(57)【要約】  WAPI枠組み方法(TePA、三重要素の対等認証に基づくアクセス制御方法)が無線ローカルエリアネットワーク、無線メトロポリタンエリアネットワークと無線パーソナルエリアネットワークを含む具体的なネットワーク上に応用される際のセキュリティアプリケーションプロトコルに適用できるIDに基づく無線マルチホップネットワークの認証アクセス方法、装置及びシステムである。前記方法は、以下のステップ：非制御ポートと制御ポートを定義し、コーディネーターがビーコンフレームをブロードキャストし、端末装置が接続要求指令を送信し、コーディネーターと端末装置が認証過程を行い、認証成功後にコーディネーターが制御ポートをオープンすると共に接続応答指令を送信し、端末装置が接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンしてネットワークにアクセスすることを含む。本発明は、従来の無線マルチホップネットワークの認証アクセス方法においてセキュリティ上のリスクが存在している技術的問題が解決され、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性と性能が向上されており、端末装置とコーディネーターとの間の通信セキュリティが保証される。
2011514032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
IDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法であって、以下のステップ、即ち、
コーディネーターがID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストすること、
コーディネーターはID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信すると、前記端末装置に対して認証を行うこと、
認証が成功した場合に、前記コーディネーターが制御ポートをオープンして前記端末装置を無線マルチホップネットワークにアクセスすること、
前記コーディネーターは、前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を、前記端末装置に送信すること、
を含むことを特徴とするIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項２】
前記方法は、
端末装置が、コーディネーターから送信されたビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信すること、
前記端末装置は、前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に、制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスすること、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項３】
前記方法は
認証プロトコルデータパケット及び管理情報が端末装置とコーディネーターの非制御ポートを通過し、アプリケーションデータパケットが端末装置とコーディネーターの制御ポートを通過するように、コーディネーターと端末装置の非制御ポート及び制御ポートを定義すること、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項４】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターが、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じてコーディネーター認証チャレンジを生成し、且つコーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとからなる認証アクティベートを端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証アクティベートを受信した後に、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログと端末装置一時的パブリックキーを生成し、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ、端末装置一時的パブリックキー、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、並びにこの前五項目の情報に対する端末装置の署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、前記認証要求における署名の正当性と、コーディネーター認証チャレンジの一致性と、端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、前記パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行うと判断されると、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキーとからなるパブリックキー取消照会要求をトラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信されたコーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置パブリックキー取消結果とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、端末装置パブリックキー取消結果を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、前記パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログとアクセス結果、並びにこの前五項目の情報に対するコーディネーターの署名、からなる認証応答を端末装置に送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項５】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
前記パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行う必要がないと判断されると、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、前記のパブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、からなる認証応答を端末装置に送信すること、
端末装置は、コーディネーターから送信された前記認証応答を受信した後に、前記認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性とアクセス結果を検証し、検証を通過しなかった場合に、認証が失敗となり、検証を通過した場合に、端末装置は、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項６】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
前記トラステッドセンターは、コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、パブリックキー取消照会ログを検証し、端末装置パブリックキーの有効性を検証し、端末装置パブリックキー取消結果を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置パブリックキー取消結果とを、パブリックキー取消照会応答として組み合わせて、コーディネーターに送信すること、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記述のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項７】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じて、コーディネーター認証チャレンジを生成し、そして、コーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとを、認証アクティベートとして組み合わせて、端末装置へ送信すること、
端末装置は、認証アクティベートを受信した後に、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキーを生成し、そして、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、パブリックキー取消照会ログ、端末装置一時的パブリックキー、並びにこの前五項目の情報に対する端末装置の署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、認証要求の署名の正当性、コーディネーター認証チャレンジの一致性及び端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行う場合に、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログとコーディネーターパブリックキーとをパブリックキー取消照会要求として組合せて、トラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信された、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答を受信した後に、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名の有効性を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログ、アクセス結果、コーディネーターパブリックキー取消照会結果及びパブリックキー取消照会署名、並びにこの前七項目の情報に対する署名、からなる認証応答を端末装置へ送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名が有効であることを検証してから端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項８】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行わないと判断されると、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、コーディネーターが、パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、を組み合わせた認証応答を端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性とアクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項９】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
トラステッドセンターは、前記コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、前記パブリックキー取消照会要求におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果を生成し、トラステッドセンタープライベートキーを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果に対して署名を算出して、パブリックキー取消照会署名を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名をパブリックキー取消照会応答として組み合わせて、コーディネーターへ送信すること
を更に含むことを特徴とする請求項７に記述のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１０】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じて、コーディネーター認証チャレンジを生成し、そして、コーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとからなる認証アクティベートを端末装置へ送信すること、
端末装置は、認証アクティベートを受け取った後に、前記認証アクティベートにおけるコーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキーを生成し、そして、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキー並びにこの前五項目の情報に対する署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、認証要求の署名の正当性、コーディネーター認証チャレンジの一致性及び端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行う場合に、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキーとコーディネーターパブリックキーとからなるパブリックキー取消照会要求をトラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信された、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキー取消結果と、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名の有効性を検証し、及び、端末装置パブリックキー取消結果を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログ、アクセス結果、コーディネーターパブリックキー取消照会結果及びパブリックキー取消照会署名、並びにこの前七項目の情報に対する署名、からなる認証応答を端末装置へ送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名が有効であることを検証してから端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１１】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、パブリックキー取消照会を行わない場合に、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、コーディネーターがパブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、を組み合わせた認証応答を端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性及びアクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含む特徴とする請求項１０に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１２】
前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
トラステッドセンターは、前記コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、パブリックキー取消照会ログを検証し、端末装置パブリックキーの有効性を検証して、端末装置パブリックキー取消結果を生成し、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証して、コーディネーターパブリックキー取消照会結果を生成し、トラステッドセンタープライベートキーを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果に対して署名を算出し、パブリックキー取消照会署名を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキー取消結果と、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とをパブリックキー取消照会応答として組み合わせてコーディネーターへ送信することを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１３】
前記方法は、認証が成功した後に、コーディネーターと端末装置がユニキャストキーのネゴシエーションを行うことを更に含むことを特徴とする請求項２〜請求項１２の何れかに記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１４】
前記コーディネーターと端末装置がユニキャストキーのネゴシエーションを行うことについての過程は、
認証が成功した後に、コーディネーターは、ユニキャストキーを確立又は更新する必要がある時に、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを生成し、コーディネーターはコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを、ユニキャストキーのネゴシエーション要求に形成して、端末装置へ送信すること、
端末装置は、ユニキャストキーのネゴシエーション要求を受信した後に、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを生成し、ベースキー、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ及び端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のユニキャストキーを生成し、そして、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジとメッセージ識別コードとからなるユニキャストキーのネゴシエーション応答をコーディネーターへ送信すること（ここで、前記メッセージ識別コードは、端末装置がコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに基づいて算出して得られたものである）、
コーディネーターは、ユニキャストキーのネゴシエーション応答を受信した後に、ベースキーと、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジとに基づいてユニキャストキーを算出し、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジの一致性と端末装置のメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ及び端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに対して算出されたメッセージ識別コードからなるユニキャストキーネゴシエーション確認を端末装置へ送信すること、
端末装置は、ユニキャストキーネゴシエーション確認を受信した後に、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジの一致性とコーディネーターのメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、ユニキャストキーのネゴシエーションが成功となること、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１５】
前記方法は、ユニキャストキーのネゴシエーションが完了した後に、前記コーディネーターと端末装置がマルチキャストキーの通告を行うことを更に含むことを特徴とする請求項１３に記述のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１６】
前記マルチキャストキーの通告の具体的な過程は、
ユニキャストキーのネゴシエーションが成功した後に、コーディネーターがマルチキャストキーを確立又は更新しようとする時に、通告メインキーによりマルチキャストキーを算出し、ユニキャストキーにおける暗号化キーを利用して通告メインキーを暗号化してマルチキャストキー通告ログを生成し、及び、マルチキャストキー通告ログ、暗号化されたマルチキャスト通告メインキー及びメッセージ識別コードからなるマルチキャストキー通告を端末装置へ送信すること、ここで、前記のメッセージ識別コードは、コーディネーターがマルチキャストキーにおける識別キーを利用してマルチキャストキー通告ログと暗号化されたマルチキャスト通告メインキーに対して算出して得られたメッセージ識別コードであり、
端末装置は、前記マルチキャストキー通告を受信した後に、前記マルチキャストキー通告ログがローカルで計算したマルチキャストキー通告ログと同じであるかどうかを検証し、同じである場合に、通告メインキーを利用してマルチキャストキーを算出し、そして、コーディネーターのメッセージ識別コードの有効性を続けて検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、マルチキャストキー通告ログとメッセージ識別コードとをマルチキャストキー応答として組み合わせてコーディネーターへ送信すること（ここで、前記のメッセージ識別コードは端末装置がローカルに生成されたマルチキャストキーにおける識別キーを利用してマルチキャストキー通告ログメッセージに対して算出して得られたメッセージ識別コードである）、
コーディネーターが前記マルチキャストキー応答を受信した後に、コーディネーターがマルチキャストキー通告ログの一致性と端末装置のメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、マルチキャストキーのネゴシエーションが成功となること、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載のIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法。
【請求項１７】
コーディネーターであって、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストするブロードキャスト手段と、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信した時に前記端末装置に対して認証を行う認証手段と、
前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を前記端末装置に送信する送信手段と、
を含むことを特徴とするコーディネーター。
【請求項１８】
認証プロトコルデータパケット及び管理情報が当該コーディネーターと端末装置の非制御ポートを通過し、アプリケーションデータパケットが当該コーディネーターと端末装置の制御ポートを通過するように、当該コーディネーターと端末装置の非制御ポート及び制御ポートを予め定義する定義手段を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載のコーディネーター。
【請求項１９】
端末装置であって、
コーディネーターから送信された、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信する接続要求送信手段と、
前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスするアクセス手段と、
を含むことを特徴とする端末装置。
【請求項２０】
IDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセスシステムであって、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストするブロードキャスト手段と、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信した時に前記端末装置に対して認証を行う認証手段と、前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を前記端末装置に送信する送信手段とを含むコーディネーターと、
コーディネーターから送信された、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信する接続要求送信手段と、前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスするアクセス手段とを含む端末装置と、
を含むことを特徴とするIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2008年1月23日に、中国特許局に提出した、出願番号が200810017385.7、発明名称が「IDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が援用により本出願に結合される。
【０００２】
本発明はネットワーク認証アクセス方法に関し、特にIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法、端末装置及びシステムに関する。  
【背景技術】
【０００３】
コンピュータネットワークとグローバル移動通信技術の発展に伴って、ノードパソコン、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、コンピュータ周辺機器、移動電話、ポケットベル及び家用電子製品等を含む携帯型デジタル処理端末装置が既に人々の日常生活と仕事の必需品となっている。それらの何れにも高い処理能力と大きい記憶スペースが備えられており、パーソナルオペレーションシステム(POS)が形成されている。しかし、現在、これらの端末装置の間での情報の交換は殆どケーブルの接続に依存しているので、使用上に非常に不便であり、パーソナルオペレーションシステム内のこれらの端末装置が接続されて本当に端末装置間での移動可能な、自動的な相互接続が実現される無線技術が益々必要になってきた。このような無線技術は、無線マルチホップネットワーク技術である。無線マルチホップネットワークにおいては、マルチホップルーティングの方式により非隣接の端末装置の間における通信データの転送を行う必要がある。
【０００４】
マルチホップネットワークにおいては、端末装置と、ルーティングコーディネーターと、ネットワークコーディネーターとトラステッドセンターという、役割が4種類に分けられた装置が存在している。端末装置は、当該ネットワークにおいて、他の装置と通信可能であるが、他の装置のためにデータを転送することができず、即ち、ルーティング機能を実現できない。ルーティングコーディネーターは、端末装置の機能に加えて、当該ネットワークにおける他の装置のために、データ転送の役割を有し、即ちルーティング機能を実現できる。ネットワークコーディネーターは、ネットワークビーコンを送信し、一つのネットワークを構築し、ネットワークノードを管理し、ネットワークノードの情報を記憶し、ペアとなるノードの間のルーティング情報を探し、及び情報を常に受信する役割を有し、当該ネットワークにおける他の装置のためにデータの転送を行うこともでき、即ちルーティング機能を実現できる。ネットワークコーディネーターとルーティングコーディネーターとはコーディネーターと総称することができる。トラステッドセンターは、当該ネットワークのキー管理センターであって、当該ネットワークにおける全ての装置に対してキー情報を配置する役割を有する。トラステッドセンターとしては、ネットワークコーディネーターが担当しても良いし、ネットワークコーディネーターにより指定された当該ネットワークにおける他の装置が担当しても良い。図１に示されたように、無線マルチホップネットワークは、スター型ネットワークとポイントツーポイント型ネットワークという二種類のネットワークトポロジー構造をサポートしている。ポイントツーポイント型ネットワークのネットワークトポロジー構造は更にメッシュ構造とクラスタ構造に分けられることができる。
【０００５】
無線マルチホップネットワークについては、現在採用されているセキュリティ方案は、以下であり、即ち、
第一種類のセキュリティ方案は、アドホックネットワークの形式であって、装置が先ず無線マルチホップネットワークに接続し、次に無線マルチホップネットワークから動的にキー情報を取得し、例えば無線マルチホップネットワークにおける分散型CAからIDに基づく(身元パスワード系に基づく)プライベートキーを取得し、最後にIDに基づくパブリックキープライベートキーペアを利用してセキュリティ通信を行うことであり、
第二種類のセキュリティ方案は、接続後に認証する形式であって、装置が先ず無線マルチホップネットワークに接続し、次にネットワークコーディネーターにより装置に対する認証を完成し、最後にネゴシエーションのセッションキーを利用してセキュリティ通信を行うことであり、例えばIEEE802.15.4/ZigBee標準に従ったものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第一種類のセキュリティ方案については、任意の装置も無線マルチホップネットワークのメンバーになることができ、正当な装置と不正な装置との区別がなく、明らかに安全ではない。第二種類のセキュリティ方案については、装置が無線マルチホップネットワークに接続した後に、ネットワークコーディネーターが初めて装置に対して認証を行うので、任意の装置もある無線マルチホップネットワークに接続することができ、且つ、それがネットワークコーディネーターによって当該ネットワークから外される前にネットワークにおける他の装置と通信可能であり、これも安全ではなく、更にある程度の通信の無駄が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来の無線マルチホップネットワークの認証アクセス方法にはセキュリティ上のリスクが存在している技術的課題が解決されるIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法、端末装置及びシステムを提供する。
【０００８】
上述の技術的課題を解決するために、本発明の技術的解決案は、
IDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法であって、以下のステップ、即ち、
コーディネーターがID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストすること、
コーディネーターはID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信すると、前記端末装置に対して認証を行うこと、
認証が成功した場合に、前記コーディネーターが制御ポートをオープンして前記端末装置を無線マルチホップネットワークにアクセスすること、
前記コーディネーターは、前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を、前記端末装置に送信すること、
を含むIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセス方法である。
【０００９】
好ましくは、前記方法は、
端末装置が、コーディネーターから送信されたビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信すること、
前記端末装置は、前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に、制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスすること、を更に含む。
【００１０】
好ましくは、前記方法は
認証プロトコルデータパケット及び管理情報が端末装置とコーディネーターの非制御ポートを通過し、アプリケーションデータパケットが端末装置とコーディネーターの制御ポートを通過するように、コーディネーターと端末装置の非制御ポート及び制御ポートを定義することを更に含む。
【００１１】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターが、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じてコーディネーター認証チャレンジを生成し、且つコーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとからなる認証アクティベートを端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証アクティベートを受信した後に、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログと端末装置一時的パブリックキーを生成し、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ、端末装置一時的パブリックキー、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、並びにこの前五項目の情報に対する端末装置の署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、前記認証要求における署名の正当性と、コーディネーター認証チャレンジの一致性と、端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、前記パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行うと判断されると、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキーとからなるパブリックキー取消照会要求をトラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信されたコーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置パブリックキー取消結果とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、端末装置パブリックキー取消結果を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、前記パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログとアクセス結果、並びにこの前五項目の情報に対するコーディネーターの署名、からなる認証応答を端末装置に送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含む。
【００１２】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
前記パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行う必要がないと判断されると、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、前記のパブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、からなる認証応答を端末装置に送信すること、
端末装置は、コーディネーターから送信された前記認証応答を受信した後に、前記認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性とアクセス結果を検証し、検証を通過しなかった場合に、認証が失敗となり、検証を通過した場合に、端末装置は、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含む。
【００１３】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
前記トラステッドセンターは、コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、パブリックキー取消照会ログを検証し、端末装置パブリックキーの有効性を検証し、端末装置パブリックキー取消結果を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置パブリックキー取消結果とを、パブリックキー取消照会応答として組み合わせて、コーディネーターに送信すること、を更に含む。
【００１４】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じて、コーディネーター認証チャレンジを生成し、そして、コーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとを、認証アクティベートとして組み合わせて、端末装置へ送信すること、
端末装置は、認証アクティベートを受信した後に、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキーを生成し、そして、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、パブリックキー取消照会ログ、端末装置一時的パブリックキー、並びにこの前五項目の情報に対する端末装置の署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、認証要求の署名の正当性、コーディネーター認証チャレンジの一致性及び端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行う場合に、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログとコーディネーターパブリックキーとをパブリックキー取消照会要求として組合せて、トラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信された、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答を受信した後に、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名の有効性を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログ、アクセス結果、コーディネーターパブリックキー取消照会結果及びパブリックキー取消照会署名、並びにこの前七項目の情報に対する署名、からなる認証応答を端末装置へ送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名が有効であることを検証してから端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含む。
【００１５】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行わないと判断されると、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、コーディネーターがパブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、を組み合わせた認証応答を端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性とアクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含む。
【００１６】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
トラステッドセンターは、前記コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、前記パブリックキー取消照会要求におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果を生成し、トラステッドセンタープライベートキーを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果に対して署名を算出して、パブリックキー取消照会署名を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名をパブリックキー取消照会応答として組み合わせて、コーディネーターへ送信することを更に含む。
【００１７】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、端末装置から送信された接続要求指令を受信したことに応じて、コーディネーター認証チャレンジを生成し、そして、コーディネーター認証チャレンジとコーディネーターパブリックキーとからなる認証アクティベートを端末装置へ送信すること、
端末装置は、認証アクティベートを受け取った後に、前記認証アクティベートにおけるコーディネーターパブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキーを生成し、そして、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター認証チャレンジ、端末装置パブリックキー、パブリックキー取消照会ログ及び端末装置一時的パブリックキー並びにこの前五項目の情報に対する署名からなる認証要求をコーディネーターへ送信すること、
コーディネーターは、前記認証要求を受信した後に、認証要求の署名の正当性、コーディネーター認証チャレンジの一致性及び端末装置一時的パブリックキーの有効性を検証し、検証を通過した場合に、パブリックキー取消照会ログに基づいてパブリックキー取消照会を行うかどうかを判断し、パブリックキー取消照会を行う場合に、コーディネーターは、パブリックキー取消照会ログを設置し、及び、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジを生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、端末装置認証チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキーとコーディネーターパブリックキーとからなるパブリックキー取消照会要求をトラステッドセンターへ送信すること、
コーディネーターは、トラステッドセンターから送信された、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキー取消結果と、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とからなるパブリックキー取消照会応答を受信すること、
コーディネーターは、前記パブリックキー取消照会応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジとパブリックキー取消照会ログの一致性を検証し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名の有効性を検証し、及び、端末装置パブリックキー取消結果を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、パブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、端末装置の身元ログ、アクセス結果、コーディネーターパブリックキー取消照会結果及びパブリックキー取消照会署名、並びにこの前七項目の情報に対する署名、からなる認証応答を端末装置へ送信すると共に、コーディネーターは、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答におけるパブリックキー取消照会ログを検証し、認証応答の署名の有効性を検証し、端末装置認証チャレンジ、パブリックキー取消照会ログと端末装置の身元ログの一致性を検証し、及び、アクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名が有効であることを検証してから端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を含む。
【００１８】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
コーディネーターは、パブリックキー取消照会を行わない場合に、コーディネーター一時的パブリックキーとアクセス結果を生成し、そして、コーディネーターがパブリックキー取消照会ログ、端末装置認証チャレンジ、コーディネーター一時的パブリックキー、アクセス結果、並びにこの前四項目の情報に対するコーディネーターの署名、を組み合わせた認証応答を端末装置へ送信すること、
端末装置は、前記認証応答を受信した後に、前記認証応答の署名の有効性、端末装置認証チャレンジの一致性及びアクセス結果を検証し、検証を通過した場合に、端末装置一時的パブリックキーとコーディネーター一時的プライベートキーに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のベースキーを生成し、認証が成功となること、
を更に含む。
【００１９】
好ましくは、前記の前記端末装置に対して認証を行うことについての具体的な過程は、
トラステッドセンターは、前記コーディネーターから送信されたパブリックキー取消照会要求を受信した後に、パブリックキー取消照会ログを検証し、端末装置パブリックキーの有効性を検証して、端末装置パブリックキー取消結果を生成し、コーディネーターパブリックキーの有効性を検証して、コーディネーターパブリックキー取消照会結果を生成し、トラステッドセンタープライベートキーを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果に対して署名を算出し、パブリックキー取消照会署名を生成し、そして、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジと、パブリックキー取消照会ログと、端末装置パブリックキー取消結果と、コーディネーターパブリックキー取消照会結果とパブリックキー取消照会署名とをパブリックキー取消照会応答として組み合わせてコーディネーターへ送信することを更に含む。
【００２０】
好ましくは、前記方法は、認証が成功した後にコーディネーターと端末装置がユニキャストキーのネゴシエーションを行うことを更に含む。
【００２１】
好ましくは、前記コーディネーターと端末装置がユニキャストキーのネゴシエーションを行うことについての過程は、
認証が成功した後に、コーディネーターは、ユニキャストキーを確立又は更新する必要がある時に、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを生成し、コーディネーターはコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを、ユニキャストキーのネゴシエーション要求に形成して、端末装置へ送信すること、
端末装置は、ユニキャストキーのネゴシエーション要求を受信した後に、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジを生成し、ベースキー、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ及び端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに基づいて端末装置とコーディネーターとの間のユニキャストキーを生成し、そして、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジとメッセージ識別コードとからなるユニキャストキーのネゴシエーション応答をコーディネーターへ送信すること（ここで、前記メッセージ識別コードは、端末装置がコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに基づいて算出して得られたものである）、
コーディネーターは、ユニキャストキーのネゴシエーション応答を受信した後に、ベースキーと、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジと端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジとに基づいてユニキャストキーを算出し、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジの一致性と端末装置のメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、コーディネーターは、コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ及び端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジに対して算出されたメッセージ識別コードからなるユニキャストキーネゴシエーション確認を端末装置へ送信すること、
端末装置は、ユニキャストキーネゴシエーション確認を受信した後に、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジの一致性とコーディネーターのメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、ユニキャストキーのネゴシエーションが成功となること、
を含む。
【００２２】
好ましくは、前記方法は、ユニキャストキーのネゴシエーションが完了した後に、前記コーディネーターと端末装置がマルチキャストキーの通告を行うことを更に含む。
【００２３】
好ましくは、前記マルチキャストキーの通告の具体的な過程は、
ユニキャストキーのネゴシエーションが成功した後に、コーディネーターがマルチキャストキーを確立又は更新しようとする時に、通告メインキーによりマルチキャストキーを算出し、ユニキャストキーにおける暗号化キーを利用して通告メインキーを暗号化してマルチキャストキー通告ログを生成し、及び、マルチキャストキー通告ログ、暗号化されたマルチキャスト通告メインキー及びメッセージ識別コードからなるマルチキャストキー通告を端末装置へ送信すること、ここで、前記のメッセージ識別コードは、コーディネーターがマルチキャストキーにおける識別キーを利用してマルチキャストキー通告ログと暗号化されたマルチキャスト通告メインキーに対して算出して得られたメッセージ識別コードであり、
端末装置は、前記マルチキャストキー通告を受信した後に、前記マルチキャストキー通告ログがローカルで計算したマルチキャストキー通告ログと同じであるかどうかを検証し、同じである場合に、通告メインキーを利用してマルチキャストキーを算出し、そして、コーディネーターのメッセージ識別コードの有効性を続けて検証し、検証を通過した場合に、端末装置は、マルチキャストキー通告ログとメッセージ識別コードとをマルチキャストキー応答として組み合わせてコーディネーターへ送信すること、ここで、前記のメッセージ識別コードは端末装置がローカルに生成されたマルチキャストキーにおける識別キーを利用してマルチキャストキー通告ログメッセージに対して算出して得られたメッセージ識別コードであり、
コーディネーターが前記マルチキャストキー応答を受信した後に、コーディネーターがマルチキャストキー通告ログの一致性と端末装置のメッセージ識別コードの有効性を検証し、検証を通過した場合に、マルチキャストキーのネゴシエーションが成功となること、
を含む。
【００２４】
本発明は、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストするブロードキャスト手段と、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信した時に前記端末装置に対して認証を行う認証手段と、
前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を前記端末装置に送信する送信手段と、
を含むコーディネーターを更に提供している。
【００２５】
好ましくは、認証プロトコルデータパケット及び管理情報が当該コーディネーターと端末装置の非制御ポートを通過し、アプリケーションデータパケットが当該コーディネーターと端末装置の制御ポートを通過するように、当該コーディネーターと端末装置の非制御ポート及び制御ポートを予め定義する定義手段を更に含む。
【００２６】
本発明は、
コーディネーターから送信された、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信する接続要求送信手段と、
前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスするアクセス手段と
を含む端末装置を更に提供している。
【００２７】
本発明は、
ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストするブロードキャスト手段と、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信した時に前記端末装置に対して認証を行う認証手段と、前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を前記端末装置に送信する送信手段とを含むコーディネーターと、
コーディネーターから送信された、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信する接続要求送信手段と、前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスするアクセス手段とを含む端末装置と、
を含むIDに基づく無線マルチホップネットワーク認証アクセスシステムを更に提供している。
【発明の効果】
【００２８】
上述の技術案からわかるように、本発明は下記の利点を有する。即ち、
１.端末装置が認証に通過してから始めてコーディネーターに接続することが可能となり、端末装置から無線マルチホップネットワークへの認証アクセスが実現される。端末装置がコーディネーターに対して認証を行っても良く、認証結果に応じて当該コーディネーターにアクセスするかどうかを判定する。従って、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性と性能を向上することができる。
２.端末装置とコーディネーターの何れも、非制御ポートと制御ポートを定義しており、認証結果を利用してそれらを制御し、従って、ポートアクセス制御系が形成され、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性を向上することができる。
３.端末装置とコーディネーターは、異なるセキュリティサービスに対して、ユニキャストキーのネゴシエーション過程とマルチキャストキーの通告過程を定義しており、従って、端末装置とコーディネーターとの間の通信セキュリティを保証することができる。
４. 三重要素の対等認証プロトコルを採用しており、トラステッドセンターが端末装置とコーディネーターに対してパブリックキー取消テーブルを提供し、端末装置とコーディネーターの双方向の認証を実現し、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性を向上することができる。
５.IDに基づくパブリックキー自体が取消特性を有し、且つIDに基づくパブリックキーの長さが短いので、パブリックキー取消照会の回数と転送でのトラフィックが低減され、従って、端末装置が無線マルチホップネットワークにアクセスする際の性能を向上することができる。
６. トラステッドセンターからコーディネーターへ送信される情報は、セキュリティチャネルで転送され、当該セキュリティチャネルは非対話型によりコーディネーターとトラステッドセンターのパブリックキープライベートキーペアを利用して確立することができ、それらの間のキーネゴシエーション過程が無くされ且つトラステッドセンターからコーディネーターへ送信される情報の複雑さが低減され、したがって、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際の性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は無線マルチホップネットワークのネットワークトポロジー構造図であり、図１Aはスター型ネットワークトポロジー構造図、図１Bはメッシュネットワークトポロジー構造図、図１Cはクラスタ型ネットワークトポロジー構造図、「●」はコーディネーター、「○」は端末装置、「    」は通信チャネルである。
【図２】図２は無線マルチホップネットワークの認証アクセスシステムの構成模式図であり、図２において、Aは認証アクセスを要求する端末装置、BはAに関連するコーディネーター、Sは当該無線マルチホップネットワークのトラステッドセンターである。
【図３】図３は本発明における認証過程の模式図である。
【図４】図４は本発明におけるユニキャストキーのネゴシエーション過程の模式図である。
【図５】図５は本発明におけるマルチキャストキーのネゴシエーション過程の模式図である。
【図６】図６は本発明における認証過程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、WAPI枠組み (TePA、三重要素の対等認証に基づくアクセス制御方法)が無線ローカルエリアネットワーク、無線メトロポリタンエリアネットワークを含む具体的なネットワーク上に応用される際のセキュリティアプリケーションプロトコルに適用できる。
【００３１】
無線マルチホップネットワークの認証アクセスシステムにおいて、認証の目的が、端末装置とそれに関連するコーディネーターとの間に信頼を確立し、それらの間のリンク上に転送されるデータを保護することにある。端末装置とそれに関連するコーディネーターは、同一の管理領域、即ちある無線マルチホップネットワークに属し、当該無線マルチホップネットワークのトラステッドセンターが、当該無線マルチホップネットワークにおける全ての装置に対して、例えば認証及びキー管理スイートが異なるキー情報の配置を行う必要がある。
【００３２】
無線マルチホップネットワークの認証アクセスシステムにおいて、コーディネーターはビーコンフレームをブロードキャストし、コーディネーターによりブロードキャストされるビーコンフレームにおいて、コーディネーターのサポートする認証及びキー管理スイートがID方式に基づく認証及びキースイートである。端末装置は、コーディネーターのビーコンフレームによりコーディネーターのサポートする認証及びキー管理スイートを識別し、そして、端末装置がID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートするかどうかを検証し、サポートしており且つ当該方式のキー情報を備える場合に、端末装置は、当該コーディネーターへ接続要求指令を送信する。
【００３３】
コーディネーターは、端末装置からの接続要求指令を受信すると、接続要求指令から端末装置もID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートすることが知られた場合に、コーディネーターは、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートにより、当該端末装置と認証過程を行い、そして、当該端末装置へ接続応答指令を送信する。認証が成功した場合に、コーディネーターは、当該端末装置を無線マルチホップネットワークにアクセスし、その送信された接続応答指令に、例えば、割当てられたネットワークアドレスであって、いくらかのアクセス情報が含まれる。認証が成功し且つコーディネーターが当該端末装置とユニキャストキーのネゴシエーションを行おうとする場合に、コーディネーターは、当該端末装置とユニキャストキーのネゴシエーション過程を行う。ユニキャストキーのネゴシエーションが通過し且つコーディネーターが当該端末装置とマルチキャストキーのネゴシエーションを行おうとする場合に、コーディネーターは当該端末装置とマルチキャストキー通告過程を行う。
【００３４】
端末装置は、コーディネーターと認証過程を行った後に、当該コーディネーターから送信された接続応答指令が受信されることになる。端末装置は当該コーディネーターからの接続応答指令を受信すると、端末装置と当該コーディネーターとの認証が成功し且つ当該コーディネーターから送信された接続応答指令にいくらかのアクセス情報が含まれている場合に、端末装置は、当該コーディネーターに接続され、そして、当該無線マルチホップネットワークにアクセスされる。端末装置がネットワークにアクセスされた後に当該コーディネーターから送信されたユニキャストキーのネゴシエーション要求指令を受信した場合に、端末装置は、当該コーディネーターとユニキャストキーのネゴシエーション過程を行う。端末装置は、ユニキャストキーのネゴシエーション過程を成功に完成した後に当該コーディネーターから送信されたマルチキャストキー通告要求指令を受信した場合に、端末装置は、当該コーディネーターとマルチキャストキー通告過程を行う。
【００３５】
端末装置とコーディネーターとのいずれも、非制御ポートと制御ポートを定義しており、且つポート制御能力を有している。非制御ポートは、認証プロトコルデータポケットと認証成功前の管理情報のみが通過でき、制御ポートはアプリケーションデータパケットが通過できる。端末装置とコーディネーターは、認証成功前に非制御ポートのみを使用して通信を行うことができ、それらの認証が成功した後にだけ、それらが制御ポートをオープンして通信を行うことになる。
【００３６】
図２は無線マルチホップネットワークの認証アクセスシステムであり、Aは認証アクセスを要求する端末装置、BはAに関連するコーディネーター、Sは当該無線マルチホップネットワークのトラステッドセンターであり、且つAとBとのいずれもSに配置されたキー情報を備えることが要求され、実線は認証アクセス済みの状態、点線は認証アクセスを行う必要がある状態を示す。
【００３７】
LR-WPAN、HR-WPANとWSNの何れも、このような無線マルチホップネットワークトポロジー構造をサポートするので、このような認証アクセス方法がそれらに適用できる。
【００３８】
認証過程については、図３を参照して以下のように具体的に実現される。認証過程のフローチャート模式図については図６を参照する。
【００３９】
1]端末装置から送信された接続要求指令から、端末装置により選択された認証及びキー管理スイートがID方式に基づく認証及びキー管理スイートであることが知られた場合に、コーディネーターは以下のような処理を行う。即ち、
a)乱数ジェネレータによりコーディネーター認証チャレンジN1を生成し、チャレンジが挑戦字、乱数とも称している。
b)端末装置へコーディネーター認証チャレンジN1と、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKを送信する。
【００４０】
2]端末装置は、ステップ１]においてコーディネーターから送信された情報を受信した時に以下のような処理を行う。即ち、
a) コーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKを検証し、既に期限を越えた場合に当該情報を廃棄し、そうでなければ、乱数ジェネレータにより端末装置認証チャレンジN2を生成する。
b)予めインストールされたECCドメインパラメータPECCによりECDH交換用の一時的プライベートキーxと一時的パブリックキーx・Pを生成する。
c)端末装置がコーディネーターパブリックキーPKID-Cに対する取消照会を要求する必要がある場合に、パブリックキー取消照会ログQFPKビット0の値を1とし、そうでなければ、0とする。
d)端末装置が端末装置プライベートキーSKID-Tを使用してパブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーター認証チャレンジN1と、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーx・P、コーディネーターの身元ログIDCと、端末装置の身元ログIDTと端末装置パブリックキーの有効期限TLT-PKとに対して署名の計算を行って端末装置の認証要求の署名SigTを生成する。
e)パブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーター認証チャレンジN1と、端末装置認証チャレンジN2と、一時パブリックキーx・Pと、コーディネーターの身元ログIDCと、端末装置パブリックキーPKID-T中の最後の二つのフィールドと端末装置により生成された端末装置の認証要求の署名SigTとをコーディネーターへ送信する。
【００４１】
3]コーディネーターはステップ２]において端末装置から送信された情報を受信した後に、以下のような処理を行う。即ち、
a)コーディネーター認証チャレンジN1とコーディネーターの身元ログIDCがステップ1での自体から送信された対応値と一致しているかどうかを検証し、一致していない場合に、当該情報を廃棄する。
b)端末装置パブリックキーの有効期限TLT-PKを検証し、既に期限を越えた場合に当該情報を廃棄する。
c) 端末装置パブリックキーPKID-T中の最後の二つのフィールドと、無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと無線マルチホップネットワークログIDNetとをカスケード接続して端末装置パブリックキーPKID-Tを構成し、そして、当該端末装置パブリックキーPKID-Tと予めインストールされた身元に基づくパブリックパラメータPIDを使用して端末装置の認証要求の署名SigTを検証し、署名の検証が成功しなかった場合に当該情報を廃棄する。
d)パブリックキー取消照会ログQFPKのビット0を検査し、ビット0の値が1である場合にe)操作を実行し、そうでなければ、f)操作を実行する。
e)乱数生成アルゴリズムによりコーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3を生成する。コーディネーターも端末装置パブリックキーPKID-Tに対する取消照会を要求する必要がある場合に、パブリックキー取消照会ログQFPKのビット1の値を1とし、トラステッドセンターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と、端末装置の身元ログIDTと、装置のパブリックキーの有効期限TLT-PKと、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKとを送信し、そうでなければ、パブリックキー取消照会ログQFPKのビット1の値を0とし、トラステッドセンターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKとを送信する。
f) コーディネーターが端末装置パブリックキーPKID-Tに対する取消照会を要求する必要がある場合に、パブリックキー取消照会ログQFPKのビット1の値を1とし、乱数生成アルゴリズムによりコーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3を生成し、トラステッドセンターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と、端末装置の身元ログIDTと、装置のパブリックキーの有効期限TLT-PKとを送信し、そうでなければ、パブリックキー取消照会ログQFPKのビット1の値を0とし、予めインストールされたECCドメインパラメータPECCによりECDH交換用の一時的プライベートキーy、一時的パブリックキーy・Pを生成し、自身の一時的プライベートキーyとステップ2)で端末装置から送信された一時的パブリックキーx・Pを使用してECDH計算を行ってメインキーシード(x・y・P)abscissaを取得し、それに対して拡張KD-HMAC-SHA256((x・y・P)abscissa、N1||N2||「base key expansion for key and additional nonce」)を行って、端末装置とコーディネーターとの間のベースキーBKを生成し、アクセス結果ReIを生成し、コーディネータープライベートキーSKID-Cを使用してパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTとアクセス結果ReIとに対して署名の計算を行って、コーディネーター認証応答署名SigCを生成し、端末装置へパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIとコーディネーターにより生成されたコーディネーター認証応答署名SigCとを送信し、そして、ステップ6]を実行する。
【００４２】
4] トラステッドセンターはステップ3]でコーディネーターから送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a)パブリックキー取消照会ログQFPKのビット0とビット1の値を検査し、ビット0とビット1の値はいずれも1である場合にb)操作を実行し、ビット0の値は1、ビット1の値は0である場合にc)操作を実行し、ビット0の値は0、ビット1の値は1である場合にd)操作を実行する。
b) 無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと、無線マルチホップネットワークログIDNetと、端末装置の身元ログIDTと端末装置パブリックキーの有効期限TLT−PKとをカスケード接続して端末装置パブリックキーPKID-Tを構成し、無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと、無線マルチホップネットワークログIDNetと、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC−PKとをカスケード接続してコーディネーターパブリックキーPKID-Cを構成し、そして、トラステッドセンターにおける当該無線マルチホップネットワークのIDに基づくパブリックキー取消テーブルを照会し、端末装置パブリックキー取消結果ReTとコーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKを生成し、トラステッドセンターのプライベートキーSKID-Sを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKに対して署名の計算を行って、パブリックキー取消照会署名SigSを生成し、コーディネーターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と、端末装置パブリックキー取消結果ReTと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKとパブリックキー取消照会署名SigSとを送信する。コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKは、端末装置チャレンジN2と、コーディネーターパブリックキー取消結果Recと、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKにより構成されている。
c) 無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと、無線マルチホップネットワークログIDNetと、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC−PKとをカスケード接続してコーディネーターパブリックキーPKID-Cを構成し、そして、トラステッドセンターにおける当該無線マルチホップネットワークの身元に基づくパブリックキー取消テーブルを照会し、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKを生成し、トラステッドセンターのプライベートキーSKID-Sを使用してコーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKに対して署名の計算を行って、パブリックキー取消照会署名SigSを生成し、コーディネーターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKとパブリックキー取消照会署名SigSとを送信する。
d) 無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと、無線マルチホップネットワークログIDNetと、端末装置の身元ログIDTと端末装置パブリックキーの有効期限TLT−PKとをカスケード接続して端末装置パブリックキーPKID-Tを構成し、そして、トラステッドセンターにおける当該無線マルチホップネットワークの身元に基づくパブリックキー取消テーブルを照会して、端末装置パブリックキー取消結果ReTを生成し、コーディネーターへパブリックキー取消照会ログQFPKと、コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3と端末装置パブリックキー取消結果ReTとを送信する。
トラステッドセンターからコーディネーターへ送信されるこれらの情報は、コーディネーターとトラステッドセンターとの間及びセキュリティチャネルで転送される。当該セキュリティチャネルは、コーディネーターとトラステッドセンターにより非対話型で確立されることができ、例えば、コーディネーターが自体のプライベートキーとトラステッドセンターのパブリックキーを利用してセッションキーを生成し、一方、トラステッドセンターが自体のプライベートキーとコーディネーターのパブリックキーを利用してセッションキーを生成する。
【００４３】
5]コーディネーターは、ステップ4]でトラステッドセンターから送信された情報を受信した後に、以下のような処理を行う。即ち、
a)パブリックキー取消照会ログQFPKとコーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジN3がステップ3でコーディネーターから送信された対応値と一致しているかどうかを検証し、一致していない場合に情報を廃棄し、そうでなければ、パブリックキー取消照会ログQFPKのビット0とビット1の値を検査し、ビット0とビット1の値はいずれも1である場合にb)操作を実行し、ビット0の値は1、ビット1の値は0である場合にc)操作を実行し、ビット0の値は0、ビット1の値は1である場合にd)操作を実行する。
b)端末装置パブリックキーの取消結果ReTを検証する。端末装置パブリックキーPKID-Tが既に取消された場合に当該認証過程を終了し、そうでなければ、e)操作を実行した後に、コーディネーターは、コーディネータープライベートキーSKID-Cを使用してパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKとパブリックキー取消照会署名SigSとに対して署名の計算を行って、コーディネーター認証応答署名SigCを生成し、端末装置へパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKと、パブリックキー取消照会署名SigSとコーディネーター認証応答署名SigCとを送信する。
c)e)操作を実行した後に、コーディネーターは、コーディネータープライベートキーSKID-Cを使用してパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKとパブリックキー取消照会署名SigSとに対して署名の計算を行って、コーディネーター認証応答署名SigCを生成し、端末装置へパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIと、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKと、パブリックキー取消照会署名SigSとコーディネーター認証応答署名SigCとを送信する。
d) 端末装置パブリックキーの取消結果ReTを検証する。端末装置パブリックキーPKID-Tが既に取消された場合に当該認証過程を終了し、そうでなければ、e)操作を実行した後に、コーディネーターは、コーディネータープライベートキーSKID-Cを使用してパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTとアクセス結果ReIとに対して署名の計算を行って、コーディネーター認証応答署名SigCを生成し、端末装置へパブリックキー取消照会ログQFPKと、端末装置認証チャレンジN2と、一時的パブリックキーy・Pと、端末装置の身元ログIDTと、アクセス結果ReIとコーディネーターにより生成されたコーディネーター認証応答署名SigCとを送信する。
e) 予めインストールされたECCドメインパラメータPECCによりECDH交換用の一時的プライベートキーyと一時的パブリックキーy・Pを生成し、自身の一時的プライベートキーyとステップ2で端末装置から送信された一時的パブリックキーx・Pを使用してECDH計算を行ってメインキーシード(x・y・P)abscissaを取得し、それに対して拡張KD-HMAC-SHA256((x・y・P)abscissa、N1||N2||「base key expansion for key and additional nonce」)を行って、端末装置とコーディネーターとの間のベースキーBKを生成し、アクセス結果ReIを生成する。
【００４４】
6]端末装置は、ステップ3]又はステップ5]でコーディネーターから送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a)端末装置チャレンジN2、端末装置の身元ログIDT及びパブリックキー取消照会ログQFPKのビット0の値がステップ2で端末装置から送信された対応値と一致しているかどうかを検証し、一致していない場合に情報を廃棄する。
b) 無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元IDS-CAと、無線マルチホップネットワークログIDNetと、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKとをカスケード接続してコーディネーターパブリックキーPKID-Cを構成し、コーディネーターパブリックキーPKID-Cと、予めインストールされた身元に基づくパブリックパラメータPIDを使用して、コーディネーターの認証応答の署名SigCを検証し、署名の検証が成功しなかった場合に当該情報を廃棄する。
c)パブリックキー取消照会ログQFPKのビット0の値が1である場合に、d)操作を実行し、そうでなければ、e)操作を実行する。
d) トラステッドセンターのパブリックキーPKID-Sと、予めインストールされた身元に基づくパブリックパラメータPIDとを使用して、パブリックキー取消照会の署名SigSを検証し、署名の検証が成功しなかった場合に、当該情報を廃棄し、そうでなければ、コーディネーターパブリックキー取消照会結果ResultC_PKにおける端末装置チャレンジN2と、コーディネーターの身元ログIDCとコーディネーターパブリックキーの有効期限TLC-PKの一致性及びコーディネーターパブリックキー取消結果ReCを検証する。一致性を満足し且つコーディネーターパブリックキーが取消されていない場合にe)操作を実行し、そうでなければ、当該情報を廃棄し、
e) 端末装置が自身の一時的プライベートキーxとコーディネーター一時的パブリックキーy・Pを使用してECDH計算を行ってメインキーシード(x・y・P)abscissaを取得し、それに対して拡張KD-HMAC-SHA256((x・y・P)abscissa、N1||N2||「base key expansion for key and additional nonce」)を行って、端末装置とコーディネーターとの間のベースキーBKを生成する。
【００４５】
図４を参照して、ユニキャストキーのネゴシエーション過程については、以下のように具体的に実現される。即ち、
【００４６】
1] 認証成功後に、コーディネーターは、ユニキャストキーを確立又は更新しようとする時に、下記のような処理を行う。即ち、
コーディネーターは乱数ジェネレータを利用してコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4を生成して端末装置へコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4を送信する。
【００４７】
2]端末装置はステップ1]でコーディネーターから送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a)端末装置とコーディネーターの64ビット拡張アドレスをカスケード接続して端末装置とコーディネーターのMACアドレスのカスケードの値ADDIDを取得し、
b) 端末装置は乱数ジェネレータを利用して端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5を生成し、そして、  KD-HMAC-SHA256(BK,ADDID||N4||N5||「pairwise key expansion for unicast and additional keys and nonce」)を算出し、ユニキャスト暗号化キーUEKと、ユニキャスト完全性チェックキーUCKとユニキャストメッセージ識別キーUMAKとを生成する。BKは、端末装置が認証過程中に生成された、端末装置とコーディネーターとの間のベースキーBKである。
c)ユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4と端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5に対してメッセージ識別コードの計算を行って、ユニキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTUを生成し、そして、コーディネーターへコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4と、端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5とユニキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTUとを送信する。
【００４８】
3]コーディネーターはステップ2]で端末装置から送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a) コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4の一致性を検証し、一致していない場合に当該情報を廃棄する。
b) 端末装置とコーディネーターの64ビット拡張アドレスをカスケード接続して端末装置とコーディネーターのMACアドレスのカスケードの値ADDIDを取得する。
c) KD-HMAC-SHA256(BK,ADDID||N4||N5||「pairwise key expansion for unicast and additional keys and nonce」)を算出して、ユニキャスト暗号化キーUEKと、ユニキャスト完全性チェックキーUCKとユニキャストメッセージ識別キーUMAKとを生成する。BKは、端末装置が認証過程中に生成された、端末装置とコーディネーターとの間のベースキーBKである。生成されたユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりコーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN4と端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5のメッセージ識別コードをローカルに算出して、受信された情報におけるユニキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTUと比較し、同じである場合に、操作d)を実行し、そうでなければ、当該情報を廃棄する。
d) コーディネーターにより生成されたユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムにより端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5に対してメッセージ識別コードの計算を行って、ユニキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCUを生成し、そして、端末装置へ端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5とユニキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCUとを送信する。
【００４９】
4]端末装置はステップ3]でコーディネーターから送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a) 端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5の一致性を検証し、一致していない場合に当該情報を廃棄する。
b) ローカルに生成されたユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムにより端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジN5のメッセージ識別コードをローカルに算出し、受信された情報におけるユニキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCUと比較し、同じである場合に、ユニキャストキーのネゴシエーションが成功となり、そうでなければ、当該情報を廃棄する。
【００５０】
図５を参照して、マルチキャストキーのネゴシエーション過程については、以下のように具体的に実現される。
【００５１】
1]ユニキャストキーのネゴシエーションが成功した後に、コーディネーターは、マルチキャストキーを確立又は更新しようとする時に、下記のような処理を行う。即ち、
a)乱数ジェネレータを利用してマルチキャストキー通告ログNMとマルチキャスト通告メインキーNMKを生成する。
b)コーディネーターと端末装置との間のユニキャスト暗号化キーUEKを利用してマルチキャスト通告メインキーNMKに対して暗号化を行う。
c) コーディネーターと端末装置との間のユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりマルチキャストキー通告ログNMと暗号化されたマルチキャスト通告メインキーNMKEに対してメッセージ識別コードの計算を行ってマルチキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCMを取得する。マルチキャストキー通告ログNMは、整数であり、初期値が存在し、キーの更新を通告する都度、この値は1増える。通告されたキーが変化していない場合に、当該値が変化しない。
d)マルチキャストキー通告ログNMと、暗号化されたマルチキャスト通告メインキーNMKEとマルチキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCMを端末装置へ送信する。
【００５２】
2]端末装置はステップ1でコーディネーターから送信された情報を受信した後に、下記のような処理を行う。即ち、
a) コーディネーターと端末装置との間のユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりマルチキャストキー通告ログNMと暗号化されたマルチキャスト通告メインキーNMKEのメッセージ識別コードをローカルに算出し、受信された情報におけるマルチキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コードHMACCMと比較し、同じではない場合に当該情報を廃棄する。
b)マルチキャストキー通告ログNMが単調増加であるかどうかを検査し、単調増加ではない場合に、当該情報を廃棄する。
c)コーディネーターと端末装置との間のユニキャスト暗号化キーUEKを利用して暗号化されたマルチキャスト通告メインキーNMKEに対して復号化を行ってマルチキャスト通告メインキーNMKを取得し、KD-HMAC-SHA256アルゴリズムを利用して拡張を行って、マルチキャスト暗号化キーMEKとマルチキャスト完全性チェックキーMCKを生成する。
d)コーディネーターと端末装置との間のユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりマルチキャストキー通告ログNMに対してメッセージ識別コードの計算を行って、マルチキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTMを取得する。
e)コーディネーターへマルチキャストキー通告ログNMとマルチキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTMを送信する。
【００５３】
3]コーディネーターはステップ2]で端末装置から送信された情報を受信した後に、以下のような処理を行う。即ち、
a) コーディネーターと端末装置との間のユニキャストメッセージ識別キーUMAKを利用してHMAC-SHA256アルゴリズムによりマルチキャストキー通告ログNMのメッセージ識別コードをローカルに算出し、受信された情報におけるマルチキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コードHMACTMと比較し、同じではない場合に、当該情報を廃棄する。
b) マルチキャストキー通告ログNMとステップ1]でコーディネーターから送信された対応値とを比較し、同じである場合に、今回のマルチキャストキーのネゴシエーションが成功となり、そうでなければ、当該情報を廃棄する。
c)KD-HMAC-SHA256アルゴリズムにより自身生成されたマルチキャスト通告メインキーNMKに対して拡張を行って、マルチキャスト暗号化キーMEKとマルチキャスト完全性チェックキーMCKを生成する。
端末装置が認証アクセスした後に、端末装置とトラステッドセンターは、パブリックキープライベートキーペアを利用してIDに基づく非対話型パスワード共有形式を採用してセキュリティチャネルを確立する。端末装置がコーディネーターとして認証アクセスを行う際に、前記確立されたセキュリティチャネルは認証中のネゴシエーターとトラステッドセンターとの間の通信を保護することが可能になる。
【００５４】
前記方法に基づいて、本発明はID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームをブロードキャストするブロードキャスト手段と、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートをサポートする端末装置から送信された接続要求指令を受信した時に前記端末装置に対して認証を行う認証手段と、前記端末装置に対して無線マルチホップネットワークにアクセスすることを指示するための接続応答指令を前記端末装置に送信する送信手段とを含むコーディネーターを更に提供している。
【００５５】
ここで、認証手段の端末装置に対する認証過程は、前記方法における前記端末装置に対する認証過程と同じであり、具体的な内容は上記の内容を参照でき、ここでは詳しく説明しない。
【００５６】
前記コーディネーターは、認証プロトコルデータパケット及び管理情報が当該コーディネーターと端末装置の非制御ポートを通過し、アプリケーションデータパケットが当該コーディネーターと端末装置の制御ポートを通過するように、当該コーディネーターと端末装置の非制御ポート及び制御ポートを予め定義する定義手段を更に含む。
【００５７】
本発明はコーディネーターから送信された、ID方式に基づく認証及びキー管理スイートを含むビーコンフレームを受信した後に、コーディネーターに接続要求指令を送信する接続要求送信手段と、前記コーディネーターから送信された接続応答指令を受信した後に制御ポートをオープンして前記無線マルチホップネットワークにアクセスするアクセス手段とを含む端末装置を更に提供している。
【００５８】
前記端末装置における各手段の機能と役割の実現過程については、前記方法における対応の実現過程を参照でき、ここでは詳しく説明しない。
【００５９】
本発明は、ブロードキャスト手段と認証手段と送信手段を含むコーディネーターと、接続要求送信手段とアクセス手段を含む端末装置を含むIDに基づく無線マルチホップネットワークの認証アクセスシステムを更に提供しており、ここで、コーディネーターと端末装置における各手段の機能と役割の実現過程については、上記の内容を参照でき、ここでは詳しく説明しない。
【００６０】
以上の説明からわかるように、本発明に記述の技術案において、コーディネーターは先ず端末装置に対して検証を行い、認証通過の端末装置のみがコーディネーターに接続でき、従って、端末装置から無線マルチホップネットワークへの認証アクセスが実現されることになる。端末装置はコーディネーターに対して認証を行っても良く、従って、認証結果に基づいて当該コーディネーターにアクセスしたかどうかを判定する。これによって、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性と性能を向上することができる。また、端末装置とコーディネーターとのいずれも、非制御ポートと制御ポートを定義しており、認証結果により制御を行い、従って、ポートアクセス制御系が形成され、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性を向上することができる。端末装置とコーディネーターは、異なるセキュリティサービスに対してユニキャストキーのネゴシエーション過程とマルチキャストキーの通告過程を定義しており、従って、端末装置とコーディネーターとの間の通信セキュリティを保証することができる。本発明は、三重要素の対等認証プロトコルを採用しており、トラステッドセンターが端末装置とコーディネーターに対してパブリックキー取消テーブルを提供し、端末装置とコーディネーターの双方向の認証を実現し、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際のセキュリティ性を向上することができる。IDに基づくパブリックキー自体が取消特性を有し、且つIDに基づくパブリックキーの長さが短いので、パブリックキー取消照会の回数と転送でのトラフィックが低減され、従って、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際の性能を向上することができる。トラステッドセンターからコーディネーターへ送信される情報は、セキュリティチャネルで転送され、当該セキュリティチャネルは非対話型によりコーディネーターとトラステッドセンターのパブリックキープライベートキーペアを利用して確立することができ、それらの間のキーネゴシエーション過程が無くされ且つトラステッドセンターからコーディネーターへ送信される情報の複雑さが低減され、したがって、端末装置が無線マルチホップネットワークへアクセスする際の性能を向上することができる。
【符号の説明】
【００６１】
N1：コーディネーター認証チャレンジ
N2：端末装置認証チャレンジ
N3：コーディネーターパブリックキー取消照会チャレンジ
N4：コーディネーターユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ
N5：端末装置ユニキャストキーのネゴシエーションチャレンジ
NM：マルチキャストキー通告ログ
HMACCU：ユニキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コード
HMACTU：ユニキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コード
HMACCN：マルチキャストキーのネゴシエーション時のコーディネーターのメッセージ識別コード
HMACTM：マルチキャストキーのネゴシエーション時の端末装置のメッセージ識別コード
ADDID：端末装置とコーディネーターのMACアドレスのカスケードの値
PECC：ECCドメインパラメータ
PID：IDに基づくパブリックパラメータ
SKID-S：トラステッドセンターのプライベートキー
PKID-S：トラステッドセンターのパブリックキー
SKID-T：端末装置のプライベートキー
PKID-T：端末装置のパブリックキー
SKID-C：コーディネーターのプライベートキー
PKID-C：コーディネーターのパブリックキー
IDC：コーディネーターの身元ログ
IDT：端末装置の身元ログ
IDS-CA：無線マルチホップネットワークにおけるトラステッドセンターのCA証明書の主体身元
IDNet：無線マルチホップネットワークログ
TLT-PK：端末装置パブリックキーの有効期限
TLC-PK：コーディネーターパブリックキーの有効期限
QFPK：パブリックキー取消照会ログ
ReI：アクセス結果
ReT：端末装置パブリックキー取消結果
ReC：コーディネーターパブリックキー取消結果
ResultC-PK：コーディネータパブリックキー取消照会結果
SigT：端末装置認証要求署名
SigC：コーディネーター認証応答署名
SigS：パブリックキー取消照会署名
UEK：ユニキャスト暗号化キー
UCK：ユニキャスト完全性チェックキー
UMAK：ユニキャストメッセージ識別キー
NMK：マルチキャスト通告メインキー
NMKE：暗号化されたマルチキャスト通告メインキー
NEK：マルチキャスト暗号化キー
MCK：マルチキャスト完全性チェックキー
【図１】
2011514032.tif 000003
【図２】
2011514032.tif 000004
【図３】
2011514032.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2011514032.tif 000010
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