JP6811377B2 - 通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法 - Google Patents

通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法 Download PDF

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Description

本開示は、通信ネットワークにおいて必要な情報を伝送する通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法に関する。
近年、通信ネットワークにおける複数の通信経路を利用してパケットの伝送を行うＭＰＴＣＰ（Multipath TCP）に関する技術が開発されている（非特許文献１参照）。このＭＰＴＣＰによれば、１つのセッションに対して複数のＴＣＰコネクション（通信経路）を利用するため、伝送速度の向上や、通信の安定性の向上が図れる等の利点がある。
従来、通信ネットワークで接続された送信側と受信側間のパケット通信におけるセキュリティを高めるための通信方法としては、例えば、元データが分割されてデータ単位をパケットに格納し、該パケットにスクランブルしたパケット順序を示す偽のパケット識別子を付与して該パケットを組み立てた後、該パケットを偽のパケット識別子に基づいてスクランブルしたパケット順序でネットワークに送信する技術が知られている（特許文献１参照）。
特開平９−３２１７５０号公報
本開示は、通信ネットワークで複数の通信経路を利用してパケット通信を行う場合に、簡易な構成によりセキュリティを確保可能とした通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法を提供することを主目的とする。
本開示の通信システムは、送信機および受信機を備えた通信システムであって、前記送信機は、第１の通信パターンを記憶する第１の記憶部と、前記受信機とのパケット通信を互いに異なる通信経路で行う第１の通信部及び第２の通信部と、１つのセッションで送られるデータを構成するパケットの順序を示すシーケンス番号の付された複数の有効なパケットを、前記第１の通信パターンにしたがって前記有効なパケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により送信し、かつ、前記第１の通信部及び前記第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、前記シーケンス番号と同じシーケンス番号が付され、かつ、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入する第１のプロセッサとを備え、前記受信機は、前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンを記憶する第２の記憶部と、前記第１の通信部及び前記第２の通信部とそれぞれ対応して設けられ、前記送信機との前記パケット通信をそれぞれ実行する第３の通信部及び第４の通信部と、前記第２の通信パターンにしたがって、前記第３の通信部及び前記第４の通信部によって受信した前記パケット群から前記有効なパケットを抽出し、前記シーケンス番号にしたがって、抽出した前記有効なパケットを並び替えることで、前記データを復元する第２のプロセッサとを備えることを特徴とする。
本開示によれば、例えば公衆ネットワークの様なセキュリティ確保が必要なネットワークを利用してパケット通信を行う場合でも、簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
図１は、本開示に係る通信システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、通信システムの通常モードによるパケット通信方法の概要を示す説明図である。 図３は、通信システムのセキュア通信モードによるパケット通信方法の概要を示す説明図である。 図４は、通信システムにおける送信機の動作を示すフロー図である。 図５は、通信システムにおける受信機の動作を示すフロー図である。
上記課題を解決するためになされた第１の開示は、相互に通信を行う送信機および受信機を備えた通信システムであって、前記送信機は、第１の通信パターンの情報を記憶する第１の記憶部と、前記受信機とのパケット通信を互いに異なる通信経路で行う第１及び第２の通信部と、前記第１及び第２の通信部による前記パケット通信を制御する第１のプロセッサとを備え、前記受信機は、前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンの情報を記憶する第２の記憶部と、前記第１及び第２の通信部とそれぞれ対応して設けられ、前記送信機とのパケット通信をそれぞれ実行する第３及び第４の通信部と、前記第３及び第４の通信部による前記パケット通信を制御する第２のプロセッサとを備え、前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって前記パケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により前記受信機に対して前記パケットを送信し、かつ前記第１の通信部及び第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部には、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入し、前記第２のプロセッサは、前記第２の通信パターンにしたがって、前記第３及び第４の通信部によって前記送信機から受信した前記パケットにおける前記ダミーパケットを除く有効なパケットから元データを復元することを特徴とする。
この第１の開示に係る通信システムによれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路（第１の通信部および第３の通信部による経路、ならびに第２の通信部および第４の通信部による経路）を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第２の開示では、上記第１の開示において、前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって選択された前記第１及び第２の通信部の一方から有効なパケットを送信し、前記第１及び第２の通信部の他方から前記有効なパケットに対応する前記ダミーパケットを送信することを特徴とする。
この第２の開示に係る通信システムによれば、受信機は、送信機側の第１及び第２の通信部（パケットのフロー）によって有効なパケットが選択的に送信されるパターンの情報を第２の通信パターンとして取得しておくことにより、各パケットの有効性を判定する必要なく、より簡易な構成によりセキュリティを確保することができる。
また、第３の開示では、上記第１の開示において、前記第１のプロセッサは、前記受信機との間で実行するネゴシエーションに基づき前記第１の記憶部に記憶される前記第１の通信パターンの情報を設定し、前記第２のプロセッサは、前記ネゴシエーションに基づき前記第２の記憶部に記憶された前記第２の通信パターンの情報を設定することを特徴とする。
この第３の開示に係る通信システムによれば、第１の通信パターンおよびそれに対応する第２の通信パターンがネゴシエーションによって設定されるため、より高いセキュリティを確保することが可能となる。
また、第４の開示では、上記第１の開示において、前記ダミーパケットには、前記有効なパケットに含まれるデータの代替としてランダムデータが含まれることを特徴とする。
この第４の開示に係る通信システムによれば、送信機から送信されたパケットが外部の装置（第三者）に受信（傍受）された場合でも、ダミーパケットを判別することがより困難となり、より高いセキュリティを確保することが可能となる。
また、第５の開示では、上記第１の開示において、前記送信機では、前記パケットに前記ダミーパケットが挿入されない通常モードと、前記パケットに前記ダミーパケットが挿入されるセキュア通信モードとを実行可能であり、前記第１のプロセッサは、前記受信機に対して送信するデータの量が所定の閾値未満の場合にのみ前記セキュア通信モードを実行することを特徴とする。
この第５の開示に係る通信システムによれば、送信するデータ量が大きい（所定の閾値以上である）場合には、ダミーパケットが挿入されない通常モードを実行することにより、通信負荷を低減することが可能となる。
また、第６の開示は、上記第１の開示において、前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって前記パケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により前記受信機に対して前記パケットを送信し、かつ前記第１の通信部及び第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一方に、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入することを特徴とする。
この第６の開示に係る通信システムによれば、第１の通信部及び第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一方にダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第７の開示は、受信機と通信を行う送信機であって、第１の通信パターンの情報を記憶する第１の記憶部と、前記受信機とのパケット通信を互いに異なる経路で行う第１及び第２の通信部と、前記第１及び第２の通信部による前記パケット通信を制御する第１のプロセッサとを備え、前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって前記パケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により前記受信機に対して送信し、かつ前記第１の通信部及び第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部には、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入することを特徴とする。
この第７の開示に係る送信機によれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路（第１の通信部による経路、ならびに第２の通信部による経路）を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第８の開示は、送信機と通信を行う受信機であって、第２の通信パターンの情報を記憶する第２の記憶部と、前記送信機とのパケット通信を実行するべく、前記送信機に設けられた互いに異なる経路での通信を行う２つの通信部とそれぞれ対応して設けられ、前記送信機とのパケット通信をそれぞれ実行する第３及び第４の通信部と、前記第３及び第４の通信部による前記パケット通信を制御する第２のプロセッサとを備え、前記送信機からは、パケット毎に選択された前記２つの通信部のいずれかより送信され、かつ前記２つの通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部には、有効なデータを含まないダミーパケットが挿入されており、前記第２のプロセッサは、前記第２の通信パターンにしたがって、前記第３及び第４の通信部によって前記送信機から受信した前記パケットにおける前記ダミーパケットを除く有効なパケットから元データを復元することを特徴とする。
この第８の開示に係る受信機によれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路（第３の通信部による経路、ならびに第４の通信部による経路）を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第９の開示は、相互に通信を行う送信機および受信機を備えた通信システムによる通信方法であって、前記送信機により、複数のパケットを、互いに異なる複数の通信経路の中から前記パケット毎に選択された通信経路で前記受信機に対して送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて、前記複数の通信経路でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入するダミーパケット挿入ステップと、前記受信機により、前記送信機から受信した前記パケットにおける前記ダミーパケットを除く有効なパケットから元データを復元するデータ復元ステップとを含むことを特徴とする。
この第９の開示に係る通信方法によれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第１０の開示は、受信機と通信を行う送信機による送信方法であって、複数のパケットを、互いに異なる複数の通信経路の中から前記パケット毎に選択された通信経路で前記受信機に対して送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて、前記複数の通信経路でそれぞれ送信される前記パケットの少なくとも一部に、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入するダミーパケット挿入ステップとを含むことを特徴とする。
この第１０の開示に係る送信方法によれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
また、第１１の開示は、送信機と通信を行う受信機による受信方法であって、前記送信機からは、互いに異なる複数の通信経路の中から前記パケット毎に選択されたいずれかの通信経路に基づき複数のパケットが送信され、かつ前記選択された通信経路に基づきそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一方には、有効なデータを含まないダミーパケットが挿入されており、前記受信機により、前記送信機から受信した前記パケットにおける前記ダミーパケットを除く有効なパケットから元データを復元するデータ復元ステップを含むことを特徴とする。
この第１１の開示に係る受信方法によれば、通信ネットワークにおける複数の通信経路を利用してパケット通信を行う場合に、ダミーパケットを挿入する簡易な構成によりセキュリティを確保することが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本開示の実施形態に係る通信システム１の概略構成を示すブロック図である。通信システム１は、通信ネットワーク（特に、公衆ネットワーク）における複数の通信経路を同時に利用して相互に通信を行う送信機２および受信機３を備えている。ここでは、送信機２および受信機３が、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）を拡張したＭＰＴＣＰ（Multipath TCP）に基づき、複数の通信経路を用いて相互にパケット通信を行う例を示す。
送信機２は、受信機３との通信に必要な各種情報を記憶する第１の記憶部１１と、受信機３とのパケット通信を互いに異なる通信方式に基づきそれぞれ実行する第１の通信部１２及び第２の通信部１３と、第１の通信部１２及び第２の通信部１３にそれぞれ接続された無線通信用のアンテナ１４、１５と、それら第１の通信部１２及び第２の通信部１３によるパケット通信を含む送信機２の各種動作を統括制御する第１のプロセッサ１６とを備える。なお、本実施の形態では第１の通信部１２と第２の通信部１３とは互いに異なる通信方式に基づきパケット通信を実行するものとしたが、第１の通信部１２と第２の通信部１３とが互いに同じ通信方式に基づきパケット通信を実行するものとしてもよい。要は第１の通信部１２と第２の通信部１３とは互いに異なるパスで通信を行うものであれば良い。
第１の記憶部１１は、公知の不揮発性メモリを有し、後に詳述する受信機３との間のセキュア通信モードによるパケット通信に関する第１の通信パターンを記憶する。この第１の通信パターンは、通信システム１における通信のセキュリティ機能を実現するためのものであり、通信システム１（送信機２）のユーザ以外には秘匿されている。
第１の通信部１２は、公知の通信方式（ここでは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）規格）に準拠した通信を実行可能な通信モジュールを有し、また、第２の通信部１３は、第１の通信部１２とは異なる公知の通信方式（ここでは、無線ＬＡＮ規格）に準拠した通信を実行可能な通信モジュールを有する。送信機２では、互いに通信方式の異なる第１の通信部１２及び第２の通信部１３により、１つのセッションに対して複数の通信経路を利用（ここでは、ＬＴＥおよび無線ＬＡＮによる複数のＴＣＰコネクションを確立）したパケットの伝送が可能となっている。
アンテナ１４は、第１の通信部１２での通信方式に対応する公知の構成を備えており、例えば、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）技術を利用した公知のアンテナである。同様に、アンテナ１５は、第２の通信部１３での通信方式に対応する公知の構成を備えている。なお、上述したように第１の通信部１２と第２の通信部１３が複数の通信経路を使用できれば、アンテナ１４、アンテナ１５の構成はこれに限定されない。たとえばＭＩＭＯ技術を使用せずＳＩＳＯ（Single Input Single Output）技術を使用した一のアンテナを使用した構成であってもよい。
第１のプロセッサ１６は、所定の通信制御プログラムに基づき第１及び第２の通信部１２、１３によるパケット通信を制御する。図示は省略するが、第１のプロセッサ１６の周辺には、プロセッサのワークエリア等として機能する揮発性メモリや、プロセッサが実行する通信制御プログラムやデータを格納する不揮発性メモリ等が設けられている。
後に詳述するように、第１のプロセッサ１６は、パケットの伝送に関し、セキュリティよりも通信速度を優先する通常モード、及び通信速度よりもセキュリティを優先するセキュア通信モードを含む複数の動作モードを選択的に実行することが可能である。各動作モードでは、ＭＰＴＣＰに基づき複数経路を利用したパケット通信が実行される。第１のプロセッサ１６は、通信制御プログラムの実行により、受信機３に送信する各種データ（以下、「元データ」という。）を分割したデータ断片をパケットに格納し、それらパケット毎に互いに異なる複数の通信経路の中から１つの通信経路（すなわち、第１の通信部１２または第２の通信部１３）を選択し、その選択した第１の通信部１２または第２の通信部１３介して各パケットを受信機３に向けて送信する。
受信機３は、送信機２との通信に必要な各種情報を記憶する第２の記憶部２１と、送信機２とのパケット通信を互いに異なる通信方式に基づきそれぞれ実行する第３の通信部２２及び第４の通信部２３と、第３の通信部２２及び第４の通信部２３にそれぞれ接続された無線通信用のアンテナ２４、２５と、それら第３の通信部２２及び第４の通信部２３によるパケット通信を含む受信機３の各種動作を統括制御する第２のプロセッサ２６とを備える。なお、本実施の形態では第３の通信部２２と第４の通信部２３とは互いに異なる通信方式に基づきパケット通信を実行するものとしたが、第３の通信部２２と第４の通信部２３とが互いに同じ通信方式に基づきパケット通信を実行するものとしてもよい。要は第３の通信部２２と第４の通信部２３とは互いに異なるパスで通信を行うものであれば良い。
第２の記憶部２１は、第１の記憶部１１と同様に、公知の不揮発性メモリを有し、後に詳述する送信機２との間のパケット通信に関する第２の通信パターンを記憶する。この第２の通信パターンは、上述の第１の通信パターンと対をなすものであり、通信システム１（受信機３）のユーザ以外には秘匿されている。
第３の通信部２２は、第１の通信部１２と同じ通信方式に準拠した通信を実行可能な通信モジュールを有し、また、第４の通信部２３は、第３の通信部２２とは異なる通信方式であって第２の通信部１３と同じ通信方式に準拠した通信を実行可能な通信モジュールを有する。受信機３では、送信機２からの要求に応じて、複数の通信経路を同時に利用したパケットの伝送が可能となっている。
アンテナ２４は、上記アンテナ１４と同様に、第３の通信部２２での通信方式に対応する公知の構成を備えている。また、アンテナ２５は、上記アンテナ１５と同様に、第４の通信部２３での通信方式に対応する公知の構成を備えている。なお、上述したように第３の通信部２２と第４の通信部２３が複数の通信経路を使用できれば、アンテナ２４、アンテナ２５の構成はこれに限定されない。たとえばＭＩＭＯ技術を使用せずＳＩＳＯ（Single Input Single Output）技術を使用した一のアンテナを使用した構成であってもよい。
第２のプロセッサ２６は、第１のプロセッサ１６と同様の構成を有しており、所定の通信制御プログラムに基づき第３及び第４の通信部２２、２３によるパケット通信を制御する。第２のプロセッサ２６は、パケットの伝送に関し、送信機２の要求に応じて、上述の送信機２側の通常モードおよびセキュア通信モードにそれぞれ対応する通常モードおよびセキュア通信モードを選択的に実行することが可能である。
なお、本実施形態では、便宜上、送信機２（パケットの送信側）および受信機３（パケットの受信側）として説明するが、必要に応じて送信機２が受信機３として機能する一方、受信機３が送信機２として機能する構成も可能である。また、送信機２および受信機３には、タッチパネル、マイク、及びスピーカなどの公知の構成を設けることが可能である。
図２は、通信システム１の通常モードによるパケット通信方法の概要を示す説明図である。図２の上部に示すように、通常モードにおける送信機２によるパケット通信では、第１の通信部１２（ＬＴＥ）によってパケットを送信するパケットフロー（以下、「サブフロー１」という。）と、第２の通信部１３（無線ＬＡＮ）によってパケットを送信するパケットフロー（以下、「サブフロー２」という。）とが用いられる。各パケットには、サブフロー毎（すなわち、通信方式毎）に設定されたシーケンス番号（以下、「サブフローシーケンス番号」という。）の情報と、サブフロー１、２とは無関係に同一セッションの全パケットを対象として設定されたシーケンス番号（以下、「パケットシーケンス番号」という。）の情報とが含まれる。この通常モードで伝送されるパケット群は、全て有効なパケット（すなわち、少なくとも元データまたはその伝送に有用な情報を含むパケット）によって構成される。
図２では、図中の左から右に時間経過が示されており、最初のパケット（パケットシーケンス番号０）はサブフロー１のパケット（サブフローシーケンス番号０）として第１の通信部１２から送信され、２番目のパケット（パケットシーケンス番号１）はサブフロー２のパケット（サブフローシーケンス番号０）として第２の通信部１３から送信される。同様に、その後のパケット（パケットシーケンス番号２−７）についてもサブフロー１またはサブフロー２が選択され、それぞれ第１の通信部１２または第２の通信部１３から受信機３に向けて順次送信される。
また、通常モードにおける受信機３によるパケットの受信では、図２の下部に示すように、サブフロー１のパケットは第３の通信部２２によって順次受信され、サブフロー２のパケットは第４の通信部２３によって順次受信される。受信機３では、第３の通信部２２および第４の通信部２３によって受信されたパケットが、それらのパケットシーケンス番号０−７にしたがって正しい順序（ここでは、数字の小さい順）で並び替えられる。それら並び替えられたパケットは、受信機３で実行される所定のアプリケーションソフトウェアによって処理され、元データとして復元される。
図３は、通信システム１のセキュア通信モードによるパケット通信方法の概要を示す説明図である。図３の上部に示すように、セキュア通信モードにおける送信機２によるパケット通信では、図２に示した通常モードと同様に、サブフロー１およびサブフロー２によってパケットが順次送信される。
一方、セキュア通信モードでは、第１の記憶部１１に記憶された第１の通信パターンにしたがって伝送経路（通信方式）が選択される点において、通常のＭＰＴＣＰの処理を実行する通常モードの場合とは異なる。さらに、セキュア通信モードによるパケットの送信では、通常モードの場合とは異なり、上記第１の通信パターンにしたがって、第１の通信部１２および第２の通信部１３からそれぞれ送信されるパケットには、有用な情報を含まないダミーパケットが有効なパケット間に所定のタイミングで挿入される。
本実施形態では、サブフロー１およびサブフロー２の一方から所定のパケットシーケンス番号が付された有効なパケットが送信される際に、他方からその有効なパケットと同一のパケットシーケンス番号が付されたダミーパケットが送信される。ここで、第１の通信パターンには、順次送信される各パケットについて、有効なパケット（或いは、ダミーパケット）を送信すべきサブフローを表現する情報（ここでは、いずれのサブフローから有効なパケット（或いは、ダミーパケット）を送信すべきかを表現する情報）が含まれる。例えば第１の通信パターンは、所定のテーブル形式を用いて表現されるものでもよいし、所定のアルゴリズムを用いて表現されるものでもよい。
なお、ダミーパケットの挿入方法については本実施形態に示すものに限定されない。少なくとも、サブフロー１およびサブフロー２でそれぞれ送信されるパケット群の一部にダミーパケットが挿入されても良い。また、本実施の形態で例示したようにサブフロー１およびサブフロー２でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一方に、（あるサブフローシーケンス番号（またはあるパケットシーケンス番号）に対して必ず一方は有効パケットで他方はダミーパケットという関係で）ダミーパケットが挿入される構成であれば、後述するダミーパケットを排除する処理の後には既存のＴＣＰプロトコルに従った元データ生成処理を流用できる点でなお好ましい。
図３では、図２と同様に図中の左から右に時間経過が示されており、サブフロー１における最初のパケット（パケットシーケンス番号０、サブフローシーケンス番号０）が有効なパケットとして第１の通信部１２から送信され、これと略同時に、サブフロー２における最初のパケット（パケットシーケンス番号０、サブフローシーケンス番号０）がダミーパケットとして第２の通信部１３から送信される。その後、サブフロー１では、パケットシーケンス番号２−７およびサブフローシーケンス番号２−７がそれぞれ付された有効なパケットまたはダミーパケットが順次送信される。同様に、サブフロー２では、サブフロー１のパケットの種別（有効なパケットまたはダミーパケット）と背反するように、パケットシーケンス番号２−７およびサブフローシーケンス番号２−７がそれぞれ付されたダミーパケットまたは有効なパケットが順次送信される。なお、ダミーパケットのデータ部分には、有効でないデータ（ここでは、ランダムデータ）が含まれている。
また、セキュア通信モードにおける受信機３によるパケットの受信では、通常モードの場合と同様に、サブフロー１のパケットは第３の通信部２２によって受信され、サブフロー２のパケットは第４の通信部２３によって受信される。
一方、セキュア通信モードでは、第２の記憶部２１に記憶された第２の通信パターンにしたがって、サブフロー１およびサブフロー２のパケット群の中からダミーパケット（図３の下部に破線で示す）が廃棄され、有効なパケットのみが抽出される点において通常モードの場合とは異なる。ここで、第２の通信パターンには、順次受信される各パケットについて、有効なパケット（或いは、ダミーパケット）を受信すべきサブフローを示すパターン（ここでは、いずれのサブフローから有効なパケット（或いは、ダミーパケット）を受信すべきかを示す命令）が含まれる。
その後、受信機３では、パケットシーケンス番号にしたがって、それら抽出された有効なパケットが正しい順序（ここでは、数字の小さい順）で並び替えられる。この際本実施の形態のように、サブフロー１およびサブフロー２でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一方にダミーパケットが挿入されるようにすると、ダミーパケットの排除後にはパケットシーケンス（あるいはサブフローシーケンス）番号に基づいて一意にパケットを並べることができるので、既存のＴＣＰプロトコルで用いられる元データの生成処理を流用することができる。それら並び替えられたパケットは、受信機３で実行される所定のアプリケーションソフトウェアによって処理され、元データとして復元される。なお、パケットシーケンス番号によらず、上記第２の通信パターンに基づき有効なパケットが正しい順序で並び替えられる構成も可能である。
図４は、通信システム１における送信機２の動作を示すフロー図である。送信機２によるパケット送信の際には、所定の通信制御プログラムが起動され、受信機３との単一の通信経路（ここでは、第１の通信部１２）による通信のネゴシエーションが実行される。そこで、マルチパス通信（複数の通信経路による通信）が必要か否かについて判定され（ＳＴ１０１）、マルチパス通信が必要であると判定されると（Ｙｅｓ）、受信機３との間の新しい通信パスに使用するサブフローの追加設定が実行される（ＳＴ１０２）。
ここで、ステップＳＴ１０１での判定に関し、送信機２のユーザは、予めマルチパス通信の実行の要否を設定しておくことができる。また、ステップＳＴ１０２では、ＭＰＴＣＰにしたがって、第１の通信部１２による（ＬＴＥ）によるフロー（サブフロー１）に加え、第２の通信部１３（無線ＬＡＮ）によるフロー（サブフロー２）が新たなＴＣＰパケットの経路として追加設定され、受信機３とのネゴシエーションによりマルチパスの接続が確立される。
次に、送信機２では、動作モードがセキュア通信モードであるか否かが判定され（ＳＴ１０３）、ユーザによってセキュア通信モードが選択されている場合（Ｙｅｓ）には、第１の通信パターンにしたがって、各パケットの伝送経路の選択が実行される（ＳＴ１０４）。続いて、一方の通信部（例えば、第１の通信部１２）から送信される有効なパケットの各々に対応して、他方の通信部（例えば、第２の通信部１３）から送信されるダミーパケットが順次生成される（ＳＴ１０５）。
次に、送信機２では、各有効なパケットおよびそれらに対応するダミーパケットが、それぞれの送信元となる第１の通信部１２または第２の通信部１３に順次送出され（ＳＴ１０６）、それら第１の通信部１２または第２の通信部１３を介して受信機３に対して順次送信される（ＳＴ１０７）。
また、ステップＳＴ１０１において、マルチパス通信が必要でないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１０２−ＳＴ１０６の処理は省略され、ダミーパケットを含まない有効なパケットのみが第１の通信部１２を介して受信機３に対して順次送信される（ＳＴ１０８）。また、ステップＳＴ１０３において、セキュア通信モード以外の動作モード（ここでは、通常モード）が選択されている場合（Ｎｏ）、通常のＭＰＴＣＰの処理手順にしたがって、各パケットの経路の選択が実行される（ＳＴ１０９）。このステップＳＴ１０９では、元データの通信速度を最適化する（最大とする）ように各パケットの経路を選択することができる。
なお、セキュア通信モードでは、全ての有効なパケットの送信が完了するまでステップＳＴ１０４−ＳＴ１０７が順次または並行して実行される。なお、ステップＳＴ１０３では、セキュリティの要請如何にかかわらず、受信機３に対して送信するデータの量を所定の閾値と比較し、そのデータ量がその閾値未満の場合にのみセキュア通信モードを実行する（Ｙｅｓ）構成としてもよい。その場合、データ量が閾値以上となると通常モードが実行される。
また、ステップＳＴ１０４で利用する第１の通信パターン（例えば、有効なパケットを送信すべきサブフローを示すパターン）の内容を、送信機２（第１のプロセッサ１６）と受信機３との間で実行するネゴシエーションに基づき設定する構成としてもよい。また、図示しない管理装置から専用回線を用いて第１の通信パターンを送信機２に送信する構成も可能である（第２の通信パターンも同様）。
図５は、通信システム１における受信機３の動作を示すフロー図である。受信機３によるパケット受信の際には、所定の通信制御プログラムが起動され、送信機２からの要求に基づき単一の通信経路（ここでは、第３の通信部２２）による通信のネゴシエーションが実行される。そこで、受信機３では、送信機２とのネゴシエーションの結果に基づきマルチパス通信が必要であると判定されると（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、送信機２との間のＴＣＰパスに使用するサブフローの追加設定が実行される（ＳＴ２０２）。ここでは、送信機２からの要求に応じて、第１の通信部１２に対応する第３の通信部２２によるサブフロー１に加え、第２の通信部１３に対応する第４の通信部２３によるサブフロー２が新たなＴＣＰパケットの経路として追加設定される。
次に、受信機３では、送信機２の動作モードがセキュア通信モードであるか否かが判定され（ＳＴ２０３）、セキュア通信モードである場合（Ｙｅｓ）には、第２の通信パターンにしたがって、サブフロー１およびサブフロー２で受信したパケットの中からダミーパケット（図３の下部に破線で示す）が廃棄され、有効なパケットのみが抽出される（ＳＴ２０４）。
その後、パケットシーケンス番号（あるいはサブフローシーケンス番号）にしたがって、ステップＳＴ２０４で抽出された有効なパケットが正しい順序で並び替えられ（ＳＴ２０５）、それら並び替えられたパケットは、受信機３で実行される所定のアプリケーションソフトウェアによって処理され、元データとして復元される（ＳＴ２０６）。
また、ステップＳＴ２０１において、マルチパス通信が必要でないと判定された場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ２０２−ＳＴ２０４の処理は省略され、単一のＴＣＰフローでパケット（すなわち、ダミーパケットを含まない有効なパケットのみ）が第３の通信部２２を介して順次受信される（ＳＴ２０７）。受信されたパケットは、パケットシーケンス番号に基づき並び替えられた後（ＳＴ２０５）、元データとして復元される（ＳＴ２０６）。
また、ステップＳＴ２０３において、送信機２でセキュア通信モード以外の動作モード（ここでは、通常モード）が実行されていると判定された場合（Ｎｏ）、ＭＰＴＣＰの処理手順にしたがって、サブフロー１（第３の通信部２２）およびサブフロー２（第４の通信部２３）によってパケットが受信される（ＳＴ２０８）。それら受信されたパケットは、パケットシーケンス番号に基づき並び替えられた後（ＳＴ２０５）、元データとして復元される（ＳＴ２０６）。
以上、本開示を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本開示はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本開示に係る通信システムで使用される複数の通信経路は、ＬＴＥおよび無線ＬＡＮに限らず他の公知の通信方式（３Ｇ、有線ＬＡＮ）を採用することも可能である。また、通信経路の場合によっては、複数の通信経路の一部を専用回線としてもよい。なお、上記実施形態に示した本開示に係る通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
本開示に係る通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法は、通信ネットワークにおける複数の通信経路を利用してパケット通信を行う場合に、簡易な構成によりセキュリティを確保可能とし、例えば公衆ネットワーク等のセキュリティ確保が必要なネットワークにおいて必要な情報を伝送するための通信システム、送信機、及び受信機ならびに通信方法、送信方法、及び受信方法などとして有用である。
１ 通信システム
２ 送信機
３ 受信機
１１ 第１の記憶部
１２ 第１の通信部
１３ 第２の通信部
１６ 第１のプロセッサ
２１ 第２の記憶部
２２ 第３の通信部
２３ 第４の通信部
２６ 第２のプロセッサ

Claims (13)

  1. 送信機および受信機を備えた通信システムであって、
    前記送信機は、
    第１の通信パターンを記憶する第１の記憶部と、
    前記受信機とのパケット通信を互いに異なる通信経路で行う第１の通信部及び第２の通信部と、
    １つのセッションで送られるデータを構成するパケットの順序を示すシーケンス番号の付された複数の有効なパケットを、前記第１の通信パターンにしたがって前記有効なパケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により送信し、かつ、前記第１の通信部及び前記第２の通信部からそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、前記シーケンス番号と同じシーケンス番号が付され、かつ、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入する第１のプロセッサとを備え、
    前記受信機は、
    前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンを記憶する第２の記憶部と、
    前記第１の通信部及び前記第２の通信部とそれぞれ対応して設けられ、前記送信機との前記パケット通信をそれぞれ実行する第３の通信部及び第４の通信部と、
    前記第２の通信パターンにしたがって、前記第３の通信部及び前記第４の通信部によって受信した前記パケット群から前記有効なパケットを抽出し、前記シーケンス番号にしたがって、抽出した前記有効なパケットを並び替えることで、前記データを復元する第２のプロセッサとを備えること
    を特徴とする通信システム。
  2. 前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって選択された前記第１の通信部及び前記第２の通信部の一方から前記有効なパケットを送信し、前記第１の通信部及び前記第２の通信部の他方から前記ダミーパケットを送信すること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記第１のプロセッサは、前記受信機との間で実行するネゴシエーションに基づき前記第１の記憶部に記憶される前記第１の通信パターンを設定し、
    前記第２のプロセッサは、前記ネゴシエーションに基づき前記第２の記憶部に記憶される前記第２の通信パターンを設定すること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  4. 前記ダミーパケットには、前記有効なパケットに含まれるデータの代替としてランダムデータが含まれること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  5. 前記送信機では、前記パケット群に前記ダミーパケットが挿入されない通常モードと、前記パケット群に前記ダミーパケットが挿入されるセキュア通信モードとを実行可能であり、前記第１のプロセッサは、前記受信機に対して送信するデータの量が所定の閾値未満の場合にのみ前記セキュア通信モードを実行すること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  6. 前記送信機では、前記パケット群に前記ダミーパケットが挿入されない通常モードと、前記パケット群に前記ダミーパケットが挿入されるセキュア通信モードとを実行可能であり、前記受信機は、前記通常モードと前記セキュア通信モードを問わず、前記シーケンス番号にしたがって前記有効なパケットを並び替えることで、元データを復元すること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  7. 前記第１のプロセッサは、前記第１の通信パターンにしたがって前記パケット毎に選択された前記第１の通信部または前記第２の通信部により前記受信機に対して前記パケットを送信し、かつ、前記第１の通信部及び前記第２の通信部からそれぞれ送信される前記パケット群の少なくとも一方に、前記ダミーパケットを挿入すること
    を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  8. 前記第１の通信部及び前記第２の通信部は、同じ前記シーケンス番号の付された前記有効なパケット及び前記ダミーパケットを略同時に送信すること
    を特徴とする請求項１記載の通信システム。
  9. 請求項１に記載の通信システムにおける送信機。
  10. 請求項１に記載の通信システムにおける受信機。
  11. 第１の通信パターンを記憶している送信機と、前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンを記憶している受信機とを備えた通信システムによる通信方法であって、
    前記送信機により、１つのセッションで送られるデータを構成するパケットの順序を示すシーケンス番号の付された複数の有効なパケットを、互いに異なる複数の通信経路の中から前記第１の通信パターンにしたがって前記有効なパケット毎に選択された通信経路で送信する送信ステップと、
    前記送信ステップにおいて、前記複数の通信経路でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、前記シーケンス番号と同じシーケンス番号が付され、かつ、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入するダミーパケット挿入ステップと、
    前記受信機により、前記第２の通信パターンにしたがって、受信した前記パケット群から前記有効なパケットを抽出し、前記シーケンス番号にしたがって、抽出した前記有効なパケットを並び替えることで、前記データを復元するデータ復元ステップと
    を含むことを特徴とする通信方法。
  12. 受信機と通信を行い、第１の通信パターンを記憶している送信機による送信方法であって、
    １つのセッションで送られるデータを構成するパケットの順序を示すシーケンス番号の付された複数の有効なパケットを、互いに異なる複数の通信経路の中から前記第１の通信パターンにしたがって前記有効なパケット毎に選択された通信経路で送信する送信ステップと、
    前記送信ステップにおいて、前記複数の通信経路でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、前記シーケンス番号と同じシーケンス番号が付され、かつ、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入するダミーパケット挿入ステップとを含み、
    前記受信機は、予め記憶している前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンにしたがって、受信した前記パケット群から前記有効なパケットを抽出し、前記シーケンス番号にしたがって、抽出した前記有効なパケットを並び替えることで、前記データを復元すること
    を特徴とする送信方法。
  13. 第１の通信パターンを記憶している送信機と通信を行い、前記第１の通信パターンに対応する第２の通信パターンを記憶している受信機による受信方法であって、
    前記送信機は、１つのセッションで送られるデータを構成するパケットの順序を示すシーケンス番号の付された複数の有効なパケットを、互いに異なる複数の通信経路の中から前記第１の通信パターンにしたがって前記有効なパケット毎に選択されたいずれかの通信経路で送信し、かつ、前記選択された通信経路でそれぞれ送信されるパケット群の少なくとも一部に、前記シーケンス番号と同じシーケンス番号が付され、かつ、有効なデータを含まないダミーパケットを挿入し、
    前記受信方法は、
    前記受信機により、前記第２の通信パターンにしたがって、前記送信機から受信した前記パケット群から前記有効なパケットを抽出し、前記シーケンス番号にしたがって、抽出した前記有効なパケットを並び替えることで、前記データを復元するデータ復元ステップを含むこと
    を特徴とする受信方法。
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