JP2014187538A - 無線通信装置と無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】端末の通信状況の判明を困難とすることが可能な無線通信装置と無線通信方法を提供する。
【解決手段】検出部201bは、登録された端末が接続されているかどうかを検出する。生成部201cは、検出部により、端末が接続されていないことが検出された場合、登録された端末が接続シーケンスにおいて送受信するフレームと同様の疑似フレームを生成する。送信部202aは、生成部により生成された疑似フレームを送信する。
【選択図】図4
Description
本発明の実施形態は、例えば無線LAN(Local Area Network)などの無線通信装置と無線通信方法に関する。
無線通信装置として無線LANが使用されている。この無線LANは、通信データが暗号化されているため、通信内容は保護されている。しかし、無線LANにより通信が行われているかどうかは、傍受することができる。また、MAC(Media Access Control)アドレスは、暗号化できないため、どの端末が通信しているかどうかが判明してしまう。このため、端末との通信状況により、端末の使用者が在宅中であるか、不在であるか外部から判明してしまう。
本実施形態は、端末の通信状況の判明を困難とすることが可能な無線通信装置と無線通信方法を提供する。
本実施形態の無線通信装置は、登録された端末が接続されているかどうかを検出する検出部と、前記検出部により、前記端末が接続されていないことが検出された場合、前記登録された端末が接続シーケンスにおいて送受信するフレームと同様の疑似フレームを生成する生成部と、前記生成部により生成された疑似フレームを送信する送信部とを具備することを特徴とする。
上述したように、端末の通信状況が判明した場合、宅内から漏れる通信トラフィックを傍受することにより、在宅であるか、不在であるかが判明し、防犯上好ましくない。さらに、その家の人の活動情報が漏れる。特に、スマートフォンを自宅のアクセスポイント(以下、APと称す)に接続している場合、スマートフォンは、使用者自身が携帯しているため、使用者の活動との相関が高く、使用者の活動情報が漏れる虞がある。
具体的には、図1(a)に示すように、例えばスマートフォンの使用者が起床した場合、スマートフォンとAPとの間のトラフィックが増加し、使用者が就寝した後は、スマートフォンとAPとの間のトラフィックが減少する。このため、使用者の活動情報を外部から知ることができる。
また、図1(b)に示すように、スマートフォンを使用者が操作しない場合においても、スマートフォンはAPとの間で、接続を維持するためのフレームを定期的に送信している。このため、このフレームが検出された場合、家の中に使用者が居ることを外部から知ることができ、また、このフレームが検出されなければ、不在であることを外部から知ることができる。したがって、外部から不在であることが判明した場合、防犯上問題である。
上記説明はスマートフォンを例に挙げたが、他の端末も同様である。
そこで、本実施形態は、端末の利用者が不在の場合であっても、在宅状態であるかのように、APが動作することにより、外部から端末の通信状況の判明を困難とするものである。
(実施形態)
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
図2は、本実施形態に係る無線LAN通信システムの構成例を示している。このシステムにおいて、AP100は、無線LAN通信システムにおける端末であり、例えば無線LANルータである。このAP100は、例えば3台の端末(以下、STA(Station)と称す)101〜103との間で通信が可能とされている。STA101〜103は、無線LANの通信システムにおける相手端末であり、例えばスマートフォンやパーソナルコンピュータである。AP100、及びSTA101〜103は、例えば個人の屋内に配置されている。
また、AP100は、例えばLANケーブルを通じてインターネット300に接続されている。さらに、AP100は、後述するように、全てのSTA101〜103のMACアドレスを管理する。
図3は、上記AP100の構成を概略的に示している。AP100は、無線LANベースバンドチップ200を有している。無線LANベースバンドチップ200上には、CPU(Central Processing Unit)201、MAC202、PHY(Physical layer)203、MEMC(Memory Controller)204、ホストインターフェース(ホスト IF)205、及びSRAM(Static Random Access Memory)206が設けられている。CPU201、MAC202、PHY203、MEMC204、及びホストインターフェース205は、バス200aを介して、相互に接続されている。
PHY203には、MAC202及び無線部(RF(Radio Frequency)部)210が接続されている。無線部210内には、RFチップ211が設けられている。RFチップ211には、アンテナ部212が接続されている。
MEMC204には、SRAM206およびSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)207が接続されている。ホストインターフェース205には、ホストコントローラチップ)209が接続されている。
例えばホストコントローラチップ209からデータを送信する時、ホストコントローラチップ209から供給されたデータは、無線LANベースバンドチップ200内のホストインターフェース205を介して、SRAM206内及び/又はSDRAM207内に格納される。SRAM206及びSDRAM207へのアクセスは、MEMC204を介して行われる。
SRAM206内及び/又はSDRAM207内に格納されたデータは、CPU201によって処理された後、MAC202及びPHY203を通って、無線部210へと出力される。RFチップ211は供給された高周波信号としてのデータを増幅して、アンテナ部212へ供給し、アンテナ部212から無線LAN通信のフレームが送信される。
データ受信時は、この逆の動作となる。また、STA101〜103についても、構成及び動作は、AP100とほぼ同様である。
PHY203は、例えばIEEE 802.11規格に準拠した所定の変調及び符号処理とFFT(Fast Fourier Transform)処理等の復調及び復号処理を含む送受信処理や、無線信号の送出及び受信等を行う。802.11規格の物理層の規定では、直接拡散(Direct Sequence)方式のスペクトラム拡散、或いはOFDM方式が利用される。2400〜2483.5[MHz]帯の周波数帯域には5[MHz]の間隔で、例えば13個の周波数チャネルが割り当てられており、それらの周波数チャネルの中から任意の周波数チャネルを選択する。選択した周波数チャネルにおいて、802.11b/802.11g/802.11n規格では約20[MHz]の通信帯域を使用し、また、802.11nでは約40[MHz]の通信帯域を使用する場合もある。
MAC202は、例えばIEEE 802.11に準拠した所定のアクセス制御を行う。802.11規格のアクセス制御は、例えば無線環境の使用状況を観測してからフレームを送信するか否かを決定するCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を実施する。
また、MAC202は、送信するデータにMACヘッダを付加したり、802.11 規格のMACフレームの一種であるデータフレームを受信した際に、返信(Ack: acknowledgment)フレームを送信したりする処理等も行う。
さらに、CPU201は、例えばSTA101〜103のいずれかの接続が切断された場合、切断されたSTAとAPとの間で送受信されるフレームと同等の疑似フレームの送信要求をMACに供給する。
図4は、CPU201によりソフトウェアで疑似フレームを処理する場合を示すものであり、CPU201のソフトウェアの構成とMAC202の構成の一例を概略的に示している。
CPU201は、接続管理部201a、疑似フレーム制御部201b、疑似フレーム生成部201c、統計情報部201dを制御する。
(接続管理部201a)
接続管理部201aは、登録された端末(疑似すべき端末)STA101〜103が接続されているかどうかを検出する検出部としての機能を有している。すなわち、接続管理部201aは、STA101〜103が、AP100に接続されているかどうかを管理し、疑似フレーム制御部201bに通知する。
接続管理部201aは、登録された端末(疑似すべき端末)STA101〜103が接続されているかどうかを検出する検出部としての機能を有している。すなわち、接続管理部201aは、STA101〜103が、AP100に接続されているかどうかを管理し、疑似フレーム制御部201bに通知する。
(疑似フレーム制御部201b)
疑似フレーム制御部201bは、本実施形態において、AP100が通信するSTA101〜103の例えばMACアドレスを登録するとともに、疑似フレームの生成動作などを制御する。
疑似フレーム制御部201bは、本実施形態において、AP100が通信するSTA101〜103の例えばMACアドレスを登録するとともに、疑似フレームの生成動作などを制御する。
具体的には、疑似フレーム制御部201bは、接続管理部201aの通知に基づき、STA101〜103の何れか、又は全てがAP100に接続されていない場合、適切なタイミングで、疑似フレーム生成部201cに、疑似フレームの生成、及び送信を指示する。
適切なタイミングとは、例えば擬似すべきSTA101〜103が切断されてから、ある時間、例えば一定時間、又は任意の時間が経過したときである。STA101〜103の通信動作を擬似する場合、STA101〜103の通信パターン(特徴)に従うことが必要である。この通信パターンは、通信間隔、通信レート、通信の長さなどを含むものであり、この通信パターンは、統計情報部201dに保持されている受信フレームの履歴に基づき決定される。
疑似フレーム制御部201bは、接続管理部201aから擬似すべきSTA101〜103が切断したという情報を受けた場合、例えば一定時間経過した後、疑似フレーム生成部201cに疑似フレーム生成、及び送信開始を指示する。さらに、擬似フレーム制御部201aは、通信間隔、通信レート、通信の長さなどを疑似フレーム生成部201cに指示する。
疑似フレーム制御部201bが疑似フレーム生成部201cに送信要求を出すとき、データフレーム、及び返信(Ack)フレームを送信するように指示してもよい。
さらに、ある確率で、返信フレームを除いたデータフレームだけを送信するように指示しても良い。
接続管理部201aから、擬似すべきSTA101〜103が、AP100に接続したことの通知を受けた場合、疑似フレーム制御部201bは、疑似フレーム生成部201cに疑似フレームの生成、及び送信の停止を指示する。
また、疑似フレーム制御部201bは、受信フレームを直接参照し、STA101〜103が送信したフレームを受信した場合、疑似フレームの生成及び送信を停止してもよい。
或いは、疑似フレーム制御部201bは、擬似フレームの生成、送信要求を出した後、一定時間経過した場合、疑似フレーム生成部201cに、疑似フレームの生成、送信の停止を指示してもよい。
(疑似フレーム生成部201c)
疑似フレーム生成部201cは、疑似フレーム制御部201bの指示に基づき、疑似フレーム制御部201bに登録されたSTA101〜103の送信を疑似するため、疑似フレームを生成する。この擬似フレームは、擬似フレーム制御部201aから供給される通信間隔、通信レート、通信の長さなどに基づき生成される。さらに、擬似データフレーム、及び擬似返信フレームを生成したり、擬似データフレームのみを生成したりすることもある。
疑似フレーム生成部201cは、疑似フレーム制御部201bの指示に基づき、疑似フレーム制御部201bに登録されたSTA101〜103の送信を疑似するため、疑似フレームを生成する。この擬似フレームは、擬似フレーム制御部201aから供給される通信間隔、通信レート、通信の長さなどに基づき生成される。さらに、擬似データフレーム、及び擬似返信フレームを生成したり、擬似データフレームのみを生成したりすることもある。
この生成されたフレームは、送信フレームバッファ202bに供給される。この送信フレームバッファ202bは、説明の便宜上MAC202内に記載しているが、例えばSRAM206が送信フレームバッファ202bとして機能する。
さらに、疑似フレーム生成部201cは、MAC202の送信制御部202aに送信要求を供給する。
(統計情報部201d)
統計情報部201dは、AP100がSTA101〜103から過去に受信した受信フレームの履歴情報を保持している。この履歴情報は、通信間隔、通信レート、通信の長さなどを含んでいる。この履歴情報は、疑似フレーム制御部201bにより参照される。疑似フレーム制御部201bは、履歴情報に基づき、例えばSTA101〜103の通信パターンの特徴を保持する。すなわち、STA101〜103は、それぞれ通信間隔、通信レート、通信の長さや、トラフィックの量、などが異なっている。疑似フレーム制御部201bは、この通信パターンを保持し、この通信パターンに従って、疑似フレームの生成を制御する。したがって、あたかもSTA101〜103とAP100とが通信しているかのように擬似することが可能である。
統計情報部201dは、AP100がSTA101〜103から過去に受信した受信フレームの履歴情報を保持している。この履歴情報は、通信間隔、通信レート、通信の長さなどを含んでいる。この履歴情報は、疑似フレーム制御部201bにより参照される。疑似フレーム制御部201bは、履歴情報に基づき、例えばSTA101〜103の通信パターンの特徴を保持する。すなわち、STA101〜103は、それぞれ通信間隔、通信レート、通信の長さや、トラフィックの量、などが異なっている。疑似フレーム制御部201bは、この通信パターンを保持し、この通信パターンに従って、疑似フレームの生成を制御する。したがって、あたかもSTA101〜103とAP100とが通信しているかのように擬似することが可能である。
(MAC202)
一方、MAC202は、送信制御部202a、及び時間計測部202cを有している。送信制御部202aは、擬似フレーム生成部201cからの送信要求を受けると、PHY203からCCA(Clear Channel Assessment)やバックオフ時間などを考慮し、802.11規格のプロトコルに従い、送信フレームバッファ202bに保持された送信フレームをPHY203に送る。
一方、MAC202は、送信制御部202a、及び時間計測部202cを有している。送信制御部202aは、擬似フレーム生成部201cからの送信要求を受けると、PHY203からCCA(Clear Channel Assessment)やバックオフ時間などを考慮し、802.11規格のプロトコルに従い、送信フレームバッファ202bに保持された送信フレームをPHY203に送る。
その後、送信制御部202aは、時間計測部202cを用いて時間を計測し、SIFS(Short Inter Frame Space)時間後にフレームが送信されるように、送信フレームバッファに保持されたACK フレームをPHY203に送信する。
(動作)
図5は、上記無線通信装置の動作の一例を示すものである。
図5は、上記無線通信装置の動作の一例を示すものである。
ここで、STA101〜103のMACアドレスが擬似フレーム制御部201bに登録されているものとする。
CPU201において、接続管理部201aは、STA101〜103が、AP100に接続されているかどうかを管理し、STA101〜103の少なくとも1つが切断された場合、疑似フレーム制御部201bに通知する(S11)。
疑似フレーム制御部201bは、STA101〜103の少なくとも1つが切断されことが通知された場合、例えば一定時間又は任意の時間が経過した後(S12)、擬似フレーム生成部201cに擬似フレームの生成、及び送信を指示する(S13)。この時、疑似フレーム制御部201bは、接続が切断されたSTAのMACアドレス、及び通信パターン、例えば通信間隔、通信レート、通信の長さなどを擬似フレーム生成部201cに送る。
擬似フレーム生成部201cは、疑似フレーム制御部201bの指示に基づき、接続が切断されたSTAのMACアドレス、及び通信パターンに従った擬似フレームを生成し、生成した擬似フレームを送信フレームバッファ202bに転送するとともに、送信要求をMAC202の送信制御部202aに転送する(S14)。
すなわち、擬似フレーム生成部201cは、送信元アドレスA1(MACアドレス)、送信先アドレスA2であるようなデータフレームと、前記データフレームに対する送信元アドレスA1への返信フレームとを生成し、これらのフレームを送信フレームバッファ202bに転送する。
送信制御部202aは、送信要求に従い、PHY203からのCCAやバックオフ時間などを考慮して、802.11規格のプロトコルに従い、送信フレームバッファ202bに保持されたデータフレームのフィールドにデータを埋め込み、PHY203に転送する(S15)。
その後、送信制御部202aは、時間計測部202cを用いて時間を計測し、SIFS時間後に返信フレームが送信されるように、送信フレームバッファ202bに保持された返信フレームをPHY203に転送する(S16)。
PHY203に転送に転送されたデータフレーム、及び返信フレームは、順次送信処理される(S17)。すなわち、接続が切断されたSTAがAP100と送信を行うデータフレームと返信フレームと同等の擬似データフレームと擬似返信フレームが、AP100から送信される。
CPU202は、STAが切断されている場合、上記ステップS13〜S17の動作を繰り返す。
また、接続管理部201aにより、切断されていたSTAが再び接続されたことが検知された場合、上記ステップS13〜S17の動作は、終了される。
尚、上記実施形態は、STA101〜103のいずれかの送信パターンをAP100により擬似した。このため、擬似フレーム制御部201bは、AP100に接続されるSTA101〜103のMACアドレスを登録し、統計情報部201dに保持されたSTA101〜103の受信フレームの履歴情報に従って、擬似データフレームを生成した。
STAの使用者の送信パターンを擬似する場合において、例えばある使用者は、大容量の動画ファイルを送受信することが多く、また、ある使用者は、ウェブの閲覧が多い場合、これら使用者のフレームサイズは大きく異なる。さらに、これら使用者は、フレームの送信時間、送信間隔も相違する。このような使用者の送信パターンの相違を擬似フレームに反映することも可能である。
さらに、APとの接続を維持するようなSTAの場合、APとSTAとの間で、接続維持シーケンスが実行される。このようなSTAの場合、AP100から定期的に、例えばNullフレームを送信することにより、擬似接続維持シーケンスを実行しているように振る舞うことができる。この擬似接続維持シーケンスも上記動作と同様に実行することが可能である。
また、逆に、接続を維持しないようなSTAの場合、AP100からランダムな時間間隔で、擬似接続維持シーケンス、又は、擬似送信フレームの送信を切断すればよい。これにより、AP100によって、接続を維持しないようなSTAを擬似することができる。
尚、ある確率で、擬似返信フレームを送信しないことにより、一層信憑性を向上できる。
図6(a)(b)は、本実施形態の動作の一例を示しており、図6(a)(b)において、S1は正規のデータフレームの送受信を示し、S2は正規の接続維持シーケンスを実行するフレームの送受信を示している。P1は擬似データフレームの送受信を示し、P2は擬似の接続維持シーケンスを実行するための擬似フレームの送受信を示している。
図6(a)は、接続を維持しないようなSTAを擬似した場合を示している。正規のデータフレームの送受信S1が終了して接続が切断された後、擬似データフレームが一定時間経過後、或いは任意の時間経過後に送信されている。
また、図6(b)は、接続維持シーケンスを実行するSTAを擬似した場合を示している。正規のデータフレームの送受信S1が終了して接続が切断された後、擬似フレームの送受信P2が開始され、さらに、擬似データフレームの送受信P1が一定時間経過後、或いは任意の時間経過後に開始されている。
上記実施形態によれば、STA101〜103の少なくとも1つが切断された場合、AP100は、一定時間経過後、或いは任意の時間経過後に接続されていたSTAと同等の擬似送信フレームを送信する。このため、外部から宅内の通信状況の判明を困難とすることが可能であり、宅内にSTA及びその使用者が居ない場合においても、外部からは在宅であるかのように観測される。したがって、防犯上有利である。
また、接続維持シーケンスを実行するSTAの場合、宅内にSTA及びその使用者が居ない場合においても、AP100が接続維持シーケンスを実行するため、外部からは在宅であるかのように観測される。したがって、防犯上有利である。
さらに、AP100は、統計情報部201dを有し、統計情報部201dは、AP100がSTA101〜103から過去に受信した受信フレームの履歴情報を保持している。この履歴情報は、通信間隔、通信レート、通信の長さなどを含んでおり、この履歴情報は、疑似フレーム制御部201bにより参照され、疑似フレーム制御部201bは、履歴情報に基づき、疑似フレームの生成を制御する。したがって、あたかもSTA101〜103とAP100とが通信しているかのように擬似することが可能であり、擬似フレームの信憑性を向上することが可能である。
尚、上記実施形態は、CPU201によりソフトウェアで実施する場合について説明した。しかし、これに限定されるものではなく、ハードウェアにより実施することも可能である。ハードウェアで実施する場合、図4に示すCPU201の構成をハードウェアで構成すればよい。
また、本実施形態は、APに組み込まれた形で説明したが、必ずしもAPに限定されるものではない。
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
100…AP(端末)、101〜103…STA(端末)、201…CPU、201a…接続管理部、201b…擬似フレーム制御部、201c…擬似フレーム生成部、201d…統計情報部、202…MAC、203…PHY。
疑似フレーム制御部201bは、STA101〜103の少なくとも1つが切断されたことが通知された場合、例えば一定時間又は任意の時間が経過した後(S12)、擬似フレーム生成部201cに擬似フレームの生成、及び送信を指示する(S13)。この時、疑似フレーム制御部201bは、接続が切断されたSTAのMACアドレス、及び通信パターン、例えば通信間隔、通信レート、通信の長さなどを擬似フレーム生成部201cに送る。
尚、上記実施形態に限定されるものではなく、STAの使用者の送信パターンを擬似する場合において、例えばある使用者は、大容量の動画ファイルを送受信することが多く、また、ある使用者は、ウェブの閲覧が多い場合、これら使用者のフレームサイズは大きく異なる。さらに、これら使用者は、フレームの送信時間、送信間隔も相違する。このような使用者の送信パターンの相違を擬似フレームに反映することも可能である。
Claims (7)
- 登録された端末が接続されているかどうかを検出する検出部と、
前記検出部により、前記端末が接続されていないことが検出された場合、前記登録された端末が送受信するフレームと同様の疑似フレームを生成する生成部と、
前記生成部により生成された疑似フレームを送信する送信部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。 - 前記検出部により前記登録された端末が接続されたことが検出された場合、前記生成部は、前記疑似フレームの生成を停止することを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
- 前記端末のMACアドレスを記録し、前記検出部により前記登録された端末が接続されていないことが検出された場合、前記生成部に前記疑似フレームの生成を要求し、前記検出部により前記登録された端末が接続されたことが検出された場合、前記生成部に前記疑似フレームの生成を停止させる制御部、
前記制御部は、前記疑似フレームの送信間隔、送信レート、長さを制御することを特徴とする請求項2記載の無線通信装置。 - 前記登録された端末から受信した受信フレームの履歴を保持する保持部、
前記制御部は、前記保持部に保持された受信フレームの履歴から前記疑似フレームの送信間隔、送信レート、長さを制御することを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。 - 前記検出部により前記登録された端末が接続されていないことが検出された場合、前記生成部は、接続を維持するための擬似接続フレームを生成することを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
- アクセスポイントにより登録された端末が接続されていないことが検出された場合、前記アクセスポイントは前記登録された端末が送受信するフレームと同様の疑似フレームを生成し、
前記生成された疑似フレームを送信する
ことを特徴とする無線通信方法。 - 前記アクセスポイントにより前記登録された端末が接続されたことが検出された場合、前記アクセスポイントは前記疑似フレームの生成を停止することを特徴とする請求項6記載の無線通信方法。
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