JP4990608B2 - 無線デバイスグループ別にメッセージを伝送する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線ホームネットワーク上において、無線デバイスグループ別にメッセージを伝送する方法及び装置に関する。

無線ホームネットワーク上の無線デバイスは、無線でメッセージを伝送するため、該無線デバイスのチャンネルと同じチャンネルを使用する無線デバイスまたはＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）は、このメッセージをいずれも受信することができる。したがって、無線デバイスがいずれか一つの無線デバイスにのみメッセージを伝送しようとする場合には、目的地に該当する無線デバイスのみがこのメッセージを獲得できるようにする必要がある。

ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｉ規格は、このためにメッセージ保安方法を規定しており、特に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉをホームネットワークまたはソーホー（ＳＯＨＯ）環境に適するように設計したＷＰＡ−ＰＳＫ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ−Ｐｒｅ−Ｓｈａｒｅｄ Ｋｅｙ）規格によれば、ユニキャスティングのように、無線デバイスとＡＰとが一対一に通信する場合には、無線デバイスとＡＰ間にのみ共有されるペアワイズ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ）キーを使用して、メッセージを暗号化する。マルチキャスティングやブロードキャスティングのように、複数の無線デバイスを相手にメッセージを伝送する場合には、該複数の無線デバイスから構成されたグループのグループキーを使用して、メッセージを暗号化する。

図１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉによって暗号化されたメッセージをユニキャスト方式で伝送する様子を示す図である。図１を参照するに、無線デバイス１ １１は、自身のペアワイズキーＰＫ１でメッセージを暗号化し、これをＡＰ １に伝送する。次いで、ＡＰ １は、無線デバイス１ １１からペアワイズキーＰＫ１で暗号化されたメッセージを受信し、これをペアワイズキーＰＫ１で復号化することにより、元のメッセージを復元する。次いで、ＡＰ １は、このメッセージの目的地に該当する無線デバイス２ １２のペアワイズキーＰＫ２で復元されたメッセージを暗号化し、これを無線デバイス２ １２に伝送する。したがって、ペアワイズキーＰＫ２を保有している無線デバイス２ １２だけ暗号化されたメッセージを復号化するこが可能であり、他のデバイスは、暗号化されたメッセージを受信してもこれを復号化することができない。

図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉによって暗号化されたメッセージをマルチキャスト方式で伝送する様子を示す図である。図２を参照するに、無線デバイス１ ２１は、自身が属するグループのグループキーＧＫでメッセージを暗号化し、これをＡＰ １に伝送する。次いで、ＡＰ １は、無線デバイス１ ２１からグループキーＧＫで暗号化されたメッセージを受信し、これをそのまま伝送する。したがって、グループキーＧＫを保有している無線デバイスだけ暗号化されたメッセージを復号化することが可能であり、他のデバイスは、暗号化されたメッセージを受信してもこれを復号化することができない。

最近、無線ホームネットワークのコスト下げと通信速度の向上により、順次にその使用が増加している。特に、無線デバイスが特別な設置作業なしに無線ホームネットワークに直ちに連結することができるという無線通信の便宜性のため、ホームネットワーク通信において無線ホームネットワークが主要通信手段となる可能性が非常に高くなった。しかし、これと共に、無線ホームネットワークのユーザが知らない無線デバイスが無線ホームネットワークに連結される場合が発生しうる。特に、ＵＰｎＰ規格を基盤とする無線ホームネットワーク環境で、ユーザが知らない無線デバイスがユーザの許諾なしにユーザの無線デバイスを発見し、制御する場合が発生しうる。

ところが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格でのメッセージ暗号化は、リンク階層で行われ、ＵＰｎＰ規格での無線デバイス発見は、応用階層で行われるため、前記のようなメッセージ暗号化では、ＵＰｎＰ規格を基盤とする無線ホームネットワーク環境において、ユーザが知らない無線デバイスが、ユーザの許諾なしにユーザの無線デバイスを発見し、かつ制御する場合の発生を防止できないという問題点があった。

本発明が解決しようとする技術的課題は、ＵＰｎＰ規格を基盤とする無線ホームネットワーク環境において、ユーザが知らない無線デバイスが、ユーザの許諾なしにユーザの無線デバイスを発見し、かつ制御する場合の発生を防止できる装置及び方法を提供するところにある。また、前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供するところにある。

前記技術的課題を解決するための本発明によるメッセージ伝送方法は、いずれか一つのメッセージがネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージであるか否かを判別する段階と、前記判別結果に基づいて、前記ネットワーク上のデバイスから構成されたグループのうち、少なくとも一つ以上のグループに対応するキーで前記メッセージを暗号化する段階と、前記暗号化されたメッセージを伝送する段階とを含む。

前記技術的課題を解決するための本発明によるメッセージ伝送装置は、いずれか一つのメッセージがネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージであるか否かを判別するメッセージ判別部と、前記判別結果に基づいて、前記ネットワーク上のデバイスから構成されたグループのうち、少なくとも一つ以上のグループに対応するキーで、前記メッセージを暗号化する暗号化部と、前記暗号化されたメッセージを伝送する伝送部とを備える。

前記技術的課題を解決するために、本発明は、前記のメッセージ伝送方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、ＵＰｎＰ発見段階において、無線ホームネットワーク上の無線デバイスを発見するためのメッセージ、すなわちＭ−サーチメッセージ、アライブメッセージ、及びバイバイメッセージを、これらを伝送したデバイスが属するグループに対応するグループキーでこのメッセージを暗号化して伝送することにより、ユーザが知らないゲスト無線デバイスが、ユーザの許諾なしにユーザのホーム無線デバイスを発見できないようにすることが可能である。その結果、ユーザが知らないゲスト無線デバイスに対して、ユーザのホーム無線デバイスの保安性を高めることができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図３は、本発明の望ましい一実施形態による無線ホームネットワーク環境を示す図である。図３を参照するに、本実施形態による無線ホームネットワーク環境は、ゲスト無線デバイス４１、ホーム無線デバイス４２、ＡＰ３、及び無線デバイス４３〜４５から構成される。後述する無線デバイスは、無線通信が可能なデバイス、例えば、携帯電話、携帯用コンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル デジタル アシスタント）などを総称する用語であり、ＡＰは、無線デバイスに対して無線ネットワークの接続を提供するあらゆる装置を総称する用語であるということは、当業者ならば理解できる。

ゲスト無線デバイス４１は、無線ホームネットワークに訪問した無線デバイスであって、ユーザが知らない無線デバイスをいう。一方、ホーム無線デバイス４１は、無線ホームネットワークに既に存在した無線デバイスであって、ユーザがよく知っている無線デバイスをいう。ユーザは、無線ホームネットワーク上の無線デバイスを自身がよく知っている無線デバイスから構成されたホームグループと、自身が知らない無線デバイスから構成されたゲストグループとに区分できる。

ＵＰｎＰによれば、ＵＰｎＰ ＣＰ（コントロール ポイント）に該当するゲスト無線デバイス４１は、無線ホームネットワーク上のホーム無線デバイスを次の三つの方法により発見できる、第一に、ゲスト無線デバイスが、無線ホームネットワーク上の無線デバイスを能動的に検索するためのＭ−サーチメッセージをマルチキャストし、これに対する応答を受信することによりホーム無線デバイスを発見する場合である。この場合、ゲスト無線デバイスが無線ホームネットワーク上のホーム無線デバイスを発見できないようにするために、次のような方法を提案する。

すなわち、ゲスト無線デバイス４１は、Ｍ−サーチメッセージをゲストグループキーで暗号化して伝送する。次いで、ＡＰ３は、これをゲストグループキーで復号化することにより、元のメッセージに復元する。次いで、ＡＰ３は、このメッセージがＭ−サーチメッセージであると認識した場合には、このメッセージをゲストグループキーで暗号化して伝送する。もし、ＡＰ３が、このメッセージがＭ−サーチメッセージではないと認識した場合には、無線ホームネットワーク上のあらゆる無線デバイスがメッセージを受信することができるように、ホームグループキーで暗号化されたメッセージ及びゲストグループキーで暗号化されたメッセージを伝送する。

第二に、ホーム無線デバイスが無線ホームネットワークに自身が新たに進入したことを知らせるアライブメッセージ、または無線ホームネットワークから自身が脱退することを知らせるバイバイメッセージをマルチキャストし、これをゲスト無線デバイスが受信することにより、ホーム無線デバイスを発見する場合である。この場合、ゲスト無線デバイスが無線ホームネットワーク上のホーム無線デバイスを発見できないようにするために、次のような方法を提案する。

すなわち、ホーム無線デバイス４２は、アライブメッセージまたはバイバイメッセージをホームグループキーで暗号化して伝送する。次いで、ＡＰ３は、これをホームグループキーで復号化することにより、元のメッセージに復元する。次いで、ＡＰ３は、このメッセージがアライブメッセージまたはバイバイメッセージであると認識した場合には、このメッセージをホームグループキーで暗号化して伝送する。もし、ＡＰ３が、このメッセージがアライブメッセージまたはバイバイメッセージではないと認識した場合には、無線ホームネットワーク上のあらゆる無線デバイスがメッセージを受信することができるように、ホームグループキーで暗号化されたメッセージ及びゲストグループキーで暗号化されたメッセージを伝送する。

前記のように、本実施形態による無線ホームネットワーク環境では、ホーム無線デバイスとゲスト無線デバイスとを区分し、これによって、ＵＰｎＰメッセージの伝送を制御することで、ゲスト無線デバイスに対するホーム無線デバイスの保安性を高めることができる。ところが、本実施形態では、ある無線デバイスがホーム無線デバイスであるか、あるいはゲスト無線デバイスであるかを区分するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格による認証過程を利用する。

図４は、本発明の望ましい一実施形態による無線デバイスの区分方法のフローチャートである。図４を参照するに、本実施形態による無線デバイスの区分方法は、次の段階で構成される。

４０１段階において、ＡＰ３と無線デバイス４１とは、互いの認証情報を交換し、ＡＰ３と無線デバイス４１とのそれぞれは、自身が保有している秘密キーであるＰＳＫ（Ｐｒｅ−Ｓｈａｒｅｄ Ｋｅｙ）及び自身と相手の認証情報を組み合わせてペアワイズキーＰＫを生成することにより、これを互いに共有する。ＩＥＥＥ８０２．１１ｉによれば、前記のようにペアワイズキーを獲得する過程を４方向ハンドシェークという。

本実施形態によれば、ユーザは、自身がよく知っている無線デバイスには、ホームＰＳＫを割り当てることにより、この無線デバイスをホーム無線デバイスに設定し、自身が知らないゲスト無線デバイスには、ゲストＰＳＫを割り当てることにより、この無線デバイスをゲスト無線デバイスに設定しうる。これにより、ホーム無線デバイスは、ホームＰＳＫを保有し、ゲスト無線デバイスは、ゲストＰＳＫを保有するようになる。

一方、ＡＰ３は、ホーム無線デバイス及びゲスト無線デバイスといずれも通信を行わなければならないため、ホームＰＳＫとゲストＰＳＫ双方とも保有していなければならない。したがって、ＡＰ３は、ホームＰＳＫに対して４方向ハンドシェークを行い、その結果によって、ゲストＰＳＫに対しても４方向ハンドシェークを行う。無線デバイス４１は、ゲスト無線デバイスであるので、ＡＰ３は、ゲストＰＳＫに対する４方向ハンドシェークにより、無線デバイス４１がゲスト無線デバイスであると認識できる。

４０２段階において、ＡＰ３と無線デバイス４１は、４０１段階においてＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーが決定されれば、ＡＰ３は、ペアワイズキーでゲストグループキーを暗号化し、これを無線デバイス４１に伝送する。グループキーは、無線ホームネットワーク上の全体無線デバイスのうち、特定グループに属する無線デバイスとの間に共有されるキーであって、マルチキャストまたはブロードキャスト方式で伝送されるメッセージを暗号化するのに使われる。一方、ペアワイズキーは、ＡＰと無線デバイス間に共有されるキーであって、ユニキャスト方式で伝送されるメッセージを暗号化するのに使われる。

無線デバイス４２についても前記の過程が同様に適用されうる。但し、無線デバイス４２は、ホーム無線デバイスであるので、ＡＰ３は、ホームＰＳＫに対する４方向ハンドシェークにより、無線デバイス４２がホーム無線デバイスであると認識し、ペアワイズキーでホームグループキーを暗号化し、これを無線デバイス４２に伝送する。

図５は、本発明の望ましい一実施形態によるＡＰの構成図である。図５を参照するに、本実施形態によるＡＰ３は、結合処理部３１、認証処理部３２、ＵＰｎＰ処理部３３、暗号化キーテーブル３４、暗号化／復号化エンジン３５、メッセージ判別部３６、グループ判別部３７、無線ネットワークインターフェース３８、及び有線ネットワークインターフェース３９から構成される。後述する無線デバイスは、図４に示す無線デバイス４１〜４５のうちいかなる無線デバイスでもよいということは、当業者ならば理解できる。

結合処理部３１は、ＩＥＥＥ８０２．１１b規格によって無線デバイスとの結合を処理する。結合処理部３１は、リンク階層に該当する。さらに詳細に説明すれば、結合処理部３１は、無線デバイスから無線ネットワークインターフェース３８を介してプローブ要請フレームを受信すれば、これに対する応答として、プローブ応答フレームを伝送する。プローブ要請フレームは、無線デバイスが自身と通信可能な領域内にあるＡＰを探すためのフレームである。この応答に該当するプローブ応答フレームは、ＡＰ３の通信環境情報、負荷情報、保安情報などを含む。特に、保安情報は、認証キー管理に関する情報、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージの暗号化方式に関する情報などを含む。

次いで、結合処理部３１は、プローブ応答フレームを受信した無線デバイスと認証フレームを交換する。この認証フレームは、ＡＰ３と無線デバイスとが互いを認識するための目的としてのみ使われ、このような認証を開放認証という。

次いで、結合処理部３１は、認証フレームを交換した無線デバイスから無線ネットワークインターフェース３８を介して結合要請フレームを受信すれば、これに対する応答として結合応答フレームを伝送する。無線デバイスがプローブ要請フレームを伝送すれば、複数のＡＰがこれに応答する。これにより、無線デバイスは、複数のＡＰからプローブ応答フレームを受信する。無線デバイスは、このプローブ応答フレームのそれぞれに含まれたＡＰの通信環境情報、負荷情報、保安情報などを参照して、複数のＡＰのうちいずれか一つを選択し、このＡＰに結合要請フレームを伝送する。無線デバイスが、この結合要請フレームを受信したＡＰから結合応答フレームを受信すれば、ＡＰ３と無線デバイス間にデータを送受信できる論理的連結が生成される。

認証処理部３２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格によって無線デバイスとの認証を処理する。認証処理部３２は、リンク階層に該当する。さらに詳細に説明すれば、認証処理部３２は、無線デバイスと認証情報を交換する。すなわち、認証処理部３２は、ＡＰのＭＡＣアドレス、乱数などを含む認証情報を伝送し、無線デバイスのＭＡＣアドレス、乱数などを含む認証情報を受信する。

次いで、認証処理部３２は、ＡＰ３が保有している秘密キーであるＰＳＫ、ＡＰ３の認証情報、及び無線デバイスの認証情報を組み合わせてＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーＰＫを生成する。次いで、認証処理部３２は、このペアワイズキーに基づいてＭＩＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｃｏｄｅ）を計算し、これを無線デバイスに伝送する。無線デバイスは、このＭＩＣを受信すれば、無線デバイスによって生成されたペアワイズキーに基づいてＭＩＣを計算し、両者を比較する。その結果、両者が一致すれば、無線デバイスは、ＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを伝送する。認証処理部３２は、この成功メッセージを受信し、この成功メッセージからＡＰ３によって生成されたペアワイズキーと、無線デバイスによって生成されたペアワイズキーとが一致することを確認することで、無線デバイスに対する認証を完了する。

ところが、本実施形態によれば、ＡＰ３は、二種のＰＳＫ、すなわちホームＰＳＫとゲストＰＳＫとを保有している。したがって、認証処理部３２は、ホームＰＳＫを基盤とする認証及びゲストＰＳＫを基盤とする認証を処理しなければならない。すなわち、認証処理部３２は、ホームＰＳＫに対して無線デバイスと認証情報を交換する。次いで、認証処理部３２は、ホームＰＳＫ、ＡＰ３の認証情報及び無線デバイスの認証情報を組み合わせて、ＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーを生成する。次いで、認証処理部３２は、このペアワイズキーに基づいてＭＩＣを計算し、これを無線デバイスに伝送する。次いで、認証処理部３２は、無線デバイスからＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信すれば、ＡＰ３によって生成されたペアワイズキーと、無線デバイスによって生成されたペアワイズキーとが一致することを確認する。この場合、認証処理部３２は、ＡＰ３によって生成されたペアワイズキーをＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーと決定する。この場合、無線デバイスは、ホームグループに属するホーム無線デバイスである。

もし、認証処理部３２が、無線デバイスからＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信していなければ、認証処理部３２は、ゲストＰＳＫに対して無線デバイスと認証情報を交換する。次いで、認証処理部３２は、ゲストＰＳＫ、ＡＰ３の認証情報及び無線デバイスの認証情報を組み合わせて、ＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーを生成する。次いで、認証処理部３２は、このペアワイズキーに基づいてＭＩＣを計算し、これを無線デバイスに伝送する。次いで、認証処理部３２は、無線ネットワークインターフェース３８を介して無線デバイスからＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信すれば、ＡＰ３によって生成されたペアワイズキーと無線デバイスによって生成されたペアワイズキーとが一致することを確認する。この場合、認証処理部３２は、ＡＰ３によって生成されたペアワイズキーをＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーと決定する。この場合、無線デバイスは、ゲストグループに属するゲスト無線デバイスである。もし、認証処理部３２が、ホームＰＳＫ及びゲストＰＳＫのいずれに対しても、ＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信していなければ、ＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が失敗したと決定する。

但し、認証処理部３２は、ゲストＰＳＫを基盤とする認証を処理した後に、ホームＰＳＫを基盤とする認証を処理してもよいということは、当業者ならば理解できる。

前記の過程を経て、ＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーが決定されれば、認証処理部３２は、ペアワイズキーでグループキーを暗号化し、これを無線ネットワークインターフェース３８を介して無線デバイスに伝送する。特に、本実施形態によれば、無線ホームネットワーク上の無線デバイスは、ホーム無線デバイスから構成されたホームグループと、ゲスト無線デバイスから構成されたゲストグループとに区分される。

したがって、認証処理部３２は、ホームＰＳＫを基盤とするペアワイズキーでホームグループキーを暗号化し、これを無線ネットワークインターフェース３８を介して無線デバイスに伝送する。無線デバイスがホームグループに属し、これにより、ホームＰＳＫを基盤とするペアワイズキーを保有しているとすれば、該ペアワイズキーで暗号化されたホームグループキーを復号化することにより、ホームグループキーを獲得できる。

また、認証処理部３２は、ゲストＰＳＫを基盤とするペアワイズキーでゲストグループキーを暗号化し、これを無線ネットワークインターフェース３８を介して無線デバイスに伝送する。無線デバイスがゲストグループに属し、これにより、ゲストＰＳＫを基盤とするペアワイズキーを保有しているとすれば、ペアワイズキーで暗号化されたゲストグループキーを復号化することにより、ゲストグループキーを獲得できる。このように、ホームＰＳＫを基盤とするペアワイズキーを保有している無線デバイスは、ホームグループキーを獲得し、ゲストＰＳＫを基盤とするペアワイズキーを保有している無線デバイスは、ゲストグループキーを獲得するようになる。

以上で説明した認証処理方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格をホームネットワークまたはソーホー（ＳＯＨＯ）環境に適するように設計したＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）−ＰＳＫ規格に基づいている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格の場合、前記の方式以外にもさまざまな他の方式が使われうる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘが使われることもある。

ＵＰｎＰ処理部３３は、ＵＰｎＰ規格によってＡＰ３と無線デバイスとの間のネットワーキングを処理する。ＵＰｎＰ処理部３３は、応用階層に該当する。ここで、ＡＰ３は、ＵＰｎＰ規格上のコントロールポイントとしての役割を行う。さらに詳細に説明すれば、ＵＰｎＰ処理部３３は、ＡＰ３のＩＰアドレスを指定するためのアドレス指定段階を行う。また、ＵＰｎＰ処理部３３は、ＡＰ３のＩＰアドレスが指定されれば、無線ホームネットワーク上の無線デバイスを発見するための発見段階を行う。また、ＵＰｎＰ処理部３３は、無線デバイスが発見されれば、この無線デバイスに関する説明を獲得するための説明段階を行う。また、ＵＰｎＰ処理部３３は、無線デバイスに関する説明を獲得した後、この説明に基づいて無線デバイスを制御するための制御段階を行う。また、ＵＰｎＰ処理部３３は、制御段階の遂行によって発生した無線デバイスの状態変化を獲得するためのイベント段階を行う。

すなわち、ＡＰ３が無線ホームネットワークに新たに進入した場合であれば、ＵＰｎＰ処理部３３は、無線ホームネットワーク上の無線デバイスを能動的に検索するためのＭ−サーチメッセージをマルチキャストする。もし、無線デバイスが無線ホームネットワークに新たに進入した場合であれば、ＵＰｎＰ処理部３３は、無線ホームネットワークに新しい無線デバイスが進入したことを知らせるアライブメッセージを受信する。もし、無線デバイスが無線ホームネットワークから脱退する場合であれば、ＵＰｎＰ処理部３３は、無線ホームネットワークから既存の無線デバイスが脱退することを知らせるバイバイメッセージを受信する。

暗号化キーテーブル３４は、ホームＰＳＫ、ゲストＰＳＫ、ペアワイズキー、ホームグループキー、及びゲストグループキーを保存する。特に、暗号化キーテーブル３４には、図５に示すように、ホームＰＳＫ、このホームＰＳＫから生成されたＰＫ及びこのホームＰＳＫから生成されたグループキーが互いにマッピングされた形態で保存される。また、暗号化キーテーブル３４には、ゲストＰＳＫ、このゲストＰＳＫから生成されたＰＫ及びこのゲストＰＳＫから生成されたグループキーが互いにマッピングされた形態で保存される。したがって、ある無線デバイスのペアワイズキーを知っていれば、該ペアワイズキーの生成に使われたＰＳＫがホームＰＳＫであるか、そうでなければ、ゲストＰＳＫであるかを判断でき、結局、この無線デバイスのグループキーが、ホームグループキーであるか、そうでなければ、ゲストグループキーであるかを判断することが可能になる。

暗号化／復号化エンジン３５は、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、無線デバイスが伝送しようとした元のメッセージを復元する。さらに詳細に説明すれば、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によって無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージが、ユニキャスト方式で伝送されたメッセージであると判別された場合、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを伝送したデバイスに対応するペアワイズキーを暗号化キーテーブル３４から読出し、これを使用して無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを復号化することで、元のメッセージを復元する。

また、暗号化／復号化エンジン３５は、復元されたメッセージの目的地に該当する無線デバイスに対応するペアワイズキーを暗号化キーテーブル３４から読出し、これを使用して復元されたメッセージを暗号化し、無線ネットワークインターフェース３８を介してこれを伝送する。

もし、メッセージ判別部３６によって無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージが、マルチキャスト方式で伝送されたメッセージであると判別された場合であれば、暗号化／復号化エンジン３５は、ホームグループキーまたはゲストグループキーを暗号化キーテーブル３４から読出し、これを使用して無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、元のメッセージを復元する。ここで、このメッセージを伝送した無線デバイスがホーム無線デバイスであれば、ＡＰ３は、ホームグループキーを使用して暗号化されたメッセージを復号化できる。もし、このメッセージを伝送した無線デバイスがゲスト無線デバイスであれば、ＡＰ３は、ゲストグループキーを使用して暗号化されたメッセージを復号化できる。

また、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６での判別結果及びグループ判別部３７での判別結果に基づいて、無線ホームネットワーク上の無線デバイスから構成されたグループのうち、少なくとも一つ以上のグループに対応するグループキーで、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージを暗号化する。特に、本実施形態によれば、暗号化／復号化エンジン３５は、ホームグループまたはゲストグループに対応するグループキーで、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージを暗号化する。

さらに詳細に説明すれば、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によってＭ−サーチメッセージであると判別された場合、グループ判別部３７によってメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたグループに対応するグループキーを暗号化キーテーブル３４から読出し、これで暗号化することによってこのキーで暗号化されたメッセージを生成する。特に、本実施形態によれば、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によってＭ−サーチメッセージであると判別された場合、グループ判別部３７によってメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたゲストグループに対応するゲストグループキーで暗号化することにより、ゲストグループキーで暗号化されたメッセージを生成する。

また、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によってアライブメッセージまたはバイバイメッセージであると判別された場合、グループ判別部３７によってメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたグループに対応するキーで暗号化することにより、このキーで暗号化されたメッセージを生成する。特に、本実施形態によれば、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によってアライブメッセージまたはバイバイメッセージであると判別された場合、グループ判別部３７によってメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたホームグループに対応するホームグループキーで暗号化することにより、ホームグループキーで暗号化されたメッセージを生成する。

また、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によって無線ホームネットワーク上の無線デバイスを発見するための所定メッセージ、すなわち、Ｍ−サーチメッセージ、アライブメッセージ、バイバイメッセージではないと判別された場合、無線ホームネットワーク上の無線デバイスから構成されたグループのそれぞれに対応するキーで暗号化することにより、このキーで暗号化されたメッセージを生成する。特に、本実施形態によれば、暗号化／復号化エンジン３５は、メッセージ判別部３６によって無線ホームネットワーク上の無線デバイスを発見するための所定メッセージ、すなわち、Ｍ−サーチメッセージ、アライブメッセージ、バイバイメッセージではないと判別された場合、ホームグループに対応するホームグループキーで暗号化することにより、ホームグループキーで暗号化されたメッセージを生成し、ゲストグループに対応するゲストグループキーで暗号化することにより、ゲストグループキーで暗号化されたメッセージを生成する。

メッセージ判別部３６は、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージがユニキャスト方式で伝送されたメッセージであるか、そうでなければ、マルチキャスト方式で伝送されたメッセージであるかを判別する。さらに詳細に説明すれば、メッセージ判別部３６は、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージのヘッダーのアドレスフィールドに記録されたアドレスが、ＵＰｎＰ規格上のユニキャスト形式のアドレスであるか、そうでなければ、ＵＰｎＰ規格上のマルチキャスト形式のアドレスであるを確認することにより、ユニキャスト方式で伝送されたメッセージであるか、そうでなければ、マルチキャスト方式で伝送されたメッセージであるかを判別できる。

また、メッセージ判別部３６は、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージが無線ホームネットワーク上の無線デバイスを発見するためのＵＰｎＰ規格上の所定メッセージであるか否かを判別する。さらに詳細に説明すれば、メッセージ判別部３６は、グループ判別部３７によって無線デバイスがゲストグループに属すると判別された場合、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージがＭ−サーチメッセージであるか否かを判別する。また、メッセージ判別部３６は、グループ判別部３７によって無線デバイスが、ホームグループに属すると判別された場合、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージが、無線デバイスがアライブメッセージまたはバイバイメッセージであるか否かを判別する。

グループ判別部３７は、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージを提供した無線デバイスが、無線ホームネットワーク上の少なくとも一つ以上の無線デバイスから構成されたグループのうち、どのグループに属しているかを判別する。さらに詳細に説明すれば、グループ判別部３７は、暗号化／復号化エンジン３５での復号化に、各グループに対応するグループキーのうち、どのグループキーが使われたかを確認することにより、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージを提供した無線デバイスが、無線ホームネットワーク上の少なくとも一つ以上の無線デバイスから構成されたグループのうち、どのグループに属しているかを判別することができる。特に、本実施形態によれば、グループ判別部３７は、暗号化／復号化エンジン３５での復号化に、ホームグループキー、ゲストグループキーのうち、どのグループキーが使われたかを確認することにより、暗号化／復号化エンジン３５によって復元されたメッセージを提供した無線デバイスが、ホーム無線デバイスから構成されたホームグループ及びゲスト無線デバイスから構成されたゲストグループのうち、どのグループに属しているかを判別する。

無線ネットワークインターフェース３８は、無線ネットワークからデータフレームを受信し、これを結合処理部３１、認証処理部３２、ＵＰｎＰ処理部３３、暗号化／復号化エンジン３５、及びメッセージ判別部３６に出力する。さらに詳細に説明すれば、無線ネットワークインターフェース３８は、無線ネットワークからプローブ要請フレーム、認証フレーム、結合要請フレームを受信し、これを結合処理部３１に出力する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、無線ネットワークから無線デバイスの認証情報、成功メッセージを受信し、これを認証処理部３２に出力する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、無線ネットワークからアライブメッセージまたはバイバイメッセージを受信し、これをＵＰｎＰ処理部３３に出力する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、無線ネットワークから無線デバイスのペアワイズキーまたはグループキーで暗号化されたメッセージを受信し、これを暗号化／復号化エンジン３５及びメッセージ判別部３６に出力する。

また、無線ネットワークインターフェース３８は、結合処理部３１、認証処理部３２、ＵＰｎＰ処理部３３、及び暗号化／復号化エンジン３５からデータフレームを入力され、これを無線ネットワークに伝送する。さらに詳細に説明すれば、無線ネットワークインターフェース３８は、結合処理部３１からプローブ応答フレーム、認証フレーム、結合応答フレームを入力され、これを無線ネットワークに出力する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、認証処理部３２からＡＰ３の認証情報、ペアワイズキー、グループキーを入力され、これを無線ネットワークに伝送する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、ＵＰｎＰ処理部３３からＭ−サーチメッセージを入力され、これを無線ネットワークに伝送する。また、無線ネットワークインターフェース３８は、暗号化／復号化エンジン３５によって暗号化されたメッセージを入力され、これを無線ネットワークに伝送する。

有線ネットワークインターフェース３９は、有線ネットワークからデータフレームを受信し、データフレームを有線ネットワークに伝送する。一般的に、ＡＰ３は、無線デバイス間の通信を中継する役割を果たすだけではなく、無線デバイスを有線ネットワークに連結させる役割も果たす。ＡＰ３の後者の役割については、従来の技術を使用し、ＡＰ３が有線ネットワークを通じて受信されたデータフレームをどのように処理するかについては、詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の望ましい一実施形態による暗号化キー提供方法のフローチャートである。図６を参照するに、本実施形態による暗号化キー提供方法は、図５に示すＡＰ３で経時的に処理される段階から構成される。したがって、以下で省略された内容であっても、図５に示すＡＰ３についての前述した内容は、本実施形態による暗号化キー提供方法にも適用される。

６１段階においてＡＰ３は、無線デバイスとの結合を処理する。

６２段階においてＡＰ３は、ホームＰＳＫについて無線デバイスと認証情報を交換する。

６３段階においてＡＰ３は、ホームＰＳＫ、ＡＰ３の認証情報及び無線デバイスの認証情報を組み合わせて、ＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーを生成する。また、６３段階においてＡＰ３は、このペアワイズキーに基づいて、ＭＩＣを生成し、これを無線デバイスに伝送する。

６４段階においてＡＰ３は、無線デバイスからＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信すれば、６５段階に進み、受信していなければ、６８段階に進む。

６５段階においてＡＰ３は、６３段階において生成されたペアワイズキーをＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーと決定する。

６６段階においてＡＰ３は、６５段階において決定されたペアワイズキーでホームグループキーを暗号化し、これを無線デバイスに伝送する。

６７段階においてＡＰ３は、ホームＰＳＫ、６５段階において決定されたペアワイズキー及びホームグループキーを保存する。

６８段階においてＡＰ３は、ゲストＰＳＫについて無線デバイスと認証情報を交換する。

６９段階においてＡＰ３は、ゲストＰＳＫ、ＡＰ３の認証情報及び無線デバイスの認証情報を組み合わせて、ＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーを生成する。また、６９段階においてＡＰ３は、このペアワイズキーに基づいて、ＭＩＣを生成し、これを無線デバイスに伝送する。

６１０段階においてＡＰ３は、無線デバイスからＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が成功したことを示す成功メッセージを受信すれば、６１１段階に進み、受信していなければ、６１４段階に進む。

６１１段階においてＡＰ３は、ＡＰ３によって生成されたペアワイズキーをＡＰ３と無線デバイスとの間に共有されるペアワイズキーと決定する。

６１２段階においてＡＰ３は、６１１段階において決定されたペアワイズキーでゲストグループキーを暗号化し、これを無線デバイスに伝送する。

６１３段階においてＡＰ３は、ゲストＰＳＫ、６１１段階において決定されたペアワイズキー及びゲストグループキーを保存する。

６１４段階においてＡＰ３は、ＡＰ３と無線デバイスとの間の認証が失敗したと決定する。

図７は、本発明の望ましい一実施形態によるメッセージ伝送方法のフローチャートである。図７を参照するに、本実施形態による暗号化キー提供方法は、図５に示すＡＰ３で経時的に処理される段階から構成される。したがって、以下で省略された内容であっても、図５に示すＡＰ３についての前記した内容は、本実施形態による暗号化キー提供方法にも適用される。

７１段階においてＡＰ３は、暗号化されたメッセージを受信する。

７２段階においてＡＰ３は、７１段階において受信された暗号化されたメッセージがユニキャスト方式で伝送されたメッセージであるか、そうでなければ、マルチキャスト方式で伝送されたメッセージであるかを判別し、その結果、ユニキャスト方式で伝送されたメッセージの場合には、７３段階に進み、マルチキャスト方式で伝送されたメッセージの場合には、７５段階に進む。

７３段階においてＡＰ３は、７１段階において受信された暗号化されたメッセージを伝送した無線デバイスに対応するペアワイズキーで、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、元のメッセージを復元する。

７４段階においてＡＰ３は、７３段階において復元されたメッセージの目的地に該当する無線デバイスに対応するペアワイズキーでこのメッセージを暗号化し、これを伝送する。

７５段階においてＡＰ３は、ホームグループキーまたはゲストグループキーで、無線ネットワークインターフェース３８に受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、元のメッセージを復元する。

７６段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージを提供した無線デバイスが、無線ホームネットワーク上の少なくとも一つ以上の無線デバイスから構成されたグループのうちどのグループに属しているかを判別し、その結果、ゲストグループに属すると判別された場合には、７７段階に進み、ホームグループに属すると判別された場合には、７９段階に進む。

７７段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージが、Ｍ−サーチメッセージであるか否かを判別し、その結果、Ｍ−サーチメッセージであると判別された場合には、７８段階に進み、Ｍ−サーチメッセージではないと判別された場合には、７１１段階に進む。

７８段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたゲストグループに対応するゲストグループキーで、７５段階において復元されたメッセージを暗号化し、これを伝送する。

７９段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージがアライブメッセージまたはバイバイメッセージであるかを判別し、その結果、アライブメッセージまたはバイバイメッセージであると判別された場合には、７１０段階に進み、アライブメッセージ及びバイバイメッセージではないと判別された場合には、７１１段階に進む。

７１０段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージを提供した無線デバイスが属すると判別されたホームグループに対応するキーで暗号化し、これを伝送する。

７１１段階においてＡＰ３は、７５段階において復元されたメッセージをホームグループに対応するホームグループキーで暗号化し、これを伝送し、７５段階において復元されたメッセージをゲストグループに対応するゲストグループキーで暗号化し、これを伝送する。

一方、前述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して前記プログラムを動作させる汎用ディジタルコンピューターで具現できる。また、前述した本発明の実施形態で使われたデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にいろいろな手段を通じて記録されうる。

前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）のような記録媒体を含む。

以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現されうるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれたと解釈されなければならない。

本発明は、無線ホームネットワーク上の無線デバイスに適用されうる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｉによって暗号化されたメッセージをユニキャスト方式で伝送する様子を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ｉによって暗号化されたメッセージをマルチキャスト方式で伝送する様子を示す図である。 本発明の望ましい一実施形態による無線ホームネットワーク環境を示す図である。 本発明の望ましい一実施形態による無線デバイスの区分方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態によるＡＰの構成図である。 本発明の望ましい一実施形態による暗号化キーの提供方法のフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態によるメッセージ伝送方法のフローチャートである。

符号の説明

３ ＡＰ
３１ 結合処理部
３２ 認証処理部
３３ ＵＰｎＰ処理部
３４ 暗号化キーテーブル
３５ 暗号化/復号化エンジン
３６ メッセージ判別部
３７ グループ判別部
３８ 無線ネットワークインターフェース
３９ 有線ネットワークインターフェース
４１ ゲスト無線デバイス
４２ ホーム無線デバイス
４３、４４、４５ 無線デバイス

Claims (15)

1. （ａ）いずれか一つのメッセージがネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージであるか否かを判別する段階と、
   （ｂ）前記判別結果に基づいて、前記ネットワーク上のデバイスから構成された二つ以上のグループのうち、少なくとも一つ以上のグループに対応するグループキーで前記メッセージを暗号化する段階と、
   （ｃ）前記暗号化されたメッセージを伝送する段階と、
   を含み、
   前記（ｂ）段階は、前記（ａ）段階において、前記メッセージが前記ネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージではないと判別された場合、前記グループのそれぞれに対応するグループキーで暗号化することで、前記グループキーで暗号化されたメッセージを生成する、
   ことを特徴とするメッセージ伝送方法。
2. （ｄ）前記メッセージを提供したデバイスが、前記グループのうちどのグループに属しているかを判別する段階、
   をさらに含み、
   前記（ｂ）段階は、前記（ａ）段階での判別結果、及び前記（ｄ）段階での判別結果に基づいて、前記メッセージを暗号化する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のメッセージ伝送方法。
3. 前記ネットワークを通じて暗号化されたメッセージを受信する段階と、
   前記受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、前記メッセージを復元する段階と、
   をさらに含み、
   前記（ｄ）段階は、前記復号化部での復号化に、前記グループのそれぞれに対応するグループキーのうち、どのグループキーが使われたかを確認することで判別する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のメッセージ伝送方法。
4. 前記（ｂ）段階は、前記（ａ）段階において、前記ネットワーク上のデバイスを能動的に検索するためのメッセージであると判別された場合、前記（ｄ）段階において前記メッセージを提供したデバイスが属すると判別されたグループに対応するキーで暗号化する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のメッセージ伝送方法。
5. 前記ネットワーク上のデバイスを能動的に検索するためのメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のＭ−サーチメッセージである、
   ことを特徴とする請求項４に記載のメッセージ伝送方法。
6. 前記（ｂ）段階は、前記（ａ）段階において、前記ネットワークに新たなデバイスが進入したことを知らせるメッセージ、または前記ネットワークから既存のデバイスが脱退することを知らせるメッセージであると判別された場合、前記（ａ）段階において、前記メッセージを提供したと判別されたデバイスが属するグループに対応するキーで暗号化する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のメッセージ伝送方法。
7. 前記ネットワークに新たなデバイスが進入したことを知らせるメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のアライブメッセージであり、前記ネットワークから既存のデバイスが脱退することを知らせるメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のバイバイメッセージである、
   ことを特徴とする請求項６に記載のメッセージ伝送方法。
8. いずれか一つのメッセージがネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージであるか否かを判別するメッセージ判別部と、
   前記判別結果に基づいて、前記ネットワーク上のデバイスから構成された二つ以上のグループのうち、少なくとも一つ以上のグループに対応するグループキーで前記メッセージを暗号化する暗号化部と、
   前記暗号化されたメッセージを伝送する伝送部と、
   を備え、
   前記暗号化部は、前記メッセージ判別部によって、前記メッセージが前記ネットワーク上のデバイスを発見するための所定メッセージではないと判別された場合、前記グループのそれぞれに対応するグループキーで暗号化することで、前記グループキーで暗号化されたメッセージを生成する、
   ことを特徴とするメッセージ伝送装置。
9. 前記メッセージを提供したデバイスが前記グループのうちどのグループに属しているかを判別するグループ判別部をさらに備え、
   前記暗号化部は、前記メッセージ判別部での判別結果、及び前記グループ判別部での判別結果に基づいて、前記メッセージを暗号化する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のメッセージ伝送装置。
10. 前記ネットワークを通じて暗号化されたメッセージを受信する受信部と、
    前記受信された暗号化されたメッセージを復号化することにより、前記メッセージを復元する復号化部と、
    をさらに備え、
    前記グループ判別部は、前記復号化部での復号化に、前記グループのそれぞれに対応するグループキーのうち、どのグループキーが使われたかを確認することで判別する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のメッセージ伝送装置。
11. 前記暗号化部は、前記メッセージ判別部によって、前記ネットワーク上のデバイスを能動的に検索するためのメッセージであると判別された場合、前記グループ判別部によって前記メッセージを提供したデバイスが属すると判別されたグループに対応するグループキーで暗号化する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のメッセージ伝送装置。
12. 前記ネットワーク上のデバイスを能動的に検索するためのメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のＭ−サーチメッセージである、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のメッセージ伝送装置。
13. 前記暗号化部は、前記メッセージ判別部によって、前記ネットワークに新たなデバイスが進入したことを知らせるメッセージ、または前記ネットワークから既存のデバイスが脱退することを知らせるメッセージであると判別された場合、前記グループ判別部によって前記メッセージを提供したと判別されたデバイスが属するグループに対応するグループキーで暗号化する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のメッセージ伝送装置。
14. 前記ネットワークに新たなデバイスが進入したことを知らせるメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のアライブメッセージであり、前記ネットワークから既存のデバイスが脱退することを知らせるメッセージは、ＵＰｎＰ規格上のバイバイメッセージである、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のメッセージ伝送装置。
15. 請求項１ないし請求項７のうちいずれか一項に記載の方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読取り可能な記録媒体。
    

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