JP4621200B2 - 通信装置、通信システム及び認証方法 - Google Patents
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Description
この課題を解決させるために考案された従来の方法を、以下に簡単に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る無線LANシステムの概要構成を示す図である。図1の無線LANシステムは、マスタ10とスレーブ20とが、無線LAN30で接続される構成である。マスタ10は、送受信部11と、認証部12と、表示部13と、入力部14とを備える。スレーブ20は、送受信部21と、認証部22と、入力部24とを備える。
マスタ10との認証を行う場合、スレーブ20は、装置情報としてID及び公開鍵(又は電子署名)を含む認証要求を、マスタ10に送信する(ステップS311)。図4Aは、認証要求の一例を示す図である。マスタ10は、認証要求を受信し(ステップS301)、その認証要求に含まれる装置情報を表示部13の画面に表示させる(ステップS302)。図5A及び図5Bは、装置情報が表示された表示部13の画面例を示す図である。ユーザは、表示部13の画面に表示されている装置情報を目視確認し、入力部14を介して認証許可又は認証不許可を判断してマスタ10に指示する(ステップS303)。この指示は、典型的には押しボタンを押し下げることによって行われる。認証許可/認証不許可を指示されたマスタ10は、指示に従った応答をスレーブ20へ送信する(ステップS304、S305)。
共通暗号鍵 = prf(PreMasterKey,PubKey||IDm||IDs||N)
これは、第1のスレーブ20が、装置情報[ID1、鍵1]を含む認証要求をマスタ10に送信すると同時に、第2のスレーブ20が、装置情報[ID2、鍵2]を含む認証要求をマスタ10に送信するケースである。この場合、マスタ10は、2つの認証要求を受信して2つの装置情報を表示部13の画面に表示させる。図7は、装置情報が表示された表示部13の画面例を示す図である。ユーザは、表示部13の画面に表示されている2つの装置情報を目視確認し、入力部14を介して認証許可又は認証不許可を判断してマスタ10に指示する。もちろん、ユーザは、認証許可すべきスレーブ20の装置情報を知っているので、その装置情報を送信してきたスレーブ20を選択して、認証許可を行う。なお、表示部13の画面に表示された何れの装置情報も既知の装置情報と一致しなければ、ユーザは、認証不許可を判断する。
なお、上述した認証処理は、四者間以上で行われる場合も同様である。また、鍵に代えて電子署名を装置情報に用いても同様に行われる。
スレーブ20は、装置情報[ID1、鍵1]を含む認証要求をマスタ10に送信する。しかし、この認証要求は、マスタ10へ届かずに不正者装置90に受信される。不正者装置90は、スレーブになりすますために、装置情報[ID1、鍵1]を偽装置情報[ID1、鍵2]に付け替えた認証要求を、マスタ10に送信する。マスタ10は、認証要求を受信し、その認証要求に含まれる装置情報を表示部13の画面に表示させる。ユーザは、表示部13の画面に表示されている装置情報を目視確認し、表示されている装置情報のうち、公開鍵情報が認証許可すべきスレーブ20の装置情報と一致しないことを判断する。すなわち、ユーザは、表示された装置情報[ID1、鍵2]が、入手していたスレーブ20の装置情報である[ID1、鍵1]と異なることを認識する。これに応じて、ユーザは、認証要求してきた装置に対して認証不許可の応答を送信する。なお、鍵に代えて電子署名を装置情報に用いても同様に行われる。
また、画面で確認された装置情報(ID)を用いて共通暗号鍵を生成すれば、実通信における秘匿性をさらに向上させることができる。
図9は、本発明の第2の実施形態に係る無線LANシステムの概要構成を示す図である。図9の無線LANシステムは、マスタ40とスレーブ50とが、無線LAN30で接続される構成である。マスタ40は、送受信部11と、認証部12と、入力部14とを備える。スレーブ50は、送受信部21と、認証部22と、表示部23と、入力部24とを備える。図9でわかるように、第2の実施形態に係る無線LANシステムは、マスタ40側ではなくスレーブ50側に表示部23を備えた構成である。
以下、この異なる構成部分を中心に第2の実施形態を説明する。
マスタ40との認証を行う場合、スレーブ50は、認証要求をマスタ40に送信する(ステップS1111)。図12Aは、認証要求の一例を示す図である。マスタ40は、認証要求を受信し(ステップS1101)、自己のID及び公開鍵(又は電子署名)の装置情報を含む認証応答を、スレーブ50に送信する(ステップS1102)。図12Bは、認証応答の一例を示す図である。スレーブ50は、認証応答を受信し(ステップS1112)、その認証応答に含まれる装置情報を表示部23の画面に表示させる(ステップS1113)。表示部23の画面表示例は、図5A及び図5Bに示した通りである。ユーザは、表示部23の画面に表示されている装置情報を目視確認し、入力部24を介して認証許可又は認証不許可を判断してスレーブ50に指示する(ステップS1114)。この指示は、典型的には押しボタンを押し下げることで行われる。認証許可/認証不許可を指示されたスレーブ50は、指示に従った処理を行う。
共通暗号鍵 = prf(PreMasterKey,PubKeyS||PubKeyM||IDm||IDs||Ns||Nm)
これは、スレーブ50から送信される認証要求が、第1のマスタ40と第2のマスタ40とで受信されるケースである。この場合、スレーブ50は、第1のマスタ40及び第2のマスタ40からそれぞれ認証応答を受信して、2つの装置情報を表示部23の画面に表示させる。表示部23の画面表示例は、図7に示した通りである。ユーザは、表示部23の画面に表示されている2つの装置情報を目視確認し、入力部24を介して認証許可又は認証不許可を判断してスレーブ50に指示する。もちろん、ユーザは、認証許可すべきマスタ40の装置情報を知っているので、その装置情報を送信してきたマスタ40を選択して、認証許可を行う。なお、表示部23の画面に表示された何れの装置情報も既知の装置情報と一致しなければ、ユーザは、認証不許可を判断する。
なお、上述した認証処理は、四者間以上で行われる場合も同様である。また、鍵に代えて電子署名を装置情報に用いても同様に行われる。
スレーブ50は、認証要求をマスタ40に送信する。マスタ40は、認証要求に対して装置情報[ID1、鍵1]を含む認証応答をスレーブ50に送信する。しかし、この認証応答は、スレーブ50へ届かずに不正者装置90に受信される。不正者装置90は、マスタになりすますために、装置情報[ID1、鍵1]を偽装置情報[ID1、鍵2]に付け替えた認証応答を、スレーブ50に送信する。スレーブ50は、認証応答を受信し、その認証応答に含まれる装置情報を表示部23の画面に表示させる。ユーザは、表示部23の画面に表示されている装置情報を目視確認し、表示されている装置情報のうち、公開鍵情報が認証許可すべきマスタ40の装置情報と一致しないことを判断する。すなわち、ユーザは、表示された装置情報[ID1、鍵2]が、入手していたマスタ40の装置情報である[ID1、鍵1]と異なることを認識する。これに応じて、ユーザは、認証処理を終了する。なお、鍵に代えて電子署名を装置情報に用いても同様に行われる。
また、画面で確認された装置情報(ID)を用いて共通暗号鍵を生成すれば、実通信における秘匿性をさらに向上させることができる。
次に、上記第1の実施形態で説明したマスタ10及びスレーブ20について、具体的な構成及び認証の一例を説明する。なお、この第3の実施形態では、マスタをAPと、スレーブをクライアントとして記述する。図15は、認証部12及び22の詳細な構成例を示す図である。図15において、認証部12及び22は、公開鍵・秘密鍵生成部111と、電子署名部112と、暗号化部113と、復号部114と、擬似乱数発生部115と、ハッシュ関数部116と、共通暗号鍵生成部117とを備える。もちろん、以下に説明する具体的な構成及び認証の例が、第2の実施形態で説明したマスタ40とスレーブ50とについても同様に適用可能であることは、言うまでもない。
以下、図16〜図24を用いて、第3の実施形態におけるクライアントをAPに接続する際の認証及び鍵生成に関する手順について説明する。
プローブ要求1600及びプローブ応答1601は、IEEE802.11で代表されるような従来標準のフォーマットを採用する。プローブ確認1602は、従来標準にはなく、本発明の接続方式を行うこととそれに必要なパラメータを知らせる機能を持つ新しいメッセージタイプである。認証要求1603以降のメッセージは、全て本発明規定の新しいフォーマットを採用する。認証要求1603のフォーマットの一例を図17に示す。HDRc1701は、クライアント20のアドレスやメッセージタイプを含むヘッダであり、従来の認証要求のヘッダと同様である。PLc1702は、従来と同様のペイロードである。PKc1704は、クライアント20の公開鍵である。IDc1703は、クライアント20のIDである。SIGNc1705は、ヘッダをはじめ全てのフィールドに対してクライアント20の電子署名部112を用いて署名したものである。クライアント20の送受信部21は、公開鍵・秘密鍵生成部111からクライアント20の公開鍵PKc1704を取得する。また、電子署名部112からSIGNc1705を取得し、認証部22が保持するIDc1703と合わせて認証要求1603を生成する。認証要求1603によって、クライアント20の公開鍵PKc1704をAP10に渡すことができる。
認証要求メッセージが第三者装置に改竄・転送されることに対する監視を、クライアント20又はAP10が行う。第三者装置の送信したメッセージ全てをクライアント20が受信できる状況にある場合には、クライアント20が監視を行うのが有効である。クライアント20の送信したメッセージと第三者装置の送信したメッセージ全てをAP10が受信できる状況にある場合には、AP10が監視を行うのが有効である。クライアント20が監視を行う場合は、AP10からの認証応答が返信されるまでに受信した第三者装置の改竄した認証要求は、含まれた公開鍵と署名とを除いて自身が送出した認証要求と同じであれば、第三者装置の改竄・転送行為を断定する。AP10が監視を行う場合は、一定時間内に公開鍵と署名とを除いて全く同じ認証要求を2つ受信すれば、第三者装置の改竄・転送行為を断定する。AP10が図19に示すような認証要求402を受信したら、公開鍵PKm1904と署名SIGNm1905を除いて同じ認証要求を2つ受信しているか、クライアント20も自身が送信した認証要求の公開鍵と署名とを改竄されたこの認証要求を受信しているかになるので、どちらかで第三者装置の改竄・転送を断定できる。
認証応答1605は、図21に示すようなフォーマットを一例として採用する。AP10の暗号化部113が、認証応答情報PLa2102、AP10の公開鍵PKa2104、AP10のIDa2103を、認証要求1603で受け取ったクライアント20の公開鍵PKcで暗号化して、認証応答1605をクライアント20に送信する。このような認証応答1605は、公開鍵PKcのペアである秘密鍵を持つクライアント20しか復号できない。
クライアント20又はAP10のIDとして、クライアント接続を行う都度にクライアント20及びAP10の擬似乱数発生部115で生成した乱数を使用する。これは、MACアドレスや製品の型番より、さらに高い秘密性を持つ。ユーザ定義の名前をIDとしてここで使うことも可能であるが、事前に入力しておく手間がかかり、かつ、ユーザはなるべくユニーク(特に隣家の同様な機器と異なるよう)な名前を設定しなければならない。乱数を使用することで、次回接続時には違うIDになるので、盗まれても問題はない。
認証に成功した場合、クライアント20は、AP10へ図23に示すような共通暗号鍵生成要求1606を送信する。共通暗号鍵生成要求1606は、ヘッダHDRc2301を除いた部分がクライアント20の暗号化部113においてAP10の公開鍵PKaを用いて暗号化される。IDc2302は、クライアント20のIDである。Nc2303は、クライアント20が生成した乱数(ノンス)である。クライアント20の暗号化部113は、クライアント20の送受信部21が保持するIDcと、クライアント20の擬似乱数発生部115が生成した乱数Ncを取得し、暗号化する。クライアント20の送受信部21は、暗号化されたIDcと、乱数NcにヘッダHDRc2301を付加し、共通暗号鍵生成要求1606を送信する。AP10の送受信部11が、共通暗号鍵生成要求1606を受信し、復号の対象となるデータを取り出して復号部114に渡す。復号部114において、自身の秘密鍵で復号する。復号結果において、IDは先に認証したクライアント20のIDcであることを確認する。確認できたら、復号結果で得られた乱数Ncを取っておき、後の鍵生成に用いる。そうでなければ、受信した共通暗号鍵生成要求1606を廃棄し、鍵生成を中止とする。
ネットワーク内に複数のAPが存在する場合、クライアントが1つのAPから他のAP近くまで移動した場合、他のAPとの間で再接続を行う必要がでてくる。この再接続においては、あらためて認証を行うか行わないかの2通りが考えられる。認証を行う場合、上記各実施形態の何れかの手順を実行して新規にクライアントの認証が行われるので、複数のAP間で認証済みのクライアントに関する情報交換をしておく必要がない。これに対して、認証を行わない場合、前の認証を再利用する必要があり、APの間でクライアントの認証結果に関する情報交換をする必要がある。過去の認証を再利用する場合、過去の認証情報を何処に保存するか、どのように再利用するかによって、以下のようにいくつかの実施形態が考えられる。
11、21 送受信部
12、22 認証部
13、23 表示部
14、24 入力部
20、50 スレーブ(クライアント)
30 無線LAN
90 不正者装置
111 公開鍵・秘密鍵生成部
112 電子署名部
113 暗号化部
114 復号部
115 擬似乱数発生部
116 ハッシュ関数部
117 共通暗号鍵生成部
Claims (18)
- 他の通信装置から接続のための認証を要求される通信装置であって、
前記他の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証要求を、前記他の通信装置から受信するとともに、前記認証要求が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証要求が改竄されていないと判断した場合には、前記認証要求に含まれる装置情報を画面に表示する表示部と、
前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付ける入力部と、
前記入力部に入力された結果により、前記他の通信装置との認証許可又は認証不許可の情報を含む認証応答を返信する送信部と、
認証許可の場合には、前記認証要求に含まれた装置情報及び前記認証応答に含まれた認証許可情報を用いて、前記他の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備える、通信装置。 - 他の通信装置への接続のための認証を要求する通信装置であって、
前記通信装置の装置情報を含む認証要求を、前記他の通信装置へ送信する送信部と、
前記認証要求に対応した、前記他の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証応答を、前記他の通信装置から受信するとともに、前記認証応答が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証応答が改竄されていないと判断した場合には、前記認証応答に含まれる装置情報を画面に表示する表示部と、
前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付ける入力部と、
前記入力部に入力された結果により、前記他の通信装置との認証許可又は認証不許可の処理を実行し、認証許可の場合には、前記認証要求及び認証応答に含まれた装置情報を用いて、前記他の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備える、通信装置。 - 前記表示部は、前記認証要求に含まれた装置情報のほかに、前記認証要求の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証要求の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせる、請求項1に記載の通信装置。 - 前記表示部は、前記認証応答に含まれた装置情報のほかに、前記認証応答の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証応答の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせる、請求項2に記載の通信装置。 - 前記受信した認証要求が、前記非特定第三者によって改竄されているか否かを、前記ユーザに、前記認証要求の複数受信の有無及び前記認証要求に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させる、請求項1に記載の通信装置。
- 前記受信した認証応答が、前記非特定第三者によって改竄されているか否かを、前記ユーザに、前記認証応答の複数受信の有無及び前記認証応答に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させる、請求項2に記載の通信装置。
- 第1の通信装置を第2の通信装置に接続させるために認証処理を実行する通信システムであって、
前記第1の通信装置は、
前記第1の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証要求を、前記第2の通信装置へ送信する送信部と、
前記認証要求に対応した、前記第1の通信装置との認証許可もしくは認証不許可の情報を含む認証応答を、前記第2の通信装置から受信するとともに、前記認証応答が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証応答が改竄されていないと判断した場合には、前記認証応答に従って、前記第2の通信装置との認証許可又は認証不許可の処理を実行し、認証許可の場合には、前記認証要求に含まれた装置情報及び前記認証応答に含まれた認証許可情報を用いて、前記第2の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備え、
前記第2の通信装置は、
前記認証要求を前記第1の通信装置から受信するとともに、前記認証要求が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証要求が改竄されていないと判断した場合には、前記認証要求に含まれる装置情報を画面に表示する表示部と、
前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付ける入力部と、
前記入力部に入力された結果により、前記認証応答を返信する送信部と、
認証許可の場合には、前記認証要求に含まれた装置情報及び前記認証応答に含まれた認証許可情報を用いて、前記第1の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備える、通信システム。 - 第1の通信装置を第2の通信装置に接続させるために認証処理を実行する通信システムであって、
前記第1の通信装置は、
前記第1の通信装置の装置情報を含む認証要求を、前記第2の通信装置へ送信する送信部と、
前記認証要求に対応した、前記第2の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証応答を、前記第2の通信装置から受信するとともに、前記認証応答が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証応答が改竄されていないと判断した場合には、前記認証応答に含まれる装置情報を画面に表示する表示部と、
前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付ける入力部と、
前記入力部に入力された結果により、前記第2の通信装置との認証許可又は認証不許可の処理を実行し、認証許可の場合には、前記認証要求及び認証応答に含まれた装置情報を用いて、前記第2の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備え、
前記第2の通信装置は、
前記認証要求を前記第1の通信装置から受信するとともに、前記認証要求が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断する受信部と、
前記認証要求に対応した、前記認証応答を、前記第1の通信装置に返信する送信部と、
前記第1の通信装置で認証許可された場合には、前記認証要求及び認証応答に含まれた装置情報を用いて、前記第1の通信装置と、さらに鍵交換を行う認証部とを備える、通信システム。 - 前記表示部は、前記認証要求に含まれた装置情報のほかに、前記認証要求の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証要求の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせる、請求項7に記載の通信システム。 - 前記表示部は、前記認証応答に含まれた装置情報のほかに、前記認証応答の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証応答の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせる、請求項8に記載の通信システム。 - 前記受信した認証要求が、前記非特定第三者によって改竄されているか否かを、前記ユーザに、前記認証要求の複数受信の有無及び前記認証要求に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させる、請求項7に記載の通信システム。
- 前記受信した認証応答が、前記非特定第三者によって改竄されているか否かを、前記ユーザに、前記認証応答の複数受信の有無及び前記認証応答に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させる、請求項8に記載の通信システム。
- 第1の通信装置を第2の通信装置に接続させるために認証処理を実行する認証方法であって、
前記第1の通信装置が、前記第1の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証要求を、前記第2の通信装置へ送信するステップ、
前記第2の通信装置が、前記認証要求を前記第1の通信装置から受信するとともに、前記認証要求が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップ、
前記第2の通信装置が、前記認証要求が改竄されていないと判断した場合には、前記認証要求に含まれる装置情報を画面に表示するステップ、
前記第2の通信装置が、前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付けるステップ、
前記第2の通信装置が、前記入力された結果により、前記第1の通信装置との認証許可又は認証不許可の情報を含む認証応答を返信するステップ、
前記第1の通信装置が、前記認証要求に対応した、前記認証応答を、前記第2の通信装置から受信するとともに、前記認証応答が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップ、
前記第1の通信装置が、前記認証応答が改竄されていないと判断した場合には、前記認証応答に従って、前記第2の通信装置との認証許可又は認証不許可の処理を実行するステップ、及び
認証許可の場合には、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とが、前記認証要求に含まれた装置情報及び前記認証応答に含まれた認証許可情報を用いて、さらに鍵交換を行うステップとを備える、認証方法。 - 第1の通信装置を第2の通信装置に接続させるために認証処理を実行する認証方法であって、
前記第1の通信装置が、前記第1の通信装置の装置情報を含む認証要求を、前記第2の通信装置へ送信するステップ、
前記第2の通信装置が、前記認証要求を前記第1の通信装置から受信するとともに、前記認証要求が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップ、
前記第2の通信装置が、前記認証要求に対応した、前記第2の通信装置が送信元であることが証明可能な装置情報を含む認証応答を、前記第1の通信装置に返信するステップ、
前記第1の通信装置が、前記認証要求に対応した、前記認証応答を、前記第2の通信装置から受信するとともに、前記認証応答が送信途中で非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップ、
前記第1の通信装置が、前記認証応答が改竄されていないと判断した場合には、前記認証応答に含まれる装置情報を画面に表示するステップ、
前記第1の通信装置が、前記表示された装置情報に対するユーザの確認結果の入力を受付けるステップ、
前記第1の通信装置が、前記入力された結果により、前記第2の通信装置との認証許可又は認証不許可の処理を実行するステップ、及び
認証許可の場合には、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とが、前記認証要求及び認証応答に含まれた装置情報を用いて、さらに鍵交換を行うステップとを備える、認証方法。 - 前記認証要求に含まれた装置情報を画面に表示するステップは、前記認証要求の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証要求の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせることを特徴とする、請求項13に記載の認証方法。 - 前記認証応答に含まれた装置情報を画面に表示するステップは、前記認証応答の受信に使用されたチャンネル情報をさらに表示し、
前記非特定第三者によって別のチャンネルを用いて前記認証応答の転送が行われているか否かを、前記ユーザに判断可能とさせることを特徴とする、請求項14に記載の認証方法。 - 前記受信した認証要求が前記非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップは、前記ユーザに、前記認証要求の複数受信の有無及び前記認証要求に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させることを特徴とする、請求項13に記載の認証方法。
- 前記受信した認証応答が前記非特定第三者によって改竄されているか否かを監視・判断するステップは、前記ユーザに、前記認証応答の複数受信の有無及び前記認証応答に含まれた装置情報中の公開鍵と署名に対する改竄の有無に基づいて判断させることを特徴とする、請求項14に記載の認証方法。
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