JP4245972B2 - 無線通信方法、無線通信装置、通信制御プログラム、通信制御装置、鍵管理プログラム、無線ｌａｎシステム、および記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮの無線通信方法と、その方法の実現に用いられる各種装置およびプログラム、それらの装置により構築される無線ＬＡＮシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワイヤレスなネットワーク環境を手軽に実現できる無線ＬＡＮシステムが注目を浴びており、社内ネットワークに無線ＬＡＮを導入する企業が増えている。
【０００３】
図１３に、一般的な無線ＬＡＮシステムの構成を示す。無線ＬＡＮシステムは、アクセスポイント装置（以下、単にアクセスポイントという）１と、アクセスポイント１との通信を許可された端末装置（以下単に、端末という）２ａ，２ｂ，２ｃにより構成される。
【０００４】
アクセスポイント１と端末２ａ，２ｂ，２ｃは、いずれもデジタルデータを電波１０に変換して送受信する機能を備えている。端末２ａ，２ｂ，２ｃは、パソコンに無線ＬＡＮカードを挿入することによってそのような機能を付加したものを利用することが多い。アクセスポイント１は元来そのような機能を備える装置であるが、本体内部は、無線ＬＡＮカードと、その無線ＬＡＮカードを制御するための制御ボードの組み合わせからなることが少なくない。端末２ａ，２ｂ，２ｃは、アクセスポイント１を介して相互に無線通信を行うことができる。
【０００５】
また、アクセスポイント１は、ケーブルを接続するためのポート９を備えており、有線ＬＡＮやインターネットなどの有線ネットワークに接続されていることが多い。アクセスポイント１が有線ネットワークに接続されている場合には、アクセスポイント１は端末２ａ，２ｂ，２ｃから受信した無線パケットを有線パケットに変換して有線ネットワークに送出する。これにより端末２ａ〜２ｃは有線ネットワーク上の他のコンピュータと通信することができる。
【０００６】
無線ＬＡＮシステムでは、アクセスポイント１との通信を許可されていない端末５が、アクセスポイント１を介して有線ネットワークにアクセスできないようにする必要がある。また、電波１０は建物８の壁を通り抜けて外部にも送出されてしまうため、端末２ａ、２ｂ、２ｃとアクセスポイント１との間で交換された通信パケットが外部の端末６に盗聴されないようにする必要もある。すなわち、無線ＬＡＮシステムにとって、端末認証機能と、通信内容を秘匿する機能は、必須の機能といえる。
【０００７】
現在市販されている無線ＬＡＮ製品の多くは、無線ＬＡＮの国際標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１に従った仕様となっている。図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく認証、秘匿方法を説明するための図である。
【０００８】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、端末の認証を行うために、アクセスポイント１に、通信を許可する端末のＭＡＣアドレスを予め登録しておく。ＭＡＣアドレスは通信装置を識別するための固有データとして製造時から装置内に設定されているデータである。通常、装置メーカを示すコードとメーカが管理する連続番号を組み合わせた４８ビットのデータがＭＡＣアドレスとして設定される。通信パケット１１のヘッダには、送信元および送信先を特定する情報としてＭＡＣアドレスが設定される。アクセスポイント１は、通信パケット１１内の送信元ＭＡＣアドレスと登録済み端末のＭＡＣアドレスとを照合することにより、その通信パケットを送信した端末が通信を許可した端末か否かの認証を行う。
【０００９】
しかし、この方法では、通信パケットの盗聴などによりＭＡＣアドレスを知った第三者が、自分の端末にそのＭＡＣアドレスを設定して登録端末のふりをする、いわゆる「なりすまし」が可能であるという問題が指摘されている。
【００１０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）と呼ばれる暗号化機能により通信内容を秘匿する。ＷＥＰでは、予め４０ビットの暗号鍵データＫを生成し、その暗号鍵データＫをアクセスポイント１と端末２ａ、２ｂ、２ｃに予め登録しておく。さらに、端末２ａ、２ｂ、２ｃとアクセスポイント１はそれぞれ、パケットを送信する度にイニシャルベクタ（ＩＶ）と呼ばれる２４ビットの鍵を、内部で生成する。通信内容は、暗号鍵データＫのみ、または暗号鍵データＫとＩＶの両方を用いて暗号化され、転送後に復号化される。イニシャルベクタは暗号化されたデータとともに、通信パケット１１内に格納される。
【００１１】
しかし、現在市販されている製品の多くは暗号鍵データＫをユーザが手動で設定登録するようになっているため、一旦設定された暗号鍵データＫが長期間使用されることが多い。また、イニシャルベクタも通信パケットの傍受により簡単に知ることができ、かつ２４ビットと短いため、数時間電波を傍受して解析すれば、通信内容の解読は可能であると言われている。
【００１２】
このＩＥＥＥ８０２．１１のセキュリティ上の問題点を解決するための規格として提案されたのが、ＩＥＥＥ８０２．１ｘである。ＩＥＥＥ８０２．１ｘは、例えば図１５に示すような構成のシステムを対象とする規格である。図１５のシステムは、無線ＬＡＮを一部に導入した企業の社内ＬＡＮシステムである。ファイルサーバ１２、オフィス内に設置されたＨＵＢ１３、会議室に設置されたアクセスポイント１４は、いずれも有線ＬＡＮ１６に接続されている。ユーザは、オフィスで仕事をするときにはノートパソコン３をＨＵＢ１３にケーブル接続することによりファイルサーバ１２にアクセスし、会議室にいるときには、ノートパソコン３に無線ＬＡＮカード４を挿入したものを端末１５として用いて、アクセスポイント１４を介してファイルサーバ１２にアクセスする。
【００１３】
ＩＥＥＥ８０２．１ｘでは、有線ＬＡＮ１６上に図１５に示すようにＲＡＤＩＵＳサーバと呼ばれる認証用サーバ１７を設置して端末の認証処理を行わせる。認証用サーバ１７は、ＨＵＢ１３経由で有線ＬＡＮ１６に接続する端末も、アクセスポイント１４経由で有線ＬＡＮ１６に接続する端末も、ＩＤとパスワードを用いて同じように認証する。
【００１４】
図１６は、ＩＥＥＥ８０２．１ｘの認証手順を説明するための図である。認証用サーバ１７には、予め端末１５あるいは端末１５を使用するユーザのＩＤと、ＩＤごとのパスワードが登録されている。端末１５がアクセスポイント１４に接続要求を送信すると、アクセスポイント１４から端末１５に対し認証要求が返される。端末１５にＩＤとパスワードが入力されると、それらはアクセスポイント１４を経由して認証用サーバ１７に送られる。認証用サーバ１７は受信したＩＤ、パスワードを登録リスト１８に予め登録されたＩＤ、パスワードと照合し、登録済みの端末であれば、認証が成功したことを端末１５に通知する。アクセスポイント１４は、認証用サーバ１７が認証した端末に、前述のパスワードを用いて端末ごと、接続ごとに生成した暗号鍵を送信する。以降、端末１５とアクセスポイント１４は、この暗号鍵を用いて通信内容を暗号化／復号化する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＥＥＥ８０２．１１仕様の無線ＬＡＮ製品は、現在広く安価に提供されており、無線ＬＡＮの普及に貢献したものの、前述のようにセキュリティ上の問題が指摘されている。
【００１６】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１ｘは、セキュリティ面では改善されているものの、認証用サーバの設置、管理コストを負担しなければならない。すなわち、大企業の社内ＬＡＮには適しているが、数十台のパソコンからなる小規模な無線ＬＡＮシステムには向かない。また、無線ＬＡＮシステムの一形態として、各端末からアクセスポイントを介してインターネットに接続するだけの（有線ＬＡＮがない）システムがあるが、この形態では認証用サーバを設置することができない。
【００１７】
このため、システムの規模に拘わらず比較的安価に構築することができ、かつ十分なセキュリティを確保できる無線ＬＡＮシステムの実現が望まれる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための方法を提案するとともに、その方法の実現に用いられる各種装置およびプログラムと、それらの装置により構築される無線ＬＡＮシステムを提供する。
【００１９】
本発明が提案する無線通信方法は、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、その無線接続用アクセスポイントとの通信を許可された少なくとも１つのスレーブ無線通信装置との間の無線通信方法であり、
マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で所定の秘密鍵を共有し、
マスタ無線通信装置により暗号鍵を生成し、
生成した暗号鍵を秘密鍵を用いて暗号化してマスタ無線通信装置からスレーブ無線通信装置に転送し、
スレーブ無線通信装置側で、転送された暗号鍵を秘密鍵を用いて復号化することにより、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で暗号鍵を共有し、
マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置との間で送受信する通信データの暗号化および復号化に、その共有された暗号鍵を用いることを特徴とする方法である。
【００２０】
通信データの暗号化および復号化には、暗号鍵を直接用いてもよいが、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いてもよい。通信時の処理を高速化するためである。この際、暗号化データストリームの一部分を通信データの暗号化に用い、暗号化した通信データにその部分を示す指標データを付して送信してもよい。暗号化に使用する部分を変化させることで解読を困難にするためである。
【００２１】
上記方法では、マスタ無線通信装置による暗号鍵の生成、暗号化および転送を、所定のタイミングで繰り返すことにより、共有された暗号鍵をそのタイミングで更新することが好ましい。頻繁に鍵を交換することで暗号解読を困難にするためである。所定のタイミングとしては、マスタ無線通信装置の電源投入時、所定の時刻、所定の時間間隔、所定時間以上通信が途切れた時、マスタ無線通信装置に接続するスレーブ無線通信装置数が所定数以下になった時、および外部から指示があった時などが考えられる。
【００２２】
秘密鍵は、厳重に管理された環境で生成、保存された鍵を用いるのがよい。例えば、所定の鍵管理装置により生成され、鍵管理装置に外部から入力された第１のパスワードを用いて暗号化された状態で鍵管理装置内部に記憶され、鍵管理装置に第１のパスワードが入力された際に復号化されて利用可能な状態となるような鍵を用いるとよい。
【００２３】
秘密鍵を、前記マスタ無線通信装置と少なくとも１つのスレーブ無線通信装置とで共有するには、例えば、鍵管理装置が管理している秘密鍵を、その秘密鍵を共有させるマスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の各々の固有データを用いてそれぞれ暗号化し、各固有データに対応するマスタ無線通信装置およびスレーブ無線通信装置に暗号化した秘密鍵を転送し、暗号化されて転送された秘密鍵を、転送された側のマスタ無線通信装置またはスレーブ無線通信装置において、その無線通信装置の固有データを用いてそれぞれ復号化すればよい。
【００２４】
あるいは、鍵管理装置が管理している秘密鍵を、その秘密鍵を共有させるマスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の各々の固有データ、および／または第２のパスワードを用いて暗号化した後所定の記憶媒体に記憶し、その記憶媒体から読み出した暗号化された秘密鍵を、対応するマスタ無線通信装置またはスレーブ無線通信装置のそれぞれにおいて、その無線通信装置の固有データおよび／または第２のパスワードを用いて復号化することによって、秘密鍵を共有してもよい。
【００２５】
この際、秘密鍵は、マスタ無線通信装置、スレーブ無線通信装置それぞれの内部に、その各無線通信装置の固有データを用いて暗号化された状態で記憶しておくことが望ましい。
【００２６】
なお、固有データとしては、無線通信装置ごとに異なる無線通信装置識別データ（例えば装置のＭＡＣアドレスなど）を所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００２７】
さらに、スレーブ無線通信装置は、秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を、秘密鍵を用いて再び暗号化してからマスタ無線通信装置に転送し、マスタ無線通信装置は、マスタ無線通信装置自身が秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、スレーブ無線通信装置により暗号化されて転送された暗号鍵とを照合することが好ましい。これにより、同じ秘密鍵を保持していることを確認できるからである。
【００２８】
マスタ無線通信装置は、複数のスレーブ無線通信装置との間で暗号鍵を共有する際には、複数のスレーブ無線通信装置に対し、暗号化された暗号鍵を同時に転送してもよいし、順次転送してもよい。
【００２９】
また、マスタ無線通信装置は、マスタ無線通信装置の通信圏内に配置されたスレーブ無線通信装置の電源投入時および／または通信圏外に配置されたスレーブ無線通信装置が通信圏内に移入したときに、暗号化された暗号鍵をそのスレーブ無線通信装置に転送することが好ましい。
【００３０】
なお、マスタ無線通信装置は、前記暗号鍵の更新中は、すべてのスレーブ無線通信装置の暗号鍵を更新し終えるまで、各スレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信を中断してもよいし、暗号鍵更新中も通信データの送受信を中断することなく、暗号鍵の更新が完了したスレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信には更新された暗号鍵を用い、暗号鍵の更新が未完了のスレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信には更新前の暗号鍵を用いるようにしてもよい。
【００３１】
マスタ無線通信装置は、暗号鍵の更新中に、いずれかのスレーブ無線通信装置から更新前の暗号鍵を用いて暗号化された通信データを受信した場合には、そのスレーブ無線通信装置に対し優先的に更新の手続きを行うことが好ましい。
【００３２】
本発明の第１の無線通信装置は、上記方法においてマスタ無線通信装置として使用される装置である。すなわち、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能する無線通信装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
通信データの暗号化および復号化に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて暗号化する鍵暗号化手段と、
鍵暗号化手段により暗号化された暗号鍵を、秘密鍵と同じ秘密鍵を保持する他の無線通信装置に転送する転送手段と、
前記他の無線通信装置との間で、暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
データ送受信手段は、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いる手段とすることが好ましい。この際、データ送受信手段は、暗号化データストリームの一部分を暗号化に用い、暗号化した通信データにその一部分を示す指標データを付して送信するようにしてもよい。
【００３４】
この第１の無線通信装置は、暗号鍵生成手段による暗号鍵の生成、鍵暗号化手段による暗号化および転送手段による転送を所定のタイミングで繰り返すことにより、共有された暗号鍵を前記タイミングで更新することが好ましい。
【００３５】
また、第１の無線通信装置は、自身が秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、暗号鍵を転送した先の無線通信装置が秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を同じ秘密鍵を用いて再び暗号化して第１の無線通信装置に返送したものとを照合する照合手段をさらに備えることが好ましい。所定のタイミングとしては、マスタ無線通信装置の電源投入時、所定の時刻、所定の時間間隔、所定時間以上通信が途切れた時、マスタ無線通信装置に接続するスレーブ無線通信装置数が所定数以下になった時、および外部から指示があった時などが考えられる。
【００３６】
秘密鍵保持手段は、第１の無線通信装置の固有データを用いて暗号化された秘密鍵を記憶する手段とすることが好ましい。固有データとしては、第１の無線通信装置の識別データを所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００３７】
転送手段は、前記他の複数の無線通信装置に対し暗号化された暗号鍵を転送する際に、暗号化された暗号鍵を同時に転送する手段としても、順次転送する手段としてもよい。転送手段は、マスタ無線通信装置の通信圏内に配置されたスレーブ無線通信装置の電源投入時および／または通信圏外に配置されたスレーブ無線通信装置が通信圏内に移入したときに、暗号化された暗号鍵をそのスレーブ無線通信装置に転送することが好ましい。
【００３８】
データ送受信手段は、暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段による暗号鍵の更新中に、いずれかのスレーブ無線通信装置との間で通信データを送受信する場合には、通信データの送受信を中断してもよいし、暗号鍵の更新中も通信データの送受信を行い、暗号鍵の更新が完了した他の無線通信装置との間の通信データの送受信には更新された暗号鍵を用い、暗号鍵の更新が未完了の他の無線通信装置との間の通信データの送受信には更新前の暗号鍵を用いるようにしてもよい。
【００３９】
暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段による暗号鍵の更新が行われている間にデータ送受信手段が更新前の暗号鍵を用いて暗号化された通信データを受信した場合には、暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段は、通信データの送信元の無線通信装置に対し優先的に前記更新の手続きを行うのがよい。
【００４０】
また、第１の無線通信装置は、第１の無線通信装置が保持する秘密鍵と同じ秘密鍵を保持する他の無線通信装置のうち、コンピュータシステムへのアクセスの許可が取り消された無線通信装置を通信拒否対象として記憶する通信拒否対象記憶手段と、通信拒否対象記憶手段により通信拒否対象として記憶された無線通信装置との通信データの送受信に必要な処理の実行を拒否する通信拒否手段とを、さらに備えることが好ましい。ここで、通信データの送受信に必要な処理とは、具体的には、暗号鍵の生成処理、暗号鍵の転送処理、データの送信処理、受信処理、あるいは帰属処理などである。
【００４１】
次に、本発明の第２の無線通信装置は、上記本発明の方法においてスレーブ無線通信装置として使用される装置である。すなわち、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとの間で無線通信を行う無線通信装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
無線接続用アクセスポイントが前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してその無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
無線接続用アクセスポイントとの間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
但し、スレーブ無線通信装置の機能は、ソフトウェアにより実現することもできる。本発明の通信制御プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御プログラムであって、スレーブ無線通信装置を、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段として機能させるための通信制御プログラムである。
【００４３】
なお、このような通信制御プログラムは、各種記録媒体に記録して配布することが可能である。またネットワーク上で配布することも可能である。
【００４４】
さらには、上記スレーブ無線通信装置の機能は、例えば無線ＬＡＮカードのように、パソコンなどの処理装置に挿入されることにより処理装置と一体となって機能するハードウェアにより実現してもよい。本発明の通信制御装置は、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えたことを特徴とする。
【００４５】
スレーブ無線通信装置を専用装置として提供する場合、ソフトウェアによりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合、無線ＬＡＮカードのような組み込み方の制御装置によりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合の、いずれの場合でも、データ送受信手段は、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いる手段とすることが好ましい。この際、データ送受信手段は、暗号化データストリームの一部分を暗号化に用い、暗号化した通信データにその一部分を示す指標データを付して送信してもよい。
【００４６】
また、スレーブ無線通信装置を専用装置として提供する場合、ソフトウェアによりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合、無線ＬＡＮカードのような組み込み方の制御装置によりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合の、いずれの場合でも、秘密鍵保持手段は、この無線通信装置の固有データを用いて暗号化された秘密鍵を記憶する手段とするのがよい。固有データとしては、この無線通信装置の識別データを所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００４７】
なお、上記スレーブ無線通信装置の機能を、ハードウェアとソフトウェアの両方により実現することも可能である。例えば、スレーブ無線通信装置の一部の機能を無線ＬＡＮカードの機能として提供し、他の一部の機能は無線ＬＡＮカードのドライバソフトウェアにより提供する形態が考えられる。この場合、ドライバソフトウェアは、以下のような記録媒体に記録されて提供される。
【００４８】
その記録媒体とは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御プログラムが記録された記録媒体であって、前記スレーブ無線通信装置を、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段として機能させるプログラムと、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段として機能させるプログラムと、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段として機能させるためのプログラムの少なくとも１つが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００４９】
次に、本発明の鍵管理プログラムは、秘密鍵を各装置に設定するためのプログラムである。本発明の方法において、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で所定の秘密鍵を共有する際に用いられるプログラムである。鍵の設定方法に応じて、２種類のプログラムを提案する。
【００５０】
第１の鍵管理プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、前記無線接続用アクセスポイントとの通信を許可されたスレーブ無線通信装置の、両無線通信装置に対し、共通の秘密鍵を設定するための鍵管理プログラムであって、コンピュータに、
所定の秘密鍵を、その秘密鍵を設定する無線通信装置の固有データを用いてそれぞれ暗号化する装置別暗号化機能と、
装置別暗号化機能により暗号化された秘密鍵を、暗号化に用いた固有データに対応する各無線通信装置にそれぞれ転送する秘密鍵転送機能とを実現させるための鍵管理プログラムである。
【００５１】
また、第２の鍵管理プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、無線接続用アクセスポイントとの通信を許可されたスレーブ無線通信装置の、両無線通信装置に対し、共通の秘密鍵を設定するための鍵管理プログラムであって、コンピュータに、
所定の秘密鍵を、その秘密鍵を設定する無線通信装置の固有データ、および／または第２のパスワードを用いて暗号化する装置別暗号化機能と、
装置別暗号化機能により暗号化された秘密鍵を、所定の記憶媒体に記憶せしめる外部出力機能とを実現させるための鍵管理プログラムである。
【００５２】
第１および第２の鍵管理プログラムのいずれにおいても、コンピュータに、さらに、
秘密鍵を生成する鍵生成機能と、
鍵生成機能により生成された秘密鍵を、外部から入力された第１のパスワードを用いて暗号化してから、そのコンピュータ内部に保管する秘密鍵保管機能と、そのコンピュータに第１のパスワードが入力された際に秘密鍵保管機能により保管された秘密鍵を復号化して利用可能な状態にする秘密鍵読出機能を追加してもよい。
【００５３】
なお、本発明の無線ＬＡＮシステムは、上記本発明の第１の無線通信装置をマスタ無線通信装置とし、また上記本発明の第２の無線通信装置、あるいは汎用処理装置に本発明の通信制御プログラムや通信制御装置を組み込んだものをスレーブ無線通信装置として、本発明の方法に基づき無線通信を行う無線ＬＡＮシステムである。
【００５４】
すなわち、本発明の無線ＬＡＮシステムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、前記無線接続用アクセスポイントとの通信を許可された少なくとも１つのスレーブ無線通信装置とを備えた無線ＬＡＮシステムであって、
前記マスタ無線通信装置は、
所定の秘密鍵を保持するマスタ側秘密鍵保持手段と、
通信データの暗号化および復号化に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて暗号化する鍵暗号化手段と、
鍵暗号化手段により暗号化された暗号鍵を、前記秘密鍵と同じ秘密鍵を保持するスレーブ無線通信装置に転送する転送手段と、
転送手段が暗号鍵を転送した先の無線通信装置との間で、その暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するマスタ側データ送受信手段とを備え、
スレーブ無線通信装置は、
マスタ無線通信装置と同じ秘密鍵を保持するスレーブ側秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置の転送手段から転送された暗号鍵を、スレーブ側秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するスレーブ側データ送受信手段とを備えることを特徴とする。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５６】
１. 無線ＬＡＮシステムの全体像と無線通信方法の概要
はじめに、本発明の無線ＬＡＮシステムの一実施の形態として、図１に、無線ＬＡＮを一部に導入した企業内ＬＡＮシステムの一例を示す。このシステムは、有線ネットワーク１９に接続されたサーバコンピュータ２０、パソコン群２１ａ、アクセスポイント２２ａ、２２ｂと、アクセスポイント２２ａ、２２ｂを介して有線ネットワーク１９と通信可能な端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃと、その無線ブリッジ２５ｃに接続されたパソコン群２１ｂにより構成される。パソコン群２１ａ、２１ｂは、それぞれＨＵＢ２４ａ、２４ｂと、それらにケーブル接続された複数のパソコン２３ａおよび２３ｂ、２３ｃ〜２３ｆにより構成される。
【００５７】
アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、いずれも通信データを電波に変換して送受信する機能（以下、無線通信機能という）を備える。無線通信機能は、各装置に本来から備わっている機能でも、後から付加された機能であってもよい。
【００５８】
例えば、本実施の形態の端末２５ａ、２５ｂは、ノートパソコン２６ａ、２６ｂに無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂをそれぞれ挿入し、無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを制御するためのドライバソフトウェアをそれぞれインストールすることによって、後から無線通信機能を追加したものである。そのような装置としては、他に、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital assistant）に無線ＬＡＮカードを挿入したものや、デスクトップパソコンに無線ＬＡＮ用制御ボードを組み込んだものなどがある。
【００５９】
一方、本実施の形態のアクセスポイント２２ａ、２２ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、無線通信機能を備えた専用装置である。但し、実際の構造は、筐体内に無線ＬＡＮカードと、そのカードを制御するための制御ボードを組み込んだ構造となっており、無線ＬＡＮカードと制御ボード上のＲＯＭに記憶されたプログラムにより無線通信機能を実現している。このような装置としては、他に無線ＨＵＢ、無線ルータなどがある。
【００６０】
アクセスポイント２２ａ、２２ｂの無線通信機能により、端末２５ａ、２５ｂ間の相互通信、端末２５ａ、２５ｂからサーバコンピュータ２０へのアクセス、パソコン群２１ｂのパソコン２３ｃ〜２３ｆとパソコン群２１ａのパソコン２３ａ、２３ｂとの間の通信などが実現される。また、図に示すように、端末２５ｂはアクセスポイント２２ａとも２２ｂとも通信可能である。端末２５ａおよび無線ブリッジ２５ｃも、アクセスポイント２２ａ、２２ｂのいずれをも利用することができる。
【００６１】
以下、本発明の無線通信方法の一実施の形態として、図１のアクセスポイント２２ａと端末２５ａとの間の通信方法を例にあげる。但し、前述のように、アクセスポイントと無線通信を行う装置は必ずしもユーザが直接操作する端末とは限らず、無線ブリッジ２５ｃのような中継装置もある。本発明の無線通信方法はそのような中継装置も含め、あらゆる装置を対象とした無線通信方法であり、以下の説明は本発明の範囲を限定するものではない。
【００６２】
アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、「秘密鍵の共有」、「暗号鍵の共有」という２つのステップを経た後に、共有した暗号鍵を利用して暗号通信を行う。「暗号鍵」は通信内容の暗号化に使用する鍵であり、「秘密鍵」はその暗号鍵を暗号化するための鍵である。また「共有」とは、アクセスポイント２２ａと端末２５ａが同じ鍵を、それぞれ内部に保持することをいう。
【００６３】
まず、図２を参照して、秘密鍵を共有する手順を説明する。本実施の形態では、システム管理者が使用する管理用コンピュータ２８に組み込まれた鍵管理プログラムによって、秘密鍵Ｋｓを生成する。
【００６４】
次に、管理用コンピュータ２８とアクセスポイント２２ａとをケーブル３０で接続することにより直接通信できる状態にする。ケーブル３０は、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢケーブル、ＲＳ２３２Ｃケーブルなど汎用の接続ケーブルの何れでもよい。その後、生成された秘密鍵Ｋｓを、ケーブル３０を介して、管理者用コンピュータ２８からアクセスポイント２２ａに転送する。これによりアクセスポイント２２ａに、秘密鍵Ｋｓが設定される。アクセスポイント２２ａの他、アクセスポイント２２ｂ、無線ブリッジ２５ｃにも、この手順により秘密鍵Ｋｓを設定することができる。
【００６５】
次に、生成した秘密鍵Ｋｓを、記録媒体２９に記録する。記録媒体２９は、データを記憶して保持できる媒体であればよく、フロッピー（登録商標）ディスクのほか、ＭＯ、ＣＤＲ、テープなどが考えられる。端末２５ａは、記録媒体２９から秘密鍵Ｋｓを読み出して内部に記憶する。これにより、端末２５ａに秘密鍵Ｋｓが設定される。端末２５ａのほか、端末２５ｂにも、この方法により秘密鍵Ｋｓを設定することができる。
【００６６】
なお、秘密鍵Ｋｓを受け渡す手段としては、ケーブル接続、記録媒体による受渡しのほか、赤外線を利用したワイヤレス通信、その他あらゆるデータ受渡し手段を用いることができる。ただし、はじめて秘密鍵を設定するときには、設定先の装置がアクセスポイントへのアクセスを許可されたものか否かの認証ができないため、端末を一同に集めるなど原則としてクローズした環境で設定を行うことが好ましい。
【００６７】
次に、図３を参照して、暗号鍵を共有する手順を説明する。上記秘密鍵Ｋｓが設定されたアクセスポイントは、以降、暗合鍵Ｋの生成と配布を自律的に、すなわち他の装置に何ら依存することなく独立して行う。各アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、それぞれ任意の暗合鍵Ｋを生成し、生成した暗合鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで暗号化する。なお、本実施の形態では、暗号化の方式として、ＲＳＡ社が開発した暗号方式ＲＣ５を用いる（以下、暗号化関数ＲＣ５と称する）。
【００６８】
その後、各アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、秘密鍵Ｋｓで暗号化した暗合鍵Ｋを端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに転送する。この転送は、無線伝送により行う。端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃは、各アクセスポイント２２ａ、２２ｂから転送された暗号化された暗合鍵Ｋを、前述の手順により設定された秘密鍵Ｋｓを用いて復号化することにより抽出する。
【００６９】
図４は、本発明の無線通信方法による手順の全体を示す図である。この図は、図２の秘密鍵の共有、図３の暗号鍵の共有、およびその後の通信処理を、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間のやりとりに着目して表している。図の左側はアクセスポイント２２ａの処理、図の右側は端末２５ａの処理、中央の矢印は両者間で交換されるデータなどである。
【００７０】
図に示すように、アクセスポイント２２ａと端末２５ａとの間では、まず秘密鍵共有手順により１２８ビットの秘密鍵Ｋｓが共有される。アクセスポイント２２ａは、任意の１２８ビットの暗号鍵Ｋを生成し、暗号化関数ＲＣ５を用いて暗号鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで暗号化する。暗号化された暗号鍵Ｋは、端末２５ａに転送される。端末２５ａは、暗号化された暗号鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで復号化して抽出する。以上の手順によりアクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で暗合鍵Ｋが共有される。
【００７１】
ここで、本実施の形態では、共有された暗合鍵Ｋを直接通信内容の暗号化に利用するのではなく、暗合鍵Ｋで所定のデータを暗号化して所定の長さのデータ（以下、これを暗号化データストリームと称する）を生成し、この暗号化データストリームと通信データの論理演算（ＥＸＯＲ）を行うことにより通信内容の暗号化、復号化を行う。これは、暗号化および復号化の処理を高速化するためである。一般に、入力データを所定の関数（この場合はＲＣ５）で暗号化する場合には、複雑な計算が必要となるため、通信におけるデータ転送レートが劣化するおそれがある。これに対し、２つのデータの論理演算は比較的簡単な処理であり計算時間も少なくてよい。よって、予め暗号化データストリームを生成しておき、入力データとその暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとる方式を用いれば、暗号化、復号化の処理時間を短縮することができ、データ転送レートの低下を避けることができる。
【００７２】
そこで、本実施の形態のアクセスポイント２２ａと端末２５ａは、図４に示すように、共有する暗合鍵Ｋからそれぞれ暗号化データストリームを生成する。アクセスポイント２２ａが生成する暗号化データストリームと、端末２５ａが生成する暗号化データストリームは、同じ暗号鍵Ｋを使用して生成されるため、同じものとなる。
【００７３】
アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、暗号化データストリームを共有できたことを確認し、以降、それぞれ相手方に送信するデータを暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとることにより暗号化し、相手方から受信したデータを同じく暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとることにより復号化して、暗号通信を行う。
【００７４】
図５は、暗号化データストリームを用いた通信データの暗号化について説明するための図であり、上から順番に、暗号化データストリーム３４、端末２５ａなどにより生成された通信パケット３５、暗号化パケット３６、無線ＬＡＮパケット３７を表している。本実施の形態では、通信パケット３５の暗号化に暗号化データストリーム３４の一部の範囲３８を使用する。
【００７５】
図の例では、パケット３５は、送信するデータにＭＡＣヘッダとフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）をつけた１５３６バイトのデータストリームである。このうちＭＡＣヘッダ以外の部分（暗号化対象と称する）を暗号化する。具体的には、図に示すように、暗号化データストリーム３４のオフセットとして指定された先頭位置以降で暗号化対象と同じ長さの範囲３８と、暗号化対象との間で、論理演算ＥＸ−ＯＲを実行する。
【００７６】
暗号化パケット３６は、図に示すように、暗号化されたデータ３９に制御データＣ、オフセットデータＯＦ、ＭＡＣヘッダなどが付加された２３０４バイトのデータストリームである。
【００７７】
最終的には、図に示すように、無線ＬＡＮシステムで標準化されている従来の暗号化方式に必要なデータ類ＩＶ，ＩＣＶなどがさらに付加されて無線ＬＡＮパケット３７として送信される。
【００７８】
暗号化に使用する範囲３８の先頭位置を示すオフセットデータＯＦは、暗号化されたデータ３９に付加されて、暗号化されたデータ３９とともに転送される。オフセットデータＯＦは、通信ごと（通信パケットごと）に変更される。よって、暗号化データストリームの暗号化に使用する範囲３８は、通信パケットごとに異なる。例えば、暗号化データストリームの長さを２Ｍバイトとした場合、すべての位置を、範囲３８の先頭位置として指定できるようにするためには、２１ビットのオフセットデータ格納領域が必要となる（２21=約２Ｍ通りであるため）。本実施の形態では、２１ビットにダミー３ビットを追加した計２４ビットの領域を、オフセットデータ用に確保している。但し、暗号化データストリームの長さは２Ｍバイトに限定されることはなく、任意の長さを選ぶことができる。オフセットデータＯＦのビット数は、暗号化データストリーム３４の全ビットを指定できるように決めればよい。
【００７９】
このように、暗号鍵Ｋから生成する暗号化データストリームが１つであっても、通信ごとに暗号化データストリームの暗号化に使用する範囲３８を変化させれば、実質的には何通りもの暗号化を行っているのと同じことになり、通信パケットを盗聴した第三者が暗号化されたデータ３９を復号化することは極めて困難になる。
【００８０】
この際、１つの暗号化データストリームを使い続けるのではなく、暗号化データストリームを随時交換すれば、さらに安全である。そこで、本実施の形態では、図４に示すように、アクセスポイント２２ａが、共有している暗号鍵Ｋを所定のタイミングで更新する。この更新処理も、各アクセスポイントにより自律的に、すなわち他の装置が関与することなく行われる。新しい暗合鍵Ｋ´が配布されると、アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、更新後の暗合鍵Ｋ´を用いて暗号化データストリームを生成しなおす。このように、暗号鍵Ｋ、さらには暗号化データストリームを随時更新すれば、極めて秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００８１】
以上、本発明の無線通信方法の一実施の形態について説明した。この方法によれば、アクセスポイント２２ａあるいは２２ｂから端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに暗号鍵Ｋを配布する際に、予め共有化した秘密鍵Ｋｓで暗号化してから配布するので、暗号鍵を裸の状態で配布するのに比べて暗号鍵Ｋが解読されにくい。これはすなわち、その暗号鍵Ｋで暗号化された通信データも解読が難しくなるということであり、秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００８２】
また、この方法では、端末２５ａはアクセスポイント２２ａと同じ秘密鍵Ｋｓを事前に取得していない限り、暗号鍵Ｋを取得することができない。また、暗号鍵Ｋを共有していなければ、相互にデータを復号化することができないので相互に通信することができない。
【００８３】
言い換えれば、アクセスポイント２２ａに対しそのアクセスポイント２２ａが復号化できるデータを送ってきた端末２５ａは、アクセスポイント２２ａと同じ暗号鍵Ｋを保持する端末であり、同じ暗号鍵Ｋを保持しているということは同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということであり、同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということは事前に管理者が秘密鍵Ｋｓを設定した端末、すなわちアクセスポイント２２ａに対するアクセスを許可された端末であるということになる。したがって、アクセスポイント２２ａは、送られてきたデータが復号化できるか否かによって、端末を認証することができる。
【００８４】
すなわち、秘密鍵Ｋｓの管理を徹底することによりアクセス権限の無い第三者による不正アクセスを排除することができ、ＩＥＥＥ８０２．１ｘのＲＡＤＩＵＳサーバを用いた認証と同等の安全性を確保することができる。
【００８５】
さらに、本実施の形態では、上述したように、暗号鍵を随時更新する。従って、第三者が、秘密鍵で暗号化された暗号鍵を取得することができたとしても、その解読に成功する頃には暗号鍵は既に更新されて使用できなくなっている。また、前述のように暗号鍵から生成される暗号化データストリームの使用範囲も通信ごとに異ならせている。よって、常時同じ暗号鍵を使用する方法に比べて通信データを解読することが難しく、高い秘匿性を保つことができる。
【００８６】
また、本実施の形態において、一旦秘密鍵を設定されたアクセスポイントが、以降、他の装置に依存することなく自律して暗号鍵を生成、配布、更新することの意義は大きい。例えば暗号鍵をサーバで一括して発生、管理する方式や、ＩＥＥＥ８０２．１ｘのように１台のＲＡＤＩＵＳサーバにより認証を行う方式のように、通常の処理が１台のコンピュータに大きく依存しているシステムでは、そのサーバが故障したり、そのサーバへの接続経路に異常が生じたりした場合、システムの無線ＬＡＮ部分の機能が完全に停止してしまう。これに対し、本実施の形態のシステムでは、図１に示すようにシステムに複数のアクセスポイントを設けておけば、１つのアクセスポイントが故障したとしても、端末２５ａ、２５ｂあるいは無線ブリッジ２５ｃは、他のアクセスポイントを介してネットワーク１９にアクセスすることができ、故障などによる被害を最小限度に抑えることができる。
【００８７】
２. 秘密鍵の共有
以下、本発明の鍵管理プログラムの一実施の形態を示すために、図２の秘密鍵共有手順、すなわち管理用コンピュータ２８上で秘密鍵を生成して各装置に受け渡す手順について、さらに詳細に説明する。
【００８８】
本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８には、管理用ユーティリティソフトウェアがインストールされており、このソフトウェアの一機能として鍵管理機能が提供されている。鍵管理機能としては、秘密鍵の生成機能、ケーブルを介した秘密鍵の転送設定機能、秘密鍵配布用ＦＤの作成機能の３つが提供されており、管理者は画面メニューからそれぞれの機能を呼び出して実行することができる。
【００８９】
図６は、秘密鍵の生成機能について説明するための図である。はじめに、鍵管理プログラムは、管理者用パスワード（ＰＷＡＤ）の入力を要求する（Ｓ１０１）。管理者３１が管理者用パスワードＰＷＡＤを入力すると、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓをランダムに生成する（Ｓ１０２）。鍵管理プログラムが生成する秘密鍵Ｋｓは、生成されるごとに毎回異なる。次に、鍵管理プログラムは、生成した秘密鍵Ｋｓを、ステップＳ１０１において管理者３１から入力された管理者用パスワードＰＷＡＤで暗号化する（Ｓ１０３）。なお、本明細書および図面においては、ＹをＸで暗号化することを「ＥＸ（Ｙ）」と表記し、ＹをＸで復号化することを「ＤＸ（Ｙ）」と表記するものとする。さらに、鍵管理プログラムは、暗号化した秘密鍵Ｋｓを、管理用コンピュータ２８のハードディスク３２に保存する（Ｓ１０４）。
【００９０】
このように、本実施の形態では、秘密鍵は管理者用パスワードＰＷＡＤがなければ生成することができない。また秘密鍵は暗号化されてハードディスク内に保存されるため、第三者がハードディスク内のデータを盗み見たとしても秘密鍵が知られる心配はない。
【００９１】
さらに、この鍵管理プログラムは、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４までの過程で、生成した秘密鍵Ｋｓの画面への表示を一切行わない。これにより、第三者が、秘密鍵生成処理中の画面を盗み見ることにより秘密鍵を知ってしまう心配もない。
【００９２】
図７は、図２のケーブル３０を介した秘密鍵の転送設定機能について説明するための図である。本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８、アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、および無線ブリッジ２５ｃは、所定の共通データＫＭを保持しており、これを秘密鍵の設定に利用する。共通データＫＭは、メーカが製品製造段階で予め埋め込んでおいたものであり、アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、無線ブリッジ２５ｃの場合は、内部メモリに記憶されて保持される。一方、管理者用コンピュータ２８については、管理者用コンピュータ２８にインストールするユーティリティソフトウェアのプログラム本体またはプログラムが利用する定義データに埋め込まれ、ソフトウェアのインストールにより管理者用コンピュータ２８内に記憶される。
【００９３】
秘密鍵の転送は、管理者用コンピュータ２８に、アクセスポイント２２ａ、２２ｂを１台１台ケーブル接続して、順番に行う。以下、管理者用コンピュータ２８をアクセスポイント２２ａとケーブル接続した場合を例に説明する。
【００９４】
図７に示すように、鍵管理プログラムは、まずアクセスポイント２２ａからＭＡＣアドレスを読み出す（Ｓ２０１）。ＭＡＣアドレスは装置ごとに異なるため、ＩＤｉ（ｉ＝１，２，３・・・）と区別して表記するものとする。ここでは、アクセスポイント２２ａのＭＡＣアドレスをＩＤ１、アクセスポイント２２ｂのＭＡＣアドレスをＩＤ２、無線ブリッジ２５ｃのＭＡＣアドレスをＩＤ５とする。
【００９５】
次に、鍵管理プログラムは、ＭＡＣアドレスＩＤ１を共通データＫＭで暗号化し、アクセスポイント２２ａ固有の固有データＫＭ１を生成する（Ｓ２０２）。ＭＡＣアドレスが異なれば生成される固有データＫＭ１も異なるため、以下ＫＭｉ（ｉ＝１，２，３・・・）と区別して表記するものとする。
【００９６】
次に、鍵管理プログラムは、管理者３１に対して管理者用パスワードＰＷＡＤを要求し、管理者３１が入力したパスワードＰＷＡＤを受け付ける（Ｓ２０３）。
【００９７】
管理者から正しい管理者用パスワードＰＷＡＤが入力された場合には、鍵管理プログラムは、ハードディスク３２から、暗号化された秘密鍵Ｋｓを読み出し（Ｓ２０４）、入力された管理者用パスワードＰＷＡＤを用いて復号化する（Ｓ２０５）。これにより、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓを再生する。
【００９８】
鍵管理プログラムは、再生した秘密鍵Ｋｓを、前述の個別データＫＭ１を用いて暗号化した後（Ｓ２０６）、ケーブルを介してアクセスポイント２２ａに転送する（Ｓ２０７）。
【００９９】
一方で、アクセスポイント２２ａも、自身のＭＡＣアドレスＩＤ１を共通データＫＭで暗号化し、アクセスポイント２２ａ固有の固有データＫＭ１を生成する（Ｓ２１１）。管理者用コンピュータ２８から、暗号化された秘密鍵Ｋｓを受け取った際には、アクセスポイント２２ａは、その暗号化された秘密鍵Ｋｓを、生成した固有データＫＭ１を用いて復号化する（Ｓ２１２）。さらに、アクセスポイント２２ａは、復号化した秘密鍵Ｋｓを再び固有データＫＭ１で暗号化して内部のフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する。
【０１００】
なお、本実施の形態において、アクセスポイント２２ａが行うこれらの処理は、アクセスポイント２２ａを構成する制御ボードのＲＯＭに記憶されたプログラムにより実行される。
【０１０１】
前述のように、アクセスポイント２２ａのほか、アクセスポイント２２ｂおよび無線ブリッジ２５ｃについても、同様の手順により秘密鍵Ｋｓを設定する。なお、秘密鍵の転送設定機能は、ケーブル接続が可能な装置に対して秘密鍵を設定するための機能であり、設定対象の装置がアクセスポイントであるか、アクセスポイントの通信相手の装置であるかは問わない。
【０１０２】
図８および図９は、秘密鍵配布用ＦＤの作成機能について説明するための図である。本実施の形態では、端末２５ａおよび２５ｂも、前述の共通データＫＭを保持している。端末２５ａおよび２５ｂは、それぞれノートパソコン２６ａ、２６ｂに無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを挿入することにより無線通信機能を付加したものであるため、無線ＬＡＮカードを使用するためのドライバソフトウェアが組み込まれている。共通データＫＭは、このドライバソフトウェアのプログラム本体またはプログラムが利用する定義データ内に埋め込まれ、ソフトウェアのインストールによりノートパソコン２６ａ、２６ｂ内のメモリに記憶される。但し、無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを製造する段階で、無線ＬＡＮカード内のメモリに記憶しておいてもよい。
【０１０３】
秘密鍵配布用ＦＤの作成は、端末２５ａ用のＦＤ、端末２５ｂ用のＦＤというように順番に行う。以下、図８を参照して、端末２５ａ用のＦＤを作成する際の鍵管理プログラムの処理について説明する。
【０１０４】
鍵管理プログラムは、まず無線ＬＡＮカード２７ａからＭＡＣアドレスを読み出す（Ｓ３０１）。ＭＡＣアドレスの読出しは、管理者用コンピュータ２８に内蔵または外付け周辺機器として接続されているカードリーダ（図示せず）に、無線ＬＡＮカードをセットすることにより行う。但し、各無線ＬＡＮカードのＭＡＣアドレスが既知である場合には、その既知のアドレスを管理者用コンピュータ２８に入力しておき、鍵管理プログラムが参照できるようにしてもよい。以下の説明では、無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスをＩＤ３、無線ＬＡＮカード２７ｂのＭＡＣアドレスをＩＤ４とする。
【０１０５】
鍵管理プログラムは、ＭＡＣアドレスＩＤ３を共通データＫＭで暗号化し、無線ＬＡＮカード２７ａ固有の固有データＫＭ３を生成する（Ｓ３０２）。
【０１０６】
次に、鍵管理プログラムは、管理者３１に対して管理者用パスワードＰＷＡＤを要求し、管理者３１が入力したパスワードＰＷＡＤを受け付ける（Ｓ３０３）。
【０１０７】
管理者から正しい管理者用パスワードＰＷＡＤが入力された場合には、鍵管理プログラムは、ハードディスク３２から、暗号化されて記憶された秘密鍵Ｋｓを読み出し（Ｓ３０４）、その管理者用パスワードＰＷＡＤを用いて復号化する（Ｓ３０５）。これにより、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓを再生する。
【０１０８】
鍵管理プログラムは、次に管理者３１に対し、カード別ユーザパスワードＰＷＵＳを要求し、管理者３１からの入力を受け付ける（Ｓ３０６）。カード別ユーザパスワードＰＷＵＳは、無線ＬＡＮカードを使用するユーザごとに決められるパスワードである。但し、例えば管理者が何枚もの無線ＬＡＮカードを一括して管理する場合などには、すべてのカードについて共通のユーザパスワードを使用してもよい。
【０１０９】
管理者から正しいカード別ユーザパスワードＰＷＵＳが入力されると、鍵管理プログラムは、再生した秘密鍵Ｋｓをそのカード別ユーザパスワードＰＷＵＳで暗号化し、さらにそれを個別データＫＭ３で暗号化して（Ｓ３０７）、ＦＤ２９ａに記録する（Ｓ３０８）。
【０１１０】
鍵管理プログラムは、無線ＬＡＮカード２７ｂからも同様にＭＡＣアドレスを読み出し、暗号化した秘密鍵をＦＤ２９ｂに記録する。
【０１１１】
次に、図９を参照して、端末２５ａ用のＦＤ２９に記録された秘密鍵Ｋｓを端末２５ａに設定する処理について説明する。前述のように、端末２５ａを構成するノートパソコン２６ａには、無線ＬＡＮカード２７ａを使用するためのドライバソフトウェアが組み込まれている。以下の処理は、このドライバソフトウェアもしくは、ドライバソフトウェアとともにインストールされたユーティリティソフトウェアが行う。
【０１１２】
ノートパソコン２６ａに組み込まれているこのようなプログラム（ソフトウェア）は、ノートパソコン２６ａに無線ＬＡＮカード２７ａが挿入されると、次のような処理を実行する。まず、図に示すように、挿入された無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスＩＤ３を読み出す（Ｓ４０１）。但し、無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスが既知の場合には、事前にユーザがノートパソコン２６ａに入力しておいてもよい。プログラムは、読み出したＭＡＣアドレスＩＤ３を共通データＫＭで暗号化し、これにより無線ＬＡＮカード２７ａ固有の固有データＫＭ３を生成する（Ｓ４０２）。
【０１１３】
次に、このプログラムは、ユーザ３３（ユーザ３３と管理者３１が同一の場合もある）に対し、カード別ユーザパスワードＰＷＵＳを要求し、その入力を受け付ける（Ｓ４０３）。なお、管理者３１とユーザ３３が異なる場合には、管理者３１がカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを決めて紙などに記録し、その紙をＦＤ２９とともにユーザに配布する。但し、機密性を保つことができれば他の方法によりカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを伝達してもよい。
【０１１４】
次に、このプログラムは、二重に暗号化された秘密鍵をＦＤ２９ａから読み出し（Ｓ４０４）、ステップＳ４０２で生成した固有データＫＭ３と、ステップＳ４０３で入力されたカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを用いて復号化することにより秘密鍵Ｋｓを再生する（Ｓ４０５）。復号化した秘密鍵Ｋｓは、再び個別データＫＭ３で暗号化されて、ノートパソコン２６ａのハードディスク等の記憶媒体に記憶される（Ｓ４０６）。
【０１１５】
本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８で生成した秘密鍵をアクセスポイントや端末に設定するにあたり、固有データＫＭ３と共通データＫＭを用いて秘密鍵を二重に暗号化してから受け渡している。このため、ケーブル転送やＦＤ受渡しの過程で、受け渡そうとするデータが第三者の手に渡ったとしても、そのデータから秘密鍵Ｋｓを再生することは極めて困難である。
【０１１６】
特に、固有データＫＭｊを用いて暗号化されたデータはその固有データに対応する装置によってしか復号化することができないため、暗号化された秘密鍵が第三者の手に渡ったとしても、対象となる装置を厳重に管理することにより、秘密鍵が再生されることを防止できる。
【０１１７】
なお、安全性を重視する場合には、固有データＫＭ３と共通データＫＭの両方を用いて暗号化することが好ましいが、一方のみを用いて秘密鍵を暗号化した場合でも、相応の安全性を確保することができる。一方のデータのみで秘密鍵を暗号化する場合、セキュリティの観点からは、前述のように固有データＫＭ３を選択するほうが好ましいが、管理者がすべての端末あるいは無線ＬＡＮカードを一括して管理している場合には、共通データのみで暗号化するほうが秘密鍵管理の負担は少ない。
【０１１８】
また、本実施の形態では、アクセスポイント、ノートコンピュータともに、秘密鍵が内部に記憶されるときには必ず暗号化された状態で記憶されるようになっている（図７ステップＳ２１３、図９ステップＳ４０６）。すなわち、秘密鍵は、各装置の電源投入時や、無線ＬＡＮカードがノートパソコンに挿入された時などに、その都度復号化されて使用されるが、それ以外の場合に裸の状態で人目にさらされることはない。したがって、管理者が画面をみながら秘密鍵を設定する従来の方法に比べて、はるかに安全に秘密鍵を保持、管理することができる。
【０１１９】
３．暗合鍵の共有
以下、図３の暗号鍵の共有と暗号化データストリームの生成について、さらに詳細に説明する。図１０および図１１は、暗合鍵共有の詳細な手順を説明するための図である。図１０は、暗号鍵を共有してから共有していることを確認するまでの手順を示している。また、図１１は、暗号化データストリームの生成手順を説明するための図である。これらの処理は、アクセスポイントの電源が投入された際に実行される。また、電源投入後に暗号鍵を更新するときにも、同様の手順により、暗号鍵の共有、暗号化データストリームの生成が行われる。
【０１２０】
図１０の左側は、アクセスポイント２２ａが行う処理を示すフローチャートであり、右側は端末２５ａが行う処理を示すフローチャートである。図に示すように、本実施の形態では、アクセスポイント２２ａは、任意の２５６ビットのデータであるランダムデータＲと、任意の６４ビットのデータであるチャレンジコードＲ１を生成する（Ｓ５０１）。ランダムデータＲの一部が暗号鍵Ｋとなる。
【０１２１】
チャレンジコードＲ１及びランダムデータＲの生成は、例えば暗号化関数ＲＣ５の内部で使用するＣＢＣモードや、擬似ランダムコード（ＰＮ）などを使用することができる。さらにそれらの初期値としては、例えば装置内に存在する実時間タイマーなど毎回異なるハードウェアで生成した値を使用することができる。ＭＡＣアドレスの情報も使用可能である。また、チャレンジコードＲ１は、端末ごとに異なる値にするのがよい。同じものを複数の端末に使用すると、ランダムデータＲも同じなので秘密鍵Ｋｓが解読されやすくなり、あまり好ましくない。
【０１２２】
アクセスポイント２２ａは、ランダムデータＲを秘密鍵Ｋｓで暗号化したものをチャレンジコードＲ１に続いて端末２５ａに転送する（Ｓ５０２）。端末２５ａは、チャレンジコードＲ１と暗号化されたランダムデータＲを受信し（Ｓ５１１）、秘密鍵Ｋｓを用いた復号化処理によりランダムデータＲを抽出する（Ｓ５１２）。
【０１２３】
以上の処理によりアクセスポイント２２ａと、端末２５ａの間で、ランダムデータＲが共有されることになる。アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、共有するランダムデータＲから、それぞれ暗号化データストリームを生成する（Ｓ５０３，Ｓ５１３）。
【０１２４】
暗号化データストリームを生成する際には、図１１に示すように、２５６ビットのランダムデータＲの先頭から６４ビットが入力データＸ、次の６４ビットがイニシャルベクタＩＶ、残りの１２８ビットが暗号鍵Ｋとして用いられる。
【０１２５】
まず、入力データＸをもとにして、ランダムな約２Ｍバイトのデータを生成する。この２Ｍバイトのデータを暗号化関数の入力として、イニシャルベクタＩＶと暗号鍵Ｋを用いて暗号化データストリームを生成する。この約２Ｍバイトのデータは６４ビットずつ処理される。図において、ブロックＥは、暗号化関数を表す。本実施の形態では暗号化関数ＲＣ５を用いる。また、ブロックｘは、前記２Ｍバイトのデータから切り出された６４ビットのデータを表す。
【０１２６】
ブロックｘの６４ビットのデータは、６４ビットのイニシャルベクタＩＶと合算され、これにより１２８ビットのデータが生成される。この１２８ビットのデータは、１２８ビットの暗号鍵ＫによってブロックＥで暗号化され、１２８ビットの暗号化された暗号化データが生成される。この際、生成されたデータをもとに、次の処理で用いるイニシャルベクタＩＶ´を発生させる。入力データＸから生成された約２Ｍバイトのデータを６４ビットずつ順次このように処理することによって、約２Ｍバイトの長さの暗号化データストリームを生成する。
【０１２７】
再び図１０に戻って説明する。前述のように、ステップＳ５０３およびＳ５１３において、それぞれ暗号化データストリームが生成され、これにより暗号化データストリームが共有される。以下は、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で暗号化データストリームが共有されたことを確認するための処理である。
【０１２８】
暗号化データストリームが共有されたことを確認するためには、一般的な応答信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送受信するだけでもよいが、本実施の形態では、次のような手順により確認を行う。
【０１２９】
端末２５ａは、ステップＳ５１１において受信した６４ビットのチャレンジコードＲ１と、ステップＳ５１２において復号化した２５６ビットのランダムデータＲを、共に秘密鍵Ｋｓで暗号化する（Ｓ５１４）。一方、アクセスポイント２２ａも、ステップＳ５０１において生成した６４ビットのチャレンジコードＲ１と２５６ビットのランダムデータＲを、共に秘密鍵Ｋｓで暗号化する（Ｓ５０４）。
【０１３０】
端末２５ａは、ステップＳ５１４で暗号化したデータを、アクセスポイント２２ａに送信し（Ｓ５１５）、アクセスポイント２２ａはこれを受信する（Ｓ５０５）。ステップＳ５０２、Ｓ５１１の転送では、チャレンジコードＲ１は暗号化されなかったが、ステップＳ５１５、Ｓ５０５の転送ではチャレンジコードＲ１も暗号化される。
【０１３１】
アクセスポイント２２ａは、ステップＳ５０４において暗号化したデータと、ステップＳ５０５において端末２５ａから受信したデータを照合する（Ｓ５０６）。アクセスポイント２２ａは、照合の結果両者が一致した場合には、端末２５ａに認証成功コマンドＡＣＫを送信し、端末２５ａはその応答としてアクセスポイント２２ａにＡＣＫを返す（Ｓ５０７，Ｓ５１６）。これにより、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で、同じ暗号鍵Ｋを含む同じランダムデータＲを共有できたこと、ひいては暗号化データストリームを共有できたことが確認される。本実施の形態では、この際、アクセスポイント２２ａは、確認がとれた端末２５ａの無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスＩＤ３を内部の管理テーブルに登録する。この登録により、端末２５ａはアクセスポイント２２ａに帰属することになる。
【０１３２】
一方、ステップＳ５０６における照合の結果両者が一致しなかった場合には、アクセスポイント２２ａから端末２５ａに認証失敗コマンドＮＡＫが返され、また、端末２５ａからアクセスポイント２２ａにＮＡＫを受信したことを了解するＡＣＫが返される。この際、端末２５ａの画面には認証が失敗したことを示すエラーメッセージが表示される。
【０１３３】
ステップＳ５０６において照合結果が一致しない場合には、アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、照合結果が一致するまで上記ステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を繰り返す。但し、例えば３回処理を繰り返しても一致しない場合には処理を終了するというように所定の条件を定めておき、その条件が満たされるまで処理を繰り返すようにしてもよい。
【０１３４】
上記のような手順により暗号化データストリームの共有確認を行った場合、暗号化ストリームを共有していることのみならず、秘密鍵Ｋｓを共有していることも同時に確認することができる。前述のように、端末が、アクセスポイント２２ａと同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということは、その端末がアクセスポイント２２ａとの通信を許可された端末であるということである。よって、上記手順により、実際の通信を開始する前に端末認証を行うことができる。
【０１３５】
以上、アクセスポイント２２ａと端末２５ａの間の手順を例にあげて説明したが、アクセスポイント２２ａは、実際には図１に示すように端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で上記一連の処理を行う必要がある。このように、通常アクセスポイントと端末は、１：ｎ（ｎは２以上の整数）の関係にある。
【０１３６】
アクセスポイントがｎ台の端末などと暗号鍵を共有する手順としては、すべての端末について同時に（並列に）処理を進める方法と、端末ごとに順番に処理する方法の２通りが考えられる。同時に処理する場合、アクセスポイント２２ａは、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに対しチャレンジコードＲ１とランダムデータＲを一斉に報知し、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃからの返答を待つ。アクセスポイント２２ａは、返答を受信した際には、受信した順番で図１０のステップＳ５０６の照合処理を行い、照合結果が一致したものを内部の管理テーブルに登録する。一方、端末を１台ずつ順次処理する場合には、図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を、各端末について順番に行う。
【０１３７】
いずれの方法を採用するかは、端末数に応じて決めればよい。端末数が多い場合には、並列に処理するほうが短時間で暗号鍵共有の手続きを完了することができ好ましいが、処理の確実性という点では、端末ごとに順次処理するのがよい。
【０１３８】
ここで、無線ＬＡＮシステムでは、端末数ｎは随時変化する可能性がある。例えば、図１の端末２５ａ、２５ｂはノートパソコンであるため常時電源が入っているとは限らず、また、持ち歩き可能であるため常にアクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏内にあるとも限らない。
【０１３９】
したがって、本実施の形態では、端末２５ａ、２５ｂあるいは無線ブリッジ２５ｃの電源が投入されたときと、端末２５ａ、２５ｂが各アクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏外から通信圏内に入ってきたときにも図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を行う。後者の処理は一般にローミングと呼ばれている。
【０１４０】
電源が切られていた時間や、通信圏の外に出ていた時間が極めて短い場合には、その端末が以前に配布された暗号鍵を保持している可能性もあるが、本実施の形態では暗号鍵は随時更新されるため、そのような場合であってもあらためて暗号鍵共有のための処理を実行する。
【０１４１】
本実施の形態では、各アクセスポイントが自律的に暗号鍵を生成、配布するため、通信相手となるアクセスポイントを変更する場合には、変更後のアクセスポイントとの間であらためて暗号鍵を共有しなければならない。これをユーザが手動で行うこととするとユーザの負担は少なくない。しかし、上記のように端末側の電源投入時や通信圏外から通信圏内への移入時に、図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理が自動的に実行されるようにすれば、アクセスポイントの変更もスムーズに行うことができる。
【０１４２】
４．暗合鍵の更新
前述のように、暗号鍵は、アクセスポイントの電源投入時と、端末などの電源投入時、通信圏への移入時に共有されるが、本実施の形態では、これらのタイミングで共有された暗号鍵や暗号化ストリームを、随時更新する。以下、この暗号鍵更新のタイミングについて詳細に説明する。
【０１４３】
暗号鍵Ｋの更新はアクセスポイント２２ａ、２２ｂが自律的に行う処理であり、他の装置の状態に依存することはないので、更新のタイミングはアクセスポイントごとに自由に定義することができる。よって、例えばアクセスポイント２２ａが暗号鍵Ｋを更新するタイミングと、アクセスポイント２２ｂが暗号鍵Ｋを更新するタイミングは必ずしも一致している必要はない。各アクセスポイントは、以下に説明するすべてのタイミングで暗号鍵を更新してもよいし、以下の中から選択されたいくつかのタイミングで暗号鍵を更新してもよい。
【０１４４】
具体的な更新のタイミングとしては、まず更新間隔を設定しておいて定期的に更新する方法が考えられる。更新間隔は、例えば通常は「８時間」に設定しておき、盗聴の危険性が高まったときには「２時間」に設定するというように、状況に応じて管理者が決めればよい。また、更新時刻として所定の時刻を指定しておく方法も考えられる。更新時刻を指定する場合には、システムの利用者が少ない時刻（例えば夜中の３時など）を指定すると、本来の通信処理への影響度を小さくすることができるので好ましい。
【０１４５】
また、更新のタイミングを予め定義せずに、状況に応じて適宜更新を行う方法も考えられる。例えば、一定時間以上アクセスポイントと端末との通信が途絶えた場合には、もうしばらく通信が行われない可能性が高いので、その時間を利用して更新を行うという方法が考えられる。また、アクセスポイントを介して有線ＬＡＮにアクセスしている端末数が所定数以下になったとき（例えば３台以下になったとき）に、更新を行ってもよい。「所定数」は、アクセスポイントの処理能力に応じて定めればよい。この場合も、本来の通信処理への影響度を比較的小さくすることができる。
【０１４６】
この他、外部からの指示信号の入力により強制的に暗号鍵を更新できるような機能も設けておくのがよい。システムへの不正侵入が発覚した場合などに、直ちに暗号鍵を変更できるようにするためである。
【０１４７】
なお、暗号鍵共有の処理は、前述のようにアクセスポイントの電源投入時に自動的に行われるため、暗号鍵を更新する目的でアクセスポイントの電源をＯＦＦ／ＯＮすることも考えられる。
【０１４８】
上記のように、暗号鍵の更新は、本来の通信処理への影響度が少ないときに行うことが好ましいが、実際には通信処理と並行して暗号鍵の更新処理を行わなければならない場合も少なくない。暗号鍵更新中の通信処理の扱いとしては、次のように、いくつかの扱いが考えられる。
【０１４９】
まず、通信処理を中断して暗号鍵の更新を行う方法が考えられる。例えば図１のシステムであれば、アクセスポイント２２ａは、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で行っていた通信処理を中断し、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で同時に、あるいは順次、図９に示した手順で暗号鍵を更新した後に、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で本来の通信処理を再開する。
【０１５０】
この方法では、更新処理（暗号化データストリーム共有化）が端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃからの通信要求などによって邪魔されることがないため、短時間でスムーズに暗号鍵を更新することができる。
【０１５１】
また、本来の通信処理を行いながら、並行して暗号鍵を更新する方法も考えられる。この場合、アクセスポイントは通信する相手の暗号鍵が更新済みか否かを区別しながら通信処理を行う必要がある。例えば図１のシステムであれば、アクセスポイント２２ａは、前述の管理テーブルに、暗号鍵の共有確認がとれた相手のＭＡＣアドレスと対応づけて、その相手の暗号鍵が更新済みか否かを示す情報を登録する。例えば、更新済みのときは１、未更新のときは０という１ビットの情報として登録しておく。アクセスポイント２２ａは、この情報を参照しながら、暗号鍵更新済みの相手とは更新済みの暗号鍵を用いて、まだ暗号鍵が更新されていない相手とは更新前の暗号鍵データストリームを用いてデータの送受信を行う。
【０１５２】
この方法では、通信処理が中断されることがないため、端末数が多くてすべての暗号鍵を更新するのに時間がかかり、その間通信処理を中断することに問題がある場合などに有効である。この際、前述のように、暗号鍵が更新済みか否かをビット情報により迅速に判別できるようにしておけば、更新前の暗号鍵を用いる端末と更新後の暗号鍵を用いる端末が混在している状況においても、本来の通信の速度を低下させることなく、暗号鍵更新処理を通信処理を迅速かつ並列に実行することができる。
【０１５３】
なお、通信処理を中断する方法、通信処理と並列に暗号鍵の更新を行う方法のいずれにおいても、アクセスポイントは、上記の暗号鍵の更新処理中に古い暗号化データストリームで暗号化された無線パケットを受信した場合には、その無線パケットを廃棄し、その直後にその端末などに対し優先的に（他の端末などより先に）暗号鍵の更新処理を行えばよい。この場合、端末などは、送信バッファ内に次に送信する無線パケットが蓄積されているような場合であっても、暗号鍵の更新処理を優先して行う。
【０１５４】
本実施の形態では、上位層の通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを採用しているが、ＴＣＰ／ＩＰに限らず一般に上位プロトコルではパケットの転送が成功しなかった場合の再送手順が規定されている。つまり、アクセスポイントが無線パケットを廃棄してしまっても、その無線パケットの送信元は一定時間後に同じ無線パケットを再送する。よって、再送が行われる以前に、その端末などの暗号鍵を更新してしまえば、再送される無線パケットは新しい暗号鍵で暗号化されてアクセスポイントのもとに届くことになる。
【０１５５】
このように、更新処理が終わっていない端末などから無線パケットが送られてきた場合に、直ちにその端末に対し更新処理を行って新しい暗号化データストリームで暗号化された無線パケットが再送されるようにすれば、パケット再送の繰り返しにより端末側の処理が中断されたり、ネットワークの負荷が高まったりすることがない。
【０１５６】
５．特定端末との通信拒否機能
さらに、本実施の形態では、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、正当な手順で秘密鍵を設定されたノートパソコンが、不正な利用者によって利用された場合に、そのアクセスを受け付けないようにするための機能を備えている。
【０１５７】
図１２（ａ）および（ｂ）は、この特定端末との通信拒否機能について説明するための図である。秘密鍵が設定されている特定のノートパソコン（例えばノートパソコン２５ａとする）からのアクセスを拒否するためには、図１２（ａ）に示すように、アクセスポイント２２ａ、２２ｂに、予め、ノートパソコン２５ａに組み込まれている無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスを登録しておく。言い換えれば、アクセスポイント２２ａ、２２ｂはそれぞれ、通信を拒否する対象のＭＡＣアドレスが登録された通信拒否対象登録テーブル４０を管理している。但し、管理する情報は、無線ＬＡＮカードを特定できる情報であれば、ＭＡＣアドレス以外の情報でもよい。
【０１５８】
図１２（ｂ）は、通信を拒否する処理を示すフローチャートである。アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、この処理を、適当なタイミングで実行する。例えばノートパソコン２５ａがアクセスポイント２２ａあるいは２２ｂに対し、暗号鍵の転送要求を出した時点で実行する。アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、まず、ステップＳ６０１において、暗号鍵の転送要求があったノートパソコン２５ａの無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスを取得する。次に、ステップＳ６０２において、取得したＭＡＣアドレスが通信拒否対象登録テーブル４０に登録されているか否かを判定する。取得したＭＡＣアドレスが、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、ステップＳ６０３においてノートパソコン２５ａに対し通信拒否通知を送信する。この場合、暗号鍵は転送されない。取得したＭＡＣアドレスが、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、図１０において説明した通常処理、すなわち暗号鍵の転送、共有確認処理を実行する。
【０１５９】
図１２（ｂ）に示す処理は、暗号鍵を転送した後に実行してもよい。例えば、アクセスポイント２２ａや２２ｂは、暗号鍵で暗号化された通信データを受信したときに、図１２（ｂ）に示す処理を実行し、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている対象からの通信データであれば破棄するようにしてもよい。この場合、アクセスポイント２２ａや２２ｂは、通信データを送信する場合にも、送信相手が通信拒否対象登録テーブル４０に登録されているか否かを確認し、登録されている場合には送信を行わないようにする。なお、暗号鍵の転送要求があった時点で図１２（ｂ）の処理を実行し、さらに通信データを送受信する段階でも図１２（ｂ）の処理を実行するようにしてもよい。
【０１６０】
また、アクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏内にノートパソコン２５ａが入ったとき、あるいは通信圏内にあるノートパソコン２５ａの電源が入ったときなどに、無線ＬＡＮカード２７ａからアクセスポイント２２ａ、２２ｂに対して帰属要求が出されるシステムの場合には、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、その帰属要求を受けた時点で図１２（ｂ）の処理を実行してもよい。すなわち、図１２（ｂ）の処理を実行するタイミングは、特に限定されない。
【０１６１】
以上に説明したように、本実施の形態では、秘密鍵が設定されたノートパソコンであっても、そのノートパソコンを特定する情報が通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、そのノートパソコンとの通信を拒否する。このため、ノートパソコンの紛失、盗難時にも、不正な利用者による不正なアクセスを防止することができる。
【０１６２】
６．終わりに
以上、本発明の一実施の形態としての無線ＬＡＮシステム、無線通信方法および鍵管理プログラムについて説明した。上記説明において、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、本発明の方法などのマスタ無線通信装置に相当し、同時に、本発明の第１の無線通信装置の一実施の形態を示すものでもある。さらに、端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、本発明の方法などのスレーブ無線通信装置に相当し、同時に、本発明の第２の無線通信装置の一実施の形態を示すものでもある。また、ノートパソコン２６ａ、２６ｂにインストールされるドライバソフトウェアは、本発明の通信制御プログラムの一実施の形態である。また、本発明の記録媒体は、上記鍵管理プログラム、あるいは通信制御プログラムを提供するときにプログラムを記録するＦＤ，ＣＤ−ＲＯＭなどである。
【０１６３】
なお、上記実施の形態では、前述のように、端末２５ａおよび２５ｂの機能を、無線ＬＡＮカードのドライバソフトウェアによって実現している。しかし、無線ＬＡＮカード本体が同様の機能を備えていてもよい。無線ＬＡＮカード本体が機能を備える形態としては、ＣＰＵとメモリを内蔵する無線ＬＡＮカードのメモリにプログラムを記録する形態、同様の機能を実現するための回路を無線ＬＡＮカード内に設ける形態が考えられる。また、一部の機能を無線ＬＡＮカード本体に備えさせ、他の一部の機能をドライバソフトウェアの機能として提供する形態も考えられる。すなわち、本発明のスレーブ無線通信装置の機能は、ソフトウェアとして実現しても、ハードウェアとして実現しても、両方により実現してもよい。
【０１６４】
また、上記実施の形態のアクセスポイント２２ａ、２２ｂは、前述のようにその内部の制御ボード上で動作するプログラムにより本発明にかかる各機能を実現している。しかし、制御ボード上の回路として、すなわちハードウェアとして本発明の機能を実現することも可能である。すなわち、本発明のマスタ無線通信装置もまた、ソフトウェアとして実現する形態、ハードウェアとして実現する形態、および両方により実現する形態が考えられる。
【０１６５】
また、筐体内に無線ＬＡＮカードと制御ボードが組み込まれた装置で、その制御ボードにより、アクセスポイント２２ａの機能と、無線ブリッジ２５ｃの機能の両方を実現してもよい。すなわち制御ボードに２種類のプログラムあるいは２種類の回路を搭載する。切り替えスイッチを設けて２つの機能を切り替えられるようにすれば、１つの装置をマスタ無線通信装置としてもスレーブ無線通信装置としても使用することができるので、特にシステム構成を頻繁に変更するユーザにとっては都合がよい。アクセスポイントと無線ＨＵＢ、アクセスポイントと無線ルータというように、他の機能との組み合わせも考えられる。
【０１６６】
なお、上記実施の形態では、秘密鍵Ｋｓの暗号化や、暗号化データストリームの生成において、暗号化関数としてＲＣ５を採用しているが、暗号化関数として、ＲＳＡ社が開発したＲＣ４、ＮＴＴが開発したＦＥＡＬ、あるいは他社が開発したＤＥＳ、ＡＥＳ、その他種々の暗号化関数、特に共通鍵暗号関数を採用する形態も考えられる。また、現存する暗号化関数のみならず将来提案される暗号化関数も適用可能であることは、言うまでもない。
【０１６７】
【発明の効果】
本発明の無線通信方法では、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の間で送受信される通信データの暗号化および復号化に使用する暗号鍵を、マスタ装置が生成し、秘密鍵で暗号化してからスレーブ装置に配布する。この方法では、マスタ無線通信装置と同じ秘密鍵を保持する装置でなければ、暗号鍵を取得することができず、通信もできないため、通信が許可されていない端末による不正なアクセスを防止することができる。
【０１６８】
また、暗号鍵は、秘密鍵により暗号化されて転送されるので、第三者が電波の盗聴などにより暗号鍵を取得して通信内容を解読することは極めて困難であり、通信内容に関し、高い秘匿性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無線ＬＡＮシステムの一実施の形態を示す図
【図２】 秘密鍵を共有する手順を説明するための図
【図３】 暗号鍵を共有する手順を説明するための図
【図４】 本発明の無線通信方法による手順の全体を示す図
【図５】 暗号化データストリームを用いた通信データの暗号化について説明するための図
【図６】 秘密鍵の生成機能について説明するための図
【図７】 秘密鍵の転送設定機能について説明するための図
【図８】 秘密鍵配布用ＦＤの作成機能について説明するための図
【図９】 秘密鍵配布用ＦＤを用いた秘密鍵の設定について説明するための図
【図１０】 暗合鍵の共有確認処理を説明するための図
【図１１】 暗号化データストリームの生成手順を説明するための図
【図１２】 特定端末との通信拒否機能について説明するための図
【図１３】 一般的な無線ＬＡＮシステムの構成を示す図
【図１４】 ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく認証、秘匿方法を説明するための図
【図１５】 無線ＬＡＮを一部に導入した社内ＬＡＮシステムの例を示す図
【図１６】 ＩＥＥＥ８０２．１ｘの認証手順を説明するための図
【符号の説明】
１ アクセスポイント、２ 通信を許可された端末、 ３ ノートパソコン、４ 無線ＬＡＮカード、 ５，６ 通信を許可されていない端末、 ８ 建物の壁、 ９ ポート、 １０ 電波、 １１ 通信パケット、
１２ サーバ、 １３ ＨＵＢ、 １４ アクセスポイント、 １５ 端末、 １６ 有線ＬＡＮ、 １７ 認証用サーバ（ＲＡＤＩＵＳサーバ）、 １８ 登録リスト、
１９ 有線ＬＡＮ、 ２０ サーバ、２１ａ，ｂ パソコン群、 ２２ａ，ｂアクセスポイント、 ２３ａ〜ｆ パソコン、 ２４ａ，ｂ ＨＵＢ、 ２５ａ，ｂ 端末、 ２５ｃ 無線ブリッジ、 ２６ａ，ｂ ノートコンピュータ、
２７ａ，ｂ 無線ＬＡＮカード、
２８ 管理用コンピュータ、 ２９ ＦＤ、 ３０ ケーブル、 ３１ 管理者、 ３２ ハードディスク、 ３３ ユーザ、 ３４ 暗号化データストリーム、 ３５ 通信パケット、 ３６ 暗号化パケット、 ３７ 無線ＬＡＮパケット、 ３８ 暗号化に使用する範囲、 ３９ 暗号化されたデータ、４０ 通信拒否対象登録テーブル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮの無線通信方法と、その方法の実現に用いられる各種装置およびプログラム、それらの装置により構築される無線ＬＡＮシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワイヤレスなネットワーク環境を手軽に実現できる無線ＬＡＮシステムが注目を浴びており、社内ネットワークに無線ＬＡＮを導入する企業が増えている。
【０００３】
図１３に、一般的な無線ＬＡＮシステムの構成を示す。無線ＬＡＮシステムは、アクセスポイント装置（以下、単にアクセスポイントという）１と、アクセスポイント１との通信を許可された端末装置（以下単に、端末という）２ａ，２ｂ，２ｃにより構成される。
【０００４】
アクセスポイント１と端末２ａ，２ｂ，２ｃは、いずれもデジタルデータを電波１０に変換して送受信する機能を備えている。端末２ａ，２ｂ，２ｃは、パソコンに無線ＬＡＮカードを挿入することによってそのような機能を付加したものを利用することが多い。アクセスポイント１は元来そのような機能を備える装置であるが、本体内部は、無線ＬＡＮカードと、その無線ＬＡＮカードを制御するための制御ボードの組み合わせからなることが少なくない。端末２ａ，２ｂ，２ｃは、アクセスポイント１を介して相互に無線通信を行うことができる。
【０００５】
また、アクセスポイント１は、ケーブルを接続するためのポート９を備えており、有線ＬＡＮやインターネットなどの有線ネットワークに接続されていることが多い。アクセスポイント１が有線ネットワークに接続されている場合には、アクセスポイント１は端末２ａ，２ｂ，２ｃから受信した無線パケットを有線パケットに変換して有線ネットワークに送出する。これにより端末２ａ〜２ｃは有線ネットワーク上の他のコンピュータと通信することができる。
【０００６】
無線ＬＡＮシステムでは、アクセスポイント１との通信を許可されていない端末５が、アクセスポイント１を介して有線ネットワークにアクセスできないようにする必要がある。また、電波１０は建物８の壁を通り抜けて外部にも送出されてしまうため、端末２ａ、２ｂ、２ｃとアクセスポイント１との間で交換された通信パケットが外部の端末６に盗聴されないようにする必要もある。すなわち、無線ＬＡＮシステムにとって、端末認証機能と、通信内容を秘匿する機能は、必須の機能といえる。
【０００７】
現在市販されている無線ＬＡＮ製品の多くは、無線ＬＡＮの国際標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１に従った仕様となっている。図１４は、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく認証、秘匿方法を説明するための図である。
【０００８】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、端末の認証を行うために、アクセスポイント１に、通信を許可する端末のＭＡＣアドレスを予め登録しておく。ＭＡＣアドレスは通信装置を識別するための固有データとして製造時から装置内に設定されているデータである。通常、装置メーカを示すコードとメーカが管理する連続番号を組み合わせた４８ビットのデータがＭＡＣアドレスとして設定される。通信パケット１１のヘッダには、送信元および送信先を特定する情報としてＭＡＣアドレスが設定される。アクセスポイント１は、通信パケット１１内の送信元ＭＡＣアドレスと登録済み端末のＭＡＣアドレスとを照合することにより、その通信パケットを送信した端末が通信を許可した端末か否かの認証を行う。
【０００９】
しかし、この方法では、通信パケットの盗聴などによりＭＡＣアドレスを知った第三者が、自分の端末にそのＭＡＣアドレスを設定して登録端末のふりをする、いわゆる「なりすまし」が可能であるという問題が指摘されている。
【００１０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）と呼ばれる暗号化機能により通信内容を秘匿する。ＷＥＰでは、予め４０ビットの暗号鍵データＫを生成し、その暗号鍵データＫをアクセスポイント１と端末２ａ、２ｂ、２ｃに予め登録しておく。さらに、端末２ａ、２ｂ、２ｃとアクセスポイント１はそれぞれ、パケットを送信する度にイニシャルベクタ（ＩＶ）と呼ばれる２４ビットの鍵を、内部で生成する。通信内容は、暗号鍵データＫのみ、または暗号鍵データＫとＩＶの両方を用いて暗号化され、転送後に復号化される。イニシャルベクタは暗号化されたデータとともに、通信パケット１１内に格納される。
【００１１】
しかし、現在市販されている製品の多くは暗号鍵データＫをユーザが手動で設定登録するようになっているため、一旦設定された暗号鍵データＫが長期間使用されることが多い。また、イニシャルベクタも通信パケットの傍受により簡単に知ることができ、かつ２４ビットと短いため、数時間電波を傍受して解析すれば、通信内容の解読は可能であると言われている。
【００１２】
このＩＥＥＥ８０２．１１のセキュリティ上の問題点を解決するための規格として提案されたのが、ＩＥＥＥ８０２．１ｘである。ＩＥＥＥ８０２．１ｘは、例えば図１５に示すような構成のシステムを対象とする規格である。図１５のシステムは、無線ＬＡＮを一部に導入した企業の社内ＬＡＮシステムである。ファイルサーバ１２、オフィス内に設置されたＨＵＢ１３、会議室に設置されたアクセスポイント１４は、いずれも有線ＬＡＮ１６に接続されている。ユーザは、オフィスで仕事をするときにはノートパソコン３をＨＵＢ１３にケーブル接続することによりファイルサーバ１２にアクセスし、会議室にいるときには、ノートパソコン３に無線ＬＡＮカード４を挿入したものを端末１５として用いて、アクセスポイント１４を介してファイルサーバ１２にアクセスする。
【００１３】
ＩＥＥＥ８０２．１ｘでは、有線ＬＡＮ１６上に図１５に示すようにＲＡＤＩＵＳサーバと呼ばれる認証用サーバ１７を設置して端末の認証処理を行わせる。認証用サーバ１７は、ＨＵＢ１３経由で有線ＬＡＮ１６に接続する端末も、アクセスポイント１４経由で有線ＬＡＮ１６に接続する端末も、ＩＤとパスワードを用いて同じように認証する。
【００１４】
図１６は、ＩＥＥＥ８０２．１ｘの認証手順を説明するための図である。認証用サーバ１７には、予め端末１５あるいは端末１５を使用するユーザのＩＤと、ＩＤごとのパスワードが登録されている。端末１５がアクセスポイント１４に接続要求を送信すると、アクセスポイント１４から端末１５に対し認証要求が返される。端末１５にＩＤとパスワードが入力されると、それらはアクセスポイント１４を経由して認証用サーバ１７に送られる。認証用サーバ１７は受信したＩＤ、パスワードを登録リスト１８に予め登録されたＩＤ、パスワードと照合し、登録済みの端末であれば、認証が成功したことを端末１５に通知する。アクセスポイント１４は、認証用サーバ１７が認証した端末に、前述のパスワードを用いて端末ごと、接続ごとに生成した暗号鍵を送信する。以降、端末１５とアクセスポイント１４は、この暗号鍵を用いて通信内容を暗号化／復号化する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＥＥＥ８０２．１１仕様の無線ＬＡＮ製品は、現在広く安価に提供されており、無線ＬＡＮの普及に貢献したものの、前述のようにセキュリティ上の問題が指摘されている。
【００１６】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１ｘは、セキュリティ面では改善されているものの、認証用サーバの設置、管理コストを負担しなければならない。すなわち、大企業の社内ＬＡＮには適しているが、数十台のパソコンからなる小規模な無線ＬＡＮシステムには向かない。また、無線ＬＡＮシステムの一形態として、各端末からアクセスポイントを介してインターネットに接続するだけの（有線ＬＡＮがない）システムがあるが、この形態では認証用サーバを設置することができない。
【００１７】
このため、システムの規模に拘わらず比較的安価に構築することができ、かつ十分なセキュリティを確保できる無線ＬＡＮシステムの実現が望まれる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための方法を提案するとともに、その方法の実現に用いられる各種装置およびプログラムと、それらの装置により構築される無線ＬＡＮシステムを提供する。
【００１９】
本発明が提案する無線通信方法は、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、その無線接続用アクセスポイントとの通信を許可された少なくとも１つのスレーブ無線通信装置との間の無線通信方法であり、
マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で所定の秘密鍵を共有し、
マスタ無線通信装置により暗号鍵を生成し、
生成した暗号鍵を秘密鍵を用いて暗号化してマスタ無線通信装置からスレーブ無線通信装置に転送し、
スレーブ無線通信装置側で、転送された暗号鍵を秘密鍵を用いて復号化することにより、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で暗号鍵を共有し、
マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置との間で送受信する通信データの暗号化および復号化に、その共有された暗号鍵を用いることを特徴とする方法である。
【００２０】
通信データの暗号化および復号化には、暗号鍵を直接用いてもよいが、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いてもよい。通信時の処理を高速化するためである。この際、暗号化データストリームの一部分を通信データの暗号化に用い、暗号化した通信データにその部分を示す指標データを付して送信してもよい。暗号化に使用する部分を変化させることで解読を困難にするためである。
【００２１】
上記方法では、マスタ無線通信装置による暗号鍵の生成、暗号化および転送を、所定のタイミングで繰り返すことにより、共有された暗号鍵をそのタイミングで更新することが好ましい。頻繁に鍵を交換することで暗号解読を困難にするためである。所定のタイミングとしては、マスタ無線通信装置の電源投入時、所定の時刻、所定の時間間隔、所定時間以上通信が途切れた時、マスタ無線通信装置に接続するスレーブ無線通信装置数が所定数以下になった時、および外部から指示があった時などが考えられる。
【００２２】
秘密鍵は、厳重に管理された環境で生成、保存された鍵を用いるのがよい。例えば、所定の鍵管理装置により生成され、鍵管理装置に外部から入力された第１のパスワードを用いて暗号化された状態で鍵管理装置内部に記憶され、鍵管理装置に第１のパスワードが入力された際に復号化されて利用可能な状態となるような鍵を用いるとよい。
【００２３】
秘密鍵を、前記マスタ無線通信装置と少なくとも１つのスレーブ無線通信装置とで共有するには、例えば、鍵管理装置が管理している秘密鍵を、その秘密鍵を共有させるマスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の各々の固有データを用いてそれぞれ暗号化し、各固有データに対応するマスタ無線通信装置およびスレーブ無線通信装置に暗号化した秘密鍵を転送し、暗号化されて転送された秘密鍵を、転送された側のマスタ無線通信装置またはスレーブ無線通信装置において、その無線通信装置の固有データを用いてそれぞれ復号化すればよい。
【００２４】
あるいは、鍵管理装置が管理している秘密鍵を、その秘密鍵を共有させるマスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の各々の固有データ、および／または第２のパスワードを用いて暗号化した後所定の記憶媒体に記憶し、その記憶媒体から読み出した暗号化された秘密鍵を、対応するマスタ無線通信装置またはスレーブ無線通信装置のそれぞれにおいて、その無線通信装置の固有データおよび／または第２のパスワードを用いて復号化することによって、秘密鍵を共有してもよい。
【００２５】
この際、秘密鍵は、マスタ無線通信装置、スレーブ無線通信装置それぞれの内部に、その各無線通信装置の固有データを用いて暗号化された状態で記憶しておくことが望ましい。
【００２６】
なお、固有データとしては、無線通信装置ごとに異なる無線通信装置識別データ（例えば装置のＭＡＣアドレスなど）を所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００２７】
さらに、スレーブ無線通信装置は、秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を、秘密鍵を用いて再び暗号化してからマスタ無線通信装置に転送し、マスタ無線通信装置は、マスタ無線通信装置自身が秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、スレーブ無線通信装置により暗号化されて転送された暗号鍵とを照合することが好ましい。これにより、同じ秘密鍵を保持していることを確認できるからである。
【００２８】
マスタ無線通信装置は、複数のスレーブ無線通信装置との間で暗号鍵を共有する際には、複数のスレーブ無線通信装置に対し、暗号化された暗号鍵を同時に転送してもよいし、順次転送してもよい。
【００２９】
また、マスタ無線通信装置は、マスタ無線通信装置の通信圏内に配置されたスレーブ無線通信装置の電源投入時および／または通信圏外に配置されたスレーブ無線通信装置が通信圏内に移入したときに、暗号化された暗号鍵をそのスレーブ無線通信装置に転送することが好ましい。
【００３０】
なお、マスタ無線通信装置は、前記暗号鍵の更新中は、すべてのスレーブ無線通信装置の暗号鍵を更新し終えるまで、各スレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信を中断してもよいし、暗号鍵更新中も通信データの送受信を中断することなく、暗号鍵の更新が完了したスレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信には更新された暗号鍵を用い、暗号鍵の更新が未完了のスレーブ無線通信装置との間の通信データの送受信には更新前の暗号鍵を用いるようにしてもよい。
【００３１】
マスタ無線通信装置は、暗号鍵の更新中に、いずれかのスレーブ無線通信装置から更新前の暗号鍵を用いて暗号化された通信データを受信した場合には、そのスレーブ無線通信装置に対し優先的に更新の手続きを行うことが好ましい。
【００３２】
本発明の第１の無線通信装置は、上記方法においてマスタ無線通信装置として使用される装置である。すなわち、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能する無線通信装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
通信データの暗号化および復号化に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて暗号化する鍵暗号化手段と、
鍵暗号化手段により暗号化された暗号鍵を、秘密鍵と同じ秘密鍵を保持する他の無線通信装置に転送する転送手段と、
前記他の無線通信装置との間で、暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
データ送受信手段は、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いる手段とすることが好ましい。この際、データ送受信手段は、暗号化データストリームの一部分を暗号化に用い、暗号化した通信データにその一部分を示す指標データを付して送信するようにしてもよい。
【００３４】
この第１の無線通信装置は、暗号鍵生成手段による暗号鍵の生成、鍵暗号化手段による暗号化および転送手段による転送を所定のタイミングで繰り返すことにより、共有された暗号鍵を前記タイミングで更新することが好ましい。
【００３５】
また、第１の無線通信装置は、自身が秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、暗号鍵を転送した先の無線通信装置が秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を同じ秘密鍵を用いて再び暗号化して第１の無線通信装置に返送したものとを照合する照合手段をさらに備えることが好ましい。所定のタイミングとしては、マスタ無線通信装置の電源投入時、所定の時刻、所定の時間間隔、所定時間以上通信が途切れた時、マスタ無線通信装置に接続するスレーブ無線通信装置数が所定数以下になった時、および外部から指示があった時などが考えられる。
【００３６】
秘密鍵保持手段は、第１の無線通信装置の固有データを用いて暗号化された秘密鍵を記憶する手段とすることが好ましい。固有データとしては、第１の無線通信装置の識別データを所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００３７】
転送手段は、前記他の複数の無線通信装置に対し暗号化された暗号鍵を転送する際に、暗号化された暗号鍵を同時に転送する手段としても、順次転送する手段としてもよい。転送手段は、マスタ無線通信装置の通信圏内に配置されたスレーブ無線通信装置の電源投入時および／または通信圏外に配置されたスレーブ無線通信装置が通信圏内に移入したときに、暗号化された暗号鍵をそのスレーブ無線通信装置に転送することが好ましい。
【００３８】
データ送受信手段は、暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段による暗号鍵の更新中に、いずれかのスレーブ無線通信装置との間で通信データを送受信する場合には、通信データの送受信を中断してもよいし、暗号鍵の更新中も通信データの送受信を行い、暗号鍵の更新が完了した他の無線通信装置との間の通信データの送受信には更新された暗号鍵を用い、暗号鍵の更新が未完了の他の無線通信装置との間の通信データの送受信には更新前の暗号鍵を用いるようにしてもよい。
【００３９】
暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段による暗号鍵の更新が行われている間にデータ送受信手段が更新前の暗号鍵を用いて暗号化された通信データを受信した場合には、暗号鍵生成手段、鍵暗号化手段および転送手段は、通信データの送信元の無線通信装置に対し優先的に前記更新の手続きを行うのがよい。
【００４０】
また、第１の無線通信装置は、第１の無線通信装置が保持する秘密鍵と同じ秘密鍵を保持する他の無線通信装置のうち、コンピュータシステムへのアクセスの許可が取り消された無線通信装置を通信拒否対象として記憶する通信拒否対象記憶手段と、通信拒否対象記憶手段により通信拒否対象として記憶された無線通信装置との通信データの送受信に必要な処理の実行を拒否する通信拒否手段とを、さらに備えることが好ましい。ここで、通信データの送受信に必要な処理とは、具体的には、暗号鍵の生成処理、暗号鍵の転送処理、データの送信処理、受信処理、あるいは帰属処理などである。
【００４１】
次に、本発明の第２の無線通信装置は、上記本発明の方法においてスレーブ無線通信装置として使用される装置である。すなわち、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとの間で無線通信を行う無線通信装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
無線接続用アクセスポイントが前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してその無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
無線接続用アクセスポイントとの間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
但し、スレーブ無線通信装置の機能は、ソフトウェアにより実現することもできる。本発明の通信制御プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御プログラムであって、スレーブ無線通信装置を、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段として機能させるための通信制御プログラムである。
【００４３】
なお、このような通信制御プログラムは、各種記録媒体に記録して配布することが可能である。またネットワーク上で配布することも可能である。
【００４４】
さらには、上記スレーブ無線通信装置の機能は、例えば無線ＬＡＮカードのように、パソコンなどの処理装置に挿入されることにより処理装置と一体となって機能するハードウェアにより実現してもよい。本発明の通信制御装置は、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段とを備えたことを特徴とする。
【００４５】
スレーブ無線通信装置を専用装置として提供する場合、ソフトウェアによりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合、無線ＬＡＮカードのような組み込み方の制御装置によりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合の、いずれの場合でも、データ送受信手段は、暗号鍵を用いて所定のデータを暗号化することにより生成した暗号化データストリームを、通信データの暗号化および復号化に用いる手段とすることが好ましい。この際、データ送受信手段は、暗号化データストリームの一部分を暗号化に用い、暗号化した通信データにその一部分を示す指標データを付して送信してもよい。
【００４６】
また、スレーブ無線通信装置を専用装置として提供する場合、ソフトウェアによりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合、無線ＬＡＮカードのような組み込み方の制御装置によりスレーブ無線通信装置の機能を実現する場合の、いずれの場合でも、秘密鍵保持手段は、この無線通信装置の固有データを用いて暗号化された秘密鍵を記憶する手段とするのがよい。固有データとしては、この無線通信装置の識別データを所定の暗号手法により暗号化することにより生成されたデータなどが考えられる。
【００４７】
なお、上記スレーブ無線通信装置の機能を、ハードウェアとソフトウェアの両方により実現することも可能である。例えば、スレーブ無線通信装置の一部の機能を無線ＬＡＮカードの機能として提供し、他の一部の機能は無線ＬＡＮカードのドライバソフトウェアにより提供する形態が考えられる。この場合、ドライバソフトウェアは、以下のような記録媒体に記録されて提供される。
【００４８】
その記録媒体とは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置との間で無線通信を行うスレーブ無線通信装置の通信機能を制御する通信制御プログラムが記録された記録媒体であって、前記スレーブ無線通信装置を、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段として機能させるプログラムと、
マスタ無線通信装置が前記秘密鍵と同じ秘密鍵を用いて暗号化してスレーブ無線通信装置に転送した暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段として機能させるプログラムと、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するデータ送受信手段として機能させるためのプログラムの少なくとも１つが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００４９】
次に、本発明の鍵管理プログラムは、秘密鍵を各装置に設定するためのプログラムである。本発明の方法において、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置で所定の秘密鍵を共有する際に用いられるプログラムである。鍵の設定方法に応じて、２種類のプログラムを提案する。
【００５０】
第１の鍵管理プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、前記無線接続用アクセスポイントとの通信を許可されたスレーブ無線通信装置の、両無線通信装置に対し、共通の秘密鍵を設定するための鍵管理プログラムであって、コンピュータに、
所定の秘密鍵を、その秘密鍵を設定する無線通信装置の固有データを用いてそれぞれ暗号化する装置別暗号化機能と、
装置別暗号化機能により暗号化された秘密鍵を、暗号化に用いた固有データに対応する各無線通信装置にそれぞれ転送する秘密鍵転送機能とを実現させるための鍵管理プログラムである。
【００５１】
また、第２の鍵管理プログラムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、無線接続用アクセスポイントとの通信を許可されたスレーブ無線通信装置の、両無線通信装置に対し、共通の秘密鍵を設定するための鍵管理プログラムであって、コンピュータに、
所定の秘密鍵を、その秘密鍵を設定する無線通信装置の固有データ、および／または第２のパスワードを用いて暗号化する装置別暗号化機能と、
装置別暗号化機能により暗号化された秘密鍵を、所定の記憶媒体に記憶せしめる外部出力機能とを実現させるための鍵管理プログラムである。
【００５２】
第１および第２の鍵管理プログラムのいずれにおいても、コンピュータに、さらに、
秘密鍵を生成する鍵生成機能と、
鍵生成機能により生成された秘密鍵を、外部から入力された第１のパスワードを用いて暗号化してから、そのコンピュータ内部に保管する秘密鍵保管機能と、そのコンピュータに第１のパスワードが入力された際に秘密鍵保管機能により保管された秘密鍵を復号化して利用可能な状態にする秘密鍵読出機能を追加してもよい。
【００５３】
なお、本発明の無線ＬＡＮシステムは、上記本発明の第１の無線通信装置をマスタ無線通信装置とし、また上記本発明の第２の無線通信装置、あるいは汎用処理装置に本発明の通信制御プログラムや通信制御装置を組み込んだものをスレーブ無線通信装置として、本発明の方法に基づき無線通信を行う無線ＬＡＮシステムである。
【００５４】
すなわち、本発明の無線ＬＡＮシステムは、コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、前記無線接続用アクセスポイントとの通信を許可された少なくとも１つのスレーブ無線通信装置とを備えた無線ＬＡＮシステムであって、
前記マスタ無線通信装置は、
所定の秘密鍵を保持するマスタ側秘密鍵保持手段と、
通信データの暗号化および復号化に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を、秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて暗号化する鍵暗号化手段と、
鍵暗号化手段により暗号化された暗号鍵を、前記秘密鍵と同じ秘密鍵を保持するスレーブ無線通信装置に転送する転送手段と、
転送手段が暗号鍵を転送した先の無線通信装置との間で、その暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するマスタ側データ送受信手段とを備え、
スレーブ無線通信装置は、
マスタ無線通信装置と同じ秘密鍵を保持するスレーブ側秘密鍵保持手段と、
マスタ無線通信装置の転送手段から転送された暗号鍵を、スレーブ側秘密鍵保持手段が保持する秘密鍵を用いて復号化する鍵復号化手段と、
マスタ無線通信装置との間で、鍵復号化手段により復号化された暗号鍵を用いて暗号化された通信データを送受信するスレーブ側データ送受信手段とを備えることを特徴とする。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５６】
１. 無線ＬＡＮシステムの全体像と無線通信方法の概要
はじめに、本発明の無線ＬＡＮシステムの一実施の形態として、図１に、無線ＬＡＮを一部に導入した企業内ＬＡＮシステムの一例を示す。このシステムは、有線ネットワーク１９に接続されたサーバコンピュータ２０、パソコン群２１ａ、アクセスポイント２２ａ、２２ｂと、アクセスポイント２２ａ、２２ｂを介して有線ネットワーク１９と通信可能な端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃと、その無線ブリッジ２５ｃに接続されたパソコン群２１ｂにより構成される。パソコン群２１ａ、２１ｂは、それぞれＨＵＢ２４ａ、２４ｂと、それらにケーブル接続された複数のパソコン２３ａおよび２３ｂ、２３ｃ〜２３ｆにより構成される。
【００５７】
アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、いずれも通信データを電波に変換して送受信する機能（以下、無線通信機能という）を備える。無線通信機能は、各装置に本来から備わっている機能でも、後から付加された機能であってもよい。
【００５８】
例えば、本実施の形態の端末２５ａ、２５ｂは、ノートパソコン２６ａ、２６ｂに無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂをそれぞれ挿入し、無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを制御するためのドライバソフトウェアをそれぞれインストールすることによって、後から無線通信機能を追加したものである。そのような装置としては、他に、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital assistant）に無線ＬＡＮカードを挿入したものや、デスクトップパソコンに無線ＬＡＮ用制御ボードを組み込んだものなどがある。
【００５９】
一方、本実施の形態のアクセスポイント２２ａ、２２ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、無線通信機能を備えた専用装置である。但し、実際の構造は、筐体内に無線ＬＡＮカードと、そのカードを制御するための制御ボードを組み込んだ構造となっており、無線ＬＡＮカードと制御ボード上のＲＯＭに記憶されたプログラムにより無線通信機能を実現している。このような装置としては、他に無線ＨＵＢ、無線ルータなどがある。
【００６０】
アクセスポイント２２ａ、２２ｂの無線通信機能により、端末２５ａ、２５ｂ間の相互通信、端末２５ａ、２５ｂからサーバコンピュータ２０へのアクセス、パソコン群２１ｂのパソコン２３ｃ〜２３ｆとパソコン群２１ａのパソコン２３ａ、２３ｂとの間の通信などが実現される。また、図に示すように、端末２５ｂはアクセスポイント２２ａとも２２ｂとも通信可能である。端末２５ａおよび無線ブリッジ２５ｃも、アクセスポイント２２ａ、２２ｂのいずれをも利用することができる。
【００６１】
以下、本発明の無線通信方法の一実施の形態として、図１のアクセスポイント２２ａと端末２５ａとの間の通信方法を例にあげる。但し、前述のように、アクセスポイントと無線通信を行う装置は必ずしもユーザが直接操作する端末とは限らず、無線ブリッジ２５ｃのような中継装置もある。本発明の無線通信方法はそのような中継装置も含め、あらゆる装置を対象とした無線通信方法であり、以下の説明は本発明の範囲を限定するものではない。
【００６２】
アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、「秘密鍵の共有」、「暗号鍵の共有」という２つのステップを経た後に、共有した暗号鍵を利用して暗号通信を行う。「暗号鍵」は通信内容の暗号化に使用する鍵であり、「秘密鍵」はその暗号鍵を暗号化するための鍵である。また「共有」とは、アクセスポイント２２ａと端末２５ａが同じ鍵を、それぞれ内部に保持することをいう。
【００６３】
まず、図２を参照して、秘密鍵を共有する手順を説明する。本実施の形態では、システム管理者が使用する管理用コンピュータ２８に組み込まれた鍵管理プログラムによって、秘密鍵Ｋｓを生成する。
【００６４】
次に、管理用コンピュータ２８とアクセスポイント２２ａとをケーブル３０で接続することにより直接通信できる状態にする。ケーブル３０は、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢケーブル、ＲＳ２３２Ｃケーブルなど汎用の接続ケーブルの何れでもよい。その後、生成された秘密鍵Ｋｓを、ケーブル３０を介して、管理者用コンピュータ２８からアクセスポイント２２ａに転送する。これによりアクセスポイント２２ａに、秘密鍵Ｋｓが設定される。アクセスポイント２２ａの他、アクセスポイント２２ｂ、無線ブリッジ２５ｃにも、この手順により秘密鍵Ｋｓを設定することができる。
【００６５】
次に、生成した秘密鍵Ｋｓを、記録媒体２９に記録する。記録媒体２９は、データを記憶して保持できる媒体であればよく、フロッピー（登録商標）ディスクのほか、ＭＯ、ＣＤＲ、テープなどが考えられる。端末２５ａは、記録媒体２９から秘密鍵Ｋｓを読み出して内部に記憶する。これにより、端末２５ａに秘密鍵Ｋｓが設定される。端末２５ａのほか、端末２５ｂにも、この方法により秘密鍵Ｋｓを設定することができる。
【００６６】
なお、秘密鍵Ｋｓを受け渡す手段としては、ケーブル接続、記録媒体による受渡しのほか、赤外線を利用したワイヤレス通信、その他あらゆるデータ受渡し手段を用いることができる。ただし、はじめて秘密鍵を設定するときには、設定先の装置がアクセスポイントへのアクセスを許可されたものか否かの認証ができないため、端末を一同に集めるなど原則としてクローズした環境で設定を行うことが好ましい。
【００６７】
次に、図３を参照して、暗号鍵を共有する手順を説明する。上記秘密鍵Ｋｓが設定されたアクセスポイントは、以降、暗合鍵Ｋの生成と配布を自律的に、すなわち他の装置に何ら依存することなく独立して行う。各アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、それぞれ任意の暗合鍵Ｋを生成し、生成した暗合鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで暗号化する。なお、本実施の形態では、暗号化の方式として、ＲＳＡ社が開発した暗号方式ＲＣ５を用いる（以下、暗号化関数ＲＣ５と称する）。
【００６８】
その後、各アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、秘密鍵Ｋｓで暗号化した暗合鍵Ｋを端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに転送する。この転送は、無線伝送により行う。端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃは、各アクセスポイント２２ａ、２２ｂから転送された暗号化された暗合鍵Ｋを、前述の手順により設定された秘密鍵Ｋｓを用いて復号化することにより抽出する。
【００６９】
図４は、本発明の無線通信方法による手順の全体を示す図である。この図は、図２の秘密鍵の共有、図３の暗号鍵の共有、およびその後の通信処理を、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間のやりとりに着目して表している。図の左側はアクセスポイント２２ａの処理、図の右側は端末２５ａの処理、中央の矢印は両者間で交換されるデータなどである。
【００７０】
図に示すように、アクセスポイント２２ａと端末２５ａとの間では、まず秘密鍵共有手順により１２８ビットの秘密鍵Ｋｓが共有される。アクセスポイント２２ａは、任意の１２８ビットの暗号鍵Ｋを生成し、暗号化関数ＲＣ５を用いて暗号鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで暗号化する。暗号化された暗号鍵Ｋは、端末２５ａに転送される。端末２５ａは、暗号化された暗号鍵Ｋを秘密鍵Ｋｓで復号化して抽出する。以上の手順によりアクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で暗合鍵Ｋが共有される。
【００７１】
ここで、本実施の形態では、共有された暗合鍵Ｋを直接通信内容の暗号化に利用するのではなく、暗合鍵Ｋで所定のデータを暗号化して所定の長さのデータ（以下、これを暗号化データストリームと称する）を生成し、この暗号化データストリームと通信データの論理演算（ＥＸＯＲ）を行うことにより通信内容の暗号化、復号化を行う。これは、暗号化および復号化の処理を高速化するためである。一般に、入力データを所定の関数（この場合はＲＣ５）で暗号化する場合には、複雑な計算が必要となるため、通信におけるデータ転送レートが劣化するおそれがある。これに対し、２つのデータの論理演算は比較的簡単な処理であり計算時間も少なくてよい。よって、予め暗号化データストリームを生成しておき、入力データとその暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとる方式を用いれば、暗号化、復号化の処理時間を短縮することができ、データ転送レートの低下を避けることができる。
【００７２】
そこで、本実施の形態のアクセスポイント２２ａと端末２５ａは、図４に示すように、共有する暗合鍵Ｋからそれぞれ暗号化データストリームを生成する。アクセスポイント２２ａが生成する暗号化データストリームと、端末２５ａが生成する暗号化データストリームは、同じ暗号鍵Ｋを使用して生成されるため、同じものとなる。
【００７３】
アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、暗号化データストリームを共有できたことを確認し、以降、それぞれ相手方に送信するデータを暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとることにより暗号化し、相手方から受信したデータを同じく暗号化データストリームとのＥＸＯＲをとることにより復号化して、暗号通信を行う。
【００７４】
図５は、暗号化データストリームを用いた通信データの暗号化について説明するための図であり、上から順番に、暗号化データストリーム３４、端末２５ａなどにより生成された通信パケット３５、暗号化パケット３６、無線ＬＡＮパケット３７を表している。本実施の形態では、通信パケット３５の暗号化に暗号化データストリーム３４の一部の範囲３８を使用する。
【００７５】
図の例では、パケット３５は、送信するデータにＭＡＣヘッダとフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）をつけた１５３６バイトのデータストリームである。このうちＭＡＣヘッダ以外の部分（暗号化対象と称する）を暗号化する。具体的には、図に示すように、暗号化データストリーム３４のオフセットとして指定された先頭位置以降で暗号化対象と同じ長さの範囲３８と、暗号化対象との間で、論理演算ＥＸ−ＯＲを実行する。
【００７６】
暗号化パケット３６は、図に示すように、暗号化されたデータ３９に制御データＣ、オフセットデータＯＦ、ＭＡＣヘッダなどが付加された２３０４バイトのデータストリームである。
【００７７】
最終的には、図に示すように、無線ＬＡＮシステムで標準化されている従来の暗号化方式に必要なデータ類ＩＶ，ＩＣＶなどがさらに付加されて無線ＬＡＮパケット３７として送信される。
【００７８】
暗号化に使用する範囲３８の先頭位置を示すオフセットデータＯＦは、暗号化されたデータ３９に付加されて、暗号化されたデータ３９とともに転送される。オフセットデータＯＦは、通信ごと（通信パケットごと）に変更される。よって、暗号化データストリームの暗号化に使用する範囲３８は、通信パケットごとに異なる。例えば、暗号化データストリームの長さを２Ｍバイトとした場合、すべての位置を、範囲３８の先頭位置として指定できるようにするためには、２１ビットのオフセットデータ格納領域が必要となる（２21=約２Ｍ通りであるため）。本実施の形態では、２１ビットにダミー３ビットを追加した計２４ビットの領域を、オフセットデータ用に確保している。但し、暗号化データストリームの長さは２Ｍバイトに限定されることはなく、任意の長さを選ぶことができる。オフセットデータＯＦのビット数は、暗号化データストリーム３４の全ビットを指定できるように決めればよい。
【００７９】
このように、暗号鍵Ｋから生成する暗号化データストリームが１つであっても、通信ごとに暗号化データストリームの暗号化に使用する範囲３８を変化させれば、実質的には何通りもの暗号化を行っているのと同じことになり、通信パケットを盗聴した第三者が暗号化されたデータ３９を復号化することは極めて困難になる。
【００８０】
この際、１つの暗号化データストリームを使い続けるのではなく、暗号化データストリームを随時交換すれば、さらに安全である。そこで、本実施の形態では、図４に示すように、アクセスポイント２２ａが、共有している暗号鍵Ｋを所定のタイミングで更新する。この更新処理も、各アクセスポイントにより自律的に、すなわち他の装置が関与することなく行われる。新しい暗合鍵Ｋ´が配布されると、アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、更新後の暗合鍵Ｋ´を用いて暗号化データストリームを生成しなおす。このように、暗号鍵Ｋ、さらには暗号化データストリームを随時更新すれば、極めて秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００８１】
以上、本発明の無線通信方法の一実施の形態について説明した。この方法によれば、アクセスポイント２２ａあるいは２２ｂから端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに暗号鍵Ｋを配布する際に、予め共有化した秘密鍵Ｋｓで暗号化してから配布するので、暗号鍵を裸の状態で配布するのに比べて暗号鍵Ｋが解読されにくい。これはすなわち、その暗号鍵Ｋで暗号化された通信データも解読が難しくなるということであり、秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００８２】
また、この方法では、端末２５ａはアクセスポイント２２ａと同じ秘密鍵Ｋｓを事前に取得していない限り、暗号鍵Ｋを取得することができない。また、暗号鍵Ｋを共有していなければ、相互にデータを復号化することができないので相互に通信することができない。
【００８３】
言い換えれば、アクセスポイント２２ａに対しそのアクセスポイント２２ａが復号化できるデータを送ってきた端末２５ａは、アクセスポイント２２ａと同じ暗号鍵Ｋを保持する端末であり、同じ暗号鍵Ｋを保持しているということは同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということであり、同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということは事前に管理者が秘密鍵Ｋｓを設定した端末、すなわちアクセスポイント２２ａに対するアクセスを許可された端末であるということになる。したがって、アクセスポイント２２ａは、送られてきたデータが復号化できるか否かによって、端末を認証することができる。
【００８４】
すなわち、秘密鍵Ｋｓの管理を徹底することによりアクセス権限の無い第三者による不正アクセスを排除することができ、ＩＥＥＥ８０２．１ｘのＲＡＤＩＵＳサーバを用いた認証と同等の安全性を確保することができる。
【００８５】
さらに、本実施の形態では、上述したように、暗号鍵を随時更新する。従って、第三者が、秘密鍵で暗号化された暗号鍵を取得することができたとしても、その解読に成功する頃には暗号鍵は既に更新されて使用できなくなっている。また、前述のように暗号鍵から生成される暗号化データストリームの使用範囲も通信ごとに異ならせている。よって、常時同じ暗号鍵を使用する方法に比べて通信データを解読することが難しく、高い秘匿性を保つことができる。
【００８６】
また、本実施の形態において、一旦秘密鍵を設定されたアクセスポイントが、以降、他の装置に依存することなく自律して暗号鍵を生成、配布、更新することの意義は大きい。例えば暗号鍵をサーバで一括して発生、管理する方式や、ＩＥＥＥ８０２．１ｘのように１台のＲＡＤＩＵＳサーバにより認証を行う方式のように、通常の処理が１台のコンピュータに大きく依存しているシステムでは、そのサーバが故障したり、そのサーバへの接続経路に異常が生じたりした場合、システムの無線ＬＡＮ部分の機能が完全に停止してしまう。これに対し、本実施の形態のシステムでは、図１に示すようにシステムに複数のアクセスポイントを設けておけば、１つのアクセスポイントが故障したとしても、端末２５ａ、２５ｂあるいは無線ブリッジ２５ｃは、他のアクセスポイントを介してネットワーク１９にアクセスすることができ、故障などによる被害を最小限度に抑えることができる。
【００８７】
２. 秘密鍵の共有
以下、本発明の鍵管理プログラムの一実施の形態を示すために、図２の秘密鍵共有手順、すなわち管理用コンピュータ２８上で秘密鍵を生成して各装置に受け渡す手順について、さらに詳細に説明する。
【００８８】
本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８には、管理用ユーティリティソフトウェアがインストールされており、このソフトウェアの一機能として鍵管理機能が提供されている。鍵管理機能としては、秘密鍵の生成機能、ケーブルを介した秘密鍵の転送設定機能、秘密鍵配布用ＦＤの作成機能の３つが提供されており、管理者は画面メニューからそれぞれの機能を呼び出して実行することができる。
【００８９】
図６は、秘密鍵の生成機能について説明するための図である。はじめに、鍵管理プログラムは、管理者用パスワード（ＰＷＡＤ）の入力を要求する（Ｓ１０１）。管理者３１が管理者用パスワードＰＷＡＤを入力すると、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓをランダムに生成する（Ｓ１０２）。鍵管理プログラムが生成する秘密鍵Ｋｓは、生成されるごとに毎回異なる。次に、鍵管理プログラムは、生成した秘密鍵Ｋｓを、ステップＳ１０１において管理者３１から入力された管理者用パスワードＰＷＡＤで暗号化する（Ｓ１０３）。なお、本明細書および図面においては、ＹをＸで暗号化することを「ＥＸ（Ｙ）」と表記し、ＹをＸで復号化することを「ＤＸ（Ｙ）」と表記するものとする。さらに、鍵管理プログラムは、暗号化した秘密鍵Ｋｓを、管理用コンピュータ２８のハードディスク３２に保存する（Ｓ１０４）。
【００９０】
このように、本実施の形態では、秘密鍵は管理者用パスワードＰＷＡＤがなければ生成することができない。また秘密鍵は暗号化されてハードディスク内に保存されるため、第三者がハードディスク内のデータを盗み見たとしても秘密鍵が知られる心配はない。
【００９１】
さらに、この鍵管理プログラムは、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４までの過程で、生成した秘密鍵Ｋｓの画面への表示を一切行わない。これにより、第三者が、秘密鍵生成処理中の画面を盗み見ることにより秘密鍵を知ってしまう心配もない。
【００９２】
図７は、図２のケーブル３０を介した秘密鍵の転送設定機能について説明するための図である。本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８、アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、および無線ブリッジ２５ｃは、所定の共通データＫＭを保持しており、これを秘密鍵の設定に利用する。共通データＫＭは、メーカが製品製造段階で予め埋め込んでおいたものであり、アクセスポイント２２ａ、２２ｂ、無線ブリッジ２５ｃの場合は、内部メモリに記憶されて保持される。一方、管理者用コンピュータ２８については、管理者用コンピュータ２８にインストールするユーティリティソフトウェアのプログラム本体またはプログラムが利用する定義データに埋め込まれ、ソフトウェアのインストールにより管理者用コンピュータ２８内に記憶される。
【００９３】
秘密鍵の転送は、管理者用コンピュータ２８に、アクセスポイント２２ａ、２２ｂを１台１台ケーブル接続して、順番に行う。以下、管理者用コンピュータ２８をアクセスポイント２２ａとケーブル接続した場合を例に説明する。
【００９４】
図７に示すように、鍵管理プログラムは、まずアクセスポイント２２ａからＭＡＣアドレスを読み出す（Ｓ２０１）。ＭＡＣアドレスは装置ごとに異なるため、ＩＤｉ（ｉ＝１，２，３・・・）と区別して表記するものとする。ここでは、アクセスポイント２２ａのＭＡＣアドレスをＩＤ１、アクセスポイント２２ｂのＭＡＣアドレスをＩＤ２、無線ブリッジ２５ｃのＭＡＣアドレスをＩＤ５とする。
【００９５】
次に、鍵管理プログラムは、ＭＡＣアドレスＩＤ１を共通データＫＭで暗号化し、アクセスポイント２２ａ固有の固有データＫＭ１を生成する（Ｓ２０２）。ＭＡＣアドレスが異なれば生成される固有データＫＭ１も異なるため、以下ＫＭｉ（ｉ＝１，２，３・・・）と区別して表記するものとする。
【００９６】
次に、鍵管理プログラムは、管理者３１に対して管理者用パスワードＰＷＡＤを要求し、管理者３１が入力したパスワードＰＷＡＤを受け付ける（Ｓ２０３）。
【００９７】
管理者から正しい管理者用パスワードＰＷＡＤが入力された場合には、鍵管理プログラムは、ハードディスク３２から、暗号化された秘密鍵Ｋｓを読み出し（Ｓ２０４）、入力された管理者用パスワードＰＷＡＤを用いて復号化する（Ｓ２０５）。これにより、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓを再生する。
【００９８】
鍵管理プログラムは、再生した秘密鍵Ｋｓを、前述の個別データＫＭ１を用いて暗号化した後（Ｓ２０６）、ケーブルを介してアクセスポイント２２ａに転送する（Ｓ２０７）。
【００９９】
一方で、アクセスポイント２２ａも、自身のＭＡＣアドレスＩＤ１を共通データＫＭで暗号化し、アクセスポイント２２ａ固有の固有データＫＭ１を生成する（Ｓ２１１）。管理者用コンピュータ２８から、暗号化された秘密鍵Ｋｓを受け取った際には、アクセスポイント２２ａは、その暗号化された秘密鍵Ｋｓを、生成した固有データＫＭ１を用いて復号化する（Ｓ２１２）。さらに、アクセスポイント２２ａは、復号化した秘密鍵Ｋｓを再び固有データＫＭ１で暗号化して内部のフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する。
【０１００】
なお、本実施の形態において、アクセスポイント２２ａが行うこれらの処理は、アクセスポイント２２ａを構成する制御ボードのＲＯＭに記憶されたプログラムにより実行される。
【０１０１】
前述のように、アクセスポイント２２ａのほか、アクセスポイント２２ｂおよび無線ブリッジ２５ｃについても、同様の手順により秘密鍵Ｋｓを設定する。なお、秘密鍵の転送設定機能は、ケーブル接続が可能な装置に対して秘密鍵を設定するための機能であり、設定対象の装置がアクセスポイントであるか、アクセスポイントの通信相手の装置であるかは問わない。
【０１０２】
図８および図９は、秘密鍵配布用ＦＤの作成機能について説明するための図である。本実施の形態では、端末２５ａおよび２５ｂも、前述の共通データＫＭを保持している。端末２５ａおよび２５ｂは、それぞれノートパソコン２６ａ、２６ｂに無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを挿入することにより無線通信機能を付加したものであるため、無線ＬＡＮカードを使用するためのドライバソフトウェアが組み込まれている。共通データＫＭは、このドライバソフトウェアのプログラム本体またはプログラムが利用する定義データ内に埋め込まれ、ソフトウェアのインストールによりノートパソコン２６ａ、２６ｂ内のメモリに記憶される。但し、無線ＬＡＮカード２７ａ、２７ｂを製造する段階で、無線ＬＡＮカード内のメモリに記憶しておいてもよい。
【０１０３】
秘密鍵配布用ＦＤの作成は、端末２５ａ用のＦＤ、端末２５ｂ用のＦＤというように順番に行う。以下、図８を参照して、端末２５ａ用のＦＤを作成する際の鍵管理プログラムの処理について説明する。
【０１０４】
鍵管理プログラムは、まず無線ＬＡＮカード２７ａからＭＡＣアドレスを読み出す（Ｓ３０１）。ＭＡＣアドレスの読出しは、管理者用コンピュータ２８に内蔵または外付け周辺機器として接続されているカードリーダ（図示せず）に、無線ＬＡＮカードをセットすることにより行う。但し、各無線ＬＡＮカードのＭＡＣアドレスが既知である場合には、その既知のアドレスを管理者用コンピュータ２８に入力しておき、鍵管理プログラムが参照できるようにしてもよい。以下の説明では、無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスをＩＤ３、無線ＬＡＮカード２７ｂのＭＡＣアドレスをＩＤ４とする。
【０１０５】
鍵管理プログラムは、ＭＡＣアドレスＩＤ３を共通データＫＭで暗号化し、無線ＬＡＮカード２７ａ固有の固有データＫＭ３を生成する（Ｓ３０２）。
【０１０６】
次に、鍵管理プログラムは、管理者３１に対して管理者用パスワードＰＷＡＤを要求し、管理者３１が入力したパスワードＰＷＡＤを受け付ける（Ｓ３０３）。
【０１０７】
管理者から正しい管理者用パスワードＰＷＡＤが入力された場合には、鍵管理プログラムは、ハードディスク３２から、暗号化されて記憶された秘密鍵Ｋｓを読み出し（Ｓ３０４）、その管理者用パスワードＰＷＡＤを用いて復号化する（Ｓ３０５）。これにより、鍵管理プログラムは、秘密鍵Ｋｓを再生する。
【０１０８】
鍵管理プログラムは、次に管理者３１に対し、カード別ユーザパスワードＰＷＵＳを要求し、管理者３１からの入力を受け付ける（Ｓ３０６）。カード別ユーザパスワードＰＷＵＳは、無線ＬＡＮカードを使用するユーザごとに決められるパスワードである。但し、例えば管理者が何枚もの無線ＬＡＮカードを一括して管理する場合などには、すべてのカードについて共通のユーザパスワードを使用してもよい。
【０１０９】
管理者から正しいカード別ユーザパスワードＰＷＵＳが入力されると、鍵管理プログラムは、再生した秘密鍵Ｋｓをそのカード別ユーザパスワードＰＷＵＳで暗号化し、さらにそれを個別データＫＭ３で暗号化して（Ｓ３０７）、ＦＤ２９ａに記録する（Ｓ３０８）。
【０１１０】
鍵管理プログラムは、無線ＬＡＮカード２７ｂからも同様にＭＡＣアドレスを読み出し、暗号化した秘密鍵をＦＤ２９ｂに記録する。
【０１１１】
次に、図９を参照して、端末２５ａ用のＦＤ２９に記録された秘密鍵Ｋｓを端末２５ａに設定する処理について説明する。前述のように、端末２５ａを構成するノートパソコン２６ａには、無線ＬＡＮカード２７ａを使用するためのドライバソフトウェアが組み込まれている。以下の処理は、このドライバソフトウェアもしくは、ドライバソフトウェアとともにインストールされたユーティリティソフトウェアが行う。
【０１１２】
ノートパソコン２６ａに組み込まれているこのようなプログラム（ソフトウェア）は、ノートパソコン２６ａに無線ＬＡＮカード２７ａが挿入されると、次のような処理を実行する。まず、図に示すように、挿入された無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスＩＤ３を読み出す（Ｓ４０１）。但し、無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスが既知の場合には、事前にユーザがノートパソコン２６ａに入力しておいてもよい。プログラムは、読み出したＭＡＣアドレスＩＤ３を共通データＫＭで暗号化し、これにより無線ＬＡＮカード２７ａ固有の固有データＫＭ３を生成する（Ｓ４０２）。
【０１１３】
次に、このプログラムは、ユーザ３３（ユーザ３３と管理者３１が同一の場合もある）に対し、カード別ユーザパスワードＰＷＵＳを要求し、その入力を受け付ける（Ｓ４０３）。なお、管理者３１とユーザ３３が異なる場合には、管理者３１がカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを決めて紙などに記録し、その紙をＦＤ２９とともにユーザに配布する。但し、機密性を保つことができれば他の方法によりカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを伝達してもよい。
【０１１４】
次に、このプログラムは、二重に暗号化された秘密鍵をＦＤ２９ａから読み出し（Ｓ４０４）、ステップＳ４０２で生成した固有データＫＭ３と、ステップＳ４０３で入力されたカード別ユーザパスワードＰＷＵＳを用いて復号化することにより秘密鍵Ｋｓを再生する（Ｓ４０５）。復号化した秘密鍵Ｋｓは、再び個別データＫＭ３で暗号化されて、ノートパソコン２６ａのハードディスク等の記憶媒体に記憶される（Ｓ４０６）。
【０１１５】
本実施の形態では、管理者用コンピュータ２８で生成した秘密鍵をアクセスポイントや端末に設定するにあたり、固有データＫＭ３と共通データＫＭを用いて秘密鍵を二重に暗号化してから受け渡している。このため、ケーブル転送やＦＤ受渡しの過程で、受け渡そうとするデータが第三者の手に渡ったとしても、そのデータから秘密鍵Ｋｓを再生することは極めて困難である。
【０１１６】
特に、固有データＫＭｊを用いて暗号化されたデータはその固有データに対応する装置によってしか復号化することができないため、暗号化された秘密鍵が第三者の手に渡ったとしても、対象となる装置を厳重に管理することにより、秘密鍵が再生されることを防止できる。
【０１１７】
なお、安全性を重視する場合には、固有データＫＭ３と共通データＫＭの両方を用いて暗号化することが好ましいが、一方のみを用いて秘密鍵を暗号化した場合でも、相応の安全性を確保することができる。一方のデータのみで秘密鍵を暗号化する場合、セキュリティの観点からは、前述のように固有データＫＭ３を選択するほうが好ましいが、管理者がすべての端末あるいは無線ＬＡＮカードを一括して管理している場合には、共通データのみで暗号化するほうが秘密鍵管理の負担は少ない。
【０１１８】
また、本実施の形態では、アクセスポイント、ノートコンピュータともに、秘密鍵が内部に記憶されるときには必ず暗号化された状態で記憶されるようになっている（図７ステップＳ２１３、図９ステップＳ４０６）。すなわち、秘密鍵は、各装置の電源投入時や、無線ＬＡＮカードがノートパソコンに挿入された時などに、その都度復号化されて使用されるが、それ以外の場合に裸の状態で人目にさらされることはない。したがって、管理者が画面をみながら秘密鍵を設定する従来の方法に比べて、はるかに安全に秘密鍵を保持、管理することができる。
【０１１９】
３．暗合鍵の共有
以下、図３の暗号鍵の共有と暗号化データストリームの生成について、さらに詳細に説明する。図１０および図１１は、暗合鍵共有の詳細な手順を説明するための図である。図１０は、暗号鍵を共有してから共有していることを確認するまでの手順を示している。また、図１１は、暗号化データストリームの生成手順を説明するための図である。これらの処理は、アクセスポイントの電源が投入された際に実行される。また、電源投入後に暗号鍵を更新するときにも、同様の手順により、暗号鍵の共有、暗号化データストリームの生成が行われる。
【０１２０】
図１０の左側は、アクセスポイント２２ａが行う処理を示すフローチャートであり、右側は端末２５ａが行う処理を示すフローチャートである。図に示すように、本実施の形態では、アクセスポイント２２ａは、任意の２５６ビットのデータであるランダムデータＲと、任意の６４ビットのデータであるチャレンジコードＲ１を生成する（Ｓ５０１）。ランダムデータＲの一部が暗号鍵Ｋとなる。
【０１２１】
チャレンジコードＲ１及びランダムデータＲの生成は、例えば暗号化関数ＲＣ５の内部で使用するＣＢＣモードや、擬似ランダムコード（ＰＮ）などを使用することができる。さらにそれらの初期値としては、例えば装置内に存在する実時間タイマーなど毎回異なるハードウェアで生成した値を使用することができる。ＭＡＣアドレスの情報も使用可能である。また、チャレンジコードＲ１は、端末ごとに異なる値にするのがよい。同じものを複数の端末に使用すると、ランダムデータＲも同じなので秘密鍵Ｋｓが解読されやすくなり、あまり好ましくない。
【０１２２】
アクセスポイント２２ａは、ランダムデータＲを秘密鍵Ｋｓで暗号化したものをチャレンジコードＲ１に続いて端末２５ａに転送する（Ｓ５０２）。端末２５ａは、チャレンジコードＲ１と暗号化されたランダムデータＲを受信し（Ｓ５１１）、秘密鍵Ｋｓを用いた復号化処理によりランダムデータＲを抽出する（Ｓ５１２）。
【０１２３】
以上の処理によりアクセスポイント２２ａと、端末２５ａの間で、ランダムデータＲが共有されることになる。アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、共有するランダムデータＲから、それぞれ暗号化データストリームを生成する（Ｓ５０３，Ｓ５１３）。
【０１２４】
暗号化データストリームを生成する際には、図１１に示すように、２５６ビットのランダムデータＲの先頭から６４ビットが入力データＸ、次の６４ビットがイニシャルベクタＩＶ、残りの１２８ビットが暗号鍵Ｋとして用いられる。
【０１２５】
まず、入力データＸをもとにして、ランダムな約２Ｍバイトのデータを生成する。この２Ｍバイトのデータを暗号化関数の入力として、イニシャルベクタＩＶと暗号鍵Ｋを用いて暗号化データストリームを生成する。この約２Ｍバイトのデータは６４ビットずつ処理される。図において、ブロックＥは、暗号化関数を表す。本実施の形態では暗号化関数ＲＣ５を用いる。また、ブロックｘは、前記２Ｍバイトのデータから切り出された６４ビットのデータを表す。
【０１２６】
ブロックｘの６４ビットのデータは、６４ビットのイニシャルベクタＩＶと合算され、これにより１２８ビットのデータが生成される。この１２８ビットのデータは、１２８ビットの暗号鍵ＫによってブロックＥで暗号化され、１２８ビットの暗号化された暗号化データが生成される。この際、生成されたデータをもとに、次の処理で用いるイニシャルベクタＩＶ´を発生させる。入力データＸから生成された約２Ｍバイトのデータを６４ビットずつ順次このように処理することによって、約２Ｍバイトの長さの暗号化データストリームを生成する。
【０１２７】
再び図１０に戻って説明する。前述のように、ステップＳ５０３およびＳ５１３において、それぞれ暗号化データストリームが生成され、これにより暗号化データストリームが共有される。以下は、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で暗号化データストリームが共有されたことを確認するための処理である。
【０１２８】
暗号化データストリームが共有されたことを確認するためには、一般的な応答信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送受信するだけでもよいが、本実施の形態では、次のような手順により確認を行う。
【０１２９】
端末２５ａは、ステップＳ５１１において受信した６４ビットのチャレンジコードＲ１と、ステップＳ５１２において復号化した２５６ビットのランダムデータＲを、共に秘密鍵Ｋｓで暗号化する（Ｓ５１４）。一方、アクセスポイント２２ａも、ステップＳ５０１において生成した６４ビットのチャレンジコードＲ１と２５６ビットのランダムデータＲを、共に秘密鍵Ｋｓで暗号化する（Ｓ５０４）。
【０１３０】
端末２５ａは、ステップＳ５１４で暗号化したデータを、アクセスポイント２２ａに送信し（Ｓ５１５）、アクセスポイント２２ａはこれを受信する（Ｓ５０５）。ステップＳ５０２、Ｓ５１１の転送では、チャレンジコードＲ１は暗号化されなかったが、ステップＳ５１５、Ｓ５０５の転送ではチャレンジコードＲ１も暗号化される。
【０１３１】
アクセスポイント２２ａは、ステップＳ５０４において暗号化したデータと、ステップＳ５０５において端末２５ａから受信したデータを照合する（Ｓ５０６）。アクセスポイント２２ａは、照合の結果両者が一致した場合には、端末２５ａに認証成功コマンドＡＣＫを送信し、端末２５ａはその応答としてアクセスポイント２２ａにＡＣＫを返す（Ｓ５０７，Ｓ５１６）。これにより、アクセスポイント２２ａと端末２５ａ間で、同じ暗号鍵Ｋを含む同じランダムデータＲを共有できたこと、ひいては暗号化データストリームを共有できたことが確認される。本実施の形態では、この際、アクセスポイント２２ａは、確認がとれた端末２５ａの無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスＩＤ３を内部の管理テーブルに登録する。この登録により、端末２５ａはアクセスポイント２２ａに帰属することになる。
【０１３２】
一方、ステップＳ５０６における照合の結果両者が一致しなかった場合には、アクセスポイント２２ａから端末２５ａに認証失敗コマンドＮＡＫが返され、また、端末２５ａからアクセスポイント２２ａにＮＡＫを受信したことを了解するＡＣＫが返される。この際、端末２５ａの画面には認証が失敗したことを示すエラーメッセージが表示される。
【０１３３】
ステップＳ５０６において照合結果が一致しない場合には、アクセスポイント２２ａと端末２５ａは、照合結果が一致するまで上記ステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を繰り返す。但し、例えば３回処理を繰り返しても一致しない場合には処理を終了するというように所定の条件を定めておき、その条件が満たされるまで処理を繰り返すようにしてもよい。
【０１３４】
上記のような手順により暗号化データストリームの共有確認を行った場合、暗号化ストリームを共有していることのみならず、秘密鍵Ｋｓを共有していることも同時に確認することができる。前述のように、端末が、アクセスポイント２２ａと同じ秘密鍵Ｋｓを保持しているということは、その端末がアクセスポイント２２ａとの通信を許可された端末であるということである。よって、上記手順により、実際の通信を開始する前に端末認証を行うことができる。
【０１３５】
以上、アクセスポイント２２ａと端末２５ａの間の手順を例にあげて説明したが、アクセスポイント２２ａは、実際には図１に示すように端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で上記一連の処理を行う必要がある。このように、通常アクセスポイントと端末は、１：ｎ（ｎは２以上の整数）の関係にある。
【０１３６】
アクセスポイントがｎ台の端末などと暗号鍵を共有する手順としては、すべての端末について同時に（並列に）処理を進める方法と、端末ごとに順番に処理する方法の２通りが考えられる。同時に処理する場合、アクセスポイント２２ａは、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃに対しチャレンジコードＲ１とランダムデータＲを一斉に報知し、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃからの返答を待つ。アクセスポイント２２ａは、返答を受信した際には、受信した順番で図１０のステップＳ５０６の照合処理を行い、照合結果が一致したものを内部の管理テーブルに登録する。一方、端末を１台ずつ順次処理する場合には、図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を、各端末について順番に行う。
【０１３７】
いずれの方法を採用するかは、端末数に応じて決めればよい。端末数が多い場合には、並列に処理するほうが短時間で暗号鍵共有の手続きを完了することができ好ましいが、処理の確実性という点では、端末ごとに順次処理するのがよい。
【０１３８】
ここで、無線ＬＡＮシステムでは、端末数ｎは随時変化する可能性がある。例えば、図１の端末２５ａ、２５ｂはノートパソコンであるため常時電源が入っているとは限らず、また、持ち歩き可能であるため常にアクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏内にあるとも限らない。
【０１３９】
したがって、本実施の形態では、端末２５ａ、２５ｂあるいは無線ブリッジ２５ｃの電源が投入されたときと、端末２５ａ、２５ｂが各アクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏外から通信圏内に入ってきたときにも図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理を行う。後者の処理は一般にローミングと呼ばれている。
【０１４０】
電源が切られていた時間や、通信圏の外に出ていた時間が極めて短い場合には、その端末が以前に配布された暗号鍵を保持している可能性もあるが、本実施の形態では暗号鍵は随時更新されるため、そのような場合であってもあらためて暗号鍵共有のための処理を実行する。
【０１４１】
本実施の形態では、各アクセスポイントが自律的に暗号鍵を生成、配布するため、通信相手となるアクセスポイントを変更する場合には、変更後のアクセスポイントとの間であらためて暗号鍵を共有しなければならない。これをユーザが手動で行うこととするとユーザの負担は少なくない。しかし、上記のように端末側の電源投入時や通信圏外から通信圏内への移入時に、図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０７およびＳ５１１〜５１６の処理が自動的に実行されるようにすれば、アクセスポイントの変更もスムーズに行うことができる。
【０１４２】
４．暗合鍵の更新
前述のように、暗号鍵は、アクセスポイントの電源投入時と、端末などの電源投入時、通信圏への移入時に共有されるが、本実施の形態では、これらのタイミングで共有された暗号鍵や暗号化ストリームを、随時更新する。以下、この暗号鍵更新のタイミングについて詳細に説明する。
【０１４３】
暗号鍵Ｋの更新はアクセスポイント２２ａ、２２ｂが自律的に行う処理であり、他の装置の状態に依存することはないので、更新のタイミングはアクセスポイントごとに自由に定義することができる。よって、例えばアクセスポイント２２ａが暗号鍵Ｋを更新するタイミングと、アクセスポイント２２ｂが暗号鍵Ｋを更新するタイミングは必ずしも一致している必要はない。各アクセスポイントは、以下に説明するすべてのタイミングで暗号鍵を更新してもよいし、以下の中から選択されたいくつかのタイミングで暗号鍵を更新してもよい。
【０１４４】
具体的な更新のタイミングとしては、まず更新間隔を設定しておいて定期的に更新する方法が考えられる。更新間隔は、例えば通常は「８時間」に設定しておき、盗聴の危険性が高まったときには「２時間」に設定するというように、状況に応じて管理者が決めればよい。また、更新時刻として所定の時刻を指定しておく方法も考えられる。更新時刻を指定する場合には、システムの利用者が少ない時刻（例えば夜中の３時など）を指定すると、本来の通信処理への影響度を小さくすることができるので好ましい。
【０１４５】
また、更新のタイミングを予め定義せずに、状況に応じて適宜更新を行う方法も考えられる。例えば、一定時間以上アクセスポイントと端末との通信が途絶えた場合には、もうしばらく通信が行われない可能性が高いので、その時間を利用して更新を行うという方法が考えられる。また、アクセスポイントを介して有線ＬＡＮにアクセスしている端末数が所定数以下になったとき（例えば３台以下になったとき）に、更新を行ってもよい。「所定数」は、アクセスポイントの処理能力に応じて定めればよい。この場合も、本来の通信処理への影響度を比較的小さくすることができる。
【０１４６】
この他、外部からの指示信号の入力により強制的に暗号鍵を更新できるような機能も設けておくのがよい。システムへの不正侵入が発覚した場合などに、直ちに暗号鍵を変更できるようにするためである。
【０１４７】
なお、暗号鍵共有の処理は、前述のようにアクセスポイントの電源投入時に自動的に行われるため、暗号鍵を更新する目的でアクセスポイントの電源をＯＦＦ／ＯＮすることも考えられる。
【０１４８】
上記のように、暗号鍵の更新は、本来の通信処理への影響度が少ないときに行うことが好ましいが、実際には通信処理と並行して暗号鍵の更新処理を行わなければならない場合も少なくない。暗号鍵更新中の通信処理の扱いとしては、次のように、いくつかの扱いが考えられる。
【０１４９】
まず、通信処理を中断して暗号鍵の更新を行う方法が考えられる。例えば図１のシステムであれば、アクセスポイント２２ａは、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で行っていた通信処理を中断し、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で同時に、あるいは順次、図９に示した手順で暗号鍵を更新した後に、端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃとの間で本来の通信処理を再開する。
【０１５０】
この方法では、更新処理（暗号化データストリーム共有化）が端末２５ａ、２５ｂ、無線ブリッジ２５ｃからの通信要求などによって邪魔されることがないため、短時間でスムーズに暗号鍵を更新することができる。
【０１５１】
また、本来の通信処理を行いながら、並行して暗号鍵を更新する方法も考えられる。この場合、アクセスポイントは通信する相手の暗号鍵が更新済みか否かを区別しながら通信処理を行う必要がある。例えば図１のシステムであれば、アクセスポイント２２ａは、前述の管理テーブルに、暗号鍵の共有確認がとれた相手のＭＡＣアドレスと対応づけて、その相手の暗号鍵が更新済みか否かを示す情報を登録する。例えば、更新済みのときは１、未更新のときは０という１ビットの情報として登録しておく。アクセスポイント２２ａは、この情報を参照しながら、暗号鍵更新済みの相手とは更新済みの暗号鍵を用いて、まだ暗号鍵が更新されていない相手とは更新前の暗号鍵データストリームを用いてデータの送受信を行う。
【０１５２】
この方法では、通信処理が中断されることがないため、端末数が多くてすべての暗号鍵を更新するのに時間がかかり、その間通信処理を中断することに問題がある場合などに有効である。この際、前述のように、暗号鍵が更新済みか否かをビット情報により迅速に判別できるようにしておけば、更新前の暗号鍵を用いる端末と更新後の暗号鍵を用いる端末が混在している状況においても、本来の通信の速度を低下させることなく、暗号鍵更新処理を通信処理を迅速かつ並列に実行することができる。
【０１５３】
なお、通信処理を中断する方法、通信処理と並列に暗号鍵の更新を行う方法のいずれにおいても、アクセスポイントは、上記の暗号鍵の更新処理中に古い暗号化データストリームで暗号化された無線パケットを受信した場合には、その無線パケットを廃棄し、その直後にその端末などに対し優先的に（他の端末などより先に）暗号鍵の更新処理を行えばよい。この場合、端末などは、送信バッファ内に次に送信する無線パケットが蓄積されているような場合であっても、暗号鍵の更新処理を優先して行う。
【０１５４】
本実施の形態では、上位層の通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを採用しているが、ＴＣＰ／ＩＰに限らず一般に上位プロトコルではパケットの転送が成功しなかった場合の再送手順が規定されている。つまり、アクセスポイントが無線パケットを廃棄してしまっても、その無線パケットの送信元は一定時間後に同じ無線パケットを再送する。よって、再送が行われる以前に、その端末などの暗号鍵を更新してしまえば、再送される無線パケットは新しい暗号鍵で暗号化されてアクセスポイントのもとに届くことになる。
【０１５５】
このように、更新処理が終わっていない端末などから無線パケットが送られてきた場合に、直ちにその端末に対し更新処理を行って新しい暗号化データストリームで暗号化された無線パケットが再送されるようにすれば、パケット再送の繰り返しにより端末側の処理が中断されたり、ネットワークの負荷が高まったりすることがない。
【０１５６】
５．特定端末との通信拒否機能
さらに、本実施の形態では、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、正当な手順で秘密鍵を設定されたノートパソコンが、不正な利用者によって利用された場合に、そのアクセスを受け付けないようにするための機能を備えている。
【０１５７】
図１２（ａ）および（ｂ）は、この特定端末との通信拒否機能について説明するための図である。秘密鍵が設定されている特定のノートパソコン（例えばノートパソコン２５ａとする）からのアクセスを拒否するためには、図１２（ａ）に示すように、アクセスポイント２２ａ、２２ｂに、予め、ノートパソコン２５ａに組み込まれている無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスを登録しておく。言い換えれば、アクセスポイント２２ａ、２２ｂはそれぞれ、通信を拒否する対象のＭＡＣアドレスが登録された通信拒否対象登録テーブル４０を管理している。但し、管理する情報は、無線ＬＡＮカードを特定できる情報であれば、ＭＡＣアドレス以外の情報でもよい。
【０１５８】
図１２（ｂ）は、通信を拒否する処理を示すフローチャートである。アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、この処理を、適当なタイミングで実行する。例えばノートパソコン２５ａがアクセスポイント２２ａあるいは２２ｂに対し、暗号鍵の転送要求を出した時点で実行する。アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、まず、ステップＳ６０１において、暗号鍵の転送要求があったノートパソコン２５ａの無線ＬＡＮカード２７ａのＭＡＣアドレスを取得する。次に、ステップＳ６０２において、取得したＭＡＣアドレスが通信拒否対象登録テーブル４０に登録されているか否かを判定する。取得したＭＡＣアドレスが、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、ステップＳ６０３においてノートパソコン２５ａに対し通信拒否通知を送信する。この場合、暗号鍵は転送されない。取得したＭＡＣアドレスが、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、図１０において説明した通常処理、すなわち暗号鍵の転送、共有確認処理を実行する。
【０１５９】
図１２（ｂ）に示す処理は、暗号鍵を転送した後に実行してもよい。例えば、アクセスポイント２２ａや２２ｂは、暗号鍵で暗号化された通信データを受信したときに、図１２（ｂ）に示す処理を実行し、通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている対象からの通信データであれば破棄するようにしてもよい。この場合、アクセスポイント２２ａや２２ｂは、通信データを送信する場合にも、送信相手が通信拒否対象登録テーブル４０に登録されているか否かを確認し、登録されている場合には送信を行わないようにする。なお、暗号鍵の転送要求があった時点で図１２（ｂ）の処理を実行し、さらに通信データを送受信する段階でも図１２（ｂ）の処理を実行するようにしてもよい。
【０１６０】
また、アクセスポイント２２ａ、２２ｂの通信圏内にノートパソコン２５ａが入ったとき、あるいは通信圏内にあるノートパソコン２５ａの電源が入ったときなどに、無線ＬＡＮカード２７ａからアクセスポイント２２ａ、２２ｂに対して帰属要求が出されるシステムの場合には、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、その帰属要求を受けた時点で図１２（ｂ）の処理を実行してもよい。すなわち、図１２（ｂ）の処理を実行するタイミングは、特に限定されない。
【０１６１】
以上に説明したように、本実施の形態では、秘密鍵が設定されたノートパソコンであっても、そのノートパソコンを特定する情報が通信拒否対象登録テーブル４０に登録されている場合には、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、そのノートパソコンとの通信を拒否する。このため、ノートパソコンの紛失、盗難時にも、不正な利用者による不正なアクセスを防止することができる。
【０１６２】
６．終わりに
以上、本発明の一実施の形態としての無線ＬＡＮシステム、無線通信方法および鍵管理プログラムについて説明した。上記説明において、アクセスポイント２２ａ、２２ｂは、本発明の方法などのマスタ無線通信装置に相当し、同時に、本発明の第１の無線通信装置の一実施の形態を示すものでもある。さらに、端末２５ａ、２５ｂおよび無線ブリッジ２５ｃは、本発明の方法などのスレーブ無線通信装置に相当し、同時に、本発明の第２の無線通信装置の一実施の形態を示すものでもある。また、ノートパソコン２６ａ、２６ｂにインストールされるドライバソフトウェアは、本発明の通信制御プログラムの一実施の形態である。また、本発明の記録媒体は、上記鍵管理プログラム、あるいは通信制御プログラムを提供するときにプログラムを記録するＦＤ，ＣＤ−ＲＯＭなどである。
【０１６３】
なお、上記実施の形態では、前述のように、端末２５ａおよび２５ｂの機能を、無線ＬＡＮカードのドライバソフトウェアによって実現している。しかし、無線ＬＡＮカード本体が同様の機能を備えていてもよい。無線ＬＡＮカード本体が機能を備える形態としては、ＣＰＵとメモリを内蔵する無線ＬＡＮカードのメモリにプログラムを記録する形態、同様の機能を実現するための回路を無線ＬＡＮカード内に設ける形態が考えられる。また、一部の機能を無線ＬＡＮカード本体に備えさせ、他の一部の機能をドライバソフトウェアの機能として提供する形態も考えられる。すなわち、本発明のスレーブ無線通信装置の機能は、ソフトウェアとして実現しても、ハードウェアとして実現しても、両方により実現してもよい。
【０１６４】
また、上記実施の形態のアクセスポイント２２ａ、２２ｂは、前述のようにその内部の制御ボード上で動作するプログラムにより本発明にかかる各機能を実現している。しかし、制御ボード上の回路として、すなわちハードウェアとして本発明の機能を実現することも可能である。すなわち、本発明のマスタ無線通信装置もまた、ソフトウェアとして実現する形態、ハードウェアとして実現する形態、および両方により実現する形態が考えられる。
【０１６５】
また、筐体内に無線ＬＡＮカードと制御ボードが組み込まれた装置で、その制御ボードにより、アクセスポイント２２ａの機能と、無線ブリッジ２５ｃの機能の両方を実現してもよい。すなわち制御ボードに２種類のプログラムあるいは２種類の回路を搭載する。切り替えスイッチを設けて２つの機能を切り替えられるようにすれば、１つの装置をマスタ無線通信装置としてもスレーブ無線通信装置としても使用することができるので、特にシステム構成を頻繁に変更するユーザにとっては都合がよい。アクセスポイントと無線ＨＵＢ、アクセスポイントと無線ルータというように、他の機能との組み合わせも考えられる。
【０１６６】
なお、上記実施の形態では、秘密鍵Ｋｓの暗号化や、暗号化データストリームの生成において、暗号化関数としてＲＣ５を採用しているが、暗号化関数として、ＲＳＡ社が開発したＲＣ４、ＮＴＴが開発したＦＥＡＬ、あるいは他社が開発したＤＥＳ、ＡＥＳ、その他種々の暗号化関数、特に共通鍵暗号関数を採用する形態も考えられる。また、現存する暗号化関数のみならず将来提案される暗号化関数も適用可能であることは、言うまでもない。
【０１６７】
【発明の効果】
本発明の無線通信方法では、マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置の間で送受信される通信データの暗号化および復号化に使用する暗号鍵を、マスタ装置が生成し、秘密鍵で暗号化してからスレーブ装置に配布する。この方法では、マスタ無線通信装置と同じ秘密鍵を保持する装置でなければ、暗号鍵を取得することができず、通信もできないため、通信が許可されていない端末による不正なアクセスを防止することができる。
【０１６８】
また、暗号鍵は、秘密鍵により暗号化されて転送されるので、第三者が電波の盗聴などにより暗号鍵を取得して通信内容を解読することは極めて困難であり、通信内容に関し、高い秘匿性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無線ＬＡＮシステムの一実施の形態を示す図
【図２】 秘密鍵を共有する手順を説明するための図
【図３】 暗号鍵を共有する手順を説明するための図
【図４】 本発明の無線通信方法による手順の全体を示す図
【図５】 暗号化データストリームを用いた通信データの暗号化について説明するための図
【図６】 秘密鍵の生成機能について説明するための図
【図７】 秘密鍵の転送設定機能について説明するための図
【図８】 秘密鍵配布用ＦＤの作成機能について説明するための図
【図９】 秘密鍵配布用ＦＤを用いた秘密鍵の設定について説明するための図
【図１０】 暗合鍵の共有確認処理を説明するための図
【図１１】 暗号化データストリームの生成手順を説明するための図
【図１２】 特定端末との通信拒否機能について説明するための図
【図１３】 一般的な無線ＬＡＮシステムの構成を示す図
【図１４】 ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく認証、秘匿方法を説明するための図
【図１５】 無線ＬＡＮを一部に導入した社内ＬＡＮシステムの例を示す図
【図１６】 ＩＥＥＥ８０２．１ｘの認証手順を説明するための図
【符号の説明】
１ アクセスポイント、２ 通信を許可された端末、 ３ ノートパソコン、４ 無線ＬＡＮカード、 ５，６ 通信を許可されていない端末、 ８ 建物の壁、 ９ ポート、 １０ 電波、 １１ 通信パケット、
１２ サーバ、 １３ ＨＵＢ、 １４ アクセスポイント、 １５ 端末、 １６ 有線ＬＡＮ、 １７ 認証用サーバ（ＲＡＤＩＵＳサーバ）、 １８ 登録リスト、
１９ 有線ＬＡＮ、 ２０ サーバ、２１ａ，ｂ パソコン群、 ２２ａ，ｂアクセスポイント、 ２３ａ〜ｆ パソコン、 ２４ａ，ｂ ＨＵＢ、 ２５ａ，ｂ 端末、 ２５ｃ 無線ブリッジ、 ２６ａ，ｂ ノートコンピュータ、
２７ａ，ｂ 無線ＬＡＮカード、
２８ 管理用コンピュータ、 ２９ ＦＤ、 ３０ ケーブル、 ３１ 管理者、 ３２ ハードディスク、 ３３ ユーザ、 ３４ 暗号化データストリーム、 ３５ 通信パケット、 ３６ 暗号化パケット、 ３７ 無線ＬＡＮパケット、 ３８ 暗号化に使用する範囲、 ３９ 暗号化されたデータ、４０ 通信拒否対象登録テーブル。
Claims (2)
- コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能するマスタ無線通信装置と、前記無線接続用アクセスポイントとの通信を許可された少なくとも１つのスレーブ無線通信装置との間の無線通信方法において、
前記マスタ無線通信装置と前記スレーブ無線通信装置で所定の秘密鍵を共有し、
前記マスタ無線通信装置により暗号鍵を生成し、
生成した暗号鍵を前記秘密鍵を用いて暗号化して前記マスタ無線通信装置から前記スレーブ無線通信装置に転送し、
前記スレーブ無線通信装置側で、転送された暗号鍵を前記秘密鍵を用いて復号化することにより、前記マスタ無線通信装置と前記スレーブ無線通信装置で前記暗号鍵を共有し、
前記マスタ無線通信装置とスレーブ無線通信装置との間で送受信する通信データの暗号化および復号化に前記共有された暗号鍵を用い、
前記スレーブ無線通信装置は、前記秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を、前記秘密鍵を用いて再び暗号化してから前記マスタ無線通信装置に転送し、
前記マスタ無線通信装置は、該マスタ無線通信装置自身が前記秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、前記スレーブ無線通信装置により暗号化されて転送された暗号鍵とを照合することを特徴とする無線通信方法。 - コンピュータシステムへの無線接続用アクセスポイントとして機能する無線通信装置であって、
所定の秘密鍵を保持する秘密鍵保持手段と、
通信データの暗号化および復号化に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を、前記秘密鍵保持手段が保持する前記秘密鍵を用いて暗号化する鍵暗号化手段と、
前記鍵暗号化手段により暗号化された暗号鍵を、前記秘密鍵と同じ秘密鍵を保持する他の無線通信装置に転送する転送手段と、
前記他の無線通信装置との間で、前記暗号鍵を用いて暗号化および復号化した通信データを送受信するデータ送受信手段と、
当該無線通信装置が前記秘密鍵を用いて暗号化した暗号鍵と、前記他の無線通信装置が前記秘密鍵を用いて復号化した暗号鍵を前記秘密鍵を用いて再び暗号化してから当該無線通信装置に対し返送した暗号化された暗号鍵とを照合する照合手段とを備えることを特徴とする無線通信装置。
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