JP4237124B2

JP4237124B2 - 無線通信システム、アクセスポイント装置、プログラム

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Publication number: JP4237124B2
Application number: JP2004281835A
Authority: JP
Inventors: 康成八木
Original assignee: NEC Embedded Products Ltd
Current assignee: NEC Embedded Products Ltd
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP2006100957A

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を利用した無線通信システム、アクセスポイント装置、プログラムに関するものである。

一般に、無線ＬＡＮを利用した無線通信システムは、ＬＡＮ等のネットワークに接続される無線ＬＡＮアクセスポイント装置と、無線ＬＡＮアクセスポイント装置を介してネットワークへのルーティングを行う無線ＬＡＮクライアント装置とから構成されている。

近年、無線ＬＡＮアクセスポイント装置、無線ＬＡＮクライアント装置等の無線ＬＡＮ機器の低価格化が進んできたことに伴い、一般企業や一般家庭に無線ＬＡＮ機器を設置して無線通信システムを構築する例が増えている。

ところが、無線ＬＡＮクライアント装置は、初期状態ではセキュリティ的な保護が全くなされていないことが多いため、ユーザ自身がセキュリティ設定を行って通信データを暗号化するための暗号キーを取得しない限り、セキュリティ的に無防備な状態で使用されることになる。

ユーザがセキュリティ設定を行わずに無線ＬＡＮクライアント装置を使用する場合、無線ＬＡＮアクセスポイント装置との無線通信中に通信内容が傍受されるおそれや、他者による成りすまし行為が簡単に行われるおそれがあるため、大変危険である。

しかし、現状では、ユーザはセキュリティ設定を行わずに無線ＬＡＮクライアント装置を使用する場合が多い。その理由としては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置への最初のアクセス時に行う無線通信設定においてセキュリティ設定を行わなくても無線ＬＡＮクライアント装置を介してネットワークへのルーティングを行うこと自体は可能であること、セキュリティ設定の作業が大変面倒であること等が挙げられる。

そのため、無線ＬＡＮクライアント装置においては、セキュリティ設定の作業を容易にすること、セキュリティ設定により無線通信中のセキュリティ性をより強固なものにして他者による成りすまし行為や通信内容の傍受を防止することが求められている。

ところで、一般に、無線ＬＡＮアクセスポイント装置に不正にアクセスして情報を得たり、正規ユーザに成りすましたりする者（以下、「侵入者」と称する）は、正規ユーザと比較して、より距離を置いたところにある無線ＬＡＮクライアント装置から無線ＬＡＮアクセスポイント装置にアクセスする場合が多いと考えられる。

そのため、無線ＬＡＮアクセスポイント装置においては、無線でアクセスしてきた無線ＬＡＮクライアント装置との距離を確認できれば、その無線ＬＡＮクライアント装置が正規ユーザのものであるか、侵入者のものであるかを容易に判断することが可能となる。

現在までに、２つの機器間の距離を判断する技術は多数開示されている。例えば、特許文献１においては、２つの機器間の通信セッションを確立するに際して、光や音等の物理情報に基づき２つの機器間の距離を判断する技術が開示されている。
特開２００４−２１４４８号公報

上述のように、特許文献１に開示された技術においては、光や音等の物理情報を用いて２つの機器間の距離を判断している。ただし、２つの機器間にコンクリートの壁等がある場合とない場合とでは当然に物理情報も異なると考えられるが、このような場合の対応策については何らの考慮もなされていない。

そのため、特許文献１に開示された技術を無線通信システムに応用したとしても、無線ＬＡＮアクセスポイント装置においては、例えば、正規ユーザの無線ＬＡＮクライアント装置がコンクリートの壁等を介して無線でアクセスしてきた場合に、侵入者の無線ＬＡＮクライアント装置からのアクセスであると判断してしまうおそれがあり、正規ユーザと侵入者とを判別することは困難である。

このように、特許文献１に開示された技術を無線通信システムに応用したとしても、正規ユーザと侵入者とを判別することが困難な場合があるため、侵入者による成りすまし行為や通信内容の傍受を防止することはできない。また、セキュリティ設定の作業を容易にするという課題は依然として残存している。

そこで、本発明の目的は、セキュリティ設定の作業を容易にすることができるとともに、他者による成りすまし行為および通信内容の傍受を防止することができる無線通信システム、アクセスポイント装置、プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ネットワークに接続されるアクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置と無線通信を行うことで前記ネットワークへのルーティングを行うクライアント装置とを有してなる無線通信システムにおいて、前記アクセスポイント装置は、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、電波強度を測定する電波強度測定手段と、前記電波強度の閾値を設定するための入力が行われる入力手段と、前記入力手段への入力により設定された電波強度の閾値が登録される閾値登録手段と、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が前記閾値登録手段に登録された閾値以上である場合にのみ前記アクセスポイント装置へのアクセスを許可することを決定し、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は無線通信設定を実行することを決定する判定手段と、前記判定手段にて無線通信設定を実行することが決定された場合、無線通信設定において無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを決定し、前記クライアント装置に送信する無線無線通信設定手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、ユーザは、どの位置にあるクライアント装置まで、アクセスポイント装置へのアクセスを許可して無線通信設定を実行させるかを自由に設定することができる。それにより、正規ユーザのみが、暗号キーを受け取るセキュリティ設定を受けることができるため、他者による成りすまし行為を防止することができる。また、無線通信時には暗号キーを用いて無線信号を暗号化するため、通信内容の傍受を防止することができる。また、無線通信設定においてセキュリティ設定が自動的に行われることになるため、ユーザにとってセキュリティ設定の作業が容易なものとなる。

また、前記クライアント装置は、前記アクセスポイント装置から送信されてきた暗号キーが登録される暗号キー登録手段と、前記アクセスポイント装置へ無線でアクセスする時に前記クライアント装置を識別する識別情報を送信するとともに、無線通信設定において前記アクセスポイント装置から送信されてきた暗号キーを前記暗号キー登録手段に登録する制御手段とを有し、前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記クライアント装置を識別する識別情報と、前記クライアント装置に送信した暗号キーとを関連付けて所定のリストに登録することを特徴とする。

この構成によれば、一度でも無線通信設定を行ったクライアント装置の情報が自動的に登録されるため、セキュリティ設定をより強固なものとすることができる。

また、前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を選択することとしても良い。より具体的には、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が大きくなるに従って、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を小さくすることとしても良い。

この構成によれば、電波強度が閾値に非常に近く、アクセスポイント装置から離れた位置にあると考えられるクライアント装置に対しては、無線通信時に電波が傍受される可能性が高いため、セキュリティ性を強固に維持することができる。その一方で、電波強度が閾値よりも大きく、アクセスポイント装置と非常に近い位置にあると考えられるクライアント装置に対しては、無線通信時に電波が傍受される可能性が低いため、暗号強度を低くすることで暗号化処理・復号化処理に要する時間を低減して通信速度を向上させることができる。また、上記と同様にクライアント装置の位置に応じて暗号化処理・復号化処理に要する時間を増減させるために、前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーの暗号化方式を選択することとしても良い。

また、前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行い、前記クライアント装置制御手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記アクセスポイント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記アクセスポイント装置との無線通信を行うこととしても良い。さらに、前記アクセスポイント装置の前記判定手段は、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了している場合は前記ネットワークへのルーティングを許可することを決定し、前記アクセスポイント装置は、前記判定手段にて前記ネットワークへのルーティングを許可することが決定された場合、前記クライアント装置と無線通信を行って該クライアント装置を前記ネットワークに接続するルーティング処理を行うルーティング処理手段をさらに有することとしても良い。また、前記アクセスポイント装置のルーティング処理手段は、前記クライアント装置が無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行い、前記クライアント装置の前記制御手段は、無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記アクセスポイント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記アクセスポイント装置との無線通信を行うこととしても良い。

この構成によれば、無線通信設定中やネットワークへのルーティング中の通信内容が傍受される可能性が低減されるため、セキュリティ性をさらに強固にすることができる。

以上説明したように本発明においては、アクセスポイント装置において、クライアント装置からの電波の電波強度が入力手段への入力により設定された閾値以上である場合にのみアクセスを許可し、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は、無線通信設定において無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを付与する構成となっている。

そのため、ユーザは、どの位置にあるクライアント装置まで、アクセスポイント装置へのアクセスを許可して無線通信設定を実行させるかを自由に設定することができる。それにより、正規ユーザのみが、暗号キーを受け取るセキュリティ設定を受けることができるため、他者による成りすまし行為を防止することができる。また、無線通信時には暗号キーを用いて無線信号を暗号化するため、セキュリティ性を強固にして通信内容の傍受を防止することができる。また、無線通信設定時に、セキュリティ設定が自動的に行われることになるため、ユーザにとってセキュリティ設定の作業が容易なものとなる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施形態の無線通信システムの構成を示す。また、図２に、図１に示した無線通信システムの一配置例を示す。

図１および図２を参照すると、本実施形態の無線通信システムは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃとを有している。

無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０は、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide Area Network）等のネットワーク３０に接続されている。なお、本実施形態では、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０は、宅内の部屋Ｘに配置されるものとする。

無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に無線でアクセスして無線通信設定を行った上でネットワーク３０へのルーティングを行う。なお、本実施形態では、従来技術とは異なり、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へ最初にアクセスする際に行う無線通信設定時に併せてセキュリティ設定（正規ユーザに対して、無線通信時に無線信号の暗号化に用いる暗号キーを付与する処理）が行われることを想定している。また、本実施形態では、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に正規にアクセスする正規ユーザが用いるものであり、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同一宅内で同一部屋Ｘに配置されるものとする。また、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂも、正規ユーザが用いるものであり、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同一宅内であるが別部屋Ｙに配置されるものとする。また、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｃは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に不正にアクセスして情報を得たり、正規ユーザに成りすましたりする者（以下、「侵入者」と称する）が用いるものであり、宅外に配置されるものとする。

図３に、図１に示した無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の構成の一例を示す。

図３を参照すると、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０は、アンテナ１０１と、無線送受信部１０２と、電波強度測定部１０３と、入力部１０４と、閾値登録部１０５と、アクセス許可リスト１０６と、ネットワークインターフェース部１０７と、制御部１０８とを有している。

無線送受信部１０２は、アンテナ１０１を介して無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃとの間で、電波を用いて無線信号を送受信する。

電波強度測定部１０３は、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃから無線信号を受信した場合、その無線信号の電波強度を測定する。

入力部１０４は、電波強度の閾値を設定するための入力が行われる。入力部１０４の具体例としては、つまみを上下または左右に動かして、電波強度の閾値を調整するもの等が考えられる。

閾値登録部１０５は、入力部１０４への入力により設定された電波強度の閾値が登録される。

アクセス許可リスト１０６は、制御部１０８の無線通信設定部１０８Ｂにより無線ＬＡＮクライアント装置（本実施形態では、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂ）の無線通信設定が完了した場合、その無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂを識別するためのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスと、その無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂに対して無線通信設定時に付与された暗号キーとが、関連付けられて登録される。

ネットワークインターフェース部１０７は、ネットワーク３０とのインターフェース部分であり、ネットワーク３０に接続された不図示の装置との間で各種信号を送受信する。

制御部１０８は、上記の構成要素の制御を行うＣＰＵ等であり、判定部１０８Ａと、無線通信設定部１０８Ｂと、ルーティング処理部１０８Ｃとを有している。

判定部１０８Ａは、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃから無線でアクセスを受け付けた場合、電波強度測定部１０３にて測定された無線信号の電波強度が、閾値登録部１０５に登録された閾値以上である場合にのみ無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可することを決定し、アクセスを許可した無線ＬＡＮクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は無線通信設定を実行することを決定し、また、アクセスを許可した無線ＬＡＮクライアント装置が無線通信設定を完了している場合はネットワーク３０へのルーティングを許可することを決定する。なお、本実施形態では、判定部１０８Ａは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同一宅内にある無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂに対してのみアクセスを許可し、宅外にある無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｃについてはアクセスを許可しない。

無線通信設定部１０８Ｂは、判定部１０８Ａにて無線通信設定を実行することが決定された場合、無線通信設定において、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂに付与する暗号キーを決定し、決定した暗号キーを無線送受信部２０２から無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂに対して送信するとともに、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０ＢのＭＡＣアドレスと暗号キーとを関連付けて、アクセス許可リスト１０６に登録する。

このとき、無線通信設定部１０８Ｂは、電波強度測定部１０３で測定された電波強度に応じて、暗号強度すなわち暗号キーのビット数を選択する。具体的には、電波強度が大きくなるに従って暗号キーのビット数を小さくする。例えば、電波強度が閾値よりも十分に大きな場合には、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から非常に近い位置に、該当する無線ＬＡＮクライアント装置があると考えられる。この場合は、電波が傍受される可能性も低いため、暗号キーのビット数を小さくする。一方、電波強度が閾値に非常に近い場合には、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から離れた位置に、該当する無線ＬＡＮクライアント装置があると考えられる。この場合は、電波が傍受される可能性が高いため、暗号キーのビット数を大きくする。なお、電波強度に応じて暗号キーのビット数を選択する具体的な構成としては、電波強度の数値範囲ごとに暗号キーのビット数を予め決めておき、その内容を記述したテーブルを閾値登録部１０５に登録し、このテーブルの内容を判定部１０８Ａにて参照して暗号キーのビット数を選択する構成が考えられる。

ルーティング処理部１０８Ｃは、判定部１０８Ａにてネットワーク３０へのルーティングを許可することが決定された場合、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂと無線通信を行って該無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂをネットワーク３０に接続するルーティング処理を行う。ルーティング処理部１０８Ｃは、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂがネットワーク３０へのルーティングを行うに際して、アクセス許可リスト１０６に登録された暗号キーを用いて無線信号を暗号化して、無線送受信部１０２から無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂへ送信する。また、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂがネットワーク３０へのルーティングを行う際に、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂからの暗号化された無線信号を無線送受信部１０２にて受信した場合も、アクセス許可リスト１０６に登録された暗号キーを用いて無線信号を復号する。

図４に、図１に示した無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃの構成の一例を示す。

図４を参照すると、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃは、アンテナ２０１と、無線送受信部２０２と、入力部２０３と、暗号キー登録部２０４と、ＭＡＣアドレス登録部２０５と、制御部２０６とを有している。

無線送受信部２０２は、アンテナ２０１を介して無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０との間で、電波を用いて無線信号を送受信する。

入力部２０３は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０への無線アクセスの指示等の各種指示が入力される。

暗号キー登録部２０４は、無線通信設定において無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から付与される暗号キーが登録される。

ＭＡＣアドレス登録部２０５は、自己の無線ＬＡＮクライアント装置の識別情報であるＭＡＣアドレスが予め登録されている。

制御部２０６は、上記の構成要素の制御を行うＣＰＵ等である。

具体的には、制御部２０６は、入力部２０３に無線通信設定やネットワーク３０へのルーティングを行う旨の指示が入力されて無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へ無線でアクセスする時に、ＭＡＣアドレス登録部２０５に登録されているＭＡＣアドレスを送信する。

また、制御部２０６は、無線通信設定において、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から無線送受信部２０２に送信されてきた暗号キーを暗号キー登録部２０４に登録する。無線通信設定が終了すると、以降、制御部２０６は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０を介してネットワーク３０へのルーティングを行うに際して、暗号キー登録部２０４に登録された暗号キーを用いて無線信号を暗号化して、無線送受信部２０２から無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へ送信する。また、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０を介してネットワーク３０へのルーティングを行う際に、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０からの暗号化された無線信号を無線送受信部２０２にて受信した場合も、暗号キー登録部２０４に登録された暗号キーを用いて無線信号を復号する。

ここで、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０において、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃからのアクセスを許可するか否かを決定する際の判断材料となる電波強度について詳細に説明する。

無線ＬＡＮにおいては、次のような伝搬損失計算式が成立する。

Ｐ_rx／Ｐ_tx＝Ｇ_arx×Ｇ_atx×（λ／４πＲ）＾ｎ
上記数式において、Ｐ_rxは、受信側電力［Ｗ］、すなわち受信側となる無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０における無線信号の電力値である。このＰ_rxが本願で言うところの「電波強度」に相当する。また、Ｐ_txは、送信側電力［Ｗ］、すなわち送信側となる無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃにおける無線信号の電力値であり、Ｇ_arxは、受信側アンテナ利得（感度）［Ｗ］、すなわち無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０におけるアンテナ１０１の利得であり、Ｇ_atxは、送信側アンテナ利得（感度）［Ｗ］、すなわち無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃにおけるアンテナ２０１の利得であり、λは、電波の波長［ｍ］であり、Ｒは、２つの機器（無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃ）間の直線距離［ｍ］である。また、ｎは、定数であり、例えば、２つの機器間に全く壁がない場合（２つの機器が共に宅外に設置されるような場合）にはｎ＝２、２つの機器が宅内にあり、２つの機器間が１枚程度の壁で仕切られている場合にはｎ＝２．５、２つの機器が宅内にあり、２つの機器間が２枚以上の多くの壁で仕切られている場合にはｎ＝３程度に設定される。

ユーザは、電波強度Ｐ_rxの閾値を無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に設定する場合、例えば、送信側電力Ｐ_tx、受信側アンテナ利得Ｇ_arx、送信側アンテナ利得Ｇ_atxの値を固定値とすることができる。この場合、ユーザは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可する無線ＬＡＮクライアント装置の位置に応じたｎ、Ｒを、上記数式に入力して得た電波強度Ｐ_rxの値を閾値として設定すればよい。

具体的には、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａだけでなく、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂに対しても許可する場合は、例えば、ｎ＝２．５、Ｒ＝７［ｍ］、送信側電力Ｐ_tx＝０．２２［Ｗ］、受信側アンテナ利得Ｇ_arx＝−３［ｄＢｉ］＝０．５［Ｗ］、送信側アンテナ利得Ｇ_atx＝−３［ｄＢｉ］＝０．５［Ｗ］、波長λ＝０．１２［ｍ］、として上記数式に代入すれば、電波強度Ｐ_rxの閾値＝１．２×１０＾（−８）［Ｗ］＝−７９［ｄＢｉ］が得られる。

また、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａだけに許可する場合は、例えば、ｎ＝２、Ｒ＝２［ｍ］、送信側電力Ｐ_tx＝０．２２［Ｗ］、受信側アンテナ利得Ｇ_arx＝−３［ｄＢｉ］＝０．５［Ｗ］、送信側アンテナ利得Ｇ_atx＝−３［ｄＢｉ］＝０．５［Ｗ］、波長λ＝０．１２［ｍ］、として上記数式に代入すれば、電波強度Ｐ_rxの閾値＝５．７×１０＾（−６）［Ｗ］＝−５２．４［ｄＢｉ］が得られる。

以下、本実施形態の無線通信システムの動作について、図５を参照して説明する。

まず、ユーザは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０を任意の位置に設置する。ここでは、図２に示した部屋Ｘ内の位置に設置するものとする。そして、ユーザは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可しても良い無線ＬＡＮクライアント装置の位置に応じた電波強度の閾値を設定するための入力を入力部１０４に対して行う（ステップ５０１）。ここでは、図２の位置に設置される無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂまでアクセスを許可するものとし、上述のように−７９［ｄＢｉ］程度の閾値を入力部１０４に入力する。ここでの入力により設定された電波強度の閾値は、無線通信設定部１０８Ｂにより閾値登録部１０５に登録される（ステップ５０２）。

ここで、ユーザは、最初に、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａを図２に示した部屋Ｘ内の位置に設置して無線通信設定を行うものとする。

この場合、ユーザは、まず、無線通信設定を行おうとする無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａを、図２に示した部屋Ｘ内の位置に設置する。

次に、ユーザは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へ無線でアクセスする旨の指示を、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａの入力部１０４に入力する（ステップ５０３）。これを受けて、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａの制御部２０６は、無線送受信部２０２から無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に対して無線でアクセスし、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０からＭＡＣアドレスを入力するための画面を受信し、この画面上にＭＡＣアドレス登録部２０５に登録されているＭＡＣアドレスを登録して無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に送信する（ステップ５０４）。

すると、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の電波強度測定部１０３は、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａから無線送受信部１０１に送信されてきた電波の電波強度を測定する（ステップ５０５）。

ここで、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の判定部１０８Ａは、電波強度測定部１０３で測定された電波強度が閾値登録部１０５に登録されている閾値以上であるか判断し（ステップ５０６）、電波強度が閾値よりも小さければ、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可しない（ステップ５１２）。ここでは、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａからのアクセスであり、電波強度が閾値以上になるため、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａが無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可しても良い正規の装置であると判断するものとする。

さらに、無線ＬＡＮクライアント装置２０ＡのＭＡＣアドレスがすでにアクセス許可リスト１０６に登録されているか判断し（ステップ５０７）、アクセス許可リスト２０１に登録されていればネットワーク３０へのルーティングを許可する（ステップ５１３）。ここでは、無線ＬＡＮクライアント装置２０ＡのＭＡＣアドレスがまだアクセス許可リスト２０１には登録されていないため、無線通信設定を実行することを決定する。

無線通信設定においては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａに付与する暗号キーとして、ＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）やＷＰＡ（Wireless fidelity Protected Access）で用いる暗号キーを決定する（ステップ５０８）。

このとき、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、電波強度測定部１０３で測定された電波強度に応じて暗号キーのビット数を選択する。無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可する限界の位置にある無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂと比較して、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同部屋で非常に近い位置にあるため、電波強度が閾値よりも十分に大きいと考えられる。このように電波強度が閾値よりも十分に大きく、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に非常に近い位置にある場合には、電波が傍受される可能性も低いため、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａに付与する暗号キーのビット数を４ビット程度に小さくする。

次に、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、上記で決定した暗号キーと無線ＬＡＮクライアント装置２０ＡのＭＡＣアドレスとを関連付けてアクセス許可リスト１０６に登録するとともに（ステップ５０９）、暗号キーを掲載した画面を無線送受信部１０１から無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａに送信する（ステップ５１０）。

その後、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａの制御部２０６は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から無線送受信部２０２に送信されてきた画面に掲載されている暗号キーを暗号キー登録部２０４に登録する（ステップ５１１）。以降、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａが無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０を介してネットワーク３０へのルーティングを行う際には、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａの制御部２０６と、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０のルーティング処理部１０８Ｃとは、無線通信において共通の暗号キーを用いて無線信号の暗号化、復号化を行うことになる。

同様に、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂを、図２に示した部屋Ｙ内の位置に設置して無線通信設定を行う場合にも、上記のステップ５０３〜５１１の手順が順次行われて、無線通信設定が完了することになる。ただし、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂは、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可する限界の位置にある装置であるため、電波強度が閾値に非常に近いと考えられる。このように電波強度が閾値に非常に近く、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から離れた位置にある場合には、電波が傍受される可能性も高いため、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂに付与する暗号キーのビット数を８ビット程度に大きくする。

一方、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｃを使用する侵入者が、同じ手順で無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０にアクセスして無線通信設定を行おうとしても、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂ以上に無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０に近づくことは物理的に困難であるため、図２に示すように宅外から無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０にアクセスするしかない。この場合は、電波強度が閾値以上になることはないため、上記のステップ５０６からステップ５１２に移行して、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスが許可されない。

上述したように本実施形態においては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０は、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃからの電波の電波強度がユーザ自身に設定させた閾値以上である場合にのみアクセスを許可し、その無線ＬＡＮクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は、無線通信設定において、無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを付与している。

そのため、ユーザは、どの位置にある無線ＬＡＮクライアント装置まで、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へのアクセスを許可して無線通信設定を実行させるかを自由に設定することができる。例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同部屋にある無線ＬＡＮクライアント装置のみを正規ユーザの装置とみなして無線通信設定を実行させたり、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と同一宅内にある無線ＬＡＮクライアント装置まで正規ユーザの装置とみなして無線通信設定を実行させたりすることが可能となる。

それにより、正規ユーザのみが、無線通信時の暗号化に用いる暗号キーを受け取るセキュリティ設定を行い得ることができるため、他者による成りすまし行為を防止することができる。また、無線通信時には暗号キーを用いて無線信号を暗号化するため、通信内容の傍受を防止することができる。また、無線通信設定においてセキュリティ設定が自動的に行われることになるため、ユーザにとってセキュリティ設定の作業が容易なものとなる。

さらに、本実施形態においては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、電波強度が閾値よりも大きくなるに従って暗号キーのビット数を小さくしている。

それにより、電波強度が閾値に非常に近く、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０から離れた位置にあると考えられる無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂに対しては、無線通信時に電波が傍受される可能性が高いため、セキュリティ性を強固に維持することができる。その一方で、電波強度が閾値よりも大きく、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と非常に近い位置にあると考えられる無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａに対しては、無線通信時に電波が傍受される可能性が低いため、暗号強度を低くすることで暗号化処理・復号化処理に要する時間を低減して通信速度を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂは、電波強度に応じて暗号キーのビット数を選択しているが、本発明はこれに限定されず、電波強度に応じて暗号キーの暗号化方式を選択しても良い。この構成によっても、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂの位置に応じて、暗号化処理・復号化処理に要する時間を増減させることができる。暗号化方式としては、ＷＥＰ、ＷＰＡ−ＴＫＩＰ（Temporal Key Integrity Protocol）、ＷＰＡ−ＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）等を選択することができる。なお、これらの暗号化方式の中で、暗号化処理・復号化処理時の演算負荷が最も大きいのはＷＰＡ−ＡＥＳであり、以下、ＷＰＡ−ＴＫＩＰ、ＷＥＰの順になる。そのため、例えば、図２の例では、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａに対しては、暗号化処理・復号化処理に要する時間を低減するために暗号キーの暗号化方式をＷＥＰとし、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ｂに対しては、暗号キーの暗号化方式をＷＰＡ−ＴＫＩＰまたはＷＰＡ−ＡＥＳとする。

また、本実施形態においては、無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ，２０Ｂを識別する識別情報としてＭＡＣアドレスを用いているが、本発明はこれに限定されず、ＭＡＣアドレス以外の識別情報を用いても良い。また、ＭＡＣアドレス登録部２０５に登録されたＭＡＣアドレスを無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０へ送信しているが、本発明はこれに限定されず、ユーザが必要に応じて入力部１０４にＭＡＣアドレスを入力することとし、その入力されたＭＡＣアドレスを送信することとしても良い。

また、本実施形態においては、ユーザが電波強度の閾値を設定する際に、閾値そのものを入力部１０４に入力しているが、本発明はこれに限定されず、ユーザには、上記数式の一部、例えば、無線でのアクセスを許可する無線ＬＡＮクライアント装置までの距離Ｒと、定数ｎのみを入力させ、上記数式のこれ以外の数値は予め設定された固定値として、無線通信設定部１０８Ｂが閾値を自動計算して、閾値登録部１０５に登録することとしても良い。

また、本実施形態においては、無線ＬＡＮクライアント装置の無線通信設定を行っている期間では、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と無線ＬＡＮクライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルにして相互に通信を行うこととしても良い。また、無線ＬＡＮクライアント装置が無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０を介してネットワーク３０へのルーティングを行っている期間でも、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０と無線ＬＡＮクライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルにして相互に通信を行うこととしても良い。それにより、無線通信設定中やネットワーク３０へのルーティング中の通信内容が傍受される可能性が低減されるため、セキュリティ性をさらに強固にすることができる。なお、無線通信設定中やネットワーク３０へのルーティング中に電波強度を最低レベルにする具体的な構成としては、例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０の無線通信設定部１０８Ｂやルーティング処理部１０８Ｃが、受信側となる無線ＬＡＮクライアント装置における無線信号の電力値（受信側電力Ｐ_rx）が無線通信可能な範囲で最低レベルとなるように無線送受信設定部１０２を設定した上で無線通信を行い、無線ＬＡＮクライアント装置の制御部２０６が、受信側となる無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０における無線信号の電力値（受信側電力Ｐ_rx）が無線通信可能な範囲で最低レベルとなるように無線送受信設定部２０２を設定した上で無線通信を行う構成が考えられる。

なお、本発明においては、無線ＬＡＮアクセスポイント装置１０および無線ＬＡＮクライアント装置２０Ａ〜２０Ｃの各無線ＬＡＮ機器内の処理は、上記で説明した動作を実行するためのプログラムを無線ＬＡＮ機器にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを無線ＬＡＮ機器に読み込ませ、実行するものであっても良い。無線ＬＡＮ機器にて読取可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ等の移設可能な記録媒体の他、無線ＬＡＮ機器に内蔵されたＨＤＤ等を指す。

本発明の一実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。図１に示した無線通信システムの一配置例を示す図である。図１および図２に示した無線ＬＡＮアクセスポイント装置の構成を示す図である。図１および図２に示した無線ＬＡＮクライアント装置の構成を示す図である。図１〜図４に示した無線通信システムの動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０無線ＬＡＮアクセスポイント装置
２０Ａ，２０Ｂ無線ＬＡＮクライアント装置（正規ユーザ）
２０Ｃ無線ＬＡＮクライアント装置（侵入者）
３０ネットワーク
１０１アンテナ
１０２無線送受信部
１０３電波強度測定部
１０４入力部
１０５閾値登録部
１０６アクセス許可リスト
１０７ネットワークインターフェース部
１０８制御部
１０８Ａ判定部
１０８Ｂ無線通信設定部
１０８Ｃルーティング処理部
２０１アンテナ
２０２無線送受信部
２０３入力部
２０４暗号キー登録部
２０５ＭＡＣアドレス登録部

Claims

ネットワークに接続されるアクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置と無線通信を行うことで前記ネットワークへのルーティングを行うクライアント装置とを有してなる無線通信システムにおいて、
前記アクセスポイント装置は、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記電波強度の閾値を設定するための入力が行われる入力手段と、
前記入力手段への入力により設定された電波強度の閾値が登録される閾値登録手段と、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が前記閾値登録手段に登録された閾値以上である場合にのみ前記アクセスポイント装置へのアクセスを許可することを決定し、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は無線通信設定を実行することを決定する判定手段と、
前記判定手段にて無線通信設定を実行することが決定された場合、無線通信設定において無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを決定し、前記クライアント装置に送信する無線通信設定手段とを有する無線通信システム。
前記クライアント装置は、
前記アクセスポイント装置から送信されてきた暗号キーが登録される暗号キー登録手段と、
前記アクセスポイント装置へ無線でアクセスする時に前記クライアント装置を識別する識別情報を送信するとともに、無線通信設定において前記アクセスポイント装置から送信されてきた暗号キーを前記暗号キー登録手段に登録する制御手段とを有し、
前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記クライアント装置を識別する識別情報と、前記クライアント装置に送信した暗号キーとを関連付けて所定のリストに登録することも行う、請求項１に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を選択する、請求項２に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が大きくなるに従って、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を小さくする、請求項３に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーの暗号化方式を選択する、請求項２に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記無線通信設定手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行い、
前記クライアント装置の前記制御手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記アクセスポイント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記アクセスポイント装置との無線通信を行う、請求項２から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記判定手段は、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了している場合は前記ネットワークへのルーティングを許可することを決定し、
前記アクセスポイント装置は、前記判定手段にて前記ネットワークへのルーティングを許可することが決定された場合、前記クライアント装置と無線通信を行って該クライアント装置を前記ネットワークに接続するルーティング処理を行うルーティング処理手段をさらに有する、請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記アクセスポイント装置の前記ルーティング処理手段は、前記クライアント装置が無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行い、
前記クライアント装置の前記制御手段は、無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記アクセスポイント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記アクセスポイント装置との無線通信を行う、請求項７に記載の無線通信システム。
ネットワークに接続されており、前記ネットワークへのルーティングを行うクライアント装置と無線通信を行うアクセスポイント装置において、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記電波強度の閾値を設定するための入力が行われる入力手段と、
前記入力手段への入力により設定された電波強度の閾値が登録される閾値登録手段と、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が前記閾値登録手段に登録された閾値以上である場合にのみ前記アクセスポイント装置へのアクセスを許可することを決定し、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は無線通信設定を実行することを決定する判定手段と、
前記判定手段にて無線通信設定を実行することが決定された場合、無線通信設定において無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを決定し、前記クライアント装置に送信する無線通信設定手段とを有するアクセスポイント装置。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記クライアント装置を識別する識別情報と、前記クライアント装置に送信した暗号キーとを関連付けて所定のリストに登録することも行う、請求項９に記載のアクセスポイント装置。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を選択する、請求項１０に記載のアクセスポイント装置。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が大きくなるに従って、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を小さくする、請求項１１に記載のアクセスポイント装置。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーの暗号化方式を選択する、請求項１０に記載のアクセスポイント装置。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行う、請求項１０から１３のいずれか１項に記載のアクセスポイント装置。
前記判定手段は、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了している場合は前記ネットワークへのルーティングを許可することを決定し、
前記判定手段にて前記ネットワークへのルーティングを許可することが決定された場合、前記クライアント装置と無線通信を行って該クライアント装置を前記ネットワークに接続するルーティング処理を行うルーティング処理手段をさらに有する、請求項１０から１４のいずれか１項に記載のアクセスポイント装置。
前記ルーティング処理手段は、前記クライアント装置が無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行う、請求項１５に記載のアクセスポイント装置。
ネットワークに接続されており、前記ネットワークへのルーティングを行うクライアント装置と無線通信を行うアクセスポイント装置を、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、電波強度を測定する電波強度測定手段と、
所定の入力手段への入力により設定された電波強度の閾値が登録される閾値登録手段と、
前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が前記閾値登録手段に登録された閾値以上である場合にのみ前記アクセスポイント装置へのアクセスを許可することを決定し、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了していない場合は無線通信設定を実行することを決定する判定手段と、
前記判定手段にて無線通信設定を実行することが決定された場合、無線通信設定において無線通信時の無線信号の暗号化に用いる暗号キーを決定し、前記クライアント装置に送信する無線通信設定手段と、として機能させるためのプログラム。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記クライアント装置を識別する識別情報と、前記クライアント装置に送信した暗号キーとを関連付けて所定のリストに登録することも行う、請求項１７に記載のプログラム。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を選択する、請求項１８に記載のプログラム。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度が大きくなるに従って、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーのビット数を小さくする、請求項１９に記載のプログラム。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定において、前記電波強度測定手段にて測定された電波強度に応じて、前記クライアント装置に送信する前記暗号キーの暗号化方式を選択する、請求項１８に記載のプログラム。
前記無線通信設定手段は、無線通信設定を行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行う、請求項１８から２１のいずれか１項に記載のプログラム。
前記判定手段は、前記クライアント装置から無線でアクセスを受けた場合、アクセスを許可したクライアント装置が無線通信設定を完了している場合は前記ネットワークへのルーティングを許可することを決定し、
前記アクセスポイント装置を、
前記判定手段にて前記ネットワークへのルーティングを許可することが決定された場合、前記クライアント装置と無線通信を行って該クライアント装置を前記ネットワークに接続するルーティング処理を行うルーティング処理手段としてさらに機能させる、請求項１８から２２のいずれか１項に記載のプログラム。
前記ルーティング処理手段は、前記クライアント装置が無線通信設定完了後に前記ネットワークへのルーティングを行っている期間では、前記クライアント装置との無線通信が可能な範囲で電波強度を最低レベルに設定した上で、前記クライアント装置との無線通信を行う、請求項２３に記載のプログラム。