(57)【要約】【課題】信頼性の高いセンサ情報通信を実現することのできるネットワークジャミングアタック検出装置を得る。【解決手段】ＰＤＲ計算部７は、対象となる端末間のルートのパケット到着率を求めると共に、対象となる端末間で別のルートのパケット到着率を求める。ＮＪＡ検出部８は、対象となる端末間のルートのパケット到着率と別のルートのパケット到着率との差が閾値を超えている場合に、対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあると判定する。【選択図】図２
2015119390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末同士が通信して複数のルートを形成するネットワークにおいて、対象となる端末間のルートのパケット到着率を求めると共に、前記対象となる端末間の別のルートのパケット到着率を求めるＰＤＲ計算部と、
前記対象となる端末間のルートのパケット到着率と前記別のルートのパケット到着率との差に基づいて、前記対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあるか否かを判定するＮＪＡ検出部とを備えたネットワークジャミングアタック検出装置。
【請求項２】
ＮＪＡ検出部は、前記対象となる端末間のルートのパケット到着率と前記別のルートのパケット到着率との差が閾値を超えている場合に、前記対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあると判定することを特徴とする請求項１記載のネットワークジャミングアタック検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のネットワークジャミングアタック検出装置を用い、
前記対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあると判定された場合、前記ネットワーク中の別のルートのリンク性能試験指示を行うリンク試験部と、
前記リンク性能試験指示に基づいて実施された前記別のルートのパケット到着率に基づいてネットワークジャミングアタック影響域を判定するＮＪＡ影響域判定部と、
前記ネットワークジャミングアタック影響域にあるルート以外のルートから新たなルートを選択する再構成ルート計算部とを備えたルーティング制御装置。
【請求項４】
各端末のネットワークジャミングアタック影響域の影響度をマップとして管理するＰＤＲマップ管理部を備え、
前記再構成ルート計算部は、前記ＰＤＲマップに基づいて、前記ネットワークジャミングアタックを行うネットワークジャマーの方向から離れる方向のルートを選択することを特徴とする請求項３記載のルーティング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣接端末との間で通信を行うネットワークにおいて、ネットワークジャミングアタックを検出するネットワークジャミングアタック検出装置およびこれを用いて再ルーティングを行うルーティング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の無線機能を備えたセンサ（端末）を配置して情報交換（センサ情報共有）を行うセンサアドホックネットワークは、観測の目的に応じて端末の配置位置を予め決定し、また、適宜、変更しながら接続性を確保する計画的な運用を行う。アドホックネットワークは、複数のマルチホップ機能を備えた端末から構成されており、センサ情報共有通信の実現を目的としているため、高精度のセンシングが行えるように、また、これらの端末間の接続性が確保できるように端末配置を計画的に決定して運用する。
このようなアドホックネットワークに対するネットワーク電子戦攻撃（Network Jamming Attack：ＮＪＡ）は、複数のリンク（端末間の通信路）をマルチホップ形態で接続するルート（送信端末から受信端末までの通信路）の切断や、スループット劣化を発生させることにより、センサ情報共有通信を妨害する目的で行われる。
【０００３】
ＮＪＡは、従来の電子戦攻撃ジャミングアタック（ＪＡ：Jamming Attack）がネットワークの物理層機能の破壊を狙うことに対して、データリンク層機能であるＣＳＭＡ手順を妨害して端末に一定時間、ＮＪＡの存在を検出させない攻撃を組み合わせる等、クロスレイヤ（Cross-Layer）攻撃と呼ばれる方法が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
このクロスレイヤ攻撃では、通常のキャリーセンス（Carrier Sense）によるデータパケット送信エラー検出が妨害されるため、送信端末はセンサ情報共有通信が実行できていないにもかかわらず、ＮＪＡ攻撃域の影響を回避する再ルーティング処理を起動できないため、妨害効果が長時間、維持されることになる。
【０００４】
次に、図１を用いてクロスレイヤ攻撃による従来のＪＡ検出を妨害する動作を更に説明する。
図１では、端末１０１，１０２を、第１層（物理層）、第２層（データリンク層）、第３層〜第７層（通信上位層）、アプリケーションから構成する一般的な通信モデルとして説明している。ここでは、端末１０２から端末１０１に対してセンサ情報共有通信を行う場合を説明しており、端末１０２はデータパケットを用いて観測情報を送信し、端末１０１から受信が成功したことを意味するＡｃｋパケットが返送される。このデータパケットとＡｃｋパケットを用いた情報伝送手順により、リンク送信端末である端末１０２は、データパケット送信が成功したことが確認できる。これは一般にＩＥＥＥ８０２．１１通信等で用いられるＣＳＭＡの動作である。
【０００５】
ジャマー１０３によるＪＡは、物理層の通信路を遮断すると同時に、偽装端末１０４からリンク送信端末である端末１０２に対してＡｃｋパケットを偽装して送信する（図２中、破線１０５で示す）。このため、端末１０２は通信性能の劣化を検出できず、ＪＡが加えられているにもかかわらず、再ルーティングを起動できない。このように物理層とデータリンク層への攻撃を組み合わせて用いることにより、信頼性のあるセンサ情報共有通信の実現を妨害する。
【０００６】
従来、このようなＪＡ影響下でも無線通信を継続するため、通信を実行中のルートとは別の補助ルートを用いることにより、情報を多重化送信してパケット到着率を向上させるようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８８２８６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Anthony D John Stankovic (University of Virginia), "Denial of Service in Sensor Networks", IEEE Journals & Magazines "Computer", 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アドホックネットワークを構成する端末は、個々のリンクにおいて、パケット到着率（ＰＤＲ：Packet Delivery Ratio）の時間変化を「受信端末が受け取りに成功したデータパケット数／送信したパケット数」として計算し、このＰＤＲの劣化を検出することにより、ＮＪＡの存在を確認する。
ＰＤＲの劣化は、パケットフォーマットを構成する各ビットに対して、電波伝搬状況により送信ビット欠落確率ＢＥＲ（Bit Error Ratio）に応じた欠落が発生し、受信端末がパケットフォーマットを全く受信できないか、あるいは受信できてもパケットフォーマットの中でルーティングに必要となる送信先情報部分、送信元情報部分、認証情報部分等の情報が欠落して読み取れない状況になり、結果として該当パケットを転送できない場合に発生する。このように欠落するビットの位置や数はＢＥＲに応じて確率的であり、ＮＪＡ攻撃の影響が大きいほど多くのパケットが欠落する結果となるため、送信パケット数と受信パケット数の比率であるＰＥＲからＮＪＡ影響の強弱を判断できる。
【００１０】
しかしながら、ＮＪＡは、上述したように物理層機能に対する電波攻撃により、リンク通信路を破壊してデータパケットの欠落や遅延（通信性能の劣化）を発生させると同時に、リンク送信端末に対してＡｃｋパケットを偽装して送信することにより、リンク送信端末に正常にデータパケットの送信が成功したと誤解させるクロスレイヤ攻撃を行う。この結果、リンク送信端末は、ＰＤＲを正確に計算できず、かつ劣化が発生しないため、ＮＪＡを検出できず、再ルーティング処理を起動することが無いため、結果としてセンサ情報共有通信の通信性能の劣化が継続するという問題があった。
【００１１】
また、再ルーティングを起動した場合でも、ＮＪＡ攻撃を検出したリンク送信端末以外の、ＮＪＡ影響域にある通信性能劣化の影響を受けている端末を中継端末とするルーティング計算が行われると、これらの中継端末を構成する新たなルート（再構成ルート）確立のための要する制御手順にも通信性能劣化が発生し、あるいは結果として再構成ルートを確立できないと判断するまでに大きな時間を要して再ルーティング完了までの遅延時間が大きくなり、また確立できても通信性能劣化を伴うため、結果としてＮＪＡによる妨害が継続して信頼性のあるセンサ情報共有通信が実現できないという問題があった。
【００１２】
さらに、同様に再ルーティングを起動して再構成ルートを計算する場合、ＮＪＡ攻撃域に無いと判断された端末であっても、物理層へのＪＡの影響により通信性能が劣化している場合に、通信性能は劣化していてもリンクは確立できる場合があり、このような場合はセンサ情報共有通信は実行できるものの、その通信性能が低いため、結果として信頼性のあるセンサ情報共有通信が実現できないという問題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信頼性の高いセンサ情報通信を実現することのできるネットワークジャミングアタック検出装置及びルーティング制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るネットワークジャミングアタック検出装置は、端末同士が通信して複数のルートを形成するネットワークにおいて、対象となる端末間のルートのパケット到着率を求めると共に、対象となる端末間で別のルートのパケット到着率を求めるＰＤＲ計算部と、対象となる端末間のルートのパケット到着率と別のルートのパケット到着率との差に基づいて、対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあるか否かを判定するＮＪＡ検出部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のネットワークジャミングアタック検出装置は、対象となる端末間のルートのパケット到着率と別のルートのパケット到着率との差に基づいて、対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあるか否かを判定するようにしたので、信頼性の高いセンサ情報通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ネットワークジャミングアタックの説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置のＮＪＡ検出動作を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置のＰＤＲ定義を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置のＰＤＲ値からＮＪＡを検出する方法を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置のＰＤＲ計算方法を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２によるルーティング制御装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるルーティング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２によるルーティング制御装置の再ルーティングを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２によるルーティング制御装置のＮＪＡ影響域の判定を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態３によるルーティング制御装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態３によるルーティング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態３によるルーティング制御装置の再ルーティングを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図２は、この発明の実施の形態１によるネットワークジャミングアタック検出装置を示す構成図である。
図示のネットワークジャミングアタック検出装置は、受信アンテナ１、受信部２、受信パケット分類部３、Ａｃｋパケット数カウンタ４、中継パケット数カウンタ５、センサ観測部６、ＰＤＲ計算部７、ＮＪＡ検出部８、送信部９、送信アンテナ１０を備えている。
【００１８】
受信アンテナ１は、他の端末から送信されたパケットを受信するためのアンテナであり、受信部２は、受信アンテナ１で受信されたパケットの受信処理を行う処理部である。受信パケット分類部３は、受信部２で受信処理された受信パケットを分類し、自身が送信したパケットの応答であるＡｃｋパケットと、中継データパケットとを分類する処理部である。Ａｃｋパケット数カウンタ４は、受信パケット分類部３で分類されたＡｃｋパケット数をカウントするカウンタであり、中継パケット数カウンタ５は、受信パケット分類部３で分類された中継データパケットをカウントするカウンタである。センサ観測部６は、送信する観測情報を送信部９に出力すると共に、観測情報の送信データパケット数をＰＤＲ計算部７に通知する処理部である。ＰＤＲ計算部７は、パケット到着率（ＰＤＲ）の計算を行う処理部である。ＮＪＡ検出部８は、ＰＤＲ計算部７で計算されたＰＤＲに基づいて、ＮＪＡを検出する処理部である。送信部９は観測情報や中継パケットの送信処理を行う処理部である。送信アンテナ１０から送信部９からの送信データパケットを相手端末に対して送信するためのアンテナである。
【００１９】
次に、実施の形態１のネットワークジャミングアタック検出装置の動作説明に先立ち、ＮＪＡ検出動作について説明する。
図３は、ＮＪＡ検出動作を示す説明図である。ここではアドホックネットワークにおいて、端末ｔ１から端末ｔ１３へセンサ情報共有通信を実行している時に、ネットワークジャマー（Network Jammer）２０１によってＮＪＡが開始される状況を説明している。
なお、図中、丸印のｔ１，ｔ２，…が端末を示し、太い実線がルート２０２を示している。
このルート２０２において、ＮＪＡ攻撃域の境界となるリンクのリンク送信端末ｔ７がＮＪＡ攻撃の検出を行うＮＪＡ検出端末であるとする。また、本発明が前提とするアドホックネットワークの特徴は以下に示す通りである。
【００２０】
・端末は隣接端末との間で複数のリンクが確保できるように格子状に配置する。基本的に端末間は４方向の１ホップ間は通信可能距離にある（なお、格子配置は本発明の前提となる動作を説明するための一例である）。各端末に複数の隣接リンクが存在し、これらとの間で複数のルートが構成できるネットワークであれば同様に適用可能である。
・全端末が同一のトポロジィ情報を保持してルーティングを行うために、リアクティブ型アドホックネットワーク方式を使用する．データリンク層は、ＩＥＥＥ８０２．１１通信等のＣＳＭＡ方式（ランダムアクセス型のＭＡＣ機能）が採用される。
【００２１】
・端末ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔ１６
端末ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔ１６が一つのアドホックネットワークを構成している。端末は格子状に配置され、各端末は隣接端末とのみリンクが確立できる。
・ネットワークジャマー２０１
ＮＪＡを実行するジャマーである。クロスレイヤ攻撃を行うために、ＪＡ機能とリンク送信端末に対してＡｃｋパケットを偽装して送信する機能を備えている。
・ＮＪＡ影響域２０３
ＮＪＡにより、リンク通信性能の劣化に効果が及ぼされる領域である。
・ルート２０２
端末ｔ１から端末ｔ１３に対してセンサ情報通信を行うために、端末ｔ２，ｔ６，ｔ７，ｔ１１，ｔ１５，ｔ１４を中継端末とするマルチホップ形態で接続する通信路である。この通信路をルートと呼ぶ。
【００２２】
以降、図３に示すように、端末ｔ１から端末ｔ１３に対してルート２０２を用いてセンサ情報共有通信が行われている時に、ネットワークジャマー２０１がＮＪＡによりＮＪＡ影響域２０３を発生させる状況にて、リンク送信端末となる端末ｔ７がＮＪＡ検出を行う動作を説明する。
【００２３】
図４は、実施の形態１によるＰＤＲ定義を示す説明図である。
ルートを構成する端末ｔ７をリンク送信端末、ｔ８をリンク受信端末とするリンクのＰＤＲ値をＰＤＲ（ｔ７−ｔ８）と表記し、以下の計算により決まる値と定義する。
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ８）＝ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）／ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）
センサ情報共有通信のトラフィックについて、ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）はリンク送信端末ｔ７自身が送信した単位時間当たりのデータパケット数として端末ｔ７に記録される。また、ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）は、端末ｔ７が送信したデータパケットに対して、リンク受信端末ｔ８が受信完了として返送したＡｃｋパケットの総数である。同様の計算方法にて例えば端末ｔ８は、ＰＤＲ（ｔ８−ｔ９）を計算できる。このようにセンサ情報共有通信を行うルートを構成する全てのリンクにおいて、リンク送信端末は単位時間当たりのデータパケットとＡｃｋパケットの数を記録することによりＰＤＲを計算できる。
【００２４】
図５は、実施の形態１による図４を用いて説明したＰＤＲ値からＮＪＡを検出する方法を示す説明図である。
図５は、あるリンクについての経過時間ｔ（ｘ軸）に対する、ＰＤＲ値（Ｙ軸）の変化である。ＰＤＲ値は図４を用いて説明した方法で計算する値である。この図では経過時間と共にＰＤＲ値が劣化する傾向が確認できる。この値が「ＮＪＡ判定ＰＤＲ閾値」以下になった場合に、このリンクはＮＪＡ攻撃を受けていると判断する。この方法によりリンク送信端末は、単位時間毎のＰＤＲ値の変化からＮＪＡ攻撃を検出できる。
【００２５】
図６は、実施の形態１によるＰＤＲ計算方法を示す説明図である。
図４を用いて説明したＰＤＲ定義に対して、リンク送信端末は送信したデータパケット数は記録できるものの、ＮＪＡによる通信性能劣化のために、このデータパケットが実際はリンク受信端末が受信しておらず、Ａｃｋパケットを返送していない場合でも、クロスレイヤ攻撃が行われていれば、ネットワークジャマーがＡｃｋパケットを偽装して送信端末に返送しているため、リンク送信端末はデータパケットが正常に受信されていると判断してＮＪＡを検出しない。例えば、端末ｔ７から端末ｔ８に対するリンクの場合、ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）が偽装され、結果として図５を用いて説明したようにＰＤＲ（ｔ７−ｔ８）がＮＪＡ判定ＰＤＲ閾値以下にならないため、ＮＪＡの存在を確認できない。
【００２６】
これに対して、実施の形態１によるＰＤＲ計算方法を説明する。図６では、端末ｔ６，ｔ７，ｔ８，ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１５から構成されるトポロジィの部分において、センサ情報共有通信に利用するルートが、ｔ６，ｔ７，ｔ１１，ｔ１５を中継端末としてマルチホップ通信が行われている状況である。ここで、端末ｔ７からｔ１１へのリンクに注目する。このリンクにクロスレイヤ攻撃があった場合、ｒ＿ｎｕｍ（ｔ１１）はネットワークジャマーに偽装されて送信されている可能性があるため、リンク送信端末である端末ｔ７は、センサ情報共有通信を行うＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）だけでなく、以下の２つのルートにもデータパケットを送信して、このルートを用いて端末ｔ１１からのＡｃｋパケットを受信する。
(1)端末ｔ７，ｔ６，ｔ１０，ｔ１１から構成される迂回通知ルートａ
(2)端末ｔ７，ｔ８，ｔ１２，ｔ１１から構成される迂回通知ルートｂ
【００２７】
この結果、端末ｔ７は、センサ情報共有通信に用いる端末ｔ７−ｔ１１のリンクに加えて、上記の(1)、(2)からも同一数のＡｃｋパケットを受信する。これらリンク（ｔ７−ｔ１１）及び上記(1)、(2)の合計３つの迂回通知ルートを介して受信したＡｃｋパケットを用いることにより、端末ｔ７が受信する単位時間当たりのＡｃｋパケット数と迂回通知ルートａ，ｂから受信するＡｃｋパケット数を比較することにより、信頼性の高い値を選んでｒ＿ｎｕｍ（ｔ１１）と置き換えてＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）を計算する。ここでは例えばリンクｔ７，ｔ１１がクロスレイヤ攻撃を受けていたとしても、これとは異なる位置の端末を用いてＡｃｋパケット通信が行われるため、端末ｔ７は、結果として信頼性の高いＡｃｋパケットの受信数を確認できる。
【００２８】
次に、ＮＪＡ検出をさらに詳細に説明する。
図７は、ＰＤＲ計算部７とＮＪＡ検出部８の動作を示すフローチャートである。
ＰＤＲ計算部７は、センサ情報共有通信中のルートを構成するリンク毎に一定周期でＰＤＲを計算する。ＰＤＲは図４を用いて説明したように、送信データパケット数と、送信成功パケット数から計算する。送信端末である場合、センサ観測部６は、送信する観測情報をセンサ情報共有通信を用いて他の端末に送るため、この情報を送信部９に送る。また、中継端末である場合は受信したデータパケットを中継して隣接端末に送信する。この結果データパケットが、送信アンテナ１０を用いて隣接端末（リンク受信端末）に送信される。
同時に、センサ観測部６は送信するデータパケット数をＰＤＲ計算部７に通知する。
【００２９】
一方、このデータパケット送信に対するＡｃｋパケットは、受信アンテナ１が受信し、受信部２を経て受信パケット分類部３が、Ａｃｋパケットと、それ以外のパケットに分類して、Ａｃｋパケット数カウンタ４と中継パケット数カウンタ５とに通知する。Ａｃｋパケット数カウンタ４は、単位時間内に受信したＡｃｋパケット数を送信成功パケット数と判断してＰＤＲ計算部７に通知する。この結果、ＰＤＲ計算部７は、単位時間当たりの送信データパケット数と、これに対する送信成功パケット数から、ＰＤＲ値を計算する。以上がステップＳＴ１のＰＤＲ計算処理である。
【００３０】
次に、ＮＪＡ検出部８は、ＰＤＲ計算部７にて計算したＰＤＲ値からＮＪＡの有無を検出する（ステップＳＴ２、ステップＳＴ３）。ＮＪＡ検出部８は、以下に示すように、ステップＳＴ３のＮＪＡ検出判断としてＰＤＲ値の差の値が閾値より大きい場合は「ＮＪＡ検出」と判断し、ＰＤＲ値の差の値がＮＪＡ判定ＰＤＲ閾値より小さい場合は、「ＮＪＡ未検出」と判断する。
この処理によりＮＪＡ検出の判断が行われ、「ＮＪＡ未検出」の場合は、単位時間後に再度、ＰＤＲ計算部７によるＰＤＲ計算（ステップＳＴ１）と、ＮＪＡ検出（ステップＳＴ２）、ＮＪＡ検出判断（ステップＳＴ３）によるＮＪＡ検出の判断が繰り返される。
ステップＳＴ３におけるＮＪＡ検出判断は以下の通り行う。
端末ｔ７は、ＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）を計算する際に、ルート（ｔ７−ｔ６−ｔ１０−ｔ１１）及びルート（ｔ７−ｔ８−ｔ１２−ｔ１１）にも同様のパケットを送信する。この結果、ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）に対して、３つのｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）が得られる。リンク（ｔ７−ｔ１１）、ルート（ｔ７−ｔ６−ｔ１０−ｔ１１）、ルート（ｔ７−ｔ８−ｔ１２−ｔ１１）によるｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）を、それぞれｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−１、ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−２，ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−３として以下のようにＰＤＲを計算する。
【００３１】
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）＝ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−１／ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ６−ｔ１０−ｔ１１）＝ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−２／ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ８−ｔ１２−ｔ１１）＝ｒ＿ｎｕｍ（ｔ８）−３／ｓ＿ｎｕｍ（ｔ７）
【００３２】
これらの結果から、ＮＪＡ検出部８は、２つのＰＤＲ値の差のどちらかが、予め用意する閾値よりも大きければ、リンク（ｔ７−ｔ１１）の到達が妨害されていると判断する。
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ６−ｔ１０−ｔ１１）−ＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）＞＞閾値
ＰＤＲ（ｔ７−ｔ８−ｔ１２−ｔ１１）−ＰＤＲ（ｔ７−ｔ１１）＞＞閾値
なお、この閾値は適用システム対応に実験的、経験的に決定する。また、この例では迂回通知ルートを２つとしているが、独立ルートが確保できるトポロジィ構成であれば、数が多いほど信頼性が高い計算を実現することができる。
【００３３】
以上の動作により、図３の構成において説明したＮＪＡ影響域２０３にあるリンクのリンク送信端末ｔ７は、ＮＪＡ検出を行うことができる。
【００３４】
以上説明したように、実施の形態１のネットワークジャミングアタック検出装置によれば、端末同士が通信して複数のルートを形成するネットワークにおいて、対象となる端末間のルートのパケット到着率を求めると共に、対象となる端末間で別のルートのパケット到着率を求めるＰＤＲ計算部と、対象となる端末間のルートのパケット到着率と別のルートのパケット到着率との差に基づいて、対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあるか否かを判定するＮＪＡ検出部とを備えたので、信頼性の高いセンサ情報通信を実現することができる。
【００３５】
また、実施の形態１のネットワークジャミングアタック検出装置によれば、ＮＪＡ検出部は、対象となる端末間のルートのパケット到着率と別のルートのパケット到着率との差が閾値を超えている場合に、対象となる端末間のルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあると判定するようにしたので、的確にネットワークジャミングアタックの影響下にあるか否かを判定することができる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１のネットワークジャミングアタック検出装置を用いて再ルーティングを行うルーティング制御装置に関するものである。
図８は、実施の形態２のルーティング制御装置の構成図である。
図示のルーティング制御装置は、受信アンテナ１、受信部２、受信パケット分類部３、Ａｃｋパケット数カウンタ４、中継パケット数カウンタ５、センサ観測部６、ＰＤＲ計算部７、ＮＪＡ検出部８、送信部９、送信アンテナ１０に加え、リンク試験部１１、ＮＪＡ影響域判定部１２、再構成ルート計算部１３を備えている。ここで、受信アンテナ１〜送信アンテナ１０は、図２に示した実施の形態１の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３７】
リンク試験部１１は、ＮＪＡ検出部８において、あるルートのリンクのＮＪＡを検出した場合、トポロジィを構成する全ての端末に対してリンク性能試験指示を行う処理部である。ＮＪＡ影響域判定部１２は、リンク試験部１１のリンク性能試験指示に基づくＮＪＡ検出部８の検出結果からＮＪＡ影響域を判定する処理部である。再構成ルート計算部１３は、ＮＪＡ影響域判定部１２で判定されたＮＪＡ影響域にあるルートのリンク以外のリンクを選択して再ルーティングを行う処理部である。
【００３８】
次に、実施の形態２のルーティング制御装置の動作について説明する。
図９は、実施の形態２における再ルーティング動作を示すフローチャートである。ここで、ステップＳＴ３までの処理については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００３９】
ステップＳＴ３において、ＮＪＡ検出部８で対象となるルートのリンクでＮＪＡの影響かにあると判断された場合、ＮＪＡ検出部８は、この検出をリンク試験部１１に通知する。
この通知を受けたリンク試験部１１は、トポロジィを構成する全端末に対して、リンク性能試験指示を送信部９に対して行い、送信部９はこれを送信アンテナ１０から送信する。
このリンク性能試験指示は、ＮＪＡ影響域内にあり通信不能状態にある端末には送られない。
【００４０】
リンク試験指示を受信した端末は、自身の隣接端末との間で確立できるリンク全てのＰＤＲを計算する。このＰＤＲ計算方法は実施の形態１にて説明したＰＤＲ計算部７の計算処理（ステップＳＴ１）と同じである。ただし、ステップＳＴ１の処理がＮＪＡ検出を目的にリンク送信端末がセンサ情報共有通信のトラフィックを用いてＰＤＲを計算するのに対して、ステップＳＴ４のＮＪＡ影響域判定処理は、センサ情報共有通信を行っていない端末もＰＤＲを計算する。このため通信を行っていないリンクに関しては、それぞれの端末のリンク試験部１１が試験用のトラフィックを発生させ、これによるＰＤＲを同様に計算する。この結果として計算したＰＤＲは、各端末のＰＤＲ計算部７が、該当するリンクを特定できる情報（リンクＩＤ、あるいは送信端末ＩＤと受信端末ＩＤの組み合わせ等）と共に全端末に通知する。
この結果、全ての端末は、後述するトポロジィに対するＮＪＡ影響域の判定（図１０参照）により、ＮＪＡの影響を受けていない端末を特定して再構成ルートを決定することができる。
【００４１】
図１０に示すように、ＮＪＡ攻撃を受ける以前にルート２０２を用いてセンサ情報共有通信を行っていた送信端末ｔ１は、ＮＪＡを検出した中継端末ｔ７からの通知を受けて、このルート２０２がＮＪＡ攻撃下にあることが分かると、新たに再構成ルート２０４の計算を行う（ステップＳＴ５）。この時、送信端末ｔ１の再構成ルート計算部１３は、既にＮＪＡ影響域判定部１２によるＮＪＡ影響域２０３の判定により、端末ｔ８，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６がＮＪＡの影響を受けていることが判断できるため、これらの端末を除くトポロジィから端末ｔ２，ｔ６，ｔ１０，ｔ９を中継端末として選択し、これらを介するルートを再構成ルート２０４として確立してセンサ情報共有通信を再開する。即ち、端末ｔ１から端末ｔ１３に対してセンサ情報共有通信を行うために、端末ｔ２，ｔ６，ｔ１０，ｔ９を中継端末とするマルチホップ接続により構成される通信路を再構成ルート２０４として用いる。これらの中継端末は、いずれもＮＪＡ影響域２０３に無いと判断されている。
【００４２】
図１１は、ＮＪＡ影響域の判定を示す説明図である。
ここでは、ＮＪＡ影響域判定部１２の動作により、センサ情報共有通信のトラフィックを発生させていない、あるいは中継していない全ての端末で、それぞれが確立できるリンクのＰＤＲが計算され、さらに全ての端末が共有するため、結果として、この図に示すようにトポロジィに対するＮＪＡ影響域２０３の範囲を決定できる。この結果、全端末が図に示すようにＮＪＡ影響域２０３の情報を共有できるため、送信端末ｔ１は、ＮＪＡ影響域２０３を回避したルートを再構成ルートとして計算できる。
【００４３】
以上の動作により、図１０の構成において説明したＮＪＡ影響域２０３にある端末を中継すること無く、再構成リンクを用いたセンサ情報共有通信を再開する。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態２のルーティング制御装置によれば、実施の形態１のネットワークジャミングアタック検出装置を用い、対象となるルートがネットワークジャミングアタックの影響下にあると判定された場合、ネットワーク中の別のルートのリンク性能試験指示を行うリンク試験部と、リンク性能試験指示に基づいて実施された別のルートのパケット到着率に基づいてＮＪＡ影響域を判定するＮＪＡ影響域判定部と、ＮＪＡ影響域にあるルート以外のルートから新たなルートを選択する再構成ルート計算部とを備えたので、ネットワークジャミングアタックの影響下にある場合でも信頼性の高いセンサ情報通信を実現することができる。
【００４５】
実施の形態３．
実施の形態３は、予め全端末のＰＤＲ値を示すＰＤＲマップを作成し、これに基づいて再ルーティングを行うようにしたルーティング制御装置に関するものである。
図１２は、実施の形態３のルーティング制御装置の構成図である。
図示のルーティング制御装置は、受信アンテナ１、受信部２、受信パケット分類部３、Ａｃｋパケット数カウンタ４、中継パケット数カウンタ５、センサ観測部６、ＰＤＲ計算部７、ＮＪＡ検出部８、送信部９、送信アンテナ１０、再構成ルート計算部１３ａ、ＰＤＲマップ管理部１４を備えている。ここで、受信アンテナ１〜送信アンテナ１０は、図２に示した実施の形態１の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４６】
ＰＤＲマップ管理部１４は、全端末のＰＤＲ値を示すＰＤＲマップ１４ａを備え、全端末のＮＪＡ影響域の影響度をマップとして管理するものであり、再構成ルート計算部１３ａは、このＰＤＲマップ１４ａに基づいて再ルーティングを行うよう構成されている。
【００４７】
次に、実施の形態３のルーティング制御装置の動作について説明する。
図１３は、実施の形態３における再ルーティング動作を示すフローチャートである。ここで、ステップＳＴ３までの処理については実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
ステップＳＴ６において、ＰＤＲマップ管理部１４はＰＤＲマップ１４ａを作成する。
実施の形態３では、ＰＤＲを計算するための試験パケット数を全端末で既知とし、これを試験パケット数とする。そして、実施の形態１で説明したように、ＰＤＲ計算部７は、ＰＤＲ値を計算すると共に次の方法によりリンク劣化度を計算する。
リンク劣化＝（試験パケット数−ｒｎｕｍ＿（ｔ８））／試験パケット数
ＰＤＲマップ管理部１４は、ＰＤＲ計算部７で求められた全端末のリンク劣化度をＰＤＲマップ１４ａとして格納する。全ての端末が自身を確立できるリンクのＰＤＲ値を計算して他の端末に通知し合うことにより、全端末が共通のＰＤＲマップ１４ａを保持することができる。
【００４９】
次に、再構成ルート計算部１３ａは、ＰＤＲマップ１４ａに基づいてＰＤＲベース再ルーティングを行う（ステップＳＴ７）。
図１４に示すように、ＰＤＲマップ１４ａ上でネットワークジャマー２０１に近いリンクほど攻撃の影響は大きくＰＤＲ値の劣化幅は大きいため、このＰＤＲ値からネットワークジャマー２０１が存在する方向を推定できる（推定ＮＪＡ方向２０５）。この結果からＮＪＡ影響域２０３におけるレベル−１，レベル−２，レベル−３のエリアが判断できる。
ＰＤＲマップ１４ａ上で、推定ＮＪＡ方向２０５から遠距離にある通信可能リンク（レベル−ＸのＸが大きいエリアに存在するリンク）であるほど、信頼性の高いセンサ情報共有通信を実現できる。なお、図１４において、破線で示すリンクは通信可能リンクであり、端末間に×印が付されているリンクは通信不能リンクである。これは、許容通信ＰＤＲ閾値との比較から決定される。また、図中の端末ｔ８，ｔ１２，ｔ１６は障害端末として判定される。
【００５０】
次に、図１４に示すようなＮＪＡ影響域にある場合の再ルーティングについて説明する。
ＰＤＲマップ１４ａでは、図１４に示すように、それぞれのＰＤＲ値対応にＮＪＡ影響域がレベル−１，レベル−２，レベル−３として管理されている。また、図１４に示す状態では、図１０で示した実施の形態２における再ルーティングと同様のルート２０２、再構成ルート２０４が選択されている。
送信端末ｔ１は、自身が保持するＰＤＲマップ１４ａからＮＪＡ影響域２０３内にある通信不能リンクを判断できる。このため、これらを含めＮＪＡ影響域２０３にあるリンクを除く、端末ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ９，ｔ１０，ｔ１３から構成されるトポロジィを用いて、端末ｔ１３までのルーティング計算を行う。この時、通信可能リンクのコストをＰＤＲ値と定義する最適ルーティング（例えばＤｉｊｉｋｕｓｔｒａ法等の最適ルーティングアルゴリズムを用いる）を計算することにより、最も安全なリンクを利用した再構成ルート２０４を選択できる。以降は再構成ルート２０４を用いたセンサ情報共有通信が再開される。
【００５１】
ここで選択された再構成ルート２０４は、ネットワークジャマー２０１から出来るだけ遠距離にある端末が中継端末として選択されていることになるため、利用できるトポロジィの中で最も安全なルートを選択することができる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態３のルーティング制御装置によれば、各端末のネットワークジャミングアタック影響域の影響度をマップとして管理するＰＤＲマップ管理部を備え、再構成ルート計算部は、前記ＰＤＲマップに基づいて、前記ネットワークジャミングアタックを行うネットワークジャマーの方向から離れる方向のルートを選択するようにしたので、ネットワークジャミングアタックの影響下にある場合でも信頼性の高いセンサ情報通信を実現することができる。
【００５３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  受信アンテナ、２  受信部、３  受信パケット分類部、４  Ａｃｋパケット数カウンタ、５  中継パケット数カウンタ、６  センサ観測部、７  ＰＤＲ計算部、８  ＮＪＡ検出部、９  送信部、１０  送信アンテナ、１１  リンク試験部、１２  ＮＪＡ影響域判定部、１３，１３ａ  再構成ルート計算部、１４  ＰＤＲマップ管理部、１４ａ  ＰＤＲマップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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