WO2012014295A1 - 鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステム - Google Patents

鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステム Download PDF

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WO2012014295A1
WO2012014295A1 PCT/JP2010/062713 JP2010062713W WO2012014295A1 WO 2012014295 A1 WO2012014295 A1 WO 2012014295A1 JP 2010062713 W JP2010062713 W JP 2010062713W WO 2012014295 A1 WO2012014295 A1 WO 2012014295A1
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WO
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packet
key
gateway
encrypted
node
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PCT/JP2010/062713
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和快 古川
尚 兒島
武仲　正彦
伊豆　哲也
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富士通株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a key setting method for setting a key for encrypting data, a node, and a network system.
  • An ad hoc network is a type of self-configuring network that is linked by wireless communication.
  • An ad hoc network is composed of a plurality of nodes. Each node in the ad hoc network transmits and receives packets by multi-hop communication. Multi-hop communication is a technique in which nodes that do not exist within each other's communication area communicate with each other via another node that exists within the communication area of each node.
  • ad hoc network when connecting an ad hoc network and another network such as the Internet, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), etc., communication between networks is transferred using a relay device called a gateway.
  • LAN Local Area Network
  • WAN Wide Area Network
  • a node capable of wireless communication is incorporated in each home electric power meter, and a worker performs work such as meter confirmation via an ad hoc network without going to the site.
  • a node capable of wireless communication is incorporated in each home electric power meter, and a worker performs work such as meter confirmation via an ad hoc network without going to the site.
  • an ad hoc network that handles personal information such as the amount of power used in each home, it is required to perform secure communication from the viewpoint of confidentiality and tampering prevention.
  • the new node when the new node is initially introduced into the system, the new node cannot communicate securely with other nodes in the ad hoc network until the encryption key is set. For this reason, it is difficult to automatically set an encryption key to a new node via an ad hoc network, and a worker goes to the site to set the encryption key.
  • Patent Document 1 there is a technique for managing an encryption key of a network that performs communication by broadcast (for example, see Patent Document 1 below).
  • Patent Document 2 there is a technique for stably performing key exchange at the start of communication in an ad hoc network (see, for example, Patent Document 2 below).
  • Patent Document 3 There is also a technique for each node in an ad hoc network to select an adaptive gateway (see, for example, Patent Document 3 below).
  • the above-described prior art has a problem that when the encryption key set for each node in the ad hoc network is changed for each gateway, it is difficult to specify the gateway to which the new node belongs at the initial introduction of the new node. It was. For example, even if the candidate gateways can be narrowed down from the address of the installation location of the new node, the communication status changes depending on factors such as the weather and the positional relationship with a nearby building. For this reason, it is necessary for the worker to go to the site to check which gateway is actually communicable, and there is a problem in that the work time and work load required for the work of setting the encryption key of the worker are increased. .
  • the present invention provides a key setting method, a node, and a network system that can improve the efficiency of the setting operation of an encryption key used by a node in an ad hoc network in order to solve the above-described problems caused by the prior art. Objective.
  • the disclosed key setting method is a key setting method executed by a node that transmits and receives packets by multi-hop communication in any one of a plurality of ad hoc networks.
  • the gateway-specific key in any of the ad hoc network is received from the server, the gateway-specific key in the received said one of the ad hoc network, sets the key for encrypting the packet.
  • the disclosed node is a node that transmits and receives packets by multi-hop communication in any one of a plurality of ad hoc networks, and any one of the ad hoc networks described above.
  • a mobile that can receive a packet encrypted using a gateway-specific key simultaneously notified from a gateway in the network and communicate with a server that holds the gateway-specific key in each of the plurality of ad hoc networks.
  • the received encrypted packet is transmitted to the server via the mobile terminal, Any of the ad hoc for decrypting the transmitted encrypted packets
  • the disclosed network system includes a server that can access a database that stores a key unique to a gateway in each ad hoc network, and the plurality of ad hoc networks.
  • a network system including a node that transmits and receives packets by multi-hop communication in any ad hoc network of the network, the node specific to the gateway simultaneously reported from the gateway in any one of the ad hoc networks by the node.
  • a packet encrypted using a key is received, a connection with a portable terminal capable of communicating with the server is detected, and when a connection with the portable terminal is detected, the packet is received via the portable terminal.
  • the encrypted packet is sent to the service. To send to.
  • the server receives the encrypted packet from the node via the portable terminal, and extracts a key for decrypting the received encrypted packet from the database, A key for decrypting the extracted encrypted packet is transmitted to the node via the portable terminal.
  • the node receives a key unique to the gateway in the ad hoc network for decrypting the encrypted packet transmitted via the portable terminal from the server, and receives the received key.
  • a key specific to the gateway in any ad hoc network is set as a key for encrypting the packet.
  • FIG. 10 is a sequence diagram (part 1) illustrating an operation example of the network system when a new node is introduced.
  • FIG. 12 is a sequence diagram (part 2) illustrating an operation example of the network system when a new node is introduced.
  • It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the management server concerning embodiment.
  • It is a block diagram showing hardware constitutions, such as a node concerning an embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of the network system according to the embodiment.
  • the network system 100 includes a management server 101, gateways G1 to Gn, and nodes N1-1 to N1-m1, N2-1 to N2-m2,..., Nn-1 to Nn-mn. It is a configuration.
  • the management server 101 and the gateways G1 to Gn are connected to each other via a network NW1 such as the Internet, LAN, or WAN.
  • NW1 such as the Internet, LAN, or WAN.
  • the management server 101 is a computer that includes an encryption key DB (database) 110 and manages encryption keys unique to the gateways G1 to Gn.
  • the encryption key unique to the gateway Gi (hereinafter referred to as “encryption key Ki”) is key information for encrypting packets transmitted and received between nodes in the ad hoc network Ai to which the gateway Gi belongs.
  • encryption key Ki is key information for encrypting packets transmitted and received between nodes in the ad hoc network Ai to which the gateway Gi belongs.
  • the gateway Gi is a relay device that connects the ad hoc network Ai and the network NW1.
  • the gateway Gi understands both the protocol of the ad hoc network Ai and the protocol of the network NW1, and transfers communication between the ad hoc network Ai and the network NW1.
  • Nodes Ni-1 to Ni-mi are wireless communication devices that perform multi-hop communication with other nodes within a predetermined communication range.
  • the gateway Gi it is not necessary for all the nodes Ni-1 to Ni-mi to directly communicate with the gateway Gi, and it is sufficient that some nodes can communicate with the gateway Gi.
  • the network system 100 can be applied to, for example, a system that collects the amount of power and gas used in each household. Specifically, for example, by incorporating each node Ni-1 to Ni-mi into the power meter or gas meter of each home, the amount of power and gas used in each home is transmitted and received between nodes in the ad hoc network Ai. Note that the power consumption and gas consumption of each household may be measured by each node Ni-1 to Ni-mi, or each node Ni-1 to Ni-mi may be obtained from a power meter or gas meter. Good.
  • the gateway Gi uses the power and gas usage of each home received from the nodes Ni-1 to Ni-mi in the ad hoc network Ai to the server of the power company or gas company (for example, the management server 101) via the network NW1. Send to. As a result, the amount of power and gas used can be collected without the need for workers to visit the site.
  • the packet is encrypted using the encryption key Ki unique to the gateway Gi for each ad hoc network Ai. This ensures secure communication (data confidentiality, tampering prevention, etc.) of the ad hoc network Ai. Moreover, the risk at the time of key leakage is reduced by changing the encryption key Ki for every ad hoc network Ai.
  • a single gateway Gi is provided in the ad hoc network Ai.
  • a plurality of gateways Gi may be provided in the same ad hoc network Ai.
  • the encryption key Ki for encrypting packets transmitted and received in the ad hoc network Ai is common to a plurality of gateways Gi.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of introducing a new node into the network system.
  • a new node N is introduced into the ad hoc network Ai of the network system 100.
  • nodes Ni-1 to Ni-3 are shown as representatives.
  • the worker OP When the new node N is introduced, the worker OP does not know which ad hoc network Ai the new node N belongs to. Therefore, in the present embodiment, the mobile server 200 used by the worker OP is used to inquire the management server 101 about the encryption key Ki to be set for the new node N, so that the appropriate encryption key Ki is obtained from the management server 101. And automatically set to a new node N.
  • the mobile terminal 200 is a mobile communication device used by the worker OP, and is, for example, a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System) phone, a smartphone, a notebook personal computer, or the like.
  • the mobile terminal 200 relays communication between the new node N that cannot directly communicate with the management server 101.
  • FIG. 3 and 4 are sequence diagrams showing an operation example of the network system when a new node is introduced.
  • the sequence in FIG. 3 is an operation example that is performed until, for example, the worker OP goes to the site (place where the new node N is installed).
  • the sequence in FIG. 4 is an example of an operation performed after the worker OP has visited the site.
  • the gateway Gi transmits an encryption key Ki unique to the gateway Gi to the management server 101.
  • the management server 101 associates and registers the encryption key Ki unique to the gateway Gi and the address of the gateway Gi in the encryption key DB 110.
  • the gateway Gi broadcasts (simultaneously reports) a packet (hereinafter referred to as “encrypted packet SPi”) encrypted using the encryption key Ki unique to the gateway Gi to the ad hoc network Ai.
  • Encrypted packet SPi a packet encrypted using the encryption key Ki unique to the gateway Gi to the ad hoc network Ai.
  • the address of the gateway Gi is included in the encrypted packet SPi.
  • the node Ni-1 transmits the encrypted packet SPi from the gateway Gi to the node Ni-3 in the communication area.
  • the node Ni-3 transmits the encrypted packet SPi from the node Ni-1 to the new node N in the communication area.
  • the new node N records the encrypted packet SPi from the node Ni-3. However, at this time, the new node N cannot decrypt the encrypted packet SPi because the encryption key Ki is not set.
  • the mobile terminal 200 connects to the management server 101 via a network NW2 such as a mobile phone network or the Internet.
  • NW2 such as a mobile phone network or the Internet.
  • the mobile terminal 200 performs secure communication with the management server 101 using, for example, SSL (Secure Socket Layer).
  • SSL Secure Socket Layer
  • the mobile terminal 200 is connected to the new node N via the wired or wireless network NW3.
  • NW3 Universal Serial Bus
  • the new node N transmits the encrypted packet SPi recorded in (6) shown in FIG. 3 to the mobile terminal 200 via the network NW3.
  • the mobile terminal 200 transmits the encrypted packet SPi from the new node N to the management server 101 via the network NW2.
  • the management server 101 extracts the encryption key Ki for decrypting the encrypted packet SPi from the mobile terminal 200 from the encryption key DB 110. Specifically, for example, the management server 101 extracts the encryption key Ki stored in association with the address of the gateway Gi included in the encrypted packet SPi from the encryption key DB 110.
  • the management server 101 transmits the extracted encryption key Ki to the mobile terminal 200 via the network NW2.
  • the mobile terminal 200 transmits the encryption key Ki from the management server 101 to the new node N via the network NW3.
  • the new node N sets the encryption key Ki from the portable terminal 200 as a key for encrypting the packet.
  • the node N requests the management server 101 via the portable terminal 200 for a key by using the encrypted packet SPi from the gateway Gi that can be received even if the encryption key Ki for secure communication is not set.
  • the encryption key Ki to be set can be acquired.
  • node N refers to a node that transmits and receives packets by multi-hop communication within any one of the ad hoc networks A1 to An of the network system 100. Further, “nodes and the like” indicate the gateways G1 to Gn and the node N of the network system 100.
  • FIG. 5 is a block diagram of a hardware configuration of the management server according to the embodiment.
  • the management server 101 includes a CPU (Central Processing Unit) 501, a ROM (Read-Only Memory) 502, a RAM (Random Access Memory) 503, a magnetic disk drive 504, a magnetic disk 505, and an optical disk drive. 506, an optical disc 507, an I / F (Interface) 508, a display 509, a keyboard 510, and a mouse 511. Further, the CPU 501 to the mouse 511 are connected by a bus 500, respectively.
  • a bus 500 respectively.
  • the CPU 501 governs overall control of the management server 101.
  • the ROM 502 stores a program such as a boot program.
  • the RAM 503 is used as a work area for the CPU 501.
  • the magnetic disk drive 504 controls the reading / writing of the data with respect to the magnetic disk 505 according to control of CPU501.
  • the magnetic disk 505 stores data written under the control of the magnetic disk drive 504.
  • the optical disc drive 506 controls data read / write with respect to the optical disc 507 in accordance with the control of the CPU 501.
  • the optical disk 507 stores data written under the control of the optical disk drive 506, or causes the computer to read data stored on the optical disk 507.
  • the I / F 508 is connected to the networks NW1 and NW2 through communication lines, and is connected to other devices (for example, the gateway Gi and the portable terminal 200) via the networks NW1 and NW2.
  • the I / F 508 controls an internal interface with the networks NW1 and NW2, and controls input / output of data from an external device.
  • a modem or a LAN adapter may be employed as the I / F 508.
  • the display 509 displays data such as a document, an image, and function information, as well as a cursor, an icon, or a tool box.
  • a CRT a CRT
  • a TFT liquid crystal display a plasma display, or the like can be adopted.
  • the keyboard 510 has keys for inputting characters, numbers, various instructions, etc., and inputs data. Moreover, a touch panel type input pad or a numeric keypad may be used.
  • the mouse 511 moves the cursor, selects a range, moves the window, changes the size, and the like. A trackball or a joystick may be used as long as they have the same function as a pointing device. Note that the mobile terminal 200 shown in FIG. 2 can also be realized by the same hardware configuration as that of the management server 101 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram of a hardware configuration of a node and the like according to the embodiment.
  • the node or the like includes a CPU 601, a RAM 602, a flash memory 603, an I / F 604, and an encryption circuit 605.
  • the CPU 601 to the encryption circuit 605 are connected by a bus 600.
  • the CPU 601 controls the entire node and the like.
  • the RAM 602 is used as a work area for the CPU 601.
  • the flash memory 603 stores key information such as programs and encryption keys.
  • the I / F 604 transmits and receives packets by multi-hop communication.
  • the gateway Gi I / F 604 is connected to the network NW1 through a communication line, and is connected to the management server 101 via the network NW1.
  • the encryption circuit 605 is a circuit that encrypts data with an encryption key when encrypting the data. When encryption is executed by software, the encryption circuit 605 is not necessary by storing a program corresponding to the encryption circuit 605 in the flash memory 603.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the contents stored in the encryption key DB.
  • the encryption key DB 110 has fields of ID, GW address, and encryption key. By setting information in each field, the key information 700-1 to 700-n for each of the gateways G1 to Gn is used as a record. I remember it.
  • the ID is an identifier of each gateway Gi used for explanation in this specification.
  • the GW address is the address of the gateway Gi.
  • a MAC (Media Access Control) address or an IP (Internet Protocol) address of the gateway Gi can be used.
  • the encryption key is an encryption key Ki unique to each gateway Gi, and is specifically binary data of about 128 to 256 bits, for example.
  • the gateway G1's GW address is “xx: xx: xx: xx: 12: 34”, and the encryption key is “encryption key K1”.
  • the encryption key DB 110 is realized by a storage device such as the ROM 502, RAM 503, magnetic disk 505, and optical disk 507 of the management server 101 shown in FIG.
  • the storage content of the encryption key DB 110 may be updated when the management server 101 receives the encryption key Ki unique to the gateway Gi from the gateway Gi, as described in the sequence of FIG. Further, the stored content of the encryption key DB 110 may be updated by a user operation input using the keyboard 510 or the mouse 511 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of the node.
  • the node N includes a packet receiving unit 801, a detecting unit 802, a packet transmitting unit 803, a key receiving unit 804, a setting unit 805, a recording unit 806, and a determining unit 807.
  • each of the functional units causes the CPU 601 to execute a program stored in a storage device such as the RAM 602 and the flash memory 603 shown in FIG.
  • the function is realized by the I / F 604.
  • the processing results of the respective function units (packet receiving unit 801 to determining unit 807) are stored in a storage device such as the RAM 602 and the flash memory 603, unless otherwise specified.
  • the packet receiver 801 receives the encrypted packet SPi broadcast from the gateway Gi in the ad hoc network Ai.
  • the encrypted packet SPi is a packet encrypted using the encryption key Ki unique to the gateway Gi.
  • the encrypted packet SPi is a packet broadcast from the gateway Gi in order to synchronize with a node or the like in the ad hoc network Ai, for example.
  • the packet receiving unit 801 receives the encrypted packet SPi from another node N in the ad hoc network Ai by multihop communication. However, if the gateway Gi exists in the communication area of the node N, the packet receiving unit 801 may directly receive the encrypted packet SPi from the gateway Gi. Here, the data structure of the encrypted packet SPi will be described.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram (part 1) illustrating an example of the data structure of the encrypted packet.
  • the encrypted packet SP1 includes a header part 910 and a payload part 920.
  • the header portion 910 a destination address, a source address, a hop count, and a GW address are described.
  • the payload portion 920 describes the encrypted data body (hatched portion in FIG. 9).
  • the destination address is the destination address.
  • the broadcast MAC address “00: 00: 00: 00: 00: 00” is described.
  • the sending address is a sender address.
  • the MAC address of another node N different from the node N in the ad hoc network A1 is described.
  • the number of hops is a remaining transfer count indicating how many times the encrypted packet SPi is transferred.
  • the maximum number of hops of the encrypted packet SPi broadcast from the gateway Gi is set in advance. The hop number is decremented when the encrypted packet SPi is transferred, and the encrypted packet SPi having the hop number of “0” is discarded.
  • the hop number “10” of the encrypted packet SP1 is described.
  • GW address is the address of the gateway Gi.
  • the MAC address “xx: xx: xx: xx: 12: 34” of the gateway G1 is described. Note that although the MAC address is used as an example of the destination address, the sending address, and the GW address here, an IP address or the like may be used.
  • the detection unit 802 detects a connection with the mobile terminal 200 that can communicate with the management server 101. Specifically, for example, as a result of the worker OP connecting the mobile terminal 200 and the new node N using the USB cable, the detection unit 802 detects the connection with the mobile terminal 200 via the USB cable.
  • the packet transmission unit 803 transmits the received encrypted packet SPi to the management server 101 via the portable terminal 200 when the connection with the portable terminal 200 is detected. Specifically, for example, the packet transmission unit 803 transmits the encrypted packet SPi to the mobile terminal 200 via the network NW3 such as a USB cable. As a result, the mobile terminal 200 transmits the encrypted packet SPi from the node N to the management server 101 via the network NW2.
  • NW3 such as a USB cable
  • the key receiving unit 804 receives from the management server 101 the encryption key Ki unique to the gateway Gi for decrypting the transmitted encrypted packet SPi via the mobile terminal 200.
  • the encryption key Ki is, for example, a common key that can encrypt a packet and decrypt an encrypted packet SPi encrypted using the encryption key Ki.
  • the setting unit 805 sets the received gateway Gi-specific encryption key Ki as a key for encrypting the packet. This makes it possible for the node N to encrypt the packet to be transmitted and decrypt the encrypted packet SPi thereafter, and secure communication can be performed between the nodes in the ad hoc network Ai.
  • the recording unit 806 records information on the received encrypted packet SPi. Specifically, for example, the recording unit 806 records the number of hops and the GW address included in the header portion 910 of the encrypted packet SP1 illustrated in FIG. 9 in the packet information table 1000 illustrated in FIG. Here, the packet information table 1000 will be described.
  • the packet information table 1000 is realized by a storage device such as the RAM 602 and the flash memory 603, for example.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the contents stored in the packet information table.
  • a packet information table 1000 has fields of ID, hop number, and GW address, and packet information 1000-1 to 1000-5 is stored as records by setting information in each field. .
  • the ID is an identifier of the encrypted packet SPi used for explanation in this specification.
  • the number of hops is a remaining transfer count indicating how many times the encrypted packet SPi is transferred.
  • the GW address is the address of the gateway Gi. Note that the packet information of each encrypted packet SPi is stored in the packet information table 1000 in the order of reception of the encrypted packet SPi.
  • the determining unit 807 determines the encrypted packet SPi to be transmitted based on the recorded information regarding the encrypted packet SPi. For example, when the location of the node N is located where the ad hoc networks A1 and A2 overlap, the packet receiver 801 may receive encrypted packets SP1 and SP2 from different gateways G1 and G2.
  • the encrypted packet SPi to be transmitted to the management server 101 is determined based on the information regarding the encrypted packet SPi recorded by the recording unit 806. Then, the packet transmission unit 803 transmits the determined encrypted packet SPi to the management server 101 via the portable terminal 200.
  • the packet transmission unit 803 transmits the determined encrypted packet SPi to the management server 101 via the portable terminal 200.
  • the determination unit 807 may determine the oldest encrypted packet SPi as a transmission target with reference to the packet information table 1000, for example. In the example of FIG. 10, the determination unit 807 determines the encrypted packet SP1 specified from the oldest packet information 1000-1 as a transmission target. As a result, the encrypted packet SPi received first by the node N can be the transmission target.
  • the determination unit 807 may determine the latest encrypted packet SPi as a transmission target with reference to the packet information table 1000, for example. In the example of FIG. 10, the determination unit 807 determines the encrypted packet SP1 specified from the latest packet information 1000-5 as a transmission target. As a result, the latest encrypted packet SPi received by the node N can be targeted for transmission. As a result, for example, when a gateway located near the existing gateway is newly established, an encryption key unique to the newly established gateway can be acquired.
  • the determining unit 807 may determine, for example, the encrypted packet SPi having the maximum number of hops as a transmission target with reference to the packet information table 1000. In the example of FIG. 10, the determination unit 807 determines the encrypted packet SP1 specified from the packet information 1000-1 as a transmission target. As a result, the encrypted packet SPi with the smallest number of transfers can be targeted for transmission.
  • the gateway Gi is geographically close. For this reason, the encrypted packet SPi with the smallest number of transfers is targeted for transmission, and as a result, the encryption key Ki unique to the nearby gateway Gi can be acquired and the communication efficiency with the gateway Gi is improved. be able to.
  • the determining unit 807 may determine the encrypted packet SPi to be transmitted based on the average value of the number of hops for each gateway Gi with reference to the packet information table 1000, for example. Specifically, first, the determination unit 807 refers to the packet information table 1000 and calculates an average value of the number of hops for each GW address.
  • the determination unit 807 determines the encrypted packet SP2 broadcast from the gateway G2 of the GW address “xx: xx: xx: xx: 56: 78” having the maximum average number of hops as a transmission target. .
  • the encrypted packet SPi having the smallest number of times of transfer can be targeted for transmission.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of the management server.
  • the management server 101 is configured to include a reception unit 1101, an extraction unit 1102, and a transmission unit 1103.
  • each functional unit causes the CPU 501 to execute a program stored in a storage device such as the ROM 502, RAM 503, magnetic disk 505, and optical disk 507 shown in FIG. Or the I / F 508 realizes the function.
  • the processing results of the respective function units (reception unit 1101 to transmission unit 1103) are stored in a storage device such as the RAM 503, the magnetic disk 505, and the optical disk 507, for example.
  • the receiving unit 1101 receives the encrypted packet SPi from the node N via the mobile terminal 200. Specifically, for example, the reception unit 1101 receives the encrypted packet SPi from the node N from the mobile terminal 200 via the network NW2.
  • the extraction unit 1102 extracts the encryption key Ki for decrypting the received encrypted packet SPi from the encryption key DB 110. Specifically, for example, the extraction unit 1102 extracts the encryption key Ki stored in association with the address of the gateway Gi included in the encrypted packet SPi from the encryption key DB 110.
  • the extraction unit 1102 selects the encryption key K1 stored in association with the GW address “xx: xx: xx: xx: 12: 34” included in the encrypted packet SP1 from the encryption key DB 110. Extract.
  • the transmitting unit 1103 transmits the extracted encryption key Ki to the node N via the mobile terminal 200.
  • the extracted encryption key K1 is transmitted to the mobile terminal 200 via the network NW2.
  • the mobile terminal 200 transmits the encryption key K1 from the management server 101 to the node N via the network NW3.
  • the encryption key Ki is extracted from the encryption key DB 110 using the GW address as a clue, as described above. Can do.
  • the GW address is included in the payload part 1220 like the encrypted packet SP1 shown in FIG.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram (part 2) illustrating an example of the data structure of the encrypted packet.
  • the encrypted packet SP1 includes a header portion 1210 and a payload portion 1220.
  • the payload portion 1220 describes the encrypted GW address and data body (hatched portion in FIG. 12).
  • the encryption key Ki cannot be extracted from the encryption key DB 110 using the GW address as a clue. Therefore, the extraction unit 1102 executes the decryption process of the encrypted packet SPi using the encryption key Ki for each encryption key Ki registered in the encryption key DB 110. Then, the extraction unit 1102 extracts the encryption key Ki that has successfully decrypted the encrypted packet SPi.
  • the success or failure of the decryption can be determined based on the format of the decrypted packet obtained by decrypting the encrypted packet SPi. Specifically, for example, when the decrypted packet obtained by decrypting the encrypted packet SPi is data in a predetermined format, the extracting unit 1102 determines that the decryption of the encrypted packet SPi has been successful. Thereby, even if the header part 1210 of the encrypted packet SPi does not include a GW address, an appropriate encryption key Ki to be set for the node N can be extracted from the encryption key DB 110.
  • the encryption key Ki unique to the gateway Gi is already registered in the encryption key DB 110 when the management server 101 receives the encrypted packet SPi.
  • the management server 101 may acquire the encryption key Ki unique to the gateway Gi by making an inquiry to the gateway Gi after receiving the encrypted packet SPi. This eliminates the need for the management server 101 to hold all the encryption keys K1 to Kn unique to the gateways G1 to Gn in the network system 100 in advance.
  • the mobile terminal 200 receives the SSL server certificate from the management server 101.
  • the received SSL server certificate is stored in a storage device such as the RAM 602 or the flash memory 603 of the portable terminal 200 in association with the IP address of the management server 101 as shown in FIG.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of authentication information of the management server.
  • the authentication information 1300 of the management server 101 has an IP address and an SSL server certificate.
  • the IP address is the IP address of the management server 101.
  • the 509 certificate is an SSL server certificate (public key certificate) of the management server 101.
  • the portable terminal 200 performs server authentication by decrypting the SSL server certificate using a public key incorporated in the terminal in advance.
  • the public key is issued by, for example, a third-party certification body. If the SSL server certificate can be correctly decrypted using this public key, it can be seen that the SSL server certificate is a correct certificate certified by a third-party certification authority, and that the identity of the management server 101 has been guaranteed. Become.
  • the authentication information 1400 is stored in a storage device such as the ROM 502, the RAM 503, the magnetic disk 505, and the optical disk 507 of the management server 101, for example.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of authentication information of the mobile terminal.
  • the authentication information 1400 of the portable terminal 200 has a user ID and a password.
  • the user ID is an identifier of the mobile terminal 200.
  • the password is for authenticating a user who uses the mobile terminal 200.
  • the mobile terminal 200 transmits a user ID and password pair to the management server 101.
  • the user ID and password may be registered in advance in the flash memory 603 of the mobile terminal 200, or may be received by a user operation input using an input device (not shown) of the mobile terminal 200.
  • the management server 101 determines that the user ID and password pair from the portable terminal 200 matches the user ID and password pair of the authentication information 1400.
  • the user ID and password of the authentication information 1400 match, the identity of the user of the mobile terminal 200 is guaranteed.
  • the mobile terminal 200 communicates with the management server 101 by encrypting the packet using, for example, a public key included in the SSL server certificate of the management server 101. Thereby, secure communication can be performed between the management server 101 and the portable terminal 200.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a node key setting processing procedure.
  • the packet receiving unit 801 determines whether or not the encrypted packet SPi broadcast from the gateway Gi in the ad hoc network Ai has been received (step S1501).
  • step S1501 it waits for the reception of the encrypted packet SPi (step S1501: No), and when received (step S1501: Yes), the detection unit 802 establishes a connection with the portable terminal 200 that can communicate with the management server 101. It is determined whether or not it has been detected (step S1502).
  • step S1502 it waits for the connection with the portable terminal 200 to be detected (step S1502: No), and when detected (step S1502: Yes), the packet transmission unit 803 receives the packet via the portable terminal 200.
  • the encrypted packet SPi is transmitted to the management server 101 (step S1503).
  • the key receiving unit 804 determines whether the encryption key Ki unique to the gateway Gi for decrypting the transmitted encrypted packet SPi is received from the management server 101 via the portable terminal 200 (step S100). S1504).
  • step S1504: No if received (step S1504: Yes), the setting unit 805 encrypts the received encryption key Ki unique to the gateway Gi. (Step S1505), and a series of processing according to this flowchart is terminated.
  • the encryption key Ki unique to the gateway Gi for decrypting the encrypted packet SPi can be acquired from the management server 101 and set.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a key providing process procedure of the management server.
  • the receiving unit 1101 determines whether or not the encrypted packet SPi is received from the node N via the portable terminal 200 (step S1601).
  • step S1601 it waits for the reception of the encrypted packet SPi (step S1601: No), and when it is received (step S1601: Yes), the extraction unit 1102 extracts a key for extracting the encryption key Ki from the encryption key DB 110. Processing is executed (step S1602). Then, the transmission unit 1103 transmits the extracted encryption key Ki to the node N via the portable terminal 200 (step S1603), and the series of processes according to this flowchart ends.
  • the encryption key Ki unique to the gateway Gi in the ad hoc network Ai to which the node N belongs can be provided to the node N.
  • the key extraction process (part 1) described below is a process when the GW address included in the encrypted packet SPi is not encrypted.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an example of a specific processing procedure of the key extraction processing (part 1) in step S1602.
  • the extraction unit 1102 first identifies the GW address included in the encrypted packet SPi received in step S1601 shown in FIG. 16 (step S1701).
  • step S1704 YES
  • step S1705 the extraction unit 1102 extracts the encryption key Ki from the encryption key DB 110
  • step S1705 the process proceeds to step S1603 shown in FIG.
  • step S1704: NO the extraction unit 1102 increments “i” of the gateway Gi (step S1706), and determines whether “i” is greater than “n”. (Step S1707).
  • the key extraction process (part 2) described below is a process when the GW address included in the encrypted packet SPi is encrypted.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of a specific processing procedure of the key extraction processing (part 2) in step S1602.
  • the extraction unit 1102 determines whether or not the encrypted packet SPi has been successfully decrypted (step S1803).
  • step S1803: Yes when the decryption of the encrypted packet SPi is successful (step S1803: Yes), the extraction unit 1102 extracts the encryption key Ki from the encryption key DB 110 (step S1804), and step S1603 shown in FIG. Migrate to
  • step S1806 No
  • the process returns to step S1802.
  • step S1806 YES
  • the extraction unit 1102 executes error processing (step S1807), and the series of processes of the management server 101 is terminated.
  • the encryption key Ki for decrypting the received encrypted packet SPi is extracted from the encryption key DB 110 even when the header part 1210 of the encrypted packet SPi does not include the GW address. be able to.
  • the node N in the ad hoc network Ai can transmit the encrypted packet SPi broadcast from the gateway Gi to the management server 101 via the mobile terminal 200.
  • the node N can receive and set the encryption key Ki unique to the gateway Gi for decrypting the encrypted packet SPi from the management server 101 via the portable terminal 200.
  • the node N requests the management server 101 via the portable terminal 200 for a key by using the encrypted packet SPi from the gateway Gi that can be received even if the encryption key Ki for secure communication is not set.
  • the encryption key Ki to be set can be acquired.
  • work such as checking the communication status between the candidate gateway and the node N, where the operator OP is narrowed down geographically, is unnecessary, and the encryption for the node N is not necessary.
  • the efficiency of the key Ki setting work can be improved.
  • since it is not necessary to record the encryption key of each candidate gateway for confirmation work in the portable terminal 200 etc. the risk of information leakage at the time of carrying can be reduced.
  • the encryption to be transmitted is based on the number of transfers for each encrypted packet SPi.
  • the packet SPi can be determined.
  • the management server 101 can extract the encryption key Ki stored in association with the address of the gateway Gi included in the encrypted packet SPi from the encryption key DB 110. Then, the management server 101 transmits the encryption key Ki to the node N via the mobile terminal 200, thereby providing the node N with the encryption key Ki unique to the gateway Gi in the ad hoc network Ai to which the node N belongs. it can.
  • the workload of workers involved in setting the encryption key for the node in the ad hoc network is reduced and the work time is reduced. Can be achieved.
  • Management server 110 Encryption key DB 200 mobile terminal 801 packet receiving unit 802 detecting unit 803 packet transmitting unit 804 key receiving unit 805 setting unit 806 recording unit 807 determining unit 1101 receiving unit 1102 extracting unit 1103 transmitting unit A1 to An, Ai ad hoc network G1 to Gn, Gi gateway K1 ⁇ Kn, Ki Encryption key N node NW1, NW2, NW3 Network SPi encryption packet

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Abstract

　アドホックネットワーク（Ａ１）～（Ａｎ）のいずれかのアドホックネットワーク（Ａｉ）内の新規ノード（Ｎ）は、アドホックネットワーク（Ａｉ）内のゲートウェイ（Ｇｉ）からブロードキャストされたゲートウェイ（Ｇｉ）固有の暗号鍵（Ｋｉ）を用いて暗号化された暗号化パケット（ＳＰｉ）を受信する。新規ノード（Ｎ）は、管理サーバ（１０１）と通信可能な携帯端末（２００）との接続を検知すると、携帯端末（２００）を介して、受信された暗号化パケット（ＳＰｉ）を管理サーバ（１０１）に送信する。このあと、新規ノード（Ｎ）は、携帯端末（２００）を介して、送信された暗号化パケット（ＳＰｉ）を復号するためのゲートウェイ（Ｇｉ）固有の暗号鍵（Ｋｉ）を管理サーバ（１０１）から受信する。そして、新規ノード（Ｎ）は、受信されたゲートウェイ（Ｇｉ）固有の暗号鍵（Ｋｉ）を、パケットを暗号化するための鍵に設定する。

Description

鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステム
　本発明は、データを暗号化するための鍵を設定する鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステムに関する。
　アドホックネットワークは、無線通信でリンクする自己構成型のネットワークの一種である。アドホックネットワークは複数のノードにより構成される。また、アドホックネットワーク内の各ノードは、マルチホップ通信によりパケットの送受信を行う。マルチホップ通信は、互いの通信圏内に存在しないノード同士が、各ノードの通信圏内に存在する別のノードを介して通信を行う技術である。
　また、アドホックネットワークとインターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの他のネットワークとを接続する場合、ゲートウェイと呼ばれる中継機器を用いて、ネットワーク間の通信の転送が行われる。
　アドホックネットワークを利用した技術として、各家庭の電力メータに無線通信可能なノードを組み込んで、作業員が現地に出向くことなく、アドホックネットワーク経由でメータ確認などの業務を行うシステムがある。各家庭の電力の使用量などの個人情報を扱うアドホックネットワークでは、秘匿性や改ざん防止の観点からセキュアな通信を行うことが要求される。
　そこで、従来のシステムでは、アドホックネットワーク内のノード間で送受信されるパケットを暗号化することで、セキュアな通信を確保することが行われている。この際、システム内の全ノードで共通の暗号鍵を用いた場合、鍵漏洩時のリスクが大きいため、ゲートウェイごとに暗号鍵を変えるシステムがある。
　また、システムへの新規ノードの初期導入時などにおいて、新規ノードは、暗号鍵が設定されるまでの間、アドホックネットワーク内の他のノードとセキュアな通信を行うことができない。このため、アドホックネットワーク経由で新規ノードに暗号鍵を自動設定することが難しく、作業員が現地に出向いて暗号鍵の設定作業を行っている。
　また、セキュア通信に関する先行技術として、例えば、ブロードキャストにより通信を行うネットワークの暗号鍵を管理する技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、アドホックネットワークにおいて通信開始時の鍵交換を安定して行うための技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、アドホックネットワーク内の各ノードが適応ゲートウェイを選択するための技術がある（例えば、下記特許文献３参照。）。
特開２００３－３４８０７２号公報 特開２００７－８８７９９号公報 特開２００９－８１８５４号公報
　しかしながら、上述した従来技術では、アドホックネットワーク内の各ノードに設定する暗号鍵をゲートウェイごとに変える場合、新規ノードの初期導入時などにおいて、新規ノードが属するゲートウェイを特定することが難しいという問題があった。例えば、新規ノードの設置場所の住所から候補となるゲートウェイを絞り込むことはできても、天候や近傍の建物との位置関係などの要因により通信状況が変化する。このため、実際にどのゲートウェイと通信可能であるかを作業員が現地に出向いて確認する必要があり、作業員の暗号鍵の設定作業にかかる作業時間および作業負荷の増大を招くという問題がある。
　本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、アドホックネットワーク内のノードが用いる暗号鍵の設定作業の効率化を図ることができる鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示の鍵設定方法は、複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードが実行する鍵設定方法であって、前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信し、前記複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を保持するサーバと通信可能な携帯端末との接続を検知し、前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信し、前記携帯端末を介して、送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信し、受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する。
　また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示のノードは、複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードであって、前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信し、前記複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を保持するサーバと通信可能な携帯端末との接続を検知し、前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信し、前記携帯端末を介して、送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信し、受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する。
　また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示のネットワークシステムは、複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を記憶するデータベースにアクセス可能なサーバと、前記複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードと、を含むネットワークシステムであって、前記ノードにより、前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信し、前記サーバと通信可能な携帯端末との接続を検知し、前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信する。そして、前記サーバにより、前記携帯端末を介して、前記暗号化されたパケットを前記ノードから受信し、受信された前記暗号化されたパケットを復号するための鍵を前記データベースの中から抽出し、前記携帯端末を介して、抽出された前記暗号化されたパケットを復号するための鍵を前記ノードに送信する。そして、前記ノードにより、前記携帯端末を介して、送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信し、受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する。
　本鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステムによれば、アドホックネットワーク内のノードが用いる暗号鍵の設定作業の効率化を図ることができるという効果を奏する。
実施の形態にかかるネットワークシステムの一実施例を示す説明図である。 ネットワークシステムへの新規ノードの導入例を示す説明図である。 新規ノードの導入時におけるネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図（その１）である。 新規ノードの導入時におけるネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図（その２）である。 実施の形態にかかる管理サーバのハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態にかかるノード等のハードウェア構成を示すブロック図である。 暗号鍵ＤＢの記憶内容の一例を示す説明図である。 ノードの機能的構成を示すブロック図である。 暗号化パケットのデータ構造の一例を示す説明図（その１）である。 パケット情報テーブルの記憶内容の一例を示す説明図である。 管理サーバの機能的構成を示すブロック図である。 暗号化パケットのデータ構造の一例を示す説明図（その２）である。 管理サーバの認証情報の一例を示す説明図である。 携帯端末の認証情報の一例を示す説明図である。 ノードの鍵設定処理手順の一例を示すフローチャートである。 管理サーバの鍵提供処理手順の一例を示すフローチャートである。 ステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その１）の具体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。 ステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その２）の具体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下に添付図面を参照して、この発明にかかる鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
（ネットワークシステムの一実施例）
　図１は、実施の形態にかかるネットワークシステムの一実施例を示す説明図である。図１において、ネットワークシステム１００は、管理サーバ１０１と、ゲートウェイＧ１～Ｇｎと、ノードＮ１－１～Ｎ１－ｍ１，Ｎ２－１～Ｎ２－ｍ２，…，Ｎｎ－１～Ｎｎ－ｍｎと、を含む構成である。
　ネットワークシステム１００において、管理サーバ１０１とゲートウェイＧ１～Ｇｎは、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどのネットワークＮＷ１を介して相互に通信可能に接続されている。また、ゲートウェイＧｉとノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉは、アドホックネットワークＡｉを介して接続されている（ｉ＝１，２，…，ｎ）。
　ここで、管理サーバ１０１は、暗号鍵ＤＢ（データベース）１１０を備え、各ゲートウェイＧ１～Ｇｎ固有の暗号鍵を管理するコンピュータである。ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵（以下、「暗号鍵Ｋｉ」という）は、ゲートウェイＧｉが属するアドホックネットワークＡｉ内のノード間で送受信されるパケットを暗号化するための鍵情報である。なお、暗号鍵ＤＢ１１０についての詳細な説明は、図７を用いて後述する。
　ゲートウェイＧｉは、アドホックネットワークＡｉとネットワークＮＷ１とを接続する中継機器である。ゲートウェイＧｉは、アドホックネットワークＡｉのプロトコルとネットワークＮＷ１のプロトコルの両方を理解し、アドホックネットワークＡｉとネットワークＮＷ１との間の通信の転送を行う。
　ノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉは、所定の通信圏内の他ノードとマルチホップ通信を行う無線通信装置である。アドホックネットワークＡｉでは、すべてのノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉがゲートウェイＧｉと直接通信できる必要はなく、一部のノードがゲートウェイＧｉと通信可能であればよい。
　ネットワークシステム１００は、例えば、各家庭の電力やガスの使用量を収集するシステムに適用することができる。具体的には、例えば、各家庭の電力メータやガスメータに各ノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉを組み込むことで、アドホックネットワークＡｉ内のノード間で各家庭の電力やガスの使用量を送受信する。なお、各家庭の電力やガスの使用量は、各ノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉが計測してもよく、また、各ノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉが電力メータやガスメータから取得してもよい。
　ゲートウェイＧｉは、アドホックネットワークＡｉ内のノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉから受信した各家庭の電力やガスの使用量を、ネットワークＮＷ１を介して電力会社やガス会社のサーバ（例えば、管理サーバ１０１）に送信する。これにより、作業員が現地に出向くことなく電力やガスの使用量を収集することができる。
　また、ネットワークシステム１００では、アドホックネットワークＡｉごとにゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを用いてパケットを暗号化する。これにより、アドホックネットワークＡｉのセキュア通信（データ秘匿性、改ざん防止など）を確保する。また、アドホックネットワークＡｉごとに暗号鍵Ｋｉを変えることで、鍵漏洩時のリスクを低減させる。
　なお、図１の例では、アドホックネットワークＡｉ内に１台のゲートウェイＧｉを設ける構成としたが、同一のアドホックネットワークＡｉ内に複数台のゲートウェイＧｉを設ける構成としてもよい。この場合、アドホックネットワークＡｉ内で送受信されるパケットを暗号化するための暗号鍵Ｋｉは、複数台のゲートウェイＧｉで共通である。
（新規ノードＮの導入時における暗号鍵Ｋｉの設定例）
　つぎに、図１に示したネットワークシステム１００への新規ノードの導入時における暗号鍵Ｋｉの設定例について説明する。
　図２は、ネットワークシステムへの新規ノードの導入例を示す説明図である。図２において、ネットワークシステム１００のアドホックネットワークＡｉ内に新規ノードＮが導入されている。なお、図２では、アドホックネットワークＡｉ内のノードＮｉ－１～Ｎｉ－ｍｉのうち、代表としてノードＮｉ－１～Ｎｉ－３を示している。
　新規ノードＮの導入時は、作業員ＯＰは新規ノードＮがどのアドホックネットワークＡｉに属しているのかわからない。そこで、本実施の形態では、作業員ＯＰが使用する携帯端末２００を利用して、新規ノードＮに設定すべき暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１に問い合わせることで、適切な暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１から取得して新規ノードＮに自動設定する。
　ここで、携帯端末２００は、作業員ＯＰが使用する携帯型の通信装置であり、例えば、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙ－ｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）電話機、スマートフォン、ノート型のパーソナル・コンピュータなどである。携帯端末２００は、直接通信できない新規ノードＮと管理サーバ１０１との間の通信を中継する。
　図３、図４は、新規ノードの導入時におけるネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。図３のシーケンスは、例えば、作業員ＯＰが現地（新規ノードＮの設置場所）に出向くまでに行われる動作例である。図４のシーケンスは、例えば、作業員ＯＰが現地に出向いたあとに行われる動作例である。
　図３のシーケンスにおいて、（１）ゲートウェイＧｉは、ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１に送信する。（２）管理サーバ１０１は、ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵ＫｉとゲートウェイＧｉのアドレスとを関連付けて暗号鍵ＤＢ１１０に登録する。
　（３）ゲートウェイＧｉは、ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを用いて暗号化されたパケット（以下、「暗号化パケットＳＰｉ」という）をアドホックネットワークＡｉにブロードキャスト（同時通報）する。暗号化パケットＳＰｉには、例えば、ゲートウェイＧｉのアドレスが含まれている。
　（４）ノードＮｉ－１は、ゲートウェイＧｉからの暗号化パケットＳＰｉを通信圏内のノードＮｉ－３に送信する。（５）ノードＮｉ－３は、ノードＮｉ－１からの暗号化パケットＳＰｉを通信圏内の新規ノードＮに送信する。（６）新規ノードＮは、ノードＮｉ－３からの暗号化パケットＳＰｉを記録する。ただし、この時点では、新規ノードＮは、暗号鍵Ｋｉが未設定のため、暗号化パケットＳＰｉを復号することはできない。
　図４のシーケンスにおいて、（７）携帯端末２００は、携帯電話網やインターネットなどのネットワークＮＷ２を介して管理サーバ１０１に接続する。この際、携帯端末２００は、例えば、ＳＳＬ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｓｏｃｋｅｔ　Ｌａｙｅｒ）を用いて、管理サーバ１０１とセキュアな通信を行う。なお、管理サーバ１０１と携帯端末２００との間でセキュア通信を実現するための通信方式については、図１３および図１４を用いて後述する。
　（８）携帯端末２００は、有線または無線のネットワークＮＷ３を介して新規ノードＮに接続する。具体的には、例えば、作業員ＯＰが、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）ケーブルを用いて、携帯端末２００と新規ノードＮとを接続することで、携帯端末２００と新規ノードＮとの間にネットワークＮＷ３が確立される。
　（９）新規ノードＮは、ネットワークＮＷ３を介して、図３に示した（６）において記録した暗号化パケットＳＰｉを携帯端末２００に送信する。（１０）携帯端末２００は、ネットワークＮＷ２を介して、新規ノードＮからの暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信する。
　（１１）管理サーバ１０１は、携帯端末２００からの暗号化パケットＳＰｉを復号するための暗号鍵Ｋｉを暗号鍵ＤＢ１１０の中から抽出する。具体的には、例えば、管理サーバ１０１は、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、暗号化パケットＳＰｉに含まれるゲートウェイＧｉのアドレスと関連付けて記憶されている暗号鍵Ｋｉを抽出する。
　（１２）管理サーバ１０１は、ネットワークＮＷ２を介して、抽出された暗号鍵Ｋｉを携帯端末２００に送信する。（１３）携帯端末２００は、ネットワークＮＷ３を介して、管理サーバ１０１からの暗号鍵Ｋｉを新規ノードＮに送信する。（１４）新規ノードＮは、携帯端末２００からの暗号鍵Ｋｉを、パケットを暗号化するための鍵に設定する。
　このように、ノードＮが、セキュア通信のための暗号鍵Ｋｉが未設定でも受信できるゲートウェイＧｉからの暗号化パケットＳＰｉを手掛かりに、携帯端末２００を介して、管理サーバ１０１に鍵要求することで、設定すべき暗号鍵Ｋｉを取得することができる。
　なお、以下の説明において、「ノードＮ」とは、ネットワークシステム１００のアドホックネットワークＡ１～ＡｎのいずれかのアドホックネットワークＡｉ内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードを示す。また、「ノード等」とは、ネットワークシステム１００のゲートウェイＧ１～ＧｎおよびノードＮを示す。
（管理サーバ１０１のハードウェア構成）
　図５は、実施の形態にかかる管理サーバのハードウェア構成を示すブロック図である。図５において、管理サーバ１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）５０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ‐Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）５０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）５０３と、磁気ディスクドライブ５０４と、磁気ディスク５０５と、光ディスクドライブ５０６と、光ディスク５０７と、Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５０８と、ディスプレイ５０９と、キーボード５１０と、マウス５１１と、を備えている。また、ＣＰＵ５０１～マウス５１１はバス５００によってそれぞれ接続されている。
　ここで、ＣＰＵ５０１は、管理サーバ１０１の全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される。磁気ディスクドライブ５０４は、ＣＰＵ５０１の制御に従って磁気ディスク５０５に対するデータのリード／ライトを制御する。磁気ディスク５０５は、磁気ディスクドライブ５０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。
　光ディスクドライブ５０６は、ＣＰＵ５０１の制御に従って光ディスク５０７に対するデータのリード／ライトを制御する。光ディスク５０７は、光ディスクドライブ５０６の制御で書き込まれたデータを記憶したり、光ディスク５０７に記憶されたデータをコンピュータに読み取らせたりする。
　Ｉ／Ｆ５０８は、通信回線を通じてネットワークＮＷ１，ＮＷ２に接続され、このネットワークＮＷ１，ＮＷ２を介して他の装置（例えば、ゲートウェイＧｉ、携帯端末２００）に接続される。Ｉ／Ｆ５０８は、ネットワークＮＷ１，ＮＷ２と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ５０８には、例えば、モデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。
　ディスプレイ５０９は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。このディスプレイ５０９は、たとえば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。
　キーボード５１０は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力を行う。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス５１１は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などを行う。ポインティングデバイスとして同様に機能を備えるものであれば、トラックボールやジョイスティックなどであってもよい。なお、図２に示した携帯端末２００についても、図５に示した管理サーバ１０１と同様のハードウェア構成により実現できる。
（ノード等のハードウェア構成）
　図６は、実施の形態にかかるノード等のハードウェア構成を示すブロック図である。図６において、ノード等は、ＣＰＵ６０１と、ＲＡＭ６０２と、フラッシュメモリ６０３と、Ｉ／Ｆ６０４と、暗号化回路６０５と、を備えている。ＣＰＵ６０１～暗号化回路６０５は、バス６００によってそれぞれ接続されている。
　ここで、ＣＰＵ６０１は、ノード等の全体の制御を司る。ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１のワークエリアとして使用される。フラッシュメモリ６０３は、プログラムや暗号鍵などの鍵情報を記憶している。Ｉ／Ｆ６０４は、マルチホップ通信によりパケットを送受信する。また、ゲートウェイＧｉのＩ／Ｆ６０４は、通信回線を通じてネットワークＮＷ１に接続され、このネットワークＮＷ１を介して管理サーバ１０１に接続される。
　暗号化回路６０５は、データを暗号化する場合に暗号鍵によりデータを暗号化する回路である。暗号化をソフトウェア的に実行する場合は、暗号化回路６０５に相当するプログラムをフラッシュメモリ６０３に記憶させておくことで、暗号化回路６０５は不要となる。
（暗号鍵ＤＢ１１０の記憶内容）
　図７は、暗号鍵ＤＢの記憶内容の一例を示す説明図である。図７において、暗号鍵ＤＢ１１０は、ＩＤ、ＧＷアドレスおよび暗号鍵のフィールドを有し、各フィールドに情報を設定することで、ゲートウェイＧ１～Ｇｎごとの鍵情報７００－１～７００－ｎをレコードとして記憶している。
　ここで、ＩＤは、本明細書において説明上用いる各ゲートウェイＧｉの識別子である。ＧＷアドレスは、ゲートウェイＧｉのアドレスである。ＧＷアドレスとしては、例えば、ゲートウェイＧｉのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスやＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを用いることができる。暗号鍵は、各ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉであり、具体的には、例えば、１２８～２５６ビット程度のバイナリデータである。
　鍵情報７００－１を例に挙げると、ゲートウェイＧ１のＧＷアドレスは『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：１２：３４』、暗号鍵は『暗号鍵Ｋ１』である。なお、暗号鍵ＤＢ１１０は、例えば、図５に示した管理サーバ１０１のＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、磁気ディスク５０５、光ディスク５０７などの記憶装置により実現される。
　暗号鍵ＤＢ１１０の記憶内容は、図３のシーケンスで説明したように、管理サーバ１０１がゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵ＫｉをゲートウェイＧｉから受信することで更新してもよい。また、図５に示したキーボード５１０やマウス５１１を用いたユーザの操作入力により、暗号鍵ＤＢ１１０の記憶内容を更新することにしてもよい。
（ノードＮの機能的構成）
　図８は、ノードの機能的構成を示すブロック図である。図８において、ノードＮは、パケット受信部８０１と、検知部８０２と、パケット送信部８０３と、鍵受信部８０４と、設定部８０５と、記録部８０６と、決定部８０７と、を含む構成である。各機能部（パケット受信部８０１～決定部８０７）は、具体的には、例えば、図６に示したＲＡＭ６０２、フラッシュメモリ６０３などの記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵ６０１に実行させることにより、または、Ｉ／Ｆ６０４により、その機能を実現する。また、各機能部（パケット受信部８０１～決定部８０７）の処理結果は、特に指定する場合を除いて、ＲＡＭ６０２、フラッシュメモリ６０３などの記憶装置に記憶される。
　パケット受信部８０１は、アドホックネットワークＡｉ内のゲートウェイＧｉからブロードキャストされた暗号化パケットＳＰｉを受信する。暗号化パケットＳＰｉは、ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを用いて暗号化されたパケットである。この暗号化パケットＳＰｉは、例えば、アドホックネットワークＡｉ内のノード等で同期をとるためにゲートウェイＧｉからブロードキャストされるパケットである。
　具体的には、例えば、パケット受信部８０１が、アドホックネットワークＡｉ内の他のノードＮからマルチホップ通信により暗号化パケットＳＰｉを受信する。ただし、ノードＮの通信圏内にゲートウェイＧｉが存在していれば、パケット受信部８０１は、ゲートウェイＧｉから暗号化パケットＳＰｉを直接受信する場合もある。ここで、暗号化パケットＳＰｉのデータ構造について説明する。
　図９は、暗号化パケットのデータ構造の一例を示す説明図（その１）である。図９において、暗号化パケットＳＰ１は、ヘッダ部９１０とペイロード部９２０とを含む構成である。ヘッダ部９１０には、宛先アドレス、差出アドレス、ホップ数およびＧＷアドレスが記述されている。ペイロード部９２０には、暗号化されたデータ本体が記述されている（図９中ハッチ部分）。
　ここで、宛先アドレスは、送信先のアドレスである。ここでは、ブロードキャスト用のＭＡＣアドレス『００：００：００：００：００：００』が記述されている。差出アドレスは、送信元のアドレスである。ここでは、アドホックネットワークＡ１内のノードＮとは異なる他のノードＮのＭＡＣアドレスが記述されている。
　ホップ数は、暗号化パケットＳＰｉを残り何回転送するのかを示す残余の転送回数である。ゲートウェイＧｉからブロードキャストされる暗号化パケットＳＰｉのホップ数の最大値は予め設定されている。このホップ数は暗号化パケットＳＰｉの転送時にデクリメントされ、ホップ数が『０』となった暗号化パケットＳＰｉは棄却される。ここでは、暗号化パケットＳＰ１のホップ数『１０』が記述されている。
　ＧＷアドレスは、ゲートウェイＧｉのアドレスである。ここでは、ゲートウェイＧ１のＭＡＣアドレス『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：１２：３４』が記述されている。なお、ここでは宛先アドレス、差出アドレスおよびＧＷアドレスの一例として、ＭＡＣアドレスを用いて説明したが、ＩＰアドレスなどのアドレスを用いることにしてもよい。
　図８の説明に戻り、検知部８０２は、管理サーバ１０１と通信可能な携帯端末２００との接続を検知する。具体的には、例えば、作業員ＯＰがＵＳＢケーブルを用いて携帯端末２００と新規ノードＮとを接続した結果、検知部８０２が、ＵＳＢケーブルを介した携帯端末２００との接続を検知する。
　パケット送信部８０３は、携帯端末２００との接続が検知された場合、携帯端末２００を介して、受信された暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信する。具体的には、例えば、パケット送信部８０３が、ＵＳＢケーブルなどのネットワークＮＷ３を介して、暗号化パケットＳＰｉを携帯端末２００に送信する。この結果、携帯端末２００が、ネットワークＮＷ２を介して、ノードＮからの暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信する。
　鍵受信部８０４は、携帯端末２００を介して、送信された暗号化パケットＳＰｉを復号するためのゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１から受信する。この暗号鍵Ｋｉは、例えば、パケットを暗号化するとともに、暗号鍵Ｋｉを用いて暗号化された暗号化パケットＳＰｉを復号することができる共通鍵である。
　設定部８０５は、受信されたゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを、パケットを暗号化するための鍵に設定する。これにより、以降においてノードＮが送信対象となるパケットを暗号化、および暗号化パケットＳＰｉを復号することが可能となり、アドホックネットワークＡｉ内のノード間でセキュア通信を行うことができる。
　記録部８０６は、受信された暗号化パケットＳＰｉに関する情報を記録する。具体的には、例えば、記録部８０６が、図９に示した暗号化パケットＳＰ１のヘッダ部９１０に含まれているホップ数およびＧＷアドレスを図１０に示すパケット情報テーブル１０００に記録する。ここで、パケット情報テーブル１０００について説明する。パケット情報テーブル１０００は、例えば、ＲＡＭ６０２、フラッシュメモリ６０３などの記憶装置により実現される。
　図１０は、パケット情報テーブルの記憶内容の一例を示す説明図である。図１０において、パケット情報テーブル１０００は、ＩＤ、ホップ数、およびＧＷアドレスのフィールドを有し、各フィールドに情報を設定することで、パケット情報１０００－１～１０００－５をレコードとして記憶している。
　ここで、ＩＤは、本明細書において説明上用いる暗号化パケットＳＰｉの識別子である。ホップ数は、暗号化パケットＳＰｉを残り何回転送するのかを示す残余の転送回数である。ＧＷアドレスは、ゲートウェイＧｉのアドレスである。なお、各暗号化パケットＳＰｉのパケット情報は、暗号化パケットＳＰｉの受信順にパケット情報テーブル１０００に記憶される。
　図８の説明に戻り、決定部８０７は、複数の暗号化パケットＳＰｉが受信された場合、記録された暗号化パケットＳＰｉに関する情報に基づいて、送信対象となる暗号化パケットＳＰｉを決定する。例えば、ノードＮの設置場所がアドホックネットワークＡ１，Ａ２が重なる場所に位置する場合、上記パケット受信部８０１が異なるゲートウェイＧ１，Ｇ２からの暗号化パケットＳＰ１，ＳＰ２を受信することがある。
　この場合、ノードＮが属すべき適切なゲートウェイＧｉを決めるために、上記記録部８０６によって記録された暗号化パケットＳＰｉに関する情報に基づいて、管理サーバ１０１に送信する暗号化パケットＳＰｉを決定する。そして、パケット送信部８０３は、携帯端末２００を介して、決定された暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信する。以下、図１０を用いて送信対象となる暗号化パケットＳＰｉの決定例について説明する。
　まず、決定部８０７は、例えば、パケット情報テーブル１０００を参照して、最古の暗号化パケットＳＰｉを送信対象に決定することにしてもよい。図１０の例では、決定部８０７が、最古のパケット情報１０００－１から特定される暗号化パケットＳＰ１を送信対象に決定する。これにより、ノードＮが最初に受信した暗号化パケットＳＰｉを送信対象とすることができる。
　また、決定部８０７は、例えば、パケット情報テーブル１０００を参照して、最新の暗号化パケットＳＰｉを送信対象に決定することにしてもよい。図１０の例では、決定部８０７が、最新のパケット情報１０００－５から特定される暗号化パケットＳＰ１を送信対象に決定する。これにより、ノードＮが受信した最新の暗号化パケットＳＰｉを送信対象とすることができる。この結果、例えば、既設のゲートウェイより近傍に位置するゲートウェイが新設された場合などに、新設されたゲートウェイ固有の暗号鍵を取得することができる。
　決定部８０７は、例えば、パケット情報テーブル１０００を参照して、ホップ数が最大の暗号化パケットＳＰｉを送信対象に決定することにしてもよい。図１０の例では、決定部８０７が、パケット情報１０００－１から特定される暗号化パケットＳＰ１を送信対象に決定する。これにより、転送回数が最も少ない暗号化パケットＳＰｉを送信対象とすることができる。
　ここで、暗号化パケットＳＰｉの転送回数が少ないということは、ゲートウェイＧｉが地理的に近い位置にある可能性が高い。このため、転送回数が最も少ない暗号化パケットＳＰｉを送信対象とすることで、結果的に、より近傍のゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを取得することができ、ゲートウェイＧｉとの通信効率を向上させることができる。
　また、決定部８０７は、例えば、パケット情報テーブル１０００を参照して、ゲートウェイＧｉごとのホップ数の平均値に基づいて、送信対象となる暗号化パケットＳＰｉを決定することにしてもよい。具体的には、まず、決定部８０７が、パケット情報テーブル１０００を参照して、ＧＷアドレスごとのホップ数の平均値を算出する。
　図１０の例では、ＧＷアドレス『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：１２：３４』のホップ数の平均値は『６＝（１０＋７＋１）／３』となる。ＧＷアドレス『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：５６：７８』のホップ数の平均値は『７＝（８＋６）／２』となる。この場合、決定部８０７は、例えば、ホップ数の平均値が最大のＧＷアドレス『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：５６：７８』のゲートウェイＧ２からブロードキャストされた暗号化パケットＳＰ２を送信対象に決定する。これにより、統計的に転送回数が最も少ない暗号化パケットＳＰｉを送信対象とすることができる。
（管理サーバ１０１の機能的構成）
　図１１は、管理サーバの機能的構成を示すブロック図である。図１１において、管理サーバ１０１は、受信部１１０１と、抽出部１１０２と、送信部１１０３と、を含む構成である。各機能部（受信部１１０１～送信部１１０３）は、具体的には、たとえば、図５に示したＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、磁気ディスク５０５、光ディスク５０７などの記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵ５０１に実行させることにより、または、Ｉ／Ｆ５０８により、その機能を実現する。また、各機能部（受信部１１０１～送信部１１０３）の処理結果は、例えば、ＲＡＭ５０３、磁気ディスク５０５、光ディスク５０７などの記憶装置に記憶される。
　受信部１１０１は、携帯端末２００を介して、暗号化パケットＳＰｉをノードＮから受信する。具体的には、例えば、受信部１１０１が、ネットワークＮＷ２を介して、ノードＮからの暗号化パケットＳＰｉを携帯端末２００から受信する。
　抽出部１１０２は、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、受信された暗号化パケットＳＰｉを復号するための暗号鍵Ｋｉを抽出する。具体的には、例えば、抽出部１１０２が、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、暗号化パケットＳＰｉに含まれるゲートウェイＧｉのアドレスと関連付けて記憶されている暗号鍵Ｋｉを抽出する。
　ここで、受信部１１０１によって図９に示した暗号化パケットＳＰ１が受信されたとする。この場合、抽出部１１０２が、例えば、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、暗号化パケットＳＰ１に含まれるＧＷアドレス『ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：１２：３４』と関連付けて記憶されている暗号鍵Ｋ１を抽出する。
　送信部１１０３は、携帯端末２００を介して、抽出された暗号鍵ＫｉをノードＮに送信する。具体的には、例えば、ネットワークＮＷ２を介して、抽出された暗号鍵Ｋ１を携帯端末２００に送信する。この結果、携帯端末２００が、ネットワークＮＷ３を介して、管理サーバ１０１からの暗号鍵Ｋ１をノードＮに送信する。
　また、図９に示した暗号化パケットＳＰ１のようにＧＷアドレスがヘッダ部９１０に含まれていれば、上述したように、ＧＷアドレスを手掛かりに暗号鍵ＤＢ１１０の中から暗号鍵Ｋｉを抽出することができる。これに対して、図１２に示す暗号化パケットＳＰ１のようにＧＷアドレスがペイロード部１２２０に含まれる場合がある。
　図１２は、暗号化パケットのデータ構造の一例を示す説明図（その２）である。図１２において、暗号化パケットＳＰ１は、ヘッダ部１２１０とペイロード部１２２０とを含む構成である。ヘッダ部１２１０には、宛先アドレス、差出アドレスおよびホップ数が記述されている。ペイロード部１２２０には、暗号化されたＧＷアドレスおよびデータ本体が記述されている（図１２中ハッチ部分）。
　この場合、ＧＷアドレスを手掛かりに暗号鍵ＤＢ１１０の中から暗号鍵Ｋｉを抽出することはできない。そこで、抽出部１１０２は、暗号鍵ＤＢ１１０に登録されている暗号鍵Ｋｉごとに、暗号鍵Ｋｉを用いて暗号化パケットＳＰｉの復号処理を実行する。そして、抽出部１１０２は、暗号化パケットＳＰｉの復号に成功した暗号鍵Ｋｉを抽出する。
　復号の成否は、暗号化パケットＳＰｉを復号した復号後のパケットのフォーマットに基づいて判断することができる。具体的には、例えば、抽出部１１０２は、暗号化パケットＳＰｉを復号した復号後のパケットが、予め規定されたフォーマットのデータの場合、暗号化パケットＳＰｉの復号が成功したと判断する。これにより、暗号化パケットＳＰｉのヘッダ部１２１０にＧＷアドレスが含まれていない場合であっても、暗号鍵ＤＢ１１０の中からノードＮに設定すべき適切な暗号鍵Ｋｉを抽出することができる。
　なお、上述した説明では、管理サーバ１０１が暗号化パケットＳＰｉを受信した時点において、暗号鍵ＤＢ１１０にゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉが登録済みの場合を想定したが、これに限らない。例えば、管理サーバ１０１が、暗号化パケットＳＰｉを受信したあとゲートウェイＧｉに問い合わせることで、ゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを取得することにしてもよい。これにより、ネットワークシステム１００内のすべてのゲートウェイＧ１～Ｇｎ固有の暗号鍵Ｋ１～Ｋｎを管理サーバ１０１が予め保持しておく必要がなくなる。
（管理サーバ１０１と携帯端末２００との間の通信方式）
　ここで、管理サーバ１０１と携帯端末２００との間の通信方式の一実施例について説明する。まず、携帯端末２００からみた管理サーバ１０１のサーバ認証について説明する。具体的には、例えば、まず、携帯端末２００が、予め決められたＩＰアドレスを用いて管理サーバ１０１に接続する。
　そして、携帯端末２００が、管理サーバ１０１からＳＳＬサーバ証明書を受信する。受信されたＳＳＬサーバ証明書は、例えば、図１３に示すように管理サーバ１０１のＩＰアドレスと関連付けて携帯端末２００のＲＡＭ６０２やフラッシュメモリ６０３などの記憶装置に記憶される。
　図１３は、管理サーバの認証情報の一例を示す説明図である。図１３において、管理サーバ１０１の認証情報１３００は、ＩＰアドレスおよびＳＳＬサーバ証明書を有する。ＩＰアドレスは、管理サーバ１０１のＩＰアドレスである。Ｘ．５０９証明書は、管理サーバ１０１のＳＳＬサーバ証明書（公開鍵証明書）である。
　携帯端末２００は、予め自端末に組み込まれている公開鍵を用いて、ＳＳＬサーバ証明書を復号することでサーバ認証を行う。公開鍵は、例えば、第三者認証機関によって発行されたものである。この公開鍵を用いてＳＳＬサーバ証明書を正しく復号できれば、ＳＳＬサーバ証明書が第三者認証機関によって証明された正しい証明書であることがわかり、ひいては管理サーバ１０１の身元が保証されたことになる。
　つぎに、管理サーバ１０１からみた携帯端末２００のユーザ認証について説明する。ここでは、図１４に示すような携帯端末２００の認証情報１４００を用いて、携帯端末２００のユーザ認証を行う場合を例に挙げて説明する。認証情報１４００は、例えば、管理サーバ１０１のＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、磁気ディスク５０５、光ディスク５０７などの記憶装置に記憶されている。
　図１４は、携帯端末の認証情報の一例を示す説明図である。図１４において、携帯端末２００の認証情報１４００は、ユーザＩＤおよびパスワードを有する。ユーザＩＤは、携帯端末２００の識別子である。パスワードは、携帯端末２００を使用するユーザを認証するためのものである。
　具体的には、例えば、まず、携帯端末２００が、ユーザＩＤおよびパスワードのペアを管理サーバ１０１に送信する。このユーザＩＤおよびパスワードは、携帯端末２００のフラッシュメモリ６０３に予め登録されていてもよく、また、携帯端末２００の入力装置（不図示）を用いたユーザの操作入力により受け付けてもよい。
　このあと、管理サーバ１０１は、携帯端末２００からのユーザＩＤおよびパスワードのペアを、認証情報１４００のユーザＩＤおよびパスワードのペアと一致判定する。ここで、認証情報１４００のユーザＩＤおよびパスワードと一致すれば、携帯端末２００のユーザの身元が保証されたことになる。
　なお、認証後において、携帯端末２００は、例えば、管理サーバ１０１のＳＳＬサーバ証明書に含まれる公開鍵を用いてパケットを暗号化して管理サーバ１０１との通信を行う。これにより、管理サーバ１０１と携帯端末２００との間でセキュアな通信を行うことができる。
（ノードＮの鍵設定処理手順）
　図１５は、ノードの鍵設定処理手順の一例を示すフローチャートである。図１５のフローチャートにおいて、まず、パケット受信部８０１により、アドホックネットワークＡｉ内のゲートウェイＧｉからブロードキャストされた暗号化パケットＳＰｉを受信したか否かを判断する（ステップＳ１５０１）。
　ここで、暗号化パケットＳＰｉを受信するのを待って（ステップＳ１５０１：Ｎｏ）、受信した場合（ステップＳ１５０１：Ｙｅｓ）、検知部８０２により、管理サーバ１０１と通信可能な携帯端末２００との接続を検知したか否かを判断する（ステップＳ１５０２）。
　ここで、携帯端末２００との接続が検知されるのを待って（ステップＳ１５０２：Ｎｏ）、検知された場合（ステップＳ１５０２：Ｙｅｓ）、パケット送信部８０３により、携帯端末２００を介して、受信された暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信する（ステップＳ１５０３）。
　このあと、鍵受信部８０４により、携帯端末２００を介して、送信された暗号化パケットＳＰｉを復号するためのゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１から受信したか否かを判断する（ステップＳ１５０４）。
　ここで、暗号鍵Ｋｉを受信するのを待って（ステップＳ１５０４：Ｎｏ）、受信した場合（ステップＳ１５０４：Ｙｅｓ）、設定部８０５により、受信されたゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを、パケットを暗号化するための鍵に設定して（ステップＳ１５０５）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
　これにより、暗号化パケットＳＰｉを復号するためのゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１から取得して設定することができる。
（管理サーバ１０１の鍵提供処理手順）
　図１６は、管理サーバの鍵提供処理手順の一例を示すフローチャートである。図１６のフローチャートにおいて、まず、受信部１１０１により、携帯端末２００を介して、暗号化パケットＳＰｉをノードＮから受信したか否かを判断する（ステップＳ１６０１）。
　ここで、暗号化パケットＳＰｉを受信するのを待って（ステップＳ１６０１：Ｎｏ）、受信した場合（ステップＳ１６０１：Ｙｅｓ）、抽出部１１０２により、暗号鍵ＤＢ１１０の中から暗号鍵Ｋｉを抽出する鍵抽出処理を実行する（ステップＳ１６０２）。そして、送信部１１０３により、携帯端末２００を介して、抽出された暗号鍵ＫｉをノードＮに送信して（ステップＳ１６０３）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
　これにより、ノードＮが属するアドホックネットワークＡｉ内のゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵ＫｉをノードＮに提供することができる。
＜鍵抽出処理（その１）手順＞
　つぎに、図１６に示したステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その１）の具体的な処理手順について説明する。以下に説明する鍵抽出処理（その１）は、暗号化パケットＳＰｉに含まれるＧＷアドレスが暗号化されていない場合の処理である。
　図１７は、ステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その１）の具体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。図１７のフローチャートにおいて、まず、抽出部１１０２により、図１６に示したステップＳ１６０１において受信された暗号化パケットＳＰｉに含まれるＧＷアドレスを特定する（ステップＳ１７０１）。
　つぎに、抽出部１１０２により、ゲートウェイＧｉの「ｉ」を「ｉ＝１」で初期化する（ステップＳ１７０２）。このあと、抽出部１１０２により、暗号鍵ＤＢ１１０を参照して、ゲートウェイＧｉのＧＷアドレスを特定する（ステップＳ１７０３）。そして、抽出部１１０２により、ステップＳ１７０１において特定されたＧＷアドレスと、ステップＳ１７０３において特定されたＧＷアドレスとが一致するか否かを判断する（ステップＳ１７０４）。
　ここで、ＧＷアドレスが一致する場合（ステップＳ１７０４：Ｙｅｓ）、抽出部１１０２により、暗号鍵ＤＢ１１０の中から暗号鍵Ｋｉを抽出して（ステップＳ１７０５）、図１６に示したステップＳ１６０３に移行する。一方、ＧＷアドレスが不一致の場合（ステップＳ１７０４：Ｎｏ）、抽出部１１０２により、ゲートウェイＧｉの「ｉ」をインクリメントして（ステップＳ１７０６）、「ｉ」が「ｎ」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１７０７）。
　ここで、「ｉ」が「ｎ」以下の場合（ステップＳ１７０７：Ｎｏ）、ステップＳ１７０３に戻る。一方、「ｉ」が「ｎ」より大きい場合（ステップＳ１７０７：Ｙｅｓ）、抽出部１１０２により、エラー処理を実行して（ステップＳ１７０８）、管理サーバ１０１の一連の処理を終了する。
　これにより、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、受信された暗号化パケットＳＰｉを復号するための暗号鍵Ｋｉを抽出することができる。なお、ステップＳ１７０８のエラー処理の具体例として、例えば、抽出部１１０２が、携帯端末２００を介して、暗号化パケットＳＰｉを復号するための暗号鍵Ｋｉを抽出できなかった旨のエラーメッセージをノードＮに送信することにしてもよい。
　ステップＳ１７０８のエラー処理は、例えば、暗号化パケットＳＰｉが改ざんされた場合や暗号化パケットＳＰｉの一部が欠落した場合などに実行される。このエラー処理によれば、ノードＮによる暗号化パケットＳＰｉの再送信を促すことができる。
＜鍵抽出処理（その２）手順＞
　つぎに、図１６に示したステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その２）の具体的な処理手順について説明する。以下に説明する鍵抽出処理（その２）は、暗号化パケットＳＰｉに含まれるＧＷアドレスが暗号化されている場合の処理である。
　図１８は、ステップＳ１６０２の鍵抽出処理（その２）の具体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。図１８のフローチャートにおいて、まず、抽出部１１０２により、ゲートウェイＧｉの「ｉ」を「ｉ＝１」で初期化する（ステップＳ１８０１）。そして、抽出部１１０２により、暗号鍵ＤＢ１１０の中のゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを用いて、図１６に示したステップＳ１６０１において受信された暗号化パケットＳＰｉを復号する（ステップＳ１８０２）。
　このあと、抽出部１１０２により、暗号化パケットＳＰｉの復号に成功したか否かを判断する（ステップＳ１８０３）。ここで、暗号化パケットＳＰｉの復号に成功した場合（ステップＳ１８０３：Ｙｅｓ）、抽出部１１０２により、暗号鍵ＤＢ１１０の中から暗号鍵Ｋｉを抽出して（ステップＳ１８０４）、図１６に示したステップＳ１６０３に移行する。
　一方、暗号化パケットＳＰｉの復号に失敗した場合（ステップＳ１８０３：Ｎｏ）、抽出部１１０２により、ゲートウェイＧｉの「ｉ」をインクリメントして（ステップＳ１８０５）、「ｉ」が「ｎ」より大きいか否かを判断する（ステップＳ１８０６）。
　ここで、「ｉ」が「ｎ」以下の場合（ステップＳ１８０６：Ｎｏ）、ステップＳ１８０２に戻る。一方、「ｉ」が「ｎ」より大きい場合（ステップＳ１８０６：Ｙｅｓ）、抽出部１１０２により、エラー処理を実行して（ステップＳ１８０７）、管理サーバ１０１の一連の処理を終了する。
　これにより、暗号化パケットＳＰｉのヘッダ部１２１０にＧＷアドレスが含まれていない場合であっても、暗号鍵ＤＢ１１０の中から、受信された暗号化パケットＳＰｉを復号するための暗号鍵Ｋｉを抽出することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、アドホックネットワークＡｉ内のノードＮは、携帯端末２００を介して、ゲートウェイＧｉからブロードキャストされた暗号化パケットＳＰｉを管理サーバ１０１に送信することができる。この結果、ノードＮは、携帯端末２００を介して、暗号化パケットＳＰｉを復号するためのゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵Ｋｉを管理サーバ１０１から受信して設定することができる。
　このように、ノードＮが、セキュア通信のための暗号鍵Ｋｉが未設定でも受信できるゲートウェイＧｉからの暗号化パケットＳＰｉを手掛かりに、携帯端末２００を介して、管理サーバ１０１に鍵要求することで、設定すべき暗号鍵Ｋｉを取得することができる。これにより、ノードＮの初期導入時などにおいて、作業員ＯＰが地理的に絞り込まれた候補となるゲートウェイとノードＮとの通信状況をしらみつぶしに確認するなどの作業が不要となり、ノードＮに対する暗号鍵Ｋｉの設定作業の効率化を図ることができる。また、確認作業のために候補となる各ゲートウェイの暗号鍵を携帯端末２００などに記録しておく必要がないため、持ち運びの際の情報漏洩のリスクを低減させることができる。
　また、本実施の形態によれば、ノードＮは、複数の異なるゲートウェイＧｉからブロードキャストされた暗号化パケットＳＰｉを受信した場合、暗号化パケットＳＰｉごとの転送回数に基づいて、送信対象となる暗号化パケットＳＰｉを決定することができる。これにより、ノードＮの設置場所が複数の異なるアドホックネットワークＡｉが重なる場所に位置する場合であっても、ノードＮに設定すべき適切な暗号鍵Ｋｉを提供することができる。
　また、本実施の形態によれば、管理サーバ１０１は、暗号化パケットＳＰｉに含まれるゲートウェイＧｉのアドレスと関連付けて記憶されている暗号鍵Ｋｉを暗号鍵ＤＢ１１０の中から抽出することができる。そして、管理サーバ１０１が、携帯端末２００を介して、暗号鍵ＫｉをノードＮに送信することで、ノードＮが属するアドホックネットワークＡｉ内のゲートウェイＧｉ固有の暗号鍵ＫｉをノードＮに提供することができる。
　以上のことから、本実施の形態にかかる鍵設定方法、ノード、およびネットワークシステムによれば、アドホックネットワーク内のノードに対する暗号鍵の設定作業にかかる作業員の作業負担の軽減化および作業時間の短縮化を図ることができる。
　なお、本実施の形態で説明した鍵設定方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本鍵設定プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本鍵設定プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
　１００　ネットワークシステム
　１０１　管理サーバ
　１１０　暗号鍵ＤＢ
　２００　携帯端末
　８０１　パケット受信部
　８０２　検知部
　８０３　パケット送信部
　８０４　鍵受信部
　８０５　設定部
　８０６　記録部
　８０７　決定部
　１１０１　受信部
　１１０２　抽出部
　１１０３　送信部
　Ａ１～Ａｎ，Ａｉ　アドホックネットワーク
　Ｇ１～Ｇｎ，Ｇｉ　ゲートウェイ
　Ｋ１～Ｋｎ，Ｋｉ　暗号鍵
　Ｎ　ノード
　ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３　ネットワーク
　ＳＰｉ　暗号化パケット

Claims (7)

  1. 　複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードが実行する鍵設定方法であって、
    　前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信するパケット受信工程と、
    　前記複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を保持するサーバと通信可能な携帯端末との接続を検知する検知工程と、
    　前記検知工程によって前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、前記パケット受信工程によって受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信するパケット送信工程と、
    　前記携帯端末を介して、前記パケット送信工程によって送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信する鍵受信工程と、
    　前記鍵受信工程によって受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する設定工程と、
    　を含むことを特徴とする鍵設定方法。
  2. 　前記サーバは、前記各アドホックネットワーク内のゲートウェイのアドレスと当該ゲートウェイ固有の鍵を関連付けて記憶するデータベースを備えており、
    　前記鍵受信工程は、
    　前記暗号化されたパケットに含まれる前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイのアドレスと関連付けて前記データベースに記憶されている鍵を前記サーバから受信することを特徴とする請求項１に記載の鍵設定方法。
  3. 　前記パケット受信工程によって受信された前記暗号化されたパケットの転送回数を記録する記録工程と、
    　前記パケット受信工程によって前記暗号化されたパケットが複数受信された場合、前記記録工程によって記録された前記暗号化されたパケットごとの転送回数に基づいて、複数の前記暗号化されたパケットの中から送信対象となる暗号化パケットを決定する決定工程と、をさらに含み、
    　前記パケット送信工程は、
    　前記決定工程によって決定された前記送信対象となる暗号化されたパケットを、前記サーバに送信することを特徴とする請求項１または２に記載の鍵設定方法。
  4. 　複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードであって、
    　前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信するパケット受信手段と、
    　前記複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を保持するサーバと通信可能な携帯端末との接続を検知する検知手段と、
    　前記検知手段によって前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、前記パケット受信手段によって受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信するパケット送信手段と、
    　前記携帯端末を介して、前記パケット送信手段によって送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信する鍵受信手段と、
    　前記鍵受信手段によって受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する設定手段と、
    　を備えることを特徴とするノード。
  5. 　前記サーバは、前記各アドホックネットワーク内のゲートウェイのアドレスと当該ゲートウェイ固有の鍵を関連付けて記憶するデータベースを備えており、
    　前記鍵受信手段は、
    　前記暗号化されたパケットに含まれる前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイのアドレスと関連付けて前記データベースに記憶されている鍵を前記サーバから受信することを特徴とする請求項４に記載のノード。
  6. 　前記パケット受信手段によって受信された前記暗号化されたパケットの転送回数を記録する記録手段と、
    　前記パケット受信手段によって前記暗号化されたパケットが複数受信された場合、前記記録手段によって記録された前記暗号化されたパケットごとの転送回数に基づいて、複数の前記暗号化されたパケットの中から送信対象となる暗号化パケットを決定する決定手段と、をさらに備え、
    　前記パケット送信手段は、
    　前記決定手段によって決定された前記送信対象となる暗号化されたパケットを、前記サーバに送信することを特徴とする請求項４または５に記載のノード。
  7. 　複数のアドホックネットワークの各アドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を記憶するデータベースにアクセス可能なサーバと、前記複数のアドホックネットワークのいずれかのアドホックネットワーク内でマルチホップ通信によりパケットを送受信するノードと、を含むネットワークシステムであって、
    　前記ノードは、
    　前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイから同時通報された当該ゲートウェイ固有の鍵を用いて暗号化されたパケットを受信するパケット受信手段と、
    　前記サーバと通信可能な携帯端末との接続を検知する検知手段と、
    　前記検知手段によって前記携帯端末との接続が検知された場合、前記携帯端末を介して、前記パケット受信手段によって受信された前記暗号化されたパケットを前記サーバに送信するパケット送信手段と、
    　前記携帯端末を介して、前記パケット送信手段によって送信された前記暗号化されたパケットを復号するための前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を前記サーバから受信する鍵受信手段と、
    　前記鍵受信手段によって受信された前記いずれかのアドホックネットワーク内のゲートウェイ固有の鍵を、前記パケットを暗号化するための鍵に設定する設定手段と、を備え、
    　前記サーバは、
    　前記携帯端末を介して、前記暗号化されたパケットを前記ノードから受信する受信手段と、
    　前記受信手段によって受信された前記暗号化されたパケットを復号するための鍵を前記データベースの中から抽出する抽出手段と、
    　前記携帯端末を介して、前記抽出手段によって抽出された前記暗号化されたパケットを復号するための鍵を前記ノードに送信する送信手段と、を備えることを特徴とするネットワークシステム。
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