JP3150964B2 - 通信回路網 - Google Patents

通信回路網

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音声およびデータの秘密伝送を行うことを
可能にする通信網、特に、形式の異なった加入者端末装
置を含む複数の加入者端末装置およびスイッチングモジ
ュールを含んでいる通信網に関し、特に、そのような通
信網におけるデジタル通信路の暗号化および暗号解読に
関する。
［従来の技術］ データ通信および電気通信網はPABXおよびPBXのよう
な通信スイッチング装置を具備している。物理的情報伝
送媒体である通信チャンネルを組合わせて構成されてい
る通信路を通る情報の伝送はスイッチング装置によって
管理されている。通信路を通って伝送された情報信号ま
たはデータ流は秘密を保持する必要があるときには暗号
化される。チャンネルにおいて暗号化されたデータは暗
号化および暗号解読処理を実行する暗号装置を必要と
し、その暗号装置にチャンネルを通ってデータ流が供給
される必要がある。
通信の秘密保持が必要とされるとき、暗号化／暗号解
読を行うことのできるデータおよび電話通信網を使用す
ることは以前から知られてれており、種々の解決方法が
提案されていた。
最も簡単で直接的な解決法は、各リンクの端部に暗号
化および暗号解読装置を含む暗号装置を設けることであ
る。このシステムは伝送リンク自体を秘密保持して保護
するものである。第２のやや簡単な解決法は両端末間の
暗号装置であり、それは、電話の呼が設定された後、各
加入者はトラフィックチャンネルに挿入されることがで
きる暗号装置を有する。その場合にはまた通信網スイッ
チが暗号トラフィックに含まれる。
［発明の解決すべき課題］ しかしながら、暗号装置は通信に関与するリンクまた
は加入者に常時割当られなければならないので、上記の
ような解決手段は費用がかかり柔軟性に欠ける欠点があ
る。
各PABXが暗号化および暗号解読のために特別の暗号ト
ランクを設ける解決方法が日本の特開昭61−278256号公
報に記載されている。その端末装置は通常の通信の場合
においてはオフィストランクを通り、一方、暗号化通信
の場合においては暗号トランクを通って公共通信網と接
続される。
上記日本特許公報に記載されている方式による暗号化
通信は暗号化回路および暗号解読回路を全ての端末装置
に取付けることなく任意の端末装置間で行われる。この
日本特許公報に記載されたPABXは秘密伝送および秘密で
ない伝送に使用されることができる多数のオフィストラ
ンクを有する。秘密通信は公共通信網を通ってデータを
伝送する前に多数の暗号トランクの１つを通って伝送さ
れる。PABXの中央処理装置は暗号トランクを通って公共
通信網への暗号化通信で意図された端末装置の接続を制
御する。このような構成において、暗号化装置または暗
号解読装置はPABXの一部分である。
本発明の主要な目的は、スイッチング装置とは物理的
に無関係であり、しかも暗号化装置または暗号解読装置
をフレキシブルに利用できる通信網を開発することであ
る。
本発明の別の目的は、既存のシステムと両立するシス
テムを設け、システムの簡単な拡張によって秘密保持サ
ービスを含ませることができるようにすることである。
したがって、もし妥当であるならば本発明による暗号プ
ール装置のサービスは、スイッチング装置以外の通信網
端末に対しても有効である。
［発明の解決のための手段］ 本発明において暗号モジュール（CM）は暗号キーに基
づいて動作するように構成されている。この暗号キー
は、暗号キー分配管理装置から分配されなければならな
い。暗号プール装置に配置された暗号プール装置管理装
置（MA）は、標準化された通信プロトコールによって暗
号キー分配管理装置と通信する。暗号キーは暗号プール
装置管理装置MAから暗号プール装置の制御通路を通って
関連するCMに分配される。
本発明は、形式の異なった加入者端末装置を含む複数
の加入者端末装置およびスイッチングモジュールを具備
し、各加入者端末装置は加入者ラインによってスイッチ
ングモジュールと接続され、各スイッチングモジュール
は伝送リンクによって通信網中の他のスイッチングモジ
ュールに接続されている通信網において、通信網を通っ
て伝送される情報の暗号化／暗号解読を行うための複数
の暗号装置を具備し、それらの暗号装置の少なくとも１
個の暗号装置は、暗号キーに基づいた暗号化／暗号解読
のための複数の暗号モジュール（CM）を有する暗号プー
ル装置によって構成され、それらの暗号プール装置は、
スイッチングモジュールから物理的に分離されているが
標準化されたインターフェースによってスイッチングモ
ジュールと接続されて通信プロトコールによってスイッ
チングモジュールと通信してその暗号プール装置を加入
者端末装置および他のスイッチングモジュールのような
通信網中の装置によってアクセスできるように構成さ
れ、各暗号プール装置は、標準化された通信プロトコー
ルによって暗号キー分配管理装置と通信する管理装置を
備え、暗号プール装置の制御信号路を通って正当な暗号
モジュールに暗号キーを分配することを特徴とする。
本発明のような暗号プール装置の概念を使用しないシ
ステムでは、暗号モジュールを暗号化されたデータを伝
送することだけが可能である特定のチャンネルに取付け
なければならない。本発明は必要なときにいつでも暗号
モジュールを通信路に動的に取付けることを可能にす
る。任意のチャンネルは秘密にされた、すなわち暗号化
されたデータと、秘密でない情報との両方を伝送するこ
とが可能である。
従来の１つの端末装置から他の端末装置への暗号化さ
れた通信は、含まれた端末システム（通信網ユーザ装
置）が暗号モジュールを備えることを必要とする。本発
明は、暗号モジュールを含む暗号システムが秘密のない
端末システムと接続することを可能にする。暗号プール
装置中の暗号モジュールは秘密装置のない端末システム
に対して秘密である。秘密装置のない端末システムは暗
号化されたデータを通信する秘密端末装置に接続される
場合にもその端末システムが現在接続されている端末装
置が秘密端末装置であることを知る必要はない。
上述および本発明のさらに別の目的および特徴は添付
図面と関連して以下の本発明の実施例の詳細な説明から
明らかにされるであろう。
［実施例］ 図１では暗号プール装置のアイディアがISDNベースの
通信網およびアナログ通信網を含む通信網に導入される
方法が示されている。
図１では、公共ISDN2と、通常のアナログ通信網３
と、ISDN通信網に直接接続された２つの私設自動分岐交
換機（ISPABX）４、５と、アナログ通信網部分に直接接
続されたPABX6とを含む通信網１が示されている。３つ
の暗号プール装置、７、８、９は上記PABX4、５、６に
接続され、図１には暗号プール装置の１つの暗号プール
装置８だけがより詳細に示されている。また、多数の異
なる加入者端末装置10乃至15が示されている。
いくつかの略号が図１に使用されている。： CM 暗号モジュール MA 暗号プール装置管理装置 CRプール 暗号プール装置 AS 認証装置 TA 端末アダプタ 認証装置16,17は認証およびキー交換を実行するため
に、サービスを行うISPABXまたは公共ISDNに接続されて
いる。加入者端末装置は認証装置AS16、17との接続に直
接含まれておらず、その秘密サービスはISPABX加入者接
続によって行われる。
図２では、図１の暗号プール装置７、８、９の１つが
暗号プール装置20として詳細に示されている。暗号プー
ル装置20は一連の暗号モジュール（CM）21,22,‥23を備
えており、その中の３つだけが図２に示されている。こ
れらの暗号モジュール21,22,23はグループとして配置さ
れている（CMプール装置24）。暗号プール装置20内には
制御バス25および暗号プール装置管理装置（MA）26が配
置されている。ISDNにおける動作について考えるとき、
全ての暗号モジュール21,22,23はＢチャンネルを通って
関連するPABXに接続され、暗号プール装置管理装置26も
またISDNのＤチャンネルを通って同じPABXに接続されて
いる。暗号プール装置20内においては、暗号モジュール
21,22,23を含むCMプール装置24および暗号プール装置管
理装置26は共通の制御バス25に接続されている。
データ通信網および／または電気通信網における暗号
プール装置の位置は図１から明らかである。PBX（公共
分岐交換機）はISDNおよびアナログ通信網部分内に位置
される。本発明のおいては、ハードウエアをこのデジタ
ルスイッチング装置に付加することなく全てのデジタル
スイッチング装置に秘密性を持たせるとを可能にする。
この柔軟性はスイッチング装置の秘密性にとって非常に
重要である。
本発明のフレキシブルな暗号プール装置による方法は
物理的にスイッチング装置と別に設けられていることに
注意しなければならない。標準の通信インターフェース
［ISDN1次速度アクセス（PRA）、30B＋Ｄ］は暗号プー
ル装置をスイッチング装置に接続する。暗号プール装置
20自身は暗号プール装置20の全動作を管理する管理装置
26を備えている。これは図２のCM21,22,23を制御し、ス
イッチング装置によるＢチャンネルまたは暗号モジュー
ルCMの使用を調整する。
ISDN PRAインターフェースのＤチャンネルはMA26に
結合される。接続されたスイッチング装置に対する全制
御通信はこのチャンネルを通って伝送される。MA26とCM
プール装置24とは暗号プール装置20の内部だけで利用さ
れ、暗号モジュールCMの制御に使用される制御バス25を
通って接続されている。
暗号モジュールCMは各ISDN PRAインターフェースの
それぞれに少なくとも２つのＢチャンネルで接続され
る。これはCMプール装置24において最大15個の暗号モジ
ュールCMが位置することを意味する。CMは接続されたＢ
チャンネルによって伝送される情報について暗号化およ
び暗号解読の両方を行うことが可能である。暗号化され
た情報は１つのＢチャンネルで一方向に伝送され、秘密
でない情報は別のＢチャンネルで別方向に伝送される。
暗号化された情報が（暗号プール装置から取出され、ま
たは暗号プール装置へ供給されるように）伝送する方法
は暗号モジュールCMの機能、暗号化または暗号解読技術
に依存している。
本発明では、暗号モジュールCMは暗号キーに基づいて
動作する。これらの暗号キーは認証過程で接続されたパ
ーティ間で交換され、また、認証装置が設けられてい
る。認証装置との通信は標準のプロトコールによって行
われる。暗号キーは暗号プール装置管理装置MAから暗号
プール装置の制御信号路を通って関係する正当な暗号モ
ジュールCMに分配される。
図３では、スイッチ（ISPABX）31,32と、端末装置33
乃至40と、認証装置AS41,42,43と、暗号プール装置44,4
5とが接続されている公共ISDN通信網30が略図的に示さ
れている。秘密を維持し、秘密通信サービスを加入者に
提供するために相互作用する方法のいくつかのシナリオ
について説明する。ここでは加入者端末装置等の端末装
置33乃至40はISDN加入者ライン（ISDN基本アクセス、2B
＋Ｄ）に接続されたシステムである。また、秘密モジュ
ール52,53を有する端末アダプタ50,51が端末装置に設け
られる。
暗号プール装置44,45は秘密モジュールを備えていな
い加入者端末装置35,36,40と接続され、また秘密モジュ
ール46,47を備えた加入者端末装置34,38と接続されるこ
とができる。同様に、それは音声会議モジュール48を備
えた加入者端末装置39或いはそのようなモジュールを備
えていない加入者端末装置と接続されることができ、IS
DN通信網の内部または外部に配置される。秘密モジュー
ルおよび音声会議モジュール49はISDN通信網のPABX31内
に配置されてもよく、また、PABX31内に配置されなくて
もよい。
はじめに、秘密モジュールを設けた２つの秘密加入者
端末装置34,38の間の通信について考える。加入者端末
装置は通信が開始される前に認証されなければならな
い。これは通信に関与している加入者間の認証プロトコ
ールによって実行される。CCITT X.509認証プロトコー
ルは加入者の認証された証明書に基づいている。この証
明書は直接に、またはISPABXを通って間接的に加入者か
らの要求に応じて認証装置41,43により与えられる。セ
ッション暗号キーの交換についてもまたプロトコールが
利用される。
秘密サービスは、関係する認証装置ASを制御する認証
管理者（CA）（図示されていない）を信頼しているその
通信に関与する加入者に依存する。共同通信網におい
て、CAは典型的に管理装置であり、ISPABX或いは通信網
に接続された認証装置ASのいずれかにおいて設けられる
ことができる。
秘密のない、すなわち秘密モジュールを備えていない
加入者端末装置35,36,40間の通信を考えてみる。通信に
関与する加入者が公共通信網を介して互いに接続されて
いるそれぞれ異なるISPABXに接続されているとき、秘密
保持は最も重要である。秘密保持に最も関係しているの
は通信に関与する２つのPABX間の通信路である。これは
暗号プール装置44,45が各PABX31,32に接続されることを
必要とする。
暗号プール装置は秘密事項に関係する秘密モジュール
を備えていない加入者端末装置と同様に動作することが
できる。暗号プール装置間の秘密通信は前述のシナリオ
で説明した秘密加入者端末装置間の通信と類似してい
る。しかし利用可能な秘密サービスは暗号プール装置に
よって与えられた秘密サービスに依存する。
通信要求が与えれた後、通信に関与する暗号プール装
置は互いに認証する。使用されたセッション暗号キーは
暗号プール装置間で交換され、全ての加入者データは暗
号化／暗号解読化のために暗号プール装置を通って伝送
される。
検討すべき最後のシナリオは秘密端末と秘密のない端
末（秘密モジュールを備えていない端末）との間の通信
である。秘密モジュールを備えていない端末35は暗号プ
ール44によって明らかにされる。秘密端末38および暗号
プール装置44は上述のように互いに認証しあい、セッシ
ョン暗号キーを交換する。利用可能な秘密保持サービス
は通信に関与する暗号プール装置および秘密加入者端末
装置における共通のサービス範囲に限定される。
この場合に、秘密加入者端末装置38は秘密のない加入
者端末装置35を示している暗号プール装置を信用しなけ
ればならない。例えば、この信用については私設ISDNと
関連する秘密政策の１部分として後述する。
秘密保持された音声会議モジュール48もまた含まれる
ことができるが、これは本発明には関係ない。秘密モジ
ュール54は、前述のように会議モジュール48を有する端
末装置39に含まれることが可能である。
暗号プール装置はISDNの１次速度アクセスインターフ
ェース（PRA）、（30B＋Ｄ）2Mビット／秒）（図示され
ていない）を通ってISPABXに接続された装置である。こ
の装置の主なサービスは、ｎ・64kビット／秒の通信チ
ャンネル（いかなる場合にもｎ＝15が最大値である）を
暗号化することにより得られたデータの秘密性を保持す
ることである。このサービスは接続されたISPABXまたは
ISPABX加入者から（端末装置を通って）要求される。
暗号プール装置のISPABXインターフェースと関係した
１対の通信チャンネル（図２のＸチャンネル）は、普通
の試験データを受信して暗号化されたデータを返送し、
または別の方法で動作する暗号モジュール（CM）に接続
される。暗号プール装置24は暗号プール装置管理装置MA
26および通話を要求しているユーザに利用可能である。
１つのCMはまたｎ・64kビット／秒の通信チャンネルに
秘密性を与える一定数のＢチャンネルを処理することが
可能である。したがって、もしISDN暗号プール装置が秘
密保持されている端末装置（集積されたCM）と共に含ま
れるならば、端末装置のCMは暗号プール装置に使用され
たCMと両立するものでなければならない。
CMによって処理できる標準の通信チャンネル（運搬者
サービス）は、 Bチャンネル 64kビット／秒 H0 チャンネル 384kビット／′秒 （６個のＢチャンネル） H11チャンネル 1536kビット／秒 （24個のＢチャンネル） H12チャンネル 1920kビット／秒 （30個のＢチャンネル） である。サービスの管理はISPABXインターフェースのＤ
チャンネル（信号チャンネル）（図２のＤチャンネル）
に接続されるMAによって処理される。このチャンネル
は、接続されたISPABX加入者（端末ユーザ）の端末装置
または暗号プール装置サービスを使用するISPABXに接続
された他の通信網リソースと相互作用するときにいつで
も情報を伝送するために使用される。
Ｄチャンネルを通って行われる相互作用は、次のよう
なものである。
・暗号キーの交換、 ・認証と証明書の交換 ・CMの接続に対するＢチャンネルおよび通信チャンネ
ルの識別 ・暗号プール装置サービス要求の処理 ・サービス料金の課金（加入者端末装置と直接相互作
用するときのみ、その他のときISPABXによって処理され
る） 本発明の利点は以下の通りである。
・本発明は、秘密保持されていない通信網または秘密
保持が信用できない通信網（例えば公共通信網）を通っ
て接続されたISPABX間の秘密通信路と関係する。暗号プ
ール装置サービスを使用することによって、ISPABXスイ
ッチング装置間の通信チャンネルは普通のテキストおよ
び暗号化された情報の両方を伝送するために使用される
ことができる。本発明を使用しない場合には、特定の通
信チャンネルは暗号モジュールCMに物理的に接続され、
暗号化された情報を通信するために専用にされなければ
ならない。
・秘密保持されていない加入者端末装置は暗号プール
装置を通って秘密手段を有する加入者端末装置と接続さ
れることができ、その際にその秘密保持機能を弱化する
ことはない。
・本発明の装置は、標準化されたISPABXインターフェ
ース（ISDNPRA）によって市場に存在する任意に利用可
能なISPABXに容易に適合されることが可能である。
暗号プール装置のサービスは、３つの異なった方法で
アクセスされることができる。
・暗号プール装置へのアクセスは接続されたISPABXに
よって直接行われる。この場合、加入者または端末装置
のどちらも暗号プール装置の使用に気付いていない。し
たがってこのアプローチはISKPABX間の通信の秘密保護
を与える。
・暗号プール装置へのアクセスは端末装置を通って加
入者によって直接得られる。端末装置は利用可能な暗号
プール装置と同じISPABXに接続される。端末装置が端子
から端子への秘密性に応答するときこのアプローチが使
用される。それは暗号プール装置管理装置との通信を可
能にするソフトウエアの一部分である秘密モジュールを
装備しなければならない。この場合ISPABXは接続された
暗号プール装置を知る必要はない。
・暗号プール装置のアクセスはISPABXサービスをアク
セスすることによって間接的に行われる。そのとき、IS
PABX秘密保持サービスは暗号プール装置サービスを使用
して提供される。そのサービスはＤチャンネルを通って
補助サービスとしてアクセスされた加入者または端末装
置によるものである。
・図１乃至図３に概略的に示されている認証装置ASは
秘密認証用帳簿を提供する。認証は、通信網と接続を開
始するとき認証過程における加入者、端末装置または他
の通信網リソースによって使用される。これらの各通信
網端末はそれ自身の認証された証明書を有している。
認証装置ASはCCITTの推薦するX.500シリーズを基本と
した基準化されたプロトコールによってアクセスされる
（電話帳サービス）。認証装置ASがISPABXに接続される
とき、ISDNインターフェースは通信網アクセスに使用さ
れる。インターフェイス（ISDN基本アクセスまたはISDN
1次速度アクセス）は認証装置のトラフィック負荷に依
存する。
認証装置ASの利点は、 ・認証された証明書のオンライン分配、 ・認証された証明書の変更および交換に関する柔軟
性、 ・ISPABXと秘密システムとを無関係にする標準化され
たOSIプロトコールによるアクセス、 ・分配された認証された証明書のデータベースを１以
上の認証装置から集めるオプション、 管理ユーティリティである認証管理装置CAは認証され
た証明書の分配を管理するために認証装置または通信に
関与するISPABXの１つに設けられる。
上述の本発明の実施例の詳細な説明は単なる例示とし
て記載されたものであって、本発明の技術的範囲を限定
するものでない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による暗号プール装置が電気通信網の種
々の部分に含まれている状態を示す通信網の概略図。 図２は、本発明による暗号プール装置の機能ブロック
図。 図３は、暗号プール装置を備えたISDN通信網の概略図。
フロントページの続き (56)参考文献 Ｗｅｎ Ｐａｉ Ｌｕ ａｎｄ Ｍａ ｌｕｒ Ｋ．Ｓｕｎｄａｒｅｓｈａｎ, “Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ ｉｏｎ ｉｎ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎ ｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：Ａ Ｈｉｅｒａ ｒｃｈｉｃａｌ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅ ｍｅｎｔ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｅｎ ｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏ ｎ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏ ｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ ｎｓ，Ｖｏｌ．37，Ｎｏ．10, （1989），ｐｐ．1014−1023 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 9/00 H04K 1/00 - 3/00 C09C 1/00 - 5/00 H04M 3/00 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】形式の異なった加入者端末装置を含む複数
    の加入者端末装置およびスイッチングモジュールを具備
    し、各加入者端末装置は加入者ラインによってスイッチ
    ングモジュールと接続され、各スイッチングモジュール
    は伝送リンクによって通信網中の他のスイッチングモジ
    ュールに接続されている通信網において、 通信網を通って伝送される情報の暗号化／暗号解読を行
    うための複数の暗号装置を具備し、 それらの暗号装置の中の少なくとも１個の暗号装置は、
    暗号キーに基づいた暗号化／暗号解読のための複数の暗
    号モジュール（CM）を有する暗号プール装置によって構
    成され、 それらの暗号プール装置は、スイッチングモジュールか
    ら物理的に分離されているが標準化されたインターフェ
    ースによってスイッチングモジュールと接続されて通信
    プロトコールによってスイッチングモジュールと通信し
    てその暗号プール装置を加入者端末装置および他のスイ
    ッチングモジュールのような通信網中の装置によってア
    クセスできるように構成され、 各暗号プール装置は、標準化された通信プロトコールに
    よって暗号キー分配管理装置と通信する管理装置を備
    え、暗号プール装置の制御信号路を通って正当な暗号モ
    ジュールに暗号キーを分配することを特徴とする情報の
    秘密伝送を行う通信網。
  2. 【請求項２】各暗号プール装置は通信網の接続を開始す
    るときに、認証過程に必要な秘密認証の証明書の帳簿を
    備え、暗号キー交換を行う認証装置へのアクセスを有す
    ることを特徴とする請求項１記載の通信網。
  3. 【請求項３】暗号プール装置は複数のISPABXスイッチン
    グ装置を有する公共ISDN環境中に配置されることを特徴
    とする請求項１記載の通信網。
  4. 【請求項４】暗号プール装置は、秘密モジュールを有し
    ていない加入者端末装置および秘密モジュールを有して
    いる加入者端末装置の両者と接続可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の通信網。
  5. 【請求項５】暗号プール装置は、接続されているPABXま
    たはISPABXスイッチング装置により直接アクセスされる
    ことができ、加入者端末装置は暗号プール装置の使用を
    認識しないことを特徴とする請求項１記載の通信網。
  6. 【請求項６】暗号プール装置は、その暗号プール装置と
    同じISPABXスイッチング装置に接続されている認証装置
    を通って秘密モジュールを有する加入者端末装置と直接
    接続可能に構成されていることを特徴とする請求項１記
    載の通信網。
  7. 【請求項７】暗号プール装置は、Ｄチャンネルまたは専
    用のＢチャンネルを通ってISPABXスイッチサービスをア
    クセスすることによって間接的に接続されることを特徴
    とする請求項３記載の通信網。
  8. 【請求項８】暗号モジュールによって処理されることが
    可能である標準化通信チャンネルは、 64kビット／秒の速度のＢチャンネルと、 ６個のＢチャンネルに対応する384kビット／秒の速度の
    H0チャンネルと、 24個のＢチャンネルに対応する1536kビット／秒の速度
    のH11チャンネルと、 30個のＢチャンネルに対応する1920kビット／秒の速度
    のH12チャンネルとであることを特徴とする請求項１記
    載の通信網。
  9. 【請求項９】秘密保持装置のない加入者端末装置は、秘
    密保持を弱化することなく暗号プール装置を通って秘密
    加入者端末装置と接続でき、秘密加入者端末装置および
    暗号プール装置が互いに認証し、セッション暗号キーを
    交換することを特徴とする請求項１記載の通信網。
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