(57)【要約】  第１のアクセスポイントに接続される第１のホストから第２のアクセスポイントに接続される第２のホストに送出されるＩＰトラフィックをセキュリティ保護する方法である。方法は、前記第１のホストと前記第２のホストとの間に共有シークレットを確立することと、送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用することとを含む。
2010521846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、前記セッションのパケットをリンクするために使用されてもよく、前記第１のホスト及び前記第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホスト及び前記第２のアクセスポイントに周知のグループ鍵及びホストのアイデンティティを使用して生成されるインタフェース識別子を、送信元アドレス及び／又は宛先アドレス内のインタフェース識別子として使用するステップと；
前記第１のアクセスルータのネットワーク接頭語と、前記ホストのアイデンティティと、前記第２のホストのローカルアクセスネットワークアドレスとの間のマッピングを前記第２のホストにおいて維持するステップと；
前記第２のアクセスポイントにおいて前記第１のホストからパケットを受信すると、前記パケット送信元アドレスの前記ネットワーク接頭語を使用して前記グループ鍵を識別し、前記グループ鍵及び前記ホストアドレスを使用して前記送信元アドレス及び／又は前記宛先アドレスの前記インタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
前記第２のホストに前記パケットを転送するために前記ローカルアクセスネットワークアドレスを使用するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のアクセスポイントは、前記グループ鍵及び前記ホストアドレスを使用して、前記送信元アドレス及び／又は前記宛先アドレスの前記インタフェース識別子部分をマップし、それによりホストのアイデンティティを回復し、前記回復されたホストのアイデンティティが前記第２のアクセスポイントに周知のアイデンティティと適合する場合、前記第２のアクセスポイントは前記ローカルアクセスネットワークアドレスを識別して前記パケットを転送することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
インタフェース識別子を生成する前記ステップは：
擬似乱数を生成するステップと；
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために暗号化関数を使用して前記擬似乱数を前記グループ鍵と組み合わせるステップと；
可逆関数を使用して前記擬似ランダムインタフェース識別子を前記ホスト識別子と組み合わせるステップと
を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記可逆関数はＸＯＲ関数であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記暗号化関数はストリーム暗号又はブロック暗号であることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記擬似乱数はパケットヘッダに含まれることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
パケットの受信時に前記第２のアクセスポイントで実行されるステップは：
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために、前記暗号化関数を使用して前記擬似乱数及び前記グループ鍵を組み合わせるステップと；
前記可逆関数を使用して前記擬似ランダムインタフェース識別子を前記パケット送信元アドレスの前記インタフェース識別子部分と組み合わせるステップと；
結果が前記第２のアクセスポイントにおいてキャッシュされるホストのアイデンティティに適合することを検査するステップと
を含むことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の各ステップは、前記宛先アドレスに関してのみ実行されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のホストと前記第２のホストとの間で共有される鍵を使用して擬似乱数列を生成し、送出される次のパケットに対する送信元アドレスを生成するために前記列中の次の擬似乱数を前記第１のアクセスルータの前記ネットワーク接頭語と連結するステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、前記セッションのパケットをリンクするのに使用されてもよく、前記第１のホスト及び前記第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホストにおいて、前記第２のホストからグループ鍵を受信し且つホスト識別子を生成するステップと；
前記グループ鍵及び前記ホスト識別子を前記第２のアクセスポイントに提供し且つ前記ホスト識別子を前記第２のホストのアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
前記第１のホストから前記第２のホストに送出されるパケット毎に、前記第１のホストにおいて、擬似乱数を生成し、前記擬似乱数及び前記グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、可逆関数を使用して前記擬似乱数を前記ホスト識別子と組み合わせて新しいインタフェース識別子を生成し、前記新しいインタフェース識別子をパケット送信元又は宛先アドレスに含め、前記擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップと；
前記第２のアクセスルータにおいて、前記第１のホストにより送出されるパケットを受信し、前記送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して前記グループ鍵を識別し、前記擬似乱数及び前記グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、前記可逆関数を使用して前記擬似乱数を前記新しいインタフェース識別子と組み合わせ、キャッシュされたホスト識別子に適合し且つ対応するローカルネットワークアドレスを識別するものとして結果を検査し、前記ローカルネットワークアドレスを使用して前記パケットを前記第２のホストに転送するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
第２のホストに対するアクセスポイントとしての役割を果たすように構成されるネットワークノードであって：
第１のホストからパケットを受信する入力部と；
パケット送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して宛先グループ鍵を識別し且つ前記宛先グループ鍵及び宛先ホストアドレスを使用して前記宛先アドレスのインタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップする手段と
を具備することを特徴とするノード。
【請求項１２】
第１のアクセスポイントに接続される第１のホストから第２のアクセスポイントに接続される第２のホストに送出されるＩＰトラフィックをセキュリティ保護する方法であって：
前記第１のホストと前記第２のホストとの間に共有シークレットを確立するステップと；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
端末であって：
前記端末とピア端末との間に共有シークレットを確立する手段と；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用する手段と
を具備することを特徴とする端末。
【請求項１４】
ＩＰネットワークを介して送信されるＩＰパケットをセキュリティ保護する方法であって：
送出されるパケット毎に、共通鍵と共に擬似乱数列の次の数字を使用してパッドを生成し、可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせ、前記使用した擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
カウンタを維持し、パッドの生成後に前記カウンタを増分し、前記カウンタ値を更なる共通鍵と組み合わせて前記擬似乱数列中の次の値を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記パッドは、前記パケットとの組合せが前記パケットの特定の事前定義済み部分を変更しないようにするように構成されることを特徴とする請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
前記パッドは、前記送信元アドレスフィールド及び前記宛先アドレスフィールドが変更されないように構成される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記可逆関数はＸＯＲ、又は、ＮＯＴ  ＸＯＲ関数であり、ＸＯＲ関数の場合には変更されないパケットビットに対応する前記パッドビットが「０」に設定され、ＮＯＴ  ＸＯＲ関数の場合にはそれらのビットは「１」に設定されることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
使用中、ピア端末にＩＰパケットを送出するように構成される端末であって：
擬似乱数列発生器と；
送出されるパケット毎に、パッドを生成するために共用鍵と共に前記列の次の数字を使用し、可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせ、前記使用された擬似乱数をパケットヘッダに含めるように構成されるプロセッサと
を具備することを特徴とする端末。
【請求項２０】
使用中、ピア端末からＩＰパケットを受信するように構成され、
パケットヘッダから擬似乱数を抽出する手段と；
共通鍵及び前記擬似乱数を使用してパッドを生成し、前記可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせるように構成されるプロセッサと
を具備することを特徴とする請求項１９記載の端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターネットプロトコルトラフィックのセキュリティ保護に関し、特に、セキュリティ上安全で効率的な方法によるインターネットプロトコルトラフィックの暗号化、並びに／あるいは送信機及び受信機への匿名性の提供に関するが、必ずしもそれらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
インターネットプロトコル（ＩＰ）は、単独では固有のセキュリティを提供しない。特に送信元アドレス及び宛先アドレスを含むパケットヘッダ、及び、ペイロードデータとの双方が平文で送出される。セキュリティを提供するために、基本ＩＰプロトコルに加えて他の機構が必要とされる。最も一般的に使用されるセキュリティ機構はＩＰＳｅｃであり、これは、両者間のセキュリティアソシエーションをネゴシエートする（共有シークレットを規定する）ためのプロトコル及びデータを暗号化するためのプロトコルを含むプロトコルスイートから構成される。ＩＰＳｅｃは、ＩＰｖ６に対して必須であるがＩＰｖ４に対してはオプションである。ＩＰＳｅｃは、トランスポートモード又はトンネルモードで動作可能である。トランスポートモードにおいては、ＩＰパケットのペイロードのみが暗号化される。一方、トンネルモードにおいては、ペイロード及び元のＩＰヘッダが暗号化され、パケットのルーティングを可能にするために更なる外部ヘッダが追加される。
【０００３】
トンネルモードの場合、ＩＰｖ６ヘッダの追加により、少なくとも２つの１２８ビットフィールドが全てのパケットに追加される。ＩＰｖ４の場合、２つの６４ビットフィールドが追加される。追加のビットは、帯域幅を占有するだけでなく、トランシーバの消費電力に関して、パケットがエアインタフェースを介して送信される際の大きなオーバヘッドを表す。これは、バッテリ駆動の移動デバイスの場合に特に問題となる。更に、ＩＰＳｅｃはコンプライアンスに関して「厳格」であり、暗号化するもの及び暗号化しないものに対して融通性がない。ヘッダを含む全ての元のパケットが暗号化される必要がある。
【０００４】
トランスポートモードの場合、ペイロードのみが暗号化される必要がある。トンネルモードと同様に、トランスポートモードはこの点に関して融通性がない。例えば、パケットヘッダの部分を選択的に暗号化できない。
【０００５】
従来のセキュリティ機構は、パケット送信機又は受信機のアイデンティティ及び／又は場所に関する情報を漏洩する可能性があり、非常に不完全である。例えば、第三者は、同一の送信元ＩＰアドレス又は宛先ＩＰアドレスを繰り返し使用することを観察することにより、パケットのストリームが同一の送信機又は受信機と関連付けられることを判定できる可能性がある。
【０００６】
米国特許第６，１０４，８１１号公報において、ＴＣＰ／ＩＰペイロードデータをセキュリティ保護するために適用可能な暗号化機構が説明される。擬似乱数発生器は、ワンタイムパッド暗号化データのパッドとして使用されるビットストリングを生成するために使用される。ワンタイムパッド暗号化は、二者間で交換されるデータを暗号化する周知の技術である。これは、両者が利用可能な乱数列から構成されるパッドを作成することを含む。送信側は、暗号化しようとしているデータとパッドのブロックとのＸＯＲをとり、暗号化データを生成する。一方、受信側は、同一のパッドブロックと暗号化データとのＸＯＲをとることにより暗号化データを暗号復号できる。パッドが第三者に利用可能にされない場合、ワンタイムパッド変換は優れたセキュリティを提供する。
【０００７】
国際公開第ＷＯ２００６／０８４８９５号において、例えば移動端末のユーザの動きを追跡するために、パケットのシーケンスをリンクするのに攻撃者により使用される可能性があるＩＰパケットヘッダ内の反復データ又は連続データを「隠す」ための機構が説明される。機構は、ユーザが共通鍵（例えば、ＩＰＳｅｃのＩＫＥセットアップ段階中にネゴシエートされる）を共有し、その鍵を使用して共通擬似乱数列を生成することを必要とする。送信機は、隠される各データ項目を乱数列の次の値と置換する。同一の乱数列にアクセスできる受信機は、シーケンス内の受信パケットの位置を識別でき、マッピング関数を使用して隠されたデータを元のデータと置換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、パケット内のデータの選択的暗号化を可能にし且つパケットサイズをそれ程増加しないＩＰパケットをセキュリティ保護する機構を提供することである。更に本発明の目的は、ＩＰセッションに匿名性を導入する機構を提供することであり、特に送信元ＩＰアドレス及び／又は宛先ＩＰアドレスが１つのパケットから次のパケットにランダムに変更されるようにそれらのアドレスの「符号化」を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の面によると、第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、セッションのパケットをリンクするために使用されてもよく、第１のホスト及び第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホスト及び前記第２のアクセスポイントに周知の宛先グループ鍵及び宛先ホスト識別子を使用して生成されるインタフェース識別子を送信元アドレス内のインタフェース識別子として使用するステップと；
前記第１のアクセスルータのネットワーク接頭語と、前記宛先ホストのアイデンティティと、前記第２のホストのローカルアクセスネットワークアドレスとの間のマッピングを前記第２のホストにおいて維持するステップと；
前記第２のアクセスポイントにおいて前記第１のホストからパケットを受信すると、パケット送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して前記宛先グループ鍵を識別し、宛先グループ鍵及び宛先ホストアドレスを使用して送信元アドレスのインタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
前記第２のホストにパケットを転送するために前記ローカルアクセスネットワークアドレスを使用するステップとを有する方法が提供される。
【００１０】
インタフェース識別子を生成するステップは：
擬似乱数を生成するステップと；
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために暗号化関数を使用して擬似乱数を前記宛先グループ鍵と組み合わせるステップと；
可逆関数を使用して前記擬似ランダムインタフェース識別子を前記宛先ホスト識別子と組み合わせるステップとを含むのが好ましい。
【００１１】
前記可逆関数は、ＸＯＲ関数であるのが更に好ましい。暗号化関数は、例えばストリーム暗号又はブロック暗号であってもよい。
【００１２】
前記擬似乱数は、パケットヘッダに含まれるのが好ましい。
【００１３】
パケットの受信時に前記第２のアクセスポイントで実行されるステップは：
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために、前記暗号化関数を使用して擬似乱数及び宛先グループ鍵を組み合わせるステップと；
前記可逆関数を使用してこの擬似ランダムインタフェース識別子をパケット送信元アドレスのインタフェース識別子部分と組み合わせるステップと；
結果が第２のアクセスポイントにおいてキャッシュされる宛先ホストのアイデンティティに適合することを検査するステップとを含むのが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の面によると、第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、セッションのパケットをリンクするのに使用されてもよく、第１のホスト及び第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホストにおいて、前記第２のホストから宛先グループ鍵を受信し且つ宛先ホスト識別子を生成するステップと；
前記宛先グループ鍵及び前記宛先ホスト識別子を前記第２のアクセスポイントに提供し且つ宛先ホスト識別子を前記第２のホストのアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
第１のホストから第２のホストに送出されるパケット毎に、第１のホストにおいて、擬似乱数を生成し、前記擬似乱数及び前記宛先グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、可逆関数を使用して前記擬似乱数を前記宛先ホスト識別子と組み合わせて新しいインタフェース識別子を生成し、新しいインタフェース識別子をパケット送信元アドレスに含め、前記擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップと；
前記第２のアクセスルータにおいて、前記第１のホストにより送出されるパケットを受信し、送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して前記宛先グループ鍵を識別し、前記擬似乱数及び前記宛先グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、前記可逆関数を使用して前記擬似乱数を前記新しいインタフェース識別子と組み合わせ、キャッシュされたホスト識別子に適合し且つ対応するローカルネットワークアドレスを識別するものとして結果を検査し、前記ローカルネットワークアドレスを使用してパケットを第２のホストに転送するステップとを有する方法が提供される。
【００１５】
本発明の第３の面によると、第２のホストに対するアクセスポイントとしての役割を果たすように構成されるネットワークノードであって：
第１のホストからパケットを受信する入力部と；
パケット送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して宛先グループ鍵を識別し且つ宛先グループ鍵及び宛先ホストアドレスを使用して宛先アドレスのインタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップする手段とを具備するノードが提供される。
【００１６】
本発明の第４の面によると、第１のアクセスポイントに接続される第１のホストから第２のアクセスポイントに接続される第２のホストに送出されるＩＰトラフィックをセキュリティ保護する方法であって：
前記第１のホストと前記第２のホストとの間に共有シークレットを確立するステップと；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用するステップとを有する方法が提供される。
【００１７】
本発明の第５の面によると、端末であって：
端末とピア端末との間に共有シークレットを確立する手段と；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用する手段とを具備する端末が提供される。
【００１８】
本発明の第６の面によると、ＩＰネットワークを介して送信されるＩＰパケットをセキュリティ保護する方法であって：
送出されるパケット毎に、共通鍵と共に擬似乱数列の次の数字を使用してパッドを生成し、可逆関数を使用してパッドをパケットと組み合わせ、使用した擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップを有する方法が提供される。
【００１９】
本発明の実施形態により、暗号化データの受信機は、共有シークレットと共に使用できる「シーケンス番号」、すなわち送出された擬似乱数が提供され、要求されたパッドのコピーを生成できる。このようにシーケンス番号を使用することにより、ピア・トゥ・ピア通信を傍受する第三者による反射攻撃の成功を防止する。更に、シーケンス番号は擬似乱数列に属するため、送出されたパケットを傍受する第三者は共通セッションに属するものとしてパケットを相互に関連付けることは不可能である。
【００２０】
本発明の好適な一実施形態において、カウンタは維持され、パッドの生成後に増分される。カウンタ値は、更なる共通鍵と組み合わされ、前記擬似乱数列中の次の値を生成する。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記パッドは、パケットとの組合せがパケットの特定の事前定義済み部分を変更しないようにするように構成される。特にパッドは、パケットヘッダの送信元アドレスフィールド及び宛先アドレスフィールドが変更されないように構成される。
【００２２】
本発明の好適な一実施形態において、前記可逆関数はＸＯＲ又はＮＯＴ  ＸＯＲ関数である。ＸＯＲ関数の場合、変更されないパケットビットに対応するパッドビットは「０」に設定される。ＮＯＴ  ＸＯＲ関数の場合、それらのビットは「１」に設定される。
【００２３】
本発明の第７の面によると、使用中、ピア端末にＩＰパケットを送出するように構成される端末であって：
擬似乱数列発生器と；
送出されるパケット毎に、パッドを生成するために共用鍵と共に前記列の次の数字を使用し、可逆関数を使用してパッドをパケットと組み合わせ、使用された擬似乱数をパケットヘッダに含めるように構成されるプロセッサとを具備する端末が提供される。
【００２４】
端末は、使用中、ピア端末からＩＰパケットを受信するように構成されてもよい。端末は：
パケットヘッダから擬似乱数を抽出する手段と；
共通鍵及び前記擬似乱数を使用してパッドを生成し、前記可逆関数を使用してパッドをパケットと組み合わせるように構成されるプロセッサとを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＩＰパケットを暗号化する関数を概略的に示す図である。
【図２】アドレスの匿名性を容易にするための鍵交換プロトコル信号伝送を概略的に示す図である。
【図３】匿名の送信元アドレスインタフェース識別子をパケットヘッダに含める関数を概略的に示す図である。
【図４】元の送信元アドレスインタフェース識別子を回復する関数を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ＩＰパケット送信機において実現される「ワンタイムパッド暗号化(One Time Pad Encryption)」（ＯＴＰＥ）関数のシステムレベルの構成を図１に示す。この関数は、送信機においてＩＰ層の下に実現される。ストリーム暗号（stream cipher）１は、第１のセッション鍵（Session key 1）を第１の入力として受信し、６４ビット擬似乱数を第２の入力として受信する。擬似乱数は、第１の入力として第２のセッション鍵（Session key 2）及びカウンタ値（Counter）を受信するブロック暗号２により生成される。ブロック暗号は、ＡＥＳ暗号化関数（例えば、ＥＢＣモード）であるのが好ましいが、必ずしもこれに限らない。第１のセッション鍵及び第２のセッション鍵は１２８ビット鍵であり、パケット送信機とパケット受信機との間で共有される。一般的な例において、そのような共有される鍵は、例えばインターネット鍵交換（ＩＫＥ）プロトコルを使用して通信者間でネゴシエートされるセキュリティアソシエーション（ＳＡ）に属する。あるいは、セッション鍵は、例えばハッシュ関数をネゴシエートされたＩＫＥ鍵に適用することによりＩＫＥ鍵から導出されてもよい。より高いプロトコル層からパケットを受信すると、ＯＴＰＥ層はパケットヘッダ内に含まれる宛先アドレスを使用してSession Key 1を取得する。
【００２７】
カウンタ値は、ＯＴＰＥを使用してセキュリティ保護されるパケット毎に１増分される。ブロック暗号２の出力は新しい擬似乱数である。これは、適切な長さのパッドを生成してヘッダ及びペイロードを含むＩＰパケットをセキュリティ保護するためにクロック制御されるストリーム暗号に供給される。ルーティング可能なアドレスを含む更なるヘッダを追加する必要性をなくすために、パケットに適用する前に、暗号化されないパケットの位置に対応するパッドのビット位置は「０」に再設定される。
【００２８】
ＸＯＲ関数３により出力されるパッドは、第２のＸＯＲ関数４の第１の入力に適用され、第２のＸＯＲ関数４はセキュリティ保護されるＩＰパケットを第２の入力として受信する。第２のＸＯＲ関数の出力は、暗号化によりセキュリティ保護された元のＩＰパケットの表現である。受信機がパケットを復号化できるようにするために、パケットは使用した擬似乱数を含む必要がある。従って、これは「スタンプ」としてパケットヘッダに追加される。一般に、これは新しいヘッダの指定を必要とする。しかし、以下に説明するように、匿名性機構が採用される場合、送信元ＩＰｖ６アドレスのインタフェース識別子部分としてスタンプを含むことができる。
【００２９】
スタンプは、６４ビット擬似乱数に加えて更なる情報を含んでもよい。特にスタンプは、パッド暗号化を使用してセキュリティ保護されたフィールドを識別する等、例えば秘密性の範囲を示す別の６４ビットを含んでもよい。
【００３０】
パケットを受信すると、受信機は、パケットヘッダ内に含まれる送信元アドレスを使用して正確なセキュリティアソシエーションを識別し、正確なセッション鍵（Session Key 1及びSession Key 2）を取得する。各パケットは受信機に適用され、ユニット５がパケットヘッダからスタンプを抽出する。
【００３１】
反射攻撃を回避するために、スタンプ内の擬似乱数及びSession Key 2をブロック暗号への入力として使用することにより初期チェックが実行される。その結果はカウンタ値に対応する。受信機はカウンタ値ウィンドウを維持し、パケットは、判定されたカウンタ値がそのウィンドウ内に入る場合にのみ受け入れられる。カウンタ値がウィンドウ内であると仮定すると、パケットの擬似乱数部分がストリーム暗号６の第１の入力に適用される一方で、第１のセッション鍵は第２の入力に適用される。ストリーム暗号の出力は元のパッドである。暗号化されないパケットビットに対応するパッドビットは、「０」に設定される。［パケットのスタンプの秘密性の範囲は、「０」に設定されるビットを判定するために使用されてもよい。］その後、変更されたパッドは更なるＸＯＲ関数の第１の入力に適用され、第２の入力はセキュリティ保護されたパケットを受信する。ＸＯＲ関数の出力は暗号復号されたパケットを表す。
【００３２】
上述の基本ＯＴＰＥプロトコルによると、ＩＰパケットヘッダ内の送信元アドレス及び宛先アドレスは暗号化されず、パケットのルーティングを可能にする。パケットを傍受する第三者は、それらのアドレスの一方又は双方を使用してパケットのシーケンスをリンクできる。可能な限りリンクの危険性を低減するために、各データパケット中の送信元アドレスを変更する一方で、匿名の送信機が宛先とデータパケットを交換することを可能にする「匿名性」機能をＯＴＰＥプロトコルに導入するのが望ましい。これは、６４ビットインタフェース識別子（ＩＩＤ）接尾語(suffix)及び６４ビットネットワーク接頭語(prefix)を有するＩＰアドレスを提供するＩＰｖ６により可能になる。一般にＩＩＤは、接続手順中、ホスト端末により選択され、ホストが接続されるアクセスルータ（ＡＲ）に送出される。ＡＲは、ＩＩＤ衝突を検出するために同一ルータに接続される他の全てのホストに選択したＩＩＤを得る。ＩＰアドレスのネットワーク接頭語部分はＡＲの固定アドレスであり、ホストはそれをＡＲ広告メッセージ(AR Advertisement message)で通知される。ホストが宛先に送出される各データパケットのＩＩＤをリフレッシュすることを可能にすることにより、匿名性が可能になる。これは、特定のＩＩＤが進行しているセッション中に２つ以上のデータパケットにおいて開示されないことを意味する。
【００３３】
本明細書で説明する手順は、同一アクセスネットワークに接続されるホストに対して匿名性を保証できないこと、すなわち共通のＡＲを共有することを受け入れることに依存する。これは、ローカルリンクを介して送出されるパケットにおいて使用される送信元アドレス及び宛先アドレスに関わらず、使用されるＭｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）アドレスが静的なままである必要があるためである。第１のＡＲに接続され且つ第２のＡＲに接続されるホストの集合と通信するホストの集合の場合にこれを適用することは、ＩＩＤの匿名性を提供するのに使用される鍵がホストの２つの集合間で共有される場合にセキュリティレベルが低下しないことを意味する。匿名性は、２つのＡＲ間を移動するトラフィックを解析する第三者に関してのみ提供される。
【００３４】
上述の基本ＯＴＰＥプロトコルは、受信機が送信機の鍵（Session Key 1）を取り出し且つ固有パケットにアクセスするための対応するパッドを生成することを可能にするために静的なＩＰｖ６送信元アドレス／擬似アドレスを使用することに依存する。各データパケットにおいてランダムにＩＰｖ６送信元アドレスを単に変更した結果、パケットは受信機側でドロップされる。従って、送信機側におけるＩＰｖ６送信元アドレスＩＩＤのランダムな変更のために、常に、受信機が対応する鍵を容易に取り出せるようにする必要がある。
【００３５】
各データパケットにおける送信機のＩＩＤの変更に加え、受信機の（すなわち、宛先）ＩＰｖ６アドレスも変更するのが非常に望ましい。これは、受信機に転送する前に各データパケットを検査する際、受信機側に位置する一般的にはＡＲである追加のノードを含むことを必要とする。
【００３６】
例として、宛先ホストＤとの接続を確立しようとする送信元ホストＳを考慮する。ＳがアクセスルータＡＲ（Ｓ）に接続され、ＤがアクセスルータＡＲ（Ｄ）に接続されると仮定する。各アクセスルータ接続手順の一部として、Ｓはネットワーク接頭語ＳＰをＡＲ（Ｓ）から取得し、Ｄはネットワーク接頭語ＤＰをＡＲ（Ｄ）から取得する。Ｄに対して鍵交換プロトコル（例えば、ＩＫＥ）を実行する前に、Ｓはグループ鍵ＳＧＫをＡＲ（Ｓ）に要求する。このグループ鍵は、Ｄにより使用されるネットワーク接頭語、すなわちＤＰに対してＡＲ（Ｓ）により割り当てられる鍵である。同一のグループ鍵は、ネットワーク接頭語ＤＰを使用する宛先ホストと通信するためにネットワーク接頭語ＳＰを使用する全てのホストにより提供される。すなわち、結合{SGK, SP, DP}が行なわれる。ＡＲ（Ｓ）は、グループ鍵ディストリビュータとしての役割を果たす。グループ鍵の配信は、例えばＯｐｔｉＳＥＮＤプロトコル（IETFdraft-haddad-mipshop-optisend-02を参照）を使用してセキュリティ上安全に実行される。グループ鍵は制限された寿命を有する。
【００３７】
Ｓは、静的な擬似ＩＰｖ６アドレスを使用してＤに対する鍵交換プロトコルを開始する。開始メッセージがＤにより受信されると、ＤはＡＲ（Ｄ）にグループ鍵ＤＧＫを要求する。この鍵は、同様にＤＰ及びＳＰと結合される。すなわち、{DGK, DP, SP}である。Ｄ及びＳは、鍵交換プロトコルの間にＳＧＫ及びＤＧＫをセキュリティ上安全に交換する。ＳからＳＧＫを受信すると、Ｄは固有の送信機ホストのアイデンティティ（ＳＨＩＤ）を生成し、それをＳと共有する。その後、ＳＨＩＤはＳにより使用され、Ｄから受信されるパケットを識別する。Ｓは、ＳＨＩＤをＡＲ（Ｓ）に提供する必要がある。同様に、ＳにおいてＤＧＫを受信すると、Ｓは固有の宛先ホストのアイデンティティ（ＤＨＩＤ）を生成し、それをＤと共有する。Ｄは、ＤＨＩＤをＡＲ（Ｄ）に提供する。［Ｓ及びＤは、ＳＨＩＤ及びＤＨＩＤを交換するのではなく、各ホストが個別に同一の識別子を生成できる機構に同意してもよいことが理解されるだろう。］
以下の表１は、各ホストがｎ個の異なるピアホストに対する結合を確立したと仮定して、Ｓ及びＤにおいて維持される結合を示す（Ｓの場合はＤＰ１，ＤＰ２．．．ＤＰｎ及びＤの場合はＳＰ１，ＳＰ２，．．．ＳＰｎ）。以下の表２は、ｎ個のホストがＭＡＣアドレス１〜ｎ及びインタフェース識別子ＩＩＤ１〜ＩＩＤｎを使用して現在接続されていると仮定して、ＡＲ（Ｓ）において維持される結合を示す。対応する結合の集合は、ＡＲ（Ｄ）において維持される。図２は、鍵交換プロトコル前及び鍵交換プロトコル内で行なわれる必要なメッセージ交換を概略的に示す。当然、鍵交換プロトコルの終了時、ホストのアイデンティティＤＨＩＤ及びＳＨＩＤ、並びにグループ鍵ＳＧＫ及びＤＧＫの共有に加え、ホストＳ及びＤは２つのＯＴＰＥ鍵、すなわち図１のSession Key 1及びSession Key 2を共有する。
【００３８】
匿名性を達成するために、ＳによりＤに送出されるパケット毎に、新しいＩＰｖ６ ＩＩＤが以下のようにＳに対して使用される。
・パケットはＳにおいて生成され、固定のＩＰｖ６送信元／宛先アドレスを含む。
・Ｓは、ペイロード及び宛先アドレスのＩＩＤ部分を含むパケットヘッダの部分を暗号化するためにＯＴＰＥプロトコルを適用する。送信元アドレス及び宛先アドレスのネットワーク接頭語は暗号化されない。図１に示すように、この手順の一部として、Ｓは６４ビット擬似シーケンス番号（ＰＳＮ）を計算する。ＰＳＮは、送信元ネットワーク接頭語ＳＰと連結され、完全なＩＰｖ６送信元アドレスを生成する。
【００３９】
新しいＩＰｖ６ ＩＩＤは、以下のようにＤに対して使用される。
・PRID = fsc(PSN, SGK)であるＰＲＩＤと呼ばれるランダムな識別子を生成するために、ＳはＰＳＮを生成するのに適用される同一のモードを使用する。ここで、fscはストリーム暗号を表す。
・ＰＲＩＤの生成後、ＳはＰＲＩＤ及びＳＨＩＤのＸＯＲをとることにより新しい宛先ＩＰｖ６ ＩＩＤを計算する。すなわち、新しいIID = PRID XOR SHIDである。新しいＩＩＤは、宛先ネットワーク接頭語ＤＰと連結され、完全なＩＰｖ６送信元アドレスを生成する。
【００４０】
この機構を図３に示す。
【００４１】
Ｓにより送出されるパケットは、ＭＡＣアドレスを取り除くのではなく、パケットヘッダ中のアドレスを変更しないＡＲ（Ｓ）を介してルーティングされる。
【００４２】
Ｄに向けられたパケットは、宛先アドレスのネットワーク接頭語の結果としてＡＲ（Ｄ）に到着する。ＡＲ（Ｄ）は、以下のように検査手順を実行する。
・ＡＲ（Ｄ）は、送信元アドレスネットワーク接頭語がキャッシュメモリに格納されているかをチェックする。その後、図４に示すように、ＡＲ（Ｄ）は送信元ＩＩＤとして含まれるＰＳＮと共に対応するＳＧＫを使用してＰＲＩＤを生成する。
・ＰＲＩＤを生成した後の次のステップは、そのＰＲＩＤと宛先アドレスＩＩＤとのＸＯＲをとり、ＳＨＩＤを生成することである。ＡＲ（Ｄ）のキャッシュメモリは、結果として得られる６４ビット値を鍵として使用して探索される。ＳＨＩＤがキャッシュ内で見つけられると、ＡＲ（Ｄ）は元の宛先アドレスＩＩＤをＳＨＩＤと置換する。しかし、これは、ローカルリンクにおいて匿名性を維持することが必要とされた場合には実行されなくてもよい。
・ＡＲ（Ｄ）は、検査されたＳＨＩＤを使用してＤのＭＡＣアドレスを識別できる。ＡＲ（Ｄ）は、ＭＡＣアドレスを使用してパケットをＤに転送する。
【００４３】
Ｄにおいてパケットを受信すると、Ｄは、正確なＳＨＩＤを識別する手順を繰り返す。検査されたＳＨＩＤを使用して、Ｄは正確なSession Key 2を識別する。Ｄは、ＰＳＮ（送信元アドレスＩＩＤとして含まれる）及びSession Key 2を適用し、カウンタ値を識別する。カウンタ値が現在のウィンドウ内に入る場合、パケットは受け入れられる。Session Key 1及びＰＳＮは、上述のようにＯＴＰＥプロトコルを使用してパケットを暗号復号するために使用される。
【００４４】
Ｄがパケット送信機であり且つＳがパケット受信機である場合、手順を逆にするのが有効であることは容易に理解されるだろう。この場合、ＡＲ（Ｓ）においてパケットが受信されると、ＡＲ（Ｓ）はＤＨＩＤを回復及び検査し、必要な置換を実行する。ＡＲ（Ｓ）は、ＤＨＩＤに対応するＭＡＣアドレスを識別し、ローカルリンクを介してパケットをＳに転送する。
【００４５】
上述の手順は、ＰＳＮを送信元アドレスＩＩＤとしてＩＰｖ６パケットヘッダに含むため多くの点において最適である。しかし、別の方法は、宛先アドレスアドレスＩＩＤを生成するのに使用された手順と同様の手順を使用して送信元アドレスＩＩＤを生成することである。すなわち、PRID2 = fsc(PSN,DGK)及び新しいIID = PRID2 XOR SHIDである。この場合、ＰＳＮを別個の（新しい）ヘッダフィールドに含む必要がある。
【００４６】
本発明の範囲から逸脱せずに上述の実施形態に対して種々の変更が行なわれてもよいことは、当業者には理解されるだろう。例えば、アクセスルータがＳＨＩＤ及びＤＨＩＤの知識を得ないように、ホストＳ及びＤは、ＩＩＤを生成するためにＳＨＩＤ及びＤＨＩＤのハッシュを使用し、ハッシュ値のみをアクセスルータに提供してもよい。
【００４７】
【表１】
2010521846.tif 000003
【００４８】
【表２】
2010521846.tif 000004
【図１】
2010521846.tif 000005
【図２】
2010521846.tif 000006
【図３】
2010521846.tif 000007
【図４】
2010521846.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、前記セッションのパケットをリンクするために使用されてもよく、前記第１のホスト及び前記第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホスト及び前記第２のアクセスポイントに周知のグループ鍵及びホストのアイデンティティを使用して生成されるインタフェース識別子を、送信元アドレス及び／又は宛先アドレス内のインタフェース識別子として使用するステップと；
前記第１のアクセスポイントのネットワーク接頭語と、前記ホストのアイデンティティと、前記第２のホストのローカルアクセスネットワークアドレスとの間のマッピングを前記第２のアクセスポイントにおいて維持するステップと；
前記第２のアクセスポイントにおいて前記第１のホストからパケットを受信すると、前記パケット送信元アドレスの前記ネットワーク接頭語を使用して前記グループ鍵を識別し、前記グループ鍵及び前記ホストアイデンティティを使用して前記送信元アドレス及び／又は前記宛先アドレスの前記インタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
前記第２のホストに前記パケットを転送するために前記ローカルアクセスネットワークアドレスを使用するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のアクセスポイントは、前記グループ鍵を使用して、前記送信元アドレス及び／又は前記宛先アドレスの前記インタフェース識別子部分をマップし、前記回復されたホストのアイデンティティが前記第２のアクセスポイントに周知のホストアイデンティティと適合する場合、前記第２のアクセスポイントは前記ローカルアクセスネットワークアドレスを識別して前記パケットを転送することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
インタフェース識別子を生成する前記ステップは：
擬似乱数を生成するステップと；
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために暗号化関数を使用して前記擬似乱数を前記グループ鍵と組み合わせるステップと；
可逆関数を使用して前記擬似ランダムインタフェース識別子を前記ホスト識別子と組み合わせるステップと
を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記可逆関数はＸＯＲ関数であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記暗号化関数はストリーム暗号又はブロック暗号であることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記擬似乱数はパケットヘッダに含まれることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
パケットの受信時に前記第２のアクセスポイントで実行されるステップは：
擬似ランダムインタフェース識別子を生成するために、前記暗号化関数を使用して前記擬似乱数及び前記グループ鍵を組み合わせるステップと；
前記可逆関数を使用して前記擬似ランダムインタフェース識別子を前記パケット送信元アドレスの前記インタフェース識別子部分と組み合わせるステップと；
結果が前記第２のアクセスポイントにおいてキャッシュされるホストのアイデンティティに適合することを検査するステップと
を含むことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の各ステップは、前記宛先アドレスに関してのみ実行されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のホストと前記第２のホストとの間で共有される鍵を使用して擬似乱数列を生成し、送出される次のパケットに対する送信元アドレスを生成するために前記列中の次の擬似乱数を前記第１のアクセスルータの前記ネットワーク接頭語と連結するステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１のホストと第２のホストとの間のＩＰセッションのパケット内のデータを隠蔽する方法であり、前記セッションのパケットをリンクするのに使用されてもよく、前記第１のホスト及び前記第２のホストが第１のアクセスポイント及び第２のアクセスポイントにそれぞれ接続される方法であって：
前記第１のホストにおいて、前記第２のホストからグループ鍵を受信し且つホストアイデンティティを生成するステップと；
前記グループ鍵及び前記ホストアイデンティティを前記第２のアクセスポイントに提供し且つ前記ホストアイデンティティを前記第２のホストのアクセスネットワークアドレスにマップするステップと；
前記第１のホストから前記第２のホストに送出されるパケット毎に、前記第１のホストにおいて、擬似乱数を生成し、前記擬似乱数及び前記グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、可逆関数を使用して前記擬似ランダム識別子を前記ホスト識別子と組み合わせて新しいインタフェース識別子を生成し、前記新しいインタフェース識別子をパケット送信元又は宛先アドレスに含め、前記擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップと；
前記第２のアクセスルータにおいて、前記第１のホストにより送出されるパケットを受信し、前記送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して前記グループ鍵を識別し、前記擬似乱数及び前記グループ鍵を使用して擬似ランダム識別子を生成し、前記可逆関数を使用して前記擬似乱数を前記新しいインタフェース識別子と組み合わせ、キャッシュされたホストアイデンティティに適合し且つ対応するローカルネットワークアドレスを識別するものとして結果を検査し、前記ローカルネットワークアドレスを使用して前記パケットを前記第２のホストに転送するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
第２のホストに対するアクセスポイントとしての役割を果たすように構成されるネットワークノードであって：
第１のホストからパケットを受信する入力部と；
パケット送信元アドレスのネットワーク接頭語を使用して宛先グループ鍵を識別し且つ前記宛先グループ鍵及び宛先ホストアドレスを使用して前記宛先アドレスのインタフェース識別子部分をローカルアクセスネットワークアドレスにマップする手段と
を具備することを特徴とするノード。
【請求項１２】
第１のアクセスポイントに接続される第１のホストから第２のアクセスポイントに接続される第２のホストに送出されるＩＰトラフィックをセキュリティ保護する方法であって：
前記第１のホストと前記第２のホストとの間に共有シークレットを確立するステップと；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
端末であって：
前記端末とピア端末との間に共有シークレットを確立する手段と；
送出されるパケット毎に、擬似乱数列中の次の値を送信元ＩＰアドレスのインタフェース識別子部分として使用する手段と
を具備することを特徴とする端末。
【請求項１４】
ＩＰネットワークを介して送信されるＩＰパケットをセキュリティ保護する方法であって：
送出されるパケット毎に、共通鍵と共に擬似乱数列の次の数字を使用してパッドを生成し、可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせ、前記使用した擬似乱数をパケットヘッダに含めるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
カウンタを維持し、パッドの生成後に前記カウンタを増分し、前記カウンタ値を更なる共通鍵と組み合わせて前記擬似乱数列中の次の値を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記パッドは、前記パケットとの組合せが前記パケットの特定の事前定義済み部分を変更しないようにするように構成されることを特徴とする請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
前記パッドは、前記送信元アドレスフィールド及び前記宛先アドレスフィールドが変更されないように構成される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記可逆関数はＸＯＲ、又は、ＮＯＴ  ＸＯＲ関数であり、ＸＯＲ関数の場合には変更されないパケットビットに対応する前記パッドビットが「０」に設定され、ＮＯＴ  ＸＯＲ関数の場合にはそれらのビットは「１」に設定されることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
使用中、ピア端末にＩＰパケットを送出するように構成される端末であって：
擬似乱数列発生器と；
送出されるパケット毎に、パッドを生成するために共用鍵と共に前記列の次の数字を使用し、可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせ、前記使用された擬似乱数をパケットヘッダに含めるように構成されるプロセッサと
を具備することを特徴とする端末。
【請求項２０】
使用中、ピア端末からＩＰパケットを受信するように構成され、
パケットヘッダから擬似乱数を抽出する手段と；
共通鍵及び前記擬似乱数を使用してパッドを生成し、前記可逆関数を使用して前記パッドを前記パケットと組み合わせるように構成されるプロセッサと
を具備することを特徴とする請求項１９記載の端末。
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010521846.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010521846.tif 000010
【国際調査報告】
2010521846.tif 000011
2010521846.tif 000012
2010521846.tif 000013
2010521846.tif 000014
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