JP4730735B2 - 安全なアドホックネットワークを構成するデバイスおよび認証方法並びに認証プログラム - Google Patents

Description

本発明は、安全なアドホックネットワークを構成するデバイスおよび認証方法並びに認証プログラムに関する。

アドホックネットワークでは、情報の発信源であるソースノードおよび最終的な宛先である目的ノードの間に、１以上の中継ノードが介在し、信号が伝送される。アドホックネットワークは、マルチホップネットワークまたはメッシュネットワークなどと言及されることもある。この方式では、固定的に設けられる基地局や認証局(CA: Certification Authority)のような中央制御局は必要とされず、各ノードが互いに信号を伝送しながらカバレッジを広げる。したがって、アドホックネットワークは、通信可能な地域が理論上は何ら制限されないこと、通信ネットワークを速やかに柔軟にどこにでも構築できるなどの利点を有する。

ところで、中央制御局がないことや、ネットワークに参加するデバイスが動的に変化する環境では、ネットワークの安全性（セキュリティ）を維持することが困難になる。

例えば、Ｓｅｃｕｒｉｎｇ Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓでは、アドホックネットワーク向けに複数の認証局(CA)が用意され、これらの認証局は、アドホックネットワーク上で分散配置される。デバイスは、いずれかの認証局に接続する（例えば、非特許文献１参照）。

また、例えば、Ｓｅｌｆ−Ｓｅｃｕｒｉｎｇ Ａｄ Ｈｏｃ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓでは、ネットワーク上に分散された情報を統合することにより、仮想的な認証局を各ノードに構築する。この場合、各デバイスには、認証局への接続は要求されない（例えば、非特許文献２参照）。
L.Zhou and Z.J.Haas, "Securing Ad Hoc Networks", IEEE Networks, Volume 13, Issue 6 1999. H.Luo, P.Zerfos, J.Kong, S.Lu and L.Zhang,"Self-securing Ad Hoc Wireless Networks", IEEE ISCC 2002.

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

Ｓｅｃｕｒｉｎｇ Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓにおいては、各デバイスは、認証局(CA)に接続することなく、他のデバイスに接続できない問題がある。

また、Ｓｅｌｆ−Ｓｅｃｕｒｉｎｇ Ａｄ Ｈｏｃ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓでは、各ノードで実行すべき処理が複雑でかつ制御負荷が重い問題がある。

そこで本発明においては、認証局に接続することなく分散したデバイスへの証明書の管理を簡易に実現することができるデバイスおよび認証方法並びに認証プログラムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明のデバイスは、
アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子と、該ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書と、前記ネットワーク識別子に対応する登録鍵と、認証局において生成された装置証明書を記憶する記憶手段と、
前記登録鍵および前記ネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、該アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、前記装置証明書を交換して相互認証を行う認証手段とを備える。

このように構成することにより、認証局に接続することなく分散したデバイス間で認証処理を行うことができる。

また、本発明の認証方法は、
アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子に対応する登録鍵および該ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、該アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、認証局において生成された装置証明書を交換して相互認証を行う認証ステップと
を有する。

このようにすることにより、認証局に接続することなく分散したデバイス間で認証処理を行うことができる。

また、本発明の認証プログラムは、
アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子に対応する登録鍵および前記ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、
前記アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、装置証明書を交換して相互認証を行う認証手段として、コンピュータを機能させる。

このようにすることにより、認証局に接続することなく分散したデバイス間で認証処理を行わせることができる。

本発明の実施例によれば、認証局に接続することなく分散したデバイスへの証明書の管理を簡易に実現することができるデバイスおよび認証方法並びに認証プログラムを実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

最初に、本発明の実施例にかかるアドホックネットワークによる無線通信システムについて、図１を参照して説明する。

本実施例にかかる無線通信システムは、例えば、認証局(CA: certificate authority)１００_１と認証サーバ１００_２とを備える管理ネットワークと、管理ネットワークと通信網、例えばインターネットを介して接続される移動局３００と、移動局３００と接続されるアドホックネットワーク２００とを備える。アドホックネットワーク２００は、複数のデバイスまたはメッシュネットワークアクセスポイント(MAP: Mesh Network Access Point)を備える。例えば、アドホックネットワーク２００は、ＭＡＰ（＃１）２００_１〜ＭＡＰ（＃５）２００_５を備える。また、デバイスの配下に、ステーションと呼ばれる通信装置を接続するようにしてもよい。例えば、ＭＡＰ（＃１）２００_１にはステーション（＃１）が接続され、ＭＡＰ（＃２）２００_２にはステーション（＃２）が接続され、ＭＡＰ（＃４）２００_４にはステーション（＃３）およびステーション（＃４）が接続される。

認証局１００_１は、セキュアグループの作成を行う。例えば、認証局１００_１は、後述するネットワーク証明書、認証局ネットワークＩＤ（ＣＡ−ＮＷ−ＩＤ）、認証局デバイスＩＤ（ＣＡ−Ｄｅｖｉｃｅ−ＩＤ）、登録鍵（インプリンティングキー）、ネットワーク証明書用公開鍵および秘密鍵(Private/Public key)、および装置排除リスト(DRL: Device Revocation List)の生成を行う。

認証サーバ１００_２は、セキュアグループの管理を行う。例えば、認証サーバ１００_２は、ネットワーク証明書、登録鍵、認証局ネットワークＩＤ、認証局デバイスＩＤ、ＤＲＬの管理を行う。

ここで、認証局１００_１と認証サーバ１００_２とを同一の装置で実現するようにしてもよい。以下、認証局１００_１とサーバ１００_２とを同一の装置、例えば、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００として実現する場合について説明する。

移動局３００は、セキュアネットワークの構築を行う。例えば、移動局３００は、近接通信手段、例えば、非接触式のＩＣカードによる通信手段、ＩｒＤＡなどを備え、安全かつ簡易に通信するために不可欠な情報を、アドホックネットワーク２００を構成するＭＡＰ２００に入力する。このようにすることにより、情報の漏洩を防ぐことができ、意図しない装置に情報が送信されることを防止することができる。

また、移動局３００は、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００との間で、インターネット上で情報を暗号化して送受信できるプロトコル、例えばセキュアソケットレイヤ(SSL: Secure Socket Layer)方式により通信を行う。

ＭＡＰ２００は、例えばデバイスにより構成され、他のＭＡＰ（デバイス）との間で、セキュアなリンクを生成し、アドホックネットワークを形成する。この場合、隣接するデバイスとの間は、例えば８０２．１１ｉ ＩＢＳＳモードにより相互認証を行う。隣接するデバイスとの間で相互認証が行われた後、デバイスは、例えばＵｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｏｒｔを使用してＤＲＬを配布する。この場合、除かれていないデバイスがアドホックネットワークを構成するデバイスとなり、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｏｒｔを開いて通信を開始する。

次に、本実施例にかかるＤＲＬ／ＣＡサーバ１００の構成について、図２を参照して説明する。

本実施例にかかるＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、通信インタフェース１０２と、通信インタフェース１０２と接続された制御部１０４と、制御部１０４と接続された証明書発行部１０６、証明書作成部１０８およびアドホックネットワーク情報管理部１１２と、証明書作成部１０８と接続された鍵ペア生成部１１０とを備える。また、アドホックネットワーク情報管理部１１２は、デバイスＩＤ管理部１１４、ネットワークＩＤ管理部１１６、ネットワークメンバ管理部１１８、デバイス証明書管理部１２０、ネットワーク証明書管理部１２２、ネットワーク管理者管理部１２４、登録鍵管理部１２６およびＤＲＬ管理部１２８を備える。

通信インタフェース１０２は、移動局３００との間の通信インターフェースである。この通信は、安全性の高い通信、例えばインターネット上で情報を暗号化して送受信できるプロトコル、例えばセキュアソケットレイヤ方式により通信を行う。

デバイスＩＤ管理部１１４は、デバイスＩＤを保管し管理する。例えば、デバイスＩＤ管理部１１４は、アドホックネットワーク内のＭＡＰを特定するデバイス識別子（デバイスＩＤ）を管理する。例えば、デバイスＩＤ管理部１１４は、デバイスＩＤを、システム全体の中で一意の認証局デバイスＩＤ（ＣＡデバイスＩＤ）と、特定のユーザにとって一意のユーザデバイスＩＤとを互いに関連付けて管理するようにしてもよい。例えば、デバイスＩＤ管理部１１４は、「テレビ（ＴＶ）」のようなユーザデバイスＩＤと、それにグループアカウントＩＤを付した認証局ＩＤ、例えばＴＶ．ａａａとを管理する。

デバイス証明書管理部１２０は、デバイス証明書を保管し管理する。例えば、デバイス証明書管理部１２０は、ネットワーク証明書に署名されたＭＡＰ固有の証明書を管理する。このデバイス証明書は、ネットワーク内にそのようなＭＡＰが存在することなどを示す。デバイス証明書には、例えば、デバイス証明書毎に付与されるシリアル番号、証明書の有効期間、例えば開始時間および終了時間、認証に使用されるアルゴリズムなどの情報が含まれる。

ネットワークＩＤ管理部１１６は、ネットワークＩＤを保管し管理する。例えば、ネットワークＩＤ管理部１１６は、アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子（ＮＷ−ＩＤ）を管理する。ＮＷ−ＩＤは、ネットワークメンバが操作するＭＡＰで形成されるアドホックネットワークを特定する。例えば、ネットワークＩＤ管理部１１６は、ＮＷ−ＩＤを、システム全体の中で一意の認証局ＩＤ（ＣＡ−ＮＷ−ＩＤ）と、特定のユーザにとって一意のユーザＩＤ（ＵＳＥＲ−ＮＷ−ＩＤ）とを互いに関連付けながら管理するようにしてもよい。例えば、ネットワークＩＤ管理部１１６は、「家庭（Ｈｏｍｅ）」のようなユーザＩＤと、それにグループアカウントＩＤを付した認証局ＩＤ、例えば「Ｈｏｍｅ．ａａａ」とを管理する。

ネットワーク証明書管理部１２２は、ネットワーク証明書を保管し管理する。例えば、ネットワーク証明書管理部１２２は、ネットワーク識別子（ＮＷ−ＩＤ）を作成する場合に生成されるネットワーク証明書（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｏｏｔ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を管理する。この証明書は、ネットワークが有効に存在することなどを示す。このネットワーク証明書には、例えばネットワーク証明書毎に付与されるシリアル番号、ネットワーク証明書の有効期間、例えば開始時間および終了時間、認証に使用されるアルゴリズムなどの情報が含まれる。

ネットワークメンバ管理部１１８は、ネットワークメンバを示す情報を保管し管理する。例えば、ネットワークメンバ管理部１１８は、顧客情報をデータベースとして保有する。

ネットワーク管理者管理部１２４は、ネットワーク管理者を示す情報を保管し管理する。例えば、ネットワーク装置をアドホックネットワークに参加させたり脱退させたりする権限を有する者（管理グループ）を管理する。この管理グループはどのようなネットワークメンバで構成してもよい。例えば、家族のような単位で管理グループが構成されてもよいし、企業のある組織のメンバで管理グループが構成されてもよい。

同じ管理グループに属する者の移動局、例えば携帯電話機）は、同一の権限を有し、その管理グループに関するアドホックネットワーク内のどのＭＡＰを制御してもよい。また、ネットワークメンバのうち、特定のメンバがネットワーク管理者として管理される。このネットワーク管理者に対して、メンバの変更や追加を行う権限を付与するようにしてもよい。管理グループは、例えばグループアカウントＩＤを設定することにより、他の管理グループと区別される。

登録鍵管理部１２６は、登録鍵を保管し管理する。例えば、登録鍵管理部１２６は、ネットワーク毎に作成される登録鍵またはインプリンティングキー（Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｋｅｙ）を管理する。登録鍵は必要に応じて移動局３００にダウンロードされ、ＭＡＰに対する操作を行う際に照合される。登録鍵は、その登録鍵が未登録であるＭＡＰに１度だけ登録することができる。登録後は、その登録鍵を提示する移動局しかそのＭＡＰの設定を変更することができない。

ＤＲＬ管理部１２８は、ＤＲＬを保管し管理する。例えば、ＤＲＬ管理部１２８は、アドホックネットワーク内で通信を行うべきでないＭＡＰを指定する装置排除リスト(DRL: Device Revocation List)を管理する。アドホックネットワーク内のＭＡＰは、このＤＲＬを交換することにより、各自が通信すべきでないＭＡＰとの不要な通信を行うことを回避できる。ＤＲＬの更新は、登録鍵をダウンロード可能な移動局からの要請により行われる。

制御部１０４は、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００における各種制御を行う。例えば、制御部１０４は、ＳＳＬ上で交換される移動局３００のＩＤを用いて、移動局３００の利用者認証を行う。また、制御部１０４は、アクセスユーザ（移動局３００）が正規ユーザであるか否かを検証する。

また、制御部１０４は、移動局３００からのネットワーク作成要求にしたがい、ネットワークを生成する。例えば、制御部１０４は、移動局３００からネットワーク識別子（ＮＷ−ＩＤ）が送信された場合、グループアカウントＩＤとネットワーク識別子とから、管理グループ内の一意性を確認し、システム内で一意となる認証局ネットワークＩＤ（ＣＡ−ＮＷ−ＩＤ）を生成する。また、ＣＡ−ＮＷ−ＩＤに対応するインプリンティングキーと登録鍵、ネットワーク証明書、ＤＲＬを生成する。

また、制御部１０４は、移動局３００にインプリンティングキー、ネットワーク識別子、認証局ネットワークＩＤを送信する。ＤＲＬとは、ネットワークから除かれるＭＡＰのリストである。ネットワーク生成時には、制御部１０４は除かれるＭＡＰが指定されていないＤＲＬを生成する。

ここで、ＤＲＬについて、詳細に説明する。ＤＲＬには、接続を拒否するＭＡＰ（デバイス）のデバイス証明書のハッシュ値が格納される。

例えば、ＤＲＬには、ＤＲＬ自身のシーケンス番号、ＤＲＬの有効期間、例えば開始時刻および終了時刻、ネットワーク識別子、ネットワークに接続が許可されないＭＡＰの一覧、署名が記載される。たとえば、ネットワークに接続が許可されないＭＡＰの一覧としては、デバイス証明書のハッシュ値が記載される。

また、インプリンティングキーは、ネットワーク毎に生成され、ユーザがネットワークを生成する場合に生成される。このインプリンティングキーにより、ＭＡＰは、移動局３００を認証する。また、移動局３００からネットワーク識別子およびデバイス識別子が送信された場合、制御部１０４はネットワーク識別子に対応するネットワークが生成されているか否かを確認する。例えば、制御部１０４は、ネットワークＩＤ管理部１１６を参照し、入力されたネットワーク識別子に対応するネットワークが生成されているか否かを確認する。ネットワークが登録されていない場合には、例えば移動局３００にメッセージを送信し、ネットワークが登録されていないことを通知する。

また、制御部１０４は、デバイス識別子の重複をチェックし、重複がない場合には、システム内で一意となる認証局デバイスＩＤ（ＣＡ−Ｄｅｖｉｃｅ−ＩＤ）を生成する。例えば、制御部１０４は、デバイスＩＤ管理部１１４を参照し、デバイス識別子の重複をチェックする。

証明書作成部１０８は、証明書の作成を行う。例えば、移動局３００から証明書発行要求を受信した場合、その証明書発行要求に対応するデバイス証明書を生成し、制御部１０４に入力する。制御部１０４は、入力されたデバイス証明書を、証明書発行要求を発行したＭＡＰが属するアドホックネットワークのネットワーク証明書とＤＲＬと共に移動局３００に送信する。

鍵ペア生成部１１０は、鍵の生成を行う。証明書発行部１０６は、証明書の発行を行う。例えば、ネットワークにおけるＭＡＰ自身の証明書であるデバイス証明書と、ネットワークの証明書であるネットワーク証明書を発行する。

次に、本実施例にかかるＭＡＰ（デバイス）２００について、図３を参照して説明する。

本実施例にかかるデバイス２００は、受信手段としての第１の通信インタフェース２０２と、第１の通信インタフェース２０２と接続された証明書発行要求生成手段としての制御部２０６と、制御部２０６と接続された鍵ペア生成部２０８および記憶手段としてのプロファイル管理部２１０と、プロファイル管理部２１０と接続された接続認証管理部２１６と、接続認証管理部２１６と接続された第２の通信インタフェース２０４とを備える。プロファイル管理部２１０は、プロファイル保管部２１２および２１４を備える。また、接続認証管理部２１６は、排除リスト交換手段および排除リスト更新手段としてのＤＲＬ配布部２１８および認証部２２０を備える。

第１の通信インタフェース２０２は、移動局３００と通信を行うためのインタフェースである。第１の通信インタフェース２０２は、例えば、近距離の赤外線通信、非接触式のＩＣカードによる通信、有線による通信などのように、送信側が受信相手を特定できる方式で行われる。このようにすることにより、情報の漏洩を防ぐことができ、意図しない装置に移動局からの情報が受信されないようにできる。

鍵ペア生成部２０８は、秘密鍵および公開鍵の生成を行う。例えば、鍵ペア生成部２０８は、公開鍵および秘密鍵のペアをインプリンティングの際にセキュアＩＣカードの機能を利用することにより作成する。秘密鍵は、例えば証明書発行要求(CSR: Certification Signature Request)を署名する際に使用される。登録鍵が削除される場合、セキュアＩＣカードに保持されている鍵ペアは破棄される。またデバイス証明書の有効期間満了時や他の理由によりそれが失効した場合にも、対応する鍵のペアは破棄される。

プロファイル管理部２１０は、プロファイル情報を保管する。例えば、プロファイル管理部２１０は、設定情報またはコンフィギュレーション情報を管理する。プロファイル情報管理部２１０は、設定事項として、登録鍵（インプリンティングキー）、ネットワーク証明書、デバイス証明書、ネットワークに関するネットワーク識別子および認証局ネットワークＩＤ、ＭＡＰに関するデバイス識別子および認証局デバイスＩＤ、装置排除リスト（ＤＲＬ）を管理する。

以上の設定情報は、アドホックネットワーク毎に設定される。したがって、１つのＭＡＰに複数のアドホックネットワークが設定される場合には、複数の設定情報が別々に管理される。例えば、２つの設定情報がプロファイル保管部＃１および＃２でそれぞれ管理される。例えば、設定情報は、セキュアＩＣカードに記憶されるようにしてもよい。

制御部２０６は、インプリンティングキーと認証局ネットワークＩＤのインストールを行う。また、制御部２０６は、秘密鍵で署名された証明書発行要求を生成し、移動局３００に送信する。また、制御部２０６は、移動局３００から証明書のインストールを行う場合に、認証を行う。例えば、制御部２０６は、チャレンジレスポンスにより認証を行う。

この場合、制御部２０６は、インプリンティングキーが異なり、認証が行えない場合にはネットワーク識別子が異なることを通知する。認証が行われた場合には、証明書発行要求に対応したネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬをインストールし、ネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬがプロファイル管理部２１０に格納される。この場合、制御部２０６は、証明書発行要求に対応したデバイス証明書を受信したことを移動局３００に通知する。

第２の通信インタフェース２０４は、アドホックネットワーク内の他のＭＡＰと通信を行うためのインタフェースである。

接続認証管理部２１６は、アドホックネットワーク内の他のＭＡＰとの間で通信を行ってもよいか否かを判断する。ＭＡＰ同士の間では相互認証が行われ、例えばＩＥＥＥ８０２．１Ｘ ＥＡＰ−ＴＬＳにより相互認証が行われる。また、ＭＡＰ同士で交換された装置排除リストＤＲＬを参照し、通信すべきでないＭＡＰを確認する。この場合、受信したＤＲＬが、より新しいものであったならば、自身のＤＲＬを更新する。受信したＤＲＬが、より新しいものでなかったならば、自身のＤＲＬがそのまま維持される。ＤＲＬの新旧は、例えばＤＲＬに付随するシリアル番号の大小比較により判定される。

次に、本実施例にかかるアドホックネットワークシステムの動作について説明する。

最初に、デバイスのオーナー登録について、図４を参照して説明する。

最初に、移動局３００に、ネットワーク識別子、例えば「Ｈｏｍｅ」およびグループアカウントＩＤが入力され、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００に通知される（ステップＳ４０２）。

ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００では、ネットワーク識別子およびグループアカウントＩＤから、管理グループ内の一意性が確認される。一意性が確認されると、例えばＨｏｍｅ．ａａａのようなシステムで一意の認証局ネットワークＩＤ（ＣＡ−ＮＷ−ＩＤ）が生成される。また、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、認証局ネットワークＩＤに対応する登録鍵（インプリンティングキー）と、ネットワーク証明書用の公開鍵および秘密鍵（ｐｒｉｖａｔｅ／ｐｕｂｌｉｃ ｋｅｙ）と、ネットワーク証明書（ＮＷ Ｒｏｏｔ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）と、デバイス排除リストＤＲＬとを生成する（ステップＳ４０４）。この時点でのＤＲＬは、排除すべきＭＡＰが何ら指定されていないリストである。ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、これらの情報を移動局３００に送信する。

移動局３００は、これらの情報を受信すると、必要に応じて表示し、格納する（ステップＳ４０６）。

次に、移動局３００では、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００に対して、インプリンティングキーの取得操作が行われる（ステップＳ４０８）。

ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、制御できるネットワーク識別子（ＮＷ ＩＤ）の一覧を表示する（ステップＳ４１０）。移動局３００では、表示されたＮＷ ＩＤから、ＮＷ ＩＤを選択し、インプリンティングキーをダウンロードする。

次に、移動局３００では、インプリンティングキーのインストールボタンが押下されることにより、インプリンティングキーのインストール操作が行われ、ＭＡＰに近づけられる（ステップＳ４１２）。本実施例においては、移動局３００とＭＡＰとの間で、非接触ＩＣカードによる通信が行われる。その結果、移動局３００に保持されている登録鍵（インプリンティングキー）に関する情報がＭＡＰに送信される。

ＭＡＰ２００では、登録鍵が未設定である場合、受信した登録鍵および認証局ネットワークＩＤを自身にインストールする（ステップＳ４１４）。ＭＡＰ２００は、インストールが正常に行われた場合、移動局３００に正常終了メッセージを表示する（ステップＳ４１６）。

次に、アドホックネットワークにＭＡＰ２００を参加させるための動作について、図５を参照して説明する。

最初に、移動局３００では、ネットワーク識別子（ＵＳＥＲ ＮＷ ＩＤ）例えば「Ｈｏｍｅ」など、およびデバイス識別子（ＵＳＥＲ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ）例えば「ＰＣ」などが入力され、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００に送信される（ステップＳ５０２）。

ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００では、移動局３００から受信したネットワーク識別子が作成済であることを確認する。受信したネットワーク識別子が作成されていない場合には、図４を参照して説明したステップＳ４０２、およびＳ４０４の処理が行われる。ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、受信したデバイス識別子が既存のものと重複しないことを確認する。重複していた場合、重複を回避するようにデバイス識別子が変更される。

ネットワーク識別子およびデバイス識別子が確認されると、デバイス識別子に対応する認証局デバイスＩＤ（ＣＡ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ）が生成される。認証局ネットワークＩＤ、デバイス識別子、認証局デバイスＩＤおよび認証局ネットワークＩＤに対する登録鍵は、移動局３００に送信され（ステップＳ５０４）、移動局３００ではそれらが必要に応じて表示される（ステップＳ５０６）。

また、移動局３００では、「ＣＳＲ（証明書発行要求）生成ボタン」が押下され、移動局３００がＭＡＰ２００に近づけられ、近距離の赤外線通信などが行われる。移動局３００とＭＡＰ２００との間は、チャレンジ／レスポンスによる認証が行われる（ステップＳ５０８）。この場合、インプリンティングキーが異なり、認証が行えない場合にはネットワーク識別子が異なることを通知する。認証が行われた場合には、移動局３００は、ＭＡＰ２００に、認証局ネットワークＩＤおよび認証局デバイスＩＤが送信される。

ＭＡＰ２００は、公開鍵および秘密鍵を作成し、秘密鍵で署名されたＣＳＲを生成する（ステップＳ５１０）。ＭＡＰ２００は、生成したＣＳＲを移動局に３００に送信する。その結果、移動局では、ＣＳＲの取得表示が行われる（ステップＳ５１２）。

また、移動局３００では、「デバイス証明書発行要求（ＣＳＲ）ボタン」が押下され、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００に通知される（ステップＳ５１４）。

ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、受信したデバイス証明書発行要求に対するデバイス証明書を生成する。また、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、デバイス証明書、ＣＳＲを発行したＭＡＰが属するネットワークのネットワーク証明書および装置排除リストＤＲＬを移動局３００に送信する（ステップＳ５１６）。

移動局３００は、デバイス証明書の受信表示を行う（ステップＳ５１８）。

また、移動局３００において、「証明書インストールボタン」押下され、移動局３００がＭＡＰ２００に近づけられる（ステップＳ５２０）。

ＭＡＰ２００は、チャレンジレスポンスにより、移動局３００の認証を行う。この場合、インプリンティングキーが異なり、認証が行えない場合にはネットワーク識別子が異なることを通知する。認証が行われた場合には、移動局３００は、ＭＡＰ２００に、ネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬをインストールする（ステップＳ５２２）。

ＭＡＰ２００は、証明書発行要求に対応したデバイス証明書を受信したことを確認し、移動局３００に正常完了表示を行う（ステップＳ５２４）。

以後、ＭＡＰ２００は、隣接するＭＡＰと互いに認証を行い、ネットワーク証明書、装置証明書および装置排除リストＤＲＬを互いにやり取りすることにより、セキュアなアドホックネットワークに参加することができる。また、ＭＡＰ２００は、デバイス排除リストＤＲＬを参照し、通信すべきでないＭＡＰを確認する。この場合、受信したＤＲＬが、より新しいものであった場合、自身のＤＲＬを更新する。受信したＤＲＬが、より新しいものでなかった場合、自身のＤＲＬがそのまま維持される。

なお、ネットワークのセキュリティを維持する観点からは、登録鍵が定期的にまたは不定期的に更新されることが望ましい。例えば、登録鍵の設定後、一定期間経過後に移動局３００はユーザに登録鍵の更新を促すようにしてもよい。登録鍵とネットワークＩＤとの間には対応関係があるので、登録鍵およびネットネットワーク識別子の更新が同時になされることが望ましい。

次に、デバイス排除リストＤＲＬの更新について、図６を参照して説明する。

ネットワーク管理者または他のネットワークメンバによる移動局３００に対するボタン操作により（ステップＳ６０２）、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、ネットワークに含まれているＭＡＰの一覧を移動局３００に送信し（ステップＳ６０４）、その一覧が移動局３００に表示される（ステップＳ６０６）。

ネットワークメンバは、ネットワークから排除したいＭＡＰを指定し、ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００に通知する（ステップＳ６０８）。

ＤＲＬ／ＣＡサーバ１００は、指定されたＭＡＰが排除されるように、そのＭＡＰが登録されているＤＲＬを作成することによりＤＲＬを更新し、移動局３００に送信する（ステップＳ６１０）。

移動局３００は、更新されたＤＲＬを必要に応じて表示する（ステップＳ６１２）。

また、移動局３００は、最新のＤＲＬをインストールするためのボタン操作が行われる（ステップＳ６１４）。そして、移動局３００がＭＡＰに近づけられる。ＭＡＰは、上述した認証処理を行う。

次に、ＭＡＰ２００は、最新のＤＲＬをインストールする（ステップＳ６１６）。以後、ＭＡＰ２００は、近隣のＭＡＰのうち、ＤＲＬで指定されていないＭＡＰに最新のＤＲＬを送付する。このようにすることにより、最新のＤＲＬに指定されていない全てのＭＡＰに最新のＤＲＬが送付され、指定されたＭＡＰがネットワークから排除される。

次に、ＭＡＰ間で行われる認証処理について、図７を参照して説明する。

アドホックネットワークを構成するＭＡＰ２００には、各種のキーや証明書がインストールされ、アドホックネットワークで動作可能である状態である。

ＭＡＰ２００は、イニシャライズ状態、ネットワーク生成状態、スタンバイ状態、終端状態をとる。

イニシャライズ状態とは、ＭＡＰの初期状態であり、各種のコンフィグレーションが未完了の状態である。この状態では、近接通信手段、例えばＦｅｌｉｃａ／ＩｒＤＡを用いた移動局３００との通信が可能であるが、アドホックネットワークを構成することはできない。なお、ＭＡＰを管理するマネージメント局とは有線接続することで管理可能となる。

ここで、設定／生成しなければならない鍵や証明書などのコンフィグレーションは、ＳＳＩＤ、例えばデバイス識別子、デバイス秘密鍵／公開鍵、インプリンティングキー、ネットワークＩＤ，デバイスＩＤ、ネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬである。アクティブなインプリンティングキーで、指定されるアドホックネットワークを構成するための接続・認証処理を開始する。この場合、アクティブなインプリンティングキーに関連するコンフィグレーションが不足している場合で、他のゲストでないインプリンティングキーに関連するコンフィグレーションが完了している場合でも、起動するアドホックネットワークは、アクティブなインプリンティングキーで指定される。この場合はコンフィグレーション待ちとなりイニシャライズ状態に留まる。

ネットワーク生成状態は、認証状態とルーティング状態とに分類される。

認証状態とは、アクティブなインプリンティングキーで指定されたアドホックネットワークにおいて、ＭＡＰが他の隣接するＭＡＰとの認証処理を実行している状態である。この状態では、近接通信手段、例えばＦｅｌｉＣａ／ＩｒＤＡを用いた移動局との通信は可能であるが、内部状態の不一致を避けるため、各種設定はできない。ＭＡＰを管理するマネージメント局とは優先接続することで管理可能である。

この状態では、デバイスは、隣接する接続可能なデバイスとの間で相互認証および鍵交換を行う。相互認証では、例えばＩＥＥＥ８０２ｉ ＲＳＮＡ ＩＢＳＳモード相当のＥＡＰ−ＴＬＳまたはＷＰＡ−ＰＳＫによる認証処理および鍵交換を行う。

隣接する接続可能なＭＡＰが複数存在する場合は、それぞれに対して相互認証および鍵交換が行うが、既に認証済みのＭＡＰとの間では、ユーザフレームのルーティングも行う。

ＭＡＰが起動した段階で他の隣接するＭＡＰが検出できない場合には、この状態に留まり、他の隣接するＭＡＰからの認証処理起動を待つとともに、自らも周期的に隣接するＭＡＰを探索する。

ルーティング状態とは、アクティブなインプリンティングキーで指定されたアドホックネットワークにおいて、隣接するＭＡＰとの認証が完了したユーザフレームのルーティングを行うことが可能な状態である。

この状態では、近接通信手段、例えばＦｅｌｉＣａ／ＩｒＤＡを用いた移動局との通信は可能であり、各種設定を可能とする。また、ＭＡＰを管理するマネージメント端末とは優先接続および無線接続することを可能とする。

隣接するＭＡＰとのフレーム転送には、対向するＭＡＰ毎の鍵を用いて暗号化される。

また、この状態では定常状態として、デバイス公開鍵／秘密鍵、ネットワーク証明書、デバイス証明書、ＤＲＬおよび暗号用のキー、例えばＭＫ、ＰＭＫ、ＰＴＫ、ＧＴＫの有効期間を定期的に検査する。

署名された新たなＤＲＬを移動局から受け取った場合は、自身で格納するＤＲＬを更新する。さらに、新たなＤＲＬの内容を検査し、現在接続しているＭＡＰがＤＲＬに存在する場合は、そのＭＡＰとの通信を停止し、非認証状態とする。

隣接するＭＡＰから署名された新たなＤＲＬが転送された場合は、自身の持つＤＲＬを更新・検査し、現在使用しているＭＡＰがＤＲＬに存在する場合は、そのＭＡＰとの通信を停止し、非認証状態とする。さらに、隣接するＭＡＰへ転送する。

スタンバイ状態とは、ＭＡＰの電源断・スリープ状態により、使用できない状態である。

このとき、セキュリティ関連の各種の情報はＭＡＰ内の不揮発性記憶媒体またはセキュアＩＣカードに保持される。例えば、各種の情報として、ＳＳＩＤ、例えばデバイス識別子、デバイス秘密鍵／公開鍵、インプリンティングキー、ネットワークＩＤ，デバイスＩＤ、ネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬが保持される。ここで、ＰＴＫは、電源再投入による起動時にＥＡＰ−ＴＬＳにより再生成されるため、スタンバイ状態では保持しない。

終端状態とは、ＭＡＰの使用を終了した状態である。この状態に遷移した後は、セキュリティ関連の各種の情報はすべて破棄される。例えば、ＳＳＩＤ、例えばデバイス識別子、デバイス秘密鍵／公開鍵、インプリンティングキー、ネットワークＩＤ，デバイスＩＤ、ネットワーク証明書、デバイス証明書およびＤＲＬが破棄される。

次に、ＭＡＰ間の認証シーケンスについて、図７を参照して説明する。

一例として、サプリカント(Supplicant)としてのＭＡＰ−１と、オーセンティケータ(Authenticator/AS)としてのＭＡＰ−２との間で行われる認証シーケンスについて説明する。本実施例においては、ＭＡＰ−１と、ＭＡＰ−２との間で、アソシエーションと、ＥＡＰ−ＴＬＳと、４−ｗａｙ Ｈａｎｄｓｈａｋｅにより認証処理が行われる。

最初に、アソシエーションシーケンスについて説明する。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるプローブリクエスト(Probe Request)を送信する（ステップＳ７０２）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるプローブレスポンス(Probe Response)を送信する（ステップＳ７０４）。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるオープンシステム認証リクエスト(Open System Authentication Request)を送信する（ステップＳ７０６）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるオープンシステム認証レスポンス(Open System Authentication Response)を送信する（ステップＳ７０８）。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるアソシエーションリクエスト(Association Request)を送信する（ステップＳ７１０）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１１におけるアソシエーションレスポンス(Association Response)を送信する（ステップＳ７１２）。

この時点では、ＭＡＰ−１およびＭＡＰ−２のＩＥＥＥ８０２．１Ｘのコントロールポートはブロックされている。

次に、ＥＡＰ−ＴＬＳについて説明する。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰＯＬ(Start)を送信する（ステップＳ７１４）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリクエスト(Identity)を送信する（ステップＳ７１６）。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰ
レスポンス(Identity)を送信する（ステップＳ７１８）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリクエスト(TLS)を送信する（ステップＳ７２０）。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰ
レスポンス(Client Hello)を送信する（ステップＳ７２２）。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリクエスト(Server Hello, Certificate, Certificate Request, server_key_exchange, server_done)を送信する（ステップＳ７２４）。すなわち、ＭＡＰ−２が保持する証明書、例えばネットワーク証明書、デバイス証明書などと、公開鍵とを送信する。

ＭＡＰ−１は、受信した証明書および公開鍵が有効であるか否かを判断する。すなわち、ＭＡＰ−２の認証を行う。例えば、証明書失効リスト(CRL: Certificate Revocation List)に該当しないことを確認する。有効でない場合には、例えばユーザにアラームにより通知し、初期状態に戻る。

ＭＡＰ−１は、ＰＭＫ(Pairwise Master Key)を導出する。また、ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリスポンス(client_key_exchange, Certificate, Certificate Verify, change_cipher_suite, finished)を送信する（ステップＳ７２６）。すなわち、ＭＡＰ−１が保持する証明書、例えばネットワーク証明書、デバイス証明書などと、公開鍵とを、ＰＭＫで暗号化して送信する。

ＭＡＰ−２は、受信した証明書が有効であるか否かを判断する。すなわち、ＭＡＰ−１の認証を行う。例えば、証明書失効リスト(CRL: Certificate Revocation List)に該当しないことを確認する。有効でない場合には、例えばユーザにアラームにより通知し、初期状態に戻る。

ＭＡＰ―２は、ＰＭＫ(Pairwise Master Key)を導出する。また、ＭＡＰ―２は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリクエスト(Change_cipher_suite, finished)を、ＰＭＫで暗号化して送信する（ステップＳ７２８）。

ＭＡＰ―１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰリスポンスを送信する（ステップＳ７３０）。

ＭＡＰ―２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰサクセスを送信する（ステップＳ７３２）。すなわち、ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に「成功」パケットを送信する。

次に、４−ｗａｙ Ｈａｎｄｓｈａｋｅについて説明する。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ(ANonce,Unicast)を送信する（ステップＳ７３４）。

ＭＡＰ−１は、ＰＴＫ(Pairwise Transient Key)を生成する。また、ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ(SNonce, Unicast, MIC)を送信する（ステップＳ７３６）。

ＭＡＰ−２は、ＰＴＫ(Pairwise Transient Key)を導出し、ＧＴＫ(Group Transient Key)を生成する。また、ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ(Install PTK, Unicast, MIC, Encrypted GTK)を送信する（ステップＳ７３８）。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２に対して、ＩＥＥＥ８０２．１ＸにおけるＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ( Unicast, MIC)を送信する（ステップＳ７４０）。

ＭＡＰ−１はＰＴＫおよびＧＰＫをインストールし、ＭＡＰ−２はＰＴＫをインストールする。

この時点で、ＭＡＰ−１およびＭＡＰ−２のＩＥＥＥ８０２．１Ｘのコントロールポートが開かれる。

以上の認証処理の終了後、ＭＡＰ−１とＭＡＰ−２との間で、ＤＲＬの交換が行われる。ＭＡＰ−１およびＭＡＰ−２は、受信したＤＲＬの署名を検査し、より新しいＤＲＬであった場合は自身で保持しているＤＲＬを更新する。

ＭＡＰ−１およびＭＡＰ−２は、ＤＲＬを更新した後、隣接するＭＡＰがＤＲＬに登録されている場合には、そのＭＡＰとの認証を非認証状態とする。

次に、ＭＡＰ間の相互認証シーケンスについて、図８を参照して説明する。

ＭＡＰ間の相互認証・鍵配布は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｉ ＲＳＮＡ ＩＢＳＳモードで、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ ＥＡＰ−ＴＬＳにより行われる。このとき双方のＭＡＰが、図７を参照して説明したサプリカント／オーセンティケータの機能を備える。認証シーケンスについては、図７を参照して説明したので省略する。ＭＡＰのサプリカント機能と、オーセンティケータ機能は独立に機能する。

隣接するＭＡＰとの間で、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ ＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙフレームを使用したハンドシェークが行われ、ＰＴＫ、ＧＴＫが生成される。双方向から起動されたＥＡＰ−ＴＬＳにより、２つのＰＴＫが生成されるが、相手と自身のＭＡＣアドレスを比較し、値が大きい方のＭＡＰのＰＴＫが使用される。

ＭＡＰのオーセンティケータ機能は、隣接するＭＡＰとの間の認証シーケンスを並行に実行することができる。

また、ＭＡＰのサプリカント機能は、隣接するＭＡＰとの間の認証シーケンスを順次実行する。

次に、 次に、ＭＡＰ間の相互認証シーケンスについて、図９を参照して説明する。

ここでは、サプリカントとしてのＭＡＰ−１およびＭＡＰ−３と、オーセンティケータとしてのＭＡＰ―２との間で認証処理を行う場合について説明する。

ＭＡＰ−２は、ＭＡＰ−１およびＭＡＰ−２に対して、図７において説明したオーセンティケータ(Authenticator/AS)として機能する。認証シーケンスについては図７を参照した説明したので省略する。

次に、 次に、ＭＡＰ間の相互認証シーケンスについて、図１０を参照して説明する。

ここでは、サプリカントとしてのＭＡＰ−１と、オーセンティケータとしてのＭＡＰ―２およびＭＡＰ−３との間で認証処理を行う場合について説明する。

ＭＡＰ−１は、ＭＡＰ−２およびＭＡＰ−３に対して、図７において説明したサプリカントとして機能する。認証シーケンスについては図７を参照した説明したので省略する。

本発明にかかるデバイスおよび認証方法並びに認証プログラムは、アドホックネットワークに適用できる。

本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムを示す説明図である。 本発明の一実施例にかかるＤＲＬ／ＣＡサーバを示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかるデバイスを示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の一実施例にかかるアドホックネットワークを構築するシステムの動作を示すシーケンス図である。

符号の説明

１００ ＤＲＬ／ＣＡサーバ
１００_１ 認証局(CA)
１００_２ 認証サーバ
２００、２００_１、２００_２、２００_３、２００_４、２００_５ デバイス
３００ 移動局

Claims (10)

1. アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子と、該ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書と、前記ネットワーク識別子に対応する登録鍵と、認証局において生成された装置証明書を記憶する記憶手段；
   前記登録鍵および前記ネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、該アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、前記装置証明書を交換して相互認証を行う認証手段；
   を備えることを特徴とするデバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスにおいて：
   前記記憶手段は、前記ネットワーク識別子で特定されるアドホックネットワークから排除されるべき特定のデバイスを指定する排除リストを記憶し、
   前記認証手段は、前記排除リストにしたがって、認証処理を行うことを特徴とするデバイス。
3. 請求項２に記載のデバイスにおいて：
   認証された他のデバイスとの間で、前記排除リストを交換する排除リスト交換手段；
   他のデバイスから受信した排除リストに基づいて、前記記憶手段に記憶されている排除リストを更新する排除リスト更新手段；
   を備えることを特徴とするデバイス。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
   前記装置証明書を要求する証明書発行要求を生成する証明書発行要求生成手段；
   を備えることを特徴とするデバイス。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のデバイスにおいて：
   前記記憶手段は、複数のネットワーク識別子と、各ネットワーク識別子に対応する複数のネットワーク証明書と、前記複数のネットワーク識別子に対応する複数の登録鍵と、認証局において生成された装置証明書を記憶することを特徴とするデバイス。
6. 請求項５に記載のデバイスにおいて：
   前記複数のネットワーク識別子、前記複数のネットワーク証明書、前記複数の登録鍵および前記装置証明書のうち少なくとも１つを、移動局から受信する受信手段；
   を備えることを特徴とするデバイス。
7. アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子に対応する登録鍵および該ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、該アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、認証局において生成された装置証明書を交換して相互認証を行う認証ステップ；
   を有することを特徴とする認証方法。
8. 請求項７に記載の認証方法において：
   前記認証ステップは、
   前記ネットワーク識別子で特定されるアドホックネットワークから排除されるべき特定のデバイスを指定する排除リストにしたがって、認証処理を行うステップを有することを特徴とする認証方法。
9. 請求項８に記載の認証方法において：
   認証された他のデバイスとの間で、前記排除リストを交換する排除リスト交換ステップ；
   他のデバイスから受信した排除リストに基づいて、記憶している排除リストを更新する排除リスト更新ステップ；
   を有することを特徴とする認証方法。
10. コンピュータを、
    アドホックネットワークを特定するネットワーク識別子に対応する登録鍵および前記ネットワーク識別子に対応するネットワーク証明書に基づいて、アドホックネットワークに参加する際に、該アドホックネットワークを構成する他のデバイスと、装置証明書を交換して相互認証を行う認証手段；
    として機能させるための認証プログラム。

Images