(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自端末の周囲に配置された四つ以上の端末と前記自端末間のそれぞれのパケット到達率を求めるパケット到達率算出部と、
前記四つ以上の端末のうち、いずれか二つの端末と前記自端末とで形成される領域のパケット到達率影響度を、前記二つの端末と前記自端末間のパケット到達率を用いて算出し、任意の領域のパケット到達率影響度と、当該領域の対角方向の領域のパケット到達率影響度との差が、他の対角方向の領域間のパケット到達率影響度の差より大きいかを算出する影響度算出部と、
前記差の大きいパケット到達率影響度の対角方向で、かつ、当該対角方向の領域のうち、パケット到達率影響度の小さい方の領域をジャミング方向と判定するジャミング領域判定部とを備えたジャミング攻撃域検出装置。
【請求項２】
前記パケット到達率算出部は、自端末との距離が等しく、かつ、送信パケット数が既知である四つ以上の端末とのパケット到達率をそれぞれ算出し、
前記影響度算出部は、二つの端末のパケット到達率の合計値をパケット到達率影響度とすることを特徴とする請求項１記載のジャミング攻撃域検出装置。
【請求項３】
複数の端末間でルーティングを行う場合、各端末で、請求項１または請求項２に記載のジャミング攻撃域検出装置を用い、
前記複数の端末のうち、いずれかの端末がジャミング攻撃域を検出した場合、当該ジャミング攻撃域を検出した端末を避けて新たなルーティングを行うルーティング制御部を備えたことを特徴とするルーティング制御装置。
【請求項４】
前記ルーティング制御部は、
自端末の隣接端末の情報と、当該隣接端末へのルーティング可否の情報と、前記自端末がジャミング攻撃域を検出したか否かの情報とを示すトポロジィテーブルと、
前記複数の端末のうち、いずれかの端末で前記トポロジィテーブルの内容が更新された場合、当該更新内容に応じて自端末のトポロジィテーブルの内容を更新するトポロジィ管理部と、
自端末がジャミング攻撃域を検出していない場合、前記トポロジィ管理部によって更新されたトポロジィテーブルに基づいて、隣接端末がルーティング可であるルートを算出するルート分析部とを備えた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、ジャミング攻撃域を検出するジャミング攻撃域検出装置及びこれを用いて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】
無線を用いてマルチホップ通信を行うアドホックネットワークでは、ジャミングによるリンク切断や、パケット欠落によるスループット劣化を狙う通信妨害の危険がある。しかし、アドホックネットワークのデータリンク層は、マルチホップルートを構成する各中継リンクにおいて、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）手順により、送信側端末は送信するデータパケットに対して、一定時間（タイムアウト時間）、受信側端末からの応答パケット（Ａｃｋパケット）を受信しなければ該当リンクを通信不能と判断して、新たに別ルートを検索してルート設定する再ルーティングを起動する。このため、ジャミングの妨害効果時間は、タイムアウト時間に依存する。これに対して、近年、ジャミングによる通信妨害と同時に、データリンク層で送信側端末に対してＡｃｋパケットを偽装して送信側端末の再ルーティング起動を妨げる事により妨害時間を延ばす、多階層型攻撃技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、ジャミング攻撃の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）。
【０００４】
さらに、ジャミング攻撃を回避してネットワーク通信を行うために、端末が送信機間の干渉関係情報を表すジャミンググラフを保持し、分数頻度再利用（ＦＦＲ）を含む静的再利用率設計方法を用いてジャミング効果を回避するように通信リソースを割り当てて通信を行う方法があった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８８２８６号公報
【特許文献２】特表２０１１−５２４７２２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
上述したように、多階層型攻撃が行われると、送信側端末はジャミング攻撃が行われているにもかかわらずデータパケット送信を継続させるため、通信妨害の時間がＡｃｋパケット受信タイムアウト時間を超えて大きくなる。このように多階層型攻撃が行われると、アドホックネットワークがジャミング攻撃を検出するのが困難であるため、通信の信頼性が劣化する問題があった。
一方、このような問題に対して、上記の非特許文献１や特許文献１，２に記載されている従来の技術では、多階層型攻撃に対して有効な解決策を示しているものでは無かった。
【０００８】
さらに、アドホックネットワークに対して多階層型攻撃が行われている領域では、中継端末がジャミング攻撃を検出して再ルーティングにより新たなルートを設定しても、そのルートが新たなジャミング攻撃に晒される可能性が高く、信頼性のある通信を実現できないという問題があった。
【０００９】
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、多階層型攻撃が行われている状況下であっても、ジャミング攻撃を迅速に検出することのできるジャミング攻撃域検出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】
【００１０】
この発明に係るジャミング攻撃域検出装置は、自端末の周囲に配置された四つ以上の端末と自端末間のそれぞれのパケット到達率を求めるパケット到達率算出部と、四つ以上の端末のうち、いずれか二つの端末と自端末とで形成される領域のパケット到達率影響度を、二つの端末と自端末間のパケット到達率を用いて算出し、任意の領域のパケット到達率影響度と、この領域の対角方向の領域のパケット到達率影響度との差が、他の対角方向の領域間のパケット到達率影響度の差より大きいかを算出する影響度算出部と、差の大きいパケット到達率影響度の対角方向で、かつ、対角方向の領域のうち、パケット到達率影響度の小さい方の領域をジャミング方向と判定するジャミング領域判定部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のジャミング攻撃域検出装置は、対角方向のパケット到達率影響度の差が大きい方向を対角方向におけるジャミング方向とし、かつ、当該対角方向の領域のうち、パケット到達率影響度の小さい方の領域をジャミング方向と判定するようにしたので、多階層型攻撃が行われている状況下であっても、ジャミング攻撃を迅速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】端末間のＰＤＲの計算方法と、ＰＤＲの時間変化とジャミング攻撃検出との関係を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置を構成するための端末セットを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置のジャミング攻撃域の判定を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置の核端末を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置のプローブ端末を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置のジャミング攻撃域判定の数値の一例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２のルーティング制御装置におけるジャミング攻撃域回避ルーティングを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２のルーティング制御装置の核端末を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２のルーティング制御装置を適用するトポロジィ構成を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２のルーティング制御装置におけるトポロジィテーブルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本発明の実施の形態の説明に先立ち、図１を用いて、端末間のＰＤＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｒａｔｅ：パケット到達率）の計算方法と、ＰＤＲの時間変化とジャミング攻撃検出との関係を説明する。
図１（ａ）は、端末間のＰＤＲの計算方法を示している。図示例は、アドホックネットワーク通信を実現するルートを構成する１つのリンク例として、端末Ｔ１〜端末Ｔ２間リンクに注目したＰｄｒ（ｔ１，ｔ２）の計算である。Ｐｄｒ（ｔ１，ｔ２）は以下の式（１）に示すように、送信側端末Ｔ１が送信した単位時間当たりのパケット総数ｓ＿ｎｕｍ（ｔ１，ｔ２）と、受信側端末Ｔ２が実際に受信した単位時間当たりの受信パケット総数ｒ＿ｎｕｍ（ｔ１，ｔ２））の比率として計算する。このＰｄｒ（ｔ１，ｔ２）を計算するのは、受信できたパケット数がカウントできる受信側端末Ｔ２になる。
Pdr(t1,t2)=r_num(t1,t2)/s_num(t1,t2)          （１）
【００１４】
図１（ｂ）では、Ｘ軸に示す時間推移に対して、Ｙ軸に示すＰＤＲの変化を示している。受信側端末Ｔ２は、一定時間間隔でＰｄｒ（ｔ１，ｔ２）を計算しており、このＰＤＲが予め規定するジャミング攻撃検出閾値以下になると、その間の通信にはジャミング攻撃が行われていると判断する。
【００１５】
一般に、送信電波は、障害物、地表材質、近隣の電波発信源等の局所的な影響により劣化し、この場合はＰＤＲも絶対的に小さくなる。このため、単純にＰＤＲの大きさからはジャミング攻撃域を判定することは困難である。意図的な妨害であるジャミングによる通信性能劣化検出及び回避ルーティングを実現するためのジャミング方向検出を実現するため、本発明では、ジャミング攻撃の特徴であるジャマーからの距離により通信妨害の効果が異なる点に着目し、対角方向の劣化が相対的に著しく劣化しているかを計算し、この差が一定値を超えた場合にジャミング攻撃域の検出を行う。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１によるジャミング攻撃域検出装置を構成するための端末セットを示す。図示の端末セットは、１台の核端末１００に対して４台のプローブ端末２００−１〜２００−４を備えたものである。核端末１００とプローブ端末２００−１〜２００−４は、それぞれ以下の役割と機能を有する。なお、以下の実施の形態では、プローブ端末２００−１〜２００−４をジャミング攻撃域の特定が可能な最低４つの設定として説明する。この値以上の偶数のプローブ端末数を持つ事により、ジャミング攻撃域を狭い範囲で特定する高精度化が実現できるが、その場合でもジャミング攻撃域の検出手順は、本実施の手順と同様である。
【００１７】
核端末１００は、アドホックネットワーク通信を行う送受信機能を備えた端末である。３６０度方向からの送信を受信でき、その方向を判断する機能を有している。プローブ端末２００−１〜２００−４は、それぞれ核端末１００に対してのみ一定周期で送信を行う端末である。全てが核端末１００方向にのみに指向性のある送信を行う機能を持つ。
【００１８】
ここで核端末１００とプローブ端末２００−１〜２００−４の間のＰＤＲは、それぞれＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）と定義する。核端末１００はプローブ端末２００−１〜２００−４が通信可能な距離内に等距離に配置する。ここでは、例えばプローブ端末２００−１が送信する単位時間当たりのパケット数ｓ＿ｎｕｍ（１，０）は、核端末１００では予め既知とする。この結果、核端末１００は、送信側端末となるプローブ端末２００−１が送信するパケット数を、ジャミング攻撃の危険のある他の送信型端末との制御通信を用いて確認するリスクが無く、自身が受信したパケット数ｒ＿ｎｕｍ（１，０）のカウント値のみを用いて、以下の式（２）から計算できる。
Pdr(0,1)=r_num(1,0)/s_num(1,0)            （２）
ただし、ｓ＿ｎｕｍ（１，０）は送信側端末との間で予め決定してある既知の値
同様の計算によりＰｄｒ（０，２）〜Ｐｄｒ（０，４）が決定される。ここでジャミング攻撃が無い通常の電波状態では、核端末１００とプローブ端末２００−１〜２００−４は同じ条件で通信するため、Ｐｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）もほぼ同じ値になる。
【００１９】
次に、図３を用いてジャミング攻撃域の判定について説明する。ここで示す端末セットの構成は、図２で説明したものと同じである。ここでは、核端末１００とプローブ端末２００−１〜２００−４により区別される４つの領域を領域３０１〜３０４と呼ぶ。ジャミング攻撃域の判定とは、ジャミング攻撃がある方向（矢印３１０で示す）、つまり最も攻撃効果を大きく受ける領域３０１を特定する事を意味する。この領域３０１の特定は、それぞれの領域３０１〜３０４毎に計算されるＰＤＲ影響度（パケット到達率影響度）を比較することにより行う。なお、本発明ではジャミング攻撃を行うジャマーは端末セットの外部に位置するとしてジャミング攻撃域の検出を行う。
【００２０】
次に、実施の形態１による核端末１００の構成を説明する。図４は、実施の形態１の核端末１００の構成図である。
図４に示す核端末１００は、受信アンテナ１、受信部２、パケット分類部３、通信パケット処理部４、マルチホップ制御部５、送信部６、送信アンテナ７、ＰＤＲ計算管理部８、送信パケット数データベース（送信パケット数ＤＢ）９、ＰＤＲ算出部（パケット到達率算出部）１０−１〜１０−４、ＰＤＲ影響度算出部１１、ジャミング領域判定部１２を備えている。
【００２１】
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る。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。パケット分類部３は、受信パケットの送信元を分析して、通常のアドホックネットワーク通信のパケットは通信パケット処理部４に送り、プローブ端末２００−１〜２００−４からのパケットは、それぞれ該当するＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４に送るよう制御を行う処理部である。通信パケット処理部４は、パケット分類部３から送られたパケットから中継情報を解析してマルチホップ制御部５に送信する処理部である。マルチホップ制御部５は、通信パケット処理部４で解析された中継情報に基づいて次に受信情報を伝える端末を特定して送信部６に送る処理部である。送信部６は送信アンテナ７を介してマルチホップ制御部５からのパケットを送信制御する処理部である。なお、これら受信アンテナ１〜送信アンテナ７によって、通常のアドホックネットワーク通信のマルチホップ機能を実現している。
【００２２】
ＰＤＲ計算管理部８〜ジャミング領域判定部１２は、ＰＤＲ影響度を計算してジャミング攻撃の判定を行うための構成であり、それぞれ次のような機能を有している。すなわち、ＰＤＲ計算管理部８は、４つのプローブ端末２００−１〜２００−４対応のＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算するために、ｓ＿ｎｕｍ（１，０）〜ｓ＿ｎｕｍ（４，０））の値を送信パケット数データベース９に保持し、これを管理する管理部である。ここで、ｓ＿ｎｕｍ（１，０）〜ｓ＿ｎｕｍ（４，０））は、予め核端末１００とプローブ端末２００−１〜２００−４とが同じ値として合意して保持しているものとする。
【００２３】
ＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４は、それぞれプローブ端末２００−１〜２００−４が送信するパケット数を蓄積し、一定時間毎に各プローブ端末２００−１〜２００−４対応のＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算する処理部である。すなわち、プローブ端末２００−１間のＰＤＲをＰＤＲ算出部１０−１が計算し、プローブ端末２００−２間のＰＤＲをＰＤＲ算出部１０−２が計算する、といったように、各ＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４がプローブ端末２００−１〜２００−４に対応している。ＰＤＲ影響度算出部１１は、それぞれのＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４が計算したＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）の値を用いて、領域３０１〜３０４毎のＰＤＲ影響度を計算する処理部である。なお、このＰＤＲ影響度の計算方法については後述する。ジャミング領域判定部１２は、ＰＤＲ影響度算出部１１が計算した領域３０１〜３０４毎のＰＤＲ影響度の比較結果に基づいて、ジャミング攻撃域となる領域３０１〜３０４を特定するか、あるいはジャミング攻撃がないことを判断する処理部である。
【００２４】
次に、プローブ端末２００−１〜２００−４の構成を説明する。図５は、プローブ端末２００−１〜２００−４の構成図である。プローブ端末２００−１〜２００−４は、Ｐｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算するための試験パケットのみを送信する機能であるため、図４に示した核端末１００のサブセットとして次の機能のみから構成する。すなわち、プローブ端末２００−１〜２００−４は、送信アンテナ２１、送信部２２、ＰＤＲ計算管理部２３、送信パケット数データベース（送信パケット数ＤＢ）２４を備えている。送信アンテナ２１は、核端末１００へのパケット送信を行うためのアンテナであり、送信先が核端末１００のみであるため、指向性の高いものを用いている。送信部２２は、プローブ端末２００−１〜２００−４としてのパケット送信を行う処理部である。ＰＤＲ計算管理部２３は、送信パケット数データベース２４に保持されているｓ＿ｎｕｍ（１，０）〜ｓ＿ｎｕｍ（４，０））における自端末の送信パケット数を用いて、プローブ端末２００−１〜２００−４対応のＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算するための処理部である。
【００２５】
次に、実施の形態１のジャミング攻撃域検出装置によるジャミング攻撃域検出処理を説明する。
図６は、核端末１００がジャミング攻撃域を判定する手順を示すフローチャートである。
この手順は、Ｐｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算する第１のタスクと、Ｐｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を用いて領域３０１〜３０４毎のＰＤＲ影響度を計算して、これらを比較する第２のタスクと、ジャミング領域判定部１２によるジャミング攻撃域の特定処理から構成する。
【００２６】
［第１のタスク］
第１のタスクは、ＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４が行う。ＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４が行う計算については、図１（ａ）を用いて説明したものと同様である。ここで分母となるプローブ端末２００−１〜２００−４が送信する単位時間当たりのパケット数は既知であるため、ＰＤＲ算出部１０−１〜１０−４は、累積している受信パケット数のみを用いて、一定時間毎にＰｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）を計算する（ステップＳＴ１〜ＳＴ２、ＳＴ５〜ＳＴ６）。この値が予め対象アドホックネットワーク毎に決めているジャミング攻撃検出閾値よりも小さい場合（ステップＳＴ３）は、ジャミング攻撃が行われたと判断して検出フラグを１にセットする（ステップＳＴ４）。
【００２７】
Ｐｄｒ（０，１）〜Ｐｄｒ（０，４）の中で１つでもジャミング攻撃が行われたと判断した場合（ステップＳＴ７：Ｎｏ）は、次の第２のタスクにてジャミング攻撃域を特定する判断を行う。また、それ以外の場合（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）、ジャミング領域判定部１２によってジャミング攻撃が行われていないと判断する（ステップＳＴ１４）。ここでジャミング攻撃検出閾値は、アドホックネットワークの構成や通信環境に依存する値であり、シミュレーションや実測により決定する。このため、この規定方法は本発明には含めない。
【００２８】
［第２のタスク］
第２のタスクはＰＤＲ影響度算出部１１が行う。ＰＤＲ影響度算出部１１は、領域３０１〜３０４毎のＰＤＲ影響度を、ここでは該当領域に関わるＰＤＲ値の合計として計算する。このため、図２及び図３に示す端末セットの構成では、以下の計算となる（ステップＳＴ８〜ＳＴ１２）。
領域３０１のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，１）＋Ｐｄｒ（０，２）
領域３０２のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，２）＋Ｐｄｒ（０，３）
領域３０３のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，３）＋Ｐｄｒ（０，４）
領域３０４のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，４）＋Ｐｄｒ（０，１）
ステップＳＴ１３のＰＤＲ影響度比較では、領域３０１〜３０４の対角線上にある以下の関係の差が大きい方を、ジャミング攻撃によるパケット欠落の影響が大きく、ジャミング攻撃の影響を受けている対角方向とする。また、ジャミング領域判定部１２により、パケット欠落の差が大きい対角方向において、ＰＤＲ影響度が小さい領域が最もジャミング攻撃の影響を強く受けていると判断する（ステップＳＴ１５）。
｜領域３０１のＰＤＲ影響度−領域３０３のＰＤＲ影響度｜
｜領域３０２のＰＤＲ影響度−領域３０４のＰＤＲ影響度｜
【００２９】
図７は、ジャミング攻撃域判定の数値の一例を示す説明図である。ここでは、図示の端末セットにおいて、以下のＰＤＲ値が計算され、かつ１つ以上の値がジャミング攻撃検出閾値以下であったとする。なお、ＰＤＲ値は１以下の値であるが、以下のＰＤＲ値は便宜上１００倍している。また、ここでのジャミング攻撃検出閾値は例えば２５とする。
Ｐｄｒ（０，１）＝１０
Ｐｄｒ（０，２）＝２０
Ｐｄｒ（０，３）＝３０
Ｐｄｒ（０，４）＝４０
これらの計算結果から、領域３０１〜３０４毎のＰＤＲ影響度は以下となる。
・領域３０１のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，１）＋Ｐｄｒ（０，２）＝１０＋２０＝３０
・領域３０２のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，２）＋Ｐｄｒ（０，３）＝２０＋３０＝５０
・領域３０３のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，３）＋Ｐｄｒ（０，４）＝３０＋４０＝７０
・領域３０４のＰＤＲ影響度＝Ｐｄｒ（０，４）＋Ｐｄｒ（０，１）＝４０＋１０＝５０
このため、対角の関係にあるＰＤＲ影響度の差は以下である。
方向Ａ＝｜領域３０１のＰＤＲ影響度−領域３０３のＰＤＲ影響度｜＝４０
方向Ｂ＝｜領域３０２のＰＤＲ影響度−領域３０４のＰＤＲ影響度｜＝０
ＰＤＲ影響度算出部１１は、方向Ａと方向Ｂを比較して、大きな値の方向Ａの方向がジャミング攻撃によるパケット欠落の影響を大きく受けている対角方向と判定し（ステップＳＴ１３）、これにより、ジャミング領域判定部１２は、この対角方向のうち、ＰＤＲ影響度が小さな領域３０１をジャミング攻撃域と判断する（ステップＳＴ１５）。
【００３０】
以上の手順により、端末セットを構成する核端末１００は、多階層型攻撃が行われている状況下であっても、ＰＤＲを計算する一定周期毎にジャミング攻撃域を特定するジャミング検出を迅速に行う事が可能となる。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態１のジャミング攻撃域検出装置によれば、自端末の周囲に配置された四つ以上の端末と自端末間のそれぞれのパケット到達率を求めるパケット到達率算出部と、四つ以上の端末のうち、いずれか二つの端末と自端末とで形成される領域のパケット到達率影響度を、二つの端末と自端末間のパケット到達率を用いて算出し、任意の領域のパケット到達率影響度と、この領域の対角方向の領域のパケット到達率影響度との差が、他の対角方向の領域間のパケット到達率影響度の差より大きいかを算出する影響度算出部と、差の大きいパケット到達率影響度の対角方向で、かつ、対角方向の領域のうち、パケット到達率影響度の小さい方の領域をジャミング方向と判定するジャミング領域判定部とを備えたので、多階層型攻撃が行われている状況下であっても、ジャミング攻撃を迅速に検出することができる。また、対角方向の劣化が相対的に著しく劣化しているかを計算し、この差が一定値を超えた場合にジャミング攻撃域の検出を行うようにしたので、精度の高いジャミング攻撃域の検出を行うことができる。
【００３２】
また、実施の形態１のジャミング攻撃域検出装置によれば、パケット到達率算出部は、自端末との距離が等しく、かつ、送信パケット数が既知である四つ以上の端末とのパケット到達率をそれぞれ算出し、影響度算出部は、二つの端末のパケット到達率の合計値をパケット到達率影響度とし、ジャミング領域判定部は、差の大きいパケット到達率影響度の対角方向のうち、パケット到達率影響度が小さい方の領域をジャミング方向と判定するようにしたので、複雑な構成を必要とすることなく、確実かつ迅速にジャミング攻撃域の検出を行うことができる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態２は、ジャミング攻撃域回避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。先ず、図８を用いて、ジャミング攻撃域回避ルーティングについて説明する。
図８に示す例では、アドホックネットワークが、端末１０１〜１０８にて構成されている。端末１０１を送信端末、端末１０８を受信端末として、ルート１とルート２を用いて通信が行われている。ルート１は端末１０１から端末１０２、ルート２は、端末１０３，１０７，１０８を介する通信路である。実施の形態２では、この通信が行われている時に、ジャミング攻撃が行われ、通信妨害が行われた状況において、再ルーティングを行う場合を例として説明する。
【００３４】
次に、端末１０１〜１０８の構成について説明する。
図９は、実施の形態２における端末１０１〜１０８の構成図である。図示の構成は、図４に示した実施の形態１の核端末１００におけるマルチホップ制御部５をルーティング制御部５０に変更したものである。ルーティング制御部５０以外の構成は実施の形態１の核端末１００と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
ルーティング制御部５０は、実施の形態１のマルチホップ制御部５の機能を有すると共に、ネットワークを構成する複数の端末のうち、いずれかの端末がジャミング攻撃域を検出した場合、ジャミング攻撃域を検出した端末を避けて新たなルーティングを行う機能を備え、ルート分析部５１と、トポロジィデータベース（トポロジィＤＢ）５２と、トポロジィ管理部５３とを備えている。ルート分析部５１は、トポロジィデータベース５２に格納されているトポロジィテーブルから、ジャミング攻撃域を回避した安全なルートを計算する処理部である。トポロジィデータベース５２は、後述するトポロジィテーブルを格納するデータベースである。トポロジィ管理部５３は、端末１０１〜１０８が定周期に行うフラッティング、及び他の端末からのジャミング攻撃域の検出指示によりトポロジィテーブルを更新する処理部である。
【００３５】
次に、トポロジィテーブルについて説明する。図１０はトポロジィ構成を、図１１はトポロジィテーブルを示している。図１０のトポロジィ構成は、図８のアドホックネットワーク構成における、各端末間のリンク関係を示している。つまり、この端末間は電波伝搬による通信が可能なリンクを確立できる事を意味している。例えば、端末１０２は端末１０４，１０３，１０５にリンクを確立できる、といったことを示している。図１１のトポロジィテーブルは、図１０に示したトポロジィ構成を記録したものである。これは全ての端末が制御通信により共有する情報であり、以下の項目から構成されている。
【００３６】
・基準端末５３１
リンクの送信側端末を示す。
・隣接端末リスト５３２
基準端末５３１に対する隣接端末のリストであり、ここでは端末識別子（端末ｘ｜ｘ＝１０１，１０２，…，１０８）に加え、その端末の位置（緯度，経度，高さ）も記録する。
・ルーティング選択判断５３３
隣接端末リスト５３２に示す端末へのルーティング可否を示すフラグを示し、○はルーティング可、×はルーティング不可を示す。
・検出ジャミング攻撃域５３４
基準端末５３１が検出したジャミング攻撃域のリストを示す。
【００３７】
次に、実施の形態２のルーティング制御装置による再ルーティングについて説明する。
［処理１］ジャミング攻撃域の検出
実施の形態１にて説明したジャミング攻撃域の検出手順にて、端末１０３が最も早くジャミング攻撃域として領域３３０４を検出した場合を説明する。この場合の端末１０３をジャミング攻撃域検出端末と呼ぶ。なお、図８では、プローブ端末についての図示は省略している。また、隣接端末が、プローブ端末の条件、すなわち配置位置、送信パケット数及び核端末への指向性が既知である事、を満たすものであった場合は、この隣接端末をプローブ端末として利用してもよい。
【００３８】
［処理２］全端末に対するジャミング攻撃域の検出指示
ジャミング攻撃域を検出した端末１０３は、ルート分析部５１によって、アドホックネットワークを構成する全ての端末に対して、実施の形態１にて説明したジャミング攻撃域の検出を制御通信を介して指示する。この指示を受けた全ての端末は、実施の形態１で説明したジャミング攻撃域の検出処理を実行し、その結果に基づきトポロジィ管理部５３がトポロジィテーブルの更新を行う。このトポロジィテーブル情報は、制御通信（フラッティング）を通じて全端末が共有する。この例では、端末１０４が領域４３０４をジャミング攻撃域として検出しており、この情報も全ての端末１０１〜１０８のトポロジィテーブルにて共有される。
【００３９】
このように、トポロジィ管理部５３は、ジャミング攻撃域検出端末からの指示、あるいは定期的に他の端末から受信する制御通信により実行するフラッティングにより、トポロジィテーブルにおける検出ジャミング攻撃域５３４の情報が更新された場合に動作を行う。例えば、トポロジィ管理部５３は、トポロジィテーブルの隣接端末リスト５３２に示す全ての端末について、検出ジャミング攻撃域５３４で示す領域に存在する端末にはルーティング選択判断５３３でルーティング不可（×）を、また、検出ジャミング攻撃域５３４で示す領域に存在しない端末にはルーティング可（○）を登録する。ここでは端末１０３と端末１０４がルーティング不可端末に該当する。
【００４０】
なお、ここで用いる制御通信による指示がジャミング攻撃により受信できない端末は、アドホックネットワーク通信が不可能な端末として、トポロジィテーブルに登録されない。
【００４１】
［処理３］再ルーティング起動端末の決定
全ての端末１０１〜１０８におけるルート分析部５１は、自端末のトポロジィテーブルを参照して、自身が中継端末として動作している通信の中で、ジャミング攻撃域を検出している中継端末に隣接する最も送信端末に近い端末である事を判断した場合、ここからジャミング攻撃域を避けたルート設定を行う事を判断する。この端末を再ルーティング起動端末と呼ぶ。なお、再ルーティング起動端末は、自身がジャミング攻撃域を検出していないことを前提とする。この例では端末１０２が自身を再ルーティング起動端末と判断する。
【００４２】
［処理４］再ルーティング起動端末におけるルート選択
端末１０２のルート分析部５１は、マルチホップ通信を行うルート２がジャミング攻撃域にある端末を中継している事を判断すると、再ルーティングを開始する。図１０に示すトポロジィ構成では、端末１０４を中継端末とするルート３が最もホップ数が少ないルートであるが、保持しているトポロジィテーブルでは、端末１０４はルーティング選択判断５３３においてルーティング不可に該当するため、端末１０５を選択する。以降、トポロジィテーブルに基づいて、端末１０５，１０６，１０７，１０８を介するルート４が選択される。
【００４３】
以上の手順により、端末１０１と端末１０８の間でアドホックネットワーク通信が行われていた場合、ジャミング攻撃域を検出した端末１０３がジャミング攻撃域を特定した後に、中継端末の一つである端末１０２が再ルーティング起動端末に選定され、ジャミング攻撃の危険の少ない安全な迂回ルートを選択して通信を継続する事が可能なジャミング攻撃域回避ルーティングを実現することができる。
【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、複数の端末間でルーティングを行う場合、各端末で、実施の形態１のジャミング攻撃域検出装置を用い、複数の端末のうち、いずれかの端末がジャミング攻撃域を検出した場合、ジャミング攻撃域を検出した端末を避けて新たなルーティングを行うルーティング制御部を備えたので、アドホックネットワークに対して多階層型攻撃が行われている場合でも、ジャミング攻撃の危険の少ない安全な迂回ルートを選択して信頼性のある通信を実現することができる。
【００４５】
また、実施の形態２のルーティング制御装置によれば、ルーティング制御部は、自端末の隣接端末の情報と、隣接端末へのルーティング可否の情報と、自端末がジャミング攻撃域を検出したか否かの情報とを示すトポロジィテーブルと、複数の端末のうち、いずれかの端末でトポロジィテーブルの内容が更新された場合、更新内容に応じて自端末のトポロジィテーブルの内容を更新するトポロジィ管理部と、自端末がジャミング攻撃域を検出していない場合、トポロジィ管理部によって更新されたトポロジィテーブルに基づいて、隣接端末がルーティング可であるルートを算出するルート分析部とを備えたので、ジャミング攻撃域が時間的に変化した場合でも、ジャミング攻撃の危険の少ない安全な迂回ルートを選択して信頼性のある通信を実現することができる。
【００４６】
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】
【００４７】
１  受信アンテナ、２  受信部、３  パケット分類部、４  通信パケット処理部、５  マルチホップ制御部、６  送信部、７  送信アンテナ、８  ＰＤＲ計算管理部、９  送信パケット数データベース、１０−１〜１０−４  ＰＤＲ算出部、１１  ＰＤＲ影響度算出部、１２  ジャミング領域判定部、５０  ルーティング制御部、５１  ルート分析部、５２  トポロジィデータベース、５３  トポロジィ管理部。
【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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