(57)【要約】  複数の移動ネットワークを備えている移動通信システムにおいて第１の移動ノードと通信相手移動ノードとの間でパケット交換方式でデータを伝送するための方法と、そのためのホームエージェントとして機能するサーバとを提供する。第１の移動ノードと通信相手移動ノードのそれぞれを、それぞれのホームネットワークに割り当て、移動ノードのそれぞれに、ホームエージェントとしてのネットワークサーバを提供する。次いで、第１の移動ノードからのデータパケットを、第１の移動ノードからホームエージェントのうちの任意の第１のホームエージェントまでの第１のデータトンネルと、ホームエージェントのうちのその第１のホームエージェントから通信相手移動ノードまでの第２のデータトンネルとを通じて、それぞれの他のホームエージェントを通ることなく、通信相手移動ノードにルーティングする。
2008547339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて第１の移動ノード（１０１）と通信相手移動ノード（１０２）との間でパケット交換方式によりデータを伝送する方法であって、
ａ）前記第１の移動ノードと前記通信相手移動ノードのそれぞれに、それぞれのホームネットワーク（１０５，１０６）を割り当てるステップと、
ｂ）前記第１の移動ノードと前記通信相手移動ノードのそれぞれに、前記それぞれのホームネットワーク内のホームエージェントとしてのネットワークサーバ（１０３，１０４）を提供するステップと、
ｃ）前記第１の移動ノードからのデータパケットを、前記第１の移動ノードから前記ホームエージェントのうちの任意の第１のホームエージェントまでの第１のデータトンネル（２０１，３０１）と、前記ホームエージェントのうちの前記第１のホームエージェントから前記通信相手移動ノードまでの第２のデータトンネル（２０２，３０２）とを通じて、それぞれの他のホームエージェントを通ることなく、前記通信相手移動ノードにルーティングするステップと、
を具備する方法。
【請求項２】
前記第１のホームエージェントは、前記第１の移動ノード（１０１）の前記ホームエージェント（１０３）であり、
ｄ）前記通信相手移動ノード（１０２）からのデータパケットを、前記通信相手移動ノードから前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）までの第３のデータトンネル（２０３）と、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントから前記第１の移動ノードまでの第４のデータトンネル（２０４）とを通じて、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェント（１０３）を通ることなく、前記第１の移動ノード（１０１）にルーティングするステップ、
をさらに具備する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のホームエージェントは、前記第１の移動ノード（１０１）の前記ホームエージェント（１０３）であり、前記第１のデータトンネル（３０１）と前記第２のデータトンネル（３０２）とは、双方向トンネルであり、
ｅ）データパケットを、前記通信相手移動ノード（１０２）から前記第１の移動ノード（１０１）まで、前記第２のデータトンネルおよび前記第１のデータトンネルを通じてルーティングするステップ、
をさらに具備する請求項１記載の方法。
【請求項４】
ステップｃ）の前に、
ｆ）前記第１の移動ノードの前記ホームエージェント（１０３）から、前記第１の移動ノード（１０１）までの距離と、前記通信相手移動ノード（１０２）までの距離とを求めるステップ（８１２）と、
ｇ）前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）から、前記第１の移動ノード（１０１）までの距離と、前記通信相手移動ノード（１０２）までの距離とを求めるステップ（８１３）と、
ｈ）前記求めた距離を使用して、前記２つのホームエージェントのうち、前記第１のトンネルの終点でありかつ前記第２のトンネルの始点としてのホームエージェント、を選択するステップ（８１７）と、
をさらに具備する請求項３記載の方法。
【請求項５】
ステップｇ）の後、かつステップｈ）の前に、
両方のホームエージェントの間で距離情報を交換するステップ（８１４，８１５）、
をさらに具備する請求項４記載の方法。
【請求項６】
ステップｆ）、ステップｇ）、およびステップｈ）が、所定の時間間隔にて繰り返される、または所定の回数のハンドオーバの後に繰り返される、請求項４または請求項５記載の方法。
【請求項７】
ステップｈ）の後に、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントからトンネル確立要求または通知メッセージ（１００１）を前記第１の移動ノードに送信するステップ、
をさらに具備する請求項４または請求項６記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）の前、該当する場合にはステップｆ）の前に、
ｊ）前記第１の移動ノードの前記ホームエージェント（１０３）から前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）にメッセージ（８０４）を送信するステップであって、前記メッセージが、前記第１の移動ノードのホームアドレスと前記通信相手移動ノードのホームアドレスとを含む、前記ステップと、
ｋ）前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）から前記第１の移動ノードの前記ホームエージェント（１０３）に、署名された応答（８０７）を送信するステップであって、前記応答が、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントの証明された識別子と許可証明書とを含む、前記ステップと、
ｌ）前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントと前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントとの間にセキュリティアソシエーション（８１０）を確立（８０９）するステップと、
ｍ）前記第１の移動ノードの気付アドレスとホームアドレスとを含むバインディングアップデート情報（８１１）を、前記セキュリティアソシエーションを使用して、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントから前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントに送信し、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントにおいて前記バインディングアップデート情報（８１１）を格納するステップと、
をさらに具備する請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ステップｃ）の前、該当する場合にはステップｆ）の前に、
ｎ）前記第１の移動ノード（１０１）から前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）にメッセージ（９０１）を送信するステップであって、前記メッセージが、前記第１の移動ノードのホームアドレスと前記通信相手移動ノードのホームアドレスとを含む、前記ステップと、
ｏ）前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントから前記第１の移動ノードに、署名された応答（９０２）を送信するステップであって、前記応答が、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントの証明された識別子と許可証明書とを含む、前記ステップと、
ｐ）前記第１の移動ノードと前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントとの間にセキュリティアソシエーション（９０４）を確立するステップと、
ｑ）前記第１の移動ノードの気付アドレスとホームアドレスとを含むバインディングアップデート情報（９０６）を、ステップｐ）において確立された前記セキュリティアソシエーションを使用して、前記第１の移動ノードから前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントに送信し、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントにおいて前記バインディングアップデート情報を格納するステップと、
をさらに具備する請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ステップｐ）の前に、
前記第１の移動ノード（１０１）と前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）との間で往復経路確認手順（９０３）を実行するステップ、
をさらに具備する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ｕ）前記第１の移動ノードと前記通信相手移動ノードとの間、およびこの逆方向において、それぞれのプロキシホームエージェントの前記ネットワーク以外のネットワークにそれぞれが割り当てられている、移動ノードのバインディング情報を格納するプロキシホームエージェント、を使用して、パケット交換方式でデータを伝送するための以下のさらなるルーティングオプション、すなわち、
i）前記第１の移動ノードから、前記第１の移動ノードの前記移動先ネットワーク内のプロキシホームエージェントまでと、そこから前記通信相手移動ノードの前記移動先ネットワーク内のプロキシホームエージェントまでと、そこから前記通信相手移動ノードまでの双方向データトンネルであって、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントおよび前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントのいずれをも通ることなく、前記プロキシホームエージェントのうちの少なくとも１つがアクセスルーターではない、前記双方向データトンネルと、
ii）前記第１の移動ノードから、前記第１の移動ノードまたは前記通信相手移動ノードのいずれかの前記移動先ネットワーク内のプロキシホームエージェントまでと、そこから前記通信相手移動ノードまでの双方向データトンネルであって、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントおよび前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントのいずれをも通らない、前記双方向データトンネル、
iii）前記第１の移動ノードから、前記第１の移動ノードの前記移動先ネットワークと前記通信相手移動ノードの前記移動先ネットワークとの間に位置しているネットワーク内のプロキシホームエージェントまでと、そこから前記通信相手移動ノードまでの双方向データトンネルであって、前記第１の移動ノードの前記ホームエージェントおよび前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントのいずれをも通らない、前記双方向データトンネル、
のうちの少なくとも１つを提供するステップと、
v）請求項１乃至請求項３およびサブステップi）乃至サブステップiii）に記載されている前記ルーティングオプションのうちの少なくとも２つのうちから選択するステップ（８１６）と、
をさらに具備する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ステップｖ）と、ステップｆ）乃至ステップｈ）とが、所定の時間間隔にて繰り返される、または所定の回数のハンドオーバの後に繰り返される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて通信相手移動ノード（１０２）にデータパケットを送信する第１の移動ノード（１０１）のホームエージェント（１０３）として機能するように構成されているネットワークサーバ（１３００）であって、
前記第１の移動ノードから受信したデータパケットを前記通信相手移動ノードに転送する目的で、前記通信相手移動ノードのホームエージェント（１０４）を通ることなく、前記通信相手移動ノードまでの直接的なデータトンネル（２０２，３０２）を確立するようにさらに構成されている、
ネットワークサーバ。
【請求項１４】
前記データトンネルを双方向データトンネル（２０２）として確立し、前記通信相手移動ノード（１０２）からのデータパケットを前記データトンネルを介して受信し、前記受信したデータパケットを前記第１の移動ノード（１０１）に転送するようにさらに構成されている、請求項１３記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項１５】
前記第１の移動ノード（１０１）までの距離と前記通信相手移動ノード（１０２）までの距離とを求め、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）から、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントから前記通信相手移動ノードまでの距離と前記第１の移動ノードまでの距離とに関する情報を受信し、
前記２つのホームエージェントのうち、データパケットを転送する前記ステップのための一方のホームエージェントを、前記求めた距離を使用して選択するようにさらに構成されている、請求項１４記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項１６】
バインディングキャッシュ（１３０７，１３０８，１３０９）を備え、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）にメッセージを送信するように構成され、前記メッセージは、前記第１の移動ノード（１０１）のホームアドレスと前記通信相手移動ノード（１０２）のホームアドレスとを含み、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントからの、署名された応答を受信するようにさらに構成され、前記応答は、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントの証明された識別子と許可証明書とを含み、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントまでのセキュリティアソシエーションを確立するようにさらに構成され、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントから、前記通信相手移動ノードの気付アドレスおよびホームアドレスを含んでいるバインディングアップデート情報を、前記セキュリティアソシエーションを使用して受信し、前記バインディングアップデート情報を前記バインディングキャッシュに格納するようにさらに構成されている、請求項１３から請求項１５のいずれかに記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項１７】
トンネル確立要求または通知メッセージを前記第１の移動ノード（１０１）に送信するようにさらに構成されている、請求項１５記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項１８】
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェント（１０４）からのメッセージを受信するようにさらに構成され、前記メッセージは、前記第１の移動ノード（１０１）のホームアドレスおよび前記通信相手移動ノード（１０２）のホームアドレスを含み、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントに、署名された応答を送信するようにさらに構成され、前記応答は、前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントの識別子と許可証明書とを含み、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントまでのセキュリティアソシエーションを確立するようにさらに構成され、
前記通信相手移動ノードの前記ホームエージェントに、前記通信相手移動ノードの気付アドレスおよびホームアドレスを含んでいるバインディングアップデート情報を、前記セキュリティアソシエーションを使用するようにさらに構成されている、請求項１３から請求項１７のいずれかに記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項１９】
バインディングキャッシュ（１３０７，１３０８，１３０９）を備えており、
前記通信相手移動ノード（１０２）とのセキュリティアソシエーションを確立し、
前記通信相手移動ノードの気付アドレスおよびホームアドレスを含んでいるバインディングアップデート情報を、前記通信相手移動ノードから、前記セキュリティアソシエーションを使用して受信し、前記バインディングアップデート情報を前記バインディングキャッシュに格納するようにさらに構成されている、請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項２０】
前記通信相手移動ノード（１０２）との往復経路確認手順を実行するようにさらに構成されている、請求項１９記載のネットワークサーバ（１３００）。
【請求項２１】
命令を格納しているコンピュータ可読記憶媒体（１３０４，１３０５，１３１０）であって、前記命令がネットワークサーバ（１３００）のプロセッサ（１３０１）上で実行されたとき、それに起因して、前記ネットワークサーバは、複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて通信相手移動ノード（１０２）にデータパケットを送信する第１の移動ノード（１０１）のホームエージェント（１０３）として機能し、前記第１の移動ノードから受信したデータパケットを前記通信相手移動ノードに転送する目的で、前記通信相手移動ノードのホームエージェント（１０４）を通ることなく、前記通信相手移動ノードまでの直接的なデータトンネルを確立する、
コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムに関する。より詳細には、本発明は、モバイルインターネットプロトコル（モバイルＩＰ）または類似するプロトコルに基づく移動通信におけるロケーションプライバシーと経路最適化とに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、モバイルインターネットプロトコルバージョン６（モバイルＩＰｖ６）の例の場合について説明する。しかしながら、本発明は、説明したモバイルＩＰのエンティティに対応する同等のエンティティを定義する他のプロトコルにも適用することができる。
【０００３】
モバイルＩＰｖ６では、現在、双方向トンネリングと経路最適化という２つの動作モードを定義している。双方向トンネリングモードでは、すべてのデータパケットを送信側移動ノードのホームエージェントを経由してルーティングすることが要求されるが、経路最適化モードでは、移動ノードと通信相手との間の直接経路を利用する。
【０００４】
移動ノード（ＭＮ）がサブネット間で移動する場合、その移動ノードは自身のＩＰアドレスをトポロジー的に正しいＩＰアドレスに変更しなければならない。この理由は、インターネットの階層的なルーティング構造にあり、すなわち、ＩＰアドレスが識別目的の役割を果たすのみならず、ロケーション情報も含んでいるためである。しかしながら、ＴＣＰなどの上位層における接続は通信ノードのＩＰアドレス（およびポート）によって定義されるため、通信ノードの１つが例えば移動のため自身のＩＰアドレスを変更すると、接続が切断される。
【０００５】
モバイルＩＰｖ６［非特許文献１］は、移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）が、上位層に対して透過的に、すなわち、上位層の接続が切断されることなくサブネット間で移動することを可能にする第３層モビリティプロトコルである。この目的のため、ＭＮは、気付アドレス（ＣｏＡ）とホームアドレス（ＨｏＡ）という２つのＩＰアドレスを使用する。ＭＮの上位層は、通信相手ノード（ＣＮ：Correspondent Node）との通信にＨｏＡを使用する。このアドレスは変化せず、ＭＮの識別目的の役割を果たす。ＨｏＡは、トポロジー的にはＭＮのホームネットワーク（ＨＮ）に属する。対照的に、ＣｏＡは、サブネットが変わる移動のたびに変化し、ルーティングインフラストラクチャのためのロケータ（位置特定子）として使用される。ＣｏＡは、トポロジー的には、その時点でＭＮが訪れているネットワークに属する。ホームリンク上に位置している一連のホームエージェント（ＨＡ）のうちの１つは、ＭＮのＣｏＡからＭＮのＨｏＡへのマッピングを維持し、ＭＮに入ってくるトラフィックをＭＮの現在のロケーションにリダイレクトする。冗長性および負荷バランシングを目的として、１つのＨＡの代わりに一連のＨＡを使用することができる。
【０００６】
モバイルＩＰｖ６では、現在、双方向トンネリングと経路最適化という２つの動作モードを定義している。双方向トンネリングを使用する場合、ＭＮのＨｏＡを宛先としてＣＮによって送信されるデータパケットは、ホームネットワーク内のＨＡによって捕捉（intercept）され、ＭＮのＣｏＡにトンネリングされる。ＭＮによって送信されるデータパケットは、ＨＡにリバーストンネリングされ、ＨＡはそのパケットをデカプセル化してそれらをＣＮに送信する。この動作の場合、ＭＮのＣｏＡを通知されなければならないのはＨＡのみである。従って、ＭＮはバインディングアップデート（ＢＵ：Binding Update）メッセージをＨＡに送信する。このメッセージはＩＰｓｅｃセキュリティアソシエーションを通じて送信され、従って認証される。ＣＮはＭＮのＣｏＡを認識していないためＭＮのロケーションを導くことができず、従ってロケーションプライバシーが提供される。しかしながら、ＭＮがホームネットワークから遠くにあり、かつＣＮがＭＮの近くにある場合、通信経路が不必要に長く、非効率的なルーティングと大きなパケット遅延につながる。
【０００７】
異なった何種類かのロケーションプライバシーを区別することができる。本発明が対象とする種類のロケーションプライバシーは、ＭＮのロケーション（およびＣｏＡ）をＣＮから隠すことである。別の種類のロケーションプライバシーとしては、ロケーションを盗聴者から隠す、あるいはＭＮのロケーションの追跡を阻止する。
【０００８】
経路最適化モードでは、ＣＮとＭＮとの間の直接的な経路を使用することによって、上述した非効率性を防止することができる。従って、ＭＮはＢＵメッセージをＣＮに送信し、ＣＮは、パケットをＭＮに直接的にトンネリングすることができる（実際には、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルの代わりにタイプ２のルーティングヘッダーを使用する）。当然ながら、ＣＮはモバイルＩＰｖ６の経路最適化をサポートしていなければならない。ＢＵメッセージを認証するため、ＭＮおよびＣＮはいわゆる往復経路確認手順（return routability procedure）を実行し、この手順は、ＨｏＡおよびＣｏＡにおけるＭＮの到達性（reachability）を試験して共有セッション鍵を生成するものである。しかしながら、ＣＮは、ＭＮのＣｏＡをＢＵメッセージによって認識するので、ロケーションを導くことができる、すなわちロケーションプライバシーが提供されない。
【０００９】
ＶｏＩＰなどの双方向アプリケーションではパケット遅延が短いことが要求されるため、ロケーションプライバシーと経路最適化の両方を提供するメカニズムが望ましい。
【００１０】
この目的を達成するためにはさまざまな方法を使用することができ、いくつかの方法は別の目的用に設計されたものである。しかしながら、いずれの方法においても、移動先のネットワークに新たなインフラストラクチャコンポーネントを導入する（あるいは既存のコンポーネントの変更を必要とする）。現在の移動先ネットワークがそのようなコンポーネントを提供していない場合、ロケーションプライバシーおよび経路最適化を利用することができず、すなわち、プライバシーが保護されたインタラクティブ通信は不可能である。そのような新しいコンポーネントをグローバルに配備する、すなわち各アクセスネットワークに配備するには長い時間がかかり、場合によっては達成できない。別のソリューションでは、一方向においてロケーションプライバシーが提供されるのみであり、すなわち、通信パートナーの双方が移動ノードである場合、ロケーション情報がノードの少なくとも一方には漏れる。別のいくつかのソリューションでは、大規模に配備するときのスケーラビリティの問題がある。移動先ネットワークに新しいコンポーネントまたは変更されたコンポーネントを導入することが要求されず、通信パートナーの双方が移動ノードであるときにも機能し、配備に関してスケーラビリティが良好であるソリューションが望ましい。本発明はそのようなソリューションを説明する。
【００１１】
新しいインフラストラクチャコンポーネントを導入する方法は、階層的モバイルＩＰｖ６（ＨＭＩＰ：Hierarchical Mobile IPv6）、アクセスルータカプセル化キャッシュ（ＡＲＥＣ：Access Router Encapsulation Caches）、最適化された経路のキャッシュ（ＯＲＣ：Optimized Route Caches）、ホームエージェント間のグローバルプロトコル（ＧｌｏｂａｌＨＡＨＡ：Global Home Agent to Home Agent Protocol）、特許文献１、特許文献２、および特許文献３である。以下では、これらの方法について簡潔に説明する。
【００１２】
ＨＭＩＰ［非特許文献２参照］は、（遠くに位置しうる）ＨＡに送信されるＢＵメッセージに起因して生じるレイテンシおよびシグナリングオーバーヘッドを低減する目的で開発されたものである。従って、移動先ネットワークにモビリティアンカーポイント（ＭＡＰ：Mobility Anchor Points）の階層を導入することによって、ローカルでのモビリティ処理が提案されている。ＭＮは、自身のＣｏＡをローカルＭＡＰに登録するのみでよい。ＭＡＰのサブネットから追加のＣｏＡ（いわゆる地域ＣｏＡ（ＲＣｏＡ：Regional CoA））を取得し、ＭＡＰはこれを使用してＭＡＰの領域内のＭＮのモビリティをＨＡ（経路最適化の場合にはＣＮ）から隠す。ＨＡまたはＣＮは依然としてＲＣｏＡを知っているため、完全なロケーションプライバシーはサポートされない。しかしながら、ＲＣｏＡから導くことのできる地理的領域が、実際のＣｏＡから導くことのできる領域よりも大きいため、この方法はロケーションプライバシーの限定的なサポートとみなすことができる。
【００１３】
ＡＲＥＣ［特許文献４］および［非特許文献３］では、すべての移動先ネットワークの各アクセスルータ（ＡＲ）において変更が要求される。ＣＮおよびＭＮの現在のＡＲにバインディング情報が提供されると想定すると、ＨＡ、ＣＮ、またはＭＮが関与することなく両方のＡＲの間でデータパケットをトンネリングすることができる。この方法では、ＭＮとＣＮとの間の直接経路、すなわち最短経路が使用され、ロケーションプライバシーがサポートされる。特許文献２には、非常に類似した方法が提示されている。
【００１４】
ＯＲＣ［非特許文献４］は、移動ネットワーク（ＮＥＭＯ）における経路最適化のために開発されたものであり、移動先ネットワークのエッジルータの変更（バインディング情報の提供など）が要求される。ＭＮは、ＣＮの現在のネットワークのエッジルータにデータパケットをトンネリングし（ＣＮが移動ノードであると想定する）、ＣＮは、ＭＮの現在の移動先ネットワークのエッジルータにデータパケットをトンネリングすることができる。エッジルータにパケットをトンネリングできるようにするためには、各ノードが通信相手のエッジルータのＩＰアドレスを知っている必要があり、これにより、この場合にも通信相手ＭＮに関するロケーション情報が漏れる。
【００１５】
GlobalHAHA［非特許文献５］では、複数のＨＡに、トポロジー的に異なるロケーションからホームネットワークのプレフィックスまでの経路をアドバタイズさせることによって、通常はホームリンクにバインドされているＨＡをインターネット内で分散させる。ＭＮは最も近いＨＡ（プロキシＨＡとして機能する）にバインドすることができ、結果として最適な経路となる。ロケーションプライバシーは、双方向トンネリングを使用する場合に提供される。しかしながら、すべての移動先ネットワークが他のすべてのネットワーク（いずれもいくつかのＭＮのホームネットワークである）に経路をアドバタイズするならば、ルーティングのスケーラビリティの問題が生じ、なぜなら、もはやアドレス階層が得られないためである。さらに、分散型ホームネットワークは、手操作によってそのように構成しなければならない。セキュアかつオンデマンドのシステム構成はサポートされない。
【００１６】
特許文献１では、すべてのネットワークにいわゆるロケーションプライバシーエージェント（ＬＰＡ：Location Privacy Agents）とロケーションプライバシー サーバ（ＬＰＳ：Location Privacy Servers）とを導入する。ＭＮは、ロケーションプライバシー要求メッセージを自身のＬＰＡに送信し、このＬＰＡが、ＣＮに近いＬＰＡを選択する。次いで、このＬＰＡのアドレスをＭＮに知らせ、ＭＮはこのＬＰＡにＢＵメッセージを送信する。従って、この方法はＯＲＣ方法に似ている。ＬＰＡは、ＣＮのネットワークに近いためＣＮのロケーションをある程度知ることになり、ＣＮが移動ノードである場合、ロケーションプライバシーがサポートされない。
【００１７】
特許文献３および特許文献５では、ＩＰアドレスのプレフィックスを暗号手法を用いて変更することにより、ロケーションプライバシーが達成される。通常、ルータはＩＰパケットをルーティングするのにプレフィックスを使用するため、この方法では、インターネット内のすべてのルータを変更することが要求される。
【００１８】
特許文献６では、マルチキャストアドレスをＣｏＡとして使用する。マルチキャストアドレスにはロケーション情報が含まれないため、経路最適化モードにおいてもロケーションプライバシーがサポートされる。しかしながら、このソリューションでは、ＭＮの数にともなって規模が拡大せず、なぜなら、大規模に配備するとインターネットにおけるフラットルーティングにつながるためである。
【特許文献１】国際公開第０３０４１３５８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４０１０６６８号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願第２００５０４１６７５号明細書
【特許文献４】国際公開第２００４０５５９９３号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００４０４３０１０号パンフレット
【特許文献６】国際公開第０３０４４６２６号パンフレット
【非特許文献１】D. Johnson, C. Perkins, J. Arkko, "Mobility Support in IPv6", IETF RFC 3775, June 2004
【非特許文献２】Hesham Soliman, Claude Catelluccia, Karim El Malki, Ludovic Bellier, "Hierarchical Mobile IPv6 mobility management (HMIPv6)", IETF Internet Draft draft-ietf- mipshop-hmipv6-04.txt, December 2004
【非特許文献３】G. Krishnamurthi, H. Chaskar, R. Siren, "Providing End-to-End Location Privacy in IP-based Mobile Communication", IEEE WCNC, March 2004
【非特許文献４】Ryuji Wakikawa, Optimized Route Cache Protocol (ORC)", Internet Draft draft- wakikawa-nemo-orc-01.txt, October 2004
【非特許文献５】P. Thubert, R. Wakikawa, V. Devarapalli, "Global HA to HA protocol", IETF Internet Draft draft-thubert-nemo-global-haha-OO, October 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、モバイルＩＰｖ６などのパケット交換プロトコルにおけるロケーションプライバシーおよび経路最適化を、すべての移動先ネットワークに新しいかまたは変更されたインフラストラクチャコンポーネントを導入する必要なしに、提供することである。このソリューションは、通信パートナーの双方が移動ノードであるときにも機能し、配備、すなわちこのソリューションを使用するＭＮの数に関してスケーラビリティが良好である。さらに、このソリューションは、標準のモバイルＩＰｖ６と同じレベルのセキュリティを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
これらの目的は、別のＨＡにバインディング情報を提供し、これらのＨＡが双方向トンネリングに関するプロキシ機能を実行することによって、ロケーションプライバシーのサポートのため双方向トンネリングを使用することと、その後に経路を最適化することとによって達成される。前述した方法とは異なり、プロキシ機能は、特定のＭＮ−ＣＮ通信セッションのみに対してデータパケットのトンネリングのみに適用され、セキュアかつオンデマンドに確立される。本発明は、最適なプロキシロケーションを発見し、プロキシ機能をセキュアかつオンデマンドに確立し、ノードの移動後に経路を適合させるメカニズムを説明する。
【００２１】
本発明の１つの側面においては、複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて第１の移動ノード（１０１）と通信相手移動ノード（１０２）との間でのパケット交換方式でデータを伝送する方法は、ａ）第１の移動ノードと通信相手移動ノードのそれぞれに、それぞれのホームネットワーク（１０５，１０６）を割り当てるステップと、ｂ）第１の移動ノードと通信相手移動ノードのそれぞれに、それぞれのホームネットワーク内のホームエージェントとしてのネットワーク サーバ（１０３，１０４）を提供するステップと、ｃ）第１の移動ノードからのデータパケットを、第１の移動ノードからホームエージェントのうちの任意の第１のホームエージェントまでの第１のデータトンネル（２０１，３０１）と、ホームエージェントのうちのその第１のホームエージェントから通信相手移動ノードまでの第２のデータトンネル（２０２，３０２）とを通じて、それぞれの他のホームエージェントを通ることなく、通信相手移動ノードにルーティングするステップと、を含んでいる。
【００２２】
本発明の別の側面においては、ネットワーク サーバ（１３００）は、複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて通信相手移動ノード（１０２）にデータパケットを送信する第１の移動ノード（１０１）のホームエージェント（１０３）として機能するように構成されている。この サーバは、第１の移動ノードから受信したデータパケットを通信相手移動ノードに転送する目的で、通信相手移動ノードのホームエージェント（１０４）を通ることなく、通信相手移動ノードまでの直接的なデータトンネル（２０２，３０２）を確立するように、さらに構成されている。
【００２３】
本発明のさらなる側面においては、コンピュータ可読記憶媒体（１３０４，１３０５，１３１０）は、命令を格納しており、この命令がネットワーク サーバ（１３００）のプロセッサ（１３０１）上で実行されたとき、それに起因して、ネットワーク サーバが、複数の移動ネットワーク（１０５，１０６，１０７，１０８）を備えている移動通信システムにおいて通信相手移動ノード（１０２）にデータパケットを送信する第１の移動ノード（１０１）のホームエージェント（１０３）として機能し、第１の移動ノードから受信したデータパケットを通信相手移動ノードに転送する目的で、通信相手移動ノードのホームエージェント（１０４）を通ることなく、通信相手移動ノードまでの直接的なデータトンネルを確立する。
【００２４】
本発明では、移動ノードのロケーションが他方の移動ノードに漏れることなく、２つのローミング中の移動ノードの間でのデータパケットのルーティングを最適化することができる。さらには、新しいエンティティが必要ないため、実施するうえでコンポーネントを多大に導入する必要がない。さらに、ホームエージェントに要求される機能が比較的穏当なものであり、既存の方法との互換性が維持されることにより、本発明を大きなシステムの一部または全体に実施することができる。
【００２５】
添付の図面は、本発明の原理を説明する目的で、本明細書に組み込まれておりその一部を形成している。これらの図面は、本発明を構築および使用するための図解および説明した例に本発明を制限するようには解釈されないものとする。さらなる特徴および利点は、添付の図面に図解してある、本発明の以下のさらに具体的な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下では、本発明の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。同一・相当の要素および構造は、同一・相当の参照数字によって表してある。
【００２７】
最適化されたリバーストンネリング（ＯＲＴ）では、最初に、ＭＮおよびＣＮのプライバシーおよび経路最適化の要件を交渉するため、ＭＮまたはＭＮのＨＡと、ＣＮまたはＣＮのＨＡとの間での初期シグナリングが要求される。このシグナリングと追加の距離情報とに基づいて、候補のシナリオを決定し、次いで、候補のプロキシＨＡを決定する。個々の候補のプロキシＨＡを経由する経路長を求めた後、（１つ以上の）プロキシＨＡトンネルを切り換えるかどうかと、どのプロキシＨＡトンネルに切り換えるかとを決定する。次いで、（１つ以上の）対象のプロキシＨＡにバインディング情報を送信し、選択されたトンネルを切り換える。モビリティのため、経路長は動的であり、このプロセスを特定の時間間隔で繰り返さなければならない。
【００２８】
以下では、個々の手順、すなわち、要件および候補のシナリオを交渉する、候補のプロキシＨＡを発見する、（１つ以上の）対象のプロキシＨＡを距離情報／経路長に基づいて決定する、対象のプロキシＨＡにおいてバインディング情報をセキュアに確立する、トンネルを切り換える、手順について説明する。これらの手順は、ＭＮ制御式またはＨＡ制御式のいずれかにおいて達成することができる。最後に、モビリティの存在下において経路を適合させる方法について説明する。
【００２９】
ＣＮが移動ノードであるという理由から、または、ＣＮがホームにある場合にもＯＲＴをサポートするためＣＮがＨＡに登録されるという理由から、ＨＡがＣＮに割り当てられるものと想定する。そうでない場合、最初の交渉段階でＯＲＴが拒否される。
【００３０】
要件および候補のシナリオの交渉
開始時のシナリオは、必ず、双方向トンネリングモードにおける標準のモバイルＩＰである。図１および図４は、このモードにおける、ＭＮ１０１とＣＮ１０２（いずれも外部ネットワーク１０７および１０８内にある）の間のデータ経路を示している。ＭＮは、ＣＮのＨｏＡを宛先とするすべてのデータパケットを自身のＨＡ１０３にリバーストンネリングし、ＨＡ１０３は、それらをデカプセル化して転送する。このルーティングインフラストラクチャは、パケットをＣＮのホームネットワーク１０６にルーティングし、ホームネットワーク１０６において、ＣＮのＨＡ（ＣＨＡ）１０４がそれらのパケットを捕捉し、ＣＮのＣｏＡにトンネリングする。反対方向のデータパケットも同様に処理する。
【００３１】
図１および図４は同じルーティング構造を示しており、各ネットワーク間の距離が異なる。図１においては、ＭＮの移動先ネットワーク１０７からそのホームネットワーク１０５までの距離は、ＣＮの移動先ネットワーク１０８からＣＮのホームネットワーク１０６までの距離よりも短い。図４においては、ＭＮとＣＮの間の距離は、ＭＮからそのホームネットワークまでの距離と、ＣＮからそのホームネットワークまでの距離のいずれよりも短い。さらに留意すべき点として、特殊な場合、移動先ネットワークがホームネットワークと同じであることがある。一方のＭＮについてこれがあてはまる場合、図１に示したような状況となる。ＭＮとＣＮの両方がそれぞれのホームネットワーク内にある場合、ＯＲＴでは従来のモバイルＩＰルーティングよりも短いルーティングを提供することはできない。しかしながら、ロケーションプライバシーを目的として、全体的なルーティング手順は、少なくともＭＮおよびＣＮの観点においてはあらゆる場合において同じでなければならない。
【００３２】
ＭＮまたはＨＡがＯＲＴを要求するとプロセスが始まり、経路最適化およびプライバシーの要件を交渉する。経路最適化の要件では、例えば、ホップ中の最大経路長を指定することができ、プライバシーの要件では、プライバシーが必要であるかどうかと、要求されるプライバシーの種類（ＭＮのロケーションをＣＮもしくは盗聴者から隠す、またはロケーションの追跡を防止する）を指定することができる。ＣＮおよびＭＮの元のＨＡは、この情報と追加の距離情報とに基づいて、経路最適化の候補のシナリオを選択する。以下では、プロキシＨＡのロケーションが異なる次のシナリオについて説明する（ただし一般的なコンセプトはこれらのシナリオに限定されない）。
【００３３】
ａ）２つの一方向トンネリングプロキシＨＡ１０３および１０４が、それぞれ、ＭＮ１０１およびＣＮ１０２のホームネットワーク１０５および１０６内に位置している（図２を参照）。
【００３４】
ｂ）１つの双方向トンネリングプロキシＨＡ１０３または１０４が、それぞれ、ＭＮ１０１またはＣＮ１０２のホームネットワーク１０５または１０６内に位置している（図３を参照）。
【００３５】
ｃ）２つの双方向トンネリングプロキシＨＡ５０１および５０２が、それぞれ、ＭＮ１０１およびＣＮ１０２の現在の移動先ネットワーク１０７および１０８内に位置している（図５を参照）。
【００３６】
ｄ）１つの共通の双方向トンネリングプロキシＨＡ６０１が、ＭＮ１０１またはＣＮ１０２の現在の移動先ネットワーク１０７または１０８内に位置している（図６を参照）。
【００３７】
ｅ）１つの共通の双方向トンネリングプロキシＨＡ７０１が、ＭＮ１０１とＣＮ１０２との間のネットワーク７０２内に位置している（図７を参照）。
【００３８】
シナリオａ）およびｂ）は、図１に示したような距離の状況において最も有利に適用することができる。図４に示したような状況においては、シナリオｃ）、ｄ）、およびｅ）の方が経路が短くなることがある。
【００３９】
候補のシナリオの順位付けしたリストを、距離情報およびその他の情報に基づいて構築することができる。対象のシナリオを選択するには、以下の原理を使用することができる。すなわち、ＭＮとＣＮの両方がホームから遠い場合、シナリオａ）およびｂ）は最適な経路長を達成できないことがある。シナリオａ）およびｂ）において望ましい程度の経路最適化が達成されない場合、シナリオｃ）およびｄ）を考慮することができる。しかしながら、シナリオｃ）およびｄ）は、移動先ネットワークが本ソリューションをサポートしている場合にのみ使用できる。シナリオｄ）は、ノードの一方（そのネットワーク内に共通のプロキシが位置しているノード）がプライバシーを要求しない場合にのみ使用することができる。なぜなら、他方のノードは、受信するトンネリングされたパケットからそのネットワークのプレフィックスを知るためである。シナリオｅ）は、両方の移動先ネットワークがＯＲＴをサポートしておらず、かつＭＮおよびＣＮの両方がプライバシーを要求する場合に使用することができる。しかしながら、移動先ネットワークの間にあってプロキシＨＡを提供することのできるネットワークを決定することは難しい。
【００４０】
シナリオｂ）、ｄ）、およびｅ）は、これらのシナリオが現在アクティブであることをＭＮおよびＣＮが認識している場合、完全なロケーションプライバシーを達成することができないことがある。例えば、図３において、ＣＮ１０２はＭＮ１０１に関する何らかのロケーション情報を持つ。ＣＮは、ＭＮのＨＡ１０３を経由する経路がＣＮのＨＡ１０４を経由する経路よりも短くなければならないことを認識しており、ＭＮのＨＡまでの距離とＣＮのＨＡまでの距離を認識している。従って、ＣＮは、ＭＮからＭＮのＨＡまでと、ＭＮからＣＮのＨＡまでのどちらが近いかを結論することができる。対抗策として、どのシナリオが現在アクティブであるかをＭＮおよびＣＮの両方が知ってはいけない、または経路上の追加のプロキシＨＡを中間エンティティとして使用しなければならない。
【００４１】
なお、ＨＭＩＰをサポートするネットワーク内のモビリティアンカーポイント（ＭＡＰ）も、プロキシＨＡと同じ場所に配置することができる。
【００４２】
図８および図９は、それぞれ、ＨＡ制御式の変形形態およびＭＮ制御式の変形形態における初期交渉の例を示している。
【００４３】
どちらの場合にも、各移動ノードとそのＨＡとの間にセキュリティアソシエーション８０１，８０２がすでに存在する。
【００４４】
図８に示したＨＡ制御式の変形形態においては、ＭＮ１０１は、オプションとしてＯＲＴ初期化要求８０３をそのＨＡに送信することができる。この要求は、ＭＮおよびＣＮのホームアドレスを含んでいる。次いで、ＭＮのＨＡ１０３が、署名したＯＲＴ要求８０４をＣＮのＨＡ１０４に送信し、この要求８０４は、両方の移動ノードのホームアドレスと、ＭＮのプライバシーおよび経路最適化（すなわち最大経路長）の要件と、ＭＮのＨＡの識別子（ＩＰアドレスなど）と、そのネットワークにおいてＨＡとして機能することが許可されていることを証明するための許可証明書（authorization certificate）とを含んでいる。ＣＮのＨＡ１０４は、この要求を受信した時点で、オプションとして、ＯＲＴ初期化要求８０５をＣＮ１０２に送信し、ステータスコードを含んでいるＯＲＴ初期化応答８０６をＣＮ１０２から受信することができる。次いで、ＣＮのＨＡ１０４は、要求８０４に対するＯＲＴ応答８０７をＭＮのＨＡ１０３に送信する。この応答も署名されており、ＣＮのプライバシーおよび経路最適化の要件と、ＣＮのＨＡ１０４の識別子および許可証明書とを含んでいる。ＭＮがＯＲＴ初期化要求８０３を送った場合、ＭＮは、ステータスコードを含んでいるそれに対する応答８０８を、この時点で自身のＨＡ１０３から受信する。２つのＨＡ１０３およびＨＡ１０４の間にセキュリティアソシエーション８１０が以前に存在していない場合、ステップ８０９において、例えば、インターネット鍵交換（ＩＫＥ）と両方のエンティティの秘密鍵および公開鍵とを使用して、セキュリティアソシエーション８１０を確立する。ステップ８１１において両方のＨＡの間で整合性を保護しながらバインディングアップデート情報を交換するためには、何らかの種類のセキュリティアソシエーション８１０が要求される。このことは、通信相手の公開鍵を用いてＢＵメッセージに直接署名することによっても達成することができる。次いで、ステップ８１２およびステップ８１３において、ＨＡ１０３およびＨＡ１０４のそれぞれが、他方のＨＡまでの距離と、ＭＮ１０１までの距離と、ＣＮ１０２までの距離とを求め、ステップ８１４およびステップ８１５において、その結果を他方のＨＡに報告する。ステップ８１６では、ＨＡにおいて候補のシナリオをこの情報を使用して決定する。
【００４５】
図９に示したＭＮ制御式の変形形態においては、両方の移動ノードのホームアドレスを含んでいるＯＲＴ要求９０１は必須である。この要求９０１は、ＭＮのＨＡを経由してＣＮのＨＡにリバーストンネリングされる。ＣＮのＨＡ１０４とＣＮ１０２は、ＯＲＴ初期化要求８０５と、オプションとしてそれに対する応答８０６とを交換することができる。いずれの場合にも、次いで、ＣＮのＨＡ１０４が、ＯＲＴ要求９０１に対する応答９０２をＭＮ１０１に戻し、この応答９０２は、ＣＮのＨＡ１０４の識別子と、許可証明書と、要求が受理されたかのステータス情報とを含んでいる。要求が受理されていた場合、ＭＮ１０１とＣＮのＨＡ１０４とが往復経路確認手順９０３を実行する。それ以降、ＭＮ１０１とＣＮのＨＡ１０４との間にセキュリティアソシエーション９０４が存在する。ＭＮは、プライバシーおよび経路最適化の要件９０５とＢＵ情報９０６とを、ＣＮのＨＡに送信する。ステップ９０１〜９０６に対称的なステップ９０７〜９１２を実行して、ＣＮからのデータパケットをＭＮのＨＡにルーティングする。このＭＮ制御式の場合、ステップ９１３およびステップ９１４において、ＭＮ１０１およびＣＮ１０２が、それぞれ、ＨＡ１０３までのルーティング距離およびＨＡ１０４までのルーティング距離を求め、ステップ９１５〜ステップ９１８において、この情報を両方のＨＡに報告する。ステップ８１６では、ＨＡにおいて候補のシナリオをこの情報を使用して決定する。
【００４６】
候補のプロキシＨＡの発見
候補のシナリオを決定した後、候補のプロキシＨＡを発見する。最初に、これらのＨＡのプレフィックスを認識しなければならない。シナリオａ）およびｂ）においては、プレフィックスはＭＮのＨｏＡおよびＣＮのＨｏＡから導くことができ、シナリオｃ）およびｄ）においては、プレフィックスはＭＮのＣｏＡおよびＣＮのＣｏＡから導くことができる。シナリオｅ）においては、プレフィックスを求めることはこれより難しい。１つのオプションは、中間ネットワークのプレフィックスを発見する目的で、ＭＮおよびＣＮの移動先ネットワーク内のＨＡの間での経路追跡（traceroute）手順を起動することである。もう１つのオプションは、各ＨＡにおいて候補のプロキシＨＡのプレフィックスのリストを構築し、このリストから好適な候補を見つけ出すことである。このオプションでは、大量のシグナリングが要求され、候補を見つけられない可能性も高いため、シナリオｅ）は、他のすべてのシナリオを適用できない場合にのみ使用すべきである。
【００４７】
プレフィックスを認識したら、特定の候補のプロキシＨＡのＩＰアドレスを求めなければならない。プレフィックスが現在の移動先ネットワークに一致する特殊な場合には、ローカルな手段、例えば、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）メッセージに含まれている情報によって、プロキシＨＡを発見することができる。そうでない場合には、ＤＮＳを使用できるが、そのためには、すべてのＨＡのアドレスおよびそのプレフィックスがＤＮＳに格納されていることが必要である。現在のところ、このことは満たされない。別のオプションは、ＲＦＣ３７７５に記載されている、動的ホームエージェントアドレス探索（ＤＨＡＡＤ：Dynamic Home Agent Address Discovery）を修正したバージョンを使用することであり、この方法ではエニーキャスティング（anycasting）を使用する。リンク上に複数のＨＡが存在する場合、そのリンク上の特定のＨＡを見つけなければならず、これは現在のところ、特定のＭＮまたはＣＮのトンネルの宛先である。シナリオａ）およびｂ）においては、このことは、例えば、要求メッセージをＣＮのＨｏＡに送信し、ＣＮのＨＡがその要求を捕捉できるようにすることによって、達成することができる。
【００４８】
（１つ以上の）対象のプロキシＨＡの選択
候補のプロキシＨＡを決定した後、特定の対象のプロキシＨＡを選択しなければならない。この選択は、距離情報に基づいて行うことができ、例えば、２つのプロキシを使用するシナリオから１つのプロキシを使用するシナリオに変更するときに、短い方の経路を提供するシナリオを選択する。従って、距離ＭＮ←→ｐＨＡ１と、ＣＮ←→ｐＨＡ１と、ＭＮ←→ｐＨＡ２と、ＣＮ←→ｐＨＡ２（ｐＨＡ１およびｐＨＡ２は候補のプロキシＨＡ）とを、ＭＮ、ＣＮ、およびＨＡによって測定する。距離はホップの数で表すことができるが、パケット遅延など他の指標によって定義することもできる。ホップの数は、シグナリングメッセージまたはトンネリングされたデータパケットのＩＰヘッダー内のホップ制限フィールドから受動的に導くことができ、または、プローブメッセージを送信することによって能動的に測定することができる。受動的な方法では、送信側によって使用されたホップ制限の初期値を、例えば新しいモビリティオプションとしてメッセージに含めることが要求される。なぜなら、この値は受信器に未知でありえるためである。プローブメッセージは、ＭＮもしくはＨＡ、またはこの両方によって送信することができる。しかしながら、ＣＮに関連する距離をＭＮに漏れないようにすべきであることを考慮しなければならない。なぜなら、それによりＭＮがＣＮのロケーションをある程度導くことができるためである。ＭＮおよびＣＮの（元の）ＨＡは、すべての距離情報を集め、どのｐＨＡが短い経路を提供するかを判定する。（ＭＮ←→ｐＨＡ１）＋（ｐＨＡ１←→ＣＮ）＜（ＭＮ←→ｐＨＡ２）＋（ｐＨＡ２←→ＣＮ）である場合、経路最適化に関してはｐＨＡ１の方が良好であり、そうでない場合、ｐＨＡ２の方が良好である。以降における別のノードのＯＲＴセッションでのシグナリング処理量を節約するため、距離情報をＨＡにキャッシュしておくこともできる。
【００４９】
距離情報を集めるためのシグナリングフローの例は、図８および図９における初期交渉フローに示してあり、上に説明してある。
【００５０】
対象のプロキシＨＡにおけるバインディング情報の確立
対象のプロキシＨＡのアドレスを認識した時点で、ＭＮ制御式の変形形態においてはＭＮによって、ＨＡ制御式の変形形態においてはＭＮのＨＡによって、そのアドレスにバインディングアップデート（ＢＵ）メッセージを送信することができる。なお、そのプロキシＨＡは、バインディング情報を受信した後、ＭＮのためのプロキシ近隣広告（proxy neighbour advertisement）を送信しない。プロキシ機能は、ＭＮの元のＨＡに代わってのトンネリングを指すのみである。
【００５１】
バインディング情報をセキュアに送信するためには、さまざまな問題を考慮しなければならない。第一に、悪意のあるノードによる、インターネットルータ（この場合にはプロキシＨＡ）における経路の注入（injection of route）を防止しなければならない。防止しなければ、そのノードは、トラフィックを別の悪意のあるノードにリダイレクトし、例えばそのトラフィックを分析または改ざんしてそれを被害者に転送することができる。攻撃者は、例えばインターネット接続が狭帯域であるためにトラフィック量を処理できない被害者に、トラフィックをリダイレクトすることもできる。
【００５２】
これを防止するためには、ＢＵの送信者をプロキシＨＡにおいて認証しなければならず、ＭＮ制御式の変形形態の場合には、主張されているＨｏＡをＭＮが本当に保持していることを証明すべきである。主張されたＨｏＡをＭＮが実際に保持しているかを調べるため、追加の到達性テストを実施することができる。認証と、送信者アドレス保持の証明は、公開鍵／秘密鍵とＩＤ証明書とによって達成することができる。ＩＤ証明書は、公開鍵を送信者アドレスにバインドし、ＢＵには秘密鍵によって署名する。ＩＤ証明書の代わりとしては、暗号化手法によって生成されるアドレス（ＣＧＡ：Cryptographically Generated Addresses）［Ａｕｒａ，Ｔ．の「Cryptographically Generated Addresses (CGA)」（Internet-Draft draft-ietf-send-cga-06、２００４年４月）］であり、このアドレスは、公開鍵を送信者アドレスにバインドする。ＣＧＡは、ＨｏＡのインタフェース識別子を認証するのみであり、従って、そのアドレスのプレフィックスが正しいことを証明するため追加の到達性テストを実施すべきである。鍵と証明書を割り当てるためには相当な管理処理量が要求され、この処理量は割当ての数に伴って大きくなるため、この方法はＨＡ制御式の変形形態にのみ適用すべきである。この場合、鍵および証明書は、すべてのＭＮではなくＨＡに割り当てるのみでよい。
【００５３】
ＭＮ制御式の変形形態の場合、ＣｏＡおよびＨｏＡのチェックとＢＵメッセージの認証は、ＲＦＣ３７７５に記載されている経路最適化モードにおいて使用されている往復経路確認手順を利用することによって達成することができる。しかしながら、ＲＦＣ３７７５における往復経路確認手順は、ＭＮ−ＣＮ経路およびＭＮ−ＨＡ−ＣＮ経路の両方において盗聴することのできる攻撃者は阻止できないことが周知である。ＲＦＣ３７７５においては、ＭＮとＨＡとの間の経路はＩＰＳｅｃ  ＳＡによって保護されている。従って、ＨＡとＣＮとの間の経路のみが重要である。さらには、攻撃者は、通常はネットワークのエッジに存在している。なぜなら、ルーティングインフラストラクチャはネットワークオペレータによってセキュアにされているためである。従って、攻撃者にとっての重要なポイントは、ＣＮの接続ポイントである。この問題は、特に本発明において問題となり、なぜなら、ホスト（例：ＣＮ）のみならずインターネットルータ（この場合にはプロキシＨＡ）においても経路が注入され、このことは攻撃者にさらなるオプションを与えるためである。しかしながら、ＲＦＣ３７７５とは異なり、本発明における手順は、ＭＮとＣＮとの間ではなくＭＮとプロキシＨＡとの間で実施され、プロキシＨＡは通常はネットワーク内またはルーティングインフラストラクチャ内に位置している。従って、（本発明において行われるように）プロキシＨＡを対象とする往復経路確認手順は、（ＲＦＣ３７７５において行われるように）ＣＮを対象とする場合よりもセキュアであると考えられる。
【００５４】
もう１つの問題は、別のＭＮのＣｏＡ（および従ってそのロケーション）を見つけ出す目的でＭＮがプロキシＨＡになりすますことが可能であってはならないことである。このため、ＢＵメッセージの受信者は、ネットワークオペレータの有効な（プロキシ）ＨＡであることを証明しなければならない。このことは、ネットワークオペレータによって発行される許可証明書によって達成することができる。そのような証明書は、［Ｊ．Ａｒｋｋｏ、Ｊ．Ｋｅｍｐｆ、Ｂ．Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ、Ｂ．ＺｉＩＩ、Ｐ．Ｎｉｋａｎｄｅｒの「SEcure Neighbor Discovery (SEND)」（IETF Internet Draft draft-ietf-send-ndopt-06、２００４年７月）］、あるいは［Ｍ．Ｌｉｅｂｓｃｈ、Ａ．Ｓｉｎｇｈ、Ｈ．Ｃｈａｓｋａｒ、Ｄ．Ｆｕｎａｔｏ、Ｅ．Ｓｈｉｍの「Candidate Access Router Discovery」（IETF Internet Draft draft-ietf-seamoby-card- protocol-08.txt、２００４年９月）］においても使用されている。２つの証明書、すなわち許可証明書およびＩＤ証明書により、ＨＡがネットワークオペレータのＨＡとして機能することを許可することができ、これらの証明書は公開鍵とＨＡアドレスとをバインドする。ＨＡ制御式の変形形態においては、ＢＵ情報の交換をセキュアにするため、公開鍵を使用して、ＨＡの間のＩＰｓｅｃセキュリティアソシエーションを初期化することができる。ＩＰｓｅｃセキュリティアソシエーションを確立する代わりに、シグナリングメッセージに秘密鍵によって直接署名することもできる。
【００５５】
これらのメッセージのすべては、ＯＲＴ要求／応答メッセージにノンスもしくはタイムスタンプ、またはその両方を追加することによって、リプレイ攻撃に対して保護することができる。もう１つのセキュリティ問題は、リソース枯渇ＤｏＳ攻撃である。メモリの枯渇を防止するためには、ＯＲＴの開始者が本物であると証明される前にＨＡにおいて状態（state）を確立すべきではない。ＨＡ制御式の変形形態においては、ＯＲＴ要求は署名され、この証明を提供する証明書を含んでいる。ＭＮ制御式の変形形態においては、ＯＲＴ要求によってＨＡに状態が確立されることはない。状態は、この証明を提供する往復経路確認手順の後にはじめて確立される。しかしながら、証明書の検証および公開鍵の署名には多大なＣＰＵリソースが必要であり、このことがＣＰＵ枯渇攻撃に利用され得る。この攻撃は、ＨＡ制御式の変形形態においてＨＡに影響するのみであり、なぜなら、ＭＮ制御式の変形形態においては、ＭＮは要求メッセージを送った後に証明書を検証すればよいためである。対抗策として、ＯＲＴ要求の受信した時点で、最初に、対象のアドレスが、確かに受信側ＨＡによって管理されているＣＮのアドレスであるかを調べることができる。そうではない場合、証明書を調べることなくその要求を拒否することができる。この方法では、攻撃者は、被害者のバインディングキャッシュに関する情報を最初に得る必要がある。ＯＲＴ応答メッセージの処理は、対応する要求（連続番号によって示される）と有効な証明書とがあらかじめ送信されている場合にのみ行うべきである。別の対抗策は、ＯＲＴ要求メッセージの受信者が検証に使用するリソース量の上限を設定しておくことである。この方法は、モバイルＩＰｖ６の経路最適化モードに対する類似する攻撃（「不必要なバインディングアップデートの攻撃」）の対抗策としても使用されている（Ｎｉｋａｎｄｅｒ，Ｐ．の「Mobile IP version 6 Route Optimization Security Design Background」（２００４年１０月）を参照）。
【００５６】
増幅（amplification）を伴う反射攻撃は、応答／ＡＣＫに対して必ずほぼ同じサイズまたはそれより小さいサイズの１つのパケットによって応答してその要求の送信者アドレスに送信するようにすることによって、防止される。
【００５７】
なお、ＭＮとプロキシＨＡとの間で送信されるシグナリングメッセージ（例：移動後のＢＵメッセージ）は、あらかじめ確立されるセキュリティアソシエーションを使用することによって認証下で送信するべきである。ＭＮ制御式の変形形態においては、ＭＮとプロキシＨＡが直接的なセキュリティアソシエーションを持つのに対して、ＨＡ制御式の変形形態においては、そのようなアソシエーションはない。従って、すべてのシグナリングメッセージはＭＮの元のＨＡを経由して現在のプロキシＨＡに到達しなければならない。また、ＭＮは、移動するときにＢＵを依然として元のＨＡに送信する。ＨＡ制御式の変形形態においては、次いで、元のＨＡがそのＢＵをプロキシＨＡに転送する。ＭＮ制御式の変形形態においては、ＭＮ自身が元のＨＡとプロキシＨＡの両方にＢＵを送信する。
【００５８】
図１１および図１２は、それぞれ、ＨＡ制御式の変形形態およびＭＮ制御式の変形形態においてシナリオｃ）〜ｅ）を達成するためのシグナリングフローの例を示している。対象のシナリオがａ）またはｂ）である場合には、バインディング情報は初期交渉時にプロキシＨＡにすでに送信されている。
【００５９】
対象のプロキシＨＡとの間でのトンネル終点の切り換え
対象のプロキシＨＡにおいてバインディング情報を確立した後、経路を最適化するためにトンネル終点をこの対象のプロキシに切り換えることができる。個々のＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルはつねに一方向であり、従って、入口点またはソースと出口点または宛先を持つ。ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルを確立または削除するときには、通常ではトンネルの入口点に対するアクションが必要となるのみである。しかしながら、出口点に通知すべきであり、なぜなら、出口点が、トンネリングされたパケットのソースと予測されるトンネル入口点とを比較できるためである。ＩＰｖ６のトンネリングの一般的なメカニズムは、ＲＦＣ２４７３に規定されている。
【００６０】
トンネルの切替えとして、次の２種類を区別することができる。
１）トンネルのソースを１つのプロキシＨＡから別のプロキシＨＡに移動させる
２）トンネルの宛先を１つのプロキシＨＡから別のプロキシＨＡに移動させる
トンネル確立要求メッセージをトンネルの新しいソースに送信し、トンネル削除要求メッセージをトンネルの現在のソースに送信する。さらに、トンネル切り換え通知メッセージを新しいトンネルの宛先に送信する。すべてのトンネル要求メッセージには、トンネルの対応する終点のアドレスが含まれている。通常では、１つのプロキシＨＡは、一方のノードのトンネルのソースであり、他方のノードのトンネルの宛先である。可能な場合、これらのメッセージを他のメッセージとまとめることができる。ＭＮ−ＣＮ経路全体におけるパケット消失を防止する目的で、トンネル（例：ＭＮ−ｐＨＡ）の切り換えのすべてを、対応するノードのトンネル（例：ｐＨＡ−ＣＮ）の切り換えと同期させるべきである。従って、すべての要求／通知メッセージに対して、ステータスコードを含んでいるＡＣＫメッセージによって応答しなければならない。このステータスコードは、正常なトンネル確立、すなわちプロキシＨＡの入力トンネルと送出トンネルの両方が確立されたかを示すのみでよい。さらに、ＭＮおよびＣＮは、ＭＮ−ＣＮ経路全体の正常な確立がステータスによって示される前に、送出トンネルを切り換えるべきではない。
【００６１】
別のノードから入ってくるデータパケット、または別のノードに送信されるデータパケットは、初期設定では依然として元のＨＡを経由してルーティングされる。トンネルの切替えは特定のＭＮ−ＣＮ通信セッションに適用されるのみであるため、プロキシＨＡにおける転送機能ではＩＰヘッダー内のソースアドレスも考慮すべきである。
【００６２】
ＨＡ制御式の変形形態およびＭＮ制御式の変形形態におけるシグナリングフローの例は、シナリオａ）およびｂ）の場合は図１０に、シナリオｃ）〜ｅ）の場合は図１１および図１２に示してある。
【００６３】
モビリティの存在下における経路の適合化
一般的には、ＯＲＴはいつでもバックグラウンドにおいて実行することができる。ＯＲＴは、通信パートナーとの接続の確立後、あるいは後からオンデマンドで起動することができる。ＭＮは移動ノードであり得るため、最適化された経路長が時間の経過後に最適ではなくなることがあり、ＯＲＴを再び実行する必要がある。しかしながら、いくつかのシグナリングは必要であるため、再実行手順は、できるだけ少ない頻度で、通信セッションが長時間にわたる場合にのみ繰り返すべきである。さらには、メリットが小さいとき、すなわち経路が短縮されない、またはわずかに短縮されるのみである場合には、再実行手順を実行すべきではない。
【００６４】
メリットは、候補のプロキシＨＡを経由する経路長を測定する手順を繰り返すことによって求めることができる。場合によっては、対象のシナリオを変更しなければならないことがある。１つの方法は、上述した距離測定手順を定期的に繰り返すことである。この方法は、両方のＭＮが絶えず移動しており、現在の経路と最適化後の経路との差がほぼ線形的に増大するとき、効果的であると考えられる。もう１つの方法は、ハンドオーバのたびに、またはＮ回のハンドオーバごとに再実行を起動することである。この方法は、モビリティが小さくハンドオーバの頻度が小さい場合に、効果的であると考えられる。
【００６５】
図１３は、パケット交換移動通信システムにおいてＭＮのホームエージェントとして機能するように構成することのできるネットワーク サーバ１３００の基本的な構造を示している。このネットワーク サーバ１３００は、（第１の）ＭＮのＨＡ、ＣＮのＨＡ、または任意のプロキシＨＡとして、上述した方法のステップ群を実行するように、さらに構成することができる。極めて包括的な実施形態においては、この サーバは、上述したタスクおよび代替方法のすべてまたはいくつかをサポートするように構成されている。
【００６６】
ネットワーク サーバ１３００は、処理ユニット１３０１と、ランダムアクセスメモリ１３０２と、自身をパケット交換ネットワークに接続するための少なくとも１つのネットワークインタフェース１３０３とを備えている。ネットワーク サーバ１３００は、さらに、不揮発性の半導体メモリ１３０４、もしくは磁気式または光学式のハードディスクドライブ１３０５、またはその両方を備えている。オプションとして、最初にプログラムをロードする、またはプログラムを更新する目的で、任意の種類の磁気式、光学式、または半導体の記憶媒体用の読み取り器を含めることができる。さらに、ネットワーク サーバ１３００は、本明細書に示していないオプションのコンポーネント（ディスプレイ画面、キーボードなど）を備えていることができる。
【００６７】
ＭＮのＨｏＡとＣｏＡとの間のバインディングを格納するためのバインディングキャッシュ１３０７，１３０８，および１３０９は、ＲＡＭ１３０２、ＮＶＭ１３０４、およびハードディスク１３０５のうちの１つ以上に確保されたメモリ空間とすることができる。
【００６８】
ネットワーク サーバ１３００は、ＲＡＭ１３０２、ＮＶＭ１３０４、ハードディスク１３０５のうちの１つ以上に格納されているプログラム命令をＣＰＵ１３０１上で実行することによって、上述した方法のステップ群を実行するように構成することができる。これらの命令は、これらのメモリにダウンロードできるように、媒体読み取り器１３０６によって読み取ることのできる任意の他のコンピュータ可読記憶媒体１３１０上に格納することができる。そのような媒体は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、フロッピー（登録商標）ディスク、または半導体メモリカードとすることができる。
【００６９】
本発明は、ＭＮのロケータから永久的な識別子へのマッピングを行う何らかの種類のモビリティエージェントを経由してデータパケットがルーティングされる他のモビリティ管理プロトコルおよびシステムにも、適用することができる。
【００７０】
略語のリスト
ＡＲ  アクセスルータ
ＢＵ  バインディングアップデート
ＣＮ  通信相手ノード
ＣｏＡ  気付アドレス
ＣＨＡ  通信相手ノードのホームエージェント
ＣＧＡ  暗号化手法によって生成されるアドレス
ＤＨＡＡＤ  動的ホームエージェントアドレス探索
ＤＮＳ  ドメインネームシステム
ＨＡ  ホームエージェント
ＨＭＩＰ  階層モバイルインターネットプロトコルバージョン６
ＨＮ  ホームネットワーク
ＨｏＡ  ホームアドレス
ＩＫＥ  インターネット鍵交換
ＬＰＡ  ロケーションプライバシーエージェント
ＬＣＳ  ロケーションプライバシー サーバ
ＭＡＰ  モビリティアンカーポイント
ＭＮ  移動ノード
ＯＲＣ  最適化された経路のキャッシュプロトコル
ＯＲＴ  最適化されたリバーストンネリング
ｐＨＡ  プロキシホームエージェント
ＲＡ  ルータ広告
ＲｃｏＡ  地域気付アドレス
ＲＯ  ルート最適化
ＳＥＮＤ  セキュア近隣発見
ＶｏＩＰ  ボイスオーバーインターネットプロトコル
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】双方向トンネリングモードにおける、プロキシＨＡを用いない場合のＭＮとＣＮとの間のデータ経路を示している。
【図２】ホームネットワーク内に位置している２つの一方向トンネリングプロキシＨＡを用いてのデータ経路を示している（シナリオａ）。
【図３】ＭＮのホームネットワーク内に位置している１つの双方向トンネリングプロキシＨＡを用いてのデータ経路を示している（シナリオｂ）。
【図４】図１と同じシナリオを示しており、エンティティ間の距離が異なる。
【図５】ＭＮおよびＣＮの移動先ネットワーク内に位置している２つの一方向トンネリング化プロキシＨＡを用いてのデータ経路を示している（シナリオｃ）。
【図６】ＭＮの移動先ネットワーク内に位置している１つの共通の双方向トンネリング化プロキシＨＡを用いてのデータ経路を示している（シナリオｄ）。
【図７】ＭＮおよびＣＮの移動先ネットワークの間のネットワーク内に位置している１つの共通の双方向トンネリング化プロキシＨＡを用いてのデータ経路を示している（シナリオｅ）。
【図８】ＨＡ制御式の変形形態における、シナリオａ）〜ｅ）における初期交渉のシグナリングフローを示している。
【図９】ＭＮ制御式の変形形態における、シナリオａ）〜ｅ）における初期交渉のシグナリングフローを示している。
【図１０】ＨＡ制御式およびＭＮ制御式の変形形態における、シナリオａ）およびｂ）におけるトンネル切り換えのシグナリングフローを示している。
【図１１】ＨＡ制御式の変形形態における、シナリオｃ）〜ｅ）におけるＢＵ交換およびトンネル切替えのシグナリングフローを示している。
【図１２】ＭＮ制御式の変形形態における、シナリオｃ）〜ｅ）におけるＢＵ交換およびトンネル切替えのシグナリングフローを示している。
【図１３】ＨＡとして使用できるネットワーク サーバの構造を示している。
【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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【国際調査報告】
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