JP4970961B2 - 選択的衝突検出処理及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、選択的衝突検出処理及び装置に関する。

搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ）機構は、ネットワーク通信において一般的に利用されるスキームであり、そこでは、すべての装置は、ネットワークを介し任意の時点においてメッセージを送信することができる。一般に、装置は、パケット送信前に、他のトラフィックがないことを検証する。ここでは、２つのステーションが、同時にメッセージを送信することが可能であり、この場合、衝突が発生する。

衝突を回避するため、２つのタイプの対策が規定されている。衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）は、２００２年３月８日付のＩＥＥＥ８０２．３規格のドキュメントＩＥＥＥ規格８０２．３の２００２年エディションに規定されている。

ＣＳＭＡ／ＣＤでは、装置は、メッセージ送信時に搬送波を聴取することにより衝突を検出する。送信したものと受信したものとの間に相違がある場合、衝突が検出される。

ＣＳＭＡ／ＣＡでは、装置は、発信前に媒体の利用可能性を照会することによって衝突を回避する。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットとＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）パケットを規定している。データパケットを送信しようとする第１装置は、まずＲＴＳパケットを第２装置に送信し、第２装置からのデータパケットを待機する。第２装置がデータパケットの受信に成功すると、第２装置は、アクノリッジメント（ＡＣＫ）コントロールパケットを送信する。ＡＣＫ通知を受信した発信元の装置は、衝突が発生しなかったことを推定する。

現在の技術では、ＡＣＫ通知は認証されない。認証されたアクノリッジメントは、当該アクノリッジメントの送信者がデータパケットの正しい受信者であるか確認するのに利用可能である。しかしながら、それは適切なキーを備えた状況と常に利用できるとは限らない暗号化手段を必要とする。

後述されるようなタイプの攻撃が、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）のＣＳＭＡ／ＣＡスキームにおいて可能とされる。これは、ＷＬＡＮのすべての装置が、同時にデータを受信するためである。

ＩＥＥＥ８０２．１１タイプのＷＬＡＮでは、第１装置は、データパケットを第２装置に送信する。データパケットを受信すると、第２装置は、第１装置にＡＣＫパケットを送信する。

攻撃者として、第１装置の近傍にある第３装置と、第２装置の近傍にある第４装置があるとする。第１装置が第２装置にデータパケットを送信するとすぐに、第４装置がパケットを送信し、これにより、ネットワークにおいて衝突が発生する。さらに、第３装置は、常に第１装置によって送信されたパケットをアクノリッジする。この結果、第２装置は、第１装置からメッセージを受信することはなく、第１装置は、第２装置が正しくメッセージを受信したとみなすこととなる。

メッセージ攻撃の上記選択的破壊は、しばしばマン・イン・ザ・ミドル（Ｍａｎ−Ｉｎ−Ｔｈｅ−Ｍｉｄｄｌｅ）攻撃を提供するのに利用される。攻撃者は、非選択的方法により各パケットに対する衝突を生成するかもしれない。この場合、パケットはネットワーク上で正しく受信されず、すべての装置は、ネットワークが利用可能でない、又は攻撃を受けていることをすぐに検出する。

攻撃者はまた、選択的方法により一部のパケットのみに対して衝突を生成するかもしれない。一般には、パケットのすべてのビットは、同時ではなく逐次的に送信される。このとき、攻撃者は、送信元又は送信先アドレスに関する情報を取得するため待機する。これらのアドレスに関する情報を取得するとすぐに、衝突を生成する。

米国特許第６，６４３，２９６号は、ワイヤレスＬＡＮにおけるより早い送信リトライを可能にするフレーム衝突制御システムを開示する。特に、衝突を検出し、可能な限り迅速に送信されたパケットを再送するいくつかの機構が開示されている。

Ｐ．Ｍｅｕｎｉｅｒによる２００４年７月３０日のＸＰ００２３７３７８１のセクション２のネットワークセキュリティコースは、ネットワークセキュリティと、ＣＳＭＡ／ＣＡやＣＳＭＡ／ＣＤなどのＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の範囲における各種可能な攻撃に関する。
米国特許６，６４３，２９６号 米国特許出願２００５／１８５，６６６号 "Ｃｏｕｒｓｅ ３：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，Ｓｅｃｔｉｏｎ ２"（Ｐ．Ｍｅｕｎｉｅｒ）

本発明の課題は、上記問題点に鑑み、２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こす少なくとも第１装置と第２装置を有するネットワークにおける効果的な方法を提供することである。

本発明によると、本方法は、前記第２装置において、第１部分と、当該パケットのソースアドレス及びデスティネーションアドレスの識別を少なくとも有する第２部分とから構成されるパケットを受信するステップと、前記パケットの第１部分の受信中に衝突を検出した場合には、衝突検出を示すパケットを発信しないステップと、前記パケットの第２部分の受信中に衝突を検出した場合には、前記パケットの第１部分を正確に受信した後、衝突検出を示すパケットを発信するステップとから構成される。

パケット受信中に衝突が検出されると、第２装置は、第１装置に衝突検出情報を送信する。驚くべきことに、第２装置は、それが検出したすべての衝突について衝突検出パケットを第１装置に送信するとは限らない。それは、第２装置がパケットの一部を受信した後に、衝突が発生した場合に限って衝突検出パケットを送信する。当該部分は、衝突なく正確に受信されている。パケットの第１部分の受信中に発生した衝突は、指摘されない。上述したように選択的な攻撃が発生した場合、本方法は、選択的攻撃に関する衝突の検出を向上させる。なぜなら、攻撃者は、攻撃実行前に、ソース又はデスティネーションアドレスに関する情報を取得するため待機しなければならないためである。

本発明によると、第２装置がパケット受信中に衝突を検出しなかった場合、本方法は、衝突非検出を示すパケットを発信するステップを有する。

第２装置がパケット受信中に衝突を検出しなかったとしても、それは、衝突を検出しなかったことという確認を第１装置に送信する。このとき、第１装置は、少なくとも衝突することなく、第２装置がパケットを受信したことを知るかもしれない。

一実施例によると、パケットの第１部分を受信するステップは、パケットの第１部分において衝突検出フィールドを検出ステップから構成される。

パケットの第１部分は、当該パケットに対して衝突検出機構が実行されるべきか否かに関する表示を有する。効果的には、この表示は、パケットの第１部分に配置される。本明細書において上述されたような選択的攻撃が行われる場合、第２装置は、攻撃前に衝突検出機構を認識する。

本発明の一実施例によると、ネットワークは、ワイヤレスローカルエリアネットワークである。

本発明の他の課題は、２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こす少なくとも第１装置と第２装置とを有するネットワークにおける方法であって、前記第１装置において、衝突検出フィールドを有する第１部分と、当該パケットのソース及びデスティネーションの識別を少なくとも有する第２部分とから構成されるパケットを発信するステップから構成されることを特徴とする方法を提供することである。

本発明の一実施例によると、本方法は、第１装置において、衝突検出を示すパケットの受信又は衝突非検出を示すパケットの受信を検出するステップを有する。

本発明の他の課題は、２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こすネットワーク上でパケットを送信するための装置であって、前記パケットは、第１部分と、前記パケットのソース及びデスティネーションの識別を少なくとも有する第２部分とから構成され、当該装置は、前記ネットワーク上で送信される前記パケットの第１部分の衝突検出フィールドを示す手段と、前記衝突検出情報を有する前記パケットを送信する手段とから構成されることを特徴とする装置を提供することである。

本発明の一実施例によると、本装置は、衝突検出を示すパケットの受信及び衝突非検出を示すパケットの受信を検出する手段を有する。

本発明の他の課題は、２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こすネットワーク上で、衝突検出フィールドを有する第１部分と、当該パケットのソース及びデスティネーションの識別を少なくとも有する第２部分とから構成されるパケットを受信するための装置であって、前記受信したパケットの第１部分における衝突検出フィールドを識別する手段と、前記パケットの第２部分の受信中に衝突を検出する手段と、前記検出手段によって衝突が検出された場合には、衝突検出を示すパケットを発信し、前記検出手段によって衝突が検出されなかった場合には、衝突非検出を示すパケットを発信する手段とから構成されることを特徴とする装置を提供することである。

本発明によると、２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こす少なくとも第１装置と第２装置を有するネットワークにおける効果的な方法を提供することが可能となる。

図６及び７において、図示されたブロックは、純粋に機能的な要素であり、それらは必ずしも個別の物理的要素に対応するものではない。すなわち、それらは、ソフトウェアの形式により実現可能であり、又は１以上の集積回路により実現可能である。

一例となる実施例は、ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレスローカルエリアネットワーク上の送信のフレームワーク内のものであるが、本発明は、これに限定されるものではなく、衝突が発生する可能性のある他のタイプのネットワークにも適用可能である。

図１は、本発明の一実施例によるネットワーク３における第１装置１と第２装置２を示す。ネットワーク３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠したワイヤレスローカルエリアネットワークである。第１装置１と第２装置２は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠したステーション又はアクセスポイントであるかもしれない。

もちろん、ネットワーク３は、図示されない他の装置を有するかもしれない。

図２は、衝突検出機構における各ステップを示す。ステップＳ１において、第１装置１は、第２装置２にパケットを送信する。ステップＳ２において、第２装置２は、当該パケットの第１部分を受信し、当該パケットがプロテクトされたパケットであることを検出する。ステップＳ３において、第２装置２は、パケットの第２部分を受信する。ステップＳ４において、第２装置２が衝突を検出しなかった場合、第２装置２はＮｏＣＯＬＬパケットを送信する。他方、パケットの第２部分の受信中に衝突を検出した場合、第２装置２は、ＣＯＬＬパケットを送信する。

衝突検出は、第２装置２によって受信したいくつかのパケットに対して選択的に実行される。それはまた、受信したすべてのパケットに対して実行されてもよい。それはまた、例えば、すべてのデータパケットなど、パケットの一部に対して実行されてもよい。本実施例によると、それは、選択したいくつかのパケットについて実行することが可能である。第１装置１は、パケットの衝突検出フィールドを示し、これにより、第２装置２は、このようなパケットを識別することができる。

衝突検出フィールドを備えたパケットは、プロテクトされたパケットである。それは、受信機における衝突検出機構に関する。

図３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格によるＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームを表す図である。それは、タイプフィールドとサブタイプフィールドを有するフレームコントロールフィールドから構成される。当該実施例によると、衝突検出フィールドは、タイプフィールド及びサブタイプフィールド内のコントロールフレームのフラグにおいて示される。第１装置から第２装置に送信されたパケットは、当該規格に示されるような「１０」のタイプ識別フィールド値を備えるデータパケットである。衝突検出フィールドの識別は、「１１０１」のサブタイプフィールド値により示される。

衝突検出パケット（ＣＯＬＬ）は、「０１」のタイプフィールド値と「００１０」のサブタイプフィールド値により識別されるコントロールパケットである。非衝突検出パケット（ＮｏＣＯＬＬ）は、「０１」のタイプフィールド値と「０００１」のサブタイプフィールド値を備えたコントロールパケットである。

衝突検出フィールドは、フレームにおいてアドレスフィールドの前に示される。それは、いくつかのフィールドがフレームにおいてパケットのソース及びデスティネーションフィールドの前で利用可能である場合、タイプフィールド及びサブタイプフィールド以外の手段により示すことが可能である。

当該実施例によると、パケットの第１部分は、アドレスフィールドの前にあるフレームのフィールドに対応し、フレームコントロールフィールドとデュレーションフィールドから構成される。パケットの第２部分は、アドレスフィールドとフレームの残りのフィールドから構成される。

他の実施例では、ＩＥＥＥ８０２．１６規格と同様に、フレームはアドレスフィールドでなく、接続識別子から構成される。接続識別子は、パケットのソース及びデスティネーションアドレスを非明示的に示す。このとき、衝突検出フィールドはまた、フレームの接続識別子フィールドの前に示される。

パケットのビットは、同時には送信されず、逐次的に送信される。受信機は、それがアドレスフィールドを受信する前にフレームコントロールを受信する。それは、アドレスフィールド受信前、すなわち、それがパケットの送信先であるか知る前に、パケットがプロテクトされているか否か特定することが可能である。攻撃者はまた、選択的衝突を生成する前に、アドレスフィールドの受信を待機する。衝突が発生すると、受信機は、パケットがプロテクトされていることをすでに知っている。

図４において、第２装置の動作が示される。第２装置が衝突検出情報をチェックすることが可能になる前に衝突が発生する場合（４．１）、当該パケットは、第１装置に示されることなくドロップされる（４．３）。

第２装置がパケットを受信すると、それは、衝突検出フィールドが示されているか否かチェックする（４．２）。示されていない場合には、衝突検出機構はスタートされない（４．３）。衝突検出フィールドが示されている場合、当該パケットに対して衝突検出機構がスタートされる。それは、衝突を検出したかチェックする（４．５）。衝突が発生している場合、ＣＯＬＬパケットを送信する（４．６）。衝突が発生していない場合、それはＮｏＣＯＬＬパケットを送信する（４．７）。ＣＯＬＬ及びＮｏＣＯＬＬパケットは、第１装置にアドレス指定されているが、それらはソースアドレス又はデスティネーションアドレスを有していない。

当該機構は、パケットのソース及びデスティネーションアドレスの識別を受信するのと同時に発生する衝突を検出することを可能にする。

ＣＯＬＬ及びＮｏＣＯＬＬパケットがソース又はデスティネーションアドレスを有しなくても、第１装置は、それらが何れのパケットに対して関連付けされているか知っている。第１装置は、同時でなくても多数のパケットに対して、衝突検出機能を利用するものではない。このとき、それは、ＣＯＬＬ及びＮｏＣＯＬＬパケットの発信者と、それらが関連付けされるパケットを検出することが可能である。

図５において、衝突検出機構による第１装置の動作が示される。

第１装置は、当該パケットに対して衝突検出機構を利用するか否か決定する（５．１）。

第１装置がフラグを設定していない場合、当該機構はこのパケットに対して起動されない（５．２）。それがフラグを設定している場合、当該機構は、このパケットに対して利用される。

第１装置がＣＯＬＬパケットを受信した場合（５．３）、衝突が検出されたこととなる（５．４）。

第１装置がＣＯＬＬを受信せず、ＮｏＣＯＬＬパケットを受信した場合（５．５）、パケットは、正確に受信装置に送信されたこととなる（５．６）。

第１装置がＣＯＬＬ及びＮｏＣＯＬＬの何れも受信しなかった場合、第１装置は、第２装置がパケットを受信していないとみなす（５．７）。

図６は、第１装置１のブロック図である。それは、処理手段１４、格納手段１５、送信手段１１、受信手段１２及び衝突検出フィールド挿入手段１３を有する。それはまた、上記すべての手段を相互接続する手段であるバス１６を有する。

図７は、第２装置２のクロック図である。それは、送信手段２１、受信手段２２、衝突検出手段２３、衝突検出フィールド識別手段２４、処理手段２５、格納手段２６及び衝突表示手段２８を有する。それはまた、上記すべての手段を相互接続する手段であるバス２７を有する。

図１は、本発明の一実施例による装置を示すブロック図である。 図２は、送信装置と受信装置との間のデータ交換を示す。 図３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格によるＭＡＣフレームフォーマットを示す。 図４は、受信装置の動作を示すフローチャートである。 図５は、送信装置の動作を示すフローチャートである。 図６は、図１の第１装置を示すブロック図である。 図７は、図１の第２装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 第１装置
２ 第２装置
３ ネットワーク

Claims (3)

1. ２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こす少なくとも第１装置と第２装置とを有するネットワークにおける方法であって、
   前記第２装置において、
   衝突検出機構をスタートするステップと、
   第１部分と第２部分とを有するパケットであって、該パケットのソースアドレス及びデスティネーションアドレスの識別を少なくとも有する第２部分を有する前記パケットを受信するステップと、
   前記パケットの第１部分の受信中に衝突を検出した場合には、衝突検出を示すパケットを発信しないステップと、
   前記パケットの第２部分の受信中に衝突を検出した場合には、前記パケットの第１部分を正確に受信した後、衝突検出を示すパケットを発信するステップと、
   を有する方法。
2. 前記衝突検出機構をスタートするステップは、前記受信したパケットの第１部分において衝突検出フィールドを検出するステップを有する、請求項１記載の方法。
3. ２つの装置によるパケットの同時送信が衝突を引き起こすネットワーク上で、衝突検出フィールドを有する第１部分と、前記パケットのソースアドレス及びデスティネーションアドレスの識別を少なくとも有する第２部分とから構成される前記パケットを受信するための装置であって、
   前記受信したパケットの第１部分における衝突検出フィールドを特定し、前記衝突検出フィールドに従って衝突検出機構をスタートする手段と、
   前記パケットの第２部分の受信中に衝突を検出する手段と、
   前記パケットの第２部分の受信中に衝突が検出された場合には、前記パケットの第１部分を正確に受信した後に衝突検出を示すパケットを発信し、前記パケットの第１部分の受信中に衝突が検出された場合には、衝突検出を示すパケットを発信しない手段と、
   を有する装置。
   

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