JP4552559B2 - 無線lanのアドホックモードにおける通信装置、設定プログラム及び接続方法 - Google Patents

無線lanのアドホックモードにおける通信装置、設定プログラム及び接続方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線LANのアドホックモードにおける通信装置、設定プログラム及び接続方法に関する。特に、マルチホップ通信に有効なものである。
IEEE802.11に代表される無線LANにおいては、端末が基地局を介して通信するインフラストラクチャモードと、端末同士が自律分散的に直接通信するアドホックモードとがある。アドホックモードでは、隣接する端末を中継ノードとすることにより、遠隔に位置する宛先端末との間で、マルチホップ通信をすることができる。
インフラモード及びアドホックモードのいずれにおいても、端末は、通信するアクセスポイント又は宛先端末と、ESSID(Extended Service Set IDdentifier)が一致していなければならない。ESSIDは、実際に通信するグループ識別子を意味する。利用者は、パーソナルコンピュータに備えられる設定プログラムを用いて、最大32文字までの英数字(256bit)からなる任意のESSIDを、無線LAN用通信装置に設定することができる。
これに対し、一般に利用者には意識されないものとして、BSSID(Basic Service Set IDentifier)がある。BSSIDは、基本サービスエリア即ちセルの識別子を意味する48bit(6byte)の値であり、IEEE802.11標準の無線LANの基本単位である。通常、BSSIDは、インフラストラクチャモードにおけるアクセスポイントのMAC(Media Access Control)アドレスに設定される。実際の通信では、このBSSIDが一致していなければ、アクセスポイントを介して通信することはできない。一方、アドホックモードにおいても、インフラストラクチャモードと同様に、ESSIDだけでなく、IBSSID(Infrastructure-mode BSSID)も一致していなければ通信できない。
IEEE802.11のフレームは、MACヘッダと、データ部分と、FCS(Frame Check Sequence)とから構成される。以下の表1は、IEEE802.11のMACヘッダの基本構成である。
MACヘッダは、接続形態に応じたDSフィールドと、4つのアドレスを格納するフィールドとを備えることに特徴がある。DSフィールドによってフレームの送信元及び宛先が無線LANか又はそれ以外のネットワークなのかを識別する。また、アドレスフィールドでは、送信元アドレス及び宛先アドレスの他に、アクセスポイントのアドレス(BSSID)を格納することによってネットワークを識別することができる。ここでは、マルチホップ接続を対象としているために、ToDS=0及びFromDS=0に設定され、アドレス1には宛先アドレスが設定され、アドレス2には送信元アドレスが設定され、アドレス3にはBSSIDが設定される。
アドホックモードにおいて、IBSSIDを通信装置間で一致させるために、IEEE802.11で規定されているビーコン信号が用いられる。ビーコン信号は、無線LAN用通信装置から定期的に放送送信されており、そのビーコン信号には、ESSID及びIBSSID等の情報が含まれている。実際に通信装置から送信されるデータフレームのMACヘッダには、ESSIDではなくIBSSIDが載せられており(表1のアドレス3参照)、データフレームを受信した通信装置は、この値が自身のものと同じであるかどうかをチェックして、受信するか破棄するかを判定する。
一般に、IBSSIDは、各無線LAN用通信装置がランダムに生成した値であって、それぞれの端末がビーコンを送信し合う中で、それらのいずれか1つのIBSSIDに統一される(例えば非特許文献1参照)。この統一までのアルゴリズムは、IEEE802.11では特に規定されておらず、各ベンダーの独自仕様である。
NPO日本ネットワークセキュリティ協会、2002年度相互接続ワーキンググループ、「802.1x相互接続実験報告書」、第1.0版、第4頁、[online]、[平成16年7月30日検索]、インターネット<URL:http://www.jnsa.org/houkoku2002/musenlan2002.pdf>
近年、アドホックモードを用いてマルチホップ通信を実現する場合がある。この場合、各端末がビーコン信号を送受信するによってIBSSIDが統一されていくが、マルチホップ環境では、隣接する端末間と遠方の(ホップ数の大きい)端末間とでは、IBSSIDが異なる値に収束してしまう可能性がある。従来、アドホックモードは、隣接端末との間の通信を主として規定されたものであった。そのため、マルチホップ通信をした場合、同じESSIDであっても、異なるIBSSIDが設定されてしまい、そのグループ間での通信ができず、ネットワーク全体の通信が非常に不安定になる場合があった。
図1は、従来のアドホックモードにおけるマルチホップ通信のシーケンス図である。
端末Aは端末Bと通信可能であり(エリアA)、端末Bは端末A及び端末Cと通信可能であり(エリアB)、端末Cは端末B及び端末Dと通信可能であり(エリアC)、端末Dは端末Cと通信可能である(エリアD)とする。また、全ての端末について、ESSID=”KDDI”であって、端末Aが端末Dと通信したいとする。
(S101)端末Aは、IBSSIDをランダムに生成し、IBSSID=”WWW”を導出したとする。そこで、端末Aは、ビーコン信号(KDDI、WWW)を放送する。
(S102)端末Bは、IBSSIDをランダムに生成し、IBSSID=”XXX”を導出したとする。その後、端末Bは、端末Aからビーコン信号(KDDI、WWW)を受信したために、IBSSID=”WWW”に統一したとする。そこで、端末Bは、ビーコン信号(KDDI、WWW)を放送する。
(S103)一方、端末Dは、IBSSIDをランダムに生成し、IBSSID=”YYY”を導出したとする。そこで、端末Aは、ビーコン信号(KDDI、YYY)を放送する。
(S104)端末Cは、IBSSIDをランダムに生成し、IBSSID=”ZZZ”を導出したとする。その後、端末Cは、端末Dからビーコン信号(KDDI、YYY)を受信したために、IBSSID=”YYY”に統一したとする。そこで、端末Cは、ビーコン信号(KDDI、YYY)を放送する。
(S105)このとき、端末Bと端末Cとの間でIBSSIDの統一が行われる前に、端末Aが、ESSID=”KDDI”及びIBSSID=”WWW”を含むデータ(KDDI、WWW)を端末Bへ送信したとする。
(S106)端末Bは、端末Cに対してデータ(KDDI、WWW)をマルチホップして送信しようとする。
(S107)しかしながら、端末Bは、端末Cが認定できていないとしてデータ(KDDI、WWW)をマルチホップして送信しない場合がある。また、端末Bが端末Cへデータ(KDDI、WWW)を送信できたとしても、端末Cは、ESSID=”KDDI”に対するIBSSIDが、”WWW”と”YYY”とで不一致であるとして、そのデータフレームを破棄する場合がある。
従って、本発明によれば、IEEE802.11の無線LANのアドホックモードにおいて、IBSSIDの不一致によってマルチホップ通信ができない状態を回避する装置、プログラム及び接続方法を提供することを目的とする。
本発明は、IEEE802.11の無線LAN用通信装置において、アドホックモードが指定された場合、ESSIDをIBSSIDに設定することを特徴とする。
本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、ESSIDから所定規則によって導出された値を、IBSSIDに設定することも好ましい。
また、本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、所定規則は、一方向性関数であることが好ましい。
更に、本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、ESSID及びIBSSIDを含むビーコン信号を受信した際に、受信したビーコン信号のESSIDが既に登録されたものであるけれども、受信したビーコン信号のIBSSIDが登録されたものでない場合、IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告表示する表示手段を更に含むことも好ましい。
本発明は、IEEE802.11の無線LAN用通信装置に対する設定プログラムにおいて、アドホックモードが指定された場合、ESSIDをIBSSIDに設定する設定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、ESSIDから所定規則によって導出された値をIBSSIDに設定することも好ましい。
また、本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、所定規則は、一方向性関数であることも好ましい。
更に、本発明の設定プログラムにおける他の実施形態によれば、ESSID及びIBSSIDを含むビーコン信号を通信装置が受信した際に、受信したビーコン信号のESSIDが既に登録されたものであるけれども、受信したビーコン信号のIBSSIDが登録されたものでない場合、IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告を指示する手段として更に機能させることも好ましい。
本発明は、IEEE802.11の無線LAN接続方法において、アドホックモードが指定された場合、ESSIDをIBSSIDに設定することを特徴とする。
本発明の接続方法における他の実施形態によれば、ESSIDから所定規則によって導出された値をIBSSIDに設定することも好ましい。
また、本発明の接続方法における他の実施形態によれば、所定規則は、一方向性関数であることも好ましい。
更に、本発明の接続方法における他の実施形態によれば、ESSID及びIBSSIDを含むビーコン信号を通信装置が受信した際に、受信したビーコン信号のESSIDが既に登録されたものであるけれども、受信したビーコン信号のIBSSIDが登録されたものでない場合、IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告表示することも好ましい。
本発明によれば、IEEE802.11の無線LANのアドホックモードにおいて、ESSIDに対応してIBSSIDが決定されるので、IBSSIDの不一致によってマルチホップ通信ができない状態を回避することができる。また、IBSSIDの不一致が生じないために、定期的にビーコン信号を放送することにより、IBSSIDの統一を図るシーケンスも必要なく、無線通信帯域の節約にもつながる。
以下では、図面を用いて、本発明の最良の実施形態を詳細に説明する。
本発明によれば、利用者が設定したESSIDに基づいてIBSSIDを決定する。ESSIDは最大32文字の英数字(256bit)であるのに対し、IBSSIDは最大6byte(48bit)である。従って、例えば以下のような所定規則によってIBSSIDを決定することができる。但し、全ての端末が同じ所定規則を用いることを要する。
(1)ESSIDが6文字であれば、ESSIDをそのままIBSSIDに設定する。
(2)ESSIDの256bitからビット又はバイト単位で数個の所定部分のみを抽出し、それらを合成することによってIBSSIDの48bitを決定する。
(3)ESSDDを引数とする一方向性関数を用いて、一意に決定される48bitの値を抽出し、その値をIBSSIDして決定する。
一方向関数は、例えばハッシュ関数がある。一般に用いられるMD5又はSHA−1などは、任意の長さの入力に対して128bit(16byte)又はそれ以上の固定長の値を返す。従って、このような関数を用いる場合、得られた演算結果の上位6byteを用いるとしたような所定規則を決めておけばよい。
図2は、図1に対応して、本発明におけるマルチホップ通信のシーケンス図である。
(S201)端末Aは、ESSID=”KDDI”に基づいてIBSSID=”KDDI”としたとする。そこで、端末Aは、ビーコン信号(KDDI、KDDI)を放送する。
(S202)端末Bも、ESSID=”KDDI”に基づいてIBSSID=”KDDI”とする。その後、端末Bは、端末Aからビーコン信号(KDDI、KDDI)を受信するが、ESSID=”KDDI”についてIBSSID=”KDDI”は一致する。更に、端末Bは、ビーコン信号(KDDI、KDDI)を放送する。
(S203)一方、端末Dも、ESSID=”KDDI”に基づいてIBSSID=”KDDI”としたとする。そこで、端末Aは、ビーコン信号(KDDI、KDDI)を放送する。
(S204)端末Cも、ESSID=”KDDI”に基づいてIBSSID=”KDDI”とする。その後、端末Cは、端末Dからビーコン信号(KDDI、KDDI)を受信するが、ESSID=”KDDI”についてIBSSID=”KDDI”は一致する。更に、端末Bは、ビーコン信号(KDDI、KDDI)を放送する。
(S205)このとき、端末Bと端末Cとの間でIBSSIDの統一が行われる前に、端末Aが、ESSID=”KDDI”及びIBSSID=”KDDI”を含むデータ(KDDI、KDDI)を端末Bへ送信したとする。
(S206)端末Bは、端末Cに対してデータ(KDDI、KDDI)をマルチホップして送信しようとする。
(S207)本発明によれば、前述した図1のS207と異なって、端末Bは、端末Cが認定できていなくてもデータ(KDDI、KDDI)を放送することができる。これに対し、端末Cは、ESSID=”KDDI”に対するIBSSIDが、”KDDI”で一致しており、そのデータフレームを正常に受信することができる。更に、そのデータフレームを端末Dに対して送信することができる。
図3は、本発明についてIBSSIDの重複を避けるためのフローチャートである。
最初に、利用者が無線LAN用通信装置にESSIDを設定した場合について説明する。
(S301)利用者がアドホックモードを指定している場合、ESSIDから所定規則によって所定長の値を算出する。
(S302)算出された値をIBSSIDとして設定する。
(S303)初期化フラグをONにする。初期化フラグの作用については後述されるが、IBSSIDの設定時にのみその重複を検出できるようにしたものである。
(S304)ESSID及びIBSSIDを含むビーコン信号を放送する。その際、一定期間(ビーコン待ち時間の2倍程度)の期間は初期化状態とする。
次に、無線LAN用通信装置がビーコン信号を受信した場合について説明する。通信装置は、ESSIDにIBSSIDを対応付けた登録テーブルを予め保持している。従って、登録テーブルに登録されていないESSID及びIBSSIDを有するデータフレームを破棄することができる。
(S311)初期化フラグがONであるか否か、即ち、新しいIBSSIDについての初期化状態にあるか否かを判断する。
(S312)初期化フラグがONである場合、受信したビーコン信号に含まれるESSIDが登録テーブルに登録されているものであるか否かを判断する。
(S313)受信したビーコン信号に含まれるESSIDが登録テーブルに登録されているものである場合、初期化フラグをOFFに設定して終了する。
(S314)受信したビーコン信号に含まれるESSIDが登録テーブルに登録されていない場合、受信したビーコン信号に含まれるIBSSIDが登録テーブルに登録されているか否かを判断する。そのIBSSIDが登録テーブルに登録されていなければ、登録テーブルには、受信したビーコン信号のESSID及びIBSSIDが登録されていないので、処理を終了する。
(S315)そのIBSSIDが登録テーブルに登録されていれば、ESSIDは登録されていないにもかかわらず、一致するIBSSIDが存在することになる。その場合、そのIBSSIDは、重複するものであるので利用できない旨を、利用者に警告表示する。IBSSIDは、MACヘッダに含まれるものであるので、重複利用を禁止すべきだからである。この警告表示によって、利用者に対してESSIDの変更を促すことができる。「重複」は、異なるESSIDから同一のIBSSIDが得られることをいう。このような重複は、非常に少ない確率ではあるが発生する可能性がある。
(S316)初期化フラグがOFFである場合、受信したビーコン信号に含まれるESSIDが登録テーブルに登録されているものであるか否かを判断する。そのESSIDが登録されていなければ、処理を終了する。
(S317)そのESSIDが登録されていれば、受信したビーコン信号のIBSSIDが、そのESSIDに対応する登録されたIBSSIDと一致するか否か判断する。一致する場合、登録された正常なビーコン信号であるとして、処理を終了する。
(S318)受信したビーコン信号のIBSSIDが、そのESSIDに対応する登録されたIBSSIDと一致しない場合、IBSSIDの不一致が生じているとして、自己のESSID及びIBSSIDを含むビーコン信号を放送する。このビーコン信号は、ビーコン信号の待ち時間以内のランダムな時刻に送信する。
アドホックモードの無線LAN用通信装置は、通常、およそ定期的にビーコン信号を放送する。しかしながら、図3のフローチャートによれば、初期フラグを用いているために、ビーコン信号を定期的に放送する必要はなく、新しいESSIDを設定する時のみでよい。勿論、定期的にビーコン信号を放送してよいが、初期化状態はESSID又はIBSSIDを設定した直後のみである。
図4は、本発明における無線LAN用通信装置の機能構成図である。
図4によれば、無線LAN用通信装置1は、IBSSID算出部10と、登録テーブル部11と、ビーコン信号送受信部12と、データ送受信部13と、比較制御部14と、警告表示部15とを有する。通信装置1は、利用者によって設定されたESSIDをPC端末2から受信する。IBSSID算出部10は、そのESSIDを入力とし、前述した所定規則に基づいてIBSSIDを算出する。そして、IBSSID算出部10は、登録テーブル部12へESSID及びIBSSIDを通知し、登録テーブル部12は、ESSIDに対応付けてIBSSIDを記憶する。データ送受信部13は、通信装置1に対する送受信データを、無線LANに対して送受信する。
比較制御部14は、登録テーブル部11に新たにIBSSIDが登録された場合、ビーコン信号を放送的に送信する旨を、ビーコン信号送受信部12へ指示する。また、比較制御部14は、ビーコン信号送受信部12が新たなIBSSIDのビーコン信号を受信した場合、前述した図3のフローチャートに従って処理を行う。このとき、ESSIDが一致しないにもかかわらず、一致するIBSSIDが存在する場合、比較制御部14は、警告表示部15に対し、そのIBSSIDが重複する旨の情報を通知する。その情報は、PC端末2へ通知され、例えばIBSSIDが重複する旨が画面に表示され、利用者に対してESSIDの変更を促すことができる。
前述した本発明における無線LAN用通信装置、設定プログラム及び接続方法の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
従来のアドホックモードにおけるマルチホップ通信のシーケンス図である。 図1に対応して、本発明におけるマルチホップ通信のシーケンス図である。 本発明についてIBSSIDの重複を避けるためのフローチャートである。 本発明における無線LAN用通信装置の機能構成図である。
符号の説明
1 無線LAN用通信装置
10 IBSSID算出部
11 登録テーブル部
12 ビーコン信号送受信部
13 データ送受信部
14 比較制御部
15 警告表示部
2 パーソナルコンピュータ端末

Claims (12)

  1. IEEE802.11の無線LAN用通信装置において、
    アドホックモードが指定された場合、前記無線LAN用通信装置のESSIDをIBSSIDに設定し通信することを特徴とする通信装置。
  2. 前記ESSIDから所定規則によって導出された値を、前記IBSSIDに設定することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記所定規則は、一方向性関数であることを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記ESSID及び前記IBSSIDを含むビーコン信号を受信した際に、受信した前記ビーコン信号の前記ESSIDが登録されたものではなく、受信した前記ビーコン信号の前記IBSSIDが登録されたものである場合、前記IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告表示する表示手段を更に含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の通信装置。
  5. IEEE802.11の無線LAN用通信装置に対する設定プログラムにおいて、
    アドホックモードが指定された場合、前記無線LAN用通信装置のESSIDをIBSSIDに設定する設定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする設定プログラム。
  6. 前記ESSIDから所定規則によって導出された値を、前記IBSSIDに設定する設定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする請求項5に記載の設定プログラム。
  7. 前記所定規則は、一方向性関数であることを特徴とする請求項6に記載の設定プログラム。
  8. 前記ESSID及び前記IBSSIDを含むビーコン信号を前記通信装置が受信した際に、受信した前記ビーコン信号の前記ESSIDが登録されたものではなく、受信した前記ビーコン信号の前記IBSSIDが登録されたものである場合、前記IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告表示を指示する手段として更に機能させることを特徴とする請求項6又は7に記載の設定プログラム。
  9. IEEE802.11の無線LAN用通信装置の無線LAN接続方法において、
    アドホックモードが指定された場合、前記無線LAN用通信装置のESSIDをIBSSIDに設定し通信することを特徴とする接続方法。
  10. 前記ESSIDから所定規則によって導出された値を、前記IBSSIDに設定することを特徴とする請求項9に記載の接続方法。
  11. 前記所定規則は、一方向性関数であることを特徴とする請求項10に記載の接続方法。
  12. 前記ESSID及び前記IBSSIDを含むビーコン信号を前記通信装置が受信した際に、受信した前記ビーコン信号の前記ESSIDが登録されたものではなく、受信した前記ビーコン信号の前記IBSSIDが登録されたものである場合、前記IBSSIDが重複している旨の情報を利用者に対して警告表示することを特徴とする請求項10又は11に記載の接続方法。
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