JP7234726B2 - 通信装置、通信システム、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信システム、及びプログラムに関する。

特許文献１には、暗号化された電子データと、著作権保護用制御データと、前記暗号化された電子データに関する情報を示すペイロードタイプの値を含むＲＴＰ（Real-time Transport Protocol） ヘッダと、を有するパケットの送信を制御する送信制御手段と、受信装置との間で、前記ペイロードタイプの値を決めるネゴシエーションを行うネゴシエーション手段と、前記受信装置との間で、著作権保護のための認証・鍵交換処理を行う認証・鍵交換処理手段と、を備えることを特徴とする送信装置が開示されている。

特開２００４－３２８７０６号公報

同じ情報を、計算ノード群の複数の計算ノードに分散させて管理し、情報が改ざんされたか否かを判定する技術がある。この技術では、計算ノード群の過半数の計算ノードが記憶する情報を「正しい情報」とする。そして、正しい情報と異なる情報を「改ざんされた情報」と判定する。計算ノード群に含まれる計算ノードの個数が増えるほど、情報の改ざんが困難になる。

TCP/IPプロトコルによる通信では、送信対象の情報を複数のパケットに分割して送信する。複数のパケットの各々には、送信元や送信先等を示すヘッダが含まれる。パケットは、通信中に改ざんされる可能性がある。

送信対象の情報を、計算ノード群の複数の計算ノードに分散させて管理し、情報が改ざんされたか否かを判定してもよい。

本発明の目的は、送信元の通信装置と送信先の通信装置との間の通信の信頼性に応じた通信方法で、通信内容の信頼性を保証することができる、通信装置、通信システム、及びプログラムを提供することにある。

第１態様に係る通信装置は、パケットを複数含むパケット群を送信する送信部と、前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合に、複数のノードに管理情報を分散させて登録して管理する管理部の前記複数のノードの各々に、前記送信部が送信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報であるヘッダ情報が前記管理情報として登録されるように指示する処理を行う処理部と、を含む通信装置である。

第２態様に係る通信装置は、相手先の通信装置を自装置が信頼しているかを示す信頼情報が記録された信頼リストを記憶した記憶部と、相手先の通信装置から送信されたパケット群を受信する受信部と、自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合に、パケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報であるヘッダ情報を複数のノードに管理情報として分散させて登録して管理する管理部に対し前記送信元の通信装置により登録された管理情報のうち、前記受信部で受信したパケット群に対応する管理情報に基づいて、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行う処理部と、を含む通信装置である。

第３態様に係る通信装置は、パケットを複数含むパケット群を送信し、かつ相手先の通信装置から送信されたパケット群を受信する通信部と、相手先の通信装置を自装置が信頼していることを示す信頼情報が記録された信頼リストを記憶した記憶部と、前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合に、複数のノードによって管理情報を分散させて登録して管理する管理部の前記複数のノードの各々に、前記通信部が送信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報が前記管理情報として登録されるように指示し、かつ、自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合に、前記管理部に前記送信元の通信装置により登録された管理情報のうち、前記通信部で受信したパケット群に対応する管理情報に基づいて、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行なう処理部と、を含む通信装置である。

第４態様に係る通信装置は、第２態様または第３態様に係る通信装置において、前記自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合が、前記信頼リストに自装置が送信元の通信装置を信頼していることを示す信頼情報が記録されていない場合、または、記録された前記信頼情報の有効期限が切れている場合である。

第５態様に係る通信装置は、第４態様に係る通信装置において、前記処理部は、有効期限が切れている前記信頼情報を、前記信頼リストから削除する処理を行う。

第６態様に係る通信装置は、第２態様から第５態様までのいずれかの通信装置において、前記処理部は、前記自装置が送信元の通信装置を信頼している場合は、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行わず、前記受信したパケット群を再構築する処理を行う。

第７態様に係る通信装置は、第６態様に係る通信装置において、前記処理部は、前記自装置が送信元の通信装置を信頼している場合は、前記信頼リストに記録された信頼情報の有効期限を延長する処理を行う。

第８態様に係る通信装置は、第２態様から第７態様までのいずれかの通信装置において、前記処理部は、前記受信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダのヘッダ情報と、前記通信部で受信したパケット群に対応する管理情報として管理されているヘッダ情報とを照合して、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行う。

第９態様に係る通信装置は、第８態様に係る通信装置において、前記管理情報として管理されているヘッダ情報が、前記複数のノードのうち過半数のノードが保持するヘッダ情報である。

第１０態様に係る通信装置は、第２態様から第９態様までのいずれかの通信装置において、前記処理部は、改ざん有りと判定された場合には、前記受信したパケット群を再構築する処理を行わず、前記信頼リストに記録された信頼情報を削除する処理を行う。

第１１態様に係る通信装置は、第２態様から第１０態様までのいずれかの通信装置において、前記処理部は、改ざん無しと判定された場合には、前記受信したパケット群を再構築する処理と、記録されていない信頼情報を前記信頼リストに登録する処理、及び前記信頼リストに記録された信頼情報の有効期限を延長する処理の一方とを行う。

第１２態様に係る通信装置は、第１態様から第１１態様までのいずれかの通信装置において、前記処理部は、前記管理部の前記複数のノードの各々に、自装置の記憶部に記憶された信頼リストが前記管理情報として登録されるように指示する処理を行う。

第１３態様に係る通信装置は、第１２態様に係る通信装置において、前記処理部は、自装置の記憶部に記憶された信頼リストが変更された場合に、前記管理部の前記複数のノードの各々に、変更後の信頼リストに応じて前記管理情報の信頼リストが更新されるように指示する処理を行う。

第１４態様に係る通信装置は、第１２態様または第１３態様に係る通信装置において、前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合が、前記管理部の前記複数のノードの過半数のノードが保持する前記信頼リストに自装置が送信元の通信装置を信頼していることを示す信頼情報が記録されていない場合、または、記録された前記信頼情報の有効期限が切れている場合である。

第１５態様に係る通信システムは、第１態様から第１４態様までのいずれかの通信装置の複数と、複数のノードに管理情報を分散させて登録して管理する管理部と、を備える。

第１６態様に係るプログラムは、コンピュータを、第１態様から第１４態様までのいずれかの通信装置の各部として機能させるためのプログラムである。

第１態様、第２態様、第３態様、第１５態様、第１６態様によれば、送信元の通信装置と送信先の通信装置との間の通信の信頼性に応じた通信方法で、通信内容の信頼性を保証することができる。

第４態様によれば、自装置の記憶部に記憶された信頼リストに基づいて、送信元の通信装置を信頼できるか否かを判断することができる。

第５態様によれば、自装置の記憶部に記憶された信頼リストを整理することができる。

第６態様によれば、管理部の各ノードの計算量を削減することができる。

第７態様によれば、有効期限内は、送信元の通信装置を信頼できるか否かを迅速に判断することができる。

第８態様、第９態様、第１０態様、第１１態様によれば、送信元の通信装置を信頼していない場合でも、安全に通信を行うことができる。

第１２態様、第１３態様、第１４態様によれば、管理部に管理情報として登録された信頼リストに基づいて、送信先の通信装置に信頼されているか否かを判断することができる。

本発明の実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示す概略図である。 通信装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。 通信装置に記憶された信頼リストの一例を示す図表である。 計算ノードの電気的構成の一例を示すブロック図である。 計算ノードに記憶された信頼リスト群の一例を示す図表である。 計算ノードに記憶されたヘッダ情報の一例を示す図表である。 ＴＣＰ／ＩＰヘッダの一例を示す図表である。 本発明の実施の形態に係る送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 計算ノード群を使用した送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 計算ノード群から信頼情報を取得する工程の一例を示す模式図である。 計算ノード群にヘッダ情報を送信する工程の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 計算ノード群を使用した受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 信頼情報の有効期限の変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。 計算ノード群からヘッダ情報を取得する工程の一例を示す模式図である。 通信システムの構成の変形例を示す概略図である。 ブロックチェーンのデータ構造の一例を示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜通信システム＞
まず、通信システムについて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示す概略図である。通信システム１０は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにより通信を行う複数の通信装置２０と、計算ノード群３５とを備えている。計算ノード群３５は、複数の計算ノード３０_１～３０_Ｎを備えている。計算ノードがノードの一例である。

本実施の形態では、複数の通信装置２０のうち通信を行う一対の通信装置について説明する。一対の通信装置は、送信元の通信装置２０Ａと、送信先の通信装置２０Ｂである。通信装置２０Ａと通信装置２０Ｂとを区別する必要がない場合は、通信装置２０と総称する。

複数の通信装置２０の各々は、通信回線（図示せず）を介して、他の通信装置と接続されている。複数の通信装置の各々は、通信回線（図示せず）を介して、複数の計算ノード３０_１～３０_Ｎの各々と接続されている。複数の計算ノード３０_１～３０_Ｎの各々を区別する必要がない場合は、計算ノード３０と総称する。

後述する通り、通信装置２０及び計算ノード３０の各々は、コンピュータである。計算ノード群３５の各計算ノード３０は、通信装置２０Ａ及び通信装置２０Ｂの各々とは異なるコンピュータである。

ＴＣＰ／ＩＰプロトコルは、コンピュータ同士でデータ転送を行う際に用いられる通信規約である。データ転送を行う前に、通信を行うコンピュータ間で、ＩＰアドレスとポート番号を指定してコネクションを確立する。また、転送するデータを複数のパケットに分割して送信し、受信側でパケットを再構築してデータを復元する。

（通信装置）
次に、通信装置２０の構成について説明する。複数の通信装置２０の各々は同じ構成である。

図２は通信装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。通信装置２０は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータである情報処理部２２を備えている。情報処理部２２は、ＣＰＵ２２Ａ、各種プログラムを記憶したＲＯＭ２２Ｂ、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭ２２Ｃ、不揮発性のメモリ２２Ｄ、及び入出力部２２Ｅを備えている。ＣＰＵ２２Ａ、ＲＯＭ２２Ｂ、ＲＡＭ２２Ｃ、メモリ２２Ｄ、及び入出力部２２Ｅの各々は、バス２２Ｆを介して接続されている。

通信装置２０は、通信部２４及び記憶部２６を備えている。通信部２４は、外部装置と通信を行うためのインターフェースである。記憶部２６は、ハードディスク等の外部記憶装置である。通信部２４及び記憶部２６の各部は、入出力部２２Ｅに接続されている。情報処理部２２は、各部との間で情報の授受を行って、各部を制御する。

なお、複数の通信装置２０の一部または全部は、通信装置の利用者に対するインターフェースとして、キーボート、マウス等の入力部、及びディスプレイ等の表示部を備えていてもよい。入力部及び表示部の各々は、情報処理部２２により制御される。

本実施の形態では、通信装置２０のＲＯＭ２２Ｂには、後述する「送信処理」及び「受信処理」の制御プログラムが記憶されている。また、通信装置２０の記憶部２６には、信頼リスト（図３参照）が記憶されている。

図３は通信装置に記憶された信頼リストの一例を示す図表である。信頼リスト２８は、相手先の通信装置を自装置が信頼しているかを示す信頼情報が記録されたリストである。信頼情報は、送信元ＩＰアドレス、ポート、及び有効期限を対応付けた情報である。送信元ＩＰアドレスは、自装置が信頼する送信元の通信装置のＩＰアドレスである。ポートは、自装置のポート番号である。有効期限は、信頼情報が有効な最終日時である。

送信先である自装置を通信装置Ｂとする。図示した例では、通信装置Ｂが保持する信頼リストには、「送信先の通信装置Ｂは、通信装置Ｂのポート２２への通信について、送信元の通信装置Ａを、有効期限である2018/12/31 23:59:59まで信頼する」という信頼情報が存在する。

なお、各種プログラムや各種データは、装置内外の他の記憶装置に記憶されていてもよく、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記録されていてもよい。また、各種プログラムや各種データは、通信を介して取得されてもよい。

（計算ノード）
次に、計算ノード３０の構成について説明する。複数の計算ノード３０の各々は同じ構成である。

図４は計算ノードの電気的構成の一例を示すブロック図である。計算ノード３０は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータである情報処理部３２を備えている。情報処理部３２は、ＣＰＵ３２Ａ、各種プログラムを記憶したＲＯＭ３２Ｂ、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭ３２Ｃ、不揮発性のメモリ３２Ｄ、及び入出力部３２Ｅを備えている。ＣＰＵ３２Ａ、ＲＯＭ３２Ｂ、ＲＡＭ３２Ｃ、メモリ３２Ｄ、及び入出力部３２Ｅの各々は、バス３２Ｆを介して接続されている。

計算ノード３０は、通信部３４及び記憶部３６を備えている。通信部３４は、外部装置と通信を行うためのインターフェースである。記憶部３６は、ハードディスク等の外部記憶装置である。通信部３４及び記憶部３６の各部は、入出力部３２Ｅに接続されている。情報処理部３２は、各部との間で情報の授受を行って、各部を制御する。

なお、複数の計算ノード３０の一部または全部は、計算ノードの利用者に対するインターフェースとして、キーボート、マウス等の入力部、及びディスプレイ等の表示部を備えていてもよい。入力部及び表示部の各々は、情報処理部３２により制御される。

本実施の形態では、計算ノード３０の記憶部３６には、信頼リスト群及びヘッダ情報が記憶されている。信頼リスト群及びヘッダ情報は、計算ノード群３５の複数の計算ノード３０の各々に分散されて管理されている。計算ノード群３５が「管理部」の一例であり、各計算ノードがヘッダ情報を「管理情報」として管理する。

図５は計算ノードに記憶された信頼リスト群の一例を示す図表である。信頼リスト群３８は、複数の通信装置２０各々の信頼リストの集合である。複数の通信装置２０の各々は、計算ノード３０に対し自装置の信頼リストを登録し更新する。例えば、複数の通信装置２０を、通信装置Ａ、通信装置Ｂ、・・・通信装置Ｚとする。信頼リスト群３８には、通信装置Ａの信頼リスト３８Ａ、通信装置Ｂの信頼リスト３８Ｂ、・・・通信装置Ｚの信頼リスト３８Ｚが含まれる。

図６は計算ノードに記憶されたヘッダ情報の一例を示す図表である。ヘッダ情報４０は、後述する「計算ノード群を使用した通信」毎に通信装置により登録され、各計算ノードに分散されて管理されている。例えば、Ｍ回分の通信のヘッダ情報を記憶するとする。ヘッダ情報４０には、通信１のヘッダ情報４０_１、通信２のヘッダ情報４０_２、・・・通信Ｍのヘッダ情報４０_Ｍが含まれる。

１回の通信で送信されるパケット群の各パケットにヘッダが含まれる。図７はＴＣＰ／ＩＰヘッダの一例を示す図表である。

ＴＣＰ／ＩＰヘッダは、ＴＣＰヘッダとして、送信元ポート、送信先ポート、シーケンス番号、確認応答番号、ヘッダ長、予約、フラグ群、ウィンドウサイズ、チェックサム、緊急ポインタ、及びオプションを含む。オプションは任意項目である。ＴＣＰ／ＩＰヘッダは、ＩＰヘッダとして、送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、ゼロ、プロトコル、及びパケット長を含む。

後述する「計算ノード群を使用した通信」では、ヘッダの一部の情報を、ヘッダ情報として計算ノード３０に登録する。ヘッダの全部の情報をヘッダ情報とする場合に比べて、各計算ノードの計算量が削減される。本実施の形態では、送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート、送信先ポート、シーケンス番号、及びチェックサムを、ヘッダ情報として計算ノード３０に登録する。チェックサムは、ＴＣＰヘッダとデータ部分のエラーチェックを行うために使用される値である。

以下では、図１の通信装置２０Ａを、「送信元の通信装置Ａ」または「通信装置Ａ」と称する。また、図１の通信装置２０Ｂを、「送信先の通信装置Ｂ」または「通信装置Ｂ」と称する。

＜送信処理＞
次に、送信処理について説明する。
まず、送信元の通信装置Ａから送信先の通信装置Ｂに対してパケット群を送信する送信処理について説明する。

図８は本発明の実施の形態に係る送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。送信処理を実行するための制御プログラムは、送信側の通信装置ＡのＣＰＵにより、ＲＯＭから読み出されて実行される。以下では、便宜上、通信装置Ａを処理動作の主体として記載する。

送信処理の制御プログラムは、送信元の通信装置Ａと送信先の通信装置Ｂとの間のコネクションの確立を要求する際に開始される。

まず、ステップ１００で、送信元の通信装置Ａは、計算ノード群の各計算ノードから、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報を取得する。

通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報は、有効期限が経過するまでは、通信装置Ｂが、送信元の通信装置Ａを信頼することを表す情報である。通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報は、通信装置ＡのＩＰアドレス（送信元ＩＰアドレス）、通信装置Ｂの接続ポート（送信先のポート番号）、及び有効期限を対応付けた情報である。

図１０は計算ノード群から信頼情報を取得する工程の一例を示す模式図である。図１０に示すように、本実施の形態では、複数の通信装置の各々に対応する信頼リストが、計算ノード群３５の各計算ノードに分散されて管理されている。各計算ノードが保持する各通信装置の信頼リストは、後述する通り、対応する通信装置により登録され更新される。

送信元の通信装置Ａは、計算ノード群３５の各計算ノードに、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報の送信を要求する。要求された信頼情報を保持する計算ノードは、要求に応じて通信装置Ａに信頼情報を送信する。

次に、ステップ１０２で、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報が、計算ノード群の過半数以上の計算ノードに存在するか否かを判断する。信頼情報が過半数以上の計算ノードに存在する場合は、ステップ１０４に進む。信頼情報が過半数以上の計算ノードに存在しない場合は、ステップ１０８に進む。

次に、ステップ１０４で、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報が、計算ノード群の過半数以上の計算ノードで有効期限内か否かを判断する。パケット群を送信する送信時期が、信頼情報に含まれる有効期限以前の場合は、信頼情報は有効期限内である。

有効期限の切れていない信頼情報が、計算ノード群の過半数以上の計算ノードから取得されている場合は、正常な通信が行なえると判断してステップ１０６に進む。ステップ１０６では、通信装置Ａは、計算ノード群を使用せず、パケット群を通信装置Ｂに送信して、ルーチンを終了する。即ち、通信装置Ａは、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信を行う。

一方、ステップ１０４で、過半数以上の計算ノードで信頼情報の有効期限が切れている場合は、ステップ１０８に進む。即ち、信頼情報が過半数以上の計算ノードから取得されていない場合、及び有効期限が切れた信頼情報が過半数以上の計算ノードから取得されている場合は、正常な通信が行なえないと判断して、ステップ１０８に進む。ステップ１０８では、通信装置Ａは、後述する「計算ノード群を使用した送信処理」を行い、ルーチンを終了する。

（計算ノード群を使用した送信処理）
ここで「計算ノード群を使用した送信処理」について説明する。図９は計算ノード群を使用した送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２０で、通信装置Ａは、送信すべきパケットが残存しているか否かを判断する。残存している場合は、ステップ１２２に進む。

次に、ステップ１２２で、通信装置Ａは、送信を中断するか否かを判断する。送信を中断しない場合は、ステップ１２４に進む。ステップ１２４で、送信元の通信装置Ａは、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信によりパケット群を通信装置Ｂに送信する。

次に、ステップ１２６で、通信装置Ａは、計算ノード群の各計算ノードに対して、例えばＨＴＴＰＳ通信等、暗号化された通信によりヘッダ情報を送信し、ヘッダ情報を登録するように要求して、ステップ１２０に戻る。

図１１は計算ノード群にヘッダ情報を送信する工程の一例を示す模式図である。図１１に示すように、送信元の通信装置Ａは、通信装置Ｂにパケット群を送信する。また、本実施の形態では、送信元の通信装置Ａは、計算ノード群３５の各計算ノードに対して、ヘッダ情報の登録を要求する。各計算ノードは、ヘッダ情報を登録して管理する。

ステップ１２０で送信すべきパケットは残存していない、即ち、パケット群の全てのパケットが送信されたと判断されるまで、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信が行なわれ、パケット群の全てのパケットが送信された場合に、ルーチンを終了する。

ステップ１２２で送信を中断する場合、即ち、通信装置Ｂへのパケット群の送信を途中で止める場合は、ステップ１２８に進む。ステップ１２８では、通信装置Ａは、計算ノード群の各計算ノードに対して、送信したパケットの分のヘッダ情報の削除を求める削除要求を行なって、ルーチンを終了する。この削除要求により、すでに送信してしまったパケットのヘッダ情報が各計算ノードから削除される。

＜受信処理＞
次に、受信処理について説明する。
次に、送信元の通信装置Ａから送信されたパケット群を受信する送信先の通信装置Ｂの受信処理について説明する。

図１２は本発明の実施の形態に係る受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。受信処理を実行するための制御プログラムは、受信側の通信装置ＢのＣＰＵにより、ＲＯＭから読み出されて実行される。以下では、便宜上、通信装置Ｂを処理動作の主体として記載する。

受信処理の制御プログラムは、送信元の通信装置Ａと送信先の通信装置Ｂとの間でコネクションが確立されると開始される。

まず、ステップ２００で、送信先の通信装置Ｂは、自装置の記憶部に記憶された信頼リスト（以下、「自装置の信頼リスト」という。）に、送信元の通信装置Ａに対する信頼情報が存在するか否かを判断する。

上記の通り、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報は、通信装置ＡのＩＰアドレス（送信元ＩＰアドレス）、通信装置Ｂの接続ポート（送信先のポート番号）、及び有効期限を対応付けた情報である。信頼情報の有効期限が経過するまでは、通信装置Ｂは、送信元の通信装置Ａを信頼する。

自装置の通信装置Ａに対する信頼情報が、自装置の信頼リストに存在する場合は、ステップ２０２に進む。自装置の通信装置Ａに対する信頼情報が、自装置の信頼リストに存在しない場合は、ステップ２１２に進む。

次に、ステップ２０２で、通信装置Ｂは、自装置の通信装置Ａに対する信頼情報が有効期限内か否かを判断する。有効期限内の信頼情報である場合には、送信元の通信装置Ａを信頼できる通信装置であると判断し、ステップ２０４に進む。

次に、ステップ２０４で、通信装置Ｂは、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信によりパケット群を受信し、受信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダを用いてパケットを再構築する。

次に、ステップ２０６で、通信装置Ｂは、後述する「信頼情報の有効期限の変更処理」を行い、ルーチンを終了する。例えば、送信元の通信装置Ａを信頼した場合に、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限を延長する。

一方、ステップ２０２で、信頼情報の有効期限が切れている場合は、送信元の通信装置Ａに対する信頼を継続することができないと判断して、ステップ２０８に進む。

次に、ステップ２０８で、通信装置Ｂは、自装置の信頼リストから、有効期限切れの信頼情報を削除する。次に、ステップ２１０で、通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードに対して、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報を削除するように、計算ノードが保持する信頼リストの更新を求める更新要求を行なって、ルーチンを終了する。各計算ノードは、更新要求に応じて、計算ノードの信頼リストから有効期限切れの信頼情報を削除する。

次に、ステップ２１２で、通信装置Ｂは、後述する「計算ノード群を使用した受信処理」を行い、ルーチンを終了する。即ち、自装置の通信装置Ａに対する信頼情報が存在しない場合、及び自装置の通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限が切れている場合は、後述する「計算ノード群を使用した受信処理」を行う。

（計算ノード群を使用した受信処理）
ここで「計算ノード群を使用した受信処理」について説明する。図１３は計算ノード群を使用した受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ２２０で、通信装置Ｂは、受信すべきパケットが残存しているか否かを判断する。残存している場合は、ステップ２２２に進む。

次に、ステップ２２２で、通信装置Ｂは、受信を中断するか否かを判断する。受信を中断しない場合は、ステップ２２４に進む。ステップ２２４で、通信装置Ｂは、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信によりパケットを受信して、ステップ２２０に戻る。

一方、ステップ２２２で受信を中断すると判断された場合、即ち、通信装置Ｂがパケット群の受信を途中で止める場合は、ステップ２２６に進む。ステップ２２６において、通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードに対して、受信したパケットの分のヘッダ情報の削除を求める削除要求を行なって、ルーチンを終了する。この削除要求により、すでに受信したパケットのヘッダ情報が計算ノード群から削除される。

ステップ２２０で受信すべきパケットは残存していない、即ち、パケット群の全てのパケットが受信されたと判断されるまで、ＴＣＰ／ＩＰ通信が行なわれ、パケット群の全てのパケットが受信された場合に、ステップ２２８に進む。

次に、ステップ２２８で、通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードから、受信したパケット群の各パケットのヘッダ情報を、例えばＨＴＴＰＳ通信等、暗号化された通信により取得する。

次に、ステップ２３０で、通信装置Ｂは、受信したパケット群の各パケットのヘッダ情報と、計算ノード群から取得した各パケットの「正しいヘッダ情報」とが完全に一致しているか否かを判断する。完全に一致している場合は、ステップ２３２に進む。ステップ２３２で、通信装置Ｂは、パケットの改ざん無しと判定する。即ち、通信装置Ｂは、信頼できる通信装置Ａからの正常な通信が行なわれたと判定する。

計算ノード群の各計算ノードにヘッダ情報が記憶されている。ここでは、計算ノード群の過半数以上の計算ノードが保持するヘッダ情報が、「正しいヘッダ情報」と見なされる。本実施の形態では、受信したパケット群の各パケットについて、各パケットのヘッダに含まれる、送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート、送信先ポート、シーケンス番号、及びチェックサムの各項目を、正しいヘッダ情報の対応する項目と照合する。

次に、ステップ２３４で、通信装置Ｂは、受信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダ情報のシーケンス番号に従って、パケットを再構築する。図１５は計算ノード群からヘッダ情報を取得する工程の一例を示す模式図である。通信装置Ｂは、計算ノード群３５の各計算ノードからヘッダ情報を取得する。

通信装置Ｂは、受信したパケット群の各パケットのヘッダ情報が、計算ノード群３５から取得された正しいヘッダ情報と一致する場合に、シーケンス番号に従ってパケットを再構築する。図示した例では、転送データは、７個のパケットに分割して送信される。各パケットには、データの並び順に併せてシーケンス番号（９４００００～９４０００６）が付与されている。通信装置Ｂは、シーケンス番号に従ってパケットを再構築し、転送データを復元する。

次に、ステップ２３６で、通信装置Ｂは、後述する「信頼情報の有効期限の変更処理」を行い、ルーチンを終了する。例えば、通信装置Ａと通信装置Ｂとの最初の正常な通信が行われた場合には、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報を、自装置の信頼リスト及び計算ノード群の信頼リストに新たに登録する。

一方、ステップ２３０でヘッダ情報が完全に一致していない場合は、ステップ２３８に進む。ステップ２３８で、パケットの改ざん有りと判定する。即ち、パケットのヘッダ及びパケットに含まれるデータの少なくとも一方が途中で書き換えられる等、データが改ざんされた可能性があると判定する。

パケットが改ざんされた場合、送信元の通信装置Ａに対する信頼を継続することができないと判断する。次のステップ２４０で、通信装置Ｂは、自装置の信頼リストから、自装置の通信装置Ａに対する信頼情報を削除する。

次に、ステップ２４２で、通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードに対して、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報を削除するように、信頼リストの更新を求める更新要求を行なって、ルーチンを終了する。各計算ノードは、更新要求に応じて、計算ノードの信頼リストから、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報を削除する。

（信頼情報の有効期限の変更処理）
ここで「信頼情報の有効期限の変更処理」について説明する。
図１４は信頼情報の有効期限の変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。有効期限の変更処理は、既に登録されている信頼情報の有効期限の延長、及び登録されていない信頼情報の有効期限の登録の両方を含む。

本実施の形態では、有効期限の登録や延長を行う条件は、通信装置の利用者により通信装置毎に予め設定されている。有効期限の登録や延長を行う条件は、利用者が任意に決めることができる。複数の通信装置の各々は、設定された条件に従って有効期限の登録や延長を行う。

まず、ステップ２５０で、通信装置Ｂは、信頼情報の有効期限の変更を行うか否かを判断する。有効期限の変更を行なわない場合、即ち、既に登録されている信頼情報の有効期限の延長、及び登録されていない信頼情報の有効期限の登録のいずれも行なわない場合は、ルーチンを終了する。有効期限の変更を行う場合は、ステップ２５２に進む。

次に、ステップ２５２で、通信装置Ｂは、正常通信が行われた通信装置Ａに対する信頼情報が、自装置の信頼リストに存在するか否かを判断する。信頼情報が自装置の信頼リストに存在する場合は、ステップ２５４に進む。ステップ２５４で、自装置の信頼リストの通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限を延長する。

一方、ステップ２５２で、正常通信が行われた通信装置Ａに対する信頼情報が、自装置の信頼リストに存在しない場合は、ステップ２５８に進む。ステップ２５８で、通信装置Ｂは、自装置の通信装置Ａに対する有効期限付きの信頼情報を、自装置の信頼リストに新たに登録する。正常通信が行われた通信装置ＡのＩＰアドレス（送信元ＩＰアドレス）及び通信装置Ｂの接続ポート（送信先のポート番号）が、有効期限と共に自装置の信頼リストに登録される。

自装置の信頼リストに対し、既に登録されている信頼情報の有効期限を延長した場合、及び登録されていない信頼情報の有効期限を新たに登録した場合は、ステップ２５６に進む。

次に、ステップ２５６で、通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードに対して、各計算ノードの信頼リストの更新を求める更新要求を行なって、ルーチンを終了する。通信装置Ｂは、計算ノード群の各計算ノードに対して、通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限を、自装置の信頼リストの内容と同一となるように更新する要求を行なう。

通信装置Ｂの信頼リストにおいて信頼情報の有効期限が延長された場合は、各計算ノードは、更新要求に応じて、計算ノードが保持する通信装置Ｂの信頼リストに含まれる、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限を延長する。

また、通信装置Ｂの信頼リストに新たな信頼情報が登録された場合は、各計算ノードは、更新要求に応じて、計算ノードが保持する通信装置Ｂの信頼リストに、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する信頼情報（有効期限を含む）を追加登録する。

以上の通り、本実施の形態では、通信装置Ａは、ＴＣＰ/ＩＰ通信により通信装置Ｂにパケット群を送信する。通信装置Ｂは、自装置が保持する信頼リストに基づいて、送信元の通信装置Ａに対する有効な信頼情報があるか否かを判断する。

通信装置Ｂの通信装置Ａに対する有効な信頼情報が無い場合には、通信装置Ｂは、計算ノード群を使用した通信を行う。計算ノード群を使用した通信では、通信装置Ａが、送信したパケット群に対応するヘッダ情報を、計算ノード群の各計算ノードに登録している。ヘッダ情報は、計算ノード群の各計算ノードに分散されて管理されており、改ざんが困難である。

通信装置Ｂは、通信装置Ａからパケット群を受信すると共に、受信したパケット群に対応するヘッダ情報を計算ノード群から取得する。通信装置Ｂは、受信したパケット群のヘッダ情報と、計算ノード群から取得した「正しいヘッダ情報」とを照合して、受信したパケット群についてデータ改ざんが無いか検証する。送信元の通信装置を信頼していない場合でも、安全に通信を行うことができる。

コンピュータ同士でデータ転送を行う際に、転送データの改ざんを検出する仕組みを設けることで、転送データの改ざんが抑止される。ＴＣＰ/ＩＰ通信であれば、各データ部にヘッダが付加されて送信される。上位のアプリケーション層のプロトコル（例えば、ＦＴＰ、ＨＴＴＰ等）に拘らず、計算ノード群を使用した通信を行うことができる。

通信装置Ａと正常に通信が行われた場合は、通信装置Ａに対する信頼情報を、自装置の信頼リスト及び計算ノードの信頼リストに登録する。通信装置Ａに対する信頼情報が既に存在する場合には、通信装置Ａに対する信頼情報の有効期限を延長する。通信装置Ａとの通信でデータ改ざんが行われた場合は、通信装置Ａに対する信頼情報を、自装置の信頼リスト及び計算ノードの信頼リストから削除する。

一方、通信装置Ｂの通信装置Ａに対する有効な信頼情報がある場合には、通信装置Ｂは、送信元の通信装置Ａを信頼して、計算ノード群を使用せずにＴＣＰ/ＩＰ通信を行う。送信元の通信装置を信頼して「計算ノード群を使用しない通信」を行うことで、計算ノード群の計算量が大幅削減される。

＜変形例＞
なお、上記実施の形態で説明した情報処理装置、プログラム、及び情報処理システムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

上記実施の形態では、送信処理及び受信処理をソフトウェアで実現する場合について説明したが、同等の処理をハードウェアで実現してもよい。

（ＮＡＴ経由の通信）
図１６は通信システムの構成の変形例を示す概略図である。図１６に示す通信システム１０Ａは、複数の通信装置２０、計算ノード群３５、及び中継器５０を備えている。中継器５０は、ＮＡＴ（Network Address Translation）等、ヘッダに含まれる送信元のＩＰアドレスや送信先のＩＰアドレスを書き換える機能を備えたコンピュータ等の機器である。

図１６に示す通信システムでは、通信装置Ａは、中継器５０を経由して通信装置Ｂにパケット群を送信する。通信装置Ａから中継器５０への通信では、中継器５０は送信先となる。中継器５０は、自装置が保持する信頼リストに基づいて、送信元の通信装置Ａが信頼できるか否かを判断する。通信装置Ａが信頼できる場合には、計算ノード群３５Ａを使用しない通信を行う。通信装置Ａが信頼できない場合には、計算ノード群３５Ａを使用した通信を行う。

中継器５０から通信装置Ｂへの通信では、中継器５０は送信元となる。通信装置Ｂは、自装置が保持する信頼リストに基づいて、送信元の中継器５０が信頼できるか否かを判断する。中継器５０が信頼できる場合には、計算ノード群３５Ｂを使用しない通信を行う。中継器５０が信頼できない場合には、計算ノード群３５Ｂを使用した通信を行う。

なお、計算ノード群３５Ａと計算ノード群３５Ｂとを別々に図示するが、計算ノード群３５Ａに含まれる複数の計算ノードと、計算ノード群３５Ｂに含まれる複数の計算ノードとは、同じでもよく、重複していてもよい。

（コンピュータの停止）
また、上記実施の形態では、有効期限が切れた信頼情報を各計算ノードから削除する例、信頼できない送信元に対する信頼情報を各計算ノードから削除する例、通信を中断した場合に各計算ノードからヘッダ情報を削除する例について説明したが、計算ノード群の各計算ノードから情報を削除するタイミングはこれ等に限定されない。

例えば、複数の通信装置の各々は、自装置のコンピュータが停止する場合に、計算ノード群の各計算ノードに対し、自装置に関連して登録された情報のリセットを要求する。このリセット要求により、計算ノード群の各計算ノードから、自装置に関連して登録された信頼情報及びヘッダ情報が削除される。

（ブロックチェーン）
また、上記実施の形態では、計算ノード群の過半数以上の計算ノードが保持する情報を「正しい情報」と見なしているが、信頼情報及びヘッダ情報を、改ざんが困難なブロックチェーンで記憶しておいてもよい。この場合は、ブロックチェーンで記憶された情報を「正しい情報」とする。

図１７はブロックチェーンのデータ構造の一例を示す概略図である。ブロックチェーンは、所定のデータ構造を有するブロックを接続したものである。複数のブロックは、時系列に接続されている。各ブロックは、管理対象となる情報、１つ以上前のブロック（前ブロック）の情報を示すハッシュ値、及び改ざんの有無を検知するための情報（ノンス値または署名等）を含む。

例えば、ブロックｎは、前ブロックｎ－１のハッシュ値Ｈｎ－１を保持し、ブロックｎ＋１は、前ブロックｎのハッシュ値Ｈｎを保持する。本実施の形態では、管理対象となる情報は、図５に示す信頼リスト群や、図６に示すヘッダ情報である。一部の信頼情報及びヘッダ情報が削除された場合は、次のブロックでは、残りの信頼情報及びヘッダ情報が管理対象となる。

計算ノード群の複数の計算ノードが、ブロックチェーンを共有して管理する管理部として機能する。計算ノード群の複数の計算ノードの各々は、複数の計算ノード間で、生成されたブロックの情報及び最新のブロックチェーンの情報を共有する。

計算ノード群の複数の計算ノードの各々は、不正や改ざんを防止するために、所定のコンセンサスアルゴリズムに参加する。ブロックチェーンには、所定のコンセンサスアルゴリズムに従ったコンセンサス処理を経て、新たなブロックが追加される。例えば、ノンス値を先に発見した計算ノードが生成したブロックが、最終的にブロックチェーンに追加されるブロックとなる。ノンス値を発見した計算ノードには、報酬が支払われる。

各計算ノードは、例えば、以下の処理を行う。

（１）各計算ノードは、管理対象となる情報を受け付ける。
（２）各計算ノードは、前ブロックに基づく情報と、受け付けた情報とを含むブロックを生成する。
（３）各計算ノードは、自装置が生成したブロック、他の計算ノードが生成したブロックに対して、所定のコンセンサス処理を行なった後、自装置が管理するブロックチェーンに新たなブロックを追加する。
（４）各計算ノードは、他の計算ノードとの間で情報交換を行う。自装置が生成したブロック、他の計算ノードが生成したブロック等の情報を、他の計算ノードに送信する。
（５）各計算ノードは、ブロックチェーンのコピーを記憶する。
（６）各計算ノードは、自装置が保持するブロックチェーンに、ブロックを追加する際に、追加するブロック内の情報の検証を行う。
（７）各計算ノードは、他の計算ノードからの要求に応じて、自装置が保持するブロックチェーンの情報を出力する。

１０ 通信システム
１０Ａ 通信システム
２０ 通信装置
２０Ａ 通信装置
２０Ｂ 通信装置
２２ 情報処理部
２４ 通信部
２６ 記憶部
２８ 信頼リスト
３０ 計算ノード
３２ 情報処理部
３４ 通信部
３５ 計算ノード群
３５Ａ 計算ノード群
３５Ｂ 計算ノード群
３６ 記憶部
３８ 信頼リスト群
４０ ヘッダ情報
５０ 中継器
Ａ 通信装置
Ｂ 通信装置

Claims (16)

1. パケットを複数含むパケット群を送信する送信部と、
   前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合に、複数のノードに管理情報を分散させて登録して管理する管理部の前記複数のノードの各々に、前記送信部が送信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報であるヘッダ情報が前記管理情報として登録されるように指示する処理を行う処理部と、
   を含む通信装置。
2. 相手先の通信装置を自装置が信頼しているかを示す信頼情報が記録された信頼リストを記憶した記憶部と、
   相手先の通信装置から送信されたパケット群を受信する受信部と、
   自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合に、パケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報であるヘッダ情報を複数のノードに管理情報として分散させて登録して管理する管理部に対し前記送信元の通信装置により登録された管理情報のうち、前記受信部で受信したパケット群に対応する管理情報に基づいて、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行う処理部と、
   を含む通信装置。
3. パケットを複数含むパケット群を送信し、かつ相手先の通信装置から送信されたパケット群を受信する通信部と、
   相手先の通信装置を自装置が信頼していることを示す信頼情報が記録された信頼リストを記憶した記憶部と、
   前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合に、複数のノードによって管理情報を分散させて登録して管理する管理部の前記複数のノードの各々に、前記通信部が送信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダの一部の情報が前記管理情報として登録されるように指示し、
   かつ、自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合に、前記管理部に前記送信元の通信装置により登録された管理情報のうち、前記通信部で受信したパケット群に対応する管理情報に基づいて、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行なう処理部と、
   を含む通信装置。
4. 前記自装置が送信元の通信装置を信頼していない場合が、
   前記信頼リストに自装置が送信元の通信装置を信頼していることを示す信頼情報が記録されていない場合、または、記録された前記信頼情報の有効期限が切れている場合である、
   請求項２または請求項３に記載の通信装置。
5. 前記処理部は、
   有効期限が切れている前記信頼情報を、前記信頼リストから削除する処理を行う、
   請求項４に記載の通信装置。
6. 前記処理部は、
   前記自装置が送信元の通信装置を信頼している場合は、
   前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行わず、前記受信したパケット群を再構築する処理を行う、
   請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記処理部は、
   前記自装置が送信元の通信装置を信頼している場合は、
   前記信頼リストに記録された信頼情報の有効期限を延長する処理を行う、
   請求項６に記載の通信装置。
8. 前記処理部は、
   前記受信したパケット群の各パケットに含まれるヘッダのヘッダ情報と、前記受信したパケット群に対応する管理情報として管理されているヘッダ情報とを照合して、前記受信したパケット群が改ざんされているかを判定する処理を行う、
   請求項２から請求項７までのいずれか１項に記載の通信装置。
9. 前記管理情報として管理されているヘッダ情報が、
   前記複数のノードのうち過半数のノードが保持するヘッダ情報である、
   請求項８に記載の通信装置。
10. 前記処理部は、
    改ざん有りと判定された場合には、前記受信したパケット群を再構築する処理を行わず、前記信頼リストに記録された信頼情報を削除する処理を行う、
    請求項２から請求項９までのいずれか１項に記載の通信装置。
11. 前記処理部は、
    改ざん無しと判定された場合には、前記受信したパケット群を再構築する処理と、記録されていない信頼情報を前記信頼リストに登録する処理、及び前記信頼リストに記録された信頼情報の有効期限を延長する処理の一方とを行う、
    請求項２から請求項１０までのいずれか１項に記載の通信装置。
12. 前記処理部は、
    前記管理部の前記複数のノードの各々に、自装置の記憶部に記憶された信頼リストが前記管理情報として登録されるように指示する処理を行う、
    請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の通信装置。
13. 前記処理部は、
    自装置の記憶部に記憶された信頼リストが変更された場合に、
    前記管理部の前記複数のノードの各々に、変更後の信頼リストに応じて前記管理情報の信頼リストが更新されるように指示する処理を行う、
    請求項１２に記載の通信装置。
14. 前記パケット群を送信する送信先の通信装置によって自装置が信頼されていない場合が、前記管理部の前記複数のノードの過半数のノードが保持する前記信頼リストに自装置が送信元の通信装置を信頼していることを示す信頼情報が記録されていない場合、または、記録された前記信頼情報の有効期限が切れている場合である、
    請求項１または請求項３を引用する請求項１２または請求項１３に記載の通信装置。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の複数の通信装置と、複数のノードに管理情報を分散させて登録して管理する管理部と、を備えた通信システム。
16. コンピュータを、
    請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の通信装置の各部として機能させるためのプログラム。

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