JPWO2020178968A1 - ネットワーク検査システムおよびネットワーク検査プログラム - Google Patents

Abstract

検査制御部（２１０）は、１つ以上のノードが接続された通信ネットワーク（１０１、１０２）の通信状況を確認し、前記通信状況に基づいて前記通信ネットワークの検査の可否を判定する。前記通信ネットワークの検査が可能であると判定された場合、検査制御部は、前記通信ネットワークを検査するためのパルス信号である基礎信号を前記通信ネットワークへ出力する。検査部（２２０）は、前記通信ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である検査信号を受け付け、前記検査信号の波形に基づいて、前記通信ネットワークに接続された新たなノードの有無を判定する。

Description

本発明は、通信ネットワークに接続された不正ノードの検知に関するものである。

車載ネットワークなどの通信ネットワークに不正ノードが接続されると、通信ネットワークにおいて正常な処理が行われなくなってしまう可能性がある。
そのため、通信ネットワークに接続された不正ノードを検知することが重要である。

特開２０１８−０３１７１８号公報

送電線に配置されたノードの故障を検知するための技術として、ＴＤＲと呼ばれる技術が知られている。ＴＤＲでは、送電線に流されたパルス信号の波形の変化に基づいて、ノードの故障が検知される。ＴＤＲはＴｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｒｙの略称である。
特許文献１には、ＴＤＲに関する技術が開示されている。具体的には、送電線に出力されたパルス波の反射時間に基づいて事故の発生箇所を特定する方式が開示されている。
しかし、ＴＤＲは送電線を対象とする技術であり、通信ネットワークに対してＴＤＲをそのまま適用することはできない。例えば、通信ネットワークに対してＴＤＲがそのまま適用された場合、通信ネットワークにおける通信がＴＤＲの影響を受けてしまい通信が正常に行われなくなる可能性がある。

本発明は、通信ネットワークにおける通信に影響を与えずに不正ノードを検知できるようにすることを目的とする。

本発明のネットワーク検査システムは、
１つ以上のノードが接続された通信ネットワークの通信状況を確認し、前記通信状況に基づいて前記通信ネットワークの検査の可否を判定する通信状況確認部と、
前記通信ネットワークの検査が可能であると判定された場合に前記通信ネットワークを検査するためのパルス信号である基礎信号を前記通信ネットワークへ出力する基礎信号出力部と、
前記通信ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である検査信号を受け付け、前記検査信号の波形に基づいて、前記通信ネットワークに接続された新たなノードの有無を判定するノード判定部とを備える。

本発明によれば、通信ネットワークにおける通信に影響を与えずに不正ノード（新たなノード）を検知することが可能となる。

実施の形態１におけるネットワーク検査システム１００の構成図。 実施の形態１におけるネットワーク検査装置２００の構成図。 実施の形態１におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態１における各種信号の関係図。 実施の形態１における通信状況の確認の説明図。 実施の形態１における通信状況の確認の説明図。 実施の形態２におけるネットワーク検査システム１００の構成図。 実施の形態２におけるネットワーク検査装置２００の構成図。 実施の形態２におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態２におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態２における検査信号１１２の復元の説明図。 実施の形態３におけるネットワーク検査システム１００の構成図。 実施の形態３におけるネットワーク検査装置２００の構成図。 実施の形態３におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態４におけるネットワーク検査システム１００の構成図。 実施の形態４におけるネットワーク検査装置２００の構成図。 実施の形態４におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態４におけるネットワーク検査方法のフローチャート。 実施の形態４における通信信号の再送の説明図。 実施の形態におけるネットワーク検査装置２００のハードウェア構成図。

実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。

実施の形態１．
通信ネットワークに接続された不正ノードを検知するための形態について、図１から図６に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊

図１に基づいてネットワーク検査システム１００の構成を説明する。
ネットワーク検査システム１００は、１つ以上の通信ネットワークを有する。
具体的には、ネットワーク検査システム１００は、第１ネットワーク１０１と第２ネットワーク１０２とを有する。
但し、ネットワーク検査システム１００は、１つの通信ネットワークを有してもよいし、３つ以上の通信ネットワークを有してもよい。

例えば、通信ネットワークは車載ネットワークである。具体的な車載ネットワークはＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）である。

それぞれの通信ネットワークには、１つ以上のノードが接続されている。例えば、ノードは車載機器である。
「通常ノード」は、第１ネットワーク１０１に接続されていたノードであり、第１ネットワーク１０１に正当に接続されている。
「不正ノード」は、第１ネットワーク１０１に新たに接続されたノードであり、第１ネットワーク１０１に不正に接続された。

ネットワーク検査システム１００は、不正ノードを検出するためのネットワーク検査装置２００を備える。

図２に基づいて、ネットワーク検査装置２００の構成を説明する。
ネットワーク検査装置２００は、プロセッサ２０１とメモリ２０２と補助記憶装置２０３と入出力インタフェース２０４と通信インタフェース２０５と各種回路といったハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線を介して互いに接続されている。

具体的には、ネットワーク検査装置２００には、パルス信号回路２８１と第１セレクタ２８２と第２セレクタ２８３とＡＤ変換回路２８４といった回路が備わる。

プロセッサ２０１は、演算処理を行うＩＣであり、他のハードウェアを制御する。例えば、プロセッサ２０１は、ＣＰＵまたはＤＳＰである。
ＩＣは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。
ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。
ＤＳＰは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略称である。

メモリ２０２は揮発性の記憶装置である。メモリ２０２は、主記憶装置またはメインメモリとも呼ばれる。例えば、メモリ２０２はＲＡＭである。メモリ２０２に記憶されたデータは必要に応じて補助記憶装置２０３に保存される。
ＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。

補助記憶装置２０３は不揮発性の記憶装置である。例えば、補助記憶装置２０３は、ＲＯＭ、ＨＤＤまたはフラッシュメモリである。補助記憶装置２０３に記憶されたデータは必要に応じてメモリ２０２にロードされる。
ＲＯＭは、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。
ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略称である。

入出力インタフェース２０４は、入力装置および出力装置が接続されるポートである。例えば、入出力インタフェース２０４はＵＳＢ端子であり、入力装置はキーボードおよびマウスであり、出力装置はディスプレイである。
ＵＳＢは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略称である。

通信インタフェース２０５は、通信用のインタフェースである。例えば、通信インタフェース２０５は通信ポートである。ネットワーク検査装置２００と各通信ネットワークとの間の信号の入出力は通信インタフェース２０５を用いて実現される。

パルス信号回路２８１は、パルス信号を発生させる回路である。

第１セレクタ２８２と第２セレクタ２８３とのそれぞれは、接続先となる通信ネットワークを切り替える回路である。

ＡＤ変換回路２８４は、アナログ信号をデジタルデータに変換する回路である。ＡＤ変換回路はＡＤコンバータとも呼ばれる。

ネットワーク検査装置２００は、検査制御部２１０と検査部２２０といった要素を備える。これらの要素はソフトウェアで実現される。
検査制御部２１０は、通信状況確認部２１１と基礎信号出力部２１２と切り替え部２１３とを備える。
検査部２２０は、ノード判定部２２１と結果出力部２２２とを備える。

補助記憶装置２０３には、検査制御部２１０と検査部２２０としてコンピュータを機能させるためのネットワーク検査プログラムが記憶されている。ネットワーク検査プログラムは、メモリ２０２にロードされて、プロセッサ２０１によって実行される。
補助記憶装置２０３には、さらに、ＯＳが記憶されている。ＯＳの少なくとも一部は、メモリ２０２にロードされて、プロセッサ２０１によって実行される。
プロセッサ２０１は、ＯＳを実行しながら、ネットワーク検査プログラムを実行する。
ＯＳは、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。

ネットワーク検査プログラムの入出力データは記憶部２９０に記憶される。
メモリ２０２は記憶部２９０として機能する。但し、補助記憶装置２０３、プロセッサ２０１内のレジスタおよびプロセッサ２０１内のキャッシュメモリなどの記憶装置が、メモリ２０２の代わりに、又は、メモリ２０２と共に、記憶部２９０として機能してもよい。

ネットワーク検査装置２００は、プロセッサ２０１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、プロセッサ２０１の役割を分担する。

ネットワーク検査プログラムは、光ディスクまたはフラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録（格納）することができる。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
ネットワーク検査装置２００の動作はネットワーク検査方法に相当する。また、ネットワーク検査方法の手順はネットワーク検査プログラムの手順に相当する。

図３に基づいて、ネットワーク検査方法を説明する。
ステップＳ１０１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークを１つ選択する。
ステップＳ１０１で選択された通信ネットワークを「選択ネットワーク」と称する。

ステップＳ１０２において、切り替え部２１３は、基礎信号の出力先となる通信ネットワークを選択ネットワークに切り替える。基礎信号については後述する。
具体的には、切り替え部２１３は、選択ネットワークを指定した第１セレクタ信号を第１セレクタ２８２に入力する。第１セレクタ信号は、第１セレクタ２８２を制御するための信号である。
そして、第１セレクタ２８２は、第１セレクタ信号に従って接続先を選択ネットワークに切り替える。

さらに、切り替え部２１３は、検査信号の入力元となる通信ネットワークを選択ネットワークに切り替える。検査信号については後述する。
具体的には、切り替え部２１３は、選択ネットワークを指定した第２セレクタ信号を第２セレクタ２８３に入力する。第２セレクタ信号は、第２セレクタ２８３を制御するための信号である。
そして、第２セレクタ２８３は、第２セレクタ信号に従って接続先を選択ネットワークに切り替える。

ステップＳ１１１において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況を確認する。
ステップＳ１１２において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況に基づいて、選択ネットワークの検査の可否を判定する。
選択ネットワークの検査が可能であると判定された場合、処理はステップＳ１２１に進む。
選択ネットワークの検査が不可であると判定された場合、処理はステップＳ１１１に進む。
通信状況の確認について後述する。

ステップＳ１２１において、基礎信号出力部２１２は、選択ネットワークへ基礎信号を出力する。
基礎信号は、選択ネットワークを検査するためのパルス信号であり、予め決められた時間間隔を有する。具体的には、基礎信号はステップ波である。

具体的には、基礎信号出力部２１２は、信号出力指令をパルス信号回路２８１に入力する。信号出力指令は、基礎信号となるパルス信号の出力を指令するための信号である。
そして、パルス信号回路２８１が、予め決められた時間間隔を有するパルス信号を出力する。パルス信号回路２８１から出力されるパルス信号が基礎信号である。

パルス信号回路２８１から出力された基礎信号は、第１セレクタ２８２を通って、選択ネットワークに入力される。

ステップＳ１３１において、ノード判定部２２１は、選択ネットワークを流れる検査信号を受け付ける。
検査信号は、選択ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である。

ノード判定部２２１は、検査信号を以下のように受け付ける。
選択ネットワークを流れる検査信号は、第２セレクタ２８３を通って、ＡＤ変換回路２８４に入力される。
ＡＤ変換回路２８４は、入力された検査信号をアナログ信号からデジタルデータに変換し、検査信号のデジタルデータを出力する。検査信号のデジタルデータは、ＡＤ変換回路２８４からノード判定部２２１に入力される。
ノード判定部２２１は、入力された検査信号のデジタルデータを受け付ける。

ステップＳ１３２において、ノード判定部２２１は、検査信号の波形に基づいて、選択ネットワークに接続された新たなノードの有無を判定する。

ノード判定部２２１は、以下のように判定を行う。
検査制御部２１０は、選択ネットワークを検査部２２０に通知する。例えば、切り替え部２１３が、ステップＳ１０２で選択ネットワークをノード判定部２２１に通知する。
ノード判定部２２１は、デジタルデータが表す検査信号の波形を選択ネットワーク用の参照信号の波形と比較し、比較結果に基づいて判定を行う。

図４に基づいて、基礎信号１１１と検査信号１１２と参照信号１１３との関係を説明する。
基礎信号１１１は、予め決められた時間間隔を有するパルス信号である。
検査信号１１２は、選択ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である。検査信号１１２の波形には、選択ネットワークに接続されたノード群（不正ノードを含む）による反射が含まれる。図４において、検査信号１１２の波形は、４つのノードによる４つの反射を含んでいる。
参照信号１１３は、通常ノード群だけが接続された選択ネットワークに対応する検査信号である。参照信号１１３の波形には、選択ネットワークに接続された通常ノード群による反射が含まれる。図４において、参照信号１１３の波形は、３つの正常ノードによる３つの反射を含んでいる。

ノード判定部２２１は、検査信号１１２と参照信号１１３とのそれぞれの波形のインピーダンスを分析する。そして、ノード判定部２２１は、検査信号１１２の波形に含まれる反射の数を参照信号１１３の波形に含まれる反射の数と比較する。
検査信号１１２の波形に含まれる反射の数が参照信号１１３の波形に含まれる反射の数より多い場合、ノード判定部２２１は、選択ネットワークに接続された新たなノード（不正ノード）が有ると判定する。
検査信号１１２の波形に含まれる反射の数が参照信号１１３の波形に含まれる反射の数と同じである場合、ノード判定部２２１は、選択ネットワークに接続された新たなノード（不正ノード）が無いと判定する。
検査信号１１２の波形に含まれる反射の数が参照信号１１３の波形に含まれる反射の数より少ない場合、ノード判定部２２１は、選択ネットワークに接続された通常ノード群に変化があったと判定する。

図４において、検査信号１１２の波形には４つのノードによる４つの反射が含まれる。一方、参照信号１１３の波形には３つの正常ノードによる３つの反射が含まれる。
したがって、ノード判定部２２１は、選択ネットワークに接続された新たなノード（不正ノード）があると判定する。

図３に戻り、ステップＳ１３３から説明を続ける。
ステップＳ１３３において、結果出力部２２２は、選択ネットワークの検査結果を出力する。つまり、結果出力部２２２は、選択ネットワークに接続された新たなノードの有無を示す検査結果を出力する。
例えば、結果出力部２２２は、選択ネットワークの検査結果をディスプレイに表示する。

ステップＳ１４１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークがあるか判定する。
未選択の通信ネットワークがある場合、処理はステップＳ１０１に進む。
未選択の通信ネットワークがない場合、処理は終了する。

図５および図６に基づいて、通信状況の確認（Ｓ１１１およびステップＳ１１２）について説明する。
通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークの通信状況を確認する。確認時間は、予め決められた時間長である。
具体的には、通信状況確認部２１１は、通信の有無、通信の時間間隔または通信の電圧パターンなどを通信状況として確認する。

図５の（１）において、通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークにおける通信の有無を確認する。
確認時間の間に選択ネットワークで通信が発生しなかった場合、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの検査が可能であると判定する。

図５の（２）において、通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークにおける通信の時間間隔（通信間隔）を確認する。
確認時間における通信間隔が規定間隔よりも長い場合、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの検査が可能であると判定する。
規定間隔は、ネットワーク検査に十分な時間であり、予め決められる。

図５の（３）において、通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークにおける通信の時間間隔（通信間隔）を確認する。
確認時間における通信間隔が規定間隔よりも短い場合、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの検査が不可であると判定する。

図６の（４）において、予め決められた電圧パターン（規定パターン）の通信が発生した場合、次の通信までの間に、規定間隔以上の通信間隔が確保される。この規定は各ノードに予め設定される。
通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークにおける通信の電圧パターンを確認する。
確認時間の間に規定パターンの通信が発生した場合、通信状況確認部２１１は、規定パターンの通信を検出した時点で、選択ネットワークの検査が可能であると判定する。

図６の（５）において、通信が発生した場合、次の通信までの間に、規定間隔以上の通信間隔が確保される。この規定は各ノードに予め設定される。
通信状況確認部２１１は、確認時間の間、選択ネットワークにおける通信の電圧パターンを確認する。
確認時間の間に通信信号の立下りが発生した場合、通信状況確認部２１１は、通信信号の終了を検出した時点で、選択ネットワークの検査が可能であると判定する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
ネットワーク検査装置２００は、通信ネットワークの通信状況を見て、ＴＤＲを実施可能な状態を検出する。これにより、通信に影響を与えずに不正ノードを検知することが可能となる。

検査制御部２１０は、第１セレクタ２８２と第２セレクタ２８３とを制御することによって、接続先の通信ネットワークを切り替える。これにより、パルス信号回路２８１とＡＤ変換回路２８４と検査部２２０とを複数用意しなくても、複数の通信ネットワークを検査することが可能となる。
つまり、複数の通信ネットワークに対して、少ない部品数でＴＤＲを実施することが可能となる。そのため、ネットワーク検査装置２００の低コスト化および省スペース化が実現される。そして、組み込み機器によってネットワーク検査装置２００を実現することが可能となる。例えば、ＥＣＵの一機能として、ネットワーク検査装置２００を実現することが可能となる。ＥＣＵはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔの略称である。

実施の形態２．
低精度なＡＤコンバータが使用される形態について、主に実施の形態１と異なる点を図７から図１１に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図７に基づいて、ネットワーク検査システム１００の構成を説明する。
ネットワーク検査システム１００の構成は、ネットワーク検査装置２００の一部を除いて、実施の形態１における構成と同じである（図１参照）。

図８に基づいて、ネットワーク検査装置２００の構成を説明する。
ネットワーク検査装置２００は、ＡＤ変換回路２８４の代わりにＡＤ変換回路２８５を備える。
ＡＤ変換回路２８４は、高精度なＡＤコンバータであり、サンプリング間隔が短い。
ＡＤ変換回路２８５は、低精度なＡＤコンバータであり、サンプリング間隔が長い。
例えば、ＡＤ変換回路２８４のサンプリング間隔は１ナノ秒であり、ＡＤ変換回路２８５のサンプリング間隔は１０ナノ秒である。

ネットワーク検査装置２００は、さらに、位相シフト回路２８６を備える。
位相シフト回路２８６は、パルス信号回路２８１から出力される基礎信号の位相をシフトさせる回路である。
他の構成は、実施の形態１における構成と同じである（図２参照）。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図９および図１０に基づいて、ネットワーク検査方法を説明する。
ステップＳ２０１において、基礎信号出力部２１２は、位相シフト回路２８６に位相シフト指令を入力する。位相シフト指令は、基礎信号の位相を規定量だけシフトさせるための指令である。
位相シフト回路２８６は、位相シフト指令を受けると、位相シフトのための回路設定（位相設定）を行う。位相設定後、位相シフト回路２８６の動作が安定するまである程度の時間がかかる。

ステップＳ２１１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークを１つ選択する。切り替え部２１３は、接続先を選択ネットワークに切り替える。
ステップＳ２１１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）と同じである。

ステップＳ２２１において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの検査が可能であるか判定する。
ステップＳ２２１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１１１およびステップＳ１１２）と同じである。
通信ネットワークの検査が可能である場合、処理はステップＳ２２２に進む。
通信ネットワークの検査が不可である場合、処理はステップＳ２２１に進む。

ステップＳ２２２において、基礎信号出力部２１２は、位相シフトが安定したか判定する。

具体的には、基礎信号出力部２１２は、ステップＳ２０１の後の経過時間を規定時間と比較する。
ステップＳ２０１の後の経過時間は、位相シフト回路２８６に位相シフト指令を入力してから経過した時間である。
規定時間は、位相設定後に位相シフト回路２８６の動作が安定するまでに要する時間であり、予め決められる。
ステップＳ２０１の後の経過時間が規定時間を超えた場合、基礎信号出力部２１２は、位相シフトが安定したと判定する。

位相シフトが安定したと判定された場合、処理はステップＳ２３１に進む。
位相シフトが安定していないと判定された場合、処理はステップＳ２２１に進む。

ステップＳ２３１において、基礎信号出力部２１２は、選択ネットワークへ基礎信号を出力する。
ステップＳ２３１は、実施の形態１におけるステップＳ１２１と同じである。但し、選択ネットワークへ出力される基礎信号の位相は、位相シフト回路２８６によってシフトされている。
つまり、基礎信号出力部２１２は、位相シフト後の基礎信号を選択ネットワークへ出力する。

ステップＳ２３２において、ノード判定部２２１は、選択ネットワークを流れる検査信号のデジタルデータを受け付ける。
ステップＳ２３２は、実施の形態１のステップＳ１３１においてＡＤ変換回路２８４をＡＤ変換回路２８５に置き換えた処理である。
検査信号のデジタルデータは、検査信号の１つ以上のサンプリング値を示す。

ステップＳ２４１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークがあるか判定する。
未選択の通信ネットワークがある場合、処理はステップＳ２１１に進む。
未選択の通信ネットワークがない場合、処理はステップＳ２５１に進む。

ステップＳ２５１において、基礎信号出力部２１２は、規定数の位相シフトが完了したか判定する。規定数は、２以上の数であり、位相シフトを行う回数として予め決められる。
規定数の位相シフトが完了した場合、処理はステップＳ２６１に進む。
規定数の位相シフトが完了していない場合、処理はステップＳ２０１に進む。

ステップＳ２０１からステップＳ２５１までの処理の繰り返しにおいて、基礎信号出力部２１２は、位相をシフトさせながら複数の基礎信号をそれぞれの通信ネットワークへ出力する。

ステップＳ２６１において、ノード判定部２２１は、通信ネットワーク毎に、規定数のデジタルデータを用いて検査信号の波形を復元する。
具体的には、ノード判定部２２１は、それぞれのデジタルデータが示す１つ以上のサンプリング値を位相順に並べることによって、検査信号の波形を復元する。

ステップＳ２６２において、ノード判定部２２１は、通信ネットワーク毎に、検査信号の波形に基づいて新たなノードの有無を判定する。
新たなノードの有無を判定する方法は、実施の形態１のステップＳ１３２における方法と同じである。

ステップＳ２６３において、結果出力部２２２は、通信ネットワーク毎に検査結果を出力する。つまり、結果出力部２２２は、通信ネットワーク毎に、新たなノードの有無を示す検査結果を出力する。

図１１に基づいて、検査信号１１２の復元について説明する。
高精度デジタルデータは、ＡＤ変換回路２８４によって得られるデジタルデータである。ＡＤ変換回路２８４のサンプリング間隔は１ナノ秒である。そのため、高精度デジタルデータは、１ナノ秒間隔でサンプリング値を示している。
第ｎデジタルデータは、ｎ回目の位相シフト後にＡＤ変換回路２８５によって得られるデジタルデータである。ＡＤ変換回路２８４のサンプリング間隔は１０ナノ秒である。そのため、第ｎデジタルデータは、１０ナノ秒間隔でサンプリング値を示している。
この場合、１ナノ秒の位相シフトが１０回行われ、第１デジタルデータから第１０デジタルデータのそれぞれのサンプリング値が位相順に並べられることにより、高精度デジタルデータと同等の検査信号１１２が得られる。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
実施の形態２により、低精度なＡＤコンバータ（ＡＤ変換回路２８５）を用いて不正ノードを検知することが可能となる。

基礎信号の位相シフトが安定するまでに時間がかかる。そこで、基礎信号出力部２１２は、通信ネットワークの通信状況の確認が開始される前に、位相シフト回路２８６に位相シフトを指示する。そして、通信状況確認部２１１は、位相シフトが安定するまでの時間を利用して通信ネットワークの通信状況を確認する。これにより、検査結果を得るまでの時間の増大を防ぐことができる。

実施の形態３．
通信状況の影響でネットワーク検査を行えない場合に対処する形態について、主に実施の形態１と異なる点を図１２から図１４に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１２に基づいて、ネットワーク検査システム１００の構成を説明する。
ネットワーク検査システム１００の構成は、ネットワーク検査装置２００の一部を除いて、実施の形態１における構成と同じである（図１参照）。

図１３に基づいて、ネットワーク検査装置２００の構成を説明する。
ネットワーク検査装置２００は、さらに、通信管理部２３１を備える。通信管理部２３１はソフトウェアによって実現される。
ネットワーク検査プログラムは、さらに、通信管理部２３１としてコンピュータを機能させる。
他の構成は、実施の形態１における構成と同じである（図２参照）。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１４に基づいて、ネットワーク検査方法を説明する。
ステップＳ３０１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークを１つ選択する。切り替え部２１３は、接続先を選択ネットワークに切り替える。
ステップＳ３０１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）と同じである。

ステップＳ３１１において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況を確認する。
ステップＳ３１１は、実施の形態１におけるステップＳ１１１と同じである。

ステップＳ３１２において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況に基づいて、選択ネットワークの検査の可否を判定する。
ステップＳ３１２は、実施の形態１におけるステップＳ１１２と同じである。
選択ネットワークの検査が可能であると判定された場合、処理はステップＳ３２２に進む。
選択ネットワークの検査が不可であると判定された場合、処理はステップＳ３２１に進む。

ステップＳ３２１において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの検査が付加であるという判定結果を通信管理部２３１に通知する。

通信管理部２３１は、選択ネットワークの各ノードに通信停止指示を送信する。通信停止指示は、通信の停止を指示するための信号である。例えば、通信管理部２３１は、通信停止指示をブロードキャストで選択ネットワークに送信する。
そして、通信管理部２３１は、通信停止指示の完了を基礎信号出力部２１２に通知する。

ステップＳ３２２において、基礎信号出力部２１２は、選択ネットワークへ基礎信号を出力する。
ステップＳ３２２は、実施の形態１におけるステップＳ１２１と同じである。

ステップＳ３３１からステップＳ３４１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１３１からステップＳ１４１）と同じである。

＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
通信状況の影響でネットワーク検査が行えない場合、通信管理部２３１は、通信ネットワークの各ノードに通信の停止を指示する。これにより、ネットワーク検査を実施することが可能となる。

＊＊＊実施の形態３の実施例＊＊＊
実施の形態３と実施の形態２とを組み合わせて実施してもよい。
この場合、実施の形態３におけるネットワーク検査装置２００は、基礎信号の位相をシフトさせる位相シフト回路２８６を備える。そして、ノード判定部２２１は、複数の検査信号のそれぞれの１つ以上のサンプリング値を用いて検査信号の波形を復元し、復元された波形に基づいて判定を行う。

実施の形態４．
通信信号と検査信号との競合が発生した場合に対処する形態について、主に実施の形態１と異なる点を図１５から図１９に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１５に基づいて、ネットワーク検査システム１００の構成を説明する。
ネットワーク検査システム１００の構成は、ネットワーク検査装置２００の一部を除いて、実施の形態１における構成と同じである（図１参照）。

図１６に基づいて、ネットワーク検査装置２００の構成を説明する。
ネットワーク検査装置２００は、さらに、通信管理部２３２を備える。通信管理部２３２はソフトウェアによって実現される。
ネットワーク検査プログラムは、さらに、通信管理部２３２としてコンピュータを機能させる。
他の構成は、実施の形態１における構成と同じである（図２参照）。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１７および図１８に基づいて、ネットワーク検査方法を説明する。
ステップＳ４０１において、通信状況確認部２１１は、未選択の通信ネットワークを１つ選択する。切り替え部２１３は、接続先を選択ネットワークに切り替える。
ステップＳ４０１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１０１およびステップＳ１０２）と同じである。

ステップＳ４１１において、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況に基づいて、選択ネットワークの検査の可否を判定する。
ステップＳ４１１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１１１およびステップＳ１１２）と同じである。
選択ネットワークの検査が可能であると判定された場合、処理はステップＳ４２１に進む。
選択ネットワークの検査が不可であると判定された場合、処理はステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４２１において、基礎信号出力部２１２は、選択ネットワークへ基礎信号を出力する。
ステップＳ４２１は、実施の形態１におけるステップＳ１２１と同じである。

ステップＳ４３１において、ノード判定部２２１は、選択ネットワークを流れる検査信号を受け付ける。
ステップＳ４３１は、実施の形態１におけるステップＳ１３１と同じである。

ステップＳ４２１の開始からステップＳ４３１の終了までの間、通信状況確認部２１１は、選択ネットワークの通信状況の確認を続ける。

ステップＳ４４１において、通信状況確認部２１１は、観測時間の間に、選択ネットワークで通信が発生したか判定する。
観測時間は、ステップＳ４２１の開始からステップＳ４３１の終了までの時間である。つまり、観測時間は、基礎信号が選択ネットワークへ出力されてから検査信号が受け付けられるまでの時間である。
選択ネットワークで通信が発生したと判定された場合、処理はステップＳ４４２に進む。
選択ネットワークで通信が発生しなかったと判定された場合、処理はステップＳ４５１に進む。

ステップＳ４４２において、通信状況確認部２１１は、通信の発生をノード判定部２２１に通知する。
そして、ノード判定部２２１は、受け付けた検査信号を破棄する。

ステップＳ４４３において、通信状況確認部２１１は、通信の発生を通信管理部２３２に通知する。
通信管理部２３２は、選択ネットワークの各ノードに再送指示を送信する。再送指示は、一定時間内に送信した通信信号の再送を指示するための信号である。例えば、通信管理部２３２は、再送指示をブロードキャストで選択ネットワークに送信する。
そして、通信管理部２３２は、再送指示の完了を通信状況確認部２１１に通知する。
ステップＳ４４３の後、処理はステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４５１からステップＳ４６１は、実施の形態１における処理（ステップＳ１３２からステップＳ１４１）と同じである。

図１９に基づいて、通信管理部２３２による再送指示について説明する。
ネットワーク検査装置２００から選択ネットワークへの基礎信号の出力が開始されてから選択ネットワークからネットワーク検査装置２００への検査信号の入力が完了するまでの間に、選択ネットワークに通信信号が流されたと仮定する。
この場合、通信信号と検査信号とが互いに競合する。その結果、ネットワーク検査装置２００は正しい検査信号が得られず、各ノードは正しい通信信号を得られない。
そのため、ノード判定部２２１は得られた検査信号を破棄する。また、通信管理部２３２は、各ノードに再送指示を送信する。そして、各ノードは通信信号の再送を行う。

＊＊＊実施の形態４の効果＊＊＊
通信信号と検査信号との競合が発生した場合、通信管理部２３２は、通信ネットワークの各ノードに再送を指示する。これにより、通信ネットワークにおける正常な通信を維持することが可能となる。
その後、ネットワーク検査が可能であると判定された場合に、基礎信号出力部２１２は、通信ネットワークに基礎信号を新たに出力する。これにより、通信ネットワークを正しく検査することができる。

＊＊＊実施の形態４の実施例＊＊＊
実施の形態４と実施の形態２とを組み合わせて実施してもよい。
この場合、実施の形態４におけるネットワーク検査装置２００は、基礎信号の位相をシフトさせる位相シフト回路２８６を備える。そして、ノード判定部２２１は、複数の検査信号のそれぞれの１つ以上のサンプリング値を用いて検査信号の波形を復元し、復元された波形に基づいて判定を行う。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
図２０に基づいて、ネットワーク検査装置２００のハードウェア構成を説明する。
回路群２０８は、パルス信号回路２８１と第１セレクタ２８２と第２セレクタ２８３とＡＤ変換回路（２８４、２８５）との組である。

ネットワーク検査装置２００は処理回路２０９を備える。
処理回路２０９は、検査制御部２１０と検査部２２０と通信管理部（２３１、２３２）とを実現するハードウェアである。
処理回路２０９は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ２０２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ２０１であってもよい。

処理回路２０９が専用のハードウェアである場合、処理回路２０９は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。
ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。
ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

ネットワーク検査装置２００は、処理回路２０９を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路２０９の役割を分担する。

ネットワーク検査装置２００において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。

このように、処理回路２０９はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。

実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。

パルス信号回路２８１と第１セレクタ２８２と第２セレクタ２８３とＡＤ変換回路（２８４、２８５）といった回路は、ネットワーク検査装置２００の外部に設けられてもよい。
ネットワーク検査装置２００は、複数の装置で実現されてもよい。例えば、ネットワーク検査装置２００は、検査制御部２１０を実現する装置と、検査部２２０を実現する装置と、通信管理部（２３１、２３２）を実現する装置とで実現されてもよい。
ネットワーク検査装置２００の要素である「部」は、「処理」または「工程」と読み替えてもよい。

１００ ネットワーク検査システム、１０１ 第１ネットワーク、１０２ 第２ネットワーク、１１１ 基礎信号、１１２ 検査信号、１１３ 参照信号、２００ ネットワーク検査装置、２０１ プロセッサ、２０２ メモリ、２０３ 補助記憶装置、２０４ 入出力インタフェース、２０５ 通信インタフェース、２０８ 回路群、２０９ 処理回路、２１０ 検査制御部、２１１ 通信状況確認部、２１２ 基礎信号出力部、２１３ 切り替え部、２２０ 検査部、２２１ ノード判定部、２２２ 結果出力部、２３１ 通信管理部、２３２ 通信管理部、２８１ パルス信号回路、２８２ 第１セレクタ、２８３ 第２セレクタ、２８４ ＡＤ変換回路、２８５ ＡＤ変換回路、２８６ 位相シフト回路、２９０ 記憶部。

Claims (8)

1. １つ以上のノードが接続された通信ネットワークの通信状況を確認し、前記通信状況に基づいて前記通信ネットワークの検査の可否を判定する通信状況確認部と、
   前記通信ネットワークの検査が可能であると判定された場合に前記通信ネットワークを検査するためのパルス信号である基礎信号を前記通信ネットワークへ出力する基礎信号出力部と、
   前記通信ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である検査信号を受け付け、前記検査信号の波形に基づいて、前記通信ネットワークに接続された新たなノードの有無を判定するノード判定部と、
   を備えるネットワーク検査システム。
2. 前記ネットワーク検査システムは、アナログ信号をデジタルデータに変換する変換回路を備え、
   前記基礎信号出力部は、位相をシフトさせながら複数の基礎信号を前記通信ネットワークへ出力し、
   前記変換回路は、前記複数の基礎信号に対応する複数の検査信号のそれぞれをサンプリングすることによって検査信号毎に１つ以上のサンプリング値を得て、
   前記ノード判定部は、前記複数の検査信号のそれぞれの１つ以上のサンプリング値を受け付け、前記複数の検査信号のそれぞれの１つ以上のサンプリング値を用いて検査信号の波形を復元し、復元された波形に基づいて判定を行う
   請求項１に記載のネットワーク検査システム。
3. 前記ネットワーク検査システムは、パルス信号の位相をシフトさせる位相シフト回路を備え、
   前記基礎信号出力部は、基礎信号の位相シフトを前記位相シフト回路に指示し、
   前記通信状況確認部は、前記位相シフト回路への指示の後、前記位相シフト回路における位相シフトが安定するまでの時間を利用して前記通信ネットワークの通信状況を確認する
   請求項２に記載のネットワーク検査システム。
4. 前記通信ネットワークの検査が不可であると判定された場合に前記通信ネットワークに接続されている各ノードに通信の停止を指示する通信管理部を備える
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のネットワーク検査システム。
5. 前記通信状況確認部は、基礎信号が前記通信ネットワークへ出力されてから検査信号が受け付けられるまでの観測時間の間に前記通信ネットワークで通信が発生したか判定し、
   前記基礎信号出力部は、前記観測時間の間に前記通信ネットワークで通信が発生した場合、基礎信号を前記通信ネットワークへ新たに出力する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のネットワーク検査システム。
6. 前記観測時間の間に前記通信ネットワークで通信が発生した場合に前記通信ネットワークに接続されている各ノードに再送を指示する通信管理部を備える
   請求項５に記載のネットワーク検査システム。
7. 複数の通信ネットワークに対して基礎信号の出力先となる通信ネットワークを順に切り替え、検査信号の入力元となる通信ネットワークを前記出力先に切り替える切り替え部を備える
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のネットワーク検査システム。
8. １つ以上のノードが接続された通信ネットワークの通信状況を確認し、前記通信状況に基づいて前記通信ネットワークの検査の可否を判定する通信状況確認処理と、
   前記通信ネットワークの検査が可能であると判定された場合に前記通信ネットワークを検査するためのパルス信号である基礎信号を前記通信ネットワークへ出力する基礎信号出力処理と、
   前記通信ネットワークを流れることによって波形が変化した基礎信号である検査信号を受け付け、前記検査信号の波形に基づいて、前記通信ネットワークに接続された新たなノードの有無を判定するノード判定処理と、
   をコンピュータに実行させるためのネットワーク検査プログラム。

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