JP6961951B2 - ネットワーク構築システム、方法及び無線ノード - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク構築システム、方法及び無線ノードに関し、通信装置に関し、例えば、子機がネットワークに参加する方法に適用し得るものである。

例えば、マルチホップ無線ネットワークでは、中継機能を有する複数の無線ノードがネットワークを構築しており、それぞれ隣接する無線ノード間で互いにパケットを中継して、直接電波の届かない無線ノードまでパケットを転送することができる。

特許文献１には、子機がネットワークに参加する際に、子機が親機に対してビーコン要求コマンドを送信し、所定の参加シーケンスにより、当該子機がネットワークに参加することが記載されている。

特開２０１６−６６９９６号公報

しかしながら、子機がネットワークに参加するシーケンスは、参加完了までの処理が膨大であり、以下のような問題が生じ得る。

第１に、参加完了までの処理が膨大であるため、子機がネットワークに参加するまでに時間がかかる。第２に、他の子機が親機とする通信していると、無線通信の輻輳が生じ得、子機は親機と通信することができず、ネットワークに参加できない若しくは参加しにくい状況となり得る。

そのため、例えば、停電した復電した後、多くの子機が一斉に親機に対して接続要求する場合、ほぼ同じ時期に多くの接続要求が親機に集中するので、無線通信が輻輳し、ある子機が他の子機に邪魔されてしまい、お互いにネットワークに参加できにくくなる可能性がある。

また、参加シーケンスは、他の機器を用いた盗聴等を防止するため、不正アクセスを防止することが強く望まれているため、高いセキュリティを確保することが望まれている。

そのため、不正なアクセスを防止するセキュリティを確保した上で、従来よりも簡便に無線通信ネットワークに参加することができるネットワーク構築方法、システム及び無線ノードが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係るネットワーク構築方法は、複数の無線ノードを有するネットワークを構築するネットワーク構築方法において、（１）第１の無線ノードが、自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を送信し、（２）参加要求情報を受信した第２の無線ノードが、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を、第１の無線ノードの第１のアドレス宛に送信し、（３）第１の無線ノードが、少なくとも、共通鍵を用いて暗号化した認証情報を含む第１フレームを、第２の無線ノードを介して、親ノードの第２のアドレス宛に送信して認証要求を行い、（４）親ノードが、第１の無線ノードからの第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて第１の無線ノードの認証を行ない、（５）親ノードは、認証が成功した第１の無線ノードに対して、第２の無線ノードを介して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを送信し、（６）第１の無線ノードが、親ノードから、第２の無線ノードを介して、受信した第２フレームに対する到達確認フレームを送信し、（７）親ノードが、第１の無線ノードから、第２の無線ノードを介して、到達確認フレームを受信すると、親ノードと上記第１の無線ノードとが通信を開始することを特徴とする。

第２の本発明に係るネットワーク構築システムは、複数の無線ノードを有するネットワークを構築するネットワーク構築システムにおいて、（１）第１の無線ノードが、自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を送信し、（２）参加要求情報を受信した第２の無線ノードが、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を、第１の無線ノードの第１のアドレス宛に送信し、（３）第１の無線ノードが、少なくとも、共通鍵を用いて暗号化した認証情報を含む第１フレームを、第２の無線ノードを介して、親ノードの第２のアドレス宛に送信して認証要求を行い、（４）親ノードが、第１の無線ノードからの第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて第１の無線ノードの認証を行ない、（５）親ノードは、認証が成功した第１の無線ノードに対して、第２の無線ノードを介して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを送信し、（６）第１の無線ノードが、親ノードから、第２の無線ノードを介して、受信した第２フレームに対する到達確認フレームを送信し、（７）親ノードが、第１の無線ノードから、第２の無線ノードを介して、到達確認フレームを受信すると、親ノードと第１の無線ノードの間の通信を開始することを特徴とする。

第３の本発明に係る無線ノードは、（１）自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を作成する参加要求情報生成手段と、（２）参加要求情報生成手段により生成された参加要求情報を送信する送信手段と、（３）参加要求情報を受信した既設ノードから、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を受信する受信手段と、（４）共通鍵を用いて暗号化処理を行なう暗号化処理手段と、（５）暗号化処理手段により共通鍵を用いて暗号化された認証情報を含む第１フレームを生成し、既設ノードを介して、応答情報に含まれる親ノードの第２のアドレス情報宛に送信させる第１フレーム生成手段と、（６）既設ノードを介して、受信手段により受信した親ノードからの第２フレームに含まれる暗号化通信に必要な情報を取得する暗号化通信情報記憶手段と、（７）第２フレームに対する到達確認フレームを生成して、既設ノードを介して、親ノードに送信させる到達確認フレーム生成手段とを備えることを特徴とする。

第４の本発明に係る無線ノードは、（１）他ノードの第１のアドレス情報が付与された参加要求情報を受信した既設ノードを介して、上記他ノードからの第１フレームを受信する受信手段と、（２）受信手段により受信された他ノードからの第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて他ノードの認証を行なう認証処理手段と、（３）認証処理手段による認証が成功した他ノードに対して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを生成し、既設ノードを介して、他ノードに送信させる第２フレーム生成手段とを備え、第２フレーム生成手段が、既設ノードを介して、他ノードから到達確認フレームを受信すると、他ノードとの通信を開始することを特徴とする。

本発明によれば、不正なアクセスを防止するセキュリティを確保した上で、従来よりも簡便に無線通信ネットワークに参加することができる。

実施形態に係るネットワーク参加シーケンスの概略を示すシーケンス図である。 実施形態に係るマルチホップ通信ネットワーク１０の構成図である。 実施形態に係る親機１に搭載される通信装置１００の内部構成を示す内部構成図である。 実施形態に係る子機２（２−１〜２−４）に搭載される通信装置２００の内部構成を示す内部構成図である。 従来の子機参加処理を示すシーケンス図である。 実施形態に係るシングルホップの場合のネットワーク参加処理の動作を示すシーケンス図である。 実施形態に係るＢｅａｃｏｎＲｅｑのフォーマットを示す構成図である。 実施形態に係るＢｅａｃｏｎのフォーマットを示す構成図である。 実施形態に係るＤＡＯのフォーマットを示す構成図である。 実施形態に係るＤＡＯ＿Ａｃｋのフォーマットを示す構成図である。 実施形態に係るＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋのフォーマットを示す構成図である。 実施形態に係るマルチホップの場合のネットワーク参加処理の動作を示すシーケンス図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係るネットワーク構築システム、方法及び無線ノードの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施形態は、例えば、９２０ＭＨｚ帯の無線を利用してマルチホップ通信を行なうネットワークに子機が参加する手順に適用する場合を例示する。より具体的には、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇや、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）等の標準化技術を採用したマルチホップ通信ネットワークに適用する場合を例示する。なお、周波数帯域は、特に限定されるものではない。また、無線プロトコルも特に限定されるものではない。

（Ａ−１）実施形態の構成
図２は、実施形態に係るマルチホップ通信ネットワーク１０の構成図である。

図２に示すように、マルチホップ通信ネットワーク１０は、複数のノード１、２−１〜２−ｎ（ｎは整数；図２ではｎ＝４としている）を有している。また、マルチホップ通信ネットワーク１０はツリー構造をしている。

ノード１、ノード２−１〜２−ｎに搭載される通信装置の構成は、基本的には、同様の構成を備えるものであるが、ノード１はツリー構造の最上位に位置しているトップノードであり、ノード２−１〜２−４は、ノード１の配下に位置しているノードである。ノード１は、Ｚｉｇｂｅｅのコーディネータとして機能するものであり、ノード２−１〜２−４は、データ信号を転送するルータとして機能するものである。

この実施形態では、説明便宜上、コーディネータ機能を有するノード１を「親機１又は親ノード１」と呼び、ルータ機能を有するノード２（２−１〜２−４）を「子機２（２−１〜２−４）又は子ノード２」と呼んで説明する。

図２の場合、子機２−１及び子機２−４は、親機１に対して直接無線接続しているが、子機２−２及び子機２−３は、無線環境を理由（例えば、親機１との距離があり、電波が届かない等）により、親機１と直接無線接続できず、子機２−１を経由して親機１に接続する。

図３は、実施形態に係る親機１に搭載される通信装置１００の内部構成を示す内部構成図である。

親機１の通信装置１００は、ハードウェア的に各部を構成して構築されるようにしてもよく、又その一部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いて、ＣＰＵがプログラム（例えば、ネットワーク構築プログラム）を実行することにより各種機能を実現するようにしてもよい。

図３において、親機１の通信装置１００は、受信部１０１、送信部１０２、ルーティング部１０３、受信フレーム解析部１０４、通信フレーム生成部１０５、隣接ノード情報記憶部１０６、認証処理部１０８、暗号処理部１０９、経路情報記憶部１１０を有する。

受信部１０１は、図示しないアンテナ部により捕捉された無線信号を電気信号に変換して受信信号を受信するものである。受信部１０１は、受信パケットを解析して、データパケットや制御パケット等を識別したり、パケットに含まれる宛先情報を判断したりする。そして、自装置宛のパケットであれば、受信部１０１は当該パケットを受信フレーム解析部１０４に与え、自装置宛でなければ、受信部１０１は当該パケットをルーティング部１０３に与える。

送信部１０２は、ルーティング部１０３又は通信フレーム生成部１０５からのパケットを、図示しないアンテナ部を介して無線送信するものである。

ルーティング部１０３は、受信部１０１から与えられた転送すべきパケットを送信部１０２に与えるものである。このとき、ルーティング部１０３は、適宜、経路情報を参照して宛先を獲得する。

受信フレーム解析部１０４は、受信部１０１からのパケットに含まれるフレームを解析するものである。受信フレーム解析部１０４は、フレームを解析して、送信元から自装置までの経路情報を抽出し、その経路情報を経路情報記憶部１１０に記憶する。また、受信フレーム解析部１０４は、当該フレームの直前の送信元（すなわち直前の転送元）のノード情報を隣接ノード情報記憶部１０６に記憶する。さらに、受信フレーム解析部１０４は、端末認証を行なうため、パケットに含まれるフレーム（ＤＡＯ（Destination Advertisement Object）フレーム）を認証処理部１０８に与える。

通信フレーム生成部１０５は、制御情報やデータ等を、無線通信プロトコルで決められたフォーマットに形成して、通信フレームを送信部１０２に与えるものである。

この実施形態では、通信フレーム生成部１０５が、ネットワークに参加しようとするノードからビーコン信号（ＢｅａｃｏｎＲｅｑ：参加要求情報）を受信すると、そのＢｅａｃｏｎＲｅｑに対して、親機１自身のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）やＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）やＲＰＬプロトコルのＲＡＮＫ情報等を付与したＢｅａｃｏｎを生成する。また、通信フレーム生成部１０５は、ネットワークに参加しようとするノードからのＤＡＯフレームに対して、暗号化通信に必要な情報を付与したＤＡＯ＿ＡＣＫフレームを生成するものである。なお、通信フレーム生成部１０５が生成するフレームフォーマットの詳細な説明は動作の項で行なう。

隣接ノード情報記憶部１０６は、受信フレーム解析部１０４からのフレームに含まれる直前の送信元のノード情報を記憶するものである。例えば、隣接する子機２からビーコン信号を受信すると、そのビーコン信号に含まれる子機２のショートアドレスを記憶する。

認証処理部１０８は、受信フレーム解析部１０４からのフレームに基づいて認証処理を行ない、その結果である応答コマンドを、通信フレーム生成部１０５に与えるものである。

認証処理部１０８の詳細な処理は動作の項で説明するが、認証処理部１０８は、ネットワークに参加する子機２を認証するため、当該子機２から受信したフレームに含まれている暗号化された子機２のアドレス情報（例えば、ＥＵＩ６４等）を暗号処理部１０９に与える。当該子機２からのフレームには暗号化されていないアドレス情報（例えば、ＥＵＩ６４等）も含まれており、認証処理部１０８は、暗号処理部１０９により復号されたアドレス情報と、非暗号化のアドレス情報とが一致するか否かにより、子機２の認証を行なう。

暗号処理部１０９は、認証処理部１０８から受け取ったデータの暗号解析を行なうものである。暗号処理部１０９の詳細な処理は動作の項で詳細に説明するが、暗号処理部１０９は、ネットワークに参加する子機２を認証するため、予め設定された暗号鍵を用いて、認証処理部１０８からの子機２のアドレス情報を復号し、その復号結果を認証処理部１０８に通知する。また、認証処理部１０８により、ネットワークに参加する子機２の認証が成功した場合、当該子機２との間で暗号化通信を行なうため、通信で使用する暗号化情報を、暗号鍵を用いて暗号化する。

経路情報記憶部１１０は、受信フレーム解析部１０４からのフレームに基づいて、送信元から親機（自装置）１までの経路情報を記憶するものである。経路情報記憶部１１０は、認証処理部１０８により子機２の認証が正当である場合には、その子機２の経路情報を記憶する。また当該子機２の迂回経路については、後述するように、子機２の端末認証後、当該子機２と親機１自身とのデータ通信開始後、所定時間経過後に登録する。

図４は、実施形態に係る子機２（２−１〜２−４）に搭載される通信装置２００の内部構成を示す内部構成図である。

子機２の通信装置２００も、ハードウェア的に各部を構成して構築されるようにしてもよく、又その一部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いて、ＣＰＵがプログラム（例えば、ネットワーク構築プログラム）を実行することにより各種機能を実現するようにしてもよい。

図４において、子機２の通信装置２００は、受信部２０１、送信部２０２、ルーティング部２０３、受信フレーム解析部２０４、通信フレーム生成部２０５、隣接ノード情報記憶部２０６、隣接ノード探索部２０７、認証処理部２０８、暗号処理部２０９を有する。

受信部２０１は、図示しないアンテナ部により捕捉された無線信号を電気信号に変換して受信信号を受信するものである。受信部２０１は、受信パケットを解析して、データパケットや制御パケット等を識別したり、パケットに含まれる宛先情報を判断したりする。そして、自装置宛のパケットであれば、受信部２０１は当該パケットを受信フレーム解析部２０４に与え、自装置宛でなければ、受信部２０１は当該パケットをルーティング部２０３に与える。

送信部２０２は、ルーティング部２０３又は通信フレーム生成部２０５からのパケットを、図示しないアンテナ部を介して無線送信するものである。

ルーティング部２０３は、受信部２０１から与えられた転送すべきパケットを送信部２０２に与えるものである。このとき、ルーティング部２０３は、適宜、経路情報を参照して宛先を獲得する。

受信フレーム解析部２０４は、受信部２０１からのパケットに含まれるフレーム解析を行なうものである。受信フレーム解析部２０４は、当該フレームの直前の送信元（すなわち直前の転送元）のノード情報を隣接ノード情報記憶部２０６に記憶する。また、受信フレーム解析部２０４は、端末認証を行なうため、パケットに含まれるフレームを認証処理部２０８に与える。

通信フレーム生成部２０５は、制御情報やデータ等を、無線通信プロトコルで決められたフォーマットに形成して、通信フレームを送信部２０２に与えるものである。

通信フレーム生成部２０５は、予め設定されている子機２自身のアドレス情報（ショートアドレス）を付与したビーコン信号（ＢｅａｃｏｎＲｅｑ：参加要求情報）を生成する。また、通信フレーム生成部２０５は、端末認証を行なうため、ＤＡＯ（Destination Advertisement Object）フレームを生成する。なお、通信フレーム生成部２０５により生成されるフレーム構成の詳細な説明は動作の項で行なう。

隣接ノード情報記憶部２０６は、受信フレーム解析部２０４からのフレームの直前の送信元のノード情報を記憶するものである。

隣接ノード探索部２０７は、ＭＬＥ（Mesh link establishment protocol）等のノード探索プロトコルに従って、自装置に隣接するノードを探索するため、ノード探索コマンドを通信フレーム生成部２０５に与えるものである。

認証処理部２０８は、暗号化通信を行なうため、受信フレーム解析部２０４からのフレームを暗号処理部２０９に与えるものである。認証処理部２０８の詳細な処理は動作の項で詳細に説明する。

暗号処理部２０９は、認証処理部２０８から受け取ったフレームを復号したり、暗号したりするものである。暗号処理部２０９の詳細な処理は動作の項で説明する。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、実施形態に係るネットワーク構築処理（子機参加シーケンス処理）の動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、従来の子機２の子機参加シーケンス処理を簡単に説明した上で、この実施形態に係る子機参加シーケンス処理を詳細に説明する。

（Ａ−２−１）従来の子機参加シーケンス処理
図５は、従来の子機参加シーケンス処理を示すシーケンス図である。

図５に示すシーケンスは、例えば、参照文献（一般社団法人情報通信技術委員会，ＴＴＣ標準“ＪＪ−３００．１０ ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ 向け ホームネットワーク通信インターフェース（ＩＥＥＥ８０２．１５．４／４ｅ／４ｇ ９２０ＭＨｚ帯無線） ６．５．３．４章”,第２．１版，２０１４年５月２２日制定）に示される。

従来のシーケンスは、（ａ）不正なアクセスを防ぐために強固な端末認証を担保し、（ｂ）安定したネットワークを構築するために、自子機から親機までの無線通信に障害が発生した場合に、直ちに代替経路を確保できるよう周辺子機情報を取得しようとしているので、膨大な処理となっている。

図５に示す従来のネットワーク参加シーケンスは、大別して７つの処理に分けることができる。

（ノード探索：Ｓ９０１）
ネットワークに参加しようとする子機２は、周辺ノードを探索するため、周辺ノードに対してビーコン信号（ＢｅａｃｏｎＲｅｑ）を送信する。ＢｅａｃｏｎＲｅｑを受信したノード（例えば親機１）は、ビーコン信号応答（Ｂｅａｃｏｎ）を送信し、子機は、応答してきたＢｅａｃｏｎを受信することで、周辺に存在するノードを検出することができる。

（端末認証：Ｓ９０２）
親機１は子機２に対して暗号キーを配信する。親機１及び子機２は、例えばＲＦＣ５２１６に規定されているＥＡＰ−ＴＬＳ（ＰＳＫ）プロトコルを使用し、お互いに承認された端末であることを確認する。また、以降の暗号通信で使用する暗号化キーも、親機から子機に配信する。

（親機ショートアドレス交換：Ｓ９０３）
親機１と子機２は、暗号通信のため、使用するフレームカウンターの同期を行ない、例えば９２０ＭＨｚ帯の無線通信プロトコル（参照文献１：９２０ＩＰプロトコルとも呼ぶ。）で利用する親機１のショートアドレスの交換を行なう。

（子機ＩＰアドレスの確認：Ｓ９０４）
ネットワークにおいて、子機２が使用するＩＰアドレスが、他の子機２で使用されているか否かを確認する。また、子機２は、自身が使用するショートアドレスが他の子機２で使用されていないか否かを確認する。特に、後者の処理は、子機２がショートアドレスをランダムに生成した場合に必要な方法である。

（周辺子機探索：Ｓ９０５）
子機２は周辺に存在するノードを探索し、その周辺の子機２と暗号通信を行なうためフレームカウンターの同期を行ない、周辺の子機２のショートアドレスを交換する。

（迂回経路の構築Ｓ９０６）
子機２は、通信が失敗したときのための迂回経路を探索し、迂回経路を構築する。

（子機経路登録：Ｓ９０７）
子機２はＤＡＯ（Destination Advertisement Object）リクエストを親機１に向けて送信して、親機１は子機２の経路情報（迂回経路情報も含む）を登録する。この時点では、親機１は子機２への下り経路を知ることができるため、ユーザデータの送受信を行なうことができる。

以上のように、ネットワークに参加しようとする子機２は、図５に例示するような膨大な数のシーケンスを行なう必要がある。このような膨大な数のシーケンスとなっている理由は、盗聴等の目的で不正なアクセスを回避するため、強固な端末認証を行ない、高いセキュリティを担保すること、安定したネットワークを構築するために、ネットワークに参加しようとする子機２から親機１までの無線通信に障害が発生した場合に、直ちに代替経路を確保できるようにするためである。また図５に例示する子機参加シーケンスは、端末認証や暗号化処理などの各要素処理の仕組みを、それぞれの要素処理毎に順番に行うものであるため、参加完了までのシーケンスが冗長しており、処理時間が長くなっている。

特に、近年、ＩｏＴ等のように、多くの機器がネットワークに接続するようなシステム環境では、子機のネットワークへのアクセス（接続）完了までの時間を短時間することが強く望まれている。その一方で、短時間でネットワークに参加できるだけでなく、例えば盗聴などの不正なアクセスを防止するため、高いセキュリティを維持することも要求される。

（Ａ−２−２）実施形態に係る子機参加シーケンス処理
図１は、実施形態に係る子機参加シーケンス処理の概略を示すシーケンス図である。

なお、この実施形態では、ネットワークで子機２のショートアドレスが重複しないように各子機２に割り当てられているものとする。

（親機ショートアドレス交換：Ｓ１０１）
ネットワークに参加しようとする子機２は、周辺ノードを探索するため、周辺ノードに対してビーコン信号（ＢｅａｃｏｎＲｅｑ）を送信する。Ｂｅａｃｏｎを受信したノード（例えば親機１）は、ビーコン信号（Ｂｅａｃｏｎ）を送信する。子機２は、応答してきたＢｅａｃｏｎを受信することで、周辺に存在するノードを検出することができる。

つまり、子機２が親機１から直接ビーコン信号を受信することができた場合、当該子機２は、直接無線通信できる範囲内に、親機１の存在を知ることができる。また、子機２が、親機１から直接ビーコン信号を受信できない場合には、直接無線通信できる範囲内に親機１は存在しておらず、この場合、他の子機２を経由して、子機２は親機１を探索することになる。

この実施形態では、ネットワークに参加しようとする子機２は、ビーコン信号（ＲｅａｃｏｎＲｅｑ）に予め設定されている自身のショートアドレスを含め、そのビーコン信号（ＢｅａｃｏｎＲｅｑ）を親機１に向けて送信する。これにより、親機１は、子機２のショートアドレスを認識することができ、その後のＭＡＣ通信では、親機１は、子機２のショートアドレス宛に送信することができる。

また、親機１は、親機１のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）をビーコン信号（Ｂｅａｃｏｎ）に付与する共に、親機１のＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）をビーコン信号（Ｂｅａｃｏｎ）に含めて応答する。これにより、子機２は、ビーコン信号（Ｂｅａｃｏｎ）に含まれている親機１のＧＰ１６を認識することができる。これにより、その後のＩＰ通信では、子機２は、親機１のＧＰ１６（グローバルＩＰアドレス）宛に送信することができ、ＭＡＣ通信では、子機２は、親機１のＥＵＩ６４（ＭＡＣアドレス）宛に送信する。

このように、子機２には、ネットワークで他の子機２と重複しないショートアドレスが予め付与されており、親機１に対してビーコン信号を要求する際に、子機２自身のショートアドレスを付与したＢｅａｃｏｎＲｅｑを送信することで、親機１のショートアドレスを交換するシーケンスを代替することができる。

さらに、親機１からのビーコン信号（Ｂｅａｃｏｎ）には、経路作成のための親機のランク情報が含まれており、子機２は親機のランク情報から自分のランクを生成する。（端末認証：Ｓ１０２）

次に、子機２は、ＤＡＯシーケンスにより、親機１に子機２の経路情報を登録する。この処理は、従来の子機経路登録の処理と同じであるが、親機１は、ＤＡＯに対する応答信号であるＤＡＯ＿Ａｃｋに以降通信の暗号化に使用する暗号化キーを含め、親機１から子機２に暗号化キーを配送する。

このとき、暗号化キーは、そのまま含めるのではなく、事前に管理者により親機１と子機２とに設定されている同じ値であるＰＳＫを用いて暗号化された情報として親機１から子機２へ配送する。

子機２は事前に設定されているＰＳＫを用いて、以降の通信で使用する暗号化キーを復号する。

事前に設定されているＰＳＫが親機１と子機２で異なるものであれば、復号した暗号化キーは、親機１と子機２で異なるものとなるため、当然以降の通信は失敗となる。つまり、以降の通信が成功するということは、同じ以降の通信で使用する暗号化キーが正しく復号できたということであり、親機１と子機２で予め設定されていたＰＳＫが同じものであったという証明となる。これをもって、お互いは承認された端末であると認識する。換言すると、親機１と子機２とが、共通のＰＳＫが設定されている場合には、子機２のネットワークへの参加が認められるが、正しいＰＳＫが設定されていない端末からのネットワークへの参加は認められないので、高いセキュリティを維持することができる。

また、このシーケンスが成功した時点で、親機１及び子機２のお互いのフレームカウンターの値を「０」にリセットする。このように、フレームカウンターの値を「０」にリセットすることにより、リプレイ攻撃等を防止することができ、セキュリティを高くすることができる。

この時点で、親機１は子機２への下り経路を認識できるため、ユーザデータの送受信を行なうことが可能となる。ただし、この時点では、子機２は、周辺ノードの探索ができていないため、通信が失敗したときに、迂回経路の構築ができない。

ここで、従来の子機参加シーケンスと実施形態に係る子機参加シーケンスとの相違点を説明する。

従来の子機参加シーケンスは、迂回経路の構築がされた後に、親機１と子機２のユーザデータの通信を開始するようにしている。これに対して、この実施形態では、親機１及び子機２の端末認証の処理が完了した時点で、親機１と子機２との間のユーザデータの通信を行なうようにしている。すなわち、図１に例示するように、子機２と親機１との間で４往復の処理シーケンスで子機の参加が完了して、ユーザアプリケーションからのデータ送信が可能となる。

これにより、従来の子機参加シーケンスに比べて、子機２のネットワークへの参加処理に係る時間を短縮することができる。また、多数の子機２が同時期に参加する場合でも、１台の子機２の参加処理が短縮されるため、子機２自身の通信と、他の子機２及び親機１の通信との輻輳を回避できるので、多数の子機２がお互いに参加しやすくなる。

子機２の迂回経路の構築は、現在使用している経路での通信が失敗したときに、別の迂回経路で通信を行なう点で重要であるが、この実施形態では、親機１と子機２との間で暗号化通信が確立した後に、迂回経路の構築処理を行なうようにする。例えば、ネットワークにおいて、端末認証の処理後、所定時間経過後に子機２の迂回経路を構築するようにする。これにより、子機２のネットワークへの参加を優先して、子機２と親機１との間の通信した後に、子機２の迂回経路の構築を行なうことができる。

なお、以下の迂回経路の構築処理は、端末認証後の子機２と親機１との間のユーザデータの通信開始後であれば、ネットワークの運用に応じて適宜決定することができる。

（周辺子機探索：Ｓ１０３）
迂回経路の構築のため、子機２は周辺に存在するノードを探索し、その周辺の子機２と暗号通信を行なうためフレームカウンターの同期を行ない、周辺の子機２のショートアドレスを交換する。

（迂回経路の構築：Ｓ１０４）
子機２は、通信が失敗したときのための迂回経路を探索し、迂回経路を構築する。

（子機経路登録：Ｓ１０５）
子機２はＤＡＯ（Destination Advertisement Object）リクエストを親機１に向けて送信して、親機１は子機２の経路情報（迂回経路情報も含む）を登録する。この時点では、親機１は子機２への下り経路を知ることができるため、ユーザデータの送受信を行なうことができる。

（Ａ−２−３）シングルホップの場合のネットワーク参加処理
次に、シングルホップの場合のネットワーク参加処理の詳細な動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図６は、実施形態に係るシングルホップの場合のネットワーク参加処理の動作を示すシーケンス図である。

なお、図６は、図１に示すシーケンスのうち、親機ショートアドレス交換、端末認証の各処理を詳細に示したシーケンスである。

まず、子機２は、予め設定されている自身のショートアドレスを付与したＢｅａｃｏｎＲｅｑを送信する（Ｓ２０１）。

図７は、実施形態に係るＢｅａｃｏｎＲｅｑのフォーマットを示す構成図である。

図７に示すように、ＢｅａｃｏｎＲｅｑは、大別して、ＭＡＣアドレス、ＭＡＣペイロード、ＦＣＳを有して構成されており、ＭＡＣアドレスを構成する「ＦｒａｍｅＣｏｎｔｒｏｌＦｉｅｌｄ」、「ＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ」、「ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ」、「ＳｏｕｃｅＡｄｄｒｅｓｓ」のうち、子機２は、「ＳｏｕｃｅＡｄｄｒｅｓｓ」に自身のショートアドレスを付与する。これにより、ＢｅａｃｏｎＲｅｑを受信した親機１は、ＢｅａｃｏｎＲｅｑを解析して、子機２のショートアドレスを認識することができる。

親機１は、ＢｅａｃｏｎＲｅｑに対してＢｅａｃｏｎを子機２宛に送信する（Ｓ２０２）。

図８は、実施形態に係るＢｅａｃｏｎのフォーマットを示す構成図である。

図８に示すように、Ｂｅａｃｏｎは、ＭＡＣアドレス、ＭＡＣペイロード、ＦＣＳを有して構成されている。また、図８に示すように、Ｂｅａｃｏｎに含まれるＭＡＣペイロードは、「Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ」、「ＧＴＳ」、「Ｐｅｎｄｉｎｇａｄｄｒ」、「Ｄａｔａ」を有して構成されおり、さらに「Ｄａｔａ」には、「ＮＷＩＤ」、「ＣｏｏｒｄｉｎａｔｏｒＧＰ１６」、「ＲＰＬ＿ＲＡＮＫ」、「ＥＵＩ６４」が含まれている。

図８において、実施形態に係る親機１は、親機自身のグローバルＩＰアドレスを「ＣｏｏｒｄｉｎａｔｏｒＧＰ１６」に付与し、親機自身のＲＰＬプロトコルのＲＡＮＫ情報を「ＲＰＬ＿ＲＡＮＫ」に付与し、親機自身のＭＡＣアドレスを「ＥＵＩ６４」に付与したＢｅａｃｏｎを子機２宛に送信する。

これにより、子機２は、受信したＢｅａｃｏｎ情報から、親機１のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）を認識することができ、その後のＩＰ通信には、この親機１のグローバルＩＰアドレス宛に送信する。また、子機２は、親機１のＭＡＣアドレスを認識することができるため、その後のＭＡＣ通信には、親機１のＭＡＣアドレス宛に送信することができる。

次に、子機２は、親機１と共通して設定されている共通鍵（ＰＳＫ）を用いて、子機自身のＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）を暗号化する。そして、その暗号化した子機自身のＥＵＩ６４と、暗号化していない子機自身のＵＥＩ６４とを付与したＤＡＯを、親機１に送信する（Ｓ２０３）。

図９は、実施形態に係るＤＡＯのフォーマットを示す構成図である。

図９に示すように、実施形態に係るＤＡＯフォーマットも、大別して、ＭＡＣヘッダ、ＭＡＣペイロード、ＦＣＳを有して構成されており、ＭＡＣペイロードは、「ＩＰｖ６ヘッダ」、「ＩＣＭＰｖ６ヘッダ」を有している。

ここで、ＩＣＭＰｖ６ヘッダに含まれる「ＲＰＬＤａｔａ」は、「Ｔｙｐｅ」、「Ｌｅｎｇｔｈ」、「Ｄａｔａ」を有する１又は複数のＲＰＬｏｐｔｉｏｎを有している。

このＲＰＬｏｐｔｉｏｎは、子機２の端末認証に必要な情報を設定することができ、子機２の端末認証に必要な情報をＤＡＯに付与していることを示すため、「Ｔｙｐｅ」に所定の設定情報を付与する。この設定情報は、子機情報の設定であることを示す情報であることを、親機１と子機２との間で取り決めたものであれば特に限定されるものではない。

また、子機２は、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎの「Ｄａｔａ」に、共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化していない非暗号化ＥＵＩ６４と、共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化した暗号化ＥＵＩ６４とを付与する。

ＤＡＯを受信した親機１は、ＤＡＯフレームを解析して、子機２の非暗号化ＥＵＩ６４と、暗号化ＥＵＩ６４とを抽出する。親機１は、子機２と共通して設定されている共通鍵（ＰＳＫ）を用いて、暗号化ＥＵＩ６４を復号する。そして、親機１は、復号したＥＵＩ６４と、非暗号化ＥＵＩ６４とが一致するか否かを判断する。復号したＥＵＩ６４と、非暗号化ＥＵＩ６４とが一致する場合、子機２の認証は正当であると判断し、一致しない場合、子機２の認証は正当でないと判断する。なお、子機２の認証が失敗した場合、子機２のネットワークへの参加処理は失敗となる。

子機２の認証が正当である場合、親機１は、通常のＤＡＯの受信処理として、子機２の経路情報を設定する。

また、子機２の認証が正当である場合、親機１と子機２との間で暗号化通信を行なうために、親機１は、今後の暗号化通信に使用するための暗号化情報（暗号化キー）を共通鍵（ＰＳＫ）で暗号化し、その暗号化した暗号化情報(暗号化キー)を、ＤＡＯ＿Ａｃｋに付与して子機２に送信する（Ｓ２０４）。

図１０は、実施形態に係るＤＡＯ＿Ａｃｋのフォーマットを示す構成図である。

図１０に示すように、ＤＡＯ＿Ａｃｋも、ＤＡＯフォーマット同様に、ＭＡＣヘッダ、ＭＡＣペイロード、ＦＣＳを有して構成されており、ＭＡＣペイロードは、「ＩＰｖ６ヘッダ」、「ＩＣＭＰｖ６ヘッダ」を有している。

ここで、ＩＣＭＰｖ６ヘッダの「ＲＰＬＤａｔａ」は、「Ｔｙｐｅ」、「Ｌｅｎｇｔｈ」、「Ｄａｔａ」を有する１又は複数のＲＰＬｏｐｔｉｏｎを有している。

複数のＲＰＬｏｐｔｉｏｎのうちＲＰＬｏｐｔｉｏｎ１は、暗号化通信に必要な情報を設定することができ、暗号化通信に必要な情報をＤＡＯ＿Ａｃｋに付与していることを示すため、「Ｔｙｐｅ」に所定の設定情報を付与する。この設定情報も、暗号化通信に必要な情報であることを示す情報であることを、親機１と子機２との間で取り決めたものであれば特に限定されるものではない。

そして、親機１は、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ１の「Ｄａｔａ」に、共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化した暗号化情報を設定する。ここで、暗号化した暗号化情報は、ＮＷＫｅｙ、Ｋｅｙインデックス（ＫｅｙＩｄｘ）、ＡｕｔｈＣｏｕｎｔｅｒを共通会議（ＰＳＫ）で暗号化したものを含むものである。

また、複数のＲＰＬｏｐｔｉｏｎのうちＲＰＬｏｐｔｉｏｎ２には、親機自身の情報を設定することができ、親機情報をＤＡＯ＿Ａｃｋに付与していることを示すため、「Ｔｙｐｅ」に所定の設定情報を付与する。そして、親機１は、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ２の「Ｄａｔａ」に、親機自身のＭＡＣアドレスを設定する。

ＤＡＯ＿Ａｃｋを受信した子機２は、ＤＡＯ＿Ａｃｋフレームを解析して、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ２の「Ｄａｔａ」に付与されている情報に基づいて、親機１のＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）を認識する。また、子機２は、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ１の「Ｄａｔａ」から暗号化されている暗号化情報を抽出し、共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化情報を復号する。これにより、その後の暗号化通信で使用する暗号化情報を認識する。

子機２は、ＤＡＯ＿Ａｃｋの到達確認をするため、親機１に対して、ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋを送信する（Ｓ２０５）。

図１１は、実施形態に係るＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋのフォーマットを示す構成図である。

図１１に示すように、ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋフォーマットは、ＭＡＣヘッダ、ＭＡＣペイロード、ＦＣＳを有して構成されており、ＭＡＣペイロードは、「ＩＰｖ６ヘッダ」、「ＩＣＭＰｖ６ヘッダ」を有している。

ここで、図１１に示すように、ＩＣＭＰｖ６ヘッダに含まれている「Ｃｏｄｅ」は、このＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋが親機１からのＤＡＯ＿Ａｃｋの到達確認であることを示す情報を設定することができる。また、ＤＡＯ＿Ａｃｋの到達確認であることを示す、「Ｃｏｄｅ」に所定の設定情報を付与する。そして、子機２は、ＩＣＭＰＶ６ヘッダの「ＲＰＬ Ｄａｔａ」に、子機自身のグローバルＩＰアドレスを設定する。

ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋを受信した親機１は、ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋフレームを解析し、子機２が暗号化通信のための暗号化情報を含むＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋを受信したことを認識する。また、親機１は、ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋフレームの「ＲＰＬ Ｄａｔａ」から子機２のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）を抽出し、その後の子機２とのＩＰ通信では、子機２のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）を使用して、ユーザデータの通信を行なう。

上記のようにして、シングルホップで親機１と無線通信可能な子機２は、ネットワークに参加することができ、子機２と親機１とは、ユーザデータの通信を行なうことができる。

（Ａ−２−４）マルチホップの場合のネットワーク参加処理
次に、マルチホップの場合のネットワーク参加処理の詳細な動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１２は、実施形態に係るマルチホップの場合のネットワーク参加処理を示すシーケンス図である。

図１２も、図６と同様に、図１に示すシーケンスのうち、親機ショートアドレス交換、端末認証の各処理を詳細に示したシーケンスである。

まず、ネットワークに参加しようとする子機２−２は、予め設定されている自身のショートアドレスを付与したＢｅａｃｏｎＲｅｑを送信する（Ｓ３０１）。このＢｅａｃｏｎＲｅｑは、図７に示す通り、シングルパスの場合と同様の構成である。

ここで、子機２−２は、親機１と直接無線通信することができないが、親機１と既に無線通信している子機２−１が周辺に存在しており、子機２−１を経由して親機１と通信しようとする。換言すれば、子機２−１は、子機２−２に対する「直親」とみることができる。

子機２−２からＢｅａｃｏｎＲｅｑを受信した子機２−１（直親）は、ＢｅａｃｏｎＲｅｑに対してＢｅａｃｏｎを子機２−２宛に送信する（Ｓ３０２）。

このとき、直親の子機２−１は、ネットワークに参加しており、親機１のグローバルＩＰアドレスを認識している。従って、子機２−１は、図８に示すＢｅａｃｏｎフォーマットにおいて、親機１の自身のグローバルＩＰアドレスを「ＣｏｏｒｄｉｎａｔｏｒＧＰ１６」に付与する。

また、子機２−１は、子機自身のＲＰＬプロトコルのＲＡＮＫ情報を「ＲＰＬ＿ＲＡＮＫ」に付与し、子機自身のＭＡＣアドレスを「ＥＵＩ６４」に付与したＢｅａｃｏｎを子機２−２宛に送信する。

これにより、子機２−２は、受信したＢｅａｃｏｎ情報から、親機１のグローバルＩＰアドレス（ＧＰ１６）を認識することができる。さらに、子機２−２は、直親の子機２−１のＭＡＣアドレスを認識することができるため、その後のＭＡＣ通信には、直親の子機２−１のＭＡＣアドレス宛に送信することができる。

次に、子機２−２は、親機１と共通して設定されている共通鍵（ＰＳＫ）を用いて、子機自身のＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）を暗号化する。そして、子機２−２は、暗号化した子機自身のＥＵＩ６４と、暗号化していない子機自身のＵＥＩ６４とを付与したＤＡＯを、子機２−１に送信する（Ｓ３０３）。なお、このＤＡＯフォーマットは、シングルホップの場合と同様に、図９に例示する内容を含むものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

直親である子機２−１は、子機２−２からのＤＡＯフレームを、親機１に転送する（Ｓ３０４）。

ＤＡＯを受信した親機１は、ＤＡＯフレームを解析して、子機２−２の非暗号化ＥＵＩ６４と、暗号化ＥＵＩ６４とを抽出する。親機１は、シングルホップの場合の説明と同様に、子機２−２及び子機２−１と共通して設定されている共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化ＥＵＩ６４を復号する。そして、親機１は、復号したＥＵＩ６４と非暗号化ＥＵＩ６４とが一致するか否かを判断して、子機２−２の認証を行なう。

子機２−２の認証が正当である場合、親機１は、通常のＤＡＯの受信処理として、子機２−２の経路情報を設定する。

また、子機２−２の認証が正当である場合、親機１と子機２−２との間で暗号化通信を行なうために、親機１は、今後の暗号化通信に使用するための暗号化情報（暗号化キー）を共通鍵（ＰＳＫ）で暗号化し、その暗号化した暗号化情報(暗号化キー)を、ＤＡＯ＿Ａｃｋに付与して子機２に送信する（Ｓ３０５）。このＤＡＯ＿Ａｃｋフォーマットは、シングルホップの場合と同様に、図１０に例示する内容を含むものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

子機２−１は、親機１からのＤＡＯ＿Ａｃｋフレームを子機２−２に転送する（Ｓ３０６）。

子機２−２は、受信したＤＡＯ＿Ａｃｋフレームを解析して、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ２の「Ｄａｔａ」に付与されている情報に基づいて、親機１のＭＡＣアドレス（ＥＵＩ６４）を認識する。また、子機２−２は、ＲＰＬｏｐｔｉｏｎ１の「Ｄａｔａ」から暗号化されている暗号化情報を抽出し、共通鍵（ＰＳＫ）を用いて暗号化情報を復号する。これにより、その後の暗号化通信で使用する暗号化情報を認識する。

子機２−２は、ＤＡＯ＿Ａｃｋの到達確認をするため、子機２−１にＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋを送信して（Ｓ３０７）、子機２−１は、親機１に対して、ＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋを転送する（Ｓ３０８）。このＤＡＯ＿Ａｃｋ＿Ａｃｋフォーマットは、シングルホップの場合と同様に、図１１に例示する内容を含むものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

上記のようにして、マルチホップで親機１と通信する子機２−２は、ネットワークに参加することができ、子機２−２と親機１とは、ユーザデータの通信を行なうことができる。

（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態による子機参加シーケンスによれば、セキュリティレベルを下げることなく、子機の参加シーケンスを大幅に削減可能となる。

このことにより、子機の参加に要する時間が短縮され、子機の電源ＯＮからアプリケーションデータの通信が可能になるまでの時間が短縮される。

また、例えば停電からの復電など、多くの子機が一斉に接続した場合にも、輻輳が緩和されるため、全子機が参加完了となる時間が短縮可能となる。

（Ｂ）他の実施形態
本方式は、９２０ＭＨｚ帯の無線周波数を利用したＩＰプロトコル下での手順を示したが、無線でＥＡＰ−ＴＬＳ（ＰＳＫ）プロトコルを使用しているシステムに広く適用可能である。

１０…マルチホップ通信ネットワーク、１…ノード（親機）、２（２−１〜２−４）…ノード（子機）、
１００…親機の通信装置、１０１…受信部、１０２…送信部、１０３…ルーティング部、１０４…受信フレーム解析部、１０５…通信フレーム生成部、１０６…隣接ノード情報記憶部、１０８…認証処理部、１０９…暗号処理部、１１０…経路情報記憶部、
２００…子機の通信装置、２０１…受信部、２０２…送信部、２０３…ルーティング部、２０４…受信フレーム解析部、２０５…通信フレーム生成部、２０６…隣接ノード情報記憶部、２０７…隣接ノード探索部、２０８…認証処理部、２０９…暗号処理部。

Claims (6)

1. 複数の無線ノードを有するネットワークを構築するネットワーク構築方法において、
   第１の無線ノードが、自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を送信し、
   上記参加要求情報を受信した第２の無線ノードが、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を、上記第１の無線ノードの上記第１のアドレス宛に送信し、
   上記第１の無線ノードが、少なくとも、共通鍵を用いて暗号化した認証情報を含む第１フレームを、上記第２の無線ノードを介して、上記親ノードの上記第２のアドレス宛に送信して認証要求を行い、
   上記親ノードが、上記第１の無線ノードからの上記第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて上記第１の無線ノードの認証を行ない、
   上記親ノードは、認証が成功した上記第１の無線ノードに対して、上記第２の無線ノードを介して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを送信し、
   上記第１の無線ノードが、上記親ノードから、上記第２の無線ノードを介して、受信した上記第２フレームに対する到達確認フレームを送信し、
   上記親ノードが、上記第１の無線ノードから、上記第２の無線ノードを介して、上記到達確認フレームを受信すると、上記親ノードと上記第１の無線ノードとが通信を開始する
   ことを特徴とするネットワーク構築方法。
2. 上記親ノードとの間で通信を開始している上記第１の無線ノードが、上記親ノードとの通信開始後、所定時間経過後に、周辺の無線ノードの探索を行ない、
   上記親ノードが、上記第１の無線ノードまでの迂回経路を構築して登録する
   ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク構築方法。
3. 上記第１の無線ノードが、上記第１フレームに、共通鍵を用いて自ノードのアドレス情報を暗号化した暗号化情報と、暗号化していない自ノードのアドレス情報とを付与して、上記親ノードに認証要求を行い、
   上記親ノードが、上記第１フレーム含まれる暗号化情報を、共通鍵を用いて復号して得た復号結果と、上記第１フレームに含まれる上記第１の無線ノードのアドレス情報との照合により認証を行ない、
   上記親ノードが、認証に成功した上記第１の無線ノードのアドレス情報に基づいて経路情報を設定し、上記第１の無線ノードのアドレス情報宛に、上記第２フレームを上記第１無線ノードに送信する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク構築方法。
4. 複数の無線ノードを有するネットワークを構築するネットワーク構築システムにおいて、
   第１の無線ノードが、自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を送信し、
   上記参加要求情報を受信した第２の無線ノードが、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を、上記第１の無線ノードの上記第１のアドレス宛に送信し、
   上記第１の無線ノードが、少なくとも、共通鍵を用いて暗号化した認証情報を含む第１フレームを、上記第２の無線ノードを介して、上記親ノードの上記第２のアドレス宛に送信して認証要求を行い、
   上記親ノードが、上記第１の無線ノードからの上記第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて上記第１の無線ノードの認証を行ない、
   上記親ノードは、認証が成功した上記第１の無線ノードに対して、上記第２の無線ノードを介して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを送信し、
   上記第１の無線ノードが、上記親ノードから、上記第２の無線ノードを介して、受信した上記第２フレームに対する到達確認フレームを送信し、
   上記親ノードが、上記第１の無線ノードから、上記第２の無線ノードを介して、上記到達確認フレームを受信すると、上記親ノードと上記第１の無線ノードの間の通信を開始する
   ことを特徴とするネットワーク構築システム。
5. 自ノードの第１のアドレス情報を付与した参加要求情報を作成する参加要求情報生成手段と、
   上記参加要求情報生成手段により生成された上記参加要求情報を送信する送信手段と、
   上記参加要求情報を受信した既設ノードから、少なくとも親ノードの第２のアドレス情報を含む応答情報を受信する受信手段と、
   共通鍵を用いて暗号化処理を行なう暗号化処理手段と、
   上記暗号化処理手段により共通鍵を用いて暗号化された認証情報を含む第１フレームを生成し、上記既設ノードを介して、上記応答情報に含まれる上記親ノードの上記第２のアドレス情報宛に送信させる第１フレーム生成手段と、
   上記既設ノードを介して、上記受信手段により受信した上記親ノードからの第２フレームに含まれる暗号化通信に必要な情報を取得する暗号化通信情報記憶手段と、
   上記第２フレームに対する到達確認フレームを生成して、上記既設ノードを介して、上記親ノードに送信させる到達確認フレーム生成手段と
   を備えることを特徴とする無線ノード。
6. 他ノードの第１のアドレス情報が付与された参加要求情報を受信した既設ノードを介して、上記他ノードからの第１フレームを受信する受信手段と、
   上記受信手段により受信された上記他ノードからの第１フレームに含まれる認証情報を、共通鍵を用いて復号し、その復号結果に基づいて上記他ノードの認証を行なう認証処理手段と、
   上記認証処理手段による認証が成功した上記他ノードに対して、暗号化通信に必要な情報を含む第２フレームを生成し、上記既設ノードを介して、上記他ノードに送信させる第２フレーム生成手段と
   を備え、
   上記第２フレーム生成手段が、上記既設ノードを介して、上記他ノードから到達確認フレームを受信すると、上記他ノードとの通信を開始する
   ことを特徴とする無線ノード。

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