JP7038986B2 - Ｉｐ機器遠隔操作システム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＰ機器をネットワークを介して操作するＩＰ機器遠隔操作システムに関する。

近年、スマートフォン等の携帯端末や家電製品のネットワークに接続可能なＩＰ機器化に伴い、従来のアナログ製品にみられるような単体固有の機能からネットワーク＋ＩＯＴ（Internet of Things） 技術を利用し（例えばテレビやレコーダといったようなネットワークを経由してのビデオ オン デマンドや、外部から照明の オン／オフ等の遠隔操作を行う機能）、従来にない便利な機能を搭載する製品が普及している。
このＩＯＴ技術の中心的存在となるものがＩＰ通信技術を利用したネットワーク（代表的ネットワーク：インターネット）であり、このネットワーク無くしては色々なサービス・機能の拡張をグローバル環境下において活用する事ができない状況となっている。

ＩＯＴ技術を公的ネットワークに使い、操作者がネットワーク接続できる環境下であれば、どこからでも利用できる機能として世界的規模で利用できるネットワーク網がインターネット網である。このネットワーク内での各機器間の通信方式はＩＰ通信であり、ＩＰ通信で最も重要な通信機器を特定する事に使用されているアドレス（番地）がＩＰアドレス（電話で例えると電話番号と同等）である。

このＩＰアドレスには固定ＩＰアドレスと動的ＩＰアドレスがあり、固定ＩＰアドレスと動的ＩＰアドレスのどちらを使うかを操作者が選択し、契約するプロバイダーと操作者の間で使えるＩＰアドレス方式が決定されるが、大半のインターネット網操作者はＩＰアドレスの管理知識が必要なく、プロバイダー契約料金の安い動的ＩＰアドレス契約を使いインターネット網を利用している。

しかしながら、この動的ＩＰアドレスでは折角ネットワーク接続が可能なネットワーク対応機器（ＩＰ機器）でも外部から遠隔操作等を行いたい場合、割り当てられたＩＰアドレスが動的に変わってしまう為にＩＰアドレスの特定ができず、遠隔接続・操作できないという問題点がある。

この解決策の１つとして、ＤＤＮＳ（ダイナミック ドメインネームサービス）という動的ＩＰアドレスとホスト名+ドメインネームを紐付ける技術が存在し、この技術により動的ＩＰアドレスを利用して遠隔接続・操作を可能としている。
例えば特許文献１では、ＩＰ機器を制御する制御装置とＤＤＮＳサーバとして機能するサーバとの間で通信が成され、ＤＤＮＳサーバが制御装置から受信したＭＡＣアドレスを照合したら、端末装置から制御装置へのアクセスを可能とし、所定時間内にアクセスが成されたら端末装置による制御装置を介した電子機器の制御を可能としている。

特開２０１１－１４２５１９号公報

しかしながら、動的ＩＰアドレスとホスト名+ドメインネームを紐付ける技術は、紐付けするためのホスト名やドメインネームはドメイン管理が必須であり、インターネット網へのＤＮＳ浸透には数時間から７２時間という浸透遅延が発生するため、ドメインネームを使っても接続できない期間が発生する問題があった。

また上記特許文献１の技術は、端末装置から制御装置へアクセス可能な時間に制限を設けることで、ＤＤＮＳの技術を使用することによる不正アクセスの防止を図っているが、全世界で利用できるインターネットとホスト名＋ドメインネームを使う事により、どこからでもアクセスできるという状況は変わらない。
また、使っている動的ＩＰアドレスは簡単に判別可能（ｎｓｌｏｏｋｕｐ／Ｐｉｎｇ等のコマンドにて識別可能）なため、悪意ある第三者からの不正アクセスが可能となるセキュリティー上の問題は引き続き発生した。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用することなく操作者が遠隔操作でき、不正アクセスを受け難いＩＰ機器遠隔操作システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係るＩＰ機器遠隔操作システムは、操作対象ＩＰ機器とその操作者とを管理するためにネットワーク上に配置された管理サーバと、操作者が操作対象ＩＰ機器にアクセスするためのアドレス情報を管理サーバに通知するアクセス情報通知機器と、操作者がネットワークを介して操作対象ＩＰ機器を遠隔操作するための操作端末と、アクセス情報通知機器と操作対象ＩＰ機器とが接続されて、操作対象ＩＰ機器にアクセスするための動的ＩＰアドレス情報をネットワークを介して管理サーバに通知するための通信機器とを有し、アクセス情報通知機器は、操作者と操作対象ＩＰ機器との関連付け情報に加えて、操作端末による操作対象ＩＰ機器へのアクセスを可能とするためのＰｏｒｔ番号を具備するＩＰパケットを管理サーバに送信すると共に、通信機器が、自身に割り振られた動的ＩＰアドレス情報をＩＰパケットに付加して管理サーバに送信し、管理サーバは、受信したＩＰパケットから、動的ＩＰアドレス情報及びＰｏｒｔ番号情報、更に操作者と操作対象ＩＰ機器との関連付け情報を読み取って記憶する操作対象ＩＰ機器情報記憶部と、操作端末からのアクセスを許可するためのパスワードを記憶する操作端末許可情報記憶部とを有し、管理サーバの許可を受けた操作端末が、操作対象ＩＰ機器へアクセスするための動的ＩＰアドレス情報及びＰｏｒｔ番号情報を管理サーバから入手し、操作対象ＩＰ機器の操作を可能とすることを特徴とする。
この構成によれば、アクセス情報通知機器により、操作対象ＩＰ機器にアクセスするために必要な動的ＩＰアドレス情報等が管理サーバに登録される。そして、操作端末よりまず管理サーバにアクセスしてその情報を索引することで、操作端末から操作対象ＩＰ機器にアクセスして操作することが可能となる。
よって、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用することなく遠隔操作を実施でき、使用している動的ＩＰアドレスは第三者が簡単に把握できないため、操作対象ＩＰ機器への不正アクセスを防止できる。加えて、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用しないため、ＤＮＳ浸透時間の問題を解決できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、アクセス情報通知機器は、ＩＰパケットを定期的に管理サーバに送信することを特徴とする。
この構成によれば、操作対象ＩＰ機器へアクセスするための動的ＩＰアドレスが変更されても、管理サーバには常に最新の情報が登録されるため、操作端末から操作対象ＩＰ機器にアクセスして操作できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、アクセス情報通知機器は、通信機器に割り当てられている動的ＩＰアドレスが変化したらそれを認識し、変化を受けてＩＰパケットを管理サーバに送信することを特徴とする。
この構成によれば、通信機器に割り当てられている動的ＩＰアドレスが変化したら、即ち操作対象ＩＰ機器にアクセスするのに必要な動的ＩＰアドレスが変化したら、その時点で管理サーバの登録内容が書き換えられるため、操作端末から操作対象ＩＰ機器に確実にアクセスできる。

本発明によれば、アクセス情報通知機器により、操作対象ＩＰ機器にアクセスするために必要な動的ＩＰアドレス情報等が管理サーバに登録される。そして、操作端末よりまず管理サーバにアクセスしてその情報を索引することで、操作端末から操作対象ＩＰ機器にアクセスして操作することが可能となる。
よって、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用することなく遠隔操作を実施でき、使用している動的ＩＰアドレスは第三者が簡単に把握できないため、操作対象ＩＰ機器への不正アクセスを防止できる。加えて、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用しないため、ＤＮＳ浸透時間の問題を解決できる。

本発明に係るＩＰ機器遠隔操作システムの一例を示す構成図である。 アクセス情報通知機器の機能ブロック図である。 アクセス情報通知機器が出力するＩＰケットの説明図である。 アクセス情報通知機器から出力されたＩＰパケットを受けて、操作対象ＩＰ機器が接続されたルータが出力するＩＰパケットの説明図である。 ＩＰパケットを受信した管理サーバの動作フローを示す図である。 操作端末により操作対象ＩＰ機器を操作する処理の流れを示すシーケンス図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る遠隔操作システムの一例を示す構成図であり、１は操作対象ＩＰ機器２とその操作者とを管理する管理サーバ、３は操作者が操作対象ＩＰ機器２にアクセスするためのアドレス情報を管理サーバ１に通知するアクセス情報通知機器、４は操作対象ＩＰ機器２を操作者が遠隔操作するための操作端末である。

管理サーバ１は、操作者がＩＰ機器を操作する際に必要な情報を操作者に通知するための機器であり、ネットワークＮ上に配置されている。そして、後述する操作対象ＩＰ機器情報記憶部１ａ、操作端末許可情報記憶部１ｂを備えており、操作対象ＩＰ機器２にアクセスするために必要な情報をアクセス情報通知機器３から入手する。

アクセス情報通知機器３は通信機器５を介してネットワークＮに接続されており、ネットワークＮ上の管理サーバ１とインターネット通信を実施して、操作者及び操作対象ＩＰ機器２に関する情報を管理サーバ１に送信する。また、６は管理サーバ１をネットワークＮに接続するためのルータである。

通信機器５は、ネットワークＮ上の機器と通信を行う際にプロバイダによりＷＡＮ側動的ＩＰアドレス（動的ＩＰアドレス）が割り当てられる機器であり、管理サーバ１とインターネット通信を実施する。この通信機器５は、例えばルータが使用できる。

操作対象ＩＰ機器２、アクセス情報通知機器３、及び通信機器５は、宅内等の共通するエリアＥに配置され、操作対象ＩＰ機器２及びアクセス情報通知機器３は同一の通信機器５を介してネットワークＮに接続されている。

操作対象ＩＰ機器２は、ネットワークＮを介して外部の機器により操作が可能なＷｅｂサーバ搭載ＩＰ機器であり、例えば計測機器、防犯機器、エアコン、給湯機器等である。

操作端末４は、パスワードやＩＤの入力が可能な操作部、各種情報を表示するディスプレイ、ネットワークＮに接続する通信部等を有しており、スマートフォン等の携帯端末、タブレット端末等のネットワークＮに無線接続する機器、パーソナルコンピュータ等のネットワークＮに有線接続される情報機器が適用される。尚、図１に示す操作端末４はスマートフォンを示しており、４ａが操作部を兼ねたディスプレイである。

図２はアクセス情報通知機器３の機能ブロック図である。アクセス情報通知機器３は、図２に示すように操作者を判別するための操作者ＩＤ記憶部３１、操作対象ＩＰ機器２を特定するＩＰ機器ＩＤ記憶部３２、操作対象ＩＰ機器２を判別するためのＰｏｒｔ番号を記憶する使用Ｐｏｒｔ記憶部３３、アクセス情報通知機器３を制御するアクセス情報通知機器ＣＰＵ３４、管理サーバ１と通信するアクセス情報通知機器通信ＩＦ３５等を備えている。但し、ＩＰ機器ＩＤと使用Ｐｏｒｔ番号は紐付けされており、複数のＩＰ機器が登録されている場合は、それぞれのＩＰ機器に対して使用Ｐｏｒｔ番号が登録される。
そして、アクセス情報通知機器３は、アクセス情報通知機器ＣＰＵ３４が、例えば３分毎等一定時間間隔で定期的に、通信機器５を介して管理サーバ１に後述するＩＰパケットを送信する。

ここで、アクセス情報通知機器３から送出されるＩＰパケット、更にこのＩＰパケットを受けて通信機器５が管理サーバ１に送信するＩＰパケットを具体的に説明する。
図３はアクセス情報通知機器３が管理サーバ１に向けて出力するＩＰパケットを示している。図３に示すように、ＩＰパケットはヘッダ部、データ部、トレーラ部から構成されている。そして、ヘッダ部は、宛先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス（アクセス情報通知機器３のプライベートＩＰアドレス）、宛先ポート、送信元ポート等を具備している。
尚、データ部は、登録されている操作者のＩＤ（操作者ＩＤ）／操作対象ＩＰ機器２のＩＤ（ＩＰ機器ＩＤ）／操作対象ＩＰ機器２の使用Ｐｏｒｔ番号等の情報が入っている。

図４は、アクセス情報通知機器３から送信されたＩＰパケットを受けて、通信機器５が管理サーバ１に向けてネットワークＮに出力するＩＰパケットを示している。図４に示すように、通信機器５がアクセス情報通知機器３から受信するＩＰパケットのデータ部は、アクセス情報通知機器３から送信されたそのままで変化はないが、通信機器５が管理サーバ１に対して出力するＩＰパケットのＩＰヘッダには、通信機器５に付与された動的グローバルＩＰアドレス（動的ＩＰアドレス）が追加される。

通信機器５を介してアクセス情報通知機器３から送信されたＩＰパケットを受信した管理サーバ１は、受信したＩＰパケットから以下の情報を特定して読み取り、動的ＩＰアドレスによる操作者マッチング処理を実施する。
図５は、管理サーバ１が、操作者に関わる動的ＩＰアドレスやＰｏｒｔ番号情報等を把握する流れを示すフローチャートであり、図５を参照して把握する流れを説明する。
管理サーバ１は、ＩＰパケットを受信（Ｓ１）すると、ＩＰパケットの内容を解析（Ｓ２）し、以下の項目を把握する（Ｓ３）。
（１）ＩＰパケットのデータ部から操作者ＩＤを特定
（２）ヘッダ部から操作者に関わる動的ＩＰアドレス（通過した通信機器５の動的ＩＰアドレス）を特定
（３）データ部から遠隔操作したい機器ＩＤを特定
（４）データ部から遠隔操作したい機器の使用Ｐｏｒｔ番号を特定

この特定した情報から操作者を判別（Ｓ４）し、操作者ＩＤ情報から登録された操作者であれば、操作者マッチにより以下を特定してデータを操作対象ＩＰ機器情報記憶部１ａに保存或いは更新する（Ｓ６）。
（１）操作者の特定
（２）操作者が使う動的ＩＰアドレスの特定
（３）遠隔操作したいＩＰ機器の特定
尚、登録されておらず特定できなければ、パケットを破棄して（Ｓ５）、待ち受け状態に戻る（Ｓ８）。

また、操作者マッチによる特定をしたら、特定された上記情報によりデータベースを更新（Ｓ７）して最新情報を保ち、待ち受け状態に戻る（Ｓ８）。
このように、管理サーバ１が送信されたＩＰパケットを解析して、操作者の固有 ＩＤと送信元ＩＰアドレス（動的ＩＰアドレス）を把握するため、どの操作者がアクセスし、使用する動的ＩＰアドレスが何か、更に操作対象ＩＰ機器２が何であるか管理できる。

図６は操作端末４により操作対象ＩＰ機器２を操作する処理の流れを示すシーケンス図を示している。図６を参照して操作者の新規登録、操作者の利用ログインによる遠隔操作端末特定の流れ、操作者による遠隔操作の流れを以下説明する。

＜操作者の登録＞
未登録の操作者は、まず氏名等の操作者情報を管理サーバ１へ登録する（Ｓ１１）。登録すると、操作者ＩＤ、パスワードがライセンスシートとして発行される（Ｓ１２）。尚、発行したパスワードは操作者ＩＤに紐付けされて操作端末許可情報記憶部１ｂに保存される。
このライセンスシートに記載された操作者ＩＤ・パスワードを操作端末４の所定のログイン画面上より入力すれば、入力されたデータは管理サーバ１へ送信（Ｓ１３）される。尚、このとき入力操作した操作端末４のシリアルＩＤ、機器名称等も付加されて送信される。

管理サーバ１では、操作端末４から送信されたデータを基に、利用者ＩＤ・パスワード・操作端末４のチェックを行い、新規登録の場合は操作端末が登録される。
この一連の処理により、操作者ＩＤ・パスワードを認証すると、正規操作者と判断して操作者特定・操作者端末特定を行うために管理サーバ１に保存される。

操作者、操作端末４の管理サーバ１への登録が完了したら、次にアクセス情報通知機器３に、使用者ＩＤ、操作対象ＩＰ機器ＩＤ、使用Ｐｏｒｔ番号等を登録する（Ｓ１４）。尚、ここでは、操作端末４からの登録操作を示しているが、アクセス情報通知機器３を操作して直接入力しても良いし、パーソナルコンピュータ等の入力手段をアクセス情報通知機器３に接続して実施しても良い。

登録が完了したアクセス情報通知機器３は、管理サーバ１に対して一定時間間隔で１Ｐパケットの定期的な送信を開始する。Ｓ１０１、Ｓ１０２はこのＩＰパケットの送信を示し、Ｓ１０１は図３に示すＩＰパケットの送信を示し、Ｓ１０２は図４に示すＩＰパケットの送信を示している。

＜操作者の利用ログインによる遠隔操作端末特定＞
操作端末４により操作対象ＩＰ機器２を操作する場合、まず認証操作（ログイン）を行う（Ｓ１５）。操作端末４の所定の認証操作で、認証データ（操作者ＩＤ、パスワード、操作端末のシリアルＩＤ等の機器固有情報）が、ネットワークＮを介して管理サーバ１に送信される。
認証データを受信した管理サーバ１では、操作端末許可情報記憶部１ｂに登録されているデータと照合して使用者認証を行う。

照合した結果、一致したら認証して操作者ＩＤをマッチングキーとして、操作者の遠隔操作対象の機器情報（操作対象ＩＰ機器２の情報）を操作対象ＩＰ機器情報記憶部１ａより取得し、ログインされた操作者の操作端末４に遠隔操作できる機器名称と遠隔操作リンクＰＡＴＨをフィードバックする（Ｓ１６）。
尚、リンクＰＡＴＨは、操作者動的ＩＰアドレス（通信機器５に割り当てられた動的ＩＰアドレス）＋使用Ｐｏｒｔ番号＋ＰＡＴＨ部分が紐付けされたデータである。

＜操作者の遠隔操作＞
管理サーバ１から遠隔操作できる機器名称と遠隔操作リンクＰＡＴＨがフィードバックされた操作端末４は、フィードバックされたそれらの情報がディスプレイ４ａに表示される。表示された機器名から、操作したい機器である操作対象ＩＰ機器２を選択してアクセス操作すると、ネットワークＮを介して操作対象ＩＰ機器２に遠隔操作リンクＰＡＴＨが送信され、遠隔操作が可能となる（Ｓ１７）。
結果、例えば操作対象ＩＰ機器２がカメラやセンサであり、その撮像映像の表示操作が成されたら、操作端末４のディスプレイ４ａに撮像映像が表示される。

このように、アクセス情報通知機器３により、操作対象ＩＰ機器２にアクセスするために必要な動的ＩＰアドレス情報等が管理サーバ１に登録される。そして、操作端末４よりまず管理サーバ１にアクセスしてその情報を索引することで、操作端末４から操作対象ＩＰ機器２にアクセスして操作することが可能となる。
よって、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用することなく遠隔操作を実施でき、使用している動的ＩＰアドレスは第三者が簡単に把握できないため、操作対象ＩＰ機器２への不正アクセスを防止できる。加えて、ＤＤＮＳによるドメインネームを使用しないため、ＤＮＳ浸透時間の問題を解決できる。
また、操作対象ＩＰ機器２へアクセスするための動的ＩＰアドレスが変更されても、管理サーバ１の登録情報は定期的に書き換えられることで常に最新の情報が登録され、書き換えに対応でき、操作端末４から操作対象ＩＰ機器２にアクセスできる。

尚、上記実施形態では、アクセス情報通知機器３が定期的に管理サーバ１にＩＰパケットを送信しているが、通信機器５が自身に割り振られたＷＡＮ側動的ＩＰアドレスが変化、即ち動的ＩＰアドレスが変化したら、その時点でアクセス情報通知機器３がＩＰパケットを送信しても良い。通信機器５に動的ＩＰアドレスの変化をアクセス情報通知機器３に通知する機能を設けることで、このタイミングでの送信を実施する事が可能となる。
このように、通信機器５に割り当てられている動的ＩＰアドレスが化したら、その時点でＩＰパケットが送信されるため、管理サーバ１の登録内容は確実に最新情報に書き換えられる。よって、遠隔操作する段階でその情報を入手する操作端末４により、確実に操作対象ＩＰ機器２にアクセスできる。

１・・管理サーバ、１ａ・・操作対象ＩＰ機器情報記憶部、１ｂ・・操作端末許可情報記憶部、２・・操作対象ＩＰ機器、３・・アクセス情報通知機器、４・・操作端末、５・・通信機器。

Claims (3)

1. 操作対象ＩＰ機器とその操作者とを管理するためにネットワーク上に配置された管理サーバと、
   操作者が前記操作対象ＩＰ機器にアクセスするためのアドレス情報を前記管理サーバに通知するアクセス情報通知機器と、
   操作者が前記ネットワークを介して前記操作対象ＩＰ機器を遠隔操作するための操作端末と、
   前記アクセス情報通知機器と前記操作対象ＩＰ機器とが接続されて、前記操作対象ＩＰ機器にアクセスするための動的ＩＰアドレス情報を前記ネットワークを介して前記管理サーバに通知するための通信機器とを有し、
   前記アクセス情報通知機器は、操作者と前記操作対象ＩＰ機器との関連付け情報に加えて、前記操作端末による前記操作対象ＩＰ機器へのアクセスを可能とするためのＰｏｒｔ番号を具備するＩＰパケットを前記管理サーバに送信すると共に、
   前記通信機器が、自身に割り振られた動的ＩＰアドレス情報を前記ＩＰパケットに付加して前記管理サーバに送信し、
   前記管理サーバは、受信した前記ＩＰパケットから、前記動的ＩＰアドレス情報及びＰｏｒｔ番号情報、更に操作者と前記操作対象ＩＰ機器との関連付け情報を読み取って記憶する操作対象ＩＰ機器情報記憶部と、
   前記操作端末からのアクセスを許可するためのパスワードを記憶する操作端末許可情報記憶部とを有し、
   前記管理サーバの許可を受けた前記操作端末が、前記操作対象ＩＰ機器へアクセスするための動的ＩＰアドレス情報及びＰｏｒｔ番号情報を前記管理サーバから入手し、前記操作対象ＩＰ機器の操作を可能とすることを特徴とするＩＰ機器遠隔操作システム。
2. 前記アクセス情報通知機器は、前記ＩＰパケットを定期的に前記管理サーバに送信することを特徴とする請求項１記載のＩＰ機器遠隔操作システム。
3. 前記アクセス情報通知機器は、前記通信機器に割り当てられている動的ＩＰアドレスが変化したらそれを認識し、変化を受けてＩＰパケットを前記管理サーバに送信することを特徴とする請求項１又は２記載のＩＰ機器遠隔操作システム。

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