JP6787874B2 - 通信システム、通信方法及び通信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ユーザ端末からＷｅｂサーバへアクセスするための通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。

インターネット上でユーザがアクセスしたＷｅｂサイトの履歴は、インターネットサービス・プロバイダ（ＩＳＰ）によって取得可能な情報であるが、ユーザは、これらの情報を秘密にしたい場合が多い。
そこで、ユーザとＷｅｂサイトとの対応関係を秘匿した上で、ユーザ端末がルータ群を経由してＷｅｂサーバへ匿名アクセスするオニオンルーティングと呼ばれる手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

Ｍ．Ｇ． Ｒｅｅｄ， Ｐ．Ｆ． Ｓｙｖｅｒｓｏｎ， ａｎｄ Ｄ．Ｍ． Ｇｏｌｄｓｃｈｌａｇ． "Ａｎｏｎｙｍｏｕｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｎｉｏｎ ｒｏｕｔｉｎｇ"． ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９８．

しかしながら、匿名アクセスを実現すると、ＩＳＰは、ユーザがアクセスするＷｅｂサーバの情報が得られないため、例えば、不正なＷｅｂサイトへのユーザアクセスを抑制するといった解析及びアクセス制御が行えなかった。

本発明は、解析可能な匿名アクセスを実現できる通信システム、通信方法及び通信プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、ユーザ端末がインターネットサービス・プロバイダの制御サーバを介してＷｅｂサーバへアクセスする通信システムであって、前記ユーザ端末が前記制御サーバから始まるルータ群を経路として、オニオンルーティングにより前記Ｗｅｂサーバへメッセージデータを送信するメッセージ送信部と、前記制御サーバが前記ユーザ端末により暗号化された前記ＷｅｂサーバのＵＲＬ、及びブラックリストの共通集合を秘匿計算により算出する秘匿計算部と、前記共通集合として前記ブラックリストに含まれるＵＲＬが算出された場合に、前記制御サーバが前記メッセージデータの転送を遮断する転送制御部と、を備える。

前記経路における最後のルータは、前記Ｗｅｂサーバの正当性をデジタル証明書により判定した場合に、前記メッセージデータを当該Ｗｅｂサーバに転送してもよい。

前記経路における最後のルータは、前記Ｗｅｂサーバが匿名アクセスを許可していることを判定してもよい。

本発明に係る通信方法は、ユーザ端末がインターネットサービス・プロバイダの制御サーバを介してＷｅｂサーバへアクセスする通信システムにおいて、前記ユーザ端末が前記制御サーバから始まるルータ群を経路として、オニオンルーティングにより前記Ｗｅｂサーバへメッセージデータを送信するメッセージ送信ステップと、前記制御サーバが前記ユーザ端末により暗号化された前記ＷｅｂサーバのＵＲＬ、及びブラックリストの共通集合を秘匿計算により算出する秘匿計算ステップと、前記共通集合として前記ブラックリストに含まれるＵＲＬが算出された場合に、前記制御サーバが前記メッセージデータの転送を遮断する転送制御ステップと、を実行する。

本発明に係る通信プログラムは、前記通信システムにおける前記ユーザ端末又は前記制御サーバとしてコンピュータを機能させるためのものである。

本発明によれば、解析可能な匿名アクセスを実現できる。

実施形態に係る通信システムの全体構成を示す概略図である。 実施形態に係るユーザ端末及び制御サーバの機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係るオニオンルーティングで送受信されるパケットを示す概念図である。 実施形態に係るユーザ端末からＷｅｂサーバへの匿名アクセスの流れを示すシーケンス図である。 実施形態に係るＰＳＩの手順を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システム１の全体構成を示す概略図である。
通信システム１は、アクセス元であるユーザ端末１０と、ＩＳＰの制御サーバ２０と、アクセス先であるＷｅｂサーバ３０と、制御サーバ２０からＷｅｂサーバ３０に至るまでの経路にある複数のルータ４０（リレー）を含む。

ユーザ端末１０は、制御サーバ２０から始まるルータ４０群を経路として、オニオンルーティングにより、Ｗｅｂサーバ３０へ匿名のアクセス要求を行う。すると、制御サーバ２０は、暗号化されたアクセス先情報（ＵＲＬ）を解析し、ブラックリストに登録されていない場合に、メッセージをルータ４０ａへ転送する。
メッセージは、通信システム１を構成する匿名ネットワーク内の選択された複数のルータ４０ａ〜４０ｚを経由して、Ｗｅｂサーバ３０へ送信される。

図２は、本実施形態に係るユーザ端末１０及び制御サーバ２０の機能構成を示すブロック図である。
ユーザ端末１０は、秘匿計算部１１と、メッセージ送信部１２とを備える。
制御サーバ２０は、秘匿計算部２１と、転送制御部２２とを備える。

メッセージ送信部１２は、ユーザ端末１０がＩＳＰの制御サーバ２０から始まるルータ４０群を経路として、オニオンルーティングによりＷｅｂサーバ３０へメッセージデータを送信する。

秘匿計算部１１及び２１は、ユーザ端末１０により暗号化されたアクセス先であるＷｅｂサーバ３０のＵＲＬ、及び予め制御サーバ２０に記憶されたブラックリストの共通集合を秘匿計算により算出する。
このとき、ユーザ端末１０及び制御サーバ２０は、後述のＰＳＩ（Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓｅｔ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）プロトコルにより、ユーザ端末１０が有するＵＲＬ、及び制御サーバ２０が有するブラックリストを互いに知らせることなく、共通集合のみを制御サーバ２０の秘匿計算部２１が算出する。

転送制御部２２は、秘匿計算部２１により共通集合としてブラックリストに含まれるＵＲＬが算出された場合に、ユーザ端末１０からのメッセージデータの転送を遮断し、共通集合が得られなかった場合にのみ、ルータ４０ａへ転送する。

図３は、本実施形態に係るオニオンルーティングで送受信されるパケットを示す概念図である。
オニオンルーティングでは、送信されるメッセージが経路の逆順に各ルータ４０及び制御サーバ２０の公開鍵を用いて暗号化される。すなわち、Ｗｅｂサーバ３０（ＷＳ）に提供されるメッセージは、まず最後のリレーとなるルータ４０ｚ（Ｒ_ｅｘｉｔ）の公開鍵で暗号化され、経路を遡って最初のリレーであるルータ４０ａ（Ｒ_{ｅｎｔｒｙ}）の公開鍵で暗号化された後、ＩＳＰの公開鍵で暗号化される。

このとき、ユーザ端末１０は、ＩＳＰからＷｅｂサーバ３０に至るまでの経路を、所定のディレクトリサーバに選択可能なリレーの情報を照会することで決定し、メッセージと共にこの経路情報も暗号化してパケットに格納する。

暗号化されたパケットがユーザ端末１０からＩＳＰへ送信されると、まずＩＳＰの秘密鍵によって復号され、経路情報のうち次の転送先であるＲ_{ｅｎｔｒｙ}のみが判明する。ＩＳＰは、判明した宛先へ、自身の秘密鍵のみで復号したパケットを送信し、このパケットは、受信したＲ_{ｅｎｔｒｙ}において、Ｒ_{ｅｎｔｒｙ}の秘密鍵でさらに復号される。
このように、経路上のルータ４０で順次復号処理が施され、最終的にＷｅｂサーバ３０へ元のメッセージが届けられる。
このとき、各ルータ４０は、前後の経路のみしか知ることはできないため、ユーザ端末１０の匿名性が担保される。

また、経路における最後のルータ４０ｚは、宛先であるＷｅｂサーバ３０の正当性をデジタル証明書により判定した場合に、メッセージデータをこのＷｅｂサーバ３０に転送する。このとき、経路における最後のルータ４０ｚは、Ｗｅｂサーバ３０が匿名アクセスを許可していることをさらに判定する。
具体的には、例えば、「ｈｔｔｐａ：／／ｗｗｗ．＊＊＊」といった匿名アクセスのためのＵＲＬがＷｅｂサーバ３０により提供される。このような匿名のｈｔｔｐプロトコルのためのライセンスが付与されたＷｅｂサービス・プロバイダは、デジタル証明書を所有し、このようなプロバイダのリストが公開される。

図４は、本実施形態に係るユーザ端末１０からＷｅｂサーバ３０への匿名アクセスの流れを示すシーケンス図である。
ステップＳ１において、ユーザ端末１０は、Ｗｅｂサーバ３０に至るまでの選択した経路の逆順に、各リレーの公開鍵でメッセージを暗号化する。
ステップＳ２において、ユーザ端末１０は、暗号化したメッセージをＩＳＰの制御サーバ２０へ送信する。

ステップＳ３において、ＩＳＰの制御サーバ２０は、ＰＳＩによりユーザ端末１０との間で秘匿計算を行い、宛先ＵＲＬが正当か否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、すなわちＵＲＬとブラックリストとの共通集合がなかった場合、処理はステップＳ４に移る。一方、判定がＮＯの場合、制御サーバ２０は、メッセージの転送を遮断し、ユーザ端末１０へ宛先が正当なＷｅｂサービス・プロバイダでないことを通知する。

ステップＳ４において、制御サーバ２０は、自身の秘密鍵でパケットを復号し、経路における次の宛先を抽出する。
ステップＳ５において、制御サーバ２０は、ステップＳ４で復号したメッセージを、抽出した宛先であるルータ４０ａへ送信する。

ステップＳ６において、ルータ４０ａは、自身の秘密鍵でパケットを復号し、経路における次の宛先を抽出する。
ステップＳ７において、ルータ４０ａ以降の経路上の各ルータ４０は、自身の秘密鍵で復号したメッセージを、抽出した宛先である次のルータ４０へ順次送信していく。

ステップＳ８において、ルータ４０ｚは、自身の秘密鍵でパケットを復号し、経路における次の宛先であるＷｅｂサーバ３０を抽出する。
ステップＳ９において、ルータ４０ｚは、デジタル証明書によりＷｅｂサーバ３０が匿名アクセス可能な宛先であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、ルータ４０ｚは、復号されたメッセージをＷｅｂサーバ３０へ送信する。一方、判定がＮＯの場合、ルータ４０ｚは、メッセージの転送を遮断する。このとき、ルータ４０群は、経路を逆に辿って、ユーザ端末１０へアクセス付加であることを通知してもよい。

図５は、本実施形態に係るＰＳＩの手順を示すシーケンス図である。
ユーザ端末１０及びＩＳＰの制御サーバ２０は、定数ｎ及びｅ、フルドメインハッシュ関数Ｈ、暗号学的（ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ）ハッシュ関数Ｈ’：｛０，１｝^＊→｛０，１｝^τを共有しているものとする。
また、制御サーバ２０は、ブラックリストＢＬ＝｛ｅ_１，・・・，ｅ_ｌ｝を保持している。

ステップＳ１１において、ユーザ端末１０は、アクセス先のＵＲＬのハッシュ値「Ｈ（ＵＲＬ）」を算出する。また、ユーザ端末１０は、乱数「Ｒ_ＵＲＬ←Ｚ_ｎ ^＊」を生成し、「ｙ_ＵＲＬ＝ｈ_ＵＲＬ（Ｒ_ＵＲＬ）^ｅ ｍｏｄ ｎ」を算出する。

ステップＳ１２において、制御サーバ２０は、∀ｊ＝［１，ｌ］に対して、「Ｓ＝｛ｈ_１，・・・，ｈ_ｌ｝，ｈ_ｊ＝Ｈ（ｅ_ｊ）」を算出する。さらに、制御サーバ２０は、「Ｋ_ｊ＝（ｈ_ｊ）^ｄ ｍｏｄ ｎ」及び「ｔ_ｊ＝Ｈ’（Ｋ_ｊ）」を算出する。ここで、ｄは、制御サーバ２０の秘密情報である。

ステップＳ１３において、ユーザ端末１０は、算出したｙ_ＵＲＬを制御サーバ２０に送信する。
ステップＳ１４において、制御サーバ２０は、「ｙ’_ＵＲＬ＝（ｙ_ＵＲＬ）^ｄ ｍｏｄ ｎ」を算出し、ｙ’_ＵＲＬをユーザ端末１０に送信する。
ステップＳ１５において、ユーザ端末１０は、「Ｋ_ＵＲＬ＝ｙ’_ＵＲＬ／Ｒ_ＵＲＬ」及び「ｔ’_ＵＲＬ＝Ｈ’（Ｋ_ＵＲＬ）」を算出し、ｔ’_ＵＲＬを制御サーバ２０に送信する。

制御サーバ２０は、ｔ’_ＵＲＬと｛ｔ_１，・・・，ｔ_ｌ｝との共通集合を求め、ｔ’_ＵＲＬが｛ｔ_１，・・・，ｔ_ｌ２｝に含まれているが否かを出力する。

本実施形態によれば、通信システム１は、オニオンルーティングによりユーザ端末１０からＷｅｂサーバ３０への匿名アクセスを可能にしつつ、ＵＲＬとブラックリストとの共通集合を求める秘匿計算により不正なＷｅｂサービス・プロバイダへのアクセスを抑制でき、解析可能な匿名アクセスを実現できる。

また、通信システム１は、Ｗｅｂサーバ３０の正当性をデジタル証明書により検証することで、Ｗｅｂアクセスの安全性を向上できる。
さらに、通信システム１は、Ｗｅｂサーバ３０が匿名アクセスを許可していることを確認することで不適切なＷｅｂアクセスを抑制でき、安全性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

通信システム１による通信方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置（コンピュータ）にインストールされる。また、これらのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータに提供されてもよい。

１ 通信システム
１０ ユーザ端末
１１ 秘匿計算部
１２ メッセージ送信部
２０ 制御サーバ
２１ 秘匿計算部
２２ 転送制御部
３０ Ｗｅｂサーバ
４０ ルータ

Claims (5)

1. ユーザ端末がインターネットサービス・プロバイダの制御サーバを介してＷｅｂサーバへアクセスする通信システムであって、
   前記ユーザ端末が前記制御サーバから始まるルータ群を経路として、オニオンルーティングにより前記Ｗｅｂサーバへメッセージデータを送信するメッセージ送信部と、
   前記制御サーバが前記ユーザ端末により暗号化された前記ＷｅｂサーバのＵＲＬ、及びブラックリストの共通集合を秘匿計算により算出する秘匿計算部と、
   前記共通集合として前記ブラックリストに含まれるＵＲＬが算出された場合に、前記制御サーバが前記メッセージデータの転送を遮断する転送制御部と、を備える通信システム。
2. 前記経路における最後のルータは、前記Ｗｅｂサーバの正当性をデジタル証明書により判定した場合に、前記メッセージデータを当該Ｗｅｂサーバに転送する請求項１に記載の通信システム。
3. 前記経路における最後のルータは、前記Ｗｅｂサーバが匿名アクセスを許可していることを判定する請求項２に記載の通信システム。
4. ユーザ端末がインターネットサービス・プロバイダの制御サーバを介してＷｅｂサーバへアクセスする通信システムにおいて、
   前記ユーザ端末が前記制御サーバから始まるルータ群を経路として、オニオンルーティングにより前記Ｗｅｂサーバへメッセージデータを送信するメッセージ送信ステップと、
   前記制御サーバが前記ユーザ端末により暗号化された前記ＷｅｂサーバのＵＲＬ、及びブラックリストの共通集合を秘匿計算により算出する秘匿計算ステップと、
   前記共通集合として前記ブラックリストに含まれるＵＲＬが算出された場合に、前記制御サーバが前記メッセージデータの転送を遮断する転送制御ステップと、を実行する通信方法。
5. 請求項１に記載の通信システムにおける前記ユーザ端末又は前記制御サーバとしてコンピュータを機能させるための通信プログラム。

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