ESSIDリスト11は、AP1が有するESSIDリストである。タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部15は受信したProbe requestからタイムスタンプとハッシュ情報を抽出する。ハッシュ情報作成部13は、ESSIDと抽出されたタイムスタンプからハッシュ情報を作成する。ハッシュ情報比較部16は抽出されたハッシュ情報と作成されたハッシュ情報を比較する。
また、ESSIDリスト21は、クライアント2が有するESSIDリストである。タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部24は受信したProbe responseからタイムスタンプとハッシュ情報を抽出する。ハッシュ情報作成部22は、ESSIDと抽出されたタイムスタンプからハッシュ情報を作成する。ハッシュ情報比較部23は抽出されたハッシュ情報と作成されたハッシュ情報を比較する。タイムスタンプ作成部25は現在時刻からタイムスタンプを生成する。ハッシュ情報作成部26はESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成し、SSID作成部27はハッシュ情報からSSIDを作成する。
図5は、本発明の第2の実施形態のシーケンスを示す。
(1)クライアントはProbe requestメッセージをブロードキャストする。
このProbe requestメッセージのSSIDフィールドには、上記のビーコンフレームと同様にタイムスタンプとハッシュ情報を格納する。ハッシュ情報の算出の仕方はビーコンフレームの場合と同様である。その際タイムスタンプは、クライアント自身が持つ時計から得られた時刻である。なお、クライアントはESSIDのリストを持っているので、リスト内のESSIDそれぞれに対してProbe requestを送る(従来手法と同じ)。
(2)APは、Probe requestを受信する。
Probe requestを受け取ったAPは、その中のSSIDフィールドからタイムスタンプとハッシュ情報を抜き出す。
(3)APはESSIDを検出する
APは、受信したタイムスタンプとAP自身にセットされたESSIDから、
x=h(ESSID+タイムスタンプ)
でビット列xを計算し、Probe requestに入っていたハッシュ情報と同一であるかをチェックする。同一でない場合はそのメッセージは破棄する。
(4)APはProbe responseを送信元クライアントに返答する。
ハッシュ情報が同一の場合、APはProbe responseを送信元クライアントに返答する。Probe responseのSSIDフィールドには、requestの時と同じ内容を格納してもよいし、新たにAP自身の現在時刻を用いてハッシュ情報を再計算しても良い。その場合タイムスタンプも現在時刻に書き換える。
(5)クライアントはProbe responseを受信する。
Probe responseを受信したクライアントは、SSIDフィールドからタイムスタンプとハッシュ情報を抜き出す。
(6)クライアントはESSIDを検出する。
パッシブスキャン方式と同様に、SSIDフィールドのチェック(上述と同じハッシュ値の同一性確認)を行い、クライアントのリストに登録されているESSIDを検出する。
(7)クライアントはAPに接続手順を開始する。
パッシブスキャン方式と同様に、接続手順を開始する。
次に、フレームフォーマットの詳細を示す。IEEE802.11ではSSIDフィールドをはじめ無線LANを利用するために必要な様々な情報が格納される各フィールドは図6のように定義されている。Element IDはフィールドがどの情報を格納しているかを示す1バイト長の情報であり、その種別は図7の通りである。Lengthは、実際の情報(Information)の長さ(バイト単位)を表す。
本発明では、Element IDに51以降の予約番号を使い、完全ステルスモードであることを示すようにする。仮にここでは100を使うものとする。完全ステルスモードを用いる場合のSSIDのフィールドフォーマットは図8のようになる。Lengthは、タイムスタンプとハッシュ情報をあわせたバイト長を表す。なお、先にも述べたとおり、タイムスタンプの長さ(通常8バイトが使われることが多い)およびハッシュ情報の長さ(ハッシュ関数から得られたビット列の先頭nビット)は、事前にすべてのAP、クライアントの共通知識として決まっているものとする。
次に本発明の第1の実施形態および第2の実施形態の拡張を示す。これまでの説明では、ESSIDとタイムスタンプを用いてハッシュ関数の計算を行い、ハッシュ情報を構成した。セキュリティをより向上する方法として、ハッシュ関数の計算を次のように行う方法もある。この場合、APおよびクライアントは共通の暗号鍵を備えている。
ハッシュ情報=h(ESSID+h(暗号鍵+タイムスタンプ)+タイムスタンプ)
これは、ハッシュを計算する時に、さらにもう一つの情報を付け加えて計算することを表しており、付け加える情報は暗号鍵(WEPキーやAESキーなど)とタイムスタンプを結合したものについてのハッシュ値である。このようにすることによって、万一偶然にもESSIDが第三者にばれてしまった場合でも、さらに暗号鍵まで知られない限りは、APの存在を隠すことが可能になる。なお、上の式の二つのタイムスタンプはともにSSIDフィールドに格納されるおなじタイムスタンプのビット列である。また、h(暗号鍵+タイムスタンプ)によって計算されたハッシュ値に関しては、SSIDフィールドに載せるハッシュ情報のようにnバイトに切り取らなくても良い。また、切り取っても良いが、この場合は全員が同じ処理をしなければならない。
APおよびクライアントで行うSSIDフィールドのチェックには、ESSIDに加えてそれに対応する暗号鍵を用いてチェックを行う。
なお、以上の実施形態ではハッシュ情報の算出にタイムスタンプを用いているが、乱数または疑似乱数を用いて、ハッシュ情報を
ハッシュ情報=h(ESSID+(疑似)乱数)
ハッシュ情報=h(ESSID+h(暗号鍵+(疑似)乱数)+(疑似)乱数)
で計算することもできる。この場合、APまたはクライアントは、タイムスタンプ作成部の代わりに乱数生成器または疑似乱数生成器を備える。また、この形態の場合、タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部は、ハッシュ情報と乱数または疑似乱数を抽出する。
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
1 無線LANアクセスポイント(AP)
11 ESSIDリスト
12 タイムスタンプ作成部
13 ハッシュ情報作成部
14 SSID作成部
15 タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部
16 ハッシュ情報比較部
2 無線LANクライアント(クライアント)
21 ESSIDリスト
22 ハッシュ情報作成部
23 ハッシュ情報比較部
24 タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出部
25 タイムスタンプ作成部
26 ハッシュ情報作成部
27 SSID作成部

Claims (6)

  1. 相手無線LAN装置のESSIDとタイムスタンプから生成されたハッシュ情報を含むフレームを相手無線LAN装置から受信し、該フレームからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、
    抽出したタイムスタンプと自無線LAN装置内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報を比較することにより、相手無線LAN装置のESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段と、
    を備えることを特徴とする無線LAN装置。
  2. アクセスポイント内のESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    該ハッシュ情報とタイムスタンプからSSIDを作成し、該SSIDを含むフレームを送信するSSID作成手段と、
    を備えるアクセスポイントと、
    受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、
    抽出したタイムスタンプと無線LANクライアント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、アクセスポイントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段と、
    を備える無線LANクライアントと、
    を備えることを特徴とする無線LAN装置。
  3. 無線LANクライアント内のESSIDとタイムスタンプからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    該ハッシュ情報とタイムスタンプからSSIDを作成し、該SSIDを含むフレームを送信するSSID作成手段と、
    受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、
    抽出したタイムスタンプと無線LANクライアント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、アクセスポイントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段と、
    を備える無線LANクライアントと、
    受信したフレームのSSIDからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するタイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段と、
    抽出したタイムスタンプとアクセスポイント内のESSIDからハッシュ情報を作成するハッシュ情報作成手段と、
    作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報とを比較することにより、無線LANクライアントのESSIDの確認を行うハッシュ情報比較手段と、
    を備えるアクセスポイントと、
    を備えることを特徴とする無線LAN装置。
  4. 前記無線LAN装置は、共通の暗号鍵を備え、前記ハッシュ情報作成手段は、前記ESSID、前記タイムスタンプおよび前記暗号鍵からハッシュ情報を作成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の無線LAN装置。
  5. 前記ハッシュ情報作成手段は、前記タイムスタンプの代わりに、乱数または疑似乱数を用いて、ハッシュ情報を作成し、
    前記タイムスタンプ・ハッシュ情報抽出手段は、ハッシュ情報と乱数または疑似乱数を抽出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の無線LAN装置。
  6. 相手無線LAN装置のESSIDとタイムスタンプから生成されたハッシュ情報を含むフレームを相手無線LAN装置から受信し、該フレームからハッシュ情報とタイムスタンプを抽出するステップと、
    抽出したタイムスタンプと自無線LAN装置内のESSIDからハッシュ情報を作成するステップと、
    作成したハッシュ情報と抽出したハッシュ情報を比較することにより、相手無線LAN装置のESSIDの確認を行うステップと、
    を含むことを特徴とする無線LAN接続方法。
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