ネットワーク中継方法及びネットワークシステム
【目的】トラフィック量の増大を図るＤＯＳ攻撃からネットワークを保護しつつも、煩わしい管理を必要とすることなく、第１の端末から発せられた情報片をネットワークを介して第２の端末に中継させることが可能なネットワーク中継方法及びネットワークシステムを提供することを目的とする。
【構成】第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定する。
【構成】第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介した情報片の中継制御方法、及びこの情報中継制御方法に従った中継制御を行うネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、情報通信端末（以下、単に端末と称する）同士が直接通信するだけでなく、他の端末を経由することで、電波の届かない領域に存在する端末との情報通信をも可能にする無線ネットワークとして、マルチホップネットワークが注目されている。
【０００３】
マルチホップネットワークは、複数の端末をアクセスポイントの介在なしに相互に多段接続してなるものであり、送信元の端末から送出されたパケットを、各端末をリレーさせることにより送信先の端末に伝送する。この際、マルチホップネットワークでは、不正な通信を防止する為に、認証管理端末によって、通信情報の暗号化及びメッセージ認証（改ざん検知）を行うようにしている。尚、暗号化の方法としては、１つの端末と１つの認証管理端末との間だけで共有する「リンク鍵」を利用した暗号化と、１つのネットワークに属する全ての端末が共有する「ネットワーク鍵」を利用した暗号化の２種類がある。メッセージ認証では、通信経路中の各ノードが周囲のノードと経路情報のやり取り行いつつ、上記ネットワーク鍵を利用することにより、送信されてきたパケットが仲間から出されたものであるか否か、つまり送信元の端末が正しいネットワーク鍵を所持しているか否かを判断する。この際、送信元の端末が正しいネットワーク鍵を所持していないと判断した場合、通信中のパケットは排除される。
【０００４】
ここで、上記したマルチホップネットワークに参加する場合には、この参加希望のデバイスが、マルチホップネットワーク上のノードに対して参加要求を促す参加要求メッセージを送信する。参加要求メッセージを受信したノードは、かかる参加要求メッセージを認証管理端末に転送することにより参加の問い合わせを行う。
【０００５】
ところが、このような構造によると、多数のポイントから同時に参加要求メッセージを送出することにより認証管理端末に対するトラフィック量を増大させるという、サービス不能攻撃（以下、ＤＯＳ攻撃と称する）が仕掛けられてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、参加要求を利用した悪質なＤＯＳ攻撃を防止すべく、公開鍵管理基盤を前提とした上でネットワーク証明書を発行することにより、認証の分散管理を行うというネットワーク構築システムが提案された（例えば特許文献１参照）。かかるネットワーク構築システムでは、ネットワークを構成する各デバイス毎に、ネットワーク固有のネットワーク証明書で署名が施されているデバイス証明書が発行される。この際、ネットワーク証明書により署名の施されたデバイス証明書を有するデバイスは、当該デバイス証明書を検証してもらうことにより、認証管理端末への問い合わせを行うことなく、ネットワークへの参加資格が与えられるというものである。
【０００７】
ところで、上記の如き分散管理を行うには、公開鍵管理基盤を利用した公開鍵暗号の演算処理を実施する必要がある。ところが、公開鍵暗号演算処理においては、共通鍵暗号演算処理を行う場合に比して、そのプログラムサイズ及び必要となるメモリ容量が大となる。よって、実装上において小型化が困難となると共に、その処理時間が長大となる。これにより、リアルタイムな処理が要求されるアプリケーションを使用する場合には、参加要求を検証する為の暗号演算処理に時間が費やされてしまい、リアルタイム処理が為されなくなる場合があった。
【０００８】
そこで、公開鍵管理基盤を利用せずとも、多数の参加要求メッセージを同時に送信することにより通信パフォーマンスの低下を図るＤＯＳ攻撃からネットワークを保護する方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。この方法では、ネットワークを構成する各デバイスは、参加希望のノードが最初に送信する接続要求メッセージを受け付けるか否かを設定しておく為の機能を備える。この際、管理端末のユーザだけが、所望のデバイスに対して接続要求メッセージを受け付けるべき設定を実施することが可能となっている。かかる機能によれば、ネットワークに参加させたい正規のデバイズだけを、接続要求メッセージの受け付け可能状態に設定することができる。すなわち、不正なデバイスからの参加要求メッセージを拒否することができるので、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、ネットワークに接続されているノードの数が多くなると、ノード各々に対して接続要求メッセージの受け付けを可能にするか否かの設定を人手で実施しなければならない為、ネットワークの管理が煩わしいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−７４３９３号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ，”ＺｉｇＢｅｅ ２００７ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護しつつも、煩わしい管理を必要とすることなく、第１の端末から発せられた情報片をネットワークを介して第２の端末に中継させることが可能なネットワーク中継方法及びネットワークシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるネットワーク中継方法は、第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するネットワーク中継方法であって、前記第１通信端末が前記情報片を前記ネットワークに属する第３通信端末に送信する第１ステップと、前記第３通信端末が所定の第４通信端末の存在を検出した場合にだけ、前記第３通信端末が受信した前記情報片を前記第２通信端末に中継する第２ステップと、を有する。
【００１４】
又、本発明によるネットワークシステムは、所定の情報片の送信元となる第１通信端末と、前記情報片の送信先となる第２通信端末と、複数の第３通信端末が接続されているネットワークと、を有するネットワークシステムであって、前記第３通信端末各々の内で所定の第４通信端末の存在を検出した第３通信端末のみが前記第１通信端末から送信された前記情報片を前記第２通信端末に中継する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出することができた第３通信端末だけが上記情報片を中継可能な状態に自動的に設定される。よって、第４通信端末の存在を検出することができなかった第３通信端末は例え第１通信端末から送信された情報片を受信しても、これを破棄することになる。従って、正規の設置者以外の者が悪意をもって多数の情報片を同時に送信するというＤＯＳ攻撃を仕掛けてきても、第３通信端末が中継許可状態に設定されている可能性は極めて低いので、公開鍵管理基盤を利用せずとも、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。更に、第４通信端末の存在を検出することができた第３通信端末だけが自動的に上記情報片を中継可能な状態に設定されるので、設置者自らが手動にて、複数の第３通信端末各々に対して中継許可を与えるか否かを設定する場合に比して、ネットワークの管理運用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの一例を示す図である。
【図２】図１に示す認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示す参加要求端末ＳＵの内部構成の一例を示す図である。
【図５】図１に示す証明端末ＣＵの内部構成の一例を示す図である。
【図６】中継許可メッセージＭＴＸのフォーマットを示す図である。
【図７】図１に示すマルチホップネットワークシステムにおいて設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作を表す通信フロー図である。
【図８】本発明によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの他の一例を示す図である。
【図９】図８に示す参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図１０】証明端末探索メッセージＳＴＸのフォーマットを示す図である。
【図１１】図８に示す証明端末ＱＵの内部構成の一例を示す図である。
【図１２】図８に示すマルチホップネットワークシステムにおいて設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作を表す通信フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明によるネットワーク中継方法を採用したネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【００１９】
図１に示すネットワークシステムは、第１〜第３の無線マルチホップネットワークとしてのネットワークＮＷ１〜ＮＷ３、認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３、参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５、これから参加させるべき端末としての参加要求端末ＳＵ、及び証明端末ＣＵからなる。
【００２０】
認証管理端末ＡＵ１はネットワークＮＷ１に属しており、このネットワークＮＷ１に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ２はネットワークＮＷ２に属しており、このネットワークＮＷ２に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ３はネットワークＮＷ３に属しており、このネットワークＮＷ３に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３の各々は、各ネットワークＮＷ１〜ＮＷ３内の参加済端末から複数ホップ離間した位置に設置されている。
【００２１】
図２に示すように、認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３の各々は、リンク鍵記憶部２１、ネットワーク鍵記憶部２２、ネットワーク鍵管理部２３、相互認証部２４及び送受信部２５を備えている。
【００２２】
図２において、リンク鍵記憶部２１には、認証管理端末の管理対象となる各デバイス（参加済端末、参加要求端末を含む）と共有する各デバイス毎のリンク鍵が予め記憶されている。尚、リンク鍵とは、ネットワークに参加するデバイスがネットワークへの参加シーケンスを開始する前、例えばこのデバイスの製造時において、認証管理端末（ＡＵ１、ＡＵ２又はＡＵ３）との間で１対１の関係にて共有化して割り当てたものである。ネットワーク鍵記憶部２２には、認証管理端末が属するネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵管理部２３は、認証管理端末が属するネットワークに参加する端末のネットワーク鍵に関する各種管理、例えばネットワーク鍵の定期的な更新を送受信部２５を介して実行する。相互認証部２４は、送受信部２５から供給された参加要求メッセージＭＲＱＣ（後述する）と、リンク鍵記憶部２１から読み出されたリンク鍵とに基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を表す認証結果メッセージＭＫ（後述する）を送受信部２５に供給する。尚、チャレンジ＆レスポンス認証とは、ユーザ認証に使われる文字列に特殊な処理を施すことにより、通信途中にパスワードなどが盗聴されるのを防ぐ認証方式である。送受信部２５は、参加済端末から送信された参加要求メッセージＭＲＱＣを受信した場合にはこれを相互認証部２４に供給する一方、相互認証部２４から供給された認証結果メッセージＭＫを参加要求端末に送信する。
【００２３】
参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５の各々は、既にネットワーク（例えばＮＷ１）に参加済みの端末であり、夫々には図３に示すように、ネットワーク鍵記憶部３１、ネットワーク鍵更新部３２、参加要求中継制御部３３、時刻計時部３４及び送受信部３５が含まれている。
【００２４】
図３において、ネットワーク鍵記憶部３１には、１ネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵更新部３２は、送受信部３５からネットワーク鍵指定信号が供給された場合には、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵を、このネットワーク鍵指定信号によって指定された鍵に書き換える。
【００２５】
参加要求中継制御部３３は、送受信部３５にて受信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する際の中継制御を行う。すなわち、参加要求中継制御部３３は、初期状態時には、参加要求メッセージの中継を許可しない中継不許可モードの状態に設定されている。ただし、その後、送信部３５から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、その供給開始時点から、この中継許可メッセージＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１（後述する）の間だけ中継許可モードの状態に設定される。この際、参加要求中継制御部３３は、中継許可モードの状態にある間に、送受信部３５から参加要求メッセージＭＲＱが供給された場合には、参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施すことにより参加要求メッセージＭＲＱＣを生成する。そして、かかる参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信させるべく送受信部３５を制御する。これにより、送受信部３５は、上記したような中継許可モードの設定状態にある間にだけ、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信する。一方、上記した如き中継不許可モードの設定状態にある間は、例え送信部３５から参加要求メッセージＭＲＱが供給されても、参加要求中継制御部３３は、送受信部３５に対して上記参加要求メッセージＭＲＱＣを送信させるべき制御は実行しない。つまり、端末から送信されてきた参加要求メッセージを破棄するのである。送受信部３５は、認証管理端末から送信されたネットワーク鍵指定信号を受信した場合には、これをネットワーク鍵更新部３２に供給する。又、送受信部３５は、証明端末ＣＵから送信された中継許可メッセージＭＴＸを受信した場合には、これを参加要求中継制御部３３に供給する。又、送受信部３５は、外部の参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱを受信した場合には、これを参加要求中継制御部３３に供給する。時刻計時部３４は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を参加要求中継制御部３３に供給する。
【００２６】
参加要求端末ＳＵは、これからネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）への参加を要求する端末であり、図４に示すように、参加要求メッセージ生成部４１、リンク鍵記憶部４２、相互認証部４３及び及び送受信部４４を備えている。
【００２７】
図４において、参加要求メッセージ生成部４１は、この参加要求端末ＳＵに対応したリンク鍵を含む参加要求メッセージＭＲＱを生成してこれを送受信部４４に供給する。リンク鍵記憶部４２には、この参加要求端末ＳＵに対応したリンク鍵が予め記憶されている。相互認証部４３は、リンク鍵記憶部４２から読み出されたリンク鍵に基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を送受信部４４に供給する。送受信部４４は、参加ターゲットとしているネットワーク上の参加済端末に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信すると共に、上記の如き認証結果を認証管理端末に送信する。
【００２８】
証明端末ＣＵは、設置者が、参加要求端末ＳＵをマルチホップネットワークに参加させる際に用いる端末であり、図５に示すように、ネットワーク鍵取得部５１、ネットワーク鍵記憶部５２、時刻計時部５３、中継許可メッセージ生成部５４及び送受信部５５を含む。
【００２９】
図５において、ネットワーク鍵取得部５１は、操作者によるネットワーク鍵の入力、つまり参加を希望するネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）のネットワーク鍵の入力を受け付け、これをネットワーク鍵記憶部５２に供給する。ネットワーク鍵記憶部５２は、かかるネットワーク鍵を記憶する。時刻計時部５３は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を中継許可メッセージ生成部５３に供給する。
【００３０】
中継許可メッセージ生成部５３は、図６に示すように、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１、及びメッセージ認証符号を夫々表す中継許可メッセージＭＴＸを生成する。尚、中継許可メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、中継許可を表すメッセージであることを識別させる為の符号である。又、メッセージ生成時刻とは、このメッセージを生成した時に時刻計時部５３から供給された時刻情報によって示される現在時刻である。又、有効期間Ｔ１とは、参加要求メッセージＭＲＱの中継を実施する際の、上記メッセージ生成時刻からの有効期間を指定するものである。又、メッセージ認証符号は、上記の中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数によって暗号化されたものである。中継許可メッセージ生成部５３は、上記の如き中継許可メッセージＭＴＸを送受信部５５に供給する。送受信部５５は、かかる中継許可メッセージＭＴＸを所定周期Ｔ０にて繰り返し、無線にてブロードキャストする。
【００３１】
以下に、図１に示すマルチホップネットワークシステムにおいて、設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作について、図７の通信フローを参照しつつ説明する。
【００３２】
先ず、設置者は、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう前に予め、ネットワークＮＷ１のネットワーク鍵を、自身が所有する証明端末ＣＵに入力する。これにより、証明端末ＣＵのネットワーク鍵記憶部５２に、その入力されたネットワーク鍵が記憶される。この際、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう途中でネットワーク鍵の更新が確認された場合、設置者は、この新しいネットワーク鍵を証明端末ＣＵに入力し直す。尚、移動中は、証明端末ＣＵの電源を遮断しておいても良い。ここで、図１は、設置者が参加要求端末ＳＵの設置現場に到着し、その近傍で証明端末ＣＵを用いた設置作業を行う際における各端末の位置関係を示しているものである。証明端末ＣＵ及び参加要求端末ＳＵ間の物理的な距離Ｌ１は、参加要求端末ＳＵから最も近距離に位置する参加済端末ＥＵ１までの物理的な距離Ｌ２に比して極めて小となる。尚、参加要求端末ＳＵ及び参加済端末ＥＵ１間の距離Ｌ２は、参加要求端末ＳＵの電波到達限界距離よりも短いものとする。
【００３３】
図１に示す状態において、先ず、設置者が証明端末ＣＵ及び参加要求端末ＳＵ各々の電源を投入する。そして、設置者は、証明端末ＣＵに設けられている中継許可ボタン（図示せぬ）を押圧する。これに応じて、証明端末ＣＵは、図７に示すように、図６に示す如き中継許可メッセージＭＴＸを所定周期Ｔ０（例えば１０秒）毎に繰り返し、無線にてブロードキャストする（ステップＳ１）。ここで、中継許可メッセージＭＴＸを受信することができた参加済端末、例えば参加済端末ＥＵ１は、中継許可メッセージＭＴＸに含まれるメッセージ認証符号に施されている暗号を復号することにより、このＭＴＸに含まれる中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られたか否かを判定する。つまり、参加済端末ＥＵ１は、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであるか否かを判定するのである（ステップＳ２）。ステップＳ２において中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定された場合、参加済端末ＥＵ１は、その中継許可メッセージＭＴＸを受信した時刻から、中継許可メッセージＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１（例えば２０秒）の間だけ中継許可モードに設定される（ステップＳ３）。尚、中継許可メッセージＭＴＸを受信することができる参加済端末とは、証明端末ＣＵの電波到達限界距離内（図１では破線で囲まれた円周領域内）に存在する参加済端末のことである。
【００３４】
引き続き、設置者は、参加要求端末ＳＵの操作部（図示せぬ）にて参加要求を指示すべき操作を行う。かかる参加要求に応じて、参加要求端末ＳＵは、ネットワークＮＷ１上の参加済端末各々の内で最も近傍に位置する参加済端末、つまり参加済端末ＥＵ１に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信する（ステップＳ４）。参加済端末ＥＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱを受信すると、これにネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施して得られた参加要求メッセージＭＲＱＣを、この参加済端末ＥＵ１が属するネットワークＮＷ１の認証管理端末ＡＵ１に中継送信する（ステップＳ５）。ただし、上記ステップＳ２において、中継許可メッセージＭＴＸが正規なものではないと判定された場合には、参加済端末ＥＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末ＡＵ１には中継送信しない。つまり、参加済端末ＥＵ１は、認証管理端末ＡＵ１に対する参加要求メッセージの中継を破棄するのである。
【００３５】
ここで、認証管理端末ＡＵ１は、上記した参加要求メッセージＭＲＱＣを受信すると、参加要求メッセージＭＲＱＣに対応したＭＲＱの送信元となる参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵が、図２に示すリンク鍵記憶部２１内に記憶されているか否かを判定する。ここで、認証管理端末ＡＵ１は、参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵がリンク鍵記憶部２１内に記憶されている場合には相互認証確定、記憶されていない場合には相互認証不確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する（ステップＳ６）。認証結果メッセージＭＫを受信すると、参加要求端末ＳＵでは、かかる認証結果メッセージＭＫにて示される認証結果が設置者に確認可能な形態で出力される。例えば、認証結果メッセージＭＫが相互認証確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められた場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている青色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。一方、認証結果メッセージＭＫが相互認証不確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められなかった場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている赤色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。尚、この認証結果を表す文字列を、参加要求端末ＳＵに設けられている表示部（図示せぬ）で表示させるようにしても良い。
【００３６】
以上の如き認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＣＵを所持して移動し、各参加済端末と証明端末ＣＵとの距離が証明端末ＣＵの電波到達限界距離よりも大となる位置に到達すると、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。又、認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵの電源を遮断した場合にも、同様に、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。よって、その後、参加済端末の各々は自動的に中継許可モードから、参加要求メッセージＭＲＱの中継を拒否する中継不許可モードに遷移する。更に、中継許可メッセージＭＴＸの受信後、このＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１の経過後にも参加済端末は自動的に中継不許可モードの状態に遷移する（ステップＳ７）。
【００３７】
このように、図１に示すネットワークシステムでは、参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱをネットワークＮＷ１を介して認証管理端末ＡＵ１に中継するにあたり、まず、証明端末ＣＵから中継許可メッセージＭＴＸを無線にてブロードキャストさせる。この際、ＮＷ１に属する複数の参加済端末（ＥＵ１〜ＥＵ５）の内で、このＭＴＸを受信することができた参加済端末、つまり証明端末ＣＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末（例えばＥＵ１）だけを、上記参加要求メッセージＭＲＱを認証管理端末ＡＵ１に中継することが可能な状態（中継許可モード）に設定するようにしている。すなわち、ネットワークに属する複数の参加済端末の内で、証明端末の存在を検出した参加済端末だけに、参加要求端末から送信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する権利を与えるようにしたのである。これにより、証明端末ＣＵの非動作期間中（電源オフ状態）は全ての参加済端末が参加要求メッセージＭＲＱの中継拒否状態（中継不許可モード）となる。更に、証明端末ＣＵの動作期間中であっても、証明端末ＣＵの電波到達範囲外に位置する参加済端末は参加要求メッセージの中継拒否状態となる。よって、正規の設置者以外の者が悪意をもって多数の参加要求メッセージを同時に送信するというＤＯＳ攻撃を仕掛けてきても、この参加要求メッセージを受信した参加済端末が中継許可状態に設定されている可能性は極めて低い。従って、公開鍵管理基盤を利用せずとも、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。更に、証明端末ＣＵの存在を検出することができた参加済端末、つまり証明端末ＣＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末ノードだけを自動的に中継許可モードに遷移させるようにしたので、設置者自らが、中継許可モードに設定すべき設定操作をノードに施す場合に比して、ネットワークの管理運用が容易となる。
【実施例２】
【００３８】
図８は、本発明の他の実施例によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【００３９】
尚、図８に示すマルチホップネットワークシステムでは、図１に示す参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５に代わり参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５を採用し、証明端末ＣＵに代わり証明端末ＱＵを採用して点を除く他の構成は、図１に示すものと同一であるのでその動作説明は省略する。
【００４０】
参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５の各々は、既にネットワーク（例えばＮＷ１）に参加済みの端末であり、夫々には図９に示すように、リンク鍵記憶部９１、ネットワーク鍵記憶部９２、相互認証部９３、ネットワーク鍵更新部９４、参加要求中継制御部９５、時刻計時部９６、証明端末探索部９７及び送受信部９８が含まれている。
【００４１】
図９において、リンク鍵記憶部９１には、認証管理端末の管理対象となる各デバイス（参加済端末、参加要求端末を含む）と共有する各デバイス毎のリンク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵記憶部９２には、１ネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。相互認証部９３は、リンク鍵記憶部９１から読み出されたリンク鍵、ネットワーク鍵記憶部９２に記憶されているネットワーク鍵に基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵及びネットワーク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を送受信部９８に供給する。ネットワーク鍵更新部９４は、送受信部９８からネットワーク鍵指定信号が供給された場合には、ネットワーク鍵記憶部９１に記憶されているネットワーク鍵を、このネットワーク鍵指定信号によって指定された鍵に書き換える。
【００４２】
参加要求中継制御部９５は、送受信部９８にて受信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する際の中継制御を行う。すなわち、参加要求中継制御部９５は、送受信部９８から参加要求メッセージＭＲＱが供給された場合には、この参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施すことにより参加要求メッセージＭＲＱＣを生成し、これを一時的に保持する。その後、送信部９８から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、このＭＴＸにて示されるメッセージ生成時刻（図６に示す）と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内である場合に限り、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信させるべく送受信部９８を制御する。この際、参加要求中継制御部９５は、参加要求メッセージＭＲＱの受信後、所定期間経過しても中継許可メッセージＭＴＸが供給されなかった場合には、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを破棄するようにしても良い。時刻計時部９６は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を参加要求中継制御部９５及び証明端末探索部９７に供給する。
【００４３】
証明端末探索部９７は、送受信部９８から供給された参加要求メッセージＭＲＱに応じて、近傍に存在する証明端末ＣＵを探索する為の証明端末探索メッセージＳＴＸを生成し、これを無線にてブロードキャストさせるべく送受信部９８を制御する。尚、証明端末探索メッセージＳＴＸは、図１０に示すように、証明端末探索メッセージ識別符号、現在時刻情報、及びメッセージ認証符号を含む。この際、証明端末探索メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、証明端末探索メッセージであることを識別させる為の符号である。又、現在時刻情報は、このメッセージを生成した時に時刻計時部９６から供給された時刻情報によって示される現在時刻を示す情報である。又、メッセージ認証符号とは、例えば上記の証明端末探索メッセージ識別符号、現在時刻情報を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数の演算結果によって生成されたものである。
【００４４】
送受信部９８は、認証管理端末から送信されたネットワーク鍵指定信号を受信した場合には、これをネットワーク鍵更新部９４に供給する。又、送受信部９８は、証明端末ＣＵから送信された中継許可メッセージＭＴＸを受信した場合には、これを参加要求中継制御部９５に供給する。又、送受信部９８は、外部の参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱを受信した場合には、これを参加要求中継制御部９５及び証明端末探索部９７に供給する。又、送受信部９８は、参加要求中継制御部９５から参加要求メッセージＭＲＱＣが供給された場合には、これを認証管理端末側に送信する。又、送受信部９８は、証明端末探索部９７から証明端末探索メッセージＳＴＸが供給された場合にはこれを無線にてブロードキャストする。
【００４５】
証明端末ＱＵは、設置者が、参加要求端末ＳＵをマルチホップネットワークに参加させる際に用いる端末であり、図１１に示すように、ネットワーク鍵取得部１０１、ネットワーク鍵記憶部１０２、時刻計時部１０３、中継許可メッセージ生成部１０４、探索応答部１０５及び送受信部１０６を備えている。
【００４６】
図１１において、ネットワーク鍵取得部１０１は、操作者によるネットワーク鍵の入力、つまり参加を希望するネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）のネットワーク鍵の入力を受け付け、これをネットワーク鍵記憶部１０２に供給する。ネットワーク鍵記憶部１０２は、かかるネットワーク鍵を記憶する。時刻計時部１０３は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を中継許可メッセージ生成部１０４及び探索応答部１０５に供給する。
【００４７】
中継許可メッセージ生成部１０４は、探索応答部１０５から供給された中継許可メッセージ生成指令に応じて、図６に示す如き、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１、及びメッセージ認証符号を夫々表す中継許可メッセージＭＴＸを生成する。尚、中継許可メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、中継許可を表すメッセージであることを識別させる為の符号である。又、メッセージ生成時刻とは、このメッセージを生成した時に時刻計時部１０３から供給された時刻情報によって示される現在時刻である。又、有効期間Ｔ１とは、参加要求メッセージＭＲＱの中継を実施する際の、上記メッセージ生成時刻からの有効期間を指定するものである。又、メッセージ認証符号は、上記の中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数によって暗号化されたものである。中継許可メッセージ生成部１０４は、上記の如き中継許可メッセージＭＴＸを送受信部１０６に供給する。
【００４８】
探索応答部１０５は、送受信部５５から証明端末探索メッセージＳＴＸが供給れた場合には、先ず、この証明端末探索メッセージＳＴＸに含まれる図１０に示すメッセージ認証符号が適正なものであるか否かを判定する。更に、探索応答部１０５は、図１０に示す如き証明端末探索メッセージＳＴＸにて示される現在時刻と、時刻計時部１０３にて計時された現在時刻との時間差が、同期誤差として許容される上限値以内であるか否かを判定する。ここで、メッセージ認証符号が適正なものであると判定すれ、且つかかる時間差が、同期誤差として許容される上限値以内である場合に、上記した中継許可メッセージ生成指令を中継許可メッセージ生成部１０４に供給する。
【００４９】
送受信部１０６は、参加済端末から送信された証明端末探索メッセージＳＴＸを受信した場合には、これを探索応答部１０５に供給する。又、送受信部１０６は、中継許可メッセージ生成部１０４から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、これを所定周期Ｔ０にて繰り返し、無線にてブロードキャストする。
【００５０】
以下に、図８に示すマルチホップネットワークシステムにおいて、設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作について、図１２の通信フローを参照しつつ説明する。
【００５１】
先ず、設置者は、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう前に予め、ネットワークＮＷ１のネットワーク鍵を、自身が所有する証明端末ＱＵに入力する。これにより、証明端末ＱＵのネットワーク鍵記憶部１０２に、その入力されたネットワーク鍵が記憶される。この際、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう途中でネットワーク鍵の更新が確認された場合、設置者は、この新しいネットワーク鍵を証明端末ＱＵに入力し直す。尚、移動中は、証明端末ＱＵの電源を遮断しておいても良い。ここで、図８は、設置者が参加要求端末ＳＵの設置現場に到着し、その近傍で証明端末ＱＵを用いた設置作業を行う際における各端末の位置関係を示しているものである。
【００５２】
図８に示す状態において、先ず、設置者は、証明端末ＱＵ及び参加要求端末ＳＵ各々の電源を投入する。引き続き、設置者は、参加要求端末ＳＵの操作部（図示せぬ）にて参加要求を指示すべき操作を行う。かかる参加要求に応じて、参加要求端末ＳＵは、図１２に示すように、ネットワークＮＷ１上の参加済端末各々の内で最も近傍に位置する参加済端末、つまり参加済端末ＧＵ１に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信する（ステップＳ１１）。この際、かかる参加要求メッセージＭＲＱを受信すると、これに応じて参加済端末ＧＵ１は、図１０に示す如き証明端末探索メッセージＳＴＸを無線にてブロードキャストする（ステップＳ１２）。更にこの間、参加済端末ＧＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施して得られた参加要求メッセージＭＲＱＣを生成し、これを保持しておく。
【００５３】
上記の如くブロードキャストされた証明端末探索メッセージＳＴＸを受信した証明端末ＱＵは、このＳＴＸにて示される現在時刻と、時刻計時部１０３にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内であるか否かを判定する。ここで、上記時間差が所定値以内である場合に、証明端末ＱＵは、図６に示す如き中継許可メッセージＭＴＸを無線にてブロードキャストする（ステップＳ１３）。ここで、中継許可メッセージＭＴＸを受信した参加済端末、つまり、証明端末ＱＵの電波到達限界距離内（図８では破線で囲まれた円周領域内）に存在する例えば参加済端末ＧＵ１は、先ず、このＭＴＸに含まれるメッセージ認証符号に施されている暗号を復号することにより、ＭＴＸに含まれる中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られたか否かを判定する。更に、中継許可メッセージＭＴＸにて示されるメッセージ生成時刻（図６に示す）と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内であるか否かを判定する。この際、メッセージ認証符号に施されている暗号を復号した結果、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られ、且つメッセージ生成時刻と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値以内である場合に、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定される。すなわち、上記した判定により、参加済端末ＧＵ１は、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであるか否かを判定するのである（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定された場合、参加済端末ＧＵ１は、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを、この参加済端末ＧＵ１が属するネットワークＮＷ１の認証管理端末ＡＵ１に送信する（ステップＳ１５）。ただし、上記ステップＳ１４において、中継許可メッセージＭＴＸが正規なものではないと判定された場合には、参加済端末ＧＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末ＡＵ１には中継送信しない。つまり、参加済端末ＧＵ１は、認証管理端末ＡＵ１に対する参加要求メッセージの中継を破棄するのである。
【００５４】
かかる参加要求メッセージＭＲＱＣを受信すると、認証管理端末ＡＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣに対応したＭＲＱの送信元となる参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵が、図２に示すリンク鍵記憶部２１内に記憶されているか否かを判定する。ここで、参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵がリンク鍵記憶部２１内に記憶されている場合には、認証管理端末ＡＵ１は、相互認証確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する一方、記憶されていない場合には相互認証不確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する（ステップＳ１６）。認証結果メッセージＭＫを受信すると、参加要求端末ＳＵでは、この認証結果メッセージＭＫにて示される認証結果が設置者に確認可能な形態で出力される。例えば、認証結果メッセージＭＫが相互認証確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められた場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている青色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。一方、認証結果メッセージＭＫが相互認証不確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められなかった場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている赤色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。尚、この認証結果を表す文字列を、参加要求端末ＳＵに設けられている表示部（図示せぬ）で表示させるようにしても良い。
【００５５】
以上の如き認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵを所持して移動し、各参加済端末と証明端末ＱＵとの距離が証明端末ＱＵの電波到達限界距離よりも大となる位置に到達すると、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。又、認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵの電源を遮断した場合にも、同様に、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。すなわち、参加済端末の各々は自動的に参加要求メッセージＭＲＱの中継が不可能な状態になる。更に、中継許可メッセージＭＴＸの受信後、このＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１の経過後にも参加済端末は自動的に参加要求メッセージＭＲＱの中継が不可能な状態になる。
【００５６】
このように、図８に示すネットワークシステムでは、複数の参加済端末（ＧＵ１〜ＧＵ５）の内で、証明端末ＱＵの存在を検出した参加済端末だけに、参加要求端末から送信された参加要求メッセージＭＲＱを認証管理端末（ＡＵ１）側に中継する権利を与えるにあたり、以下の如き方法で証明端末ＱＵの存在を検出するようにしている。すなわち、認証要求メッセージＭＲＱを受信した参加済端末が証明端末探索メッセージＳＴＸを無線にてブロードキャストすることにより、近傍に存在する証明端末ＱＵに対して中継許可メッセージＭＴＸをブロードキャストさせるべきトリガを掛けるようにしたのである。この際、かかるトリガに応じて証明端末ＱＵからブロードキャスト（無線）された中継許可メッセージＭＴＸを受信することができた参加済端末、つまり証明端末ＱＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末だけが、証明端末ＱＵの存在を検出したことになる。よって、かかるネットワークシステムによれば、証明端末ＱＵは、中継許可メッセージＭＴＸを繰り返し送信する必要がなくなるので、実施例１の如き、中継許可メッセージＭＴＸを繰り返し送信させる必要があるシステムに比して、送信時に費やされる電力消費を低減させることが可能となる。又、図８に示すシステムでは、証明端末探索メッセージＳＴＸに応じて証明端末ＱＵが自動的に中継許可メッセージＭＴＸを送信するようになっている。よって、実施例１の証明端末ＣＵの如き、中継許可メッセージＭＴＸを送信開始する際に設置者による操作が必要となるものに比して運用が容易となる。更に、中継許可メッセージＭＴＸを送信開始させる為の専用の操作部が不要となるので、証明端末ＱＵの製造コストを下げることが可能となる。
【００５７】
尚、上記実施例においては、ネットワークへの参加要求を促す参加要求メッセージを、このネットワークに参加済みの端末にて認証管理端末側に中継する際の動作について説明したが、かかる構成に限定されない。
【００５８】
要するに、本発明は、第１通信端末（参加要求端末）から送信された情報片（参加要求メッセージ）をネットワークを介して第２通信端末（認証管理端末）に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末（参加済端末）各々の内で第４通信端末（証明端末）の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定するものである。かかる構成により、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護しつつも、煩わしい管理を必要とすることなく第１通信端末から発せられた情報片をネットワークに属する第３通信端末を介して第２通信端末に中継させることを可能にしたのである。
【符号の説明】
【００５９】
３３，９５ 参加要求中継制御部
４１ 参加要求メッセージ生成部
５４，１０４ 中継許可メッセージ生成部
９７ 証明端末探索部
１０５ 探索応答部
ＡＵ１〜ＡＵ３ 認証管理端末
ＣＵ，ＱＵ 証明端末
ＥＵ１〜ＥＵ５，ＧＵ１〜ＧＵ５ 参加済端末
ＮＷ１〜ＮＷ３ ネットワーク
ＳＵ 参加要求端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介した情報片の中継制御方法、及びこの情報中継制御方法に従った中継制御を行うネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、情報通信端末（以下、単に端末と称する）同士が直接通信するだけでなく、他の端末を経由することで、電波の届かない領域に存在する端末との情報通信をも可能にする無線ネットワークとして、マルチホップネットワークが注目されている。
【０００３】
マルチホップネットワークは、複数の端末をアクセスポイントの介在なしに相互に多段接続してなるものであり、送信元の端末から送出されたパケットを、各端末をリレーさせることにより送信先の端末に伝送する。この際、マルチホップネットワークでは、不正な通信を防止する為に、認証管理端末によって、通信情報の暗号化及びメッセージ認証（改ざん検知）を行うようにしている。尚、暗号化の方法としては、１つの端末と１つの認証管理端末との間だけで共有する「リンク鍵」を利用した暗号化と、１つのネットワークに属する全ての端末が共有する「ネットワーク鍵」を利用した暗号化の２種類がある。メッセージ認証では、通信経路中の各ノードが周囲のノードと経路情報のやり取り行いつつ、上記ネットワーク鍵を利用することにより、送信されてきたパケットが仲間から出されたものであるか否か、つまり送信元の端末が正しいネットワーク鍵を所持しているか否かを判断する。この際、送信元の端末が正しいネットワーク鍵を所持していないと判断した場合、通信中のパケットは排除される。
【０００４】
ここで、上記したマルチホップネットワークに参加する場合には、この参加希望のデバイスが、マルチホップネットワーク上のノードに対して参加要求を促す参加要求メッセージを送信する。参加要求メッセージを受信したノードは、かかる参加要求メッセージを認証管理端末に転送することにより参加の問い合わせを行う。
【０００５】
ところが、このような構造によると、多数のポイントから同時に参加要求メッセージを送出することにより認証管理端末に対するトラフィック量を増大させるという、サービス不能攻撃（以下、ＤＯＳ攻撃と称する）が仕掛けられてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、参加要求を利用した悪質なＤＯＳ攻撃を防止すべく、公開鍵管理基盤を前提とした上でネットワーク証明書を発行することにより、認証の分散管理を行うというネットワーク構築システムが提案された（例えば特許文献１参照）。かかるネットワーク構築システムでは、ネットワークを構成する各デバイス毎に、ネットワーク固有のネットワーク証明書で署名が施されているデバイス証明書が発行される。この際、ネットワーク証明書により署名の施されたデバイス証明書を有するデバイスは、当該デバイス証明書を検証してもらうことにより、認証管理端末への問い合わせを行うことなく、ネットワークへの参加資格が与えられるというものである。
【０００７】
ところで、上記の如き分散管理を行うには、公開鍵管理基盤を利用した公開鍵暗号の演算処理を実施する必要がある。ところが、公開鍵暗号演算処理においては、共通鍵暗号演算処理を行う場合に比して、そのプログラムサイズ及び必要となるメモリ容量が大となる。よって、実装上において小型化が困難となると共に、その処理時間が長大となる。これにより、リアルタイムな処理が要求されるアプリケーションを使用する場合には、参加要求を検証する為の暗号演算処理に時間が費やされてしまい、リアルタイム処理が為されなくなる場合があった。
【０００８】
そこで、公開鍵管理基盤を利用せずとも、多数の参加要求メッセージを同時に送信することにより通信パフォーマンスの低下を図るＤＯＳ攻撃からネットワークを保護する方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。この方法では、ネットワークを構成する各デバイスは、参加希望のノードが最初に送信する接続要求メッセージを受け付けるか否かを設定しておく為の機能を備える。この際、管理端末のユーザだけが、所望のデバイスに対して接続要求メッセージを受け付けるべき設定を実施することが可能となっている。かかる機能によれば、ネットワークに参加させたい正規のデバイズだけを、接続要求メッセージの受け付け可能状態に設定することができる。すなわち、不正なデバイスからの参加要求メッセージを拒否することができるので、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、ネットワークに接続されているノードの数が多くなると、ノード各々に対して接続要求メッセージの受け付けを可能にするか否かの設定を人手で実施しなければならない為、ネットワークの管理が煩わしいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−７４３９３号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ，”ＺｉｇＢｅｅ ２００７ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護しつつも、煩わしい管理を必要とすることなく、第１の端末から発せられた情報片をネットワークを介して第２の端末に中継させることが可能なネットワーク中継方法及びネットワークシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるネットワーク中継方法は、第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するネットワーク中継方法であって、前記第１通信端末が前記情報片を前記ネットワークに属する第３通信端末に送信する第１ステップと、前記第３通信端末が所定の第４通信端末の存在を検出した場合にだけ、前記第３通信端末が受信した前記情報片を前記第２通信端末に中継する第２ステップと、を有する。
【００１４】
又、本発明によるネットワークシステムは、所定の情報片の送信元となる第１通信端末と、前記情報片の送信先となる第２通信端末と、複数の第３通信端末が接続されているネットワークと、を有するネットワークシステムであって、前記第３通信端末各々の内で所定の第４通信端末の存在を検出した第３通信端末のみが前記第１通信端末から送信された前記情報片を前記第２通信端末に中継する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出することができた第３通信端末だけが上記情報片を中継可能な状態に自動的に設定される。よって、第４通信端末の存在を検出することができなかった第３通信端末は例え第１通信端末から送信された情報片を受信しても、これを破棄することになる。従って、正規の設置者以外の者が悪意をもって多数の情報片を同時に送信するというＤＯＳ攻撃を仕掛けてきても、第３通信端末が中継許可状態に設定されている可能性は極めて低いので、公開鍵管理基盤を利用せずとも、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。更に、第４通信端末の存在を検出することができた第３通信端末だけが自動的に上記情報片を中継可能な状態に設定されるので、設置者自らが手動にて、複数の第３通信端末各々に対して中継許可を与えるか否かを設定する場合に比して、ネットワークの管理運用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの一例を示す図である。
【図２】図１に示す認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示す参加要求端末ＳＵの内部構成の一例を示す図である。
【図５】図１に示す証明端末ＣＵの内部構成の一例を示す図である。
【図６】中継許可メッセージＭＴＸのフォーマットを示す図である。
【図７】図１に示すマルチホップネットワークシステムにおいて設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作を表す通信フロー図である。
【図８】本発明によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの他の一例を示す図である。
【図９】図８に示す参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５各々の内部構成の一例を示す図である。
【図１０】証明端末探索メッセージＳＴＸのフォーマットを示す図である。
【図１１】図８に示す証明端末ＱＵの内部構成の一例を示す図である。
【図１２】図８に示すマルチホップネットワークシステムにおいて設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作を表す通信フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末各々の内で第４通信端末の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明によるネットワーク中継方法を採用したネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【００１９】
図１に示すネットワークシステムは、第１〜第３の無線マルチホップネットワークとしてのネットワークＮＷ１〜ＮＷ３、認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３、参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５、これから参加させるべき端末としての参加要求端末ＳＵ、及び証明端末ＣＵからなる。
【００２０】
認証管理端末ＡＵ１はネットワークＮＷ１に属しており、このネットワークＮＷ１に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ２はネットワークＮＷ２に属しており、このネットワークＮＷ２に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ３はネットワークＮＷ３に属しており、このネットワークＮＷ３に接続されている各デバイスに対して認証管理を行う。認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３の各々は、各ネットワークＮＷ１〜ＮＷ３内の参加済端末から複数ホップ離間した位置に設置されている。
【００２１】
図２に示すように、認証管理端末ＡＵ１〜ＡＵ３の各々は、リンク鍵記憶部２１、ネットワーク鍵記憶部２２、ネットワーク鍵管理部２３、相互認証部２４及び送受信部２５を備えている。
【００２２】
図２において、リンク鍵記憶部２１には、認証管理端末の管理対象となる各デバイス（参加済端末、参加要求端末を含む）と共有する各デバイス毎のリンク鍵が予め記憶されている。尚、リンク鍵とは、ネットワークに参加するデバイスがネットワークへの参加シーケンスを開始する前、例えばこのデバイスの製造時において、認証管理端末（ＡＵ１、ＡＵ２又はＡＵ３）との間で１対１の関係にて共有化して割り当てたものである。ネットワーク鍵記憶部２２には、認証管理端末が属するネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵管理部２３は、認証管理端末が属するネットワークに参加する端末のネットワーク鍵に関する各種管理、例えばネットワーク鍵の定期的な更新を送受信部２５を介して実行する。相互認証部２４は、送受信部２５から供給された参加要求メッセージＭＲＱＣ（後述する）と、リンク鍵記憶部２１から読み出されたリンク鍵とに基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を表す認証結果メッセージＭＫ（後述する）を送受信部２５に供給する。尚、チャレンジ＆レスポンス認証とは、ユーザ認証に使われる文字列に特殊な処理を施すことにより、通信途中にパスワードなどが盗聴されるのを防ぐ認証方式である。送受信部２５は、参加済端末から送信された参加要求メッセージＭＲＱＣを受信した場合にはこれを相互認証部２４に供給する一方、相互認証部２４から供給された認証結果メッセージＭＫを参加要求端末に送信する。
【００２３】
参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５の各々は、既にネットワーク（例えばＮＷ１）に参加済みの端末であり、夫々には図３に示すように、ネットワーク鍵記憶部３１、ネットワーク鍵更新部３２、参加要求中継制御部３３、時刻計時部３４及び送受信部３５が含まれている。
【００２４】
図３において、ネットワーク鍵記憶部３１には、１ネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵更新部３２は、送受信部３５からネットワーク鍵指定信号が供給された場合には、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵を、このネットワーク鍵指定信号によって指定された鍵に書き換える。
【００２５】
参加要求中継制御部３３は、送受信部３５にて受信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する際の中継制御を行う。すなわち、参加要求中継制御部３３は、初期状態時には、参加要求メッセージの中継を許可しない中継不許可モードの状態に設定されている。ただし、その後、送信部３５から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、その供給開始時点から、この中継許可メッセージＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１（後述する）の間だけ中継許可モードの状態に設定される。この際、参加要求中継制御部３３は、中継許可モードの状態にある間に、送受信部３５から参加要求メッセージＭＲＱが供給された場合には、参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施すことにより参加要求メッセージＭＲＱＣを生成する。そして、かかる参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信させるべく送受信部３５を制御する。これにより、送受信部３５は、上記したような中継許可モードの設定状態にある間にだけ、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信する。一方、上記した如き中継不許可モードの設定状態にある間は、例え送信部３５から参加要求メッセージＭＲＱが供給されても、参加要求中継制御部３３は、送受信部３５に対して上記参加要求メッセージＭＲＱＣを送信させるべき制御は実行しない。つまり、端末から送信されてきた参加要求メッセージを破棄するのである。送受信部３５は、認証管理端末から送信されたネットワーク鍵指定信号を受信した場合には、これをネットワーク鍵更新部３２に供給する。又、送受信部３５は、証明端末ＣＵから送信された中継許可メッセージＭＴＸを受信した場合には、これを参加要求中継制御部３３に供給する。又、送受信部３５は、外部の参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱを受信した場合には、これを参加要求中継制御部３３に供給する。時刻計時部３４は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を参加要求中継制御部３３に供給する。
【００２６】
参加要求端末ＳＵは、これからネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）への参加を要求する端末であり、図４に示すように、参加要求メッセージ生成部４１、リンク鍵記憶部４２、相互認証部４３及び及び送受信部４４を備えている。
【００２７】
図４において、参加要求メッセージ生成部４１は、この参加要求端末ＳＵに対応したリンク鍵を含む参加要求メッセージＭＲＱを生成してこれを送受信部４４に供給する。リンク鍵記憶部４２には、この参加要求端末ＳＵに対応したリンク鍵が予め記憶されている。相互認証部４３は、リンク鍵記憶部４２から読み出されたリンク鍵に基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を送受信部４４に供給する。送受信部４４は、参加ターゲットとしているネットワーク上の参加済端末に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信すると共に、上記の如き認証結果を認証管理端末に送信する。
【００２８】
証明端末ＣＵは、設置者が、参加要求端末ＳＵをマルチホップネットワークに参加させる際に用いる端末であり、図５に示すように、ネットワーク鍵取得部５１、ネットワーク鍵記憶部５２、時刻計時部５３、中継許可メッセージ生成部５４及び送受信部５５を含む。
【００２９】
図５において、ネットワーク鍵取得部５１は、操作者によるネットワーク鍵の入力、つまり参加を希望するネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）のネットワーク鍵の入力を受け付け、これをネットワーク鍵記憶部５２に供給する。ネットワーク鍵記憶部５２は、かかるネットワーク鍵を記憶する。時刻計時部５３は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を中継許可メッセージ生成部５３に供給する。
【００３０】
中継許可メッセージ生成部５３は、図６に示すように、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１、及びメッセージ認証符号を夫々表す中継許可メッセージＭＴＸを生成する。尚、中継許可メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、中継許可を表すメッセージであることを識別させる為の符号である。又、メッセージ生成時刻とは、このメッセージを生成した時に時刻計時部５３から供給された時刻情報によって示される現在時刻である。又、有効期間Ｔ１とは、参加要求メッセージＭＲＱの中継を実施する際の、上記メッセージ生成時刻からの有効期間を指定するものである。又、メッセージ認証符号は、上記の中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数によって暗号化されたものである。中継許可メッセージ生成部５３は、上記の如き中継許可メッセージＭＴＸを送受信部５５に供給する。送受信部５５は、かかる中継許可メッセージＭＴＸを所定周期Ｔ０にて繰り返し、無線にてブロードキャストする。
【００３１】
以下に、図１に示すマルチホップネットワークシステムにおいて、設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作について、図７の通信フローを参照しつつ説明する。
【００３２】
先ず、設置者は、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう前に予め、ネットワークＮＷ１のネットワーク鍵を、自身が所有する証明端末ＣＵに入力する。これにより、証明端末ＣＵのネットワーク鍵記憶部５２に、その入力されたネットワーク鍵が記憶される。この際、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう途中でネットワーク鍵の更新が確認された場合、設置者は、この新しいネットワーク鍵を証明端末ＣＵに入力し直す。尚、移動中は、証明端末ＣＵの電源を遮断しておいても良い。ここで、図１は、設置者が参加要求端末ＳＵの設置現場に到着し、その近傍で証明端末ＣＵを用いた設置作業を行う際における各端末の位置関係を示しているものである。証明端末ＣＵ及び参加要求端末ＳＵ間の物理的な距離Ｌ１は、参加要求端末ＳＵから最も近距離に位置する参加済端末ＥＵ１までの物理的な距離Ｌ２に比して極めて小となる。尚、参加要求端末ＳＵ及び参加済端末ＥＵ１間の距離Ｌ２は、参加要求端末ＳＵの電波到達限界距離よりも短いものとする。
【００３３】
図１に示す状態において、先ず、設置者が証明端末ＣＵ及び参加要求端末ＳＵ各々の電源を投入する。そして、設置者は、証明端末ＣＵに設けられている中継許可ボタン（図示せぬ）を押圧する。これに応じて、証明端末ＣＵは、図７に示すように、図６に示す如き中継許可メッセージＭＴＸを所定周期Ｔ０（例えば１０秒）毎に繰り返し、無線にてブロードキャストする（ステップＳ１）。ここで、中継許可メッセージＭＴＸを受信することができた参加済端末、例えば参加済端末ＥＵ１は、中継許可メッセージＭＴＸに含まれるメッセージ認証符号に施されている暗号を復号することにより、このＭＴＸに含まれる中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られたか否かを判定する。つまり、参加済端末ＥＵ１は、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであるか否かを判定するのである（ステップＳ２）。ステップＳ２において中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定された場合、参加済端末ＥＵ１は、その中継許可メッセージＭＴＸを受信した時刻から、中継許可メッセージＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１（例えば２０秒）の間だけ中継許可モードに設定される（ステップＳ３）。尚、中継許可メッセージＭＴＸを受信することができる参加済端末とは、証明端末ＣＵの電波到達限界距離内（図１では破線で囲まれた円周領域内）に存在する参加済端末のことである。
【００３４】
引き続き、設置者は、参加要求端末ＳＵの操作部（図示せぬ）にて参加要求を指示すべき操作を行う。かかる参加要求に応じて、参加要求端末ＳＵは、ネットワークＮＷ１上の参加済端末各々の内で最も近傍に位置する参加済端末、つまり参加済端末ＥＵ１に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信する（ステップＳ４）。参加済端末ＥＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱを受信すると、これにネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施して得られた参加要求メッセージＭＲＱＣを、この参加済端末ＥＵ１が属するネットワークＮＷ１の認証管理端末ＡＵ１に中継送信する（ステップＳ５）。ただし、上記ステップＳ２において、中継許可メッセージＭＴＸが正規なものではないと判定された場合には、参加済端末ＥＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末ＡＵ１には中継送信しない。つまり、参加済端末ＥＵ１は、認証管理端末ＡＵ１に対する参加要求メッセージの中継を破棄するのである。
【００３５】
ここで、認証管理端末ＡＵ１は、上記した参加要求メッセージＭＲＱＣを受信すると、参加要求メッセージＭＲＱＣに対応したＭＲＱの送信元となる参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵が、図２に示すリンク鍵記憶部２１内に記憶されているか否かを判定する。ここで、認証管理端末ＡＵ１は、参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵がリンク鍵記憶部２１内に記憶されている場合には相互認証確定、記憶されていない場合には相互認証不確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する（ステップＳ６）。認証結果メッセージＭＫを受信すると、参加要求端末ＳＵでは、かかる認証結果メッセージＭＫにて示される認証結果が設置者に確認可能な形態で出力される。例えば、認証結果メッセージＭＫが相互認証確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められた場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている青色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。一方、認証結果メッセージＭＫが相互認証不確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められなかった場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている赤色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。尚、この認証結果を表す文字列を、参加要求端末ＳＵに設けられている表示部（図示せぬ）で表示させるようにしても良い。
【００３６】
以上の如き認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＣＵを所持して移動し、各参加済端末と証明端末ＣＵとの距離が証明端末ＣＵの電波到達限界距離よりも大となる位置に到達すると、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。又、認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵの電源を遮断した場合にも、同様に、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。よって、その後、参加済端末の各々は自動的に中継許可モードから、参加要求メッセージＭＲＱの中継を拒否する中継不許可モードに遷移する。更に、中継許可メッセージＭＴＸの受信後、このＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１の経過後にも参加済端末は自動的に中継不許可モードの状態に遷移する（ステップＳ７）。
【００３７】
このように、図１に示すネットワークシステムでは、参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱをネットワークＮＷ１を介して認証管理端末ＡＵ１に中継するにあたり、まず、証明端末ＣＵから中継許可メッセージＭＴＸを無線にてブロードキャストさせる。この際、ＮＷ１に属する複数の参加済端末（ＥＵ１〜ＥＵ５）の内で、このＭＴＸを受信することができた参加済端末、つまり証明端末ＣＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末（例えばＥＵ１）だけを、上記参加要求メッセージＭＲＱを認証管理端末ＡＵ１に中継することが可能な状態（中継許可モード）に設定するようにしている。すなわち、ネットワークに属する複数の参加済端末の内で、証明端末の存在を検出した参加済端末だけに、参加要求端末から送信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する権利を与えるようにしたのである。これにより、証明端末ＣＵの非動作期間中（電源オフ状態）は全ての参加済端末が参加要求メッセージＭＲＱの中継拒否状態（中継不許可モード）となる。更に、証明端末ＣＵの動作期間中であっても、証明端末ＣＵの電波到達範囲外に位置する参加済端末は参加要求メッセージの中継拒否状態となる。よって、正規の設置者以外の者が悪意をもって多数の参加要求メッセージを同時に送信するというＤＯＳ攻撃を仕掛けてきても、この参加要求メッセージを受信した参加済端末が中継許可状態に設定されている可能性は極めて低い。従って、公開鍵管理基盤を利用せずとも、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護することが可能となる。更に、証明端末ＣＵの存在を検出することができた参加済端末、つまり証明端末ＣＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末ノードだけを自動的に中継許可モードに遷移させるようにしたので、設置者自らが、中継許可モードに設定すべき設定操作をノードに施す場合に比して、ネットワークの管理運用が容易となる。
【実施例２】
【００３８】
図８は、本発明の他の実施例によるネットワーク中継方法を採用したマルチホップネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【００３９】
尚、図８に示すマルチホップネットワークシステムでは、図１に示す参加済端末ＥＵ１〜ＥＵ５に代わり参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５を採用し、証明端末ＣＵに代わり証明端末ＱＵを採用して点を除く他の構成は、図１に示すものと同一であるのでその動作説明は省略する。
【００４０】
参加済端末ＧＵ１〜ＧＵ５の各々は、既にネットワーク（例えばＮＷ１）に参加済みの端末であり、夫々には図９に示すように、リンク鍵記憶部９１、ネットワーク鍵記憶部９２、相互認証部９３、ネットワーク鍵更新部９４、参加要求中継制御部９５、時刻計時部９６、証明端末探索部９７及び送受信部９８が含まれている。
【００４１】
図９において、リンク鍵記憶部９１には、認証管理端末の管理対象となる各デバイス（参加済端末、参加要求端末を含む）と共有する各デバイス毎のリンク鍵が予め記憶されている。ネットワーク鍵記憶部９２には、１ネットワーク内で共有するネットワーク鍵が予め記憶されている。相互認証部９３は、リンク鍵記憶部９１から読み出されたリンク鍵、ネットワーク鍵記憶部９２に記憶されているネットワーク鍵に基づき、例えばチャレンジ＆レスポンス認証により、リンク鍵及びネットワーク鍵を共有する端末との間での相互認証を行い、その認証結果を送受信部９８に供給する。ネットワーク鍵更新部９４は、送受信部９８からネットワーク鍵指定信号が供給された場合には、ネットワーク鍵記憶部９１に記憶されているネットワーク鍵を、このネットワーク鍵指定信号によって指定された鍵に書き換える。
【００４２】
参加要求中継制御部９５は、送受信部９８にて受信された参加要求メッセージを認証管理端末側に中継する際の中継制御を行う。すなわち、参加要求中継制御部９５は、送受信部９８から参加要求メッセージＭＲＱが供給された場合には、この参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵記憶部３１に記憶されているネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施すことにより参加要求メッセージＭＲＱＣを生成し、これを一時的に保持する。その後、送信部９８から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、このＭＴＸにて示されるメッセージ生成時刻（図６に示す）と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内である場合に限り、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末側に送信させるべく送受信部９８を制御する。この際、参加要求中継制御部９５は、参加要求メッセージＭＲＱの受信後、所定期間経過しても中継許可メッセージＭＴＸが供給されなかった場合には、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを破棄するようにしても良い。時刻計時部９６は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を参加要求中継制御部９５及び証明端末探索部９７に供給する。
【００４３】
証明端末探索部９７は、送受信部９８から供給された参加要求メッセージＭＲＱに応じて、近傍に存在する証明端末ＣＵを探索する為の証明端末探索メッセージＳＴＸを生成し、これを無線にてブロードキャストさせるべく送受信部９８を制御する。尚、証明端末探索メッセージＳＴＸは、図１０に示すように、証明端末探索メッセージ識別符号、現在時刻情報、及びメッセージ認証符号を含む。この際、証明端末探索メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、証明端末探索メッセージであることを識別させる為の符号である。又、現在時刻情報は、このメッセージを生成した時に時刻計時部９６から供給された時刻情報によって示される現在時刻を示す情報である。又、メッセージ認証符号とは、例えば上記の証明端末探索メッセージ識別符号、現在時刻情報を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数の演算結果によって生成されたものである。
【００４４】
送受信部９８は、認証管理端末から送信されたネットワーク鍵指定信号を受信した場合には、これをネットワーク鍵更新部９４に供給する。又、送受信部９８は、証明端末ＣＵから送信された中継許可メッセージＭＴＸを受信した場合には、これを参加要求中継制御部９５に供給する。又、送受信部９８は、外部の参加要求端末ＳＵから送信された参加要求メッセージＭＲＱを受信した場合には、これを参加要求中継制御部９５及び証明端末探索部９７に供給する。又、送受信部９８は、参加要求中継制御部９５から参加要求メッセージＭＲＱＣが供給された場合には、これを認証管理端末側に送信する。又、送受信部９８は、証明端末探索部９７から証明端末探索メッセージＳＴＸが供給された場合にはこれを無線にてブロードキャストする。
【００４５】
証明端末ＱＵは、設置者が、参加要求端末ＳＵをマルチホップネットワークに参加させる際に用いる端末であり、図１１に示すように、ネットワーク鍵取得部１０１、ネットワーク鍵記憶部１０２、時刻計時部１０３、中継許可メッセージ生成部１０４、探索応答部１０５及び送受信部１０６を備えている。
【００４６】
図１１において、ネットワーク鍵取得部１０１は、操作者によるネットワーク鍵の入力、つまり参加を希望するネットワーク（ＮＷ１、ＮＷ２又はＮＷ３）のネットワーク鍵の入力を受け付け、これをネットワーク鍵記憶部１０２に供給する。ネットワーク鍵記憶部１０２は、かかるネットワーク鍵を記憶する。時刻計時部１０３は、時刻を計時し、現在時刻を示す時刻情報を中継許可メッセージ生成部１０４及び探索応答部１０５に供給する。
【００４７】
中継許可メッセージ生成部１０４は、探索応答部１０５から供給された中継許可メッセージ生成指令に応じて、図６に示す如き、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１、及びメッセージ認証符号を夫々表す中継許可メッセージＭＴＸを生成する。尚、中継許可メッセージ識別符号とは、このメッセージを受信した端末に対して、このメッセージが、中継許可を表すメッセージであることを識別させる為の符号である。又、メッセージ生成時刻とは、このメッセージを生成した時に時刻計時部１０３から供給された時刻情報によって示される現在時刻である。又、有効期間Ｔ１とは、参加要求メッセージＭＲＱの中継を実施する際の、上記メッセージ生成時刻からの有効期間を指定するものである。又、メッセージ認証符号は、上記の中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻、有効期間Ｔ１を入力パラメータとする鍵付ハッシュ関数によって暗号化されたものである。中継許可メッセージ生成部１０４は、上記の如き中継許可メッセージＭＴＸを送受信部１０６に供給する。
【００４８】
探索応答部１０５は、送受信部５５から証明端末探索メッセージＳＴＸが供給れた場合には、先ず、この証明端末探索メッセージＳＴＸに含まれる図１０に示すメッセージ認証符号が適正なものであるか否かを判定する。更に、探索応答部１０５は、図１０に示す如き証明端末探索メッセージＳＴＸにて示される現在時刻と、時刻計時部１０３にて計時された現在時刻との時間差が、同期誤差として許容される上限値以内であるか否かを判定する。ここで、メッセージ認証符号が適正なものであると判定すれ、且つかかる時間差が、同期誤差として許容される上限値以内である場合に、上記した中継許可メッセージ生成指令を中継許可メッセージ生成部１０４に供給する。
【００４９】
送受信部１０６は、参加済端末から送信された証明端末探索メッセージＳＴＸを受信した場合には、これを探索応答部１０５に供給する。又、送受信部１０６は、中継許可メッセージ生成部１０４から中継許可メッセージＭＴＸが供給された場合には、これを所定周期Ｔ０にて繰り返し、無線にてブロードキャストする。
【００５０】
以下に、図８に示すマルチホップネットワークシステムにおいて、設置者が参加要求端末ＳＵをネットワークＮＷ１に参加させる際に為される通信動作について、図１２の通信フローを参照しつつ説明する。
【００５１】
先ず、設置者は、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう前に予め、ネットワークＮＷ１のネットワーク鍵を、自身が所有する証明端末ＱＵに入力する。これにより、証明端末ＱＵのネットワーク鍵記憶部１０２に、その入力されたネットワーク鍵が記憶される。この際、参加要求端末ＳＵの設置現場に向かう途中でネットワーク鍵の更新が確認された場合、設置者は、この新しいネットワーク鍵を証明端末ＱＵに入力し直す。尚、移動中は、証明端末ＱＵの電源を遮断しておいても良い。ここで、図８は、設置者が参加要求端末ＳＵの設置現場に到着し、その近傍で証明端末ＱＵを用いた設置作業を行う際における各端末の位置関係を示しているものである。
【００５２】
図８に示す状態において、先ず、設置者は、証明端末ＱＵ及び参加要求端末ＳＵ各々の電源を投入する。引き続き、設置者は、参加要求端末ＳＵの操作部（図示せぬ）にて参加要求を指示すべき操作を行う。かかる参加要求に応じて、参加要求端末ＳＵは、図１２に示すように、ネットワークＮＷ１上の参加済端末各々の内で最も近傍に位置する参加済端末、つまり参加済端末ＧＵ１に対して参加要求メッセージＭＲＱを送信する（ステップＳ１１）。この際、かかる参加要求メッセージＭＲＱを受信すると、これに応じて参加済端末ＧＵ１は、図１０に示す如き証明端末探索メッセージＳＴＸを無線にてブロードキャストする（ステップＳ１２）。更にこの間、参加済端末ＧＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱに対して、ネットワーク鍵に基づく暗号化処理及び所定のメッセージ認証符号化処理を施して得られた参加要求メッセージＭＲＱＣを生成し、これを保持しておく。
【００５３】
上記の如くブロードキャストされた証明端末探索メッセージＳＴＸを受信した証明端末ＱＵは、このＳＴＸにて示される現在時刻と、時刻計時部１０３にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内であるか否かを判定する。ここで、上記時間差が所定値以内である場合に、証明端末ＱＵは、図６に示す如き中継許可メッセージＭＴＸを無線にてブロードキャストする（ステップＳ１３）。ここで、中継許可メッセージＭＴＸを受信した参加済端末、つまり、証明端末ＱＵの電波到達限界距離内（図８では破線で囲まれた円周領域内）に存在する例えば参加済端末ＧＵ１は、先ず、このＭＴＸに含まれるメッセージ認証符号に施されている暗号を復号することにより、ＭＴＸに含まれる中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られたか否かを判定する。更に、中継許可メッセージＭＴＸにて示されるメッセージ生成時刻（図６に示す）と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値（同期誤差の上限値）以内であるか否かを判定する。この際、メッセージ認証符号に施されている暗号を復号した結果、中継許可メッセージ識別符号、メッセージ生成時刻及び有効期間Ｔ１が得られ、且つメッセージ生成時刻と、時刻計時部９６にて計時された現在時刻との時間差が所定値以内である場合に、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定される。すなわち、上記した判定により、参加済端末ＧＵ１は、送信されてきた中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであるか否かを判定するのである（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において中継許可メッセージＭＴＸが正規なものであると判定された場合、参加済端末ＧＵ１は、上記参加要求メッセージＭＲＱＣを、この参加済端末ＧＵ１が属するネットワークＮＷ１の認証管理端末ＡＵ１に送信する（ステップＳ１５）。ただし、上記ステップＳ１４において、中継許可メッセージＭＴＸが正規なものではないと判定された場合には、参加済端末ＧＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣを認証管理端末ＡＵ１には中継送信しない。つまり、参加済端末ＧＵ１は、認証管理端末ＡＵ１に対する参加要求メッセージの中継を破棄するのである。
【００５４】
かかる参加要求メッセージＭＲＱＣを受信すると、認証管理端末ＡＵ１は、参加要求メッセージＭＲＱＣに対応したＭＲＱの送信元となる参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵が、図２に示すリンク鍵記憶部２１内に記憶されているか否かを判定する。ここで、参加要求端末ＳＵのリンク鍵と同一のリンク鍵がリンク鍵記憶部２１内に記憶されている場合には、認証管理端末ＡＵ１は、相互認証確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する一方、記憶されていない場合には相互認証不確定を表す認証結果メッセージＭＫを参加要求端末ＳＵ側に送信する（ステップＳ１６）。認証結果メッセージＭＫを受信すると、参加要求端末ＳＵでは、この認証結果メッセージＭＫにて示される認証結果が設置者に確認可能な形態で出力される。例えば、認証結果メッセージＭＫが相互認証確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められた場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている青色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。一方、認証結果メッセージＭＫが相互認証不確定を表す場合、つまりネットワークＮＷ１への参加が認められなかった場合には、参加要求端末ＳＵに設けられている赤色ＬＥＤ（図示せぬ）を点灯させる。尚、この認証結果を表す文字列を、参加要求端末ＳＵに設けられている表示部（図示せぬ）で表示させるようにしても良い。
【００５５】
以上の如き認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵを所持して移動し、各参加済端末と証明端末ＱＵとの距離が証明端末ＱＵの電波到達限界距離よりも大となる位置に到達すると、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。又、認証確認作業の終了後、設置者がこの証明端末ＱＵの電源を遮断した場合にも、同様に、参加済端末の各々は、中継許可メッセージＭＴＸの受信が出来なくなる。すなわち、参加済端末の各々は自動的に参加要求メッセージＭＲＱの中継が不可能な状態になる。更に、中継許可メッセージＭＴＸの受信後、このＭＴＸにて示される有効期間Ｔ１の経過後にも参加済端末は自動的に参加要求メッセージＭＲＱの中継が不可能な状態になる。
【００５６】
このように、図８に示すネットワークシステムでは、複数の参加済端末（ＧＵ１〜ＧＵ５）の内で、証明端末ＱＵの存在を検出した参加済端末だけに、参加要求端末から送信された参加要求メッセージＭＲＱを認証管理端末（ＡＵ１）側に中継する権利を与えるにあたり、以下の如き方法で証明端末ＱＵの存在を検出するようにしている。すなわち、認証要求メッセージＭＲＱを受信した参加済端末が証明端末探索メッセージＳＴＸを無線にてブロードキャストすることにより、近傍に存在する証明端末ＱＵに対して中継許可メッセージＭＴＸをブロードキャストさせるべきトリガを掛けるようにしたのである。この際、かかるトリガに応じて証明端末ＱＵからブロードキャスト（無線）された中継許可メッセージＭＴＸを受信することができた参加済端末、つまり証明端末ＱＵの電波到達範囲内に位置する参加済端末だけが、証明端末ＱＵの存在を検出したことになる。よって、かかるネットワークシステムによれば、証明端末ＱＵは、中継許可メッセージＭＴＸを繰り返し送信する必要がなくなるので、実施例１の如き、中継許可メッセージＭＴＸを繰り返し送信させる必要があるシステムに比して、送信時に費やされる電力消費を低減させることが可能となる。又、図８に示すシステムでは、証明端末探索メッセージＳＴＸに応じて証明端末ＱＵが自動的に中継許可メッセージＭＴＸを送信するようになっている。よって、実施例１の証明端末ＣＵの如き、中継許可メッセージＭＴＸを送信開始する際に設置者による操作が必要となるものに比して運用が容易となる。更に、中継許可メッセージＭＴＸを送信開始させる為の専用の操作部が不要となるので、証明端末ＱＵの製造コストを下げることが可能となる。
【００５７】
尚、上記実施例においては、ネットワークへの参加要求を促す参加要求メッセージを、このネットワークに参加済みの端末にて認証管理端末側に中継する際の動作について説明したが、かかる構成に限定されない。
【００５８】
要するに、本発明は、第１通信端末（参加要求端末）から送信された情報片（参加要求メッセージ）をネットワークを介して第２通信端末（認証管理端末）に中継するにあたり、ネットワークに属する第３通信端末（参加済端末）各々の内で第４通信端末（証明端末）の存在を検出した第３通信端末だけを、第２通信端末側に上記情報片を中継可能な状態に設定するものである。かかる構成により、ＤＯＳ攻撃からネットワークを保護しつつも、煩わしい管理を必要とすることなく第１通信端末から発せられた情報片をネットワークに属する第３通信端末を介して第２通信端末に中継させることを可能にしたのである。
【符号の説明】
【００５９】
３３，９５ 参加要求中継制御部
４１ 参加要求メッセージ生成部
５４，１０４ 中継許可メッセージ生成部
９７ 証明端末探索部
１０５ 探索応答部
ＡＵ１〜ＡＵ３ 認証管理端末
ＣＵ，ＱＵ 証明端末
ＥＵ１〜ＥＵ５，ＧＵ１〜ＧＵ５ 参加済端末
ＮＷ１〜ＮＷ３ ネットワーク
ＳＵ 参加要求端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するネットワーク中継方法であって、
前記第１通信端末が前記情報片を前記ネットワークに属する第３通信端末に送信する第１ステップと、
前記第３通信端末が所定の第４通信端末の存在を検出した場合にだけ、前記第３通信端末が受信した前記情報片を前記第２通信端末に中継する第２ステップと、を有することを特徴とするネットワーク中継方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、前記第４通信端末から無線送信された所定の第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断する判断ステップを含むことを特徴とする請求項１記載のネットワーク中継方法。
【請求項３】
前記判断ステップは、前記第４通信端末から繰り返し無線にてブロードキャストされた前記第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断することを特徴とする請求項２記載のネットワーク中継方法。
【請求項４】
前記判断ステップは、前記第３通信端末が所定の第２メッセージを無線でブロードキャストするステップと、前記第２メッセージを受信した場合にだけ前記第４通信端末が前記第１メッセージを無線にてブロードキャストするステップと、前記第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断するステップと、からなることを特徴とする請求項２記載のネットワーク中継方法。
【請求項５】
前記第１メッセージは、所定の暗号処理が施された認証符号を含み、
前記第２ステップは、前記第３通信端末が受信した前記第１メッセージに含まれる前記認証符号の暗号を復号した結果に基づいて前記第１メッセージが正規のものであるか否かを判定し、正規のものであると判定された場合にだけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載のネットワーク中継方法。
【請求項６】
前記第２ステップは、前記第３通信端末が前記第１メッセージの受信後、前記第３通信端末を所定期間の間だけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することが可能な状態に設定することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１に記載のネットワーク中継方法。
【請求項７】
所定の情報片の送信元となる第１通信端末と、前記情報片の送信先となる第２通信端末と、複数の第３通信端末が接続されているネットワークと、を有するネットワークシステムであって、
前記第３通信端末各々の内で所定の第４通信端末の存在を検出した第３通信端末のみが前記第１通信端末から送信された前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とするネットワークシステム。
【請求項８】
前記第４通信端末は所定の第１メッセージを無線にてブロードキャストし、
前記第３通信端末各々の内で前記第１メッセージを受信した前記第３通信端末のみが前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項７記載のネットワークシステム。
【請求項９】
前記第４通信端末は、前記第１メッセージを所定周期にて繰り返し無線でブロードキャストすることを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
【請求項１０】
前記第１通信端末は、前記第３通信端末各々の内の１の第３通信端末に前記情報片を送信し、
前記１の第３通信端末は、前記情報片の受信に応じて前記第４通信端末を探索させるべき第２メッセージを無線でブロードキャストし、
前記第４通信端末は、前記第２メッセージを受信した場合にだけ前記第１メッセージを前記１の第３通信端末に送信することを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
【請求項１１】
前記第１メッセージは、所定の暗号処理が施された認証符号を含み、
前記第３通信端末は、受信した前記第１メッセージに含まれる前記認証符号の暗号を復号した結果に基づいて前記第１メッセージが正規のものであるか否かを判定し、正規のものであると判定された場合にだけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１に記載のネットワークシステム。
【請求項１２】
前記第３通信端末は、前記第１メッセージの受信後、所定期間の間だけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することが可能な状態になることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１に記載のネットワークシステム。
【請求項１】
第１通信端末から送信された情報片をネットワークを介して第２通信端末に中継するネットワーク中継方法であって、
前記第１通信端末が前記情報片を前記ネットワークに属する第３通信端末に送信する第１ステップと、
前記第３通信端末が所定の第４通信端末の存在を検出した場合にだけ、前記第３通信端末が受信した前記情報片を前記第２通信端末に中継する第２ステップと、を有することを特徴とするネットワーク中継方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、前記第４通信端末から無線送信された所定の第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断する判断ステップを含むことを特徴とする請求項１記載のネットワーク中継方法。
【請求項３】
前記判断ステップは、前記第４通信端末から繰り返し無線にてブロードキャストされた前記第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断することを特徴とする請求項２記載のネットワーク中継方法。
【請求項４】
前記判断ステップは、前記第３通信端末が所定の第２メッセージを無線でブロードキャストするステップと、前記第２メッセージを受信した場合にだけ前記第４通信端末が前記第１メッセージを無線にてブロードキャストするステップと、前記第１メッセージを前記第３通信端末が受信した場合に前記第４通信端末が存在すると判断するステップと、からなることを特徴とする請求項２記載のネットワーク中継方法。
【請求項５】
前記第１メッセージは、所定の暗号処理が施された認証符号を含み、
前記第２ステップは、前記第３通信端末が受信した前記第１メッセージに含まれる前記認証符号の暗号を復号した結果に基づいて前記第１メッセージが正規のものであるか否かを判定し、正規のものであると判定された場合にだけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載のネットワーク中継方法。
【請求項６】
前記第２ステップは、前記第３通信端末が前記第１メッセージの受信後、前記第３通信端末を所定期間の間だけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することが可能な状態に設定することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１に記載のネットワーク中継方法。
【請求項７】
所定の情報片の送信元となる第１通信端末と、前記情報片の送信先となる第２通信端末と、複数の第３通信端末が接続されているネットワークと、を有するネットワークシステムであって、
前記第３通信端末各々の内で所定の第４通信端末の存在を検出した第３通信端末のみが前記第１通信端末から送信された前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とするネットワークシステム。
【請求項８】
前記第４通信端末は所定の第１メッセージを無線にてブロードキャストし、
前記第３通信端末各々の内で前記第１メッセージを受信した前記第３通信端末のみが前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項７記載のネットワークシステム。
【請求項９】
前記第４通信端末は、前記第１メッセージを所定周期にて繰り返し無線でブロードキャストすることを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
【請求項１０】
前記第１通信端末は、前記第３通信端末各々の内の１の第３通信端末に前記情報片を送信し、
前記１の第３通信端末は、前記情報片の受信に応じて前記第４通信端末を探索させるべき第２メッセージを無線でブロードキャストし、
前記第４通信端末は、前記第２メッセージを受信した場合にだけ前記第１メッセージを前記１の第３通信端末に送信することを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。
【請求項１１】
前記第１メッセージは、所定の暗号処理が施された認証符号を含み、
前記第３通信端末は、受信した前記第１メッセージに含まれる前記認証符号の暗号を復号した結果に基づいて前記第１メッセージが正規のものであるか否かを判定し、正規のものであると判定された場合にだけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１に記載のネットワークシステム。
【請求項１２】
前記第３通信端末は、前記第１メッセージの受信後、所定期間の間だけ前記情報片を前記第２通信端末に中継することが可能な状態になることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１に記載のネットワークシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１９００５（Ｐ２０１１−１９００５Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６１０２２（Ｐ２００９−１６１０２２）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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