(57)【要約】【課題】  現在の端末機器には手を加えずに、ＷｅａｋＩＶ収集による解析を防ぐようにすることを目的とする。【解決手段】  アクセスポイント１０１と、アクセスポイント１０１とＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末１０２と、を備える無線通信システムにおける盗聴防止方法において、アクセスポイント１０１は、パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断し、ＷｅａｋＩＶを含む場合、パケットが盗聴されることを防止するための妨害信号を送信する。【選択図】  図１
2006019897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムにおける盗聴防止方法において、
前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断し、
前記ＷｅａｋＩＶを含む場合、前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信することを特徴とする無線通信システムにおける盗聴防止方法。
【請求項２】
前記アクセスポイントは、前記妨害信号が送信された後に、ＡＣＫ（acknowledgement）パケットを送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システムにおける盗聴防止方法。
【請求項３】
アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムにおいて、
前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断する判断手段と、
前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信する妨害信号送信手段と、を備え、ここで；
前記判断手段が前記ＩＶを含むと判断したら、前記妨害信号送信手段が前記妨害信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
前記アクセスポイントは、ＡＣＫ（acknowledgement）パケットを送信するＡＣＫパケット送信手段をさらに備え、ここで；
前記妨害信号が送信された後に、前記ＡＣＫパケット送信手段はＡＣＫパケットを送信することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
【請求項５】
アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムのアクセスポイントにおいて、
前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断する判断手段と、
前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信する妨害信号送信手段と、を備え、ここで；
前記判断手段が前記ＩＶを含むと判断したら、前記妨害信号送信手段が前記妨害信号を送信することを特徴とするアクセスポイント。
【請求項６】
前記アクセスポイントは、ＡＣＫ（acknowledgement）パケットを送信するＡＣＫパケット送信手段をさらに備え、ここで；
前記妨害信号が送信された後に、前記ＡＣＫパケット送信手段はＡＣＫパケットを送信することを特徴とする請求項５記載のアクセスポイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び無線通信システムにおける盗聴防止方法に関し、特に、盗聴端末での解析処理を混乱させるようなパケットを送信する無線通信システム及び無線通信システムにおける盗聴防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮが普及するようになり、有線ＬＡＮのみのときに比べて、通信環境は格段に便利になってきている。
【０００３】
有線ＬＡＮに通信では、スイッチングＨＵＢの普及により他人のデータを受信すること自体が困難であり、セキュリティにあまり気を使う必要はあまりなかった。
【０００４】
しかし、無線ＬＡＮでは、基本的に同報になってしまうため他人のデータを受信することが可能であり、内容を解読されないためのセキュリティはＷＥＰ暗号に頼っている。
【０００５】
ＷＥＰ方式の脆弱性は数年前から指摘されており、現在では解読するためのフリーソフトも入手できる状況となっている。
【０００６】
無線ＬＡＮの暗号化方式には主に３つの方式がある。
ＷＥＰ６４／１２８（Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ）
ＴＫＩＰ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  Ｋｅｙ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）
ＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）
上記の無線ＬＡＮの暗号化方式の中では、ＷＥＰが一番古い暗号方式であり、ほぼ全ての無線ＬＡＮ機器で実装されている。
【０００７】
ＷＥＰは機器の相互接続性では他の２方式に比べて圧倒的に有利だが、特定のパターンを持つＩＶ（初期化ベクター：Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）を使用したときの暗号強度が弱く、その脆弱性が指摘されている。
【０００８】
特定パターンを持つＩＶを弱いＩＶ（ＷｅａｋＩＶ）と呼んでおり、ＷｅａｋＩＶを利用した脆弱性を指摘する文献及び解析ツールがオープンソースとして公開されている。脆弱性を指摘する文献としては非特許文献１があり、ツールには、ａｉｒｓｎｏｒｔがある。
【０００９】
本願に関係する文献としては、特許文献１及び２にあげるものがある。
【特許文献１】特開２００４−０１５７２５号公報
【特許文献２】特開２００４−０６４５３１号公報
【非特許文献１】Ｓｃｏｔｔ  Ｆｌｕｈｕｒｅｒ，Ｉｔｓｉｋ  Ｍａｎｔｉｎ，Ａｄｉ  Ｓｈａｍｉｒ  Ｗｅａｋｎｅｓｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｋｅｙ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｏｆ  ＲＣ４［平成１６年６月１７日検索］インターネット＜ＵＲＬ；http://www.drizzle.com/~aboba/IEEE/rc4_ksaproc.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、通常、Ｌｉｎｕｘの知識を持った普通の技術者であれば、数時間のパケットを盗聴することでＷＥＰの解読が可能である。
【００１１】
ＴＫＩＰやＡＥＳは新しい方式のため暗号鍵が解読される可能性は低いが、ユーザの手元にある無線ＬＡＮ機器で新しい方式に対応できるとはかぎらない。
【００１２】
ホットスポットなどの公衆サービスであれば、ＴＫＩＰやＡＥＳなどのより高度な技術を利用することも止むを得ないが、自宅でＷＥＢアクセスをする程度の使い方ではＴＫＩＰやＡＥＳはオーバースペックであり、機器の価格上昇や既存機器との相互接続性を考えるとＷＥＰが望ましい。
【００１３】
また、ＴＫＩＰ及びＡＥＳは、ＷＥＰに比べてより複雑な処理が必要なため、ＣＰＵパワーやメモリを多く消費するので、コスト面で不利である。
【００１４】
また、ＴＫＩＰやＡＥＳではＷＥＰ単独の場合に比べてプロトコルが複雑になるため、ちょっとした設定ミスでも通信不能になり、一般ユーザ向けにはまだまだ安定していない。ＴＫＩＰやＡＥＳではどうしてもトラブル解析のための専門知識が必要になる。
【００１５】
もし、全てのＷＬＡＮ機器に手を加えることが可能であれば、ＷｅａｋＩＶを使用しないように機器のプログラムを修正する方法もあるが、組み込み装置や古い機器では不可能な場合もあると考えられる。
【００１６】
そもそも、無線ＬＡＮ機器がＷｅａｋＩＶを使用しなければ脆弱性の問題は回避できるが、すでに相当数出荷されている機器全てに今から「ＷｅａｋＩＶをしないようにするための改造」をすることは困難であり、組み込み機器では不可能の場合もある。
【００１７】
今までの盗聴方法は、盗聴端末は暗号鍵が一つであるという前提で暗号鍵の推測を試みる。
【００１８】
仮に、パスワードが‘ＡＢＣＤＥ’だったとすると、使われているパスワードが‘ＡＢＣＤＥ’だけなら、ＷｅａｋＩＶを有するパケットを受信するごとに、
‘．．Ｃ．．’→‘．ＢＣ．．’→‘．ＢＣ．Ｅ’
というように推測して、最後‘ＡＢＣＤＥ’と判断する。
【００１９】
再確認として、複数の盗聴パケットを暗号鍵‘ＡＢＣＤＥ’で復号化して、もとのＩＰパケットが得られるか否かを調べた上で、‘ＡＢＣＤＥ’が正しかったと判断する。
【００２０】
そこで、本発明は、現在の端末機器には手を加えずに、ＷｅａｋＩＶ収集による解析を防ぐようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムにおける盗聴防止方法において、前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断し、前記ＷｅａｋＩＶを含む場合、前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムにおいて、前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断する判断手段と、前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信する妨害信号送信手段と、を備え、ここで；前記判断手段が前記ＩＶを含むと判断したら、前記妨害信号送信手段が前記妨害信号を送信することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、アクセスポイントと、当該アクセスポイントとＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）に基づきあらかじめ設定された暗号鍵で暗号化されたパケットを通信する端末と、を備える無線通信システムのアクセスポイントにおいて、前記アクセスポイントは、前記パケットを受信したら特定のビットパターンを有するＷｅａｋＩＶ（initial vector）を含むか否かを判断する判断手段と、前記パケットが復号化されることを防止するための妨害信号を送信する妨害信号送信手段と、を備え、ここで；前記判断手段が前記ＩＶを含むと判断したら、前記妨害信号送信手段が前記妨害信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、既存の無線ＬＡＮ機器に手を加えることなく、現在の端末機器には手を加えずに、ＷｅａｋＩＶ収集による解析を防ぐことができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００２６】
［構成の説明］
図１は、本発明の一実施の形態としての無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態は、アクセスポイント（ＡＰ）１０１と、アクセスポイント１０１とパケットを通信する端末（ＳＴＡ１）１０２と、アクセスポイント１０１と端末１０２とが通信するパケットを傍受する盗聴端末（ＳＴＡ２）１０３と、を備えている。
【００２８】
盗聴端末１０３は、アクセスポイント１０１と端末１０２とが通信するパケットを受信するだけで送信することはない。
【００２９】
図２は、本実施の形態のアクセスポイント１０１の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、アクセスポイント１０１は、装置全体を制御するＣＰＵ１０１（ａ）と、ＣＰＵ１０１（ａ）の制御プログラムを格納するＲＯＭ１０１（ｂ）と、無線通信を行う無線通信部１０１（ｃ）と、を備えており、アクセスポイント１０１はＣＰＵ１０１（ａ）の制御で動作する。
【００３１】
図３、図４及び図５は、本実施の形態の無線通信システムで通信されるパケットを示す図である。
【００３２】
図３は、アクセスポイント１０１と端末１０２とで通信されるパケットを示す図である。
【００３３】
図３において、平文パケット３０１は暗号化されていないパケットを示し、ＷＥＰ暗号化パケット３０２はＷＥＰ方式で暗号化されたパケットを示す。
【００３４】
ＩＶ（initial vector）ヘッダ部３０３は、ＷＥＰ暗号化パケットのＩＶヘッダ部の詳細を示す。
【００３５】
平文パケット３０１は、８０２．１１ヘッダと、ＬＬＣ（Logical Link Control）ヘッダと、ＩＰヘッダと、データ部と、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）とから構成されている。通常の無線ＬＡＮシステムでは、ＦＣＳはＣＲＣ−３２が使用されている。
【００３６】
ＷＥＰ暗号化パケット３０２は、平文パケット３０１をＷＥＰ方式で暗号化したときのパケットで、平文パケット３０１にＩＶヘッダ３０３及びＩＣＶが付加されている。本実施の形態では、ＩＶヘッダ及びＩＣＶは４バイトである。
【００３７】
８０２．１１ヘッダには、宛先を示す情報と送信元を示す情報とが含まれている。
【００３８】
ＩＶとは、パケットを暗号化する際の初期値のことをいい、暗号鍵とは別のものを指す。通常、ＩＶはパケットごとに異なるものを使用する。というのは、パケットごとに同じものを使用すると、盗聴されたパケットが規則的になり暗号鍵を推測しやすくなるため、通常、ＩＶはパケットごとに異なるものが使用されている。
【００３９】
ＩＶヘッダ３０３は、ＩＶ（初期化ベクトル）、パディング及び鍵ＩＤとで構成されている。本実施の形態では、ＩＶ（初期化ベクトル）は２４ビット、パディングは６ビット、鍵ＩＤは２ビットで構成されている。
【００４０】
パディングとは、一定サイズのフォーマットとしてデータを構成する場合に、データ量が不足する場合に補填されるデータを指す。
【００４１】
２４ビットのＩＶ（初期化ベクトル）のうち、下記ビットパターンに該当するものが、ＷｅａｋＩＶとよばれるものである。
【００４２】
ＢＢＢＢＢＢ１１，１１１１１１１１，ＸＸＸＸＸＸＸＸ
ＢＢＢＢＢＢ：脆弱性を示す鍵位置
ＸＸＸＸＸＸＸＸ：任意
例えば、ＢＢＢＢＢＢ＝００００００の場合はＷＥＰ鍵の０バイト目の解読に使用できる。ＢＢＢＢＢＢ＝０００００１の場合はＷＥＰ鍵の１バイト目の解読に使用できる。
【００４３】
図４は、アクセスポイント１０１がパケットを受信した際に、確認のために端末１０２に送信されるＡＣＫ（acknowledgement）を示す図である。
【００４４】
図４に示すように、ＡＣＫパケットは、行き先を示す成分と、ＡＣＫの成分とで構成されている。
【００４５】
図５は、アクセスポイント１０１が送信する妨害信号を示す図である。
【００４６】
図５に示すように、妨害信号は、白色雑音（ホワイトノイズ）であり、アナログ回路における受信を妨害するものである。
【００４７】
図６は、アクセスポイント１０１が発生する妨害信号によってゴミデータにされたパケットを示す図である。
【００４８】
図６に示すように、暗号データ、ＩＣＶ及びＦＣＳの部分が、ゴミデータとなっている。
【００４９】
妨害信号３０５によって元の暗号化データが妨害されるため、妨害信号の電力が大きい場合は妨害されたゴミデータ３０６はほとんど白色雑音と同じになり、アナログ回路での復号化そのものができなくなる。
【００５０】
この場合、盗聴端末１０３は端末１０２からアクセスポイント１０１に向けて送信したＷｅａｋＩＶを含むパケットそのものを受信できないため、暗号鍵の解読が不可能になる。
【００５１】
仮にアナログ回路での復号化ができてパケットとして受信できたとしても、妨害信号によってビットが化けた状態で受信することになる。
【００５２】
この場合は、ＩＣＶ又はＦＣＳの検査でビット化けを検出することになり、不正パケットとして破棄される。
【００５３】
よって、盗聴端末１０３ではＷｅａｋＩＶを含むパケットの受信ができなくなり、解読が不可能となる。
【００５４】
［動作の説明］
図７は、本実施の形態の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント１０１における動作を示すフローチャートである。
【００５５】
最近のＷＬＡＮチップではシーケンスに関わる処理をＤＳＰによるソフトウエアで行なうことが多いため、フローチャートにて説明する。
【００５６】
図７に示すように、アクセスポイント１０１は、端末１０２からＷＥＰ暗号化方式で暗号化されたパケットを受信すると（ステップＳ４０１）、受信したパケットのＩＶがＷｅａｋＩＶであるか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
【００５７】
ＷｅａｋＩＶであった場合には（ステップＳ４０２／Ｙｅｓ）、妨害信号を送信する（ステップＳ４０３）。
【００５８】
パケットの受信タイミングが終了した時点で、ＡＣＫパケットを送信する（ステップＳ４０４）。
【００５９】
また、ＷｅａｋＩＶでなかった場合には（ステップＳ４０２／Ｎｏ）、パケットを復号化し（ステップＳ４０５）、ＷＥＰ暗号化パケットが正しいか否かが判断され（ステップＳ４０６）、ＯＫであれば（ステップＳ４０６／Ｙｅｓ）、ＡＣＫパケットを送信して（ステップＳ４０７）、処理を終了する。
【００６０】
ＯＫでなければ（ステップＳ４０６／Ｎｏ）、ＡＣＫパケットを送信せずに処理を終了する。
【００６１】
図８は、端末間におけるパケット通信を示すシーケンスである。
【００６２】
図８に示すように、アクセスポイント１０１は受信パケットのＩＶがＷｅａｋＩＶの場合だけ送出して、端末１０２が暗号化データを受信できないように妨害する。
【００６３】
暗号鍵で暗号化されたパケットが通信される。
【００６４】
本動作例では、アクセスポイント１０１が受信するパケットは盗聴端末１０３が受信するパケットと同じため破棄される。
【００６５】
よって、通常のアクセスポイント１０１の動作であればＡＣＫを返すことはないが、ＡＣＫを返さないと、無線ＬＡＮの通常のプロトコルに従い、端末１０２がパケット１１１を再送する。
【００６６】
再送したパケットも妨害信号により受信が妨害されるため、何度再送してもアクセスポイント１０１は受信できない。
【００６７】
再送回数は通常４回程度に設定されており、この回数を超えると端末１０２では異常終了する。
【００６８】
よって、ＷｅａｋＩＶを有するパケットに対して妨害信号を送信した場合は再送を防ぐために、強制的にＡＣＫを送信する。
【００６９】
なお、正常送信していないにもかかわらず、ＡＣＫを返しているためパケット抜けが発生するが、ＷｅａｋＩＶの場合だけパケット抜けとなるため頻度が極めて小さい。
【００７０】
また、もともとＬＡＮではパケット抜けを許容しているので、特に問題とならない。
【００７１】
［他の動作例］
図９は、本実施の形態の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント１０１の他の動作例を示すシーケンスである。
【００７２】
上記の動作例では、パケット受信処理が終了した時点でＡＣＫパケットを送信していたが、本動作例ではそれをしていない。
【００７３】
無線ＬＡＮ端末１０２及びアクセスポイント１０１である。２１１はＷｅａｋＩＶを持ったＷＥＰ暗号化パケットである。
【００７４】
アクセスポイント１０１は受信パケットのＷｅａｋＩＶを検出すると妨害信号２１３を送出する。
【００７５】
アクセスポイント１０１はパケット２１１の受信中に自ら妨害電波を出すため、パケット２１１を正常に受信できないため、ＡＣＫパケットを送信しない。無線ＬＡＮ端末１０２はＡＣＫパケットを受信できないため、パケット２１１と同一パケット２１２を再送する。パケット（２１２）は同一パケットなので、やはりＷｅａｋＩＶを持つことになり、アクセスポイント（２０２）は妨害信号（２１４）を送出する。
【００７６】
無線ＬＡＮ端末１０２とアクセスポイント１０１は上記動作を繰り返し、最終的には再送リミットに達した時点で無線ＬＡＮ端末１０２は障害となる。
【００７７】
障害が発生したときの動作は端末毎に異なるため一概には言えないが、一般的な動作としては通信障害としてアプリケーションが強制終了する。
【００７８】
よって、図１に示したとおりＡＣＫ１１３を送信することにより、アプリケーションでの強制終了を避けながら、ＷＥＰの脆弱性を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施の形態としての無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態のアクセスポイント１０１の構成を示すブロック図である。
【図３】アクセスポイント１０１と端末１０２とで通信されるパケットを示す図である。
【図４】アクセスポイント１０１がパケットを受信した際に、確認のために端末１０２に送信されるＡＣＫ（acknowledgement）を示す図である。
【図５】アクセスポイント１０１が送信する妨害信号を示す図である。
【図６】アクセスポイント１０１が発生する妨害信号によってゴミデータにされたパケットを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント１０１における動作を示すフローチャートである。
【図８】端末間におけるパケット通信を示すシーケンスである。
【図９】本発明の実施の形態の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイント１０１の他の動作例を示すシーケンスである。
【符号の説明】
【００８０】
１０１  アクセスポイント
１０２  端末（ＳＴＡ１）
１０３  盗聴端末
【図１】
2006019897.tif 000003
【図２】
2006019897.tif 000004
【図３】
2006019897.tif 000005
【図４】
2006019897.tif 000006
【図５】
2006019897.tif 000007
【図６】
2006019897.tif 000008
【図７】
2006019897.tif 000009
【図８】
2006019897.tif 000010
【図９】
2006019897.tif 000011