(57)【要約】      （修正有）【課題】アドホック網で、認証局を動的に増やし、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減する。【解決手段】認証局２が、自身と同じ認証権限をもつ子認証局を動的に生成し、その子認証局をアドホック網内の適切な位置に配置する。これにより、端末装置と、端末装置を認証する機器との距離を短くでき、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減することが可能になる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置と、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局と、を含むアドホック網が行う、アドホック網の端末認証方法であって、
前記認証局が、自らと同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する、アドホック網の端末認証方法。
【請求項２】
前記認証局が、前記複数の端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項１に記載のアドホック網の端末認証方法。
【請求項３】
前記認証局は、前記端末装置ごとに、該端末装置の信頼度を管理し、所定レベル以上の前記信頼度を有する端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項２に記載のアドホック網の端末認証方法。
【請求項４】
前記認証局は、公開鍵認証で前記端末装置を認証する認証権限を有し、
前記認証局は、前記認証権限を付与する際、前記公開鍵認証で自己が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を前記子認証局に付与する、請求項２または３に記載のアドホック網の端末認証方法。
【請求項５】
前記認証局は、前記子認証局の認証権限を無効にする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアドホック網の端末認証方法。
【請求項６】
複数の端末装置と、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局と、を含むアドホック網の端末認証システムであって、
前記認証局は、
前記端末装置を認証する認証手段と、
前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する認証権限付与手段と、を含む、アドホック網の端末認証システム。
【請求項７】
前記認証権限付与手段は、前記複数の端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項６に記載のアドホック網の端末認証システム。
【請求項８】
前記認証権限付与手段は、前記端末装置ごとに、該端末装置の信頼度を管理し、所定レベル以上の前記信頼度を有する端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項７に記載のアドホック網の端末認証システム。
【請求項９】
前記認証手段は、公開鍵認証で前記端末装置を認証し、
前記認証権限付与手段は、前記認証権限を付与する際、前記公開鍵認証で前記認証手段が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を前記子認証局に付与する、請求項７または８に記載のアドホック網の端末認証システム。
【請求項１０】
前記認証局は、前記子認証局の認証権限を無効にする更新手段をさらに含む、請求項６ないし９のいずれか１項に記載のアドホック網の端末認証システム。
【請求項１１】
複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局であって、
前記端末装置を認証する認証手段と、
前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する認証権限付与手段と、を含む認証局。
【請求項１２】
前記認証権限付与手段は、前記複数の端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項１１に記載の認証局。
【請求項１３】
前記認証権限付与手段は、前記端末装置ごとに、該端末装置の信頼度を管理し、所定レベル以上の前記信頼度を有する端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項１２に記載の認証局。
【請求項１４】
前記認証手段は、公開鍵認証で前記端末装置を認証し、
前記認証権限付与手段は、前記認証権限を付与する際、前記公開鍵認証で前記認証手段が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を前記子認証局に付与する、請求項１２または１３に記載の認証局。
【請求項１５】
前記子認証局の認証権限を無効にする更新手段をさらに含む、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の認証局。
【請求項１６】
複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局が行う端末認証管理方法であって、
前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する生成ステップを含む端末認証管理方法。
【請求項１７】
前記生成ステップでは、前記複数の端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項１６に記載の端末認証管理方法。
【請求項１８】
前記端末装置ごとに、該端末装置の信頼度を管理する管理ステップをさらに含み、
前記生成ステップでは、所定レベル以上の前記信頼度を有する端末装置のいずれかに前記認証権限を付与して前記子認証局を生成する、請求項１７に記載の端末認証管理方法。
【請求項１９】
前記認証局は、公開鍵認証で前記端末装置を認証し、
前記生成ステップでは、前記認証権限を付与する際、前記公開鍵認証で前記認証局が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を前記子認証局に付与する、請求項１７または１８に記載の端末認証管理方法。
【請求項２０】
前記子認証局の認証権限を無効にする無効ステップをさらに含む、請求項１６ないし１９のいずれか１項に記載の端末認証管理方法。
【請求項２１】
複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有するコンピュータに、前記コンピュータと同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する生成処理を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドホック網の端末認証方法、端末認証システム、認証局、端末認証管理方法およびプログラムに関し、特には、複数の端末装置と、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局と、を含むアドホック網の端末認証方法、端末認証システム、認証局、端末認証管理方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
IEEE８０２．１１a/b/gに代表される高速無線ＬＡＮ技術の進展により、端末あるいは基地局同士がトランシーバと同様の原理によって無線で接続し、パケットの中継によりマルチホップの中継網を構成する手法が注目されている。この通信網は、一般にアドホック網と呼ばれる。
【０００３】
例えば、最近では、ADSL等の高速アクセス網の普及によって、各家庭が無線ＬＡＮ基地局を持ち、家庭内で無線ＬＡＮを組むケースが増えてきている。
【０００４】
この無線ＬＡＮ基地局は、基地局同士で無線でパケットを中継し、中継網（アドホック網）を組む能力を持っている。
【０００５】
アドホック網は、普段はあまり利用されない。しかしながら、例えば、地震、火災の直後で、公衆通信網のケーブルおよびモデム、携帯電話網基地局等の設備が罹災して、通信が行えない場合、アドホック網を利用することで、例えば、家族同士の通信が可能になる。
【０００６】
また、このアドホック網を介して、利用可能な一部の公衆通信網設備に接続することも可能となる。
【非特許文献１】Mario Gerla and Jack Tzu-Chieh Tsaiによる"Multicluster, mobile, multimedia radio network,"Wireless Networks, J.C. Baltzer AG, pp.255-265 1995
【非特許文献２】Sergio Marti, T.J. Giuli, Kevin Lai, and Mary Baker, "Mitigating Routing Misbehavior in Mobile Ad Hoc Networks," Proc. of ACM MOBICOM 2000, pp. 255 - 265, Aug 2000
【非特許文献３】Prashant Dewanm, Partha Dasgupta, Amiya Bhattacharya, "On Using Reputations in Ad Hoc Networks to Counter Malicious Nodes,"Proc. of IEEE ICPADS 2004 pp. 665 - 672 July 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アドホック網は、網を構成する端末装置（ここでの端末装置（ノード）は、無線ＬＡＮ基地局を含む）によって、自律分散的に構成される。このため、パケットの不正中継またはパケットの改ざん等の不正行為によって、網が動作しなくなる可能性がある。
【０００８】
不正行為を防ぐためには、固定網と同様に、各ノードが正当かどうかを定期的に検証する端末装置（例えば、認証局）が必要となる。
【０００９】
固定網における認証手法としては、公開鍵認証基盤（Public Key Infrastructure：ＰＫＩ）がよく知られているが、これをアドホック網にそのまま導入すると、以下の問題が生じる。
【００１０】
網のサイズ（最大ホップ数）が５ホップから１０ホップの大規模な網である場合、網に認証局が一つしかなければ、端末装置と認証局との間で、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックが大幅に増大する。
【００１１】
貴重な電波資源を利用するアドホック網では、特に、認証以外に使用できる帯域を増やすことは重要な問題となる。
【００１２】
認証局を十分増やし、網内に認証局を均等に配置すれば、この問題は解決するが、網のサイズはあらかじめ予測できないことが多いため、適切な数の認証局を事前に決めることは困難である。
【００１３】
本発明の目的は、アドホック網において、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のアドホック網の端末認証方法は、複数の端末装置と、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局と、を含むアドホック網が行う、アドホック網の端末認証方法であって、前記認証局が、自らと同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する。
【００１５】
また、本発明のアドホック網の端末認証システムは、複数の端末装置と、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局と、を含むアドホック網の端末認証システムであって、前記認証局は、前記端末装置を認証する認証手段と、前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する認証権限付与手段とを含む。
【００１６】
また、本発明の認証局は、複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局であって、前記端末装置を認証する認証手段と、前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する認証権限付与手段とを含む。
【００１７】
また、本発明の端末認証管理方法は、複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有する認証局が行う端末認証管理方法であって、前記認証局と同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する生成ステップを含む。
【００１８】
上記の発明によれば、認証局と同じ認証権限を有する子認証局が、アドホック網内に生成される。このため、専用の認証局がアドホック網内に十分に設置されなくても、端末装置を認証する機器を増やすことができ、また、その機器をアドホック網内に分散して配置することが可能になる。
【００１９】
したがって、端末装置と、端末装置を認証する機器との距離を短くでき、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減することが可能になる。
【００２０】
なお、前記複数の端末装置のいずれかに前記認証権限が付与されて、前記子認証局が生成されることが望ましい。
【００２１】
上記の発明によれば、いずれかの端末装置が子認証局になる。このため、端末装置を子認証局として使用することが可能となる。
【００２２】
また、前記端末装置ごとに、該端末装置の信頼度が管理され、所定レベル以上の信頼度を有する端末装置のいずれかに前記認証権限を付与されて、前記子認証局が生成されることが望ましい。
【００２３】
上記の発明によれば、信頼度の高い端末装置を子認証局として使用することが可能となる。
【００２４】
また、前記認証局は、公開鍵認証で前記端末装置を認証する認証権限を有し、前記認証権限を付与する際、前記公開鍵認証で自己が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を前記子認証局に付与することが望ましい。
【００２５】
上記の発明によれば、子認証局の秘密鍵は、認証局の秘密鍵と異なる。このため、子認証局の秘密鍵が漏洩しても、認証局の秘密鍵の安全性を確保することが可能となる。
【００２６】
また、前記認証局は、前記子認証局の認証権限を無効にすることが望ましい。
【００２７】
上記の発明によれば、認証局は、例えば、鍵情報の漏洩等の不正行為を行った子認証局の認証権限を無効にすることにより、通信の安全性を維持できる。また、認証局は、子認証局の数を調整することが可能になる。
【００２８】
また、本発明のプログラムは、複数の端末装置と接続してアドホック網を形成し、また、前記端末装置を認証する認証権限を有するコンピュータに、前記コンピュータと同じ認証権限を有する子認証局を前記アドホック網内に生成する生成処理を実行させる。
【００２９】
上記の発明によれば、上記端末認証管理方法をコンピュータに実行させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、認証局と同じ認証権限を有する子認証局が、アドホック網内に生成される。このため、専用の認証局がアドホック網内に十分に設置されなくても、端末装置を認証する機器を増やすことができ、その機器をアドホック網内に分散して配置することが可能になる。したがって、端末装置と、端末装置を認証する機器との距離を短くでき、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例のアドホック網の端末認証システムを示したブロック図である。
【００３３】
図１において、本アドホック網の端末認証システムは、複数のノード（端末装置）１〜１と、ノード１〜１を認証する認証権限を有する認証局２とを含む。複数のノード１〜１と認証局２とでアドホック網を構成する。なお、認証局２も、アドホック網を構成するノードとなる。
【００３４】
複数のノード１〜１は、例えば、メモリ等の記録媒体に記録されたプログラムを実行して種々の動作を実行するコンピュータを有する。
【００３５】
認証局２は、公開鍵認証（ＰＫＩ）で各ノード１〜１を認証する。また、認証局２は、アドホック網内に、自らと同じ認証権限を有する子認証局を生成する。具体的には、認証局２は、ノード１〜１のいずれかに自らと同じ認証権限を付与して子認証局を生成する。
【００３６】
次に、本アドホック網の端末認証システムの前提条件を説明する。
【００３７】
１．前提条件
１．１）ノードの位置に関する前提条件は、以下の通りである。
【００３８】
本実施例では、アドホック網を構成する各ノードは静止しているものとする。
【００３９】
１．２）ノードの持つ情報についての条件は、以下の通りである。
【００４０】
アドホック網に参加する各ノードは、少なくとも以下の情報を有する。
【００４１】
（１）認証局２の持つ情報は、少なくとも以下の（１−１）および（１−２）である。
【００４２】
（１−１）認証局２自身の公開鍵・秘密鍵のペア。
【００４３】
以下、認証局２自身の公開鍵を「ＰＫ」と称し、認証局２自身の秘密鍵を「ＳＫ」と称する。
【００４４】
（１−２）将来生成する子認証局に与えるための、ｎ個の公開鍵・秘密鍵のペア。
【００４５】
以下、ｎ個の公開鍵をＰＫ（ａ）、ｎ個の秘密鍵をＳＫ（ａ）と称する。ただし、ａ＝１・・・ｎである。なお、本実施例では、子認証局の最大数は１００程度と想定しており、ｎは１００より大きく設定する必要がある。また、ＳＫ（ａ）は、ＳＫと異なる。
【００４６】
（２）通常ノード（認証局２と異なるノード１〜１）の持つ情報は、少なくとも以下の情報である。
【００４７】
そのノード自身の公開鍵・秘密鍵のペア。
【００４８】
認証局２は、一般の通信網のＰＫＩの認証局と同様に、各ノード１〜１がもつ公開鍵が正当かどうかを公開鍵認証で認証する役割（認証権限）を持つ。
【００４９】
図２は、認証局２の一例を示したブロック図である。
【００５０】
図２において、認証局２は、各ノードの公開鍵情報格納部２１と、認証局の秘密鍵格納部２２と、公開鍵・秘密鍵生成手段２３と、署名付鍵証明書生成手段２４と、認証権限付与手段２５と、鍵証明書更新手段２６と、ログオン認証手段２７とを含む。
【００５１】
各ノードの公開鍵情報格納部２１は、アドホック網に参加する各ノード１〜１の公開鍵の中で、正当な公開鍵についての情報（公開鍵情報）を格納する。
【００５２】
認証局の秘密鍵格納部２２は、認証局の秘密鍵ＳＫを格納する。
【００５３】
公開鍵・秘密鍵生成手段２３は、将来生成する子認証局に与えるための、ｎ個の公開鍵・秘密鍵（認証鍵）のペア（ＰＫ（ａ）、ＳＫ（ａ））（ａ＝１・・・ｎ）を生成する。
【００５４】
署名付鍵証明書生成手段２４は、公開鍵・秘密鍵生成手段２３で生成した公開鍵・秘密鍵と、認証局の秘密鍵格納部２２に格納した認証局２の秘密鍵とを用いて、有効期限を含む認証局２の署名付鍵証明書を生成する。
【００５５】
認証権限付与手段２５は、新たに生成する子認証局となるノードに、認証権限を付与する。
【００５６】
この認証権限は、各ノードの公開鍵情報、署名付鍵証明書が付与された公開鍵・秘密鍵のペア、子認証局となるノードに鍵証明書更新要求手段を生成するためのプログラム、および、子認証局となるノードにログオン認証手段を生成するためのプログラムを含む。
【００５７】
なお、認証権限付与手段２５は、各ノードの公開鍵情報格納部２１から、各ノードの公開鍵情報を取得する。
【００５８】
また、認証権限付与手段２５は、署名付鍵証明書生成手段２４から、署名付鍵証明書と、その署名付鍵証明書を生成する際に用いた公開鍵・秘密鍵のペアとを取得する。
【００５９】
また、認証権限付与手段２５は、子認証局となるノードに鍵証明書更新要求手段を生成するためのプログラム、および、子認証局となるノードにログオン認証手段を生成するためのプログラムを、あらかじめ格納している。
【００６０】
鍵証明書更新手段２６は、子認証局からの有効期限を過ぎた署名付鍵証明書の更新要求を受け取り、子認証局が不正行為を行っていない限り、有効期限を更新した新しい署名付鍵証明書を生成し、その新しい署名付鍵証明書を子認証局に送る。
【００６１】
ログオン認証手段２７は、各ノード１〜１からのログオン認証要求に対して、各ノードの公開鍵情報および署名付鍵証明書が付与された公開鍵・秘密鍵ペアを用いて、各ノードのログオン認証を行う。なお、ログオン認証手段２７は、公知の公開鍵認証方式で、各ノードを認証する。
【００６２】
図３は、認証局２にて生成される子認証局の一例を示したブロック図である。
【００６３】
図３において、子認証局３は、署名付鍵証明書格納部３１と、各ノードの公開鍵情報格納部３２と、鍵証明書更新要求手段３３と、ログオン認証手段３４とを含む。
【００６４】
署名付鍵証明書格納部３１は、認証局２の認証権限付与手段２５から送られた、署名付鍵証明書が付与された公開鍵・秘密鍵ペアを格納する。
【００６５】
各ノードの公開鍵情報格納部３２は、認証権限付与手段２５から送られた各ノードの公開鍵情報を格納する。
【００６６】
鍵証明書更新要求手段３３は、認証権限付与手段２５から送られた鍵証明書更新要求手段を生成するためのプログラムにより生成され、署名付鍵証明書の有効期限が過ぎると、認証局２に対して、署名付鍵証明書の更新要求を行う。
【００６７】
ログオン認証手段３４は、認証権限付与手段２５から送られたログオン認証手段を生成するためのプログラムにより生成され、認証局２のログオン認証手段２７と同様に、各ノードからのログオン認証要求に対して、各ノードの公開鍵情報と署名付鍵証明書が付与された公開鍵・秘密鍵ペアを用いて、各ノードのログオン認証を行う。
【００６８】
次に、動作を説明する。
【００６９】
２．認証局２による子認証局生成の動作
２．１）アドホック網におけるクラスタの生成
まず、各ノード（ノード１〜１および認証局２）は、互いに制御パケットをブロードキャストしてノード同士の接続状態を確認し、互いに一ホップで通信可能なノードのグループであるクラスタを生成する。認証局２も、いずれかのクラスタに所属する。
【００７０】
なお、クラスタの生成方法およびクラスタヘッドの選出方法としては、上述した非特許文献１に示された方法を用いることができる。
【００７１】
具体的には、以下の手法をとる。
【００７２】
（１）各ノードが定期的にハローパケットと呼ばれる制御パケットをブロードキャストし、直接通信可能なノードを認識する。
【００７３】
（２）直接通信可能なノードの中から、以下の２つのいずれかの方法でクラスタヘッドを選出する。
【００７４】
・あらかじめ各ノードにＩＤを割り当てておき、最も小さいＩＤを持つノードをクラスタヘッドとして選出する（最小ＩＤ法）。
【００７５】
・直接通信可能なノードを最も多く持つノードをクラスタヘッドとして選出する（最大次数法）
図１は、アドホック網におけるクラスタとクラスタヘッドの一例を示している。
【００７６】
ここで、図４に示したネットワークトポロジーを例にとり、アドホック網におけるクラスタヘッド選出手法（最小ＩＤ法）について、詳細に説明する。なお、図４において、点線は、各ノードの無線ＬＡＮの通信可能範囲を表わす。
【００７７】
クラスタヘッド選出手法のアルゴリズムは、以下の通りである。
【００７８】
各ノードは、一ホップで通信可能な全てのノード（以下、周辺ノードと呼ぶ）に対し、一定周期ごとにハローパケットと呼ばれるビーコンをブロードキャストする。
【００７９】
その後、一定周期が過ぎた後に、各ノードは、周辺ノードと自ノードを含めて最もＩＤの小さいノードに対し、クラスタヘッドとなるように要求を送る。
【００８０】
要求を受けたノードは、以下のように対応する。
【００８１】
（１）要求を受けたノードは、以前に他のノードに対してクラスタヘッドとなるよう要求を出し、そのクラスタに所属する予定の場合、今回要求を出したノードに対し、自ノードがクラスタヘッドとなることを拒絶する通知を送る。
【００８２】
（２）要求を受けたノードは、前に他のノードに対してクラスタヘッドとなるよう要求を出していない場合、自らがクラスタヘッドとなり、周辺ノードにその旨を通知する。
【００８３】
さらに、あるノードが、一定周期以内に周辺ノードから一つもハローパケットを受信しなかった場合も、そのノード自らがクラスタヘッドとなる。
【００８４】
図５は、このアルゴリズムを図４のネットワークトポロジーに適用した場合の、各ノードの動作を示したシーケンス図である。
【００８５】
図５に示した例では、本アルゴリズムによって、ノード１、２、３、５が一つのクラスタを、ノード２、３、４が別のクラスタを構成する。以下、図５に示した例の動作を説明する。
【００８６】
各ノードがハローパケットをブロードキャストした結果、ノード１は、ノード２、３、５から要求を受け、クラスタヘッドとなり、ノード２、３、５にその旨を通知する。
【００８７】
一方、ノード４は、ノード２、３にクラスタヘッドとなる要求を出すが、ノード２、３は共に既にノード１のクラスタに所属しているためこれを拒絶する。これを受けてノード４は、自身がクラスタヘッドとなり、その旨をノード２、３に通知する。
【００８８】
これにより、各ノードから一ホップ以内にクラスタヘッドが存在し、かつクラスタヘッド同士は、必ず２ホップ以上距離を置くネットワークが生成される。
【００８９】
２．２）認証局からクラスタヘッドへの認証権限の付与
認証局２（具体的には、認証権限付与手段２５）は、２．１）で生成されたすべてのクラスタのクラスタヘッドに対し、以下の動作で公開鍵認証処理用の鍵（以下「認証鍵」と称する。）等を付与して認証権限を与え、クラスタヘッドを子認証局として設定する。
【００９０】
２．２．１）認証局２（具体的には、署名付鍵証明書生成手段２４）は、１．前提条件で示したｎ個の公開鍵・秘密鍵ペア（これらは公開鍵・秘密鍵生成手段２３にて生成される。）から、１つのクラスタヘッドについて１組の鍵ペア（ＰＫ（ｊ）．ＳＫ（ｊ）（ｊ＝１・・・ｎ）を選択し、各々の鍵ペアに対応する以下の情報を備えた署名付鍵証明書を生成する。
【００９１】
（１）ＰＫ（ｊ）・ＳＫ（ｊ）の有効期限を示すｔ_[expire]
（２）認証局２自身の秘密鍵ＳＫによる署名sigＳＫ（ＰＫ（ｊ）．ＳＫ（ｊ））
次に、認証局２（具体的には、認証権限付与手段２５）は、以下の（３）〜（６）の情報を各クラスタヘッドの公開鍵で暗号化し、その暗号化された情報を、その暗号化に用いた公開鍵を持つクラスタヘッドに送信する。
【００９２】
（３）２．２．１）で生成した、署名付鍵証明書が付与された公開鍵・秘密鍵のペア
（４）アドホック網に参加する各ノードの公開鍵の中で、正当な公開鍵についての情報
なお、（４）の情報は、各ノードの公開鍵情報格納部２１から取得される。
【００９３】
（５）子認証局となるクラスタヘッドに鍵証明書更新要求手段を生成するためのプログラム
（６）子認証局となるクラスタヘッドにログオン認証手段を生成するためのプログラム
なお、（５）および（６）の情報は、認証権限付与手段２５にあらかじめ格納されている。
【００９４】
２．２．２）各クラスタヘッドは、認証局２（具体的には、認証権限付与手段２５）から（３）〜（６）に示された情報を受信すると、署名付鍵証明書に書かれた有効期限ｔ_[expire]までの間、各ノード具体的には各ノードの公開鍵を認証する子認証局として動作する。認証処理においては、２．２．１）の（３）（４）で示した情報を用いる。
【００９５】
３．子認証局の鍵証明書の更新
子認証局は、認証局２から受け取った署名付鍵証明書の有効期限ｔ_[expire]が過ぎると、認証局２に対して、署名付鍵証明書の更新を要求する。
【００９６】
認証局２は、署名付鍵証明書の更新要求を受け付けると、子認証局が鍵情報の漏洩等の不正行為を行っていない限り、有効期限を更新した新しい署名付鍵証明書を生成し、その新しい署名付鍵証明書を２．２）と同様の方法で子認証局に送る。
【００９７】
子認証局が不正行為を行ったと認証局２が判断した場合、認証局２は、署名付鍵証明書の更新を行わない。つまり、認証局２は、子認証局の認証権限を無効にする。このため、有効期限ｔ_[expire]を過ぎた時点で、子認証局は消滅する。認証局２は、この時刻以降、このクラスタヘッドに対しては、子認証局となるために必要な認証権限を付与しない。
【００９８】
４．通常ノードの認証処理
通常ノード（認証局２および子認証局と異なるノード）は、ある一定周期ｔ[period]ごとに、認証局２あるいは子認証局から、自身の公開鍵の認証を受ける。この際、認証局２（具体的には、ログオン認証手段２７）あるいは子認証局（具体的にはログオン認証手段３４）は、公開鍵認証によって、通常ノードを認証する。
【００９９】
本実施例では、各ノードは、自身から最も近い距離にある認証局２または子認証局に接続し、その接続した認証局２または子認証局に認証処理を実行させる。
【０１００】
図６は、アドホック網における通常ノードの認証処理を示したブロック図である。なお、図６において、図１または３に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
【０１０１】
本実施例によれば、以下の効果を奏する。
【０１０２】
従来の手法では、各ノードは常にあらかじめ設定された少数の認証局に接続して認証を受けなければならないのに対し、本実施例では、各ノードは最寄りの子認証局に接続して、その子認証局から認証を受ける。子認証局は、アドホック網内に地理的にほぼ均等に分散して多数存在することが可能なので、認証のための通信の遅延を従来と比べて大幅に低減することが可能になる。
【０１０３】
本実施例によれば、認証局２は、自らと同じ認証権限を有する子認証局３を、アドホック網内に生成する。このため、専用の認証局２がアドホック網内に十分に設置されなくても、ノードを認証する機器を増やすことができ、その機器をアドホック網内に分散して配置することが可能になる。
【０１０４】
したがって、ノード１と、ノードを認証する機器との距離を短くでき、認証処理に必要な通信の遅延および通信トラフィックを軽減することが可能になる。
【０１０５】
なお、本実施例では、認証局２は、アドホック網内のいずれかのノード１に自らと同じ認証権限を付与して子認証局を生成する。
【０１０６】
この場合、いずれかのノード１が子認証局３になる。このため、ノードを子認証局３として使用することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施例では、認証局２は、公開鍵認証でノード１〜１を認証する認証権限を有し、また、認証権限を付与する際、公開鍵認証で自己が用いる秘密鍵と異なる秘密鍵を子認証局に付与する。
【０１０８】
この場合、子認証局の秘密鍵は、認証局２の秘密鍵と異なる。このため、子認証局の秘密鍵が漏洩しても、認証局２の秘密鍵の安全性を確保することが可能となる。
【０１０９】
また、本実施例では、認証局２は、子認証局の認証権限を無効にすることができる。
【０１１０】
この場合、認証局２は、例えば、鍵情報の漏洩等の不正行為を行った子認証局の認証権限を無効にすることにより、通信の安全性を維持できる。また、認証局２は、子認証局の数を調整することが可能になる。
【０１１１】
次に、他の実施例を説明する。
【０１１２】
上記実施例の２．２）では、認証局（以下「親認証局ＭＣＡ」と称する）２は、２．１）で生成されたすべてのクラスタのクラスタヘッドに認証権限を与え、すべてのクラスタヘッドを子認証局として設定したが、親認証局ＭＣＡ２（具体的には、認証権限付与手段２５）が、各ノードの信頼度を管理し、その信頼度が所定レベル以上であるクラスタヘッドにだけ認証権限を付与してもよい。
【０１１３】
以下、２．２）にかわる、２．３）認証局からクラスタヘッドへの認証権限の付与の他の例を説明する。
【０１１４】
２．３）認証局からクラスタヘッドへの認証権限の付与の他の実施例
２．３．１）本実施例で使用される制御情報は、以下の（１）〜（４）の情報である。
【０１１５】
（１）親認証局ＭＣＡ２および子認証局が使用する認証用公開鍵のリスト
なお、このリストに含まれる情報は、次の通りである。
・親認証局（MCA）自身の認証用公開鍵 （以下、PK と称する）
・PKに対する親認証局による鍵証明書Cert(PK)MCA
・親認証局がもつ、子認証局のための認証用公開鍵PK (a) (a = 1…n)  (nは100程度）
・PK (a)に対する親認証局による鍵証明書Cert(PK)MCA
（２）アドホック網の全ノードの公開鍵についての CRL(Certificate Revocation List)
なお、以下では、各ノードが持つ公開鍵をノード固有公開鍵と称する。
【０１１６】
（３）不正鍵リスト（鍵証明書発行の対象外とする公開鍵リスト）
なお、（１）〜（３）の情報は、親認証局ＭＣＡ２が、アドホック網を構成する前に生成し、網が構成された後にフラッディングにより全ノードに通知する。また、親認証局ＭＣＡ２は、網が動作している途中でも、これらを適宜更新して通知することもある。
【０１１７】
（４） 親認証局ＭＣＡ２（具体的には、認証権限付与手段２５）が各ノードに対して設定する、ノード信頼レベル LT
LT  は、ノードが親認証局ＭＣＡ２にログオンした際に初期値 ０をとり、そのノードの固有公開鍵の鍵証明書が更新される度に１ずつ増える。
【０１１８】
親認証局ＭＣＡ２は、LT  が一定値以上のノードにだけ子認証局の権限を与える。
【０１１９】
ここで、（３）不正鍵リストの管理方法の一例を説明する。
【０１２０】
２．３．１．１）アドホック網における不正行為の検出・不正鍵リスト管理の方法
アドホック網の全てのノードは、自ノードから一ホップで通信可能なノード（周辺ノード）に関して、以下の不正が行われていないかどうかを監視する。
【０１２１】
（ａ）相手が通常ノードの場合は、中継すべきパケットを破棄する、または、パケットの経路情報を改竄する等の行為を行っていないかの監視。
【０１２２】
（ｂ）相手が子認証局の場合は、認証の不正行為、すなわち親認証局が管理する不正鍵   リストに記載されているノードを認証していないかどうかの監視。
【０１２３】
（ａ）の中継の不正監視方法としては、上述した非特許文献２、３などで提案されている、中継による受動的ACKを監視する手法が用いられる。
【０１２４】
この手法の動作は、以下の通りである。
【０１２５】
例えば、送信端末Ｓから宛先端末Ｄへの経路がＳ−Ｐ−Ｑ−Ｒ−Ｄであるとし、ノードＰがデータパケットをノードＱに中継したとする。もし、この後、ＱがＲにデータパケットを正常に中継すれば、無線回線の状況が特に悪くなければ、中継されたパケットの情報をＰが傍受できる。そこで、Ｐは自分が中継した後、Ｑから傍受した内容を解析することで、Ｑがパケットを正しく中継したことを確認できる。
【０１２６】
もし、Ｐが中継した後、一定時間無線回線をモニタしてもＱの中継したパケットを傍受できないケースが頻発する場合には、回線状況が悪いというよりもむしろＱが中継せずに破棄した可能性が高いと判断できるため、Ｐは、このことを親認証局ＭＣＡに通知する。
【０１２７】
親認証局ＭＣＡは、Ｑの固有公開鍵をＣＲＬおよび不正鍵リストに加え、更新されたリストをフラッディングによって全ノードに通知する。
【０１２８】
この後、親認証局ＭＣＡおよび子認証局ＳＣＡは、不正鍵リストに入っているノードについては、鍵証明書の発行を行わないことで、そのノードの証明書は一定期間後に無効となり、アドホック網から排除される。
【０１２９】
（ｂ）についても同様に、 各ノードは、自ノードから一ホップで通信可能な範囲にある子認証局ＳＣＡについて、そのノードが他ノードに送信する情報を漏れ聞きする。
【０１３０】
これによって、その子認証局ＳＣＡが、既に親認証局ＭＣＡが通知している不正鍵リストに入っている鍵に証明書を与えていないかどうかを監視する。
【０１３１】
もし、これが検出された場合には、（１）と同様に、ノードは、その子認証局ＳＣＡのIDを親認証局ＭＣＡに知らせる。親認証局ＭＣＡは、その子認証局ＳＣＡの固有公開鍵と、その子認証局ＳＣＡが使っている認証用鍵とを、ＣＲＬと不正鍵リストに追加し、新しいリストをフラッディングによって全ノードに通知する。
【０１３２】
これ以降、（ａ）と同様にして、親認証局ＭＣＡと他の子認証局ＳＣＡは、新しい不正鍵リストに入っているノードに対しては、認証鍵の証明書を更新せず、また、そのノードの固有鍵の証明書も更新しない。これにより、そのノードをアドホック網から除外する。
【０１３３】
２．３．２）子認証局設定手法のコンセプト
本実施例では、認証権限付与手段２５は、２．１）でクラスタヘッドとして選出されたノードの中で、それまでにアドホック網に一定期間以上参加していて、その期間中不正行為を行わなかったノードを信頼できるノードと考え、そのノードに予め用意しておいた認証用鍵を配布し、子認証局ＳＣＡの権限を与える。
【０１３４】
２．３．１）の（４）で述べたノード信頼レベルLT  は、各ノードの信頼度を管理するために、親認証局ＭＣＡ２が管理するパラメータで、親認証局ＭＣＡ２は、LT  が一定値以上のノードにだけ子認証局ＳＣＡの権限を与える。
【０１３５】
親認証局ＭＣＡ２（認証権限付与手段２５）は、一度、いずれかのノードを子認証局ＳＣＡに設定すると、自分が管理している不正鍵リスト（全ノードの中で不正行為を行ったノードの固有公開鍵のリスト）を、定期的にアドホック網の全ノードに通知する。
【０１３６】
各ノードは、鍵証明書の更新が必要な時は、最も距離の近い親または子認証局にアクセスするが、子認証局ＳＣＡは、親認証局ＭＣＡ２が通知する不正鍵リストを参照して、正常なノードにだけ、証明書を更新する。同じようにして、親認証局ＭＣＡ２も、子認証局ＳＣＡの認証用鍵の鍵証明書を定期的に更新する。
【０１３７】
以上の動作によって、本実施例では、不特定多数のノードで構成されるアドホック網でも、信頼性の保証された、認証局の階層構成をつくることができる。以下では、この動作の詳細を示す。
【０１３８】
２．３．３）本実施例の動作の詳細
２．３．３．１）各ノードから親認証局ＭＣＡへのログオン
図７は、各ノードから親認証局ＭＣＡへのログオンの動作を説明するためのシーケンス図である。以下、図７を参照して、各ノードから親認証局ＭＣＡへのログオンの動作を説明する。
【０１３９】
アドホック網に参加するノードは、参加に先立って、親認証局ＭＣＡ２と直接通信可能な距離に移動されて、親認証局ＭＣＡ２から公開鍵の認証を受ける。なお、認証方法は、従来の公開鍵認証方式と同じである。
【０１４０】
具体的には、アドホック網に参加するノードＡは、親認証局ＭＣＡ２に、ログオン要求を送信する（ステップ７０１）。
【０１４１】
親認証局ＭＣＡ２は、ノードが公開鍵認証をパスし、また、そのノードが以前に不正行為を行っていなければ（ステップ７０２）、このノードがアドホック網に参加することを認め、そのノードに鍵証明書を発行する（ステップ７０３）。
【０１４２】
また、この際に、親認証局ＭＣＡ２の認証権限付与手段２５は、このノードの信頼レベルLTを０に設定する。なお、認証権限付与手段２５は、ノードごとに、信頼レベルLTを管理している。
【０１４３】
２．３．３．２）親認証局ＭＣＡによる、各ノードのノード固有鍵の鍵証明書の更新（アドホック網に子認証局が設定される前の動作）
図８は、親認証局ＭＣＡによる、各ノードのノード固有鍵の鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。以下、図８を参照して、親認証局ＭＣＡによる、各ノードのノード固有鍵の鍵証明書の更新動作を説明する。
【０１４４】
ノードＡは、親認証局ＭＣＡ２に、ノードＡのノード固有鍵の鍵証明書「Cert(Pk(A))MCA（有効期限：t expire）」について、証明書の更新を要求する（ステップ８０１）。
【０１４５】
親認証局ＭＣＡ２は、Pk(A)が不正鍵リストに記載されていないと（ステップ８０２）、ノードＡに、有効期限t expire を更新した新たな鍵証明書「Cert(Pk(A))MCA」を送信し、（ステップ８０３）、続いて、親認証局ＭＣＡ２の認証権限付与手段２５は、ノードＡの信頼レベルLTに１を加える（ステップ８０４）。
【０１４６】
一方、親認証局ＭＣＡ２は、Pk(A)が不正鍵リストに記載されていると、ノードＡに対して、新たな鍵証明書を発行しない（ステップ８０２）。
【０１４７】
２．３．３．３）親認証局ＭＣＡによる子認証局ＳＣＡの設定
図９は、親認証局ＭＣＡによる子認証局ＳＣＡの設定動作を説明するためのシーケンス図である。以下、図９を参照して、子認証局ＳＣＡの設定動作を説明する。
【０１４８】
２．１）にて生成されたクラスタヘッドＸは、親認証局ＭＣＡ２に、子認証局設定要求を鍵証明書「 Cert(Pk(X)) MCA」と併せて送信する（ステップ９０１）。
【０１４９】
親認証局ＭＣＡ２の認証権限付与手段２５は、Pk(X)が不正鍵リストに記載されておらず（ステップ９０２）、かつ、ノードＸの信頼レベルLTがＫ（Ｋは予め決めた値）以上であると（ステップ９０３）、署名付鍵証明書生成手段２４を動作させる。署名付鍵証明書生成手段２４は、動作を開始すると、公開鍵・秘密鍵生成手段２３にて生成された認証用公開鍵／秘密鍵ペアの中から、一組のペアPk(a), Sk(a) (a=1…n)を選択する。続いて、認証権限付与手段２５は、その選択された一組のペアPk(a), Sk(a)を基にして、有効期限 texpireをもつ認証用鍵証明書Cert(Pk(a)) MCA を生成する（ステップ９０４）。
【０１５０】
その後、認証権限付与手段２５は、認証用鍵：Pk(a), Sk(a)、認証用鍵証明書：Cert(Pk(a)) MCAを、クラスタヘッドＸに送信する（ステップ９０５）。
【０１５１】
クラスタヘッドＸは、認証権限付与手段２５から認証用鍵：Pk(a), Sk(a)、認証用鍵証明書：Cert(Pk(a)) MCAを受け付けると、親認証局ＭＣＡ２が通知する認証用公開鍵リストの中にPk(a)が記載されているか確認する（ステップ９０６）。
【０１５２】
認証用公開鍵リストの中にPk(a)が記載されていると、クラスタヘッドＸは、Pk(a), Sk(a)を認証用鍵とする子認証局ＳＣＡを、自ノードに設定する（ステップ９０７）。
【０１５３】
なお、認証用公開鍵リストの中にPk(a)が記載されていないと、クラスタヘッドＸは、子認証局ＳＣＡを、自ノードに設定しない。
【０１５４】
また、ステップ９０２で、Pk(X)が不正鍵リストに記載されている場合、および、ステップ９０３で、ノードＸの信頼レベルLTがＫ未満の場合、認証権限付与手段２５は、認証用鍵：Pk(a), Sk(a)、認証用鍵証明書：Cert(Pk(a)) MCAを、クラスタヘッドＸに送信しない。
【０１５５】
２．３．３．４）親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡによる、各ノードのノード固有鍵証明書の更新
図１０は、親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡによる、各ノードのノード固有鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。以下、図１０を参照して、親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡによる、各ノードのノード固有鍵証明書の更新動作を説明する。
【０１５６】
ノードＡが、親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡに対して、親認証局ＭＣＡが発行したノードＡのノード固有鍵の鍵証明書「Cert(Pk(A))MCA（有効期限：t expire）」について、証明書の更新を要求する（ステップ１００１）。
【０１５７】
親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡは、Pk(A)が不正鍵リストに記載されていないと（ステップ１００２）、ノードＡに対して、有効期限t expireを更新した新たな鍵証明書を送信する（ステップ１００３）。なお、親認証局ＭＣＡは、Cert(Pk(A))MCAを送信し、子認証局ＳＣＡは、Cert(Pk(A))SCAとCert(Pk(SCA))MCAを送信する。
【０１５８】
続いて、親認証局ＭＣＡ２の認証権限付与手段２５は、ノードＡの信頼レベルLTに１を加える（ステップ１００４）。
【０１５９】
なお、ステップ１００２で、Pk(A)が不正鍵リストに記載されていると、親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡは、ノードＡに対して、新たな鍵証明書を送信しない。
【０１６０】
２．３．３．４）親認証局ＭＣＡまたは子認証局ＳＣＡによる、各ノードのノード固有鍵証明書の更新
図１１は、親認証局ＭＣＡによる、子認証局ＳＣＡの認証用鍵の鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。以下、図１１を参照して、親認証局ＭＣＡによる、子認証局ＳＣＡの認証用鍵の鍵証明書の更新動作を説明する。
【０１６１】
子認証局ＳＣＡ（クラスタヘッドＸに設定された局）が、親認証局ＭＣＡに対して、認証用鍵の鍵証明書「Cert(Pk(a))MCA（有効期限 t expire）」の更新要求を送信する（ステップ１１０１）。
【０１６２】
親認証局ＭＣＡは、Pk(X)およびPk(a)が不正鍵リストに記載されていないと（ステップ１１０２）、子認証局ＳＣＡに、有効期限t expire を更新した新たな認証用鍵証明書「Cert(Pk(a))MCA」を送信する（ステップ１１０３）。
【０１６３】
なお、ステップ１１０２で、Pk(X)またはPk(a)が不正鍵リストに記載されていると、親認証局ＭＣＡは、子認証局ＳＣＡに、新たな認証用鍵の鍵証明書を送信しない。
【０１６４】
本実施例によれば、認証権限付与手段２５は、ノードごとに、信頼レベルLTを管理し、所定レベル（Ｋ）以上の信頼性レベルを有するノードのいずれかに認証権限を付与して子認証局を生成する。
【０１６５】
このため、信頼度の高いノードを子認証局として使用することが可能となり、不特定多数のノードで構成されるアドホック網でも、信頼性の保証されたノードで認証を行うことが可能になる。
【０１６６】
以上説明した各実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【０１６７】
例えば、認証局２は、メモリ等の記録媒体に記録されたプログラムを読み取り、その読み取られたプログラムを実行するコンピュータによって実現されてもよい。
【０１６８】
この場合、そのプログラムは、公開鍵・秘密鍵生成手段２３、署名付鍵証明書生成手段２４、認証権限付与手段２５、鍵証明書更新手段２６、および、ログオン認証手段２７の機能、例えば、子認証局生成処理を、そのコンピュータに実行させる。
【０１６９】
また、各ノードは、鍵証明書更新要求手段を生成するためのプログラム、および、ログオン認証手段を生成するためのプログラムを予め搭載し、親認証局から認証権限を受け付けたときに、それらのプログラムが動作を開始するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明の一実施例のアドホック網の端末認証システムを示したブロック図である。
【図２】認証局の一例を示したブロック図である。
【図３】子認証局の一例を示したブロック図である。
【図４】ネットワークトポロジーの一例を示した説明図である。
【図５】図４に示した各ノードの動作を示したシーケンス図である。
【図６】アドホック網における通常ノードの認証処理を示したブロック図である。
【図７】各ノードから親認証局へのログオンの動作を説明するためのシーケンス図である。
【図８】親認証局による、各ノードのノード固有鍵の鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。
【図９】親認証局による子認証局の設定動作を説明するためのシーケンス図である。
【図１０】親認証局または子認証局による、各ノードのノード固有鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。
【図１１】親認証局による、子認証局の認証用鍵の鍵証明書の更新動作を説明するためのシーケンス図である。
【符号の説明】
【０１７１】
１      ノード
２      認証局
２１    各ノードの公開鍵情報格納部
２２    認証局の秘密鍵格納部
２３    公開鍵・秘密鍵生成手段
２４    署名付鍵証明書生成手段
２５    認証権限付与手段
２６    鍵証明書更新手段
２７    ログオン認証手段
３      子認証局
３１    署名付鍵証明書格納部
３２    各ノードの公開鍵情報格納部
３３    鍵証明書更新要求手段
３４    ログオン認証手段
【図１】
2007104628.tif 000003
【図２】
2007104628.tif 000004
【図３】
2007104628.tif 000005
【図４】
2007104628.tif 000006
【図５】
2007104628.tif 000007
【図６】
2007104628.tif 000008
【図７】
2007104628.tif 000009
【図８】
2007104628.tif 000010
【図９】
2007104628.tif 000011
【図１０】
2007104628.tif 000012
【図１１】
2007104628.tif 000013