JP2019129379A - Ｉｐ網における通信回線の相互認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信回線のなりすましの有無にかかわらず、起動側と被起動側の通信回線間で３ウェイハンドシェイクによる接続が可能な状況下に、起動側通信回線になりすましがあったか否かを判定する。【解決手段】通信端末装置５、６の上位にそれぞれ認証ユニット７、８が配置される。通信端末装置間において１回の３ウェイハンドシェイクを行う間に、関係する通信回線間において２回の３ウェイハンドシェイクを行う。一方の通信回線２から他方の通信回線３を起動し、通信回線間で第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立したとき接続を切断し、その後、起動側通信回線では、所定のタイミングで被起動側通信回線からＳＹＮ（２）が送信されてくるか否かを判定する一方、被起動側通信回線では、ＳＹＮ（２）に対する応答として起動側通信回線からＳＹＮ、ＡＣＫ（２）が着信するか否かを判定することによって、相互に通信回線を認証する。【選択図】図２

Description

本発明は、それぞれに固有の識別番号が付された通信回線を通じてＩＰ網に接続され、識別番号に基づき３ウェイハンドシェイクによって一意的に接続される起動側および被起動側の通信端末装置間において、相互に通信回線の認証を行うシステムに関するものである。

近年、ガスおよび水道等の自動検針システムや、スマートグリッドや、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）や、遠隔監視システムや、センサーシステム等々のような、機械と機械を通信網を介して接続して自律的な監視や制御等を行うＭ２Ｍシステムが普及してきている。

これらのＭ２Ｍシステムにおいては、通常、センター側通信装置（一方の機械）と１つまたは複数の通信端末装置（他方の機械）とが、それぞれに固有の識別番号（ＩＰアドレス）が付与された通信回線を通じてＩＰ網に接続される。

そして、センター側通信装置の通信回線と通信端末装置の通信回線が、ＩＰアドレスに基づいて、いわゆる３ウェイハンドシェイクによって一意的に接続され、センター側通信装置および通信端末装置間においてデータ通信がなされる。

ところで、ＩＰ網における通信は、通常、複数の中継装置を介してなされるので、起動側の通信回線のＩＰアドレスの偽証、いわゆる、通信回線のなりすましの問題がある。
つまり、本来は、ＴＣＰ／ＩＰの機能として、起動側の通信回線のＩＰアドレスが偽証されて被起動側の通信回線にＳＹＮパケットが送信されても、被起動側の通信回線からの応答としてのＳＹＮ、ＡＣＫパケットは当該ＩＰアドレスを有する通信回線に送信されるため、起動側の通信回線および被起動側の通信回線間で３ウェイハンドシェイクのシーケンスは実行されないのに対し、「通信回線のなりすまし」は、ＩＰアドレスを偽証した起動側の通信回線から別の通信回線を起動して当該起動側の通信回線と被起動側の通信回線の間で３ウェイハンドシェイクによる接続を確立させてしまうこと、具体的には、一方の通信回線からＩＰアドレスが偽証されたＳＹＮパケットを送信し、他方の通信回線からのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが当該一方の通信回線宛てに送信されるようにすることによって行われる。
そして、「通信回線のなりすまし」は、例えばソースルーティングやＴＣＰシーケンス番号予測等の公知の方法を用いることによって、あるいはルーター等の機能を改変することによって容易に実行され得る。

よって、従来技術においては、なりすましの被害を防止し、装置間で伝送されるデータを保護するため、通信毎に認証キーを発行して装置を認証する方法（例えば、特許文献１参照）や、通信を暗号化する方法（例えば、特許文献２参照）がこれまでに提案されている。
さらにまた、データ通信の途中で接続を中断し、呼び返し接続する方法（例えば、特許文献３参照）や、接続を許容するＩＰアドレスからの着信か否かを照合する方法（例えば、特許文献４参照）や、３ウェイハンドシェイクにより接続を確立する方法（例えば、特許文献５参照）がこれまでに提案されている。

しかし、これらの従来技術においては、認証キーの発行や暗号化のための複雑かつ高コストのシステムを備えねばならず、さらには、認証キーや暗号が漏洩し、あるいは解読されてしまうと、データの安全な伝送が保証されない危険性があった。
また、これらの従来技術においては、最初の接続によるデータ通信において既になりすましが起きており、さらには、なりすましか否かの判別は出来ず、さらには、なりすましを想定していない等により、データの安全な伝送が保証されない危険性があった。

特開２０１５−１７０２２０号公報 特開２０１５−１２８２３０号公報 国際公開２００６／１２９４７４号 特開２００５−１９３５９０号公報 特開２００５−１２２６９５号公報

したがって、本発明の課題は、通信回線のなりすましの有無にかかわらず、常に起動側の通信回線と被起動側の通信回線との間で３ウェイハンドシェイクによる接続が可能な状況下に、起動側の通信回線になりすましがあったかどうかを判定できる認証システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、それぞれに固有の識別番号が付された通信回線を通じてＩＰ網に接続され、前記識別番号に基づき３ウェイハンドシェイクによって一意的に接続される起動側および被起動側の通信端末装置間において、相互に通信回線の認証を行うシステムであって、前記起動側の通信端末装置および通信回線間に配置されて前記被起動側の通信回線の認証を行う起動側の認証ユニットと、前記被起動側の通信端末装置および通信回線間に配置されて前記起動側の通信回線の認証を行う被起動側の認証ユニットと、からなり、前記起動側の認証ユニットは、前記起動側の通信回線が接続され、前記起動側の通信回線と通信を行う起動側の回線入出力部と、前記起動側の通信端末装置が接続され、前記起動側の通信端末装置と通信を行う起動側の端末入出力部と、前記起動側および被起動側の通信回線間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、前記被起動側の通信回線の認証を行う起動側のシーケンス制御部と、前記起動側の回線入出力部および端末入出力部を接続するバスに設けられるとともに、前記起動側のシーケンス制御部に接続され、前記起動側および被起動側の通信回線間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを前記起動側のシーケンス制御部と送受信する起動側のパケット中継部と、前記起動側のパケット中継部およびシーケンス制御部間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する起動側のパケット格納部と、を備え、前記被起動側の認証ユニットは、前記被起動側の通信回線が接続され、前記被起動側の通信回線と通信を行う被起動側の回線入出力部と、前記被起動側の通信端末装置が接続され、前記被起動側の通信端末装置と通信を行う被起動側の端末入出力部と、前記起動側および被起動側の通信回線間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、前記起動側の通信回線の認証を行う被起動側のシーケンス制御部と、前記被起動側の回線入出力部および端末入出力部を接続するバスに設けられるとともに、前記被起動側のシーケンス制御部に接続され、前記起動側および被起動側の通信回線間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを前記被起動側のシーケンス制御部と送受信する被起動側のパケット中継部と、前記起動側のパケット中継部およびシーケンス制御部間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する被起動側のパケット格納部と、を備え、（i）前記起動側の通信端末装置から前記被起動側の通信端末装置に対して発信された第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケットが、前記起動側の認証ユニットを中継して前記起動側の通信回線に送出された後、前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記ＳＹＮパケットが前記被起動側の認証ユニットを中継して前記被起動側の通信端末装置に受信され、（ii）前記ＳＹＮパケットの応答として前記被起動側の通信端末装置から発信された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが、前記被起動側の認証ユニットを中継して前記被起動側の通信回線に送出された後、前記起動側の通信回線に着信し、前記起動側の認証ユニットに保存され、（iii）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記起動側の通信端末装置の代わりに前記起動側の認証ユニットから発信された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが、前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信され、それによって、前記起動側および被起動側の通信回線間で前記第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立されたとき、前記起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信は行われずに当該接続が切断され、（iv）前記切断後の所定時間内に、前記被起動側の認証ユニットから前記起動側の通信回線に対して第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケットが発信され、（v）前記ＳＹＮパケットが前記起動側の通信回線に着信し、前記起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記起動側の認証ユニットのシーケンス制御部において、前記ＳＹＮパケットの示す識別番号が前記第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続時に起動された通信回線の識別番号に一致し、かつ前記着信が前記切断後の所定時間内になされたと判定された場合、前記被起動側の通信回線は正当なものと認証されて、前記ＳＹＮパケットの応答として前記起動側の認証ユニットから、前記ＳＹＮパケットの送信があった通信回線に対して前記第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが発信され、（vi）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットが前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記被起動側の認証ユニットにおいて前記起動側の通信回線は正当なものと認証されて、前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記被起動側の認証ユニットから前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの送信があった通信回線に対して前記第２回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが発信され、（vii）前記ＡＣＫパケットが前記起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記起動側の認証ユニットに保存された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが前記起動側の通信端末装置に送信され、（viii）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記起動側の通信端末装置から前記起動側の認証ユニットに対する前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが発信され、（ix）前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答としてのＡＣＫパケットが前記被起動側の認証ユニットから前記被起動側の通信端末装置に発信され、それによって、前記起動側および被起動側の通信回線間で接続が再確立され、前記起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信がなされるものであることを特徴とするシステムが提供される。

本発明によれば、起動側および被起動側の通信端末装置間において１回の３ウェイハンドシェイクが行われる間に、関係する通信回線間では２回の３ウェイハンドシェイクが実行される。
そして、起動側の通信回線から被起動側の通信回線が起動され、起動側および被起動側の通信回線間で第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立されたとき、通信端末装置間でデータ通信は行われずに当該接続が切断され、切断後の所定時間内に、被起動側の通信回線から起動側の通信回線に第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケットが発信され、起動側の通信回線に着信したとき、このＳＹＮパケットの示す識別番号が第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続時に起動された通信回線の識別番号に一致し、かつ着信が前記切断後の所定時間内になされた場合に、被起動側の通信回線は正当なものと認証され、起動側の通信回線から当該ＳＹＮパケットの発信があった通信回線に第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが発信され、被起動側の通信回線に着信したとき、起動側の通信回線は正当なものと認証され、被起動側の通信回線から当該ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの発信があった通信回線に第２回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが発信され、それによって、起動側および被起動側の通信回線間で第２回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立されて、起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信が行われる。

こうして、認証キーの発行や暗号化等のような複雑で高コストな構成を用いることなく、簡単かつ低コストな構成によってＩＰ網における安全なデータ通信が実現できる。
また、通信毎に認証キーを発行して装置を認証する従来法の代わりに、本発明によるデータ通信によって認証キーを発行することで、ＩＰ網による従来のデータ通信をより安全なものにすることができる。
さらには、汎用の通信システムにおいて、あるいは大規模なデータシステムにおいて、重要な保護すべきデータやメモリエリアに対するアクセスがあったときは、本発明による相手認証を行うことで、これらのシステムの安全性をより高めることができる。

本発明の１実施例によるＩＰ網における通信回線の相互認証システムの概略構成を示す図である。 図１のシステムにおける３ウェイハンドシェイクのシーケンスの１例を示すシーケンス図である。 図１のシステムにおける３ウェイハンドシェイクのシーケンスの別の例を示すシーケンス図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例によるＩＰ網における通信回線の相互認証システムの概略構成を示す図である。
図１を参照して、本発明のシステム１は、それぞれに固有の識別番号（ＩＰアドレス）が付された通信回線２、３を通じてＩＰ網４に接続され、ＩＰアドレスに基づき３ウェイハンドシェイクによって一意的に接続される起動側および被起動側の通信端末装置５、６間に配置される。

図１に示すように、本発明のシステム１は、起動側の通信端末装置５および通信回線２間に配置されて被起動側の通信回線３の認証を行う起動側の認証ユニット７と、被起動側の通信端末装置６および通信回線３間に配置されて起動側の通信回線２の認証を行う被起動側の認証ユニット８から構成されている。

起動側の認証ユニット７は、起動側の通信回線２が接続され、起動側の通信回線２と通信を行う起動側の回線入出力部９と、起動側の通信端末装置５が端末回線２２を介して接続され、起動側の通信端末装置５と通信を行う起動側の端末入出力部１０を備えている。

起動側の認証ユニット７は、また、起動側および被起動側の通信回線２、３間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、被起動側の通信回線３の認証を行う起動側のシーケンス制御部１４と、起動側の回線入出力部９および端末入出力部１０を接続するバス１１に設けられるとともに、起動側のシーケンス制御部１４に接続され、起動側および被起動側の通信回線２、３間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを起動側のシーケンス制御部１４と送受信する起動側のパケット中継部１２を備えている。
さらに、起動側の認証ユニット７は、起動側のパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する起動側のパケット格納部１３を備えている。

被起動側の認証ユニット８は、被起動側の通信回線３が接続され、被起動側の通信回線３と通信を行う被起動側の回線入出力部１５と、被起動側の通信端末装置６が端末回線２３を介して接続され、被起動側の通信端末装置６と通信を行う被起動側の端末入出力部１６を備えている。

被起動側の認証ユニット８は、また、起動側および被起動側の通信回線２、３間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、起動側の通信回線２の認証を行う被起動側のシーケンス制御部２０と、被起動側の回線入出力部１５および端末入出力部１６を接続するバス１７に設けられるとともに、被起動側のシーケンス制御部２０に接続され、起動側および被起動側の通信回線２、３間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを被起動側のシーケンス制御部２０と送受信する被起動側のパケット中継部１８を備えている。

さらに、被起動側の認証ユニット８は、被起動側のパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する被起動側のパケット格納部１９と、被起動側の通信端末装置６との通信が許容される起動側の通信端末装置５の通信回線のＩＰアドレスが予め登録されたＩＰアドレス格納部２１を備えている。

図２は、図１のシステムにおける３ウェイハンドシェイクのシーケンスの１例を示すシーケンス図である。
図１および図２を参照して、まず、起動側の通信端末装置５から被起動側の通信端末装置６に対して第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケット［ＳＹＮ（１）］が発信され（図２のＳ１）、起動側の認証ユニット７の端末入出力部１０に入力される。

次いで、ＳＹＮ（１）は、パケット中継部１２によって中継され、回線入出力部９から起動側の通信回線２に出力され、ＳＹＮ（１）のデータがパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４を介してパケット格納部１３に保存される（図２のＦ１１）。

ＳＹＮ（１）は、被起動側の通信回線３に着信し、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５に入力され、ＳＹＮ（１）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してパケット格納部１９に保存される。
さらに、この実施例では、シーケンス制御部２０においてＳＹＮ（１）の示す送信元ＩＰアドレスが識別番号格納部２１に登録されているか否かが判定され、登録されていると判定された場合には、ＳＹＮ（１）はパケット中継部１８を中継して被起動側の端末入出力部１６から出力されて通信端末装置６に受信され（図２のＦ２１）、一方、否と判定された場合には、ＳＹＮ（１）が端末回線２３に出力されることはなく、第１回目の３ウェイハンドシェイクは中断される。

次に、ＳＹＮ（１）の応答として被起動側の通信端末装置６から第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケット［ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）］が発信される（図２のＳ２）。端末入出力部１６に入力されたＳＹＮ、ＡＣＫ（１）は、パケット中継部１８を中継して回線入出力部１５から被起動側の通信回線３に出力され、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してパケット格納部１９に保存される。（図２のＦ２２）。

ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）は、起動側の通信回線２に着信し、起動側の認証ユニット７の回線入出力部９に入力され、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）のデータがパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４を介してパケット格納部１３に保存される。
そして、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）の応答として、起動側の通信端末装置５の代わりにシーケンス制御部１４から第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケット［ＡＣＫ（１’）］が発信され（図２のＳ１１）、パケット中継部１２を中継して回線入出力部９から起動側の通信回線２に出力される（図２のＦ１２）。ＡＣＫ（１’）はパケット格納部１３に保存されているＳＹＮ（１）とＳＹＮ、ＡＣＫ（１）のデータに基づいて生成される。

ＡＣＫ（１’）は、被起動側の通信回線３に着信し、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５に入力され、ＡＣＫ（１’）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してデータ格納部１９に保存される。ＡＣＫ（１’）は、被起動側の通信端末装置６の代わりにシーケンス制御部２０に受信される。それによって、起動側および被起動側の通信回線間で第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立される（図２のＦ２３）。

この接続が確立されたとき、起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信は行われずに当該接続が切断され（図２のＦ１３、Ｆ２４）、切断後の所定時間内に、被起動側の認証ユニット８のシーケンス制御部２０から起動側の通信回線２に対して第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケット［ＳＹＮ（２）］が発信され（図２のＳ２１）、パケット中継部１８から回線入出力部１５を介して被起動側の通信回線３に出力される（図２のＦ２４）。このとき、ＳＹＮ（２）のデータがパケット格納部１９に保存される。ＳＹＮ（２）は、パケット格納部１９に保存されているＳＹＮ（１）とＳＹＮ、ＡＣＫ（１）のデータに基づいて生成される。

切断は、例えば、被起動側の認証ユニット８から起動側の認証ユニット７にＦＩＮパケットを発信した後、起動側の認証ユニット７から被起動側の認証ユニット８にＡＣＫパケットを返信し、続けてＦＩＮパケットを返信した後、被起動側の認証ユニット８から起動側の認証ユニット７にＡＣＫパケットを返信することによって、またはタイムアウトを生じさせることによってなされる。

ＳＹＮ（２）が起動側の通信回線２に着信し、起動側の認証ユニット７の回線入出力部９に入力されて、ＳＹＮ（２）のデータがパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４を介してパケット格納部１３に保存され、ＳＹＮ（２）がシーケンス制御部１４に受信されたとき（図２のＦ１４）、シーケンス制御部１４において、ＳＹＮ（２）の示す送信元ＩＰアドレスが第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続時に起動された通信回線のＩＰアドレスに一致し、かつ前記着信が前記切断後の所定時間内になされたと判定された場合、被起動側の通信回線３は正当なものと認証されて、ＳＹＮ（２）の応答としてシーケンス制御部１４から、ＳＹＮ（２）の送信があった通信回線に対して第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケット［ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）］が発信され（図２のＳ１２）、パケット中継部１２を中継して回線入出力部９から起動側の通信回線２に出力され（図２のＦ１５）、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）のデータがパケット格納部１３に保存される。

このとき、前の接続の確立が、正当な通信回線になりすました偽の通信端末装置から他の正当な通信回線を起動したものであれば、なりすまされた正当な通信端末装置には当該他の正当な通信回線を起動したという情報が存在しないから、なりすまされた正当な通信端末装置は、着信したＳＹＮ（２）を破棄し、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）を送信しない。
その結果、なりすまされた正当な通信端末装置と被起動側の通信端末装置が接続されることはないし、被起動側の通信端末装置と偽の通信端末装置が接続されることもない。

ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）が被起動側の通信回線３に着信し、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５に入力され、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してパケット格納部１９に保存される。ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）がシーケンス制御部２０に受信されたとき（図２のＦ２５）、シーケンス制御部２０において起動側の通信回線２は正当なものと認証されて、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）の応答としてシーケンス制御部２０から、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）の送信があった通信回線に対して第２回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケット［ＡＣＫ（２）］が発信され（図２のＳ２２）、パケット中継部１８を介して回線入出力部１５から被起動側の通信回線３に出力される（図２のＦ１２６）。このとき、ＡＣＫ（２）のデータがパケット格納部１９に保存される。

ＡＣＫ（２）が起動側の通信回線２に着信し、起動側の認証ユニット７の回線入出力部９に入力され、ＡＣＫ（２）のデータがパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４を介してパケット格納部１３に保存され、ＡＣＫ（２）がシーケンス制御部１４に受信されたとき、シーケンス制御部１４から起動側の通信端末装置５に対して第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケット［ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）］が発信され（図２のＳ２’）、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）はパケット制御部１２を中継して、端末入出力部１０から起動側の通信端末装置５に出力される（図２のＦ１１６）。ここで、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）は前にパケット格納部１３に保存されたものである（図２のＦ１２）。

そして、起動側の通信端末装置５にＳＹＮ、ＡＣＫ（１）が受信されたとき、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）の応答として起動側の通信端末装置５から起動側の通信端末装置６に対してＡＣＫ（１）が発信され（図２のＳ３）、起動側の認証ユニット７の端末入出力部１０に入力される。さらに、このＡＣＫ（１）は、パケット中継部１２を中継し、回線入出力部９から起動側の通信回線２に出力される（Ｆ１１７）。このとき、ＡＣＫ（１）のデータがシーケンス制御部１４に保存される。

このＡＣＫ（１）は、被起動側の通信回線３に着信し、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５に入力され、ＡＣＫ（１）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してパケット格納部１９に保存される。ＡＣＫ（１）はパケット中継部１８を中継して端末入出力部１６から被起動側の通信端末装置６に出力され（Ｆ１２７）、被起動側の通信端末装置６に受信される。
それによって、起動側および被起動側の端末回線２２、２３間で接続が再確立され、起動側および被起動側の通信端末装置５、６間でデータ通信がなされる（図２のＦ１１８、Ｆ１２８）。

図３は、図１のシステムにおける３ウェイハンドシェイクのシーケンスの別の例を示すシーケンス図である。
図３に示した３ウェイハンドシェイクのシーケンスは、図２に示した３ウェイハンドシェイクのシーケンスと、起動側および被起動側の通信端末装置５、６間におけるＡＣＫパケットの送受信のステップが異なるだけである。よって、図３中、図２に示したものと同じ構成要素については同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

図３を参照して、このシーケンスでは、第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケット［ＡＣＫ（１’）］を保存しておき（図３のＦ２３）、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）が、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５からパケット中継部１８を介してシーケンス制御部２０に受信されたとき（図３のＦ２５）、シーケンス制御部２０において起動側の通信回線２は正当なものと認証されて、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）の応答としてシーケンス制御部２０から、ＳＹＮ、ＡＣＫ（２）の送信があった通信回線に対してＡＣＫ（２）が発信され（図３のＳ２２）、回線入出力部１５から被起動側の通信回線３に出力される（図３のＦ２２６）。

ＡＣＫ（２）が起動側の通信回線２に着信し、起動側の認証ユニット７の回線入出力部９に入力され、ＡＣＫ（２）のデータがパケット中継部１２およびシーケンス制御部１４を介してパケット格納部１３に保存され、ＡＣＫ（２）がシーケンス制御部１４に受信されたとき、シーケンス制御部１４から起動側の通信端末装置５に対して、前に保存されていた（図３のＦ１２）第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫ（１）が発信され（図３のＳ２’）、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）はパケット制御部１２を中継して、端末入出力部１０から起動側の通信端末装置５に出力される（図３のＦ２１６）。

そして、起動側の通信端末装置５にＳＹＮ、ＡＣＫ（１）が受信されたとき、ＳＹＮ、ＡＣＫ（１）の応答として起動側の通信端末装置５から被起動側の通信端末装置６に対してＡＣＫ（１）が発信され（図３のＳ３）、このＡＣＫ（１）は、起動側の認証ユニット７の端末入出力部１０に入力され、パケット中継部１２を介してシーケンス制御部１４に受信される（図３のＦ２１７）。

一方、被起動側の認証ユニット８においては、シーケンス制御部２０からＡＣＫ（２）が発信された（図３のＳ２２）後に（図３のＦ２２６）、シーケンス制御部２０から被起動側の通信端末装置６に対して、前に保存されていた（図３のＦ２３）ＡＣＫ（１’）が発信され（図３のＳ１１’）、ＡＣＫ（１’）はパケット中継部１８を中継して、端末入出力部１６から被起動側の通信端末装置６に出力される（図３のＦ２２７）。そして、このＡＣＫ（１’）が被起動側の通信端末装置６に受信され、それによって、起動側および被起動側の端末回線２２、２３間で接続が再確立され、起動側および被起動側の通信端末装置５、６間でデータ通信がなされる（図３のＦ２１８、Ｆ２２８）。

本発明のシステム１によれば、通信端末装置間において１回の３ウェイハンドシェイクを行う間に、関係する通信回線間において２回の３ウェイハンドシェイクを行うようにし、一方の通信回線から他方の通信回線を起動し、それらの通信回線間で第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立したとき一旦接続を切断し、その後、起動側の通信回線においては、所定のタイミングで被起動側の通信回線から呼び返しの信号（ＳＹＮパケット）が着信するか否かを判定する一方、被起動側の通信回線においては、被起動側の通信回線に発信した前記呼び返しの信号（ＳＹＮパケット）に対する応答の信号（ＳＹＮ、ＡＣＫパケット）が被起動側の通信回線から送信されてくるか否かを判定することによって、起動側の通信回線になりすましがあったか否かを起動側と被起動側の双方において簡単かつ確実に判定することができる。そして、起動側および被起動側の双方の通信回線の正当性が確認できた場合にのみデータ通信を行う。

それによって、認証キーの発行や暗号化等のような複雑で高コストな構成を用いることなく、簡単かつ低コストな構成によってＩＰ網における安全なデータ通信が実現できる。

以上、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではなく、当業者が添付の特許請求の範囲に記載した構成の範囲内で種々の変形例を案出し得ることは言うまでもない。

例えば、上記実施例では、識別番号格納部に予め登録された識別番号は、１または複数のＩＰアドレスからなっているが、本発明の用途や実施状況によっては、識別番号をＩＰアドレスとポート番号の組み合わせから構成することもできる。

また、上記実施例では、第三者または不要な通信回線との通信を制限するために被起動側の認証ユニット８が識別番号格納部２１を備えるようにしたが、被起動側の認証ユニット８が識別番号格納部２１を備えない構成とすることもできる。
この構成においては、ＳＹＮ（１）は、被起動側の通信回線３に着信し、被起動側の認証ユニット８の回線入出力部１５に入力され、ＳＹＮ（１）のデータがパケット中継部１８およびシーケンス制御部２０を介してパケット格納部１９に保存される。ＳＹＮ（１）はパケット中継部１８を中継して被起動側の端末入出力部１６から出力されて通信端末装置６に受信される（図２および図３のＦ２１）。
ここで、第三者または不要な通信回線との通信を制限する機能が必要な場合には、端末回線２３に設置される通信端末装置６に識別番号格納部２１が実装される。

また、上記実施例では、本発明のシステムをＩＰ網における１対１の通信に適用したが、本発明のシステムをＩＰ網における１対多数、複数対複数あるいは同時複数の通信に適用することもできる。
この場合には、識別番号がＩＰアドレスとポート番号の組み合わせから構成され、この識別番号によって、通信（セッション、個々の通信の接続から切断までの流れ）を区別し、同時複数の通信が可能となる。

それによって、例えば、起動側の通信回線の通信端末装置をセンター側通信装置とすれば、ＩＰ網に接続されたセンター側通信装置および複数の端末装置からなるＭ２Ｍシステムを構成することができ、この場合、本発明によれば、端末側は不正アクセスから保護され、センター側は端末側に不正アクセスから保護された通信を提供することができる。
また、起動側がセンター側である場合は、第三者が起動側になりすまして起動したことをセンター側は検知することができるので、通信システムの安全な運用に有用である。

この実施例において、センター側には通常の起動用の識別番号のほかに、不正アクセスが検知された時の報告受信用として、また保守点検時の端末側の動作状態の確認用として、また端末の動作モード切替制御用として、用途毎に異なる複数の識別番号を使用することができる。この場合、端末側にはこれらの複数の識別番号が設定される

また、ＩｏＴシステム等の保守性を向上させるために、センター側通信回線の識別番号を複数設定し、端末側通信回線毎に、あるいは端末側通信回線のグループ毎に、対応するセンター側通信回線の識別番号を設定することによって、端末側通信回線の停止または廃止時に、センター側通信回線におけるこれらの端末側通信回線に対応する識別番号を削除し、それによって、端末側通信回線または端末装置を停止させるように構成することもできる。

また、本発明のシステムをコンピュータ間の高速かつ大容量のデータ通信にも適用することができる。
また、本発明のシステムにおいて、一度限り有効な認証キー（ワンタイムパスワード）を発行（付与）することで、同一の認証キーを長時間にわたって使用し続けることで生じる認証キーの漏洩あるいは認証キーの解読の危険性を回避することができる。
あるいは、伝送すべきデータを暗号化し、その一部を本発明のシステムによって伝送することで、暗号の解読それ自体を防止することができる。

また、本発明のシステムの起動側および被起動側の認証ユニットをそれぞれ起動側および被起動側の通信端末装置と一体化し、起動側および被起動側の通信端末装置がそれぞれ起動側および被起動側の認証ユニットの機能も備えるような構成とすることもできる。

また、通信端末装置が双方向に起動され接続される場合にも本発明は適用可能であり、この実施例では、認証ユニットは単体で起動側および被起動側の認証ユニットの機能を備えている。
この場合、同一のＩＰアドレスを使用すると、認証ユニットの起動側にＳＹＮパケットが受信されたとき、それが呼び返しの通信であるのか、新たな通信であるのかの区別がつかないので、起動側または被起動側に、起動用と被起動用の異なる２つのＩＰアドレスが設定される。

１ システム
２ 起動側の通信回線
３ 被起動側の通信回線
４ ＩＰ網
５ 起動側の通信端末装置
６ 被起動側の通信端末装置
７ 起動側の認証ユニット
８ 被起動側の認証ユニット
９ 起動側の回線入出力部
１０ 起動側の端末入出力部
１１ バス
１２ 起動側のパケット中継部
１３ 起動側のパケット格納部
１４ 起動側のシーケンス制御部
１５ 被起動側の回線入出力部
１６ 被起動側の端末入出力部
１７ バス
１８ 被起動側のパケット中継部
１９ 被起動側のパケット格納部
２０ 被起動側のシーケンス制御部
２１ 識別番号格納部
２２、２３ 端末回線

Claims (1)

1. それぞれに固有の識別番号が付された通信回線を通じてＩＰ網に接続され、前記識別番号に基づき３ウェイハンドシェイクによって一意的に接続される起動側および被起動側の通信端末装置間において、相互に通信回線の認証を行うシステムであって、
   前記起動側の通信端末装置および通信回線間に配置されて前記被起動側の通信回線の認証を行う起動側の認証ユニットと、
   前記被起動側の通信端末装置および通信回線間に配置されて前記起動側の通信回線の認証を行う被起動側の認証ユニットと、からなり、
   前記起動側の認証ユニットは、
   前記起動側の通信回線が接続され、前記起動側の通信回線と通信を行う起動側の回線入出力部と、
   前記起動側の通信端末装置が接続され、前記起動側の通信端末装置と通信を行う起動側の端末入出力部と、
   前記起動側および被起動側の通信回線間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、前記被起動側の通信回線の認証を行う起動側のシーケンス制御部と、
   前記起動側の回線入出力部および端末入出力部を接続するバスに設けられるとともに、前記起動側のシーケンス制御部に接続され、前記起動側および被起動側の通信回線間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを前記起動側のシーケンス制御部と送受信する起動側のパケット中継部と、
   前記起動側のパケット中継部およびシーケンス制御部間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する起動側のパケット格納部と、を備え、
   前記被起動側の認証ユニットは、
   前記被起動側の通信回線が接続され、前記被起動側の通信回線と通信を行う被起動側の回線入出力部と、
   前記被起動側の通信端末装置が接続され、前記被起動側の通信端末装置と通信を行う被起動側の端末入出力部と、
   前記起動側および被起動側の通信回線間で実行される３ウェイハンドシェイクのシーケンスを制御するとともに、前記起動側の通信回線の認証を行う被起動側のシーケンス制御部と、
   前記被起動側の回線入出力部および端末入出力部を接続するバスに設けられるとともに、前記被起動側のシーケンス制御部に接続され、前記起動側および被起動側の通信回線間で送受信される３ウェイハンドシェイクのパケット以外のパケットは中継する一方、当該３ウェイハンドシェイクのパケットを前記被起動側のシーケンス制御部と送受信する被起動側のパケット中継部と、
   前記起動側のパケット中継部およびシーケンス制御部間で送受信される前記３ウェイハンドシェイクのパケットのデータを保存する被起動側のパケット格納部と、を備え、
   （i）前記起動側の通信端末装置から前記被起動側の通信端末装置に対して発信された第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケットが、前記起動側の認証ユニットを中継して前記起動側の通信回線に送出された後、前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記ＳＹＮパケットが前記被起動側の認証ユニットを中継して前記被起動側の通信端末装置に受信され、
   （ii）前記ＳＹＮパケットの応答として前記被起動側の通信端末装置から発信された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが、前記被起動側の認証ユニットを中継して前記被起動側の通信回線に送出された後、前記起動側の通信回線に着信し、前記起動側の認証ユニットに保存され、
   （iii）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記起動側の通信端末装置の代わりに前記起動側の認証ユニットから発信された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが、前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信され、それによって、前記起動側および被起動側の通信回線間で前記第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続が確立されたとき、前記起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信は行われずに当該接続が切断され、
   （iv）前記切断後の所定時間内に、前記被起動側の認証ユニットから前記起動側の通信回線に対して第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮパケットが発信され、
   （v）前記ＳＹＮパケットが前記起動側の通信回線に着信し、前記起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記起動側の認証ユニットのシーケンス制御部において、前記ＳＹＮパケットの示す識別番号が前記第１回目の３ウェイハンドシェイクによる接続時に起動された通信回線の識別番号に一致し、かつ前記着信が前記切断後の所定時間内になされたと判定された場合、前記被起動側の通信回線は正当なものと認証されて、前記ＳＹＮパケットの応答として前記起動側の認証ユニットから、前記ＳＹＮパケットの送信があった通信回線に対して前記第２回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが発信され、
   （vi）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットが前記被起動側の通信回線に着信し、前記被起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記被起動側の認証ユニットにおいて前記起動側の通信回線は正当なものと認証されて、前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記被起動側の認証ユニットから前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの送信があった通信回線に対して前記第２回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが発信され、
   （vii）前記ＡＣＫパケットが前記起動側の認証ユニットに受信されたとき、前記起動側の認証ユニットに保存された前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットが前記起動側の通信端末装置に送信され、
   （viii）前記ＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答として前記起動側の通信端末装置から前記起動側の認証ユニットに対する前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＡＣＫパケットが発信され、
   （ix）前記第１回目の３ウェイハンドシェイクのＳＹＮ、ＡＣＫパケットの応答としてのＡＣＫパケットが前記被起動側の認証ユニットから前記被起動側の通信端末装置に発信され、それによって、前記起動側および被起動側の通信回線間で接続が再確立され、前記起動側および被起動側の通信端末装置間でデータ通信がなされるものであることを特徴とするシステム。

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