JP2022089475A - Communication system, communication method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り (1)2020年電子情報通信学会総合大会 オンライン開催(https://www.ieice-taikai.jp/2020general/jpn/) 開催日 令和2年3月20日 (2)電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM)、2020、総合大会A-2-7,pp.28、電子情報通信学会 開催日 令和2年3月3日Application for application of
本開示は、通信システム、通信方法、およびプログラムに関し、特に、より効率良く通信を行うことができるようにした通信システム、通信方法、およびプログラムに関する。 The present disclosure relates to communication systems, communication methods, and programs, and more particularly to communication systems, communication methods, and programs that enable more efficient communication.
近年、ユーザーエクスペリエンスの向上やサービスのメンテナンスコストの削減などを図る手段として、無線通信を介してデバイスを接続する技術、いわゆるモノのインターネット(IoT: Internet of Things)が注目されている。例えば、顧客情報を収集するスマートメータはIoTの典型である。 In recent years, the so-called Internet of Things (IoT), a technology for connecting devices via wireless communication, has been attracting attention as a means of improving the user experience and reducing service maintenance costs. For example, smart meters that collect customer information are typical of the IoT.
また、IoTでは、拡張性の高さや実用上の利便性などの理由で、複数の端末を経由したマルチホップ伝送が採用されている。ところが、マルチホップ伝送ではネットワーク内において、最終的な宛先地点となるゲートウェイとの間に1台の端末しか通信が確立できない経路が発生すると、そのリンクが通信のボトルネックになってしまう。 In IoT, multi-hop transmission via multiple terminals is adopted because of its high expandability and practical convenience. However, in multi-hop transmission, when a route occurs in the network where communication can be established with only one terminal between the gateway and the gateway which is the final destination, the link becomes a bottleneck of communication.
特に、マルチホップ伝送において多元接続を実現する通信規格の一つである受信機駆動型媒体アクセス制御(RI-MAC: Reciver-Initiated Medium Access Control)プロトコル(非特許文献1参照)では、ボトルネック端末がゲートウェイにパケットを送信している間、ボトルネック端末周辺でパケットを保持する全ての端末は、ボトルネック端末にパケットを送信できないため、送信待機状態になる。このため、ボトルネック端末の伝送すべきパケット数が増大するにつれて、各端末にパケットが滞留し、結果としてネットワーク全体のパケット収集効率が低下するという問題が生じる。 In particular, in the receiver-driven medium access control (RI-MAC) protocol (see Non-Patent Document 1), which is one of the communication standards that realizes multiple access in multi-hop transmission, a bottleneck terminal is used. While transmitting the packet to the gateway, all the terminals holding the packet around the bottleneck terminal cannot send the packet to the bottleneck terminal, so that they are in the transmission standby state. Therefore, as the number of packets to be transmitted by the bottleneck terminal increases, packets stay at each terminal, and as a result, the packet collection efficiency of the entire network decreases.
この問題点への解決策のひとつとして、ボトルネック端末がその周辺の端末から受信するパケットを一定数保持しておき、その後、個々のパケットを1つのパケットとすることでオーバーヘッドを削減し、伝送効率を向上するパケットアグリゲーションが考えられる(非特許文献2参照)。 As one of the solutions to this problem, the bottleneck terminal holds a certain number of packets received from the surrounding terminals, and then each packet is combined into one packet to reduce the overhead and transmit. Packet aggregation that improves efficiency is conceivable (see Non-Patent Document 2).
しかしながら、一般的に、プリアンブルなどのヘッダ部とデータ部とでは、データ部の方がヘッダ部に比べて十分長く、ヘッダの削減による効果は限定的である。このため、ボトルネック端末における伝送効率のさらなる向上のためには、データ部をなんらかの手法で圧縮し、伝送時間を短縮することが効果的であると考えられる。ところが、顧客の情報を伝送するようなシステムでは、プライバシー保護の観点から、パケット生成時に暗号化が施されている。一般に暗号化は、0および1の出現確率を均等とするように、つまりエントロピーを最大化するように設計されており、情報理論により、このような情報を圧縮することはできないことが知られている。 However, in general, in the header part such as the preamble and the data part, the data part is sufficiently longer than the header part, and the effect of reducing the header is limited. Therefore, in order to further improve the transmission efficiency of the bottleneck terminal, it is considered effective to compress the data unit by some method to shorten the transmission time. However, in a system that transmits customer information, encryption is applied at the time of packet generation from the viewpoint of privacy protection. In general, encryption is designed to equalize the probability of occurrence of 0s and 1s, that is, to maximize entropy, and it is known by information theory that such information cannot be compressed. There is.
これに対し、非特許文献3では、スレピアン・ウォルフの定理(非特許文献4参照)を利用することで、ブロック暗号による暗号化を施されたパケットに対して圧縮を可能とする暗号化後圧縮(EtC: Encryption-then-Compression)手法が提案されている。この手法では、直前の被圧縮系列と誤り訂正符号とを用いることで、個々の暗号ブロックごとに圧縮を施し、スレピアン・ウォルフ型の問題として復号を行う。
On the other hand, in Non-Patent
ところで、誤り訂正符号の性能はその符号長に依存することが知られており、一般に符号長が長いほど性能がよい。このため、暗号ブロック長が短い場合には、誤り訂正符号の性能限界により、ゲートウェイにおける解凍・復号誤り確率が上昇することになる。そこで、解凍・復号誤りを低減させるとともに、パケット伝送に要するエネルギーの低減を図ることで、より効率良く通信を行えるようにすることが求められている。 By the way, it is known that the performance of an error correction code depends on its code length, and generally, the longer the code length, the better the performance. Therefore, when the cipher block length is short, the probability of decompression / decryption error in the gateway increases due to the performance limit of the error correction code. Therefore, it is required to reduce decompression / decoding errors and reduce the energy required for packet transmission so that communication can be performed more efficiently.
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率良く通信を行うことができるようにするものである。 This disclosure has been made in view of such a situation, and is intended to enable more efficient communication.
本開示の一側面の通信システムは、複数の端末を経由して順次伝達するようにパケットの送信が行われる通信システムであって、送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを生成する所定の台数の情報端末と、所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を取得する中継端末と、複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を復元する宛先端末とを備える。 The communication system of one aspect of the present disclosure is a communication system in which packets are transmitted so as to be sequentially transmitted via a plurality of terminals, and information to be transmitted is divided into a plurality of information blocks. It is transmitted from each of a predetermined number of information terminals that generate an encrypted packet consisting of a plurality of encrypted blocks that encrypt a plurality of the information blocks and one initial encryption block, and a predetermined number of the information terminals. A relay terminal that holds all of the predetermined number of the encrypted packets that come in, stretches them together for each specific encrypted block, and then performs compression to acquire a plurality of compression sequences, and a plurality of relay terminals. It includes a destination terminal that restores the information targeted for transmission in each of the predetermined number of the information terminals from the compression series.
本開示の一側面の通信方法は、複数の端末を経由して順次伝達するようにパケットの送信が行われる通信システムが、送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを、所定の台数の情報端末において生成することと、所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を中継端末において取得することと、前記中継端末から送信されてくる複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を宛先端末において復元することとを含む。 In the communication method of one aspect of the present disclosure, a communication system in which packets are transmitted so as to be sequentially transmitted via a plurality of terminals divides information to be transmitted into a plurality of information blocks, and a plurality of pieces thereof. An encrypted packet consisting of a plurality of encrypted blocks for encrypting the above information block and one initial encryption block is generated by a predetermined number of information terminals and transmitted from each of the predetermined number of the information terminals. Acquiring a plurality of compression sequences at the relay terminal by holding all of the predetermined number of encrypted packets to be received, stretching each specific encrypted block, and then performing compression. This includes restoring the information targeted for transmission in each of a predetermined number of the information terminals from the plurality of compression sequences transmitted from the relay terminal at the destination terminal.
本開示の一側面のプログラムは、複数の端末を経由して順次伝達するようにパケットの送信が行われる通信システムのコンピュータに、送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを、所定の台数の情報端末において生成することと、所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を中継端末において取得することと、前記中継端末から送信されてくる複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を宛先端末において復元することとを含む通信処理を実行させる。 The program of one aspect of the present disclosure divides the information to be transmitted into a plurality of information blocks to a computer of a communication system in which a packet is transmitted so as to be sequentially transmitted via a plurality of terminals, and a plurality of pieces thereof. An encrypted packet consisting of a plurality of encrypted blocks for encrypting the said information blocks and one initial encrypted block is generated by a predetermined number of information terminals, and from each of the predetermined number of the information terminals. It is possible to acquire a plurality of compression sequences at a relay terminal by holding all of the predetermined number of encrypted packets transmitted, stretching them together for each specific encrypted block, and then performing compression. , The communication process including the restoration of the information targeted for transmission in each of the predetermined number of the information terminals from the plurality of compression sequences transmitted from the relay terminal is executed at the destination terminal.
本開示の一側面においては、送信対象となる情報が複数個の情報ブロックに分割されて、複数個の情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットが、所定の台数の情報端末において生成される。そして、所定の台数の情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の暗号化パケットの全てが保持されて、特定の暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列が中継端末において取得され、複数個の圧縮系列から、所定の台数の情報端末それぞれにおいて送信対象とされた情報が宛先端末において復元される。 In one aspect of the present disclosure, the information to be transmitted is divided into a plurality of information blocks, and the encryption is composed of a plurality of encryption blocks in which the plurality of information blocks are encrypted and one initial encryption block. Packets are generated at a predetermined number of information terminals. Then, all of the predetermined number of encrypted packets transmitted from each of the predetermined number of information terminals are held, and a plurality of compression sequences are compressed by collectively stretching each specific encryption block and then performing compression. Is acquired at the relay terminal, and the information targeted for transmission at each of a predetermined number of information terminals is restored at the destination terminal from the plurality of compression sequences.
本開示の一側面によれば、より高効率で通信を行うことができる。 According to one aspect of the present disclosure, communication can be performed with higher efficiency.
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 The effects described herein are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present technology is applied will be described in detail with reference to the drawings.
<通信システムの構成例>
図1は、本技術を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
<Communication system configuration example>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of a communication system to which the present technology is applied.
図1に示されている通信システム11は、M台の情報端末(SN:Source Node)121乃至12M、1台の中継端末(RN:Relay Node)13、および、1台の宛先端末(DN:Destination Node)14が通信ネットワークを介して接続されて構成される。
The
例えば、通信システム11では、複数の端末を経由して順次伝達するようにパケットを送信するマルチホップ通信が行われるが、宛先端末14との間では中継端末13のみが通信を確立するように通信ネットワークが構成されている。従って、通信システム11は、M台の情報端末121乃至12Mおよび中継端末13が通信ネットワークを介して接続されるとともに、中継端末13および宛先端末14が通信ネットワークを介して接続される接続構成となっている。
For example, in the
情報端末121乃至12Mは、送信対象となる情報を、プライバシー保護のために暗号化して暗号化パケットを取得し、暗号化パケットを中継端末13へ送信する。このとき、情報端末121乃至12Mが送信する情報の宛先は宛先端末14であるが、情報端末121乃至12Mは通信ネットワークを介して中継端末13のみと接続され、宛先端末14とは接続されない接続構成となっている。そのため、通信システム11では、情報端末121乃至12Mは、中継端末13に対してのみパケット送信可能となっている。
The
中継端末13は、情報端末121乃至12Mそれぞれから送信されてくる暗号化パケットを収集し、それらの暗号化パケットを一括して圧縮する暗号化後圧縮を行うことによって圧縮系列を取得して、圧縮系列を宛先端末14へ送信する。例えば、通信システム11では、中継端末13は、宛先端末14に対してのみパケット送信可能となっている。以下では、中継端末13において暗号化パケットを集約することを、パケットアグリゲーションと称する。
The
宛先端末14は、中継端末13から送信されてくる圧縮系列から、情報端末121乃至12Mそれぞれにおいて送信対象とされた情報を復元する。例えば、宛先端末14は、情報端末121乃至12Mそれぞれが情報を暗号化するのに用いる暗号鍵について既知であり、それらの暗号鍵を用いて暗号化パケットを復号することができる。
The
このように構成される通信システム11において、中継端末13に対して暗号化パケットの転送が集中する状況となっても、それらの暗号化パケットを一括して圧縮することによって、より高効率で通信を行うことが可能となる。なお、本実施の形態においては、情報端末121乃至12Mと中継端末13との間のパケット伝送、および、中継端末13と宛先端末14との間のパケット伝送において、誤りは発生しないものとして説明を行う。
In the
<情報端末の構成例および処理例>
図2乃至図7を参照して、情報端末12の構成例、および、情報端末12において行われる各処理の処理例について説明する。
<Information terminal configuration example and processing example>
With reference to FIGS. 2 to 7, a configuration example of the
図2は、情報端末12の構成例を示すブロック図である。情報端末12は、パケット生成部21、パケット分割部22、初期暗号ブロック生成部23、暗号化処理部24、および暗号化パケット送信部25を備えて構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
パケット生成部21は、送信対象となる情報を送信するためにパケット化して情報パケットを生成し、パケット分割部22に供給する。例えば、m番目の情報端末12mのパケット生成部21mは、図3の1段目に示すように、0および1の二値からなり、パケット系列長Lとなる情報パケットX(m)を生成する。ここで、情報パケットX(m)は、低いエントロピーHを持つものとする。
The
パケット分割部22は、パケット生成部21から供給された情報パケットを複数個の情報ブロックに分割して、初期暗号ブロック生成部23に供給する。例えば、情報パケットがN個の情報ブロックに分割される場合、m番目の情報端末12mのパケット分割部22mは、図3の2段目に示すように、パケット系列長Lの情報パケットX(m)を、それぞれブロック系列長KとなるN個の情報ブロックxn
(m)に分割する。ここで、パケット分割部22は、個々の情報ブロックxn
(m)に対して順にブロックインデックスn(n=1~N)を付与する。
The
初期暗号ブロック生成部23は、乱数を用いて初期暗号ブロックを生成し、パケット分割部22から供給された複数個の情報ブロックの先頭に付加して、暗号化処理部24に供給する。例えば、m番目の情報端末12mのパケット分割部22mは、図3の3段目に示すように、N個の情報ブロックxn
(m)のうちの、先頭となる情報ブロックx1
(m)の前にブロック系列長Kの初期暗号ブロックy0
(m)を付加する。
The initial cipher block generation unit 23 generates an initial cipher block using random numbers, adds it to the head of a plurality of information blocks supplied from the
暗号化処理部24は、初期暗号ブロック生成部23から供給された初期暗号ブロックおよび複数個の情報ブロックに対して暗号化処理を施すことによって、それぞれに対応する暗号化パケットを取得し、暗号化パケット送信部25に供給する。なお、m番目の情報端末12mの暗号化処理部24mによる暗号化処理については、図4および図5を参照して後述する。
The
暗号化パケット送信部25は、暗号化処理部24から供給された暗号化パケットを、中継端末13へ送信する。なお、m番目の情報端末12mの暗号化パケット送信部25mによるパケット伝送処理については、図6および図7を参照して後述する。
The encrypted
<暗号化処理>
図4および図5を参照して、m番目の情報端末12mが備える暗号化処理部24mによる暗号化処理について説明する。例えば、暗号化処理部24mは、CBC(Cipher Block Chaining)モードのブロック暗号による暗号化を行う。
<Encryption processing>
With reference to FIGS. 4 and 5, the encryption processing by the
まず、図4の1段目に示すように、暗号化処理部24mは、初期暗号ブロックy0
(m)を暗号化パケットY(m)の1ブロック目の暗号化ブロックy0
(m)とする。
First, as shown in the first stage of FIG. 4, the
そして、図4の2段目に示すように、暗号化処理部24mは、情報ブロックx1
(m)を暗号化対象として、暗号化ブロックy0
(m)および情報ブロックx1
(m)の系列間における排他的論理和を演算することにより、1番目のCBCブロックx^1
(m)を算出する。同様に、暗号化処理部24mは、n-1ブロック目の暗号化ブロックyn-1
(m)およびn番目の情報ブロックxn
(m)の系列間における排他的論理和を演算することにより、n番目のCBCブロックx^n
(m)を算出すことができる。
Then, as shown in the second stage of FIG. 4, the
さらに、図4の3段目に示すように、暗号化処理部24mは、情報端末12mにおける暗号鍵K(m)を用いた暗号化実行関数FK(m)[・]に対して、1番目のCBCブロックx^1
(m)を入力することにより暗号化ブロックy1
(m)を取得する。このように、暗号化処理部24mは、情報ブロックx1
(m)を暗号化対象として、暗号化パケットY(m)の2ブロック目となる暗号化ブロックy1
(m)を取得することができる。
Further, as shown in the third row of FIG. 4, the
次に、図5の1段目に示すように、暗号化処理部24mは、情報ブロックx2
(m)を暗号化対象として、2番目のCBCブロックx^2
(m)を算出し、暗号化パケットY(m)の3ブロック目となる暗号化ブロックy2
(m)を取得する。以下、暗号化処理部24mは、情報ブロックxN
(m)を暗号化対象として、N番目のCBCブロックx^N
(m)を算出し、暗号化パケットY(m)のN+1ブロック目となる暗号化ブロックyN
(m)を取得するまで順次、同様の処理を繰り返して行う。
Next, as shown in the first stage of FIG. 5, the
これにより、図5の2段目に示すように、暗号化処理部24mは、パケット系列長(N+1)Kとなる暗号化パケットY(m)を取得することができる。
As a result, as shown in the second stage of FIG. 5, the
そして、情報端末121乃至12Mそれぞれにおいて同様の暗号化処理が行われることによって暗号化パケットY(1)乃至Y(M)が取得され、情報端末121乃至12Mから中継端末13へ暗号化パケットY(1)乃至Y(M)が送信される。
Then, by performing the same encryption processing in each of the
<暗号化パケット送信処理>
図6および図7を参照して、m番目の情報端末12mが備える暗号化パケット送信部25mによる暗号化パケット送信処理について説明する。なお、上述した非特許文献1で提案されているRI-MACプロトコルに基づくパケット伝送について説明するが、その他、任意のプロトコルを用いてもよい。
<Encrypted packet transmission processing>
With reference to FIGS. 6 and 7, the encrypted packet transmission process by the encrypted
ここでは、図6の1段目に示すように、情報端末12mおよび中継端末13の時間tの経過に従って説明を行う。
Here, as shown in the first stage of FIG. 6, the description will be given according to the passage of time t of the
まず、図6の2段目に示すように、情報端末12mは、情報端末12mにおいて暗号化パケットを生起することができる区間であるパケット生起区間TGのうち、任意のタイミングで暗号化パケットを生起する。
First, as shown in the second stage of FIG. 6, the
そして、図6の3段目に示すように、情報端末12mは、暗号化パケットを生起した後、連続的に受信状態となる。
Then, as shown in the third stage of FIG. 6, the
一方、図7の1段目に示すように、中継端末13は、所定の間隔で間欠的に起動する間欠間隔TIDLEごとに起動し、暗号化パケット(DATA)を受信する準備ができたことを通知するRTR(Ready-To-Receive)信号を、情報端末121乃至12Mの全てに送信する。その後、中継端末13は、短い時間だけ受信状態となる。
On the other hand, as shown in the first stage of FIG. 7, the
そして、図7の2段目に示すように、RTRを受信した情報端末12mは、直ちに暗号化パケット(DATA)を中継端末13へ送信し、その送信が完了した後、直ちに休眠状態に移行する。
Then, as shown in the second stage of FIG. 7, the
これに応じ、図7の3段目に示すように、中継端末13は、情報端末12mから送信されてくる暗号化パケット(DATA)を受信する。そして、中継端末13は、暗号化パケット(DATA)の受信が完了した後も、宛先端末14への伝送のために連続的な受信状態となる。
In response to this, as shown in the third stage of FIG. 7, the
以上のように情報端末121乃至12Mは構成されており、情報パケットX(1)乃至(M)それぞれが、N個の情報ブロックx1
(1)乃至xN
(1)、N個の情報ブロックx1
(2)乃至xN
(2)、・・・、N個の情報ブロックx1
(M)乃至xN
(M)に分割される。さらに、情報ブロックx1
(1)乃至xN
(1)を暗号化した暗号化ブロックy1
(1)乃至yN
(1)と初期暗号ブロックy0
(1)とからなる暗号化パケットY(1)が生成され、同様に、暗号化パケットY(2)乃至Y(M)が生成される。そして、情報端末121乃至12Mから中継端末13へ暗号化パケットY(1)乃至Y(M)が送信される。
As described above, the
<中継端末の構成例および処理例>
図8乃至図12を参照して、中継端末13の構成例、および、中継端末13において行われる各処理の処理例について説明する。
<Example of relay terminal configuration and processing>
8 to 12, a configuration example of the
図8は、中継端末13の構成例を示すブロック図である。中継端末13は、パケット受信部31、保持部32、被圧縮系列生成処理部33、圧縮処理部34、および送信部35を備えて構成される。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the
パケット受信部31は、情報端末121乃至12Mそれぞれから送信されてくる暗号化パケットY(1)乃至Y(M)を全て受信して、保持部32に供給する。
The packet receiving unit 31 receives all the encrypted packets Y (1) to Y (M) transmitted from each of the
保持部32は、パケット受信部31から供給された暗号化パケットY(1)乃至Y(M)を全て保持する。
The holding
被圧縮系列生成処理部33は、保持部32から暗号化パケットY(1)乃至Y(M)を読み出して、圧縮処理部34で圧縮処理が行われる際の処理単位となる被圧縮系列を生成する被圧縮系列生成処理を行い、被圧縮系列を圧縮処理部34に供給する。なお、被圧縮系列生成処理部33による被圧縮系列生成処理については、図9および10を参照して後述する。
The compressed sequence
圧縮処理部34は、被圧縮系列生成処理部33から供給された被圧縮系列ごとに圧縮処理を行うことによって圧縮系列を生成し、圧縮系列を送信部35に供給する。なお、圧縮処理部34による圧縮処理については、図11を参照して後述する。
The
送信部35は、圧縮処理部34から供給された圧縮系列を、宛先端末14へ送信する。なお、送信部35によるパケット伝送処理については、図12を参照して後述する。
The
<被圧縮系列生成処理>
図9および10を参照して、被圧縮系列生成処理部33による被圧縮系列生成処理について説明する。
<Compressed sequence generation process>
The compressed series generation processing by the compressed series
まず、図9の1段目に示すように、保持部32には、暗号化パケットY(1)乃至Y(M)が全て保持されている。図示するように、暗号化パケットY(m)は、N+1個の暗号化ブロックy0
(m)乃至yN
(m)から構成される。そして、通信システム11では、ブロックインデックスnが同一の暗号化ブロックyn
(1)乃至yn
(M)に着目して、被圧縮系列が生成される。
First, as shown in the first stage of FIG. 9, the holding
例えば、図9の2段目に示すように、ブロックインデックスn=0を処理対象とする場合、被圧縮系列生成処理部33は、破線で囲われている暗号化ブロックy0
(1)乃至y0
(M)を保持部32から読み出す。
For example, as shown in the second row of FIG. 9, when the block index n = 0 is the processing target, the compressed sequence
ここで、図9の3段目に示すように、暗号化ブロックy0 (1)のサイズは行×列が1×Kであり、その他の暗号化ブロックy0 (2)乃至y0 (M)についても同じサイズである。 Here, as shown in the third row of FIG. 9, the size of the encryption block y 0 (1) is 1 × K in rows × columns, and the other encryption blocks y 0 (2) to y 0 (M ). ) Is the same size.
次に、図10の1段目に示すように、被圧縮系列生成処理部33は、転置行列(・)Tを用いて、暗号化ブロックy0
(1)乃至y0
(M)を転置させる。これにより、例えば、暗号化ブロックy0
(1)は、行×列がK×1となるサイズの暗号化ブロックy0
(1)Tに転置される。なお、その他の暗号化ブロックy0
(2)乃至y0
(M)も同様に、行×列がK×1となるサイズの暗号化ブロックy0
(2)T乃至y0
(M)Tに転置される。
Next, as shown in the first stage of FIG. 10, the compressed sequence
そして、図10の2段目に示すように、被圧縮系列生成処理部33は、暗号化ブロックy0
(1)T乃至y0
(M)Tに対してベクトル作用素Vec(・)を適用し、それらを一列に並べた1つの系列とすることで、行×列がMK×1となるサイズの被圧縮系列Y0を生成する。
Then, as shown in the second stage of FIG. 10, the compressed sequence
以下、同様に、被圧縮系列生成処理部33は、ブロックインデックス1乃至Nそれぞれの暗号化ブロックを処理対象として被圧縮系列生成処理を行うことで、被圧縮系列Y1乃至YNを生成する。例えば、被圧縮系列生成処理部33は、ブロックインデックスnの暗号化ブロックyn
(1)乃至yn
(M)を処理対象として、転置行列(・)Tを用いて置換させた暗号化ブロックyn
(1)T乃至yn
(M)Tに対してベクトル作用素Vec(・)を適用することで、被圧縮系列Ynを生成する。
Hereinafter, similarly, the compressed series
<圧縮処理>
図11を参照して、圧縮処理部34による圧縮処理について説明する。
<Compression processing>
The compression processing by the
圧縮処理部34は、誤り訂正符号の検査行列であるパリティ検査行列を用いた圧縮処理を行う。符号化率Rの誤り訂正符号を用いたとき、被圧縮系列は圧縮率(1-R)で圧縮される。例えば、圧縮処理部34は、行×列が(1-R)MK×MKとなるパリティ検査行列Hを、被圧縮系列生成処理部33から供給された行×列がMK×1となるサイズの被圧縮系列Ynに適用することで、行×列が(1-R)MK×1の圧縮系列Sn
Tを取得することができる。
The
そして、圧縮処理部34は、この様な圧縮処理を、被圧縮系列生成処理部33から供給される被圧縮系列Y0乃至YN-1に対して施すことにより圧縮系列S0
T乃至SN-1
Tを取得して、送信部35に供給する。ここで、圧縮処理部34は、宛先端末14において解凍および復号を行うことができるようにするために、被圧縮系列YNに対しては圧縮処理を施さずに、そのまま送信部35に供給する。即ち、先頭の被圧縮系列Y0から圧縮処理が施される場合、最後尾の被圧縮系列YNに対しては圧縮処理が施されない。
Then, the
<パケット伝送処理>
図12を参照して、送信部35によるパケット伝送処理について説明する。
<Packet transmission processing>
A packet transmission process by the
図12に示すように、宛先端末14は、間欠間隔TIDLEごとにRTR信号を中継端末13に対して送信している。そして、中継端末13は、圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNを取得してRTR信号を受信した直後に、圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNを纏めて宛先端末14に送信する。宛先端末14では、圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNの受信が完了した後、間欠間隔TIDLEが開始される。
As shown in FIG. 12, the
以上のように中継端末13は構成されており、情報端末121乃至12Mそれぞれから送信されてくる暗号化パケットY(1)乃至Y(M)の全てが保持されて、ブロックインデックスnが同一である暗号化ブロックynごとに纏めることで圧縮の処理対象を延伸した後に圧縮を行うことで圧縮系列S0乃至SN-1が取得される。そして、中継端末13から宛先端末14へ圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNが送信される。
As described above, the
<宛先端末の構成例および処理例>
図13乃至図15を参照して、宛先端末14の構成例、および、宛先端末14において行われる各処理の処理例について説明する。
<Configuration example and processing example of destination terminal>
A configuration example of the
図13は、宛先端末14の構成例を示すブロック図である。宛先端末14は、受信部41、および復号解凍処理部42を備えて構成される。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of the
受信部41は、中継端末13から纏めて送信されてくる圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNを受信して、復号解凍処理部42に供給する。
The receiving
復号解凍処理部42は、圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNを復号するとともに、圧縮されたデータを元の状態に戻す(以下、解凍と称する)ための復号解凍処理を行って、情報端末121乃至12Mそれぞれにおいて送信対象とされた情報を復元する。これにより、復号解凍処理部42は、情報ブロックx1
(1)乃至xN
(1)、情報ブロックx1
(2)乃至xN
(2)、・・・、情報ブロックx1
(M)乃至xN
(M)を取得して、出力する。
The decryption /
<復号解凍処理>
図14および図15を参照して、復号解凍処理部42による復号解凍処理について説明する。
<Decryption / decompression processing>
The decoding / decompression processing by the decoding /
まず、図14の1段目に示すように、復号解凍処理部42は、圧縮されていない被圧縮系列YNを構成する暗号化ブロックyN
(1)T乃至yN
(M)Tそれぞれに対して暗号化実行逆関数F-1
K(m)[・]を適用する。これにより、復号解凍処理部42は、暗号化ブロックyN
(1)T乃至yN
(M)TをCBCブロックx^N
(1)T乃至x^N
(M)Tに復号する。このとき、復号解凍処理部42は、情報端末121乃至12Mそれぞれが情報を暗号化するのに用いる暗号鍵K(1)乃至K(M)について既知であり、暗号鍵K(1)乃至K(M)を暗号化実行逆関数F-1
K(m)[・]に入力する。また、CBCブロックx^N
(1)T乃至x^N
(M)Tが一列に並べられた1つの系列、即ち、CBCブロックx^N
(1)T乃至x^N
(M)Tに対してベクトル作用素Vec(・)が適用された系列を、補助情報系列X^Nとする。
First, as shown in the first stage of FIG. 14, the decryption /
ここで、図14の2段目に示すように、補助情報系列X^Nと、圧縮系列SN-1 Tを圧縮する前の被圧縮系列YN-1とは相関を持っている。つまり、被圧縮系列YN-1は、補助情報系列X^Nとベクトル作用素Vec(・)が適用された情報ブロックxN (1)T乃至xN (M)Tとの系列間における排他的論理和と等しくなっている。 Here, as shown in the second row of FIG. 14, the auxiliary information sequence X ^ N and the compressed sequence Y N-1 before compressing the compression sequence S N-1 T have a correlation. That is, the compressed sequence Y N-1 is exclusive between the auxiliary information sequence X ^ N and the information block x N (1) T to x N (M) T to which the vector operator Vec (・) is applied. It is equal to the logical sum.
このことを利用して、図15の1段目に示すように、復号解凍処理部42は、スレピアン・ウォルフ型解凍器により圧縮系列SN-1
Tを解凍し、被圧縮系列YN-1を取得することができる。
Taking advantage of this, as shown in the first stage of FIG. 15, the decryption /
そして、図15の2段目に示すように、復号解凍処理部42は、被圧縮系列YN-1および補助情報系列X^Nの排他的論理和を求めることでブロックインデックスNの情報ブロックxN
(1)T乃至xN
(M)Tを取得することができる。以下、復号解凍処理部42は、被圧縮系列YN-1から得られる補助情報系列X^N-1を用いて圧縮系列SN-2
Tを解凍することで被圧縮系列YN-2を取得して、被圧縮系列YN-2および補助情報系列X^N-1の排他的論理和を求めることで情報ブロックxN-1
(1)乃至xN-1
(M)を取得する処理を行い、ブロックインデックス1の情報ブロックx1
(1)乃至x1
(M)を取得するまで順次、同様の処理を繰り返して行う。
Then, as shown in the second stage of FIG. 15, the decoding /
そして、復号解凍処理部42は、情報端末121乃至12Mそれぞれにおいて送信対象とされた情報をパケット化した情報パケットX(1)乃至X(M)を取得することで、それらの情報を復元することができる。
Then, the decoding /
このように、復号解凍処理部42は、圧縮されていない被圧縮系列YNを用いて、圧縮系列SN-1から順に解凍処理対象とし、解凍処理対象の圧縮系列Snが復号された補助情報系列X^nと、解凍処理対象の1つ前の圧縮系列Sn-1を圧縮する前の被圧縮系列Yn-1との相関を利用して、処理対象の圧縮系列Snを解凍する。
In this way, the decompression /
以上のように宛先端末14は構成されており、中継端末13から送信されてくる圧縮系列S0乃至SN-1および被圧縮系列YNから、情報端末121乃至12Mそれぞれにおいて送信対象とされた情報が復元(復号および解凍)される。
The
以上のように構成される通信システム11は、中継端末13において暗号化後圧縮を適用する際に、ブロックインデックスnが同一である暗号化ブロックynごとに纏めて延伸することで、暗号化後圧縮の性能を向上させることができる。さらに、通信システム11は、中継端末13において暗号化パケットを一括して圧縮した圧縮系列Sを宛先端末14へ送信することで、従来と比較して低消費エネルギーを達成することができる。
When the post-encryption compression is applied in the
特に、通信システム11は、中継端末13に転送が集中するような構成であっても、転送すべきデータ量を削減し、伝送効率の向上とともに消費電力の削減を図ることができ、より効率良く通信を行うことができる。
In particular, even if the
<通信システムにおける効果>
図16乃至図20を参照して、通信システム11において本技術を適用することによる効果について説明する。
<Effects on communication systems>
The effect of applying the present technique in the
まず、情報パケットのエントロピーと復号誤り確率との関係について行った第1のシミュレーションの結果から示される効果について説明する。 First, the effect shown from the result of the first simulation performed on the relationship between the entropy of the information packet and the probability of decoding error will be described.
図16は、第1のシミュレーション諸元の一例を示す図である。通信システム11に適用される技術を提案手法とし、提案手法と比較するための従来手法としては、上述した非特許文献3で開示されている技術を適用した。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the first simulation specifications. The technique applied to the
例えば、図16に示すように、従来手法においてはLDPC行列の構成法としてGallager構成を用いてシミュレーションを行い、提案手法においてはLDPC行列の構成法としてGallager構成およびIEEE802.11n規格を用いてシミュレーションを行った。以下では、提案手法においてLDPC行列の構成法がGallager構成で行われたシミュレーションを提案手法(Gallager)と称し、提案手法においてLDPC行列の構成法がIEEE802.11n構成で行われたシミュレーションを提案手法(IEEE802.11n)と称する。なお、Low-Density Parity-Check (LDPC)符号については、非特許文献5『R. C. Gallager, Low-Density Parity-Check Codes. Cambridge, MA, USA: MIT Press, 1963.』に開示されている。 For example, as shown in FIG. 16, in the conventional method, the simulation is performed using the Gallager configuration as the LDPC matrix construction method, and in the proposed method, the simulation is performed using the Gallager configuration and the IEEE 802.11n standard as the LDPC matrix construction method. gone. In the following, the simulation in which the LDPC matrix construction method is performed in the Gallager configuration in the proposed method is referred to as the proposed method (Gallager), and the simulation in which the LDPC matrix construction method is performed in the IEEE802.11n configuration in the proposed method is referred to as the proposed method (Gallager). It is called IEEE802.11n). The Low-Density Parity-Check (LDPC) code is disclosed in Non-Patent Document 5 “RC Gallager, Low-Density Parity-Check Codes. Cambridge, MA, USA: MIT Press, 1963.”.
図17は、提案手法および従来手法において、情報パケットを圧縮率0.5となるように暗号化後圧縮を行ったシミュレーション結果を示す図である。図17において、横軸は、情報パケットを圧縮する際の圧縮率の理論限界であるエントロピーを示し、縦軸は、解凍・復号したパケットが元のパケットと1ビットでも異なる確率である解凍・復号誤り確率を示している。 FIG. 17 is a diagram showing a simulation result in which information packets are encrypted and compressed so as to have a compression rate of 0.5 in the proposed method and the conventional method. In FIG. 17, the horizontal axis shows the entropy which is the theoretical limit of the compression rate when compressing an information packet, and the vertical axis shows the probability that the decompressed / decoded packet differs from the original packet by even one bit. It shows the error probability.
従来手法では、128ビットの暗号化ブロックを64ビットの系列に圧縮するように暗号化後圧縮を行うシミュレーションを行った。提案手法(Gallager)では、1920ビットの被圧縮系列を960ビットの系列に圧縮するように暗号化後圧縮を行うシミュレーションを行った。提案手法(IEEE802.11n)では、1920ビットの被圧縮系列の後部に24ビットだけビット0を追加するゼロパディングを行った後、1944ビットの系列を972ビットの系列に圧縮するように暗号化後圧縮を行うシミュレーションを行った。 In the conventional method, a simulation was performed in which post-encryption compression was performed so as to compress a 128-bit encrypted block into a 64-bit series. In the proposed method (Gallager), a simulation was performed in which compression after encryption was performed so as to compress a 1920-bit compressed series into a 960-bit series. In the proposed method (IEEE802.11n), after zero padding is performed by adding only 24 bits of bit 0 to the rear of the 1920-bit compressed series, and after encryption, the 1944-bit series is compressed into the 972-bit series. A simulation of compression was performed.
このシミュレーション結果について、例えば、エントロピー0.25に着目する。従来手法および提案手法(Gallager)を比較すると、理論上では圧縮率0.25まで誤りなく、圧縮可能なパケットを圧縮率0.5で圧縮できることが示されている。一方で、従来手法では、解凍・復号誤り確率がほとんど1である(即ち、ほぼ全てに誤りが生じる)のに対し、提案手法では、解凍・復号誤り確率が10-4以下であることが示されている。 Regarding this simulation result, for example, focus on entropy 0.25. Comparing the conventional method and the proposed method (Gallager), it is shown that in theory, a compressible packet can be compressed at a compression rate of 0.5 without any error up to a compression rate of 0.25. On the other hand, in the conventional method, the decompression / decoding error probability is almost 1 (that is, an error occurs in almost all cases), whereas in the proposed method, the decompression / decoding error probability is 10 -4 or less. Has been done.
また、提案手法(IEEE802.11n)の性能として、エントロピー0.31付近になって初めて解凍・復号誤りが発生することがシミュレーション結果により示されている。このように、提案手法(IEEE802.11n)で、提案手法(Gallager)よりも圧縮性能を向上させることができるという結果が示された。 In addition, the simulation results show that the decompression / decoding error occurs only when the entropy is around 0.31 as the performance of the proposed method (IEEE802.11n). As described above, it was shown that the proposed method (IEEE802.11n) can improve the compression performance as compared with the proposed method (Gallager).
以上のことより、提案手法(Gallager)において、誤り訂正符号に基づく圧縮手法では、被圧縮系列の長さが長いほど圧縮性能は理論限界に漸近するという効果を得ることができた。このように、パケットアグリゲーションにより、被圧縮系列を伸長することが可能であることが示された。 From the above, in the proposed method (Gallager), in the compression method based on the error correction code, it was possible to obtain the effect that the longer the length of the compressed series, the closer the compression performance approaches the theoretical limit. Thus, it was shown that it is possible to decompress the compressed sequence by packet aggregation.
また、提案手法(IEEE802.11n)において、ゼロパディングにより追加されたビットを解凍・復号時に確定ビットとして利用可能(圧縮手法として、復号側もどこにゼロを追加したか知っているため)であることが示された。これにより、誤り訂正符号に基づく解凍・復号アルゴリズムでは、確定ビットが利用可能である場合には、性能向上を図ることができるという効果を得ることができた。さらに、IEEE802.11n規格のLDPC符号の構成法は、数値解析に基づき、誤り訂正能力が向上するように設計された構成法であることが示された。 Also, in the proposed method (IEEE802.11n), the bit added by zero padding can be used as a definite bit at the time of decompression / decoding (because the decoding side also knows where zero was added as a compression method). It has been shown. As a result, in the decompression / decoding algorithm based on the error correction code, it was possible to obtain the effect that the performance can be improved when the definite bit is available. Furthermore, it was shown that the configuration method of the LDPC code of the IEEE802.11n standard is a construction method designed to improve the error correction capability based on numerical analysis.
次に、図1に示したようなネットワークモデルにおける消費エネルギーを評価する第2のシミュレーションの結果から示される効果について説明する。 Next, the effect shown from the result of the second simulation for evaluating the energy consumption in the network model as shown in FIG. 1 will be described.
例えば、図18に示すような動作フローに基づいたパケット伝送を行ったときに、上述した非特許文献1で提案されているRI-MACプロトコルの一種であるIRDT(Intermittent Receiver-driven Data Transmission)の適用時における消費エネルギーを求めるシミュレーションを行った。なお、IRDTについては、特許文献6『T. Hatauchi, Y. Fukuyama and T. Shikura, “A power efficient access method by polling for wireless mesh networks,” IEEJ Trans.Electron. Inf. Syst., vol. 128, pp. 1761-1766, Dec. 2008.』で開示されている。
For example, when packet transmission is performed based on the operation flow as shown in FIG. 18, IRDT (Intermittent Receiver-driven Data Transmission), which is a kind of RI-MAC protocol proposed in
図19は、第2のシミュレーション諸元の一例を示す図である。本実施の形態で説明したように通信システム11に適用される技術を提案手法とし、提案手法と比較するための従来手法としては、上述の特許文献6で開示されている技術が用いられている。
FIG. 19 is a diagram showing an example of the second simulation specifications. As described in the present embodiment, the technique applied to the
例えば、図19に示すように、従来手法においては収集パケット数を1としてシミュレーションを行い、提案手法においては収集パケット数を15および30としてシミュレーションを行った。以下では、提案手法において収集パケット数15で行われたシミュレーションを提案手法(15)と称し、提案手法において収集パケット数30で行われたシミュレーションを提案手法(30)と称する。 For example, as shown in FIG. 19, in the conventional method, the simulation was performed with the number of collected packets set to 1, and in the proposed method, the number of collected packets was set to 15 and 30. In the following, the simulation performed with the number of collected packets of 15 in the proposed method will be referred to as the proposed method (15), and the simulation performed with the number of collected packets of 30 in the proposed method will be referred to as the proposed method (30).
図20は、提案手法および従来手法において、図18に示したようにパケット伝送を実行したシミュレーション結果を示す図である。なお、パケットに関するシミュレーション諸元は、上述の図17と同様とした。図20において、横軸は、受信側となる中継端末13がRTR信号を送信する時間間隔である間欠間隔TIDLEを示し、縦軸は、宛先端末14に正しく受信されたパケットあたりのネットワーク全体の消費エネルギーを示している。
FIG. 20 is a diagram showing simulation results in which packet transmission is executed as shown in FIG. 18 in the proposed method and the conventional method. The simulation specifications for the packet were the same as in FIG. 17 described above. In FIG. 20, the horizontal axis represents the intermittent interval TIDLE , which is the time interval at which the
例えば、任意の間欠間隔TIDLEに対し、提案手法(15)および提案手法(30)は、どちらとも従来手法よりも低い消費エネルギーを達成することがシミュレーション結果により示されている。 For example, simulation results show that for any intermittent interval TIDLE , both the proposed method (15) and the proposed method (30) achieve lower energy consumption than the conventional method.
これは、中継端末13においてパケットアグリゲーションを行うことによって、パケット伝送時のオーバーヘッドを緩和すること、主に情報端末12における送信待ち時間を短縮することができ、パケット衝突や送信待機時の消費エネルギーの削減などによって実現されるものと考えられる。また、中継端末13において暗号化後圧縮を行うことによって、送信パケット長が短くなるため、パケット送信に要するエネルギーを削減可能であることによって実現されるものと考えられる。
By performing packet aggregation at the
ここで、パケットアグリゲーションによるオーバーヘッドの削減について説明する。 Here, the overhead reduction by packet aggregation will be described.
従来手法では、中継端末13は、情報端末12から1パケットが送信されてくるごとに、その1パケットの宛先端末14への転送を実行していた。このため、中継端末13は、1パケットを転送するたびに宛先端末14とのリンク構築・データ転送を実行する必要があり、中継端末13が送信機として動作する時間が増加する結果、中継端末13がRTR信号をブロードキャストする時間間隔が増加することになる。それに伴って、情報端末12におけるRTR信号の受信待ち時間が増加してしまい、情報端末12の消費エネルギーが増加することになっていた。
In the conventional method, the
これに対し、提案手法では、パケットアグリゲーションを適用することで、中継端末13が宛先端末14とのリンク構築する回数を削減することができる結果、中継端末13が、RTR信号をブロードキャストする時間間隔を短縮することができる。従って、情報端末12におけるRTR信号の受信待ち時間を減少することができ、情報端末12の消費エネルギーを削減することができる。
On the other hand, in the proposed method, by applying packet aggregation, the number of times that the
以上のように、本技術を適用した通信システム11では、任意のエントロピーのパケットに対して、従来の暗号化後圧縮(EtC)と比較して解凍誤り確率を低減することができとともに、従来手法と比較してパケット伝送に要するエネルギーの低減を図ることができる。
As described above, in the
<コンピュータの構成例>
次に、上述した一連の処理(通信方法)は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
<Computer configuration example>
Next, the series of processes (communication method) described above can be performed by hardware or software. When a series of processes is performed by software, the programs constituting the software are installed on a general-purpose computer or the like.
図21は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 FIG. 21 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of a computer in which a program for executing the above-mentioned series of processes is installed.
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク105やROM103に予め記録しておくことができる。
The program can be recorded in advance on the
あるいはまた、プログラムは、ドライブ109によって駆動されるリムーバブル記録媒体111に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体111は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。ここで、リムーバブル記録媒体111としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto Optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。
Alternatively, the program can be stored (recorded) in the
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体111からコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵するハードディスク105にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。
In addition to installing the program on the computer from the
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)102を内蔵しており、CPU102には、バス101を介して、入出力インタフェース110が接続されている。
The computer has a built-in CPU (Central Processing Unit) 102, and the input /
CPU102は、入出力インタフェース110を介して、ユーザによって、入力部107が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM(Read Only Memory)103に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU102は、ハードディスク105に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)104にロードして実行する。
When a command is input by the user by operating the
これにより、CPU102は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU102は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース110を介して、出力部106から出力、あるいは、通信部108から送信、さらには、ハードディスク105に記録等させる。
As a result, the
なお、入力部107は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部106は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。
The
ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含む。 Here, in the present specification, the processes performed by the computer according to the program do not necessarily have to be performed in chronological order in the order described as the flowchart. That is, the processing performed by the computer according to the program includes processing executed in parallel or individually (for example, processing by parallel processing or processing by an object).
また、プログラムは、1のコンピュータ(プロセッサ)により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。 Further, the program may be processed by one computer (processor) or may be distributed processed by a plurality of computers. Further, the program may be transferred to a distant computer and executed.
さらに、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。 Further, in the present specification, the system means a set of a plurality of components (devices, modules (parts), etc.), and it does not matter whether all the components are in the same housing. Therefore, a plurality of devices housed in separate housings and connected via a network, and a device in which a plurality of modules are housed in one housing are both systems. ..
また、例えば、1つの装置(または処理部)として説明した構成を分割し、複数の装置(または処理部)として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置(または処理部)として説明した構成をまとめて1つの装置(または処理部)として構成されるようにしてもよい。また、各装置(または各処理部)の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置(または処理部)の構成の一部を他の装置(または他の処理部)の構成に含めるようにしてもよい。 Further, for example, the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units). On the contrary, the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be collectively configured as one device (or processing unit). Further, of course, a configuration other than the above may be added to the configuration of each device (or each processing unit). Further, if the configuration and operation of the entire system are substantially the same, a part of the configuration of one device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). ..
また、例えば、本技術は、1つの機能を、ネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。 Further, for example, the present technology can have a cloud computing configuration in which one function is shared by a plurality of devices via a network and jointly processed.
また、例えば、上述したプログラムは、任意の装置において実行することができる。その場合、その装置が、必要な機能(機能ブロック等)を有し、必要な情報を得ることができるようにすればよい。 Further, for example, the above-mentioned program can be executed in any device. In that case, the device may have necessary functions (functional blocks, etc.) so that necessary information can be obtained.
また、例えば、上述したそれぞれの処理における個々の処理内容(ステップ)は、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。さらに、1つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その1つのステップに含まれる複数の処理は、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。換言するに、1つのステップに含まれる複数の処理を、複数のステップの処理として実行することもできる。逆に、複数のステップとして説明した処理を1つのステップとしてまとめて実行することもできる。 Further, for example, the individual processing contents (steps) in each of the above-mentioned processes can be executed by one device or can be shared and executed by a plurality of devices. Further, when a plurality of processes are included in one step, the plurality of processes included in the one step can be executed by one device or shared by a plurality of devices. In other words, a plurality of processes included in one step can be executed as processes of a plurality of steps. On the contrary, the processes described as a plurality of steps can be collectively executed as one step.
なお、コンピュータが実行するプログラムは、プログラムを記述するステップの処理が、本明細書で説明する順序に沿って時系列に実行されるようにしても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで個別に実行されるようにしても良い。つまり、矛盾が生じない限り、各ステップの処理が上述した順序と異なる順序で実行されるようにしてもよい。さらに、このプログラムを記述するステップの処理が、他のプログラムの処理と並列に実行されるようにしても良いし、他のプログラムの処理と組み合わせて実行されるようにしても良い。 In the program executed by the computer, the processes of the steps for describing the program may be executed in chronological order in the order described in the present specification, or may be called in parallel or called. It may be executed individually at the required timing such as when. That is, as long as there is no contradiction, the processes of each step may be executed in an order different from the above-mentioned order. Further, the processing of the step for describing this program may be executed in parallel with the processing of another program, or may be executed in combination with the processing of another program.
なお、本明細書において複数説明した本技術は、矛盾が生じない限り、それぞれ独立に単体で実施することができる。もちろん、任意の複数の本技術を併用して実施することもできる。例えば、いずれかの実施の形態において説明した本技術の一部または全部を、他の実施の形態において説明した本技術の一部または全部と組み合わせて実施することもできる。また、上述した任意の本技術の一部または全部を、上述していない他の技術と併用して実施することもできる。 It should be noted that the techniques described in the present specification can be independently implemented independently as long as there is no contradiction. Of course, any plurality of the present techniques can be used in combination. For example, some or all of the techniques described in any of the embodiments may be combined with some or all of the techniques described in other embodiments. In addition, a part or all of any of the above-mentioned techniques may be carried out in combination with other techniques not described above.
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。 The present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure. Further, the effects described in the present specification are merely exemplary and not limited, and other effects may be used.
11 通信システム, 121乃至12M 情報端末, 13 中継端末, 14 宛先端末, 21 パケット生成部, 22 パケット分割部, 23 初期暗号ブロック生成部, 24 暗号化処理部, 25 暗号化パケット送信部, 31 パケット受信部, 32 保持部, 33 被圧縮系列生成処理部, 34 圧縮処理部, 35 送信部, 41 受信部, 42 復号解凍処理部 11 Communication system, 12 1 to 12 M information terminal, 13 Relay terminal, 14 Destination terminal, 21 Packet generation unit, 22 Packet division unit, 23 Initial encryption block generation unit, 24 Encryption processing unit, 25 Encryption packet transmission unit, 31 Packet receiving unit, 32 Holding unit, 33 Compressed sequence generation processing unit, 34 Compression processing unit, 35 Transmission unit, 41 Reception unit, 42 Decoding / decompression processing unit
Claims (8)
送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを生成する所定の台数の情報端末と、
所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を取得する中継端末と、
前記中継端末から送信されてくる複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を復元する宛先端末と
を備える通信システム。 A communication system in which packets are transmitted so as to be transmitted sequentially via multiple terminals.
A predetermined number of pieces of information to be transmitted is divided into a plurality of information blocks to generate an encrypted packet including a plurality of encrypted blocks obtained by encrypting the plurality of the information blocks and one initial encrypted block. Information terminal and
A plurality of compressions are performed by holding all of the predetermined number of the encrypted packets transmitted from each of the predetermined number of the information terminals, stretching them together for each specific encryption block, and then performing compression. A relay terminal that acquires a series, and
A communication system including a destination terminal that restores the information targeted for transmission in each of a predetermined number of the information terminals from a plurality of compression sequences transmitted from the relay terminal.
前記中継端末は、前記ブロックインデックスが同一である前記暗号化ブロックごとに纏めることで圧縮の処理対象を延伸する
請求項1に記載の通信システム。 The information terminal assigns a block index to the encrypted block in order, and then assigns a block index to the encrypted block.
The communication system according to claim 1, wherein the relay terminal is grouped for each encrypted block having the same block index to extend the compression processing target.
前記ブロックインデックスで纏められた所定の個数の前記暗号化ブロックに対してベクトル作用素を適用して、圧縮処理が行われる際の処理対象となる被圧縮系列を生成する被圧縮系列生成処理部と、
前記被圧縮系列生成処理部において生成された複数個の前記被圧縮系列それぞれに対して誤り訂正符号を用いた圧縮処理を行う圧縮処理部と
を有する
請求項2に記載の通信システム。 The relay terminal is
A compressed sequence generation processing unit that applies a vector operator to a predetermined number of encrypted blocks collected by the block index to generate a compressed sequence to be processed when compression processing is performed.
The communication system according to claim 2, further comprising a compression processing unit that performs compression processing using an error correction code for each of a plurality of the compressed series generated in the compressed sequence generation processing unit.
請求項3に記載の通信システム。 The communication system according to claim 3, wherein the compressed sequence generation processing unit performs zero padding so that the generated compressed sequence has a specified length.
請求項3に記載の通信システム。 3. The compression processing unit causes the compressed series generated from the encrypted block to which the block index at the end is attached to be transmitted to the destination terminal as it is without performing compression processing. The communication system described in.
請求項5に記載の通信システム。 The destination terminal uses the compressed series that has not been compressed in the compression processing unit, and returns the compression to the original state in order from the compression series whose block index is immediately before the end. Using the correlation between the auxiliary information series obtained by decoding the compressed series to be processed and the compressed series whose block index is one block index before the compressed series to be processed, the processing target is The communication system according to claim 5, wherein the information is restored by returning the compression of the compression series to the original state.
送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを、所定の台数の情報端末において生成することと、
所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を中継端末において取得することと、
前記中継端末から送信されてくる複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を宛先端末において復元することと
を含む通信方法。 A communication system in which packets are transmitted so as to be transmitted sequentially via multiple terminals,
The information to be transmitted is divided into a plurality of information blocks, and a predetermined number of encrypted packets composed of a plurality of encrypted blocks obtained by encrypting the plurality of the information blocks and one initial encrypted block are formed. Generating at an information terminal and
A plurality of compressions are performed by holding all of the predetermined number of the encrypted packets transmitted from each of the predetermined number of the information terminals, stretching them together for each specific encryption block, and then performing compression. Acquiring the series at the relay terminal and
A communication method including restoring at a destination terminal the information targeted for transmission at each of a predetermined number of information terminals from a plurality of compression sequences transmitted from the relay terminal.
送信対象となる情報を複数個の情報ブロックに分割して、複数個の前記情報ブロックを暗号化した複数個の暗号化ブロックと1つの初期暗号ブロックとからなる暗号化パケットを、所定の台数の情報端末において生成することと、
所定の台数の前記情報端末それぞれから送信されてくる所定の個数の前記暗号化パケットの全てを保持して、特定の前記暗号化ブロックごとに纏めて延伸した後に圧縮を行うことで複数個の圧縮系列を中継端末において取得することと、
前記中継端末から送信されてくる複数個の前記圧縮系列から、所定の台数の前記情報端末それぞれにおいて送信対象とされた前記情報を宛先端末において復元することと
を含む通信処理を実行させるためのプログラム。 To a computer in a communication system where packets are transmitted so that they are transmitted sequentially via multiple terminals.
The information to be transmitted is divided into a plurality of information blocks, and a predetermined number of encrypted packets composed of a plurality of encrypted blocks obtained by encrypting the plurality of the information blocks and one initial encrypted block are formed. Generating at an information terminal and
A plurality of compressions are performed by holding all of the predetermined number of the encrypted packets transmitted from each of the predetermined number of the information terminals, stretching them together for each specific encryption block, and then performing compression. Acquiring the series at the relay terminal and
A program for executing communication processing including restoring the information targeted for transmission in each of a predetermined number of the information terminals from a plurality of compression sequences transmitted from the relay terminal at the destination terminal. ..
Priority Applications (1)
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JP2020201894A JP2022089475A (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Communication system, communication method, and program |
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CN117155408A (en) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 南通千鸟纸通宝信息科技有限公司 | Efficient transmission method for production data |
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2020
- 2020-12-04 JP JP2020201894A patent/JP2022089475A/en active Pending
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