WO2018061069A1 - 無線通信装置、プログラム、および無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

無線通信装置は、第1無線通信部と、第2無線通信部と、制御部と、を備えている。制御部は、前記第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、前記第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報に対応する機器以外の機器との通信を制限する。

Description

無線通信装置、プログラム、および無線通信方法
 本発明の一実施形態は、無線通信を行なう無線通信装置、プログラム、および無線通信方法に関する。
 特許文献1および特許文献2に示すように、無線通信においては、様々な手法により、セキュリティ対策が施されている。
 例えば、無線アクセスポイントは、無線通信を確立するための設定情報として、SSIDおよびアクセスキーによる通信制限を行なう。また、無線アクセスポイントは、MACアドレス等の機器の識別情報を登録し、登録した機器とだけ通信を行なうMACアドレスフィルタリングを行なう。
特開2012-54918号公報 特開2014-112908号公報
 MACアドレス等の識別情報は、利用者が事前に無線アクセスポイントに登録する必要がある。また、近年は、新たなセキュリティ対策の提案も望まれている。
 そこで、本発明の一実施形態の目的は、煩雑な作業を行なうことなく新たな手法で無線通信のセキュリティ対策を施す無線通信措置、プログラム、および無線通信方法を提供する。
 無線通信装置は、第1無線通信部と、第2無線通信部と、制御部と、を備えている。制御部は、前記第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、前記第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報に対応する機器以外の機器との通信を制限する。
 本発明の一実施形態によれば、煩雑な作業を行なうことなく新たな手法で無線通信のセキュリティ対策を施すことができる。
無線通信システムの構成を示す図である。 無線APの構成を示すブロック図である。 端末20の構成を示すブロック図である。 端末20および無線AP10の動作を示すフローチャートである。 図5(A)および図5(B)は、各機器のMACアドレスと無線AP10に登録されるMACアドレスリストとの関係を示す図である。 無線AP10の動作を示すフローチャートである。 図7(A)は、変形例1に係る無線AP10の主要構成を示すブロック図であり、図7(B)は、変形例1に係る端末20の主要構成を示すブロック図である。 図8(A)は、変形例2に係る各機器のMACアドレスと無線AP10に登録されるMACアドレスリストとの関係を示す図であり、図8(B)は、端末20と無線AP10の動作を示すフローチャートである。 図9(A)および図9(B)は、各機器のMACアドレスと無線AP10に登録されるMACアドレスリストとの関係を示す図である。 近接通信部106および近接通信部109を備える無線AP10の主要構成を示すブロック図である。
 図1は、無線通信システム1の構成を示す図である。無線通信システム1は、無線アクセスポイント(以下、無線APという)10、端末20、および端末30を備えている。
 無線AP10は、本発明の無線通信装置の一例である。無線AP10は、ルータ(不図示)に有線LANを介して接続され、該ルータと、端末20および端末30等の機器との通信を仲介する。
 図2は、無線AP10の主要構成を示すブロック図である。無線AP10は、操作部101、制御部102、ROM(Read Only Memory)103、RAM(Random Access Memory)104、表示部105、近接通信部106、および無線LAN(Local Area Network)通信部107を備えている。
 操作部101は、利用者からの操作を受け付けるタッチパネル、スイッチ、またはボタン等からなる。
 表示部105は、LED(Light Emitting Diode)またはLCD(Liquid Crystal Display)等からなり、例えば自装置の状態を表示する。
 制御部102は、記憶媒体であるROM103に記憶されているファームウェアをRAM104に読み出すことで、各種の動作を行なう。例えば、制御部102は、近接通信部106および無線LAN通信部107を制御する。
 近接通信部106は、本発明の第1無線通信部の一例である。近接通信部106は、Bluetooth(登録商標)等の5G無線通信規格に準じた無線通信を行なう。本実施形態では、近接通信部106は、Bluetooth(登録商標)LowEnergy(以下、単にBLEと言う。)における受信デバイスとして機能する。近接通信部106は、他の機器から送信される各種情報を受信する。受信された各種情報は、制御部102に入力される。
 無線LAN通信部107は、本発明の第2無線通信部の一例である。無線LAN通信部107は、IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.11ac、またはIEEE802.11ad等の無線LAN規格に準じた無線通信を行なう。
 無線LAN通信部107は、固有のネットワーク名(SSID)、およびWPAキー等の暗号化キー等が設定されている。端末20または端末30等の機器は、無線LAN通信部107に設定されたSSIDおよび暗号化キー等の設定情報を自装置に登録することで、無線LAN通信部107との接続が確立される。
 近接通信部106および無線LAN通信部107は、それぞれ通信可能な距離が異なる。図1に示す第1通信領域100は、近接通信部106の通信可能な領域に対応し、第2通信領域151は、無線LAN通信部107の通信可能な領域に対応する。
 近接通信部106の通信可能な範囲は、例えばBLEにおいては、半径約10m程度である。無線LAN通信部107の通信可能な範囲は、障害物のない環境下では、例えば半径約100m程度である。すなわち、近接通信部106は、無線LAN通信部107よりも電波の到達距離が短い。
 図1の状態では、端末20は、近接通信部106の通信可能な範囲内に存在し、端末30は、近接通信部106の通信可能な範囲外に存在する。したがって、端末20は、BLEを介して、無線AP10と通信可能な状態となっている。
 図3は、端末20の構成を示すブロック図である。なお、端末30も、端末20と同じ構成および同じ機能を有するため、図3においては代表して端末20について説明する。
 端末20は、タッチパネル301、制御部302、ROM303、RAM304、表示部305、近接通信部306、および無線LAN通信部307を備えている。端末20は、例えばスマートフォンまたはパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。この例では、端末(機器)の例としてスマートフォンを示しているが、本発明における「機器」は、スマートフォンに限らず、無線通信を介して無線APに接続可能な機器は、全て含まれる。
 タッチパネル301は、利用者からの操作を受け付けるインタフェースである。表示部305は、利用者に各種情報を提示する。端末20は、タッチパネル301および表示部305により、GUI(Graphical User Interface)を実現する。
 制御部302は、記憶媒体であるROM303に記憶されているOSおよびアプリケーションプログラムをRAM304に読み出すことで、各種の動作を行なう。例えば、制御部302は、ユーザからタッチパネル301を介してアプリケーションプログラムの起動が指示されると、指示されたアプリケーションプログラムを起動する。
 制御部302は、無線AP10の近接通信部106と通信するためのアプリケーションプログラム(以下、通信プログラムと言う。)を起動する。図4は、当該通信プログラムによる制御部302の動作、および無線AP10の動作を示すフローチャートである。
 制御部302は、通信プログラムを起動すると、まず近接通信部306を介して自装置の識別情報の一例であるMACアドレスを送信する(S11)。この処理は、所定時間経過毎に定期的に行なわれる。すなわち、近接通信部306は、BLEビーコンとして機能し、定期的にMACアドレスをブロードキャストで送信する。
 端末20が無線AP10における近接通信部106の通信可能な範囲内に存在する場合、無線AP10は、端末20の送信したMACアドレスを受信する(S21)。無線AP10は、受信したMACアドレスを、ROM303またはRAM304に記憶されているMACアドレスリストに登録する(S22)。
 図5(A)は、各機器のMACアドレスと無線AP10に登録されるMACアドレスリストとの関係を示す図である。図5(A)に示すように、第1通信領域100内に存在する端末20は、BLEにより無線APにMACアドレスを送信する。したがって、当該端末20のMACアドレスが、無線AP10に登録される。しかし、端末30は、第1通信領域100の外に存在する。したがって、端末30のMACアドレスは、無線AP10に登録されない。
 そして、無線AP10は、登録したMACアドレスを用いて、MACアドレスフィルタリングを行なう。すなわち、制御部302は、無線LAN通信部107に対して、登録したMACアドレス以外の機器との通信を制限する。端末20は、MACアドレスが無線AP10に登録されているため、無線LANにより無線AP10と通信を行なうことができる。端末30は、MACアドレスが無線AP10に登録されていないため、無線LANにより無線AP10と通信を行うことができない。
 このようにして、本実施形態の無線通信システムでは、無線LANの通信可能な範囲を、近接通信部106の通信可能な範囲内に制限する。無線LANの電波は、上述の様に半径100m程度の到達距離があるが、MACアドレスフィルタリングにより、無線LANによる通信可能な範囲は、BLEの通信可能範囲である半径10m程度に制限される。なお、無線LANの通信は、従来の様にSSIDおよび暗号化キー等の設定情報による通信制限を行なってもよいが、設定情報による通信制限は必須ではない。本実施形態の無線通信システムは、設定情報による通信制限がなくとも、無線LANによる通信可能な範囲は、BLEの通信可能範囲である半径10m程度に制限されるため、不正アクセスを防止することができる。
 なお、上述の実施形態では、端末20(または端末30)のアプリケーションプログラムにより、端末20(または端末30)がBLEビーコンとして機能する例を示したが、無線AP10がBLEビーコンとして機能してもよい。この場合、制御部302は、端末20(または端末30)のアプリケーションプログラムにより、近接通信部306を介して無線AP10のビーコン信号を受信した時、表示部305に接続確認の画面を提示する。ユーザは、タッチパネル301を介して、接続指示を行なう。制御部302は、接続指示を受け付けると、近接通信部306を介して、自装置のMACアドレスを無線AP10に送信する。
 なお、この例では、機器の識別情報としてMACアドレスを示したが、識別情報は、他にも機器の名称、製造番号、またはIPアドレス、等の各種情報を用いることもできる。
 次に、図6は、無線APの動作を示すフローチャートである。この例では、無線AP10の制御部302は、所定時間経過毎に、記憶部(ROM303またはRAM304)に記憶されているMACアドレスを確認する(S31)。制御部302は、ROM303またはRAM304に記憶されているMACアドレスに対応する機器から近接通信部306を介して識別情報を受信したか否かを確認することで、対応機器が第1通信領域100の範囲内に存在するか否かを確認する(S32)。対応する機器から識別情報を受信しない場合には、対応機器が第1通信領域100の範囲外に存在すると判断して、MACアドレスを消去する(S33)。
 例えば図5(B)に示すように、端末20が第1通信領域100の範囲外に移動すると、無線AP10から端末20のMACアドレスが消去される。したがって、端末20は、MACアドレスフィルタリングにより無線APと通信できない状態となる。
 したがって、本実施形態の無線通信システムでは、無線AP10が図6に示す動作を行なうことにより、ユーザが、一旦第1通信領域100の範囲内に移動した後に、第1通信領域100の範囲外に出たとしても、通信が制限されるため、無線LANによる通信可能な範囲を、常にBLEの通信可能範囲である半径10m程度に制限することができる。
 (変形例1)
 図7(A)は、変形例1に係る無線AP10の主要構成を示すブロック図である。図7(B)は、変形例1に係る端末20の主要構成を示すブロック図である。それぞれ、図2および図3と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
 変形例1に係る無線AP10は、近接通信部106に変えて、無線LAN通信部108を備えている。変形例2に係る端末20は、近接通信部306に変えて、無線LAN通信部308を備えている。
 上述の実施形態の無線通信システムでは、BLEと無線LANとを用いる態様であったが、変形例1に係る無線通信システムでは、第1無線通信部および第2無線通信部ともに、無線LANによる通信を行なう。ただし、第1無線通信部である無線LAN通信部108は、第2無線通信部である無線LAN通信部107よりも、通信可能な範囲が狭くなっている。通信可能範囲が異なる態様を実現するためには、以下の例が考えられる。
 1.電波の到達距離の異なる規格を用いる。
 例えば、第1無線通信部として、無線LAN通信部108は、IEEE802.11ad規格に準じた通信を行なう。第2無線通信部として、無線LAN通信部107は、IEEE802.11ac規格に準じた通信を行なう。無線LAN通信部108は、各機器からMACアドレス等の識別情報を受信する。IEEE802.11ad規格では、電波の到達距離が半径約10m程度である。したがって、上述の実施形態と同様に、無線LAN通信部107の通信可能な範囲を、半径約10m程度の範囲に制限することができる。
 2.周波数の異なる電波を用いる。
 例えば、第1無線通信部として、無線LAN通信部108は、IEEE802.11n(5GHz)に準じた通信を行なう。第2無線通信部として、無線LAN通信部107は、IEEE802.11n(2.4GHz)に準じた通信を行なう。無線LAN通信部108は、各機器からMACアドレス等の識別情報を受信する。5GHzの周波数の電波は、2.4GHzの周波数の電波よりも相対的に到達距離が短くなる。したがって、この場合も、上述の実施形態と同様に、無線LAN通信部107の通信可能な範囲を、5GHzの電波の到達範囲に制限することができる。なお、周波数が異なる態様としては、他にも、2.4GHまたは5GHz等の周波数を用いるWi-Fi(登録商標)を第1無線通信部とし、920MHzの周波数を用いるZ-WAVE(登録商標)を第2無線通信部として用いることも可能である。
 3.電波強度を変更する。
 この場合、無線LAN通信部107および無線LAN通信部108は、いずれも同じ規格および同じ周波数の電波を用いるが、無線LAN通信部108の電波強度は、無線LAN通信部107の電波強度よりも弱く設定されている。したがって、この場合も、上述の実施形態と同様に、無線LAN通信部107の通信可能な範囲を、電波強度の弱い無線LAN通信部108の通信可能な範囲内に制限することができる。
 なお、第1無線通信部(無線LAN通信部108)および第2無線通信部(無線LAN通信部107)が同じ周波数を用いて通信を行なう場合には、ハードウェアが1つである(1つのアンテナを共有する)態様とすることも可能である。
 なお、一般的には、電波強度を弱くすると、通信エラーの発生頻度が上昇し、データの再送等を行なう必要が生じるため、通信品質が低下する。しかし、上述の実施形態および変形例1では、いずれも、主たる通信を行なう無線LAN通信部107の電波強度は弱くしていないため、通信品質が低下することはない。
 (変形例2)
 図8(A)は、変形例2に係る各機器のMACアドレスと無線AP10に登録されるMACアドレスリストとの関係を示す図である。図8(B)は、端末20と無線AP10の動作を示すフローチャートである。
 変形例2の無線通信システムでは、無線AP10は、第2無線通信部(無線LAN通信部307)におけるSSIDまたは暗号化キー等の設定情報を定期的に変更する。無線AP10は、設定の変更前に、第1無線通信部を介して、変更後の設定情報を送信する(S51)。端末20は、設定情報を受信すると(S61)、受信した設定情報で、SSIDまたは暗号化キーを変更する(S62)。無線AP10は、設定情報を送信した後に、該設定情報に基づいて、SSIDまたは暗号化キーを変更する(S52)。なお、無線AP10から送信する設定情報に、設定変更を行なうタイミングを示す時刻情報等を含めることで、設定変更のタイミングを同期させることもできる。
 変形例2の場合も、第1通信領域100の範囲内に存在する端末20は、第2無線通信部(無線LAN通信部307)を介して通信可能な状態となるが、第1通信領域100の範囲外に存在する端末30は、第2無線通信部(無線LAN通信部307)を介して通信できない状態となる。したがって、変形例3の無線通信システムも、第2無線通信部(無線LAN通信部307)による通信可能な範囲は、第1無線通信部(例えばBLE)の通信可能範囲である半径約10m程度に制限されるため、不正アクセスを防止することができる。
 (変形例3)
 上述の実施形態の無線通信システムでは、第1無線通信部の通信範囲が狭く、第2無線通信部の通信範囲が広い態様であったが、変形例3に係る無線通信システムでは、通信範囲の広い第1無線通信部を介して識別情報を送受信し、通信範囲の狭い第2無線通信部を介して主たる通信を行なう態様である。
 この場合、ユーザが第1領域(例えば建物)に入った時点で無線AP10に端末の識別情報が登録される。さらに、ユーザが第1領域よりも狭い第2領域(例えば上記建物内の特定の部屋)に入った時点で、端末は、第2無線通信部を介して通信を行なうことができる。したがって、ユーザは、例えば博物館等の特定の建物に入り、特定の展示エリアにおいて、ユーザの端末を用いて、該展示エリアにおける特有の情報(例えば展示物の案内等)を受信することができる。
 なお、上述の実施形態および全ての変形例においては、第1無線通信部および第2無線通信部の通信可能範囲が異なる態様を示したが、図9(A)および図9(B)に示すように、第1無線通信部の通信可能範囲(第1領域100)および第2無線通信部の通信可能範囲(第2領域151)は、同じであってもよい。この場合、無線AP10は、図7(A)で示した構成を有する。無線AP10は、第1無線通信部および第2無線通信部ともに、同じ通信可能範囲で、無線LANによる通信を行なう。
 同じ通信可能範囲であっても、第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報以外の機器との通信を制限することで、図9(A)および図9(B)に示すように、端末が第1通信領域100内に移動すると無線AP10にMACアドレスが登録され、端末が第1通信領域100の範囲外に移動すると、無線AP10からMACアドレスが消去される。したがって、本実施形態の無線AP10では、MACアドレスフィルタリングにおけるMACアドレス等の識別情報の事前登録作業を省略することができるため、従来とは異なるセキュリティ対策を実現することができる。
 また、無線AP10は、通信を許可する機器のリストとして、MACアドレスまたはIPアドレス等の識別情報のリストを、予め記憶部(ROM303またはRAM304)に登録しておいてもよい。この場合、無線AP10は、第1無線通信部を介して識別情報を取得した機器で、かつリストに記載されている機器とだけ第2無線通信部による通信を許可し、リストに記載されていない機器との通信を制限するようにしてもよい。この場合、無線AP10は、より強固なセキュリティ対策を施すことができる。
 また、図10に示すように、無線AP10は、無線通信部107に変えて、近接通信部109を備えていてもよい。この場合、第1無線通信部および第2無線通信部が、ともに近距離無線通信を行う。なお、近接通信部106および近接通信部109は、異なる規格の近距離無線通信を行なってもよい。例えば近接通信部106がBluetooth(登録商標)であり、近接通信部109がZigBee(登録商標)である態様が考えられる。また、Bluetooth(登録商標)においても、互換性を持たない、BLE(Bluetooth4.0)およびクラシックBluetooth(Bluetooth3.0以前)を、それぞれ第1無線通信部および第2無線通信部として用いることも考えられる。このように、第1無線通信部および第2無線通信部がともに近距離無線通信を行なう場合においても、従来とは異なるセキュリティ対策を実現することができる。
 上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1…無線通信システム
10…無線AP
20,30…端末
100…第1通信領域
151…第2通信領域
101…操作部
102…制御部
103…ROM
104…RAM
105…表示部
106…近接通信部
107…無線LAN通信部
108…無線LAN通信部
301…タッチパネル
302…制御部
303…ROM
304…RAM
305…表示部
306…近接通信部
307…無線LAN通信部
308…無線LAN通信部

Claims (12)

  1.  第1無線通信部と、
     第2無線通信部と、
     前記第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、前記第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報に対応する機器以外の機器との通信を制限する制御部と、
     を備えた無線通信装置。
  2.  前記第1無線通信部と前記第2無線通信部とは、電波の到達距離が異なる、
     請求項1に記載の無線通信装置。
  3.  前記第1無線通信部は、前記第2無線通信部よりも前記到達距離が短い、
     請求項2に記載の無線通信装置。
  4.  前記第1無線通信部と前記第2無線通信部とは、通信規格が異なる、
     請求項2または請求項3に記載の無線通信装置。
  5.  前記第1無線通信部は、近距離無線通信規格であり、
     前記第2無線通信部は、無線LAN規格である、
     請求項4に記載の無線通信装置。
  6.  前記第1無線通信部と前記第2無線通信部とは、同一の通信規格で、電波強度が異なる、
     請求項2または請求項3に記載の無線通信装置。
  7.  前記識別情報を記憶する記憶部を備え、
     前記制御部は、前記第2無線通信部に対して、前記記憶部に記憶されている識別情報の機器以外の機器との通信を制限し、
     所定時間経過毎に、前記記憶部に記憶されている前記識別情報の機器から、前記第1無線通信部を介して前記識別情報を受信するか否かを確認し、
     前記識別情報を受信できない場合には、前記記憶部からこの識別情報を消去する、
     請求項1乃至請求項6に記載の無線通信装置。
  8.  通信を許可する機器のリストを記憶する記憶部を備え、
     前記制御部は、前記第2無線通信部に対して、前記識別情報を取得した機器で、かつ前記リストに記載されている機器との通信を許可し、前記リストに記載されていない機器との通信を制限する、
     請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の無線通信装置。
  9.  前記識別情報は、MACアドレスを含み、
     前記制御部は、MACアドレスフィルタリングを用いて前記制限を行なう、
     請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の無線通信装置。
  10.  前記制御部は、前記第2無線通信部における、無線通信を確立するための設定情報を、時間経過とともに変化させ、
     前記識別情報を取得した機器に対して、前記第1無線通信部を介して、前記設定情報を送信することで、前記制限を行なう、
     請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の無線通信装置。
  11.  第1無線通信部と、
     第2無線通信部と、
     を備えた無線通信装置に、
     前記第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、前記第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報に対応する機器以外の機器との通信を制限する処理を行なわせる、
     プログラム。
  12.  第1無線通信部で機器の識別情報を取得し、第2無線通信部に対して、取得した前記識別情報に対応する機器以外の機器との通信を制限する、
     無線通信方法。
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