JP4756048B2

JP4756048B2 - プレフィックススコープバインディング更新をセキュアにするためのシステム及び関連方法並びに装置

Info

Publication number: JP4756048B2
Application number: JP2007550611A
Authority: JP
Inventors: 純平野; チャンワーンー; ペクユータン
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: EP1875710B1; JP2008539603A; WO2006118342A1; CN101176328B; CN101176328A; EP1875710A1; US20090031130A1

Description

本発明は、データ通信分野に関する。さらに詳しくは、本発明は、相互接続されたパケット交換データ通信ネットワークのシステム内のモバイルネットワークに関する。

現在、多数の装置が、インターネットプロトコル（ＩＰ）を用いて相互に通信を行っている。モバイル装置にモビリティサポートを与えるために、インターネットエンジニアリングタスクフォース（ＩＥＴＦ）は、「“ＩＰｖ６におけるモビリティサポート”」を開発した［非特許文献１］。モバイルＩＰでは、各モバイルノードは恒久的なホームドメインを有している。モバイルノードは、そのホームネットワークに接続すると、ホームアドレス（ＨｏＡ）として知られているプライマリグローバルアドレスが割り当てられる。モバイルノードが遠くにあるときには、つまり、他の外部のネットワークに接続されているときには、気付アドレス（ＣｏＡ）として知られている一時的なグローバルアドレスが、通常、割り当てられる。

モビリティサポートの構想は、モバイルノードが他の外部のネットワークに接続されているときでも、ＨｏＡで到達できるというものである。これは、［非特許文献１］では、ホームエージェント（ＨＡ）として知られているホームネットワークにエンティティを導入することにより達成される。モバイルルータは、バインディング更新（ＢＵ）として知られているメッセージを用いて、そのＣｏＡをホームエージェントと共に登録する。これによって、ホームエージェントは、モバイルノードのＨｏＡとＣｏＡの間のバインディング（結合）を行うことができる。ホームエージェントは、モバイルノードのＨｏＡへ向けられたメッセージをインターセプト（途中で捕える）し、パケットをカプセルに入れて、パケットをモバイルノードのＣｏＡへと送る（すなわち、１つのパケットを新しいパケットのペイロードにする。パケットのトンネル送信とも言う）。

これによって、モビリティサポートを行うことができるが、準最適ルーティングとして知られる問題が発生する。これは、モバイルノードがコレスポンデントノード（ＣＮ）と通信するためであり、これらの間で送られるパケットはホームエージェントを通らなくてはならない。このために、［非特許文献１］では、モバイルノードがコレスポンデントノードにＢＵを送ることを定めている。コレスポンデントノードが、モバイルノードのＨｏＡとＣｏＡの間の結合（バインディング）を知ると、両者の間を通るパケットは（ホームエージェントを経由せずに）、モバイルノードのＣｏＡへ、またＣｏＡから直接の経路を取ることができる。しかし、セキュリティ（安全性）が問題となる。モバイルノードからホームエージェントへと送られるＢＵでは、安全性は確保されている。なぜなら、モバイルノードとそのホームエージェントはセキュリティ連携していると想定されているからである。このような想定は、モバイルノードとコレスポンデントノードにとってはあまり現実的ではない。

これに関して、［非特許文献１］には、リターンルータビリティ（ＲＲ：Return Routability）手順として知られる手順が定められており、これにより、コレスポンデントノードは、ＢＵに記載されたＨｏＡ及びＣｏＡが同時に存在（併存）することを確かめることができる。基本的には、ＲＲ手順ではモバイルノードはＢＵを送る前にコレスポンデントノードから、２つの安全に生成されたトークンを取得しなくてはならない。ＲＲ手順を開始するには、モバイルノードはまず、コレスポンデントノードに２つの異なるメッセージ、つまり、Home-Test-Init（ＨｏＴＩ）メッセージと、Care-of-Test-Init（ＣｏＴＩ）メッセージを送る。ＨｏＴＩは、モバイルノードのＨｏＡをパケットソースとしてホームエージェント経由で送られ、ＣｏＴＩは、モバイルノードのＣｏＡをパケットソースとして直接送られる。コレスポンデントノードは、ＨｏＴＩを受け取ると、Home-Test（ＨｏＴ）メッセージで応答し、これはモバイルノードのＨｏＡへと送られる。これはHome Keygen Token（ＨｏＫ）と呼ばれるセキュリティトークンを含んでおり、非公開鍵を用いて、モバイルノードのＨｏＡに基づいて、暗号により生成される。同様に、ＣｏＴＩを受け取ると、Care-of-Test（ＣｏＴ）メッセージで応答する。これは、モバイルノードのＣｏＡへと送られるものであり、Care-of Keygen Token（ＣｏＫ）と呼ばれるセキュリティトークンを含んでおり、非公開鍵を用いて、モバイルノードのＣｏＡに基づいて、暗号により生成される。

モバイルノードがＨｏＴメッセージとＣｏＴメッセージを受け取ると、モバイルノードはAuthenticator（真正性検証部）を含むＢＵをコレスポンデントノードへと送る。このAuthenticatorは、ＨｏＫとＣｏＫの連結である鍵を用いて、暗号により生成されたＢＵのチェックサムである。このようにして、コレスポンデントノードがＢＵを受け取ると、個別にチェックサムし、チェックサムがAuthenticatorのものと同じであることを調べる。これによって、ＢＵに示されたＣｏＡとＨｏＡが、実際に併存していることが検証される。

リターンルータビリティ手順によって提供される保護の強さについて、これまで、これを批判する反論があった。攻撃者は、ＣｏＴ及びＨｏＴメッセージを途中で捕えて、ＲＲ手順によって設定されたモビリティ鍵への秘密を得ることができる。さらに悪いことには、攻撃者は偽のＣｏＴＩ及びＨｏＴＩメッセージを作って、モバイルノードのＨｏＡを、間違ったＣｏＡへと結合することによって、コレスポンデントノードをだますことができる。これによって攻撃者はモバイルノードに対して、サービス拒否攻撃を行い、あるいはコレスポンデントノードに、知らず知らずに、指定されたＣｏＡの真の所有者に対する攻撃に参加させることができる。これに関して、［米国特許出願２００５００４１６３４Ａ１］及び［米国特許出願２００３０２１１８４２Ａ１］は、モバイルノードがコレスポンデントノードへＢＵを送るときに用いるアドレスの所有権を検証する暗号により生成された証明の使用を定めている。これらの従来の技術のうちの１つの態様では、［米国特許出願２００２０１３３６０７Ａ１］に開示されたような技術を用いて、ＨｏＡ及び／又はＣｏＡを暗号により生成し、ＨｏＡ及び／又はＣｏＡが、ＢＵの中で送られる証明と暗号上で関連を持たせて、アドレスのハイジャックを不可能に近いものにしている。

また、無線装置が次第に普及するにつれて、新しいモビリティ技術が出現することが予見される。すなわち、ネットワークモビリティ（の技術）であり、この技術では、ノードのネットワーク全体が、その接続ポイントを変更する。個々のホストのためのモビリティサポートの構想が、ノードのネットワークのためモビリティサポートへと拡張され、ネットワークの目的は、インターネット上でモバイルネットワークがどこに接続されているかに関係なく、モバイルネットワーク内のノードが、そのプライマリグローバルアドレスによって到達可能となるメカニズムを提供することである。

ネットワーク上のモビリティ（移動性）の問題を解決するためのいくつかの試みが、これまでモバイルＩＰに基づいて行われてきた。移動ネットワークについて提案された１つの解決策は、モバイルルータサポートである［米国特許６,６３６,４９８］。この場合は、モバイルネットワークを制御するモバイルルータが、そのホームドメインにあるときは、ルーティングプロトコルを用いて、モバイルネットワークへ、またモバイルネットワークからパケットのルーティング（経路による送達）を行う。モバイルルータとそのモバイルネットワークが他のドメインへと動くときには、モバイルルータはそのＣｏＡをそのホームエージェントに登録する。

次に、モバイルルータとホームエージェントの間にトンネルを設定する。モバイルルータがそのホームドメインにあるときに用いられるルーティングプロトコルが、再びトンネル上で実施される。これは、つまりモバイルネットワークに向かうすべてのパケットが、ホームエージェントによってインターセプトされ（途中で捕えられ）、トンネル経由でモバイルルータへと送られることを意味する。次にモバイルルータはパケットをそのモバイルネットワーク内のホストへと送る。モバイルネットワーク内のノードが、パケットをネットワークから外部に送信したいときは、モバイルルータはパケットをインターセプトし、トンネルを経由してホームエージェントへ送る。ホームエージェントは、意図されている受信者に対してパケットを送出する。［米国特許出願２００３０１１７９６５Ａ１］に開示されているもう１つの解決法は、ＩＰｖ６のサポートのみを言及している点を除いて、（上記と）きわめてよく似ている。［米国特許出願２００３００９５５２３Ａ１］では、モバイルルータのＣｏＡとして、マルチキャストアドレスを用いる方法が開示されている。これによって、モバイルルータが新しいアクセスネットワークへと動いた後でも、同じＣｏＡを用いてモバイルルータに到達できる。

ＩＥＴＦ（インターネットエンジニアリングタスクフォース）は、現在、［非特許文献２］に開示されているネットワークモビリティのための解決法を開発中である。［非特許文献２］には、モバイルルータがＢＵをホームエージェントへ送るときには、モバイルネットワーク内のノードが用いているネットワークプレフィックスを指定することが述べられている。また、ネットワークプレフィックスオプションとして知られている特別なオプションをＢＵに挿入することが述べられている。これによってホームエージェントは、プレフィックスに基づくルーティングテーブルを作成することができ、ホームエージェントは、モバイルルータのＣｏＡに対して、これらのプレフィックスを有するあて先に送られたパケットを転送する。
Johnson, D.B., Perkins, C.E., Arkko, J. 「ＩＰｖ６におけるモビリティサポート」、ＩＥＴＦＲＦＣ３７７５、２００４年６月。 Devarapalli, V., et al., 「ＮＥＭＯベーシックサポートプロトコル」、ＩＥＴＦＲＦＣ３９６３、２００５年１月。 Arkko, J., et al., 「近隣探索のセキュリティ安全確保（SEND）」、ＩＥＴＦＲＦＣ３９７１、２００５年３月。 Ng, C.W., 及びHirano, J. 「ネットワークプレフィックスのためのリターンルータビリティ（ＲＲＮＰ）の拡張」、ＩＥＴＦインターネットドラフト： draft-ng-nemo-rrnp-00.txt, ２００４年１０月。作業進行中。〔米国特許出願２００５００４１６３４Ａ１〕Aura, A.T., 「モバイルノードの位置の検証、米国特許出願２００５００４１６３４Ａ１、２００５年２月。〔米国特許出願２００３０２１１８４２Ａ１〕Kempf, J., et al., 「アドレスに基づく鍵を用いたバインディング更新のセキュリティ確保」、米国特許出願２００３０２１１８４２Ａ１、２００３年１１月。〔米国特許出願２００２０１３３６０７Ａ１〕Nikander, P., 「インターネット・プロトコルでのアドレスメカニズム」、米国特許出願２００２０１３３６０７Ａ１、２００２年９月。〔米国特許６,６３６,４９８〕Leung, K.K., 「モバイルＩＰモバイルルータ」、米国特許６,６３６,４９８、２００３年１０月。〔米国特許出願２００３０１１７９６５Ａ１〕Markki, O.E., et al., 「ＩＰｖ６のためのモビリティサポート」、米国特許出願２００３０１１７９６５Ａ１、２００２年３月。〔米国特許出願２００３００９５５２３Ａ１〕Korus et al., 「モバイルネットワークのためにＩＰモビリティを提供するための方法及び装置」、２００３年５月。

［米国特許６,６３６,４９８］、［米国特許出願２００３０１１７９６５Ａ１］及び［非特許文献２］には、モバイルネットワークからホームエージェントを経由してコレスポンデントノードへ直接送られるパケットのための記述がない。これは、パケットの潜伏性を高めてしまうというモバイルＩＰｖ６での準最適化ルーティングの同じ問題に行きつく。［米国特許出願２００３００９５５２３Ａ１］では、複数のＣｏＡをモバイルルータのＨｏＡに関連付けるＢＵをコレスポンデントノードが送る手段が述べられているが、コレスポンデントノードがどのようにして、モバイルルータの背後にあるモバイルネットワーク内のモバイルネットワークノードのアドレスを、モバイルルータのＨｏＡに関連付けるかが不明である。

１つの素朴な解決法としては、［非特許文献２］に述べられた単一の、又は複数のネットワークプレフィックスオプションを、コレスポンデントノードへ送られるＢＵメッセージに含める方法がある。このようなＢＵメッセージは、技術上では、プレフィックススコープＢＵメッセージ、又は単にＰＳＢＵメッセージとして知られている。このようにして、コレスポンデントノードは、示されたネットワークプレフィックスからのアドレスをモバイルルータと関連付け、これらのプレフィックスからのあて先を有するパケットを、直接、モバイルルータのＣｏＡへと送る。これはもっともらしい解決法のように見えるが、当業者が慎重に分析した場合には、ＲＲ手順は単に、ＣｏＡが、モバイルルータのＨｏＡと併存していることを確証しているにすぎない。ネットワークプレフィックスを単にＢＵメッセージに加えるだけでは、コレスポンデントノードには、示されたネットワークプレフィックスが、指定されたＨｏＡを有するモバイルルータによって実際に取り扱われることを確かめる手段がない。このような保証がなければ、悪意をもった攻撃者は、コレスポンデントノードに、それ自身の（有効な）ＨｏＡとＣｏＡを与えて、ＢＵの中で、それが実際に所有していないプレフィックスを取り扱っていると主張することができる。これは、サービス否認と、だまし攻撃にドアを開くものであり、この場合、コレスポンデントノードは攻撃されたプレフィックスからのアドレスのついた他のノードに向けられたパケットを攻撃者へと送ることになる。

［米国特許出願２００５００４１６３４Ａ１］及び［米国特許出願２００３０２１１８４２Ａ１］は、ＢＵメッセージ内のＣｏＡとＨｏＡを暗号によって証明する方法をとっているが、ＰＳＢＵメッセージに記憶されているプレフィックス情報の真正性はこれには含まれていない。［非特許文献３］には、ルータと、ルータが管理していると主張しているプレフィックスの真正性を検証する証明を提供するために、ＩＰｖ６の近隣探索プロトコルを用いる方法が述べられている。この方法では、証明を配布するため、近隣探索オプションと呼ばれる特殊なオプションが用いられている。しかし、これでは、同じネットワークセグメントにあるノードは、ルータの権限を検証するルータに限定され、近隣探索オプションの構想がどのようにして、ＰＳＢＵメッセージを保護するために用いることができるかが不明である。

以上より、本発明は、モバイルルータが、ＰＳＢＵメッセージに示されたネットワークプレフィックスを実際に所有することを、ＰＳＢＵメッセージの受信者が確かめることのできるようなメカニズムを提供することを主な目的とする。受信者がいったんこれを検証すれば、ルーティング情報を設定して、アドレスに向けられたパケットを、パケットのカプセル化その他によって、ホームエージェントを経由せずに、ネットワークプレフィックスから直接、モバイルルータのＣｏＡへと送ることができる。

本発明によれば、モバイルネットワークを管理するモバイルルータを含むパケット交換データ通信ネットワーク内の通信ノードのシステムであって、モバイルネットワーク内のノードと、モバイルネットワーク外部のコレスポンデントノードとの間で、通信セッションのための経路最適化を設定するために、モバイルルータが、外部エンティティに対して、モバイルルータのホームアドレス及び気付アドレスと、モバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、検証パラメータと、検証パス情報とを含むバインディング更新メッセージを送るように構成されているシステムであり、前記外部エンティティが、前記検証パラメータによって、前記バインディング更新メッセージの送信者が前記モバイルネットワークの指定されたアドレスプレフィックスの真正の所有者であることを検証でき、前記検証パス情報が、前記バインディング更新メッセージが前記検証パラメータの検証を行うために必要とする情報を含むことを特徴とする通信ノードのシステムが提供される。

また、本発明の１つの好ましい実施の形態によれば、前記検証パラメータが、暗号証明、又は前記暗号証明の一部、又は前記暗号証明の派生物であり、前記暗号証明がトラストアンカによって発行される通信ノードのシステムであって、前記暗号証明が、前記モバイルルータの識別情報と、前記モバイルルータによる前記モバイルネットワークの前記アドレスプレフィックスの所有とを含む情報部と、暗号によって生成された前記情報部のチェックサムを含む署名部とによって構成され、他のノードは前記署名部から前記情報部の有効性を検証できるが、前記情報部からは前記署名部を生成できないことを特徴とする上記の通信ノードのシステムが提供される。

また好ましくは、前記モバイルルータが、（ｉ）前記暗号証明を手動により構成し、前記モバイルルータ内に記憶することによって、（ｉｉ）前記トラストアンカから前記暗号証明を検索するために、前記モバイルルータがホームエージェントとの間で設定した双方向トンネルを通じて、既存の適切なプロトコルを実施することによって、（ｉｉｉ）前記モバイルルータが、前記ホームエージェントへと送られた前記バインディング更新メッセージ内に信号を埋め込み、前記ホームエージェントがそのような信号を検出すると、前記トラストアンカから前記暗号証明を検索し、前記モバイルルータへと送り返されるバインディング確認で検索された証明を送信することによって、又は（ｉｖ）前記モバイルルータがそのホームネットワークからのプレフィックス委譲を要求するときは、前記暗号証明をプレフィックス情報と共に前記モバイルルータに対して送ることによって、前記モバイルルータが前記暗号証明を取得するように構成されている上記の通信ノードのシステムが提供される。

また、本発明のもう１つの好ましい実施の形態によれば、モバイルルータによって管理されるモバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、暗号証明と、検証パス情報を含む、モバイルルータによって送られたバインディング更新メッセージを検証するために、上記のシステム内の通信ノードにより用いられる方法であって、前記バインディング更新メッセージに示された前記アドレスプレフィックスが、前記暗号証明の前記情報部に示されたものに対応するかどうかを調べるステップと、前記バインディング更新メッセージに含まれた前記検証パス情報により識別される前記トラストアンカから鍵を検索するステップと、前記暗号証明の有効性を調べるために、前記鍵を用いるステップとを有する方法が提供される。

また、本発明の更にもう１つの好ましい実施の形態によれば、モバイルルータによって管理されるモバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、暗号証明の署名部と、検証パス情報を含む、モバイルルータによって送られたバインディング更新メッセージを検証するために、上記のシステム内の通信ノードにより用いられる方法であって、前記バインディング更新メッセージに示された前記アドレスプレフィックスに基づいて、前記暗号証明の前記情報部を導き出すステップと、前記バインディング更新メッセージに含まれている前記検証パス情報により識別される前記トラストアンカから鍵を検索するステップと、受信した前記暗号証明の前記署名部に基づいて、導出された前記暗号証明の前記情報部の有効性を調べるために、前記鍵を用いるステップとを有する方法が提供される。

また、本発明の更にもう１つの好ましい実施の形態によれば、上記のシステム内の通信ノードにより用いられる検証方法であって、前記モバイルネットワークの前記アドレスプレフィックスを含む前記バインディング更新メッセージ内に含まれる前記暗号証明、又は前記暗号証明から導き出されたパラメータを検証するために、前記ノードが第三者に連絡を取り、前記第三者が前記通信ノードのために検証を行い、前記検証の結果を前記通信ノードに通知するように構成されている検証方法が提供される。

また、本発明の更にもう１つの好ましい実施の形態によれば、前記モバイルルータが、その能力についての記述を、経路最適化セッションの設定のために前記コレスポンデントノードへ送られるパケット内に埋め込み、前記モバイルルータの能力に関する記述が、前記モバイルルータによって所有されていると主張されている前記アドレスプレフィックスを、前記コレスポンデントノードが検証できるよう前記モバイルルータによりサポートされる方法を含むように構成されている上記の通信ノードのシステムが提供される。

また、同様に、本発明の１つの実施の形態によれば、前記モバイルルータの能力の記述を含む、前記モバイルルータより送られたパケットを受け取ると、前記通信ノードが、前記通信ノードの能力を含むパケットで応答し、前記通信ノードの能力に関する記述が、前記モバイルルータによって所有されていると主張されている前記アドレスプレフィックスを、前記コレスポンデントノードが検証できるよう前記モバイルルータによりサポートされた方法を含むように構成されている上記の通信ノードのシステムが提供される。

また、本発明の、更にもう１つの好ましい実施の形態によれば、モバイルルータが、パケット交換データ通信ネットワーク上の他のノードと通信可能となるために必要なすべてのネットワークハードウェア、ソフトウェア及びプロトコルを有する下位ネットワークインターフェイスと、インターネットワーキングレイヤ内のルーティングに関するすべての処理を行うルーティング部と、前記モバイルルータとそのホームエージェントとの間に双方向トンネルを設定、保持し、経路最適化のための双方向トンネルを確立、維持する機能を有するトンネリング部と、前記モバイルルータによって取得される証明を維持するとともに、必要に応じてそのモバイルルータの証明を生成する機能を有するセキュリティ部と、前記モバイルルータと、前記モバイルルータにより管理されるモバイルネットワーク外部にある他の通信ノードとの間に、経路最適化セッションを設定、維持する機能を有する経路最適化部とによって構成されている、上記の通信ノードのシステム内にあるモバイルルータの装置が提供される。

本発明は、図１に示したインターネット１００のようなグローバルなパケット交換データ通信ネットワークに接続される通信ノードのシステムを明示する。モバイルルータＭＲ１４０は、アクセスネットワーク１０４のアクセスルータＡＲ１３０に接続することによって、インターネット１００にアクセスする。モバイルネットワーク１０８はモバイルルータＭＲ１４０によって管理される。なお、図１には、１つのモバイルネットワークノードＭＮＮ１５０が示されている。

モバイルルータＭＲ１４０は、ホームエージェントとして作用するホームネットワーク１０２に属する。トラストアンカＴＡ１２０は、ホームネットワークの権限部であり、ルータにルータ証明を発行し、ホームネットワーク１０２でプレフィックスを管理する各ルータの権限（authority）と真正性（authenticity）を証明する。このようなルータ証明は、好ましくはＴＡ１２０によって生成され、情報部と署名（シグネチャ）部を含んでいる。情報部は、ルータのアイデンティティ（識別）と、識別されたルータのプレフィックスの所有を詳細に定める。署名部は、好ましくは、情報部のチェックサムを暗号により生成する。

このようなチェックサムを生成する１つの方法は、トラストアンカが、１対の暗号鍵を所有することであり、この場合、１つの鍵が暗号機能を果たし、もう１つの鍵がこれに対応する解読機能を果たす。次に、チェックサムをトラストアンカの暗号鍵を用いて暗号化することができ、これを関連する復号鍵で検証することができる。この暗号化されたチェックサムが署名部を形成する。操作中は、トラストアンカの暗号鍵は秘密に保たれ、一方、関連する復号鍵は、それを要求するどのノードにも自由に配布される。このようにして、どのエンティティでも署名部を検証できる（なぜなら、復号鍵は一般に入手可能であるから）が、トラストアンカ以外はこのような署名部を生成できない（なぜなら、暗号鍵は秘密に保たれているからである）。この１対の鍵はまた、技術上では、公開・非公開鍵ペアとして知られている。このようなルータ証明を生成し、配布する好ましい方法が［非特許文献３］に述べられている。

本発明をよりよく説明するために、ＭＮＮ１５０がインターネット１００のコレスポンデントノード、例えば、ＣＮ１６０と、通信セッションを行う場合を考えてみる。［米国特許６,６３６,４９８］、［米国特許出願ＵＳ２００３０１１７９６５Ａ１］、及び［非特許文献２］に開示されている従来の技術によれば、ＭＮＮ１５０とＣＮ１６０の間で送られるパケットは、図２に示された経路２１０、２１２及び２１４を通らなくてはならない。これは、モバイルルータＭＲ１４０と、そのホームエージェントＨＡ１１０の間に設定された双方向トンネルであるからである。

この準最適ルーティングを回避するために、また、ＭＮＮ１５０とＣＮ１６０の間で送られるパケットが、もっと直接な経路を取るためには、１つの可能な方法は、モバイルルータＭＲ１４０が、プレフィックススコープバインディング更新（ＰＳＢＵ）メッセージをＣＮ１６０へ送ることである。ＰＳＢＵは、モバイルルータＭＲ１４０のＨｏＡ及びＣｏＡと、ＭＲ１４０によって管理されるモバイルネットワークプレフィックスを含んでいる。このようにして、ＣＮ１６０は、そのルーティングテーブル内に経路入口を設定し、ＭＲ１４０によって管理されるモバイルネットワークプレフィックス内にあるアドレスへと送られたパケットは、いずれもＭＲ１４０のＣｏＡへ直接、トンネル送信されるべきことを指定する。ＭＮＮ１５０はＭＲ１４０によって管理されるモバイルネットワークプレフィックス内にあるアドレスを持っているので、ＭＮＮ１５０とＣＮ１６０の間を送られるパケットは経路２１２と２１４をとばして、その代わりに、図２に示された、もっと直接なルータ２１０と２２を通る。

同じ経路最適化の構想は、コレスポンデントノードが、それ自身のために経路最適化を行うために外部エージェントを用いるときに適用することができる。例えば、図１に示されたコレスポンデントネットワーク１０６内のコレスポンデントノードＣＮ１６２を考えてみる。コレスポンデントルータＣＲ１７０は、コレスポンデントネットワーク１０６内の、どのノードのためにも経路最適化を行うことができる。

ＭＮＮ１５０がＣＮ１６２と通信セッションを行う場合を考えてみる。経路最適化を用いない場合は、ＭＮＮ１５０とＣＮ１６２の間を送られるパケットは、図３に示された経路３１０、３１２、３１４及び３１６を通るであろう。そこで、ＣＲ１７０がＣＮ１６２のために経路最適化を行うことができることを、ＭＲ１４０が知っていると仮定する。ＭＲ１４０は、ＭＲ１４０とＣＲ１７０の間に双方向トンネルを設定するために、ＣＲ１７０にＰＳＢＵメッセージを送ることができる。双方向トンネルが設定されると、ＭＮＮ１５０とＣＮ１６２の間のトラフィックは、図３に示された、もっと直接的な経路である経路３１０、３２０及び３１６を通ることができる。

コレスポンデントノード又はコレスポンデントルータへのＰＳＢＵの送達は（説明しやすくするために、モバイルルータとの経路最適化セッションを終結できるコレスポンデントノード又はコレスポンデントルータに言及するのに、用語「コレスポンデントエンティティ」又はその略号ＣＥを用いる）、モバイルネットワークノードとコレスポンデントノードの間の経路を最適化する利点があるが、コレスポンデントエンティティは安全上のリスクにさらされる。これは、コレスポンデントエンティティが、ＰＳＢＵメッセージに含まれた情報の真正性を検証する手段を持たないときに、偽の経路を設定するようだまされて、モバイルネットワークノードへと送られたパケットが、知らないうちに、どこか他のところへ向けられるかもしれないからである。本発明は、ＰＳＢＵに含まれた情報を検証する手段をコレスポンデントエンティティに与える。

ホームネットワーク１０２内でプレフィックスを管理する上での、その真正性を証明するために、ホームネットワーク１０２内のルータにルータ証明するための権限をトラストアンカＴＡ１２０が持っていることを思い出してみる。モバイルルータＭＲ１４０は、モバイルルータＭＲ１４０が、ホームエージェントＨＡ１１０と共に維持している双方向トンネルを経由してＴＡ１２０からルータ証明を得ることができる。このようなルータ証明を得た後は、モバイルルータＭＲ１４０は、ルータ証明を用いて、ＰＳＢＵメッセージの中でそれが指定するモバイルネットワークプレフィックスを所有することを立証することができる。

モバイルルータＭＲ１４０がルータ証明を得ることができる１つの方法は、ルータ証明を手動でシステムに対して構成し、モバイルルータの２次記憶部に記憶することである。この場合には、ルータ証明が長期の有効期間（何週間又は何ヵ月の）を持つことが好ましい。関連技術の分野では、モバイルルータとホームエージェントの間には、仮定された既存のセキュリティ関係が常に存在する。この既存のセキュリティ関係は、モバイルルータによって、そのホームエージェントに送られるＢＵメッセージを保護するのに用いられる。ルータ証明が、モバイルルータのシステム内へ手動で組み込まれるときは、それは、この「既存のセキュリティ関係」の一部となることができる。事実、ルータ証明はこの「既存のセキュリティ関係」の一部となることができる。

モバイルルータＭＲ１４０は、ホームエージェントＨＡ１１０に送るＢＵメッセージに署名するために、このルータ証明を用いることができる。ホームエージェント１１０は、このＢＵメッセージを受信すると、ホームネットワーク内でＴＡ１１０の公開鍵を検索し、ＢＵメッセージの真正性を検証することができる。当業者は、ホームエージェントＨＡ１１０とトラストアンカ１２０が、実際に同じエンティティ内に存在することを（つまり、これらが同じノードであることを）理解するはずである。

ルータ証明を得るためのもう１つの方法は、モバイルルータが、モバイルルータＭＲ１４０とＨＡ１１０の間に設定された双方向トンネルを通じて、［非特許文献３］に述べられた「近隣探索」オプションを用いることである。ＭＲ１４０が、そのホームエージェントＨＡ１１０と共に双方向トンネルを設定した後すぐに、ＴＡ１２０からルータ証明を得ることが好ましい。

モバイルルータＭＲ１４０がルータ証明を得ることができるための、更にもう１つの方法は、ホームエージェントＨＡ１１０の助けを借りることである。この場合、モバイルルータＭＲ１４０がホーム登録のために、ＢＵメッセージをそのホームエージェントＨＡ１１０へと送るときに、信号をＢＵメッセージ内に埋め込むことができる。この信号は、ＭＲ１４０が管理するモバイルネットワークプレフィックスのためのルータ証明を得ることを、モバイルルータＭＲ１４０がホームエージェントＨＡ１１０に要求していることを、ホームエージェントＨＡ１１０に知らせる。

この信号は、ＢＵメッセージのフラグ内にビットを設定するよう構成されているか、又は特別なモビリティ（移動性）オプションがＢＵメッセージ内に挿入されていることが好ましい。ホームエージェントＨＡ１１０がこの信号を検出すると、ホームエージェントはモバイルルータのためにトラストアンカＴＡ１２０からルータ証明を取得する。いずれにしても、ホームエージェントＨＡ１１０は、ホームネットワークプレフィックスのため、パケットをインターセプトする（途中で捕える）必要があるため、ルータ証明を何らかの形で取得しなくてはならない。ルータ証明を取得後、バインディング確認メッセージのオプションにルータ証明を入れることによって、モバイルルータＭＲ１４０へと、ルータ証明を送り返すことができる。このようなオプションは、図４に示したような証明オプションであり、これについては、後で明細書の中で述べる。

さらに、技術の関連分野では、モバイルネットワークプレフィックスをモバイルルータに委譲するために、プレフィックス委譲を用いることが提唱されている。このようなプレフィックス委譲のメカニズムは、モバイルルータとそのホームエージェントの間に設定された双方向トンネルを通じて行われる標準動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）によるものであるか、又はバインディング更新手順に組み合せられる。後者では、モバイルルータがモバイルネットワークプレフィックスの委譲を要求していることをホームエージェントに知らせるためにモバイルルータによって送られるＢＵメッセージに、特殊な信号が埋め込まれる。

その後、ホームエージェントは、このような情報をモバイルルータへと送られるバインディング確認の中に埋め込むことによって、委譲されたプレフィックスについてモバイルルータに知らせる。委譲されたプレフィックスのためのルータ証明は、プレフィックスの委譲と同時に配布されてもよい。ＤＨＣＰを用いるときは、プレフィックスが関連ＤＨＣＰメッセージに委譲されるのと同時に、委譲されたプレフィックスのためのルータ証明をモバイルルータへ送ってもよい。プレフィックス委譲が、バインディング更新確認メッセージに埋め込まれるときは、ネットワークプレフィックスのほかにルータ証明も必要であることをホームエージェントに知らせるために、バインディングメッセージに追加信号を挿入してもよい。次にホームエージェントは、モバイルルータへと送られるバインディング確認メッセージに、委譲されたプレフィックスと一緒にルータ証明を挿入することができる。

ＰＳＢＵメッセージで明示されたネットワークプレフィックスを検証するためのルータ証明を、モバイルルータが組み込むには、いろいろな方法がある。好ましい方法のうちのいくつかについて述べることにする。

好ましい操作モードは、モバイルルータＭＲ１４０が、トラストアンカＴＡ１２０によって署名されたルータ証明から得られたパラメータを、コレスポンデントエンティティ（ＣＮ１６０又はＣＲ１７０）へと送られるＰＳＢＵメッセージに挿入することである。図４はＰＳＢＵメッセージ４００のフォーマットを示している。ＰＳＢＵメッセージ４００の送信元アドレスフィールド４０２と、あて先アドレスフィールド４０４は、それぞれＭＲ１４０のＣｏＡとコレスポンデントエンティティのアドレスを含むべきである。ＰＳＢＵメッセージは、ＭＲ１４０のＨｏＡに伝えるホームアドレスオプション４１０を含むべきである。ＰＳＢＵの実際の内容はモビリティ（移動性）ヘッダ４２０に記憶される。タイプフィールド４２２は、このメッセージをバインディング更新メッセージとして指定し、長さフィールド４２４は、モビリティヘッダ４２０のサイズを指定する。シーケンスナンバーフィールド４２６は、ＢＵメッセージを識別するための、単調に増加する数字であり、またリプレイ攻撃に対して保護を行う。ライフタイムフィールド４２８は、ＢＵメッセージ内で指定されたバインディングが有効な期間の長さを示す。

また、ＢＵメッセージには、一連のフラグ４３０〜４３６も含まれている。バインディング確認で答えることをＭＲ１４０が受信者に要求するときは、Ａフラグ４３０を立てる。これがホーム登録ではないことを示すには、Ｈフラグ４３２を空にする。これがモバイルアンカポイント登録ではないことを示すには、Ｍフラグ４３４を空にする。送信者（つまり、ＭＲ１４０）がルータとして機能することを示すには、Ｒフラグを立て、ＢＵメッセージ４００は、１つ又はそれ以上のネットワークプレフィックスオプション４４０を含んでいる。各ネットワークプレフィックスオプション４４０は、モバイルルータＭＲ１４０によって管理されるモバイルネットワークプレフィックスに情報を含んでいる。長さフィールド４４２は、プレフィックスの長さをビット数で示し、プレフィックスフィールド４４４は実際のプレフィックスを含んでいる。

ＢＵメッセージ４００の上記の各フィールドは、従来の技術では既知である。本発明では、ネットワークプレフィックスオプション４４０に指定されたプレフィックスの所有についての主張を検証するための安全性パラメータを含めるための、ＭＲ１４０のための新しい証明オプション４５０を用いる。パラメータフィールド４５２は、ＴＡ１２０から得られたルータ証明からのパラメータを含んでいる。検証パスフィールド４５４は、トラストアンカＴＡ１２０を識別する情報を含んでいて、これによって、受信者はパラメータフィールド４５２の真正性を検証するために、どのエンティティに連絡を行うかを知るようになっている。

パラメータフィールト４５４は、実際のルータ証明自体の一部又は全部を含むことが好ましい。ルータ証明を含むＰＳＢＵメッセージを受け取ると、コレスポンデントエンティティ（ＣＮ１６０又はＣＲ１７０）は、ＰＳＢＵメッセージに記されている情報に基づいて、ＰＳＢＵメッセージの真正性を検証することができる。これを、図５に示す。まず、ステップ５１０に示されたようにＰＳＢＵメッセージを受け取ると、コレスポンデントエンティティは、ＰＳＢＵメッセージのネットワークプレフィックスオプションに明示されたプレフィックス情報が、ステップ５２０に示されたように、ＰＳＢＵメッセージに添付されたルータ証明に示されたプレフィックスと同じものであるか、又はそのプレフィックスの下位の範囲に完全に含まれるものであるかを検証すべきである。

ネットワークプレフィックスオプションに示されたプレフィックスが、ルータ証明に示されているプレフィックスに一致しないときは、コレスポンデントエンティティは、ステップ５２５と５５０に示されているようにＰＳＢＵメッセージを拒否すべきである。プレフィックスが一致しているときは、ステップ５３０へと進み、コレスポンデントノードが証明自体の真正性を検証する。これは、ルータ証明が有効な署名部を含むかどうかの点検を含むが、これに限定されない。ルータ証明が有効であるかどうかが検証されれば、ステップ５４０へと進み、コレスポンデントエンティティがＰＳＢＵメッセージを受諾する。そうでなければ、ステップ５５０へと進み、コレスポンデントエンティティはＰＳＢＵメッセージを拒否する。

あるいは、パラメータフィールド４５４は、ルータ証明の署名部だけを含んでいてもよい。この場合、コレスポンデントエンティティは、受け取ったＰＳＢＵメッセージから個別に抽出した内容に基づいて、ルータ証明の情報部を得る必要がある。これを図６に示す。まず、ステップ６１０に示されているように、ＰＳＢＵメッセージを受け取った後、コレスポンデントエンティティは、受け取ったＰＳＢＵメッセージの内容に基づいて、ルータ証明の情報部を構築する。これには、ＴＡ１２０及びコレスポンデントエンティティがルータ証明の情報部を構築するための標準的方法が必要である。例えば、インターネットエンジニアリングタスクフォースなどの標準化団体が、ルータ証明の情報部の内容に権限を与えてもよい。情報部が、モバイルルータのＨｏＡと共に構築されるよう指定し、その後、ＰＳＢＵメッセージの関連ネットワークプレフィックスの出現順序と同じ順序でモバイルネットワークプレフィックスが続く。

いずれにしても、コレスポンデントエンティティは、受け取ったＰＳＢＵメッセージからの内容に基づいて、ステップ６２０でルータ証明の情報部を構築する。次に、コレスポンデントエンティティは、ステップ６３０でＰＳＢＵメッセージの証明オプションで伝えられたルータ証明の署名部を検証する。署名部が有効であると検証されたときは、ステップ６３５及び６４０へと進み、コレスポンデントエンティティはＰＳＢＵメッセージを受諾する。また、そうでなければステップ６４０へと進み、コレスポンデントエンティティはＰＳＢＵメッセージを拒否する。

上記の２つの方法では、コレスポンデントエンティティは、受け取ったＰＳＢＵメッセージで伝えられた署名部を検証しなくてはならない。コレスポンデントエンティティは、ＰＳＢＵメッセージの検証パスオプションからトラストアンカをまず識別することによって、これを行うことができる。検証パスオプションは、トラストアンカの完全修飾ドメイン名（ＦＱＤＮ）を提供することにより、又はトラストアンカのＩＰアドレスを提供することにより、トラストアンカを識別し、位置を特定する方法を指定する。これによって、コレスポンデントエンティティは、まずこのトラストアンカを信頼することを望むかどうかを決定し、これを望むときは、コレスポンデントエンティティは、ルータ証明の署名部を検証する手段を得るために、トラストアンカに連絡を取ることができる。これは、情報部の暗号チェックサムの暗号化によって構築される署名部を解読するためのトラストアンカの公開鍵を含むことが好ましい。

あるいは、コレスポンデントエンティティは、検証の作業を他のノードに渡してもよい。例えば、このような検証の仕事を実行するために、図１のトラストアンカＴＡ１２２を利用することができる。これは黙示的には、コレスポンデントエンティティが、トラストアンカ１２２に対して、検証プロセスを正しく実行することを信頼することを意味する。これを達成する１つの方法は、トラストアンカＴＡ１２２が、コレスポンデントエンティティが存在するドメインで証明を発行する権限を有することである。もう１つの好ましい展開では、異なるトラストアンカの署名を検証することのできるグローバル中央権限部が存在する。この後者のモデルでは、すべてのインターネットインフラストラクチャが、現在のドメイン名導出サービスが展開されるのと同じように、一連の信頼関係を提供するトラストアンカの階層を有する。

各トラストアンカは、階層内でそれ自体の下にあるトラストアンカの署名を検証することができる。したがって、コレスポンデントエンティティが署名の有効性を調べたいときは、署名と、受け取った検証パスオプションの内容、又はその一部を、そのドメイン内のトラストアンカへと送る。トラストアンカが署名の有効性を検証できるときは、トラストアンカはコレスポンデントエンティティに応答する。あるいは、トラストアンカは、それを、検証のために次に高いレベルのトラストアンカへと送る。階層内のトラストアンカが回答を得ることができるまで、このプロセスをくり返す。

コレスポンデントエンティティへＰＳＢＵメッセージを送る前に、モバイルルータＭＲ１４０は、リターンルータビリティ手順を完了していることが好ましい。これは、ルータ証明を用いることによっては、ただ、ＰＳＢＵメッセージ内に示されたネットワークプレフィックスを管理するための主張を検証できるだけだからである。ＰＳＢＵメッセージ内に示されたＭＲ１４０のＣｏＡ及びＨｏＡの併存をコレスポンデントエンティティが検証できるためにもリターンルータビリティ手順が必要である。

また、モバイルルータＭＲ１４０が現在接続されているアクセスネットワーク１０４が、トラストアンカＴＡ１２４を提供するときには、ＲＲ手順を用いなくてもよい。この場合、モバイルルータＭＲ１４０は、ＭＲ１４０がその現在のＣｏＡを所有することを立証するために、トラストアンカＴＡ１２４からアドレス証明を得ることができる。これは多くの方法で実行することができる。１つの好ましい方法は、このようなアドレス証明を配布するために、［非特許文献３］に述べられた「近隣探索オプション」を用いる方法である。モバイルルータＭＲ１４０は、アドレス証明、その一部、又はアドレス証明の派生物をＰＳＢＵメッセージに添付することができる。このようにして、受信者（つまり、コレスポンデントエンティティ）がＰＳＢＵメッセージに含まれるすべての情報を検証できるので、ＰＳＢＵメッセージの手順を用いなくてもよい。ＭＲ１４０のＨｏＡ及び指定されたネットワークプレフィックスは、ルータ証明を用いて検証することができる。ＭＲ１４０のＣｏＡは、ＴＡ１２４により発行されたアドレス証明を用いることによって検証できる。

本発明は、コレスポンデントエンティティがＰＳＢＵメッセージに含まれた情報を検証できる新しいメカニズムを開示しているため、ＭＲ１４０が、ＰＳＢＵ内の証明を理解できないコレスポンデントエンティティに接する場合には、グレースフルデグラデーション（graceful degradation）が可能なように、フォールバック（代替）メカニズムが必要である。これを行う１つの好ましい方法は、モバイルルータＭＲ１４０がコレスポンデントエンティティと能力交換を開始することである。能力交換中に、モバイルルータＭＲ１４０とコレスポンデントエンティティがどんな種類の特別能力を持っているか、例えば、モバイルネットワークプレフィックスオプションを検証するためにルータ証明を用いる能力や、ＣｏＡを検証するためにアドレス証明を用いる能力を持っていることなどを互いに知らせ合う。このようにして、モバイルルータＭＲ１４０とコレスポンデントエンティティは、互いの能力を知り、両者が持っている共通の能力から選ぶことができる。

機敏な読者であれば、能力交換の余分なステップを踏むことによって、モバイルルータとコレスポンデントエンティティは少なくとも１つのパケットを互いに送り合う必要があるため、遅延が生じることに気付かれるであろう。このため、ＲＲ手順を行うのと同時に能力交換を実施することが望ましい。これを達成する１つの方法は、能力をＨｏＴＩ及びＨｏＴメッセージに埋め込むことである（あるいは、能力をＣｏＴＩ及びＣｏＴメッセージに埋め込んでもよい）。図７は、これを実行するためのメッセージフォーマットを示している。メッセージ７００は、適切な送信元アドレスフィールド７０２及びあて先アドレスフィールド７０４を伴ったＨｏＴＩ、ＨｏＴ、ＣｏＴ又はＣｏＴＩメッセージのいずれでもよい。

メッセージは、このメッセージをＨｏＴＩ、ＨｏＴ、ＣｏＴＩ又はＣｏＴメッセージとして識別するメッセージタイプフィールド７１２を伴ったモビリティヘッダ７１０を含む。本発明は、モビリティヘッダ７１０に挿入されるべき新しい能力オプション７２０を導入する。この新しい能力オプション７２０内には、このオプションを、能力オプションとして識別するオプションタイプフィールド７２２と、１つ又はそれ以上の能力フラグフィールド７２４がある。能力フラグフィールド７２４は、送信者の能力を示す。各能力には独特のコードが割り当てられ、能力フラグフィールド７２４にコードが含まれていることは、送信者が関連能力を有することを示している。あるいは、能力フラグフィールド７２４内の各ビットは、特定の能力に対応している。能力フラグフィールド７２４内に１つのビットが設定されることは、送信者が、これに対応する能力を持つことを示している。

例えば、モバイルルータＭＲ１４０が、コレスポンデントルータＣＲ１７０との経路最適化セッションを設定したいと望む場合を想定する。図８ａは、メッセージシーケンスチャートを示し、この場合、コレスポンデントルータＣＲ１７０はルータ証明を含むＰＳＢＵメッセージを検証する能力を行使する。まず、ＭＲ１４０は、ＨｏＴＩメッセージをＣＲ１７０へと送ることによって、能力交換と共にＲＲ手順を開始する。ＨｏＴＩメッセージは送信者のホームアドレスを持っているはずなので、それはＭＲ１４０のホームエージェントＨＡ１１０へとトンネルを経て送られる。これは、トンネル送信されたＨｏＴＩメッセージ８１０として図８ａに示されている。ＨＡ１１０は、パケットをデカプセル化して、ＨｏＴＩメッセージ８１１をＣＲ１７０へと送る。このＨｏＴＩメッセージ８１１では、ＭＲ１４０は、ネットワークプレフィックス情報を検証するためのルータ証明を含める能力、ＣｏＡを検証するためのアドレス証明を含める能力、ＰＳＢＵ情報の検証のための（［非特許文献４］に開示されているような）拡張ＲＲ手順を用いる能力を示す。

ＣＲ１７０がこのＨｏＴＩメッセージ８１１を受けると、それはＨｏＴメッセージ８１２で応答する。受け取ったＨｏＴＩメッセージ８１１には能力オプションが含まれているため、ＣＲ１７０も、ＨｏＴメッセージ８１２内に新しい能力オプションを含める。この場合、ＣＲ１７０は、ネットワークプレフィックス情報を検証するために、ただルータ証明を用いることができるだけであることを示す。ＨｏＴメッセージ８１２は、ＭＲ１４０のＨｏＡへと送られ、ホームエージェントＨＡ１１０によってインターセプトされ（途中で捕えられ）、ＨＡ１１０はトンネルパケット８１３内のメッセージをＭＲ１４０のＣｏＡへと送る。

ＨｏＴメッセージ８１３は、ＣＲ１７０が、ルータ証明を用いてネットワークプレフィックスを検証する能力のみを持っていることを示しているので、ＭＲ１４０はＣｏＴＩメッセージ８１４を送ることによってＲＲ手順を完了し、ＣＲ１７０が、ＲＲ手順によって提供される継承手段を用いて、ＭＲ１４０のＣｏＡを検証できるようにしなければならない。ＣＲ１７０は、ＣｏＴメッセージ８１５で、ＣｏＴＩメッセージ８１４に応答する。これでＲＲ手順は完了し、ＭＲ１４０は、ルータ証明と共に、またＨｏＴメッセージ８１２とＣｏＴメッセージ８１５から得られるトークンと共に、ＰＳＢＵメッセージ８１６をＣＲ１７０へと送ることができる。このＰＳＢＵメッセージ８１６を受け取ると、ＣＲ１７０は、記載されたバインディングを受諾する前に、ＰＳＢＵメッセージ８１６の内容を検証する。これは、標準ＲＲ手順と同様に、必要なトークンを調べることによるＰＳＢＵメッセージ８１６内の指定されたＣｏＡ及びＨｏＡの併存の検証を含む。

ＣＲ１７０はまた、ＰＳＢＵメッセージ８１６内に含まれている証明オプション及びネットワークプレフィックスオプションの内容を検証する必要がある。このため、例えば、ＣＲ１７０は証明オプションで確認されたトラストアンカＴＡ１２０の公開鍵を得る必要がある。これを行うため、ＣＲ１７０は、GetKeyメッセージ８１７により図８ａに示されているように、ＴＡ１２０に連絡を取り、その公開鍵を要求する。ＴＡ１２０は、KeyResponseメッセージ８１８の中でその公開鍵により応答する。ＴＡ１２０の公開鍵によって、ＣＲ１７０は、ＰＳＢＵメッセージ８１６内で指定されたネットワークプレフィックスが、ＭＲ１４０によって実際に管理されていることを検証することができる。こうして、ＣＲ１７０はバインディング更新を受諾し、バインディング確認メッセージＢＡ８１９で応答する。

図８ａは、コレスポンデントエンティティ（ＣＲ１７０）が、ルータ証明による検証だけをサポートする例を示している。また、図８ｂは、コレスポンデントエンティティ（ＣＮ１６０）が、ルータ証明及びアドレス証明による検証をサポートする例を示している。まず、ＭＲ１４０は、ＨｏＴＩメッセージをＣＮ１６０へと送ることにより、能力交換によりＲＲ手順を開始する。ＨｏＴＩメッセージは送信者のホームアドレスが付けられているはずなので、それはＭＲ１４０のホームエージェントであるＨＡ１１０へとトンネル送信される。これは、図８ｂには、トンネル送信されたＨｏＴＩメッセージ８３０として示されている。ＨＡ１１０はパケットをデカプセル化して、ＨｏＴＩメッセージ８３１をＣＮ１６０へと送る。このＨｏＴＩメッセージ８３１では、ＭＲ１４０は、ネットワークプレフィックス情報を検証するためのルータ証明を含める能力、ＣｏＡを検証するためのアドレス証明を含める能力、ＰＳＢＵ情報の検証のための（［非特許文献４］に開示されているような）拡張ＲＲ手順を用いる能力を示す。

ＣＲ１６０がこのＨｏＴＩメッセージ８３１を受けると、それはＨｏＴメッセージ８３２で応答する。受け取ったＨｏＴＩメッセージ８３１は能力オプションを含んでいるため、ＣＲ１６０はまた、ＨｏＴメッセージ８３２内に新しい能力オプションを含んでいる。この場合、ＣＮ１６０は、ネットワークプレフィックス情報を検証するために、ルータ証明を用いる能力があること、またＣｏＡの有効性を検証するためアドレス証明を用いる能力があることを示す。ＨｏＴメッセージ８３２がＭＲ１４０のＨｏＡへと送られ、ホームエージェントＨＡ１１０によって途中で捕えられ、トンネルパケット８３３内のメッセージはＭＲ１４０のＣｏＡへと送られる。

ＨｏＴメッセージ８３３は、ＣＮ１６０がルータ証明を用いてネットワークプレフィックスを検証する能力を有し、アドレス証明を用いてＣｏＡを検証する能力を有することを示すため、ＭＲ１４０はＲＲ手順を完了する必要はない。その代わりに、ＭＲ１４０は、ＴＡ１２０によって署名されたルータ証明を含む証明オプションと、ＴＡ１２０によって署名されたアドレス証明と共に、ＰＳＢＵメッセージをＣＮ１６０へと送る。ＰＳＢＵメッセージ８３４を受け取ると、ＣＮ１６０は、ＰＳＢＵメッセージの検証を行う。この例では、ＣＮ１６０がそれ自体のために実際の検証を行うため、ＴＡ１２２のサービスを用いる。これは、図８ｂでは、VerifyKeysメッセージ８３５をＴＡ１２２へと送るＣＮ１６０によって示されている。

メッセージ８３５は、ＣＮ１６０は検証する必要のあるルータ証明及びアドレス証明を含んでいる。この要求メッセージ８３５を受け取ると、ＴＡ１２２は、識別されたトラストアンカＴＡ１２０とＴＡ１２４の公開鍵を取得する。これは、GetKeyメッセージ８３６、８３８として図８ｂに示されている。公開鍵が、KeyResponseメッセージ８３７、８３９を経て、ＴＡ１２０及びＴＡ１２４から得られると、ＴＡ１２２は各証明の有効性を検証する。この結果は、VerifyResponseメッセージ８４０によりＣＮ１６０へと戻される。各証明が真正なものであることが検証されたと想定して、ＣＮ１６０は、ＰＳＢＵメッセージ８３４に示されたバインディングを受諾し、バインディング確認メッセージＢＡ８４１で応答する。

図８ｂで、鍵をＴＡ１２０から取得した後、ＴＡ１２２がＴＡ１２４に連絡することを示している点に注目する。これは、説明の目的のためにのみ示す。当業者は実際にはGetKeyメッセージ８３６、８３８を同時に送信できることを理解するであろう。さらに、図８ａと図８ｂに示された例では、検証プロセスを実施するエンティティ（つまり、ＣＲ１７０とＴＡ１２２）は、公開鍵のキャッシュコピーを持っていないと想定している。実際には、署名の検証を行う必要のあるノードはいずれも、関連する公開鍵を既に所有している（例えば、前回検証のキャッシュコピーにより）。このような場合、公開鍵が鍵所有者により取得されるという図に示したステップは冗長である。さらに、公開鍵インフラストラクチャが利用でき、中央権限部が鍵の真正性を検証するために、公開鍵に署名できるという場合には、ＭＲ１４０は中央権限部によって署名されたトラストアンカの公開鍵を提供して、コレスポンデントエンティティが鍵を取得する必要がないようにすることができる。

図８ａ及び図８ｂに示した上記の例では、コレスポンデントエンティティはすべて、トラストアンカからの証明を用いる検証能力をサポートしている。図８ｃは、コレスポンデントエンティティ（ＣＮ１６２）が、［非特許文献４］に記載されたネットワークプレフィックスのためのリターンルータビリティ（ＲＲＮＰ）などの検証手順に基づいたリターンルータビリティだけをサポートしているにすぎない場合を示している。まず、ＭＲ１４０はＨｏＴＩメッセージをＣＮ１６２へ送ることによって、能力交換によりＲＲＮＰ手順を開始する。ＨｏＴＩメッセージには送信者のホームアドレスがあるので、それはＭＲ１４０のホームエージェントＨＡ１１０へトンネル送信される。これは、図８ｃには、トンネル送信されたＨｏＴＩメッセージ８５０として示されている。ＨＡ１１０はパケットをデカプセル化して、ＨｏＴＩメッセージをＣＮ１６２へ送る。このＨｏＴＩメッセージ８５１で、ＭＲ１４０はネットワークプレフィックス情報の検証のためのルータ証明を含める能力、またＣｏＡの検証のためのアドレス証明を含める能力、ＰＳＢＵ情報の検証のためのＲＲＮＰ手順を用いる能力を示す。

このＨｏＴＩメッセージ８５１を受け取ると、ＣＮ１６２はＨｏＴメッセージ８５２で応答する。受け取ったＨｏＴＩメッセージ８５１には能力オプションが含まれているので、ＣＮ１６２も、ＨｏＴメッセージ８５２に、新しい能力オプションを含める。ここで、ＣＮ１６２は、ネットワークプレフィックス情報を検証するためにＲＲＮＰを用いる能力があることを示す。ＨｏＴメッセージ８５２はＭＲ１４０のＨｏＡへと送られ、ホームエージェント１１０によって途中で捕えられ、ＨＡ１１０は、トンネルパケット８５３内のメッセージをＭＲ１４０のＣｏＡへと送る。

ＨｏＴメッセージ８５２は、ＣＮ１６２がＰＳＢＵメッセージの内容を検証するためにＲＲＮＰを用いることができるだけであることを示しているので、ＭＲ１４０は、ＣｏＴＩメッセージ８５４をＣＮ１６２へ送ることによってＲＲＮＰ手順を完了する。ＣＮ１６２は、ＣｏＴメッセージ８５５で、このＣｏＴＩメッセージに応答する。さらに、ＲＲＮＰ仕様によって、ＣＮ１６２はまた、ＨｏＴＩメッセージ８５１に示されたネットワークプレフィックスの有効性を調べるために、ネットワークプレフィックステストメッセージＮＰＴ８５６を送る。このＮＰＴメッセージ８５６は、ＨｏＴＩメッセージ８５１に示されたネットワークプレフィックスから選ばれたランダムアドレスへと送られ、ＭＲ１４０は、ネットワークプレフィックスの所有を立証するために、このＮＰＴメッセージを途中で捕えなくてはならない。ＮＰＴメッセージ８５６は、モバイルネットワーク１０４のネットワークプレフィックスからのあて先アドレスを持っているので、まずＨＡ１１０によってインターセプトされる。次に、ＨＡ１１０はＮＰＴメッセージ８５６を、トンネルパケット８５７でＭＲ１４０のＣｏＡへと送る。

ＭＲ１４０が、ＲＲＮＰメッセージＨｏＴ８５３、ＣｏＴ８５５及びＮＰＴ８５７のすべてを受け取ると、それは、ＣＮ１６２へ伝送するＰＳＢＵメッセージに含まれるべき必要なセキュリティトークンを取得することができる。これでＲＲＮＰ手順は完了し、次にＣＮ１６２は、バインディング確認メッセージＢＡ８５９で答える。

図９は、下位ネットワークインターフェイス９１０、ルーティング部９２０、セキュリティ部９３０、トンネリング部９４０、及び経路最適化部９５０により構成される本発明によるモバイルルータＭＲ１４０の好ましい機能アーキテクチャを示している。下位ネットワークインターフェイス９１０は、ＭＲ１４０が、パケット交換データ通信ネットワーク上の他のノードと通信できるために必要なすべてのネットワークハードウェア、ソフトウェア、プロトコルを有する機能ブロック部である。例えば、国際標準化機構（ＩＳＯ）の開放型システム間相互持続（ＯＳＩ）の７層モデルでは、下位ネットワークインターフェイス９１０は、物理層とデータリンク層を含んでいる。ネットワーク１０４又は１０８から受け取ったパケットは、パケットパス９６２又は９６４を通り、下位ネットワークインターフェイス９１０によって処理される。パケットは物理アドレスによってＭＲ１４０に向けられており、パケットパス９６６を経由してルーティング部９２０へ送られる。

ルーティング部９２０は、インターネットワーキング層内のルーティングに関して、すべての処理を行う。ＯＳＩモデルでは、ルーティング部はネットワーク層のすべての機能性を含んでいる。ルーティング部９２０は、パケットを、その最終あて先に基づいて次のホップへ送る機能がある。この作業を正しく実行するためには、ルーティング部９２０は、信号パス９７４及び９７６を通じてトンネリング部９４０及び経路最適化部９５０と協議する必要がある。これには、パケットを双方向トンネルを通じて送るべきか、又は経路最適化セッションを通じて送るべきかについてのチェック動作が含まれる。

トンネリング部９４０は、モバイルルータＭＲ１４０とそのホームエージェントの間で双方向トンネルを設定し維持する機能がある。経路最適化セッションのために双方向トンネルの設定が必要なときには、トンネリング部９４０はまた、このようなトンネルを設定し、維持する機能がある。

セキュリティ部９３０は、モバイルルータＭＲ１４０によって取得された証明を維持し、必要に応じてモバイルルータＭＲ１４０の証明を生成する機能がある。セキュリティ部９３０によって維持される証明は、モバイルルータＭＲ１４０のホームドメインのトラストアンカから取得したルータ証明、及びモバイルルータＭＲ１４０が現在接続されている他のアクセスネットワークのトラストアンカから取得したアドレス証明を含むべきであるが、これに限定されない。

経路最適化部９５０は、モバイルルータＭＲ１４０とコレスポンデントエンティティの間で経路最適化セッションを設定し維持する機能がある。これには、所定のコレスポンデントノードについて経路最適化が望まれているかどうかを調べること、コレスポンデントエンティティの能力を検出すること、コレスポンデントエンティティの能力に基づいて経路最適化を設定すること、また進行中の経路最適化セッションを維持するために、更新ＰＳＢＵメッセージを送ることが含まれる。

最も現実的かつ好適な実施の形態と考えられるものについて、本発明を示して説明したが、本発明の範囲と限界から逸脱することなしに、設計とパラメータの詳細について、さまざまな改良を行えることを、当業者は理解するであろう。例えば、ＰＳＢＵメッセージ内のネットワークプレフィックスの有効性を検証するためにルータ証明を用いることは、モバイルルータにより用いられる本発明に述べられている。リモートエンティティがプレフィックスの所有を検証する必要があるときはいつでも、同一の概念を利用できることを、当業者は理解するであろう。

例えば、図１で、コレスポンデントルータＣＲ１７０は、コレスポンデントネットワーク１０６内でコレスポンデントノードのために経路最適化を実施できることを、モバイルルータとモバイルノードに対して要求できる。この要求のために、コレスポンデントルータＣＲ１７０は、コレスポンデントネットワーク１０６のネットワークプレフィックス内にある、どのアドレスのついた経路最適化セッションでも管理できることを明示できる。このような要求を受けたモバイルルータ及びモバイルノードは、コレスポンデントネットワーク１０６のプレフィックスが、本発明に開示された技術を用いてコレスポンデントルータにより管理されていることの検証を望むことができる。

本発明の好ましい実施の形態でのネットワーク展開図従来の技術によるコレスポンデントノードＣＮ１６０とモバイルネットワークノードＭＮＮ１５０の間で送られるパケットの経路を示す図従来の技術によるコレスポンデントノードＣＮ１６２とモバイルネットワークノードＭＮＮ１５０の間で送られるパケットの経路を示す図本発明の好ましい実施の形態で、モバイルルータにより、コレスポンデントノード又はコレスポンデントルータへ送られるＰＳＢＵメッセージの典型的なパケットフォーマットを示す図本発明の好ましい実施の形態で、ＰＳＢＵメッセージを受け取ったときに、コレスポンデントノード又はルータによって実施される手順を示す図本発明の好ましい実施の形態で、ＰＳＢＵメッセージを受け取ったときに、コレスポンデントノード又はルータによって実施されるもう１つの手順を示す図本発明の好ましい実施の形態で、送信者の能力について、受信者に知らせるための能力オプションを含むリターンルータビリティ手順中に送られるメッセージの典型的なパケットフォーマットを示す図本発明の好ましい実施の形態で、モバイルルータＭＲ１４０が、コレスポンデントルータＣＲ１７０と経路最適化を設定する場合の典型的なメッセージシーケンスチャート本発明の好ましい実施の形態で、モバイルルータＭＲ１４０が、コレスポンデントルータＣＲ１６０と経路最適化を設定する場合の典型的なメッセージシーケンスチャート本発明の好ましい実施の形態で、モバイルルータＭＲ１４０が、コレスポンデントルータＣＲ１６２と経路最適化を設定する場合の典型的なメッセージシーケンスチャート本発明の好ましい実施の形態で、モバイルルータＭＲ１４０の機能アーキテクチャを示す図

符号の説明

１００インターネット
１０２ホームネットワーク
１０４アクセスネットワーク
１０６コレスポンデントネットワーク
１０８モバイルネットワーク
１１０ＨＡ（ホームエージェント）
１２０、１２２、１２４ＴＡ（トラストアンカ）
１３０ＡＲ（アクセスルータ）
１４０ＭＲ（モバイルルータ）
１５０ＭＮ（モバイルノード）
１６０、１６２ＣＮ（コレスポンデントノード）
１７０ＣＲ（コレスポンデントルータ）
９１０下位ネットワークインターフェイス
９２０ルーティング部
９３０セキュリティ部
９４０トンネリング部
９５０経路最適化部

Claims

モバイルネットワークを管理するモバイルルータを含むパケット交換データ通信ネットワーク内の通信ノードのシステムであって、モバイルネットワーク内のノードと、モバイルネットワーク外部のコレスポンデントノードとの間で、通信セッションのための経路最適化を設定するために、モバイルルータが、外部エンティティに対して、モバイルルータのホームアドレス及び気付アドレスと、モバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、検証パラメータと、検証パス情報とを含むバインディング更新メッセージを送るように構成されているシステムであり、前記外部エンティティが、前記検証パラメータによって、前記バインディング更新メッセージの送信者が前記モバイルネットワークの指定されたアドレスプレフィックスの真正の所有者であることを検証でき、前記検証パス情報が、前記バインディング更新メッセージが前記検証パラメータの検証を行うために必要とする情報を含むことを特徴とする通信ノードのシステム。
前記検証パラメータが、暗号証明、又は前記暗号証明の一部、又は前記暗号証明の派生物であり、前記暗号証明がトラストアンカによって発行される通信ノードのシステムであって、前記暗号証明が、前記モバイルルータの識別情報と、前記モバイルルータによる前記モバイルネットワークの前記アドレスプレフィックスの所有とを含む情報部と、暗号によって生成された前記情報部のチェックサムを含む署名部とによって構成され、他のノードは前記署名部から前記情報部の有効性を検証できるが、前記情報部からは前記署名部を生成できないことを特徴とする請求項１に記載の通信ノードのシステム。
前記モバイルルータが、（ｉ）前記暗号証明を手動により構成し、前記モバイルルータ内に記憶することによって、（ｉｉ）前記トラストアンカから前記暗号証明を検索するために、前記モバイルルータがホームエージェントとの間で設定した双方向トンネルを通じて、既存の適切なプロトコルを実施することによって、（ｉｉｉ）前記モバイルルータが、前記ホームエージェントへと送られた前記バインディング更新メッセージ内に信号を埋め込み、前記ホームエージェントがそのような信号を検出すると、前記トラストアンカから前記暗号証明を検索し、前記モバイルルータへと送り返されるバインディング確認で検索された証明を送信することによって、又は（ｉｖ）前記モバイルルータがそのホームネットワークからのプレフィックス委譲を要求するときは、前記暗号証明をプレフィックス情報と共に前記モバイルルータに対して送ることによって、前記モバイルルータが前記暗号証明を取得するように構成されている請求項２に記載の通信ノードのシステム。
モバイルルータによって管理されるモバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、暗号証明と、検証パス情報を含む、モバイルルータによって送られたバインディング更新メッセージを検証するために、請求項２に記載のシステム内の通信ノードにより用いられる方法であって、前記バインディング更新メッセージに示された前記アドレスプレフィックスが、前記暗号証明の前記情報部に示されたものに対応するかどうかを調べるステップと、前記バインディング更新メッセージに含まれた前記検証パス情報により識別される前記トラストアンカから鍵を検索するステップと、前記暗号証明の有効性を調べるために、前記鍵を用いるステップとを有する方法。
モバイルルータによって管理されるモバイルネットワークのアドレスプレフィックスと、暗号証明の署名部と、検証パス情報を含む、モバイルルータによって送られたバインディング更新メッセージを検証するために、請求項２に記載のシステム内の通信ノードにより用いられる方法であって、前記バインディング更新メッセージに示された前記アドレスプレフィックスに基づいて、前記暗号証明の前記情報部を導き出すステップと、前記バインディング更新メッセージに含まれている前記検証パス情報により識別される前記トラストアンカから鍵を検索するステップと、受信した前記暗号証明の前記署名部に基づいて、導出された前記暗号証明の前記情報部の有効性を調べるために、前記鍵を用いるステップとを有する方法。
請求項２に記載のシステム内の通信ノードにより用いられる検証方法であって、前記モバイルネットワークの前記アドレスプレフィックスを含む前記バインディング更新メッセージ内に含まれる前記暗号証明、又は前記暗号証明から導き出されたパラメータを検証するために、前記ノードが第三者に連絡を取り、前記第三者が前記通信ノードのために検証を行い、前記検証の結果を前記通信ノードに通知するように構成されている検証方法。
前記モバイルルータが、その能力についての記述を、経路最適化セッションの設定のために前記コレスポンデントノードに送られるパケット内に埋め込み、前記モバイルルータの能力に関する記述が、前記モバイルルータによって所有されていると主張されている前記アドレスプレフィックスを、前記コレスポンデントノードが検証できるよう前記モバイルルータによりサポートされる方法を含むように構成されている請求項１に記載の通信ノードのシステム。
前記モバイルルータの能力の記述を含む、前記モバイルルータより送られたパケットを受け取ると、前記通信ノードが、前記通信ノードの能力を含むパケットで応答し、前記通信ノードの能力に関する記述が、前記モバイルルータによって所有されていると主張されている前記アドレスプレフィックスを、前記コレスポンデントノードが検証できるよう前記モバイルルータによりサポートされる方法を含むように構成されている請求項１に記載の通信ノードのシステム。
モバイルルータが、パケット交換データ通信ネットワーク上の他のノードと通信可能となるために必要なすべてのネットワークハードウェア、ソフトウェア及びプロトコルを有する下位ネットワークインターフェイスと、インターネットワーキングレイヤ内のルーティングに関するすべての処理を行うルーティング部と、前記モバイルルータとそのホームエージェントとの間に双方向トンネルを設定、保持し、経路最適化のための双方向トンネルを確立、維持する機能を有するトンネリング部と、前記モバイルルータによって取得される証明を維持するとともに、必要に応じてそのモバイルルータの証明を生成する機能を有するセキュリティ部と、前記モバイルルータと、前記モバイルルータにより管理されるモバイルネットワーク外部にある他の通信ノードとの間に、経路最適化セッションを設定、維持する機能を有する経路最適化部とによって構成されている、請求項１に記載の通信ノードのシステム内にある前記モバイルルータの装置。