特許 6248663 伝送システム、および伝送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248663

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】伝送システム、および伝送方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/08 20060101AFI20171211BHJP

   H04L 9/06 20060101ALI20171211BHJP

   H04L 9/36 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H04L9/00 601C

   H04L9/00 611

   H04L9/00 685

【請求項の数】9

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2014-20947(P2014-20947)

(22)【出願日】2014年2月6日

(65)【公開番号】特開2015-149580(P2015-149580A)

(43)【公開日】2015年8月20日

【審査請求日】2016年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092152

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 毅巖

(72)【発明者】

【氏名】福田 勇

(72)【発明者】

【氏名】安野 和宏

【審査官】 金木 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１０９１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７４１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２６７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／００１８６０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ９／０８

Ｈ０４Ｌ ９／０６

Ｈ０４Ｌ ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

データを暗号化する第１の伝送装置と、前記第１の伝送装置から暗号データを受信して復号する第２の伝送装置と、を備える伝送システムにおいて、
前記第１の伝送装置は、
暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを、暗号化初期値を用いて暗号化する第１の先頭暗号化部と、
前記複数のブロックのうち暗号化されたブロックを用いて、前記暗号化されたブロックの次のブロックを暗号化する非先頭暗号化部と、
前記第１の先頭暗号化部と前記非先頭暗号化部とで暗号化した第１の暗号データと、前記暗号化初期値とを前記第２の伝送装置に送信する第１の送信部と、
前記非先頭暗号化部により前記複数のブロックのうちの末尾ブロックを暗号化した末尾暗号データを保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部が保持する前記末尾暗号データを用いて、暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを暗号化する第２の先頭暗号化部と、
前記第２の先頭暗号化部と前記非先頭暗号化部とで暗号化した第２の暗号データを前記第２の伝送装置に送信する第２の送信部と、
を備え、
前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置から受信した前記第１の暗号データと前記暗号化初期値とから復号をおこなう第１の復号部と、
前記第１の暗号データに含まれる前記末尾暗号データを保持する第２の保持部と、
前記第２の保持部が保持する前記末尾暗号データを用いて前記第１の伝送装置から受信した前記第２の暗号データの復号をおこなう第２の復号部と、
を備えることを特徴とする伝送システム。

【請求項2】

前記第２の保持部は、前記第２の暗号データに含まれる前記末尾暗号データを保持し、
前記第２の復号部は、前記第２の保持部が保持する前記第２の暗号データに含まれる前記末尾暗号データを用いて、前記第１の伝送装置から受信した前記第２の暗号データの復号をおこなう、
ことを特徴とする請求項１記載の伝送システム。

【請求項3】

前記第２の保持部は、複数の前記末尾暗号データを保持し、
前記第２の復号部は、前記第２の保持部が復号に用いる前記末尾暗号データを保持しない場合、前記第２の保持部が復号に用いる前記末尾暗号データを保持するのを待って復号をおこなう、
ことを特徴とする請求項１記載の伝送システム。

【請求項4】

前記第２の伝送装置は、
前記第２の保持部が復号に用いる前記末尾暗号データを保持しない場合、前記第１の伝送装置に、前記復号に用いる前記末尾暗号データの再送を要求する再送要求部を備え、
前記第１の伝送装置は、
前記再送の要求を受けて、前記第２の伝送装置に、前記復号に用いる前記末尾暗号データを再送する再送応答部を備える、
ことを特徴とする請求項３記載の伝送システム。

【請求項5】

前記第１の伝送装置は、
所定数のパケットを、連続するシーケンス番号で前記第１の送信部により送信し、
前記所定数を超えるパケットを、前記第２の送信部により送信する、
ことを特徴とする請求項１記載の伝送システム。

【請求項6】

前記第２の伝送装置は、
前記所定数を、前記シーケンス番号の重複を検出するリプレイウインドウの大きさ以上の大きさとする、
ことを特徴とする請求項５記載の伝送システム。

【請求項7】

前記第１の伝送装置または前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置と前記第２の伝送装置の間の伝送路の所定の負荷を検出する検出部を備え、
前記第１の伝送装置は、
前記検出部による前記所定の負荷の検出にもとづいて、前記第２の送信部による前記第２の暗号データの送信をおこなわない状態から、前記第２の送信部による前記第２の暗号データの送信をおこなう状態に切り替える切替部を備える、
ことを特徴とする請求項１記載の伝送システム。

【請求項8】

前記第２の伝送装置は、
前記第１の暗号データまたは前記第２の暗号データの送達確認を前記第１の伝送装置に応答する送達応答部を備え、
前記第２の先頭暗号化部は、前記送達確認のあった前記第１の暗号データの前記末尾暗号データ、または前記送達確認のあった前記第２の暗号データの前記末尾暗号データを用いて暗号化する、
ことを特徴とする請求項１記載の伝送システム。

【請求項9】

第１の伝送装置がデータを暗号化して第２の伝送装置に暗号データを送信し、前記第２の伝送装置が前記第１の伝送装置から前記暗号データを受信して復号する伝送方法において、
前記第１の伝送装置は、
暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを、暗号化初期値を用いて暗号化した暗号データと、前記複数のブロックのうち暗号化されたブロックを用いて、前記暗号化されたブロックの次のブロックを暗号化した暗号データとを含む第１の暗号データと、前記暗号化初期値とを前記第２の伝送装置に送信し、前記複数のブロックのうちの末尾ブロックを暗号化した末尾暗号データをメモリに保持し、
前記メモリが保持する前記末尾暗号データを用いて、暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを暗号化した暗号データと、前記複数のブロックのうち暗号化されたブロックを用いて、前記暗号化されたブロックの次のブロックを暗号化した暗号データとを含む第２の暗号データを前記第２の伝送装置に送信する、
処理を実行し、
前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置から受信した前記第１の暗号データと前記暗号化初期値とから復号をおこない、
前記第１の暗号データに含まれる前記末尾暗号データをメモリに保持し、
前記メモリが保持する前記末尾暗号データを用いて前記第１の伝送装置から受信した前記第２の暗号データの復号をおこなう、
処理を実行することを特徴とする伝送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伝送システム、および伝送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のネットワーク環境において、ハッキングによるデータ流出やサービス中断といったようなセキュリティの脆弱性を狙った犯罪は、ますます増加する傾向にある。
たとえば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等の移動通信システムの無線基地局装置は、社会の重要なインフラを支えており、高い信頼性が期待されている。無線基地局装置におけるセキュリティの脆弱性は、社会経済に及ぶ影響が大きく非常に危惧されるべきことである。そのため、盗聴防止・改竄検知という面で非常に強固なプロトコルが求められており、ＩＰ（Internet Protocol）層でセキュリティを実現するプロトコルとしてＩＰ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（以降、ＩＰｓｅｃと記載）が広く用いられている。

【0003】

ＩＰｓｅｃが提供するセキュリティ機能の１つに、ブロック暗号という呼ばれる技術を用いたデータの暗号化がある。たとえば、ＩＰｓｅｃは、ＣＢＣ（Cipher Block Chaining）モードを用意する。ＣＢＣモードは、ＩＶ（Initial Vector：初期化ベクタ）というコードを、暗号パケット毎にヘッダに付与して、ＩＶと先頭暗号ブロックの平文との排他的論理和をとってから暗号化をおこなうことで、暗号強度を高めた通信を実現している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】ＲＦＣ４３０１，“Security Architecture for the Internet Protocol”，December 2005

【非特許文献2】ＲＦＣ４３０３，“IP Encapsulating Security Payload (ESP)”，December 2005

【非特許文献3】ＲＦＣ４３０６，“Internet Key Exchange (IKEv2) Protocol”，December 2005

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方、移動通信システムを通じて提供されるサービスとして、ショートパケット（たとえば、１５０ｂｙｔｅ程度）を用いた無料通話アプリやオンラインゲームサービスがある。

【0006】

ショートパケットに対してもＩＶが暗号パケット毎にヘッダに付与される。たとえば、暗号化アルゴリズムの１つＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）の場合、暗号アルゴリズム長と同じサイズのＩＶ（１６ｂｙｔｅ）を付与する。ＩＶの付与による固定的なオーバヘッドは、通信トラフィックを上昇させて通信回線の負担となる。たとえば、移動通信システム（伝送システム）における無線基地局装置とセキュリティゲートウェイ間の通信トラフィックの上昇が、ネットワークのボトルネックとなるおそれがある。なお、伝送システムは、ＩＰｓｅｃが用意するＥＣＢ（Electronic CodeBook）モードなどＩＶを使用しない場合には、ＣＢＣモードのようにＩＶを使用する場合と比較して、暗号データのセキュリティが脆弱となることが知られている。

【0007】

１つの側面では、本発明は、セキュリティの向上を図りながら、ネットワーク負荷を低減できる伝送システム、および伝送方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、以下に示すような、伝送システムが提供される。伝送システムは、データを暗号化する第１の伝送装置と、第１の伝送装置から暗号データを受信して復号する第２の伝送装置とを備える。第１の伝送装置は、第１の先頭暗号化部と、非先頭暗号化部と、第１の送信部と、第１の保持部と、第２の先頭暗号化部と、第２の送信部と、を備える。第１の先頭暗号化部は、暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを、暗号化初期値を用いて暗号化する。非先頭暗号化部は、複数のブロックのうち暗号化されたブロックを用いて、暗号化されたブロックの次のブロックを暗号化する。第１の送信部は、第１の先頭暗号化部と非先頭暗号化部とで暗号化した第１の暗号データと、暗号化初期値とを第２の伝送装置に送信する。第１の保持部は、非先頭暗号化部により複数のブロックのうちの末尾ブロックを暗号化した末尾暗号データを保持する。第２の先頭暗号化部は、第１の保持部が保持する末尾暗号データを用いて、暗号化対象のデータを分割した複数のブロックのうちの先頭ブロックを暗号化する。第２の送信部は、第２の先頭暗号化部と非先頭暗号化部とで暗号化した第２の暗号データを第２の伝送装置に送信する。第２の伝送装置は、第１の復号部と、第２の保持部と、第２の復号部とを備える。第１の復号部は、第１の伝送装置から受信した第１の暗号データと暗号化初期値とから復号をおこなう。第２の保持部は、第１の暗号データに含まれる末尾暗号データを保持する。第２の復号部は、第２の保持部が保持する末尾暗号データを用いて第１の伝送装置から受信した第２の暗号データの復号をおこなう。

【発明の効果】

【0009】

１態様によれば、伝送システム、および伝送方法において、セキュリティの向上を図りながら、ネットワーク負荷を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態の伝送システムの構成の一例を示す図である。

【図2】第２の実施形態の無線アクセスシステムの構成の一例を示す図である。

【図3】第２の実施形態の無線基地局装置の機能構成の一例を示す図である。

【図4】第２の実施形態の無線基地局装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶ方式とパラメータの交渉シーケンスの一例を示す図である。

【図6】第２の実施形態の無線アクセスシステムにおいて用いるＩＫＥパケットフォーマットの一例を示す図である。

【図7】第２の実施形態の無線アクセスシステムにおいて用いるＩＫＥパケットのパラメータ設定の一例を示す図である。

【図8】第２の実施形態のＳＡＤＢの一例を示す図である。

【図9】第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶを付与したパケット伝送シーケンスの一例を示す図である。

【図10】第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。

【図11】第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。

【図12】第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶを付与しないパケット伝送シーケンスの一例を示す図である。

【図13】第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。

【図14】第２の実施形態のユーザデータの復号とＳＡの更新の一例を示す図である。

【図15】第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうパケット伝送におけるパケットの再送シーケンスの一例を示す図である。

【図16】第２の実施形態のセキュリティゲートウェイが管理するＳＡの更新状態の一例を示す図である。

【図17】第２の実施形態の無線基地局装置が管理するＳＡの更新状態の一例を示す図である。

【図18】第２の実施形態の鍵交換要求処理のフローチャートを示す図である。

【図19】第２の実施形態の鍵交換要求パケット受信処理のフローチャートを示す図である。

【図20】第２の実施形態の鍵交換応答パケット受信処理のフローチャートを示す図である。

【図21】第２の実施形態の暗号処理のフローチャートを示す図である。

【図22】第２の実施形態の復号処理のフローチャートを示す図である。

【図23】第２の実施形態の復号処理のフローチャートを示す図である。

【図24】第２の実施形態の送達確認受信処理のフローチャートを示す図である。

【図25】第２の実施形態のパケット伝送シーケンスにおけるＳＡの更新の一例を示す図である。

【図26】第２の実施形態のパケット伝送シーケンスにおけるリプレイウインドウとシーケンス番号の更新の一例を示す図である。

【図27】第２の実施形態の帯域制御処理のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
まず、第１の実施形態の伝送システムについて図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の伝送システムの構成の一例を示す図である。

【0012】

伝送システム１は、第１の伝送装置２と、第１の伝送装置２と通信可能に接続する第２の伝送装置３を含む。伝送システム１は、第１の伝送装置２と第２の伝送装置３との間の通信区間を暗号通信区間とする。

【0013】

第１の伝送装置２は、平文データ４，５を暗号化して第２の伝送装置３に暗号データ６，７を送信する。第２の伝送装置３は、暗号データ６，７を受信して平文データ４，５に復号する。

【0014】

第１の伝送装置２は、第１の先頭暗号化部２ａと、非先頭暗号化部２ｂと、第１の送信部２ｃと、第１の保持部２ｄと、第２の先頭暗号化部２ｅと、第２の送信部２ｆを備える。

【0015】

第１の先頭暗号化部２ａは、暗号化対象のデータである平文データ４を分割した複数のブロックＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうちの先頭ブロックＤ０を、ＩＤ（暗号化初期値）を用いて暗号ブロックＥ（Ｄ０）に暗号化する。

【0016】

非先頭暗号化部２ｂは、複数のブロックのうち暗号化されたブロックを用いて、暗号化されたブロックの次のブロックを暗号化する。すなわち、非先頭暗号化部２ｂは、すでに暗号化されたｎ番目のブロックを用いて、（ｎ＋１）番目のブロックを暗号化する（ただし、ｎは、１以上の整数）。

【0017】

たとえば、平文データ４について先頭ブロックＤ０は、第１の先頭暗号化部２ａにより暗号ブロックＥ（Ｄ０）に暗号化されるので、非先頭暗号化部２ｂは、平文データ４について先頭以外のブロックＤ１，Ｄ２，Ｄ３を暗号化する。非先頭暗号化部２ｂは、暗号ブロックＥ（Ｄ０）を用いて、先頭ブロックＤ０の次のブロックであるブロックＤ１を暗号ブロックＥ（Ｄ１）に暗号化する。以降、非先頭暗号化部２ｂは、暗号ブロックＥ（Ｄ１）を用いて、ブロックＤ１の次のブロックであるブロックＤ２を暗号ブロックＥ（Ｄ２）に暗号化する。同様にして、非先頭暗号化部２ｂは、ブロックＤ３を、暗号ブロックＥ（Ｄ３）に暗号化する。

【0018】

また、後で説明するが、平文データ５について先頭ブロックＤ４は、第２の先頭暗号化部２ｅにより暗号ブロックＥ（Ｄ４）に暗号化されるので、非先頭暗号化部２ｂは、平文データ５について先頭以外のブロックＤ５，Ｄ６，Ｄ７を暗号化する。非先頭暗号化部２ｂは、暗号ブロックＥ（Ｄ４）を用いて、先頭ブロックＤ４の次のブロックであるブロックＤ５を暗号ブロックＥ（Ｄ５）に暗号化する。以降、非先頭暗号化部２ｂは、暗号ブロックＥ（Ｄ５）を用いて、ブロックＤ５の次のブロックであるブロックＤ６を暗号ブロックＥ（Ｄ６）に暗号化する。同様にして、非先頭暗号化部２ｂは、ブロックＤ７を、暗号ブロックＥ（Ｄ７）に暗号化する。

【0019】

第１の送信部２ｃは、第１の先頭暗号化部２ａと非先頭暗号化部２ｂとで暗号化した第１の暗号データ６と、ＩＤとを第２の伝送装置３に送信する。たとえば、第１の送信部２ｃは、第１の暗号データ６をパケットデータとして送信し、ＩＤをヘッダに含めて送信する。

【0020】

第１の保持部２ｄは、非先頭暗号化部２ｂにより暗号化した末尾暗号データを保持する。末尾暗号データは、複数のブロックのうちの末尾ブロックを暗号化したデータである。たとえば、非先頭暗号化部２ｂが平文データ４を暗号化した場合に、末尾暗号データは、暗号ブロックＥ（Ｄ３）である。

【0021】

第２の先頭暗号化部２ｅは、平文データ５を分割した複数のブロックＤ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７のうちの先頭ブロックＤ４を、第１の保持部２ｄが保持する暗号ブロックＥ（Ｄ３）を用いて暗号ブロックＥ（Ｄ４）に暗号化する。なお、平文データ５は、平文データ４の後に暗号化されるデータである。これにより、第２の先頭暗号化部２ｅは、第１の保持部２ｄが保持する平文データ４にもとづく末尾暗号データを、平文データ５の暗号化に用いることができる。

【0022】

第２の送信部２ｆは、第２の先頭暗号化部２ｅと非先頭暗号化部２ｂとで暗号化した第２の暗号データ７を第２の伝送装置３に送信する。たとえば、第２の送信部２ｆは、第２の暗号データ７をパケットデータとして送信する。なお、第２の暗号データ７はＩＤを用いずに生成されているので、第２の送信部２ｆは、ＩＤをヘッダに含めずに第２の暗号データ７を送信する。

【0023】

なお、第１の保持部２ｄは、非先頭暗号化部２ｂが平文データ５を暗号化した場合に、暗号ブロックＥ（Ｄ７）を保持する。第１の伝送装置２は、平文データ５を暗号化した後に別の平文データを暗号化する場合に、暗号ブロックＥ（Ｄ７）を用いて別の平文データの暗号化をおこなう。これにより、第１の伝送装置２は、平文データの暗号化毎にＩＤを必要とせず、また、復号のためにＩＤを第２の伝送装置３に送信する必要がない。

【0024】

第２の伝送装置３は、第１の復号部３ａと、第２の保持部３ｂと、第２の復号部３ｃを備える。
第１の復号部３ａは、暗号データの復号にＩＤを用いる復号部である。第１の復号部３ａは、第１の伝送装置２から受信した第１の暗号データ６とＩＤとから復号をおこなう。たとえば、第１の復号部３ａは、暗号ブロックＥ（Ｄ０）とＩＤとからブロックＤ０を得て、暗号ブロックＥ（Ｄ０）と暗号ブロックＥ（Ｄ１）とからブロックＤ１を得る。以下同様にして、第１の復号部３ａは、暗号ブロックＥ（Ｄ１）と暗号ブロックＥ（Ｄ２）とからブロックＤ２を得て、暗号ブロックＥ（Ｄ２）と暗号ブロックＥ（Ｄ３）とからブロックＤ３を得る。このように、第１の復号部３ａは、ＩＤを用いて先頭（１番目）の暗号ブロックを復号し、ｎ番目の暗号ブロックを用いて（ｎ＋１）番目の暗号ブロックを復号する（ただし、ｎは、１以上の整数）。

【0025】

第２の保持部３ｂは、第１の暗号データ６に含まれる末尾暗号データを保持する。第１の暗号データ６に含まれる末尾暗号データは、たとえば、暗号ブロックＥ（Ｄ３）である。

【0026】

第２の復号部３ｃは、暗号データの復号に末尾暗号データを用いる復号部である。第２の復号部３ｃは、第２の保持部３ｂが保持する末尾暗号データを用いて、第１の伝送装置２から受信した第２の暗号データ７の復号をおこなう。たとえば、第２の復号部３ｃは、暗号ブロックＥ（Ｄ４）と末尾暗号データである暗号ブロックＥ（Ｄ３）とからブロックＤ４を得て、暗号ブロックＥ（Ｄ４）と暗号ブロックＥ（Ｄ５）とからブロックＤ５を得る。以下同様にして、第２の復号部３ｃは、暗号ブロックＥ（Ｄ５）と暗号ブロックＥ（Ｄ６）とからブロックＤ６を得て、暗号ブロックＥ（Ｄ６）と暗号ブロックＥ（Ｄ７）とからブロックＤ７を得る。このように、第２の復号部３ｃは、末尾暗号データを用いて先頭（１番目）の暗号ブロックを復号し、ｎ番目の暗号ブロックを用いて（ｎ＋１）番目の暗号ブロックを復号する（ただし、ｎは、１以上の整数）。

【0027】

なお、第２の保持部３ｂは、さらに、第２の暗号データ７に含まれる末尾暗号データを保持する。これにより、第１の伝送装置２が暗号ブロックＥ（Ｄ７）を用いて別の平文データの暗号化をおこなう場合に、第２の復号部３ｃは、暗号ブロックＥ（Ｄ７）を用いて暗号化された別の平文データを復号できる。これにより、第２の伝送装置３は、平文データへの復号毎にＩＤを必要とせず、また、復号のためにＩＤを第１の伝送装置２から受信する必要がない。

【0028】

このように、伝送システム１は、ＩＤを用いて暗号化する平文データ４と同様のセキュリティを確保して、平文データ５を第１の伝送装置２から第２の伝送装置３に伝送することができる。また、伝送システム１は、平文データ５を暗号化した暗号データ７の伝送時にＩＤに相当する情報の付加を要しないので、ＩＤをヘッダに負荷する場合と比較して暗号データ７の伝送にかかるオーバヘッドを小さくすることができる。

【0029】

したがって、伝送システム１は、セキュリティの向上を図りながら、ネットワーク負荷を低減できる。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の無線アクセスシステムについて図２を用いて説明する。図２は、第２の実施形態の無線アクセスシステムの構成の一例を示す図である。

【0030】

無線アクセスシステム９は、無線基地局装置１０と、セキュリティゲートウェイ３０と、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０とを接続する通信区間４２を含む。無線基地局装置１０およびセキュリティゲートウェイ３０は、パケットを伝送する伝送装置の一形態であり、無線アクセスシステム９は、２以上の伝送装置の間でパケットを伝送する伝送システムの一形態である。

【0031】

無線基地局装置１０は、携帯電話やスマートフォンなどの通信装置４１と無線通信可能な無線基地局機能を提供する。たとえば、無線基地局装置１０を含む無線アクセスシステム９は、ＬＴＥ等の移動通信システムを実現する。

【0032】

無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０とＩＫＥ（Internet Key Exchange）による鍵交換を実施し、ＩＰｓｅｃによる通信区間４２を確立して接続する。したがって、無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０とピアトゥピアで接続する。セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０にとっての対向機器となる。セキュリティゲートウェイ３０は、通信区間４３を介してコアネットワーク４０と接続する。通信区間４３は、非暗号通信区間であるが、通信区間４２と同様に暗号通信区間であってもよい。

【0033】

次に、無線基地局装置１０が有する機能について図３を用いて説明する。図３は、第２の実施形態の無線基地局装置の機能構成の一例を示す図である。
無線基地局装置１０は、ＳＡ（Security Association）管理部１１と、ＩＫＥ終端部１２と、信号インタフェース部１３と、パケット終端部１４と、鍵交換部１５と、ＩＶ方式管理部１６と、ＩＶ管理部１７と、ＳＡ検索部１８と、暗号処理部１９と、復号処理部２０を備える。

【0034】

ＳＡ管理部１１は、ＳＡをまとめたＳＡＤＢ（Security Association DataBase）を管理する。ＳＡは、所定のセキュリティポリシーに関する情報であり、たとえば、所定のセキュリティポリシーを実現するためのパラメータの集合である。なお、ＳＡ管理部１１が管理するＳＡＤＢ（ＳＡ）は、無線基地局装置１０の各部から参照または更新可能である。

【0035】

ＩＫＥ終端部１２は、信号インタフェース部１３を介してＩＫＥパケットの送受信を制御し、ＩＫＥパケット通信の終端処理をおこなう。たとえば、ＩＫＥ終端部１２は、ＩＰｓｅｃに関する、ＩＫＥ＿ＳＡ、ＣＨＩＬＤ＿ＳＡの交渉をおこなう。また、ＩＫＥ終端部１２は、鍵情報を含むＳＡの生成、更新、削除をおこなう。

【0036】

信号インタフェース部１３は、対向装置との間で信号の送受信をおこなう。たとえば、信号インタフェース部１３は、セキュリティゲートウェイ３０との間のパケットの送受信をおこなう。パケット終端部１４は、通信装置４１との各種プロトコルのパケット通信の終端処理をおこなう。

【0037】

鍵交換部１５は、ＩＫＥ終端部１２を介してＳＡＤＢの構築に用いる鍵情報の交換をおこなう。ＩＶ方式管理部１６は、ＩＫＥ終端部１２を介してＩＶ方式の交渉を対向装置（たとえば、セキュリティゲートウェイ３０）とおこなう。たとえば、ＩＶ方式管理部１６は、利用可能なＩＶ方式を対向装置に提案し、対向装置とともに利用可能なＩＶ方式や関連するパラメータを決定する。

【0038】

ＩＶ管理部１７は、ＩＶの管理をおこなう。ＩＶは、第１の実施形態において説明した乱数初期値、または末尾暗号データを含む。ＩＶ管理部１７は、パケットの送信時にＩＶに関する情報をＳＡに保存する。また、ＩＶ管理部１７は、パケットの受信時にＳＡを参照してＩＶに関する情報を取得する。ＳＡ検索部１８は、パケットに対応するＳＡをＳＡＤＢから検索する。

【0039】

暗号処理部１９は、パケットの暗号化をおこなう。暗号処理部１９は、ＳＡ検索部１８が検索したＳＡにもとづいてＩＶ管理部１７が取得するＩＶを用いて、平文パケット（平文データ）を暗号パケット（暗号データ）に暗号化する。なお、ＩＶは、暗号化初期値と末尾暗号データとがある。したがって、暗号処理部１９は、暗号化初期値を用いて平文パケットから暗号パケットを生成する場合と、末尾暗号データを用いて平文パケットから暗号パケットを生成する場合とがある。暗号処理部１９が生成した暗号パケットは、信号インタフェース部１３を介して対向装置に送信される。

【0040】

復号処理部２０は、信号インタフェース部１３を介して対向装置から受信したパケットの復号をおこなう。復号処理部２０は、ＳＡ検索部１８が検索したＳＡにもとづいてＩＶ管理部１７が取得するＩＶを用いて、暗号パケットを平文パケットに復号する。復号処理部２０は、暗号化初期値を用いて暗号パケットから平文パケットを生成する場合と、末尾暗号データを用いて暗号パケットから平文パケットを生成する場合とがある。

【0041】

なお、無線基地局装置１０が有する機能について図３を用いて説明したが、無線基地局装置１０にとっての対向装置であるセキュリティゲートウェイ３０も無線基地局装置１０と同様の機能を有する。

【0042】

次に、無線基地局装置１０のハードウェア構成について図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態の無線基地局装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
無線基地局装置１０は、ＲＦ（Radio Frequency）１１０と、制御部１００と、ＢＢ（Base Band）１１１と、ＮＷＰ（Network Processor）１１２と、ＳＷ（Switch）１１３と、ＰＨＹ（Physical layer）１１４，１１５を備える。

【0043】

ＲＦ１１０は、ベースバンド信号を周波数変換（たとえば、アップコンバート）して無線信号として図示しないアンテナに出力する。また、ＲＦ１１０は、アンテナで受信した無線信号を周波数変換（たとえば、ダウンコンバード）してベースバンド信号を出力する。ＢＢ１１１は、データ信号をベースバンド信号に変換してＲＦ１１０に出力する。また、ＢＢ１１１は、ＲＦ１１０から出力されたベースバンド信号からデータを抽出する。ＮＷＰ１１２は、ＩＰｓｅｃ終端として機能し、ＩＫＥのメッセージ交換等をおこなう。ＳＷ１１３は、レイヤ２ＳＷまたはレイヤ３ＳＷとして通信先を制御する。ＰＨＹ１１４，１１５は、物理的な通信接続機能を提供する。

【0044】

制御部１００は、無線基地局装置１０を統括的に制御する。制御部１００は、プロセッサ１０１によって装置全体が制御されている。プロセッサ１０１には、図示しないバスを介してＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、インタフェース１０４と、複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ１０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ１０１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。またプロセッサ１０１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤのうちの２以上の要素の組み合わせであってもよい。

【0045】

ＲＯＭ１０２は、制御部１００の電源遮断時においても記憶内容を保持する。ＲＯＭ１０２は、たとえば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの半導体記憶装置や、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などである。また、ＲＯＭ１０２は、制御部１００の補助記憶装置として使用される。ＲＯＭ１０２には、ＯＳ（Operating System）のプログラムやファームウェア、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。

【0046】

ＲＡＭ１０３は、制御部１００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ１０３には、プロセッサ１０１に実行させるＯＳのプログラムやファームウェア、アプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０３には、プロセッサ１０１による処理に必要な各種データが格納される。また、ＲＡＭ１０３は、各種データの格納に用いるメモリと別体にキャッシュメモリを含むものであってもよい。バスに接続されている周辺機器としては、インタフェース１０４がある。インタフェース１０４は、入出力装置と接続して入出力をおこなう。

【0047】

以上のようなハードウェア構成によって、第２の実施形態の無線基地局装置１０の処理機能を実現することができる。なお、セキュリティゲートウェイ３０、第１の実施形態に示した第１の伝送装置２および第２の伝送装置３も、図４に示した無線基地局装置１０と同様のハードウェアにより実現することができる。

【0048】

無線基地局装置１０、セキュリティゲートウェイ３０、第１の伝送装置２、および第２の伝送装置３は、たとえばコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、実施の形態の処理機能を実現する。無線基地局装置１０、セキュリティゲートウェイ３０、第１の伝送装置２、および第２の伝送装置３に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。たとえば、無線基地局装置１０、セキュリティゲートウェイ３０、第１の伝送装置２、および第２の伝送装置３に実行させるプログラムをＲＯＭ１０２に格納しておくことができる。プロセッサ１０１は、ＲＯＭ１０２内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ１０３にロードし、プログラムを実行する。また無線基地局装置１０、セキュリティゲートウェイ３０、第１の伝送装置２、および第２の伝送装置３に実行させるプログラムを、図示しない光ディスク、メモリ装置、メモリカードなどの可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。メモリ装置は、インタフェース１０４あるいは図示しない機器接続インタフェースとの通信機能を搭載した記録媒体である。たとえば、メモリ装置は、メモリリーダライタによりメモリカードへのデータの書き込み、またはメモリカードからのデータの読み出しをおこなうことができる。メモリカードは、カード型の記録媒体である。

【0049】

可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、たとえばプロセッサ１０１からの制御により、ＲＯＭ１０２にインストールされた後、実行可能となる。またプロセッサ１０１が、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。

【0050】

次に、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０との間の通信区間４２におけるパケット伝送について、図５から図１２を用いて説明する。まず、ＩＶ方式と各種パラメータの交渉について図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶ方式とパラメータの交渉シーケンスの一例を示す図である。

【0051】

無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃによる暗号化通信をおこなう前に、ＩＶ方式とパラメータの決定を含む暗号化アルゴリズムの交渉と、暗号鍵の交換をおこなう。この暗号化アルゴリズムの交渉と、暗号鍵の交換は、たとえば、ＩＫＥを用いておこなうことができる。

【0052】

［シーケンスｓｅｑ１１］無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０に対して鍵交換を要求する。このとき、無線基地局装置１０は、利用可能なＩＶ方式の提案をおこなう。

【0053】

［シーケンスｓｅｑ１２］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に対して鍵交換を応答する。このとき、セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０が提案したＩＶ方式のうちから１つを選択して応答をおこなう。

【0054】

このように、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＶを付与しない、すなわちＩＶのないヘッダのＩＶ方式に対応可能であるか否かの交渉をおこなう。これにより、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、暗号鍵の交換をおこなうとともに、ＩＶ方式と各種パラメータを含む暗号化アルゴリズムの決定をおこなうことができる。

【0055】

ここで、ＩＶ方式とパラメータの決定に用いるパケットフォーマットについて図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態の無線アクセスシステムにおいて用いるＩＫＥパケットフォーマットの一例を示す図である。

【0056】

ＩＫＥパケットフォーマット２００は、ＩＫＥパケットフォーマットに追加する新規のトランスフォームタイプを規定するフォーマットであり、ＩＫＥパケットフォーマットの一部である。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＫＥパケットの各種プロポーザルにＩＫＥパケットフォーマット２００を追加して用いる。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＫＥパケットフォーマット２００により、ＩＶ方式とパラメータの決定の交渉をおこなう。

【0057】

ＩＫＥパケットフォーマット２００は、トランスフォームタイプとしてＩＶ方式を規定する。ＩＫＥパケットフォーマット２００は、メッセージ種別と、ＩＶ付与ポリシーと、再送要求と、シーケンス番号差分を含んで構成される。

【0058】

メッセージ種別は、対向装置に通知するメッセージの種別を指定する情報である。メッセージ種別は、「ＩＶ提案」と、「ＩＶ応答」と、「送達確認」と、「再送要求」と、「再送応答」と、「ＩＶ送信なし要求」と、「ＩＶ送信あり要求」を含む。メッセージ種別は、値「１」から値「７」を設定することで、対応するメッセージ種別を指定することができる。

【0059】

ＩＶ付与ポリシーは、ＩＶ付与の有無、およびＩＶ送達確認をおこなうか否かを決定するための情報である。ＩＶ付与ポリシーは、「ＩＶ付与」、「ＩＶ送達確認無効（ＩＶ付与なし）」と、「ＩＶ送達確認有効（ＩＶ付与なし）」を含む。ＩＶ付与ポリシーは、「０」を設定することでＩＶ付与ポリシーを「ＩＶ付与」とし、値「１」を設定することでＩＶ付与ポリシーを「ＩＶ送達確認無効」とし、値「２」を設定することでＩＶ付与ポリシーを「ＩＶ送達確認有効」とすることができる。

【0060】

再送要求は、暗号パケットが届かない場合に再送の要求をおこなうか否かを決定するための情報である。再送要求は、「再送要求無効」と、「再送要求有効」を含む。再送要求は、値「１」を設定することで再送要求を「再送要求無効」とし、値「２」を設定することで再送要求を「再送要求有効」とすることができる。

【0061】

シーケンス番号差分は、暗号パケットの復号時に使用する末尾暗号データを特定するための情報である。シーケンス番号差分は、値「１」から値「ｍ」を設定することができる。

【0062】

次に、ＩＫＥパケットフォーマット２００を用いたパラメータの設定例について図７を用いて説明する。図７は、第２の実施形態の無線アクセスシステムにおいて用いるＩＫＥパケットのパラメータ設定の一例を示す図である。

【0063】

ＩＫＥパケットフォーマット２１０は、ＩＫＥパケットフォーマット２００にパラメータを設定した提案（プロポーザル）を列挙したものである。ＩＫＥパケットフォーマット２１０は、提案１から提案ｎまでｎ個の提案を列挙するが、上限の範囲内であればいくつでも構わない。

【0064】

提案１のパラメータは、ＩＶ付与ポリシー「２」、再送要求「２」、シーケンス番号差分「３２」であり、提案１がＩＶ送達確認有効、再送要求有効、シーケンス番号差分が「３２」とするＩＶ方式の提案であることを示す。提案２のパラメータは、ＩＶ付与ポリシー「２」、再送要求「２」、シーケンス番号差分「６４」であり、提案２がＩＶ送達確認有効、再送要求有効、シーケンス番号差分が「６４」とするＩＶ方式の提案であることを示す。提案ｎのパラメータは、ＩＶ付与ポリシー「１」、再送要求「１」、シーケンス番号差分「６４」であり、提案ｎがＩＶ送達確認無効、再送要求無効、シーケンス番号差分が「６４」とするＩＶ方式の提案であることを示す。

【0065】

提案は、対向装置により選択されＩＶ応答として応答を受けることで決定される。決定した提案にもとづいて生成されたＳＡは、ＳＡ管理部１１により管理される。
次に、ＩＶ方式とパラメータの決定を含む暗号化アルゴリズムの交渉後のＳＡＤＢについて図８を用いて説明する。図８は、第２の実施形態のＳＡＤＢの一例を示す図である。

【0066】

ＳＡＤＢ２２０は、ＳＡ＃０、ＳＡ＃１、・・・、ＳＡ＃ｍのＳＡを管理する。ＳＡのそれぞれは、ＳＰＩ（Security Pointer Index）、鍵データ、アルゴリズム、シーケンス番号、ＩＶ付与ポリシー、再送要求、シーケンス番号差分、ＩＶ状態、所要数のＩＶを含む。

【0067】

ＳＰＩは、ＳＡを一意に識別するための識別情報である。鍵データは、暗号または復号に用いる鍵情報である。アルゴリズムは、暗号または復号に用いるアルゴリズム（暗号化アルゴリズム）である。アルゴリズムは、たとえば、ＡＥＳ−ＣＢＣ、３ＤＥＳ（Data Encryption Standard）−ＣＢＣなどがある。シーケンス番号は、送受信時の最新のシーケンス番号である。ＩＶ付与ポリシー、再送要求、およびシーケンス番号差分は、ＩＫＥパケットフォーマット２１０を挙げて説明した通りである。

【0068】

ＩＶ状態は、伝送路帯域によりＩＶを含めて送信するか否かの設定情報である。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、伝送路帯域の状態によってＩＶを含めた送信とＩＶを含めない送信とを切替可能にすることによって処理効率の向上をはかっている。ＩＶ状態は、「ＩＶ送信なし」と、「ＩＶ送信あり」を含む。ＩＶ状態は、値「０」を設定することでＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」とし、値「１」を設定することでＩＶ状態を「ＩＶ送信あり」とすることができる。「ＩＶ送信なし」は、初期状態、または伝送路帯域の監視が無効の状態、伝送路帯域が所定の上限値を超えている場合などに設定される。「ＩＶ送信あり」は、伝送路帯域が所定の上限値を超えていない場合などに設定される。

【0069】

ＩＶは、シーケンス番号差分のオフセットごとのＩＶに関する情報である。なお、シーケンス番号差分のオフセットは、シーケンス番号をシーケンス番号差分で除したときの剰余である。たとえば、シーケンス番号差分が「ｎ＋１」のとき、ＩＶは、「ＩＶ＃０」から「ＩＶ＃ｎ」までの「ｎ＋１」個ある。

【0070】

ＩＶは、シーケンス番号、ＩＶ、送達確認を含む。シーケンス番号は、ＩＶを保存したときのシーケンス番号である。ＩＶは、末尾暗号データである。送達確認は、受信側からの送達確認の有無を示す。

【0071】

次に、ＩＶを付与したパケット伝送について図９を用いて説明する。図９は、第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶを付与したパケット伝送シーケンスの一例を示す図である。

【0072】

無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＶ方式とパラメータの決定を含む暗号化アルゴリズムの交渉と、暗号鍵の交換後に、ＩＰｓｅｃによる暗号化通信をおこなう。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、まず、ＩＶを付与したパケット伝送によりＩＰｓｅｃによる暗号化通信をおこなう。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケットのシーケンス番号「１」からシーケンス番号「シーケンス番号差分」に達するまでの間、ＩＶを付与したパケット伝送をおこなう。図９に示す伝送シーケンスの一例では、シーケンス番号差分を「２」として説明する。

【0073】

［シーケンスｓｅｑ２１］通信装置４１は、ユーザデータａを無線基地局装置１０に送信する。
［シーケンスｓｅｑ２２］無線基地局装置１０は、通信装置４１から受信したユーザデータａを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「１」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。

【0074】

ここで、ユーザデータａの暗号化とＳＡの更新について図１０を用いて説明する。図１０は、第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。
乱数２３１は、無線基地局装置１０が所定のアルゴリズムにより生成する乱数である。ＩＶ「ＩＶ１」は、乱数２３１をその値とする。パケット２３２は、無線基地局装置１０が受信した伝送パケットである。パケット２３２は、ユーザデータａを含むＩＰパケットである。パケット２３２は、ＩＰヘッダと、複数のデータブロックを含む。たとえば、パケット２３２は、データブロック「ブロックａ−１」とデータブロック「ブロックａ−２」を含む。この場合、データブロック「ブロックａ−１」は、複数のデータブロックの先頭に位置する先頭ブロックであり、データブロック「ブロックａ−２」は、複数のブロックの末尾に位置する末尾ブロックである。

【0075】

ＩＰｓｅｃパケット２３３は、無線基地局装置１０が生成する伝送パケットである。ＩＰｓｅｃパケット２３３は、ヘッダと、暗号データを含む。ヘッダは、ＩＰヘッダと、ＥＳＰ（Encapsulated Security Payload）ヘッダとを含む。ＥＳＰヘッダは、ＳＰＩとＳＥＱＵＥＮＣＥ（シーケンス番号）とＩＶ「ＩＶ１」とを含む。なお、ＩＰｓｅｃパケット２３３は、シーケンス番号「１」のＩＰｓｅｃパケットである。

【0076】

暗号データは、平文データ（データブロック「ブロックａ−１」、データブロック「ブロックａ−２」）を暗号化したデータである。暗号データは、データブロック「ブロックａ−１」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックａ−１」と、データブロック「ブロックａ−２」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」とを含む。

【0077】

データブロック「暗号ブロックａ−１」は、ＩＶ「ＩＶ１」とデータブロック「ブロックａ−１」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。論理演算として論理和を用いる例を示すが、排他的論理和、あるいはその他の演算であってもよい。データブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」は、データブロック「暗号ブロックａ−１」とデータブロック「ブロックａ−２」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。なお、データブロック「ブロックａ−２」に続いてデータブロック「ブロックａ−３」がある場合には、無線基地局装置１０は、データブロック「暗号ブロックａ−２」とデータブロック「ブロックａ−３」との論理演算結果について暗号化することができる。

【0078】

このように、無線基地局装置１０は、先頭ブロックの暗号化にＩＶを用いるが、以降のブロックの暗号化ではＩＶに代えて、１つ前に暗号化した暗号ブロックを用いることができる。

【0079】

ＳＡ２３４は、無線基地局装置１０が管理するＳＡである。ＳＡ２３４は、シーケンス番号ごとのＩＶを保持する。無線基地局装置１０は、シーケンス番号「１」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」を保持する。

【0080】

再び、図９を用いた説明に戻る。
［シーケンスｓｅｑ２３］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０から受信した暗号データを復号したユーザデータａを含むＩＰパケットをコアネットワーク４０に向けて送信する。

【0081】

［シーケンスｓｅｑ２４］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてＩＶ送達確認（シーケンス番号「１」）をおこなう。セキュリティゲートウェイ３０は、メッセージ種別を「送達確認」としてＩＫＥによりＩＶ送達確認をおこなうことができる。

【0082】

これにより、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、シーケンス番号「１」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」を相互に保持する。

【0083】

［シーケンスｓｅｑ２５］通信装置４１は、ユーザデータｂを無線基地局装置１０に送信する。
［シーケンスｓｅｑ２６］無線基地局装置１０は、ユーザデータｂを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「２」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。

【0084】

ここで、ユーザデータｂの暗号化とＳＡの更新について図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。
乱数２３５は、無線基地局装置１０が所定のアルゴリズムにより生成する乱数である。ＩＶ「ＩＶ２」は、乱数２３５をその値とする。パケット２３７は、無線基地局装置１０が受信した伝送パケットである。パケット２３７は、ユーザデータｂを含み、たとえば、データブロック「ブロックｂ−１」とデータブロック「ブロックｂ−２」を含む。この場合、データブロック「ブロックｂ−１」は先頭ブロックであり、データブロック「ブロックｂ−２」は末尾ブロックである。

【0085】

ＩＰｓｅｃパケット２３７は、無線基地局装置１０が生成する伝送パケットである。ＩＰｓｅｃパケット２３７のＥＳＰヘッダは、ＩＶ「ＩＶ２」を含む。なお、ＩＰｓｅｃパケット２３７は、シーケンス番号「２」のＩＰｓｅｃパケットである。ＩＰｓｅｃパケット２３７の暗号データは、平文データ（データブロック「ブロックｂ−１」、データブロック「ブロックｂ−２」）を暗号化したデータである。暗号データは、データブロック「ブロックｂ−１」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックｂ−１」と、データブロック「ブロックｂ−２」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックｂ−Ｌ」とを含む。

【0086】

データブロック「暗号ブロックｂ−１」は、ＩＶ「ＩＶ２」とデータブロック「ブロックｂ−１」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。データブロック「暗号ブロックｂ−Ｌ」は、データブロック「暗号ブロックｂ−１」とデータブロック「ブロックｂ−２」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。

【0087】

ＳＡ２３８は、無線基地局装置１０が管理するＳＡである。ＳＡ２３８は、シーケンス番号ごとのＩＶを保持する。無線基地局装置１０は、シーケンス番号「１」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」に加え、シーケンス番号「２」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックｂ−Ｌ」を保持する。

【0088】

再び、図９を用いた説明に戻る。
［シーケンスｓｅｑ２７］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０から受信した暗号データを復号したユーザデータｂを含むＩＰパケットをコアネットワーク４０に向けて送信する。

【0089】

［シーケンスｓｅｑ２８］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてＩＶ送達確認（シーケンス番号「２」）をおこなう。
これにより、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、シーケンス番号「１」からシーケンス番号「シーケンス番号差分」までのＩＶとして末尾暗号データを相互に保持する。

【0090】

なお、通信装置４１と無線基地局装置１０との通信区間、およびセキュリティゲートウェイ３０とコアネットワーク４０との通信区間４３は、たとえば、ＧＴＰ−Ｕ（GPRS Tunneling Protocol for User Plane）を使用してデータ転送をおこなうことができる。また、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０との通信区間４２もＧＴＰ−Ｕを使用してデータ転送をおこなうことができる。

【0091】

次に、ＩＶを付与しないパケット伝送について図１２を用いて説明する。図１２は、第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうＩＶを付与しないパケット伝送シーケンスの一例を示す図である。

【0092】

無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＶを付与したパケット伝送によりＩＰｓｅｃによる暗号化通信をおこない、末尾暗号データをＩＶとして相互に保持した後、ＩＶを付与しないパケット伝送をおこなう。無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケットのシーケンス番号「シーケンス番号差分」を超えてからＩＶを付与しないパケット伝送をおこなう。図１２に示す伝送シーケンスの一例では、シーケンス番号差分を「２」として説明する。

【0093】

［シーケンスｓｅｑ３１］通信装置４１は、ユーザデータｃを無線基地局装置１０に送信する。
［シーケンスｓｅｑ３２］無線基地局装置１０は、ユーザデータｃを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「３」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。このとき、無線基地局装置１０は、ＩＰｓｅｃパケットにＩＶを付与しない。したがって、ここで無線基地局装置１０が送信するＩＰｓｅｃパケットは、パケット伝送にかかるオーバヘッドが小さい。

【0094】

ここで、ユーザデータｃの暗号化とＳＡの更新について図１３を用いて説明する。図１３は、第２の実施形態のユーザデータの暗号化とＳＡの更新の一例を示す図である。
パケット２４０は、無線基地局装置１０が受信した伝送パケットである。パケット２４０は、ユーザデータｃを含むＩＰパケットである。パケット２４０は、ＩＰヘッダと、複数のデータブロックを含む。たとえば、パケット２４０は、データブロック「ブロックｃ−１」とデータブロック「ブロックｃ−２」を含む。この場合、データブロック「ブロックｃ−１」は先頭ブロックであり、データブロック「ブロックｃ−２」は末尾ブロックである。

【0095】

ＩＰｓｅｃパケット２４１は、無線基地局装置１０が生成する伝送パケットである。ＩＰｓｅｃパケット２４１は、ヘッダと、暗号データを含む。ヘッダは、ＩＰヘッダと、ＥＳＰヘッダとを含む。ＥＳＰヘッダは、ＳＰＩとＳＥＱＵＥＮＣＥを含み、ＩＶを含まない。なお、ＩＰｓｅｃパケット２４１は、シーケンス番号「３」のＩＰｓｅｃパケットであり、シーケンス番号差分「２」を超えているためＩＶの付与対象とならない。

【0096】

暗号データは、平文データ（データブロック「ブロックｃ−１」、データブロック「ブロックｃ−２」）を暗号化したデータである。暗号データは、データブロック「ブロックｃ−１」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックｃ−１」と、データブロック「ブロックｃ−２」を暗号化したデータブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」とを含む。

【0097】

データブロック「暗号ブロックｃ−１」は、乱数により生成されたＩＶに代えて末尾暗号データを用いて暗号化をおこなう。ＩＰｓｅｃパケット２４１は、シーケンス番号が「３」であることから、シーケンス番号差分「２」を減算したシーケンス番号「１（＝３−２）」の末尾暗号データを用いて暗号化をおこなう。シーケンス番号「１」の末尾暗号データは、ＳＡが保持するＩＶを参照して取得できる。たとえば、ＳＡ２３８によれば、シーケンス番号「１」の末尾暗号データは、データブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」である。

【0098】

データブロック「暗号ブロックｃ−１」は、データブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」とデータブロック「ブロックｃ−１」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。データブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」は、データブロック「暗号ブロックｃ−１」とデータブロック「ブロックｃ−２」との論理演算結果について鍵データを用いて暗号化されたデータである。

【0099】

ＳＡ２４２は、無線基地局装置１０が管理するＳＡである。ＳＡ２４２は、シーケンス番号ごとのＩＶを保持する。無線基地局装置１０は、シーケンス番号「３」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」を保持する。

【0100】

再び、図１２を用いた説明に戻る。
［シーケンスｓｅｑ３３］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０から受信した暗号データを復号したユーザデータｃを含むＩＰパケットをコアネットワーク４０に向けて送信する。

【0101】

［シーケンスｓｅｑ３４］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてＩＶ送達確認（シーケンス番号「３」）をおこなう。
これにより、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、シーケンス番号「３」のＩＶとして末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」を相互に保持する。

【0102】

ここで、ユーザデータｃの復号とＳＡの更新について図１４を用いて説明する。図１４は、第２の実施形態のユーザデータの復号とＳＡの更新の一例を示す図である。
ＩＰｓｅｃパケット２４３は、セキュリティゲートウェイ３０が受信したシーケンス番号「３」の伝送パケットである。セキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケット２４３に含まれるデータブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」を、シーケンス番号「３」のＩＶとしてＳＡ２４４に記録する。

【0103】

セキュリティゲートウェイ３０は、データブロック「暗号ブロックｃ−１」の復号に用いるＩＶとして、ＩＰｓｅｃパケット２４３のシーケンス番号「３」からシーケンス番号差分「２」を減算したシーケンス番号「１」の末尾暗号データをＳＡ２４４から取得する。

【0104】

データブロック「ブロックｃ−１」は、データブロック「暗号ブロックｃ−１」の復号データと、シーケンス番号「１」の末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロックａ−Ｌ」との論理演算結果である。データブロック「ブロックｃ−２」は、データブロック「暗号ブロックｃ−Ｌ」の復号データと、データブロック「暗号ブロックｃ−１」との論理演算結果である。このようにして、セキュリティゲートウェイ３０は、暗号データを平文データに復号することができる。

【0105】

また、無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、シーケンス番号差分だけ前のＩＰｓｅｃパケットにより末尾暗号データを共有しているので、ＩＰｓｅｃパケットにＩＶを付与することなしに暗号データを平文データに復号することができる。これにより、無線アクセスシステム９は、暗号データの伝送にかかるオーバヘッドを小さくすることができる。したがって、無線アクセスシステム９は、セキュリティの向上を図りながら、ネットワーク負荷を低減できる。

【0106】

次に、パケット伝送におけるパケットの再送について図１５を用いて説明する。図１５は、第２の実施形態の無線基地局装置とセキュリティゲートウェイとがおこなうパケット伝送におけるパケットの再送シーケンスの一例を示す図である。

【0107】

無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケットのシーケンス番号がシーケンス番号差分を超えていることから、ＩＶを付与しないパケット伝送をおこなっている。

【0108】

［シーケンスｓｅｑ４１］通信装置４１は、ユーザデータｄを無線基地局装置１０に送信する。
［シーケンスｓｅｑ４２］無線基地局装置１０は、ユーザデータｄを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「４」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。このとき、無線基地局装置１０は、ＩＰｓｅｃパケットにＩＶを付与しない。セキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケットが伝送途中で欠落し、ＩＰｓｅｃパケットを正常に受信できない。

【0109】

［シーケンスｓｅｑ４３］通信装置４１は、ユーザデータｅを無線基地局装置１０に送信する。
［シーケンスｓｅｑ４４］無線基地局装置１０は、ユーザデータｅを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「５」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。このとき、無線基地局装置１０は、ＩＰｓｅｃパケットにＩＶを付与しない。

【0110】

［シーケンスｓｅｑ４５］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０から受信した暗号データを復号したユーザデータｅを含むＩＰパケットをコアネットワーク４０に向けて送信する。

【0111】

［シーケンスｓｅｑ４６］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてＩＶ送達確認（シーケンス番号「５」）をおこなう。
［シーケンスｓｅｑ４７］通信装置４１は、ユーザデータｆを無線基地局装置１０に送信する。

【0112】

［シーケンスｓｅｑ４８］無線基地局装置１０は、ユーザデータｆを暗号化したＩＰｓｅｃパケット（シーケンス番号「６」）をセキュリティゲートウェイ３０に送信する。このとき、無線基地局装置１０は、ＩＰｓｅｃパケットにＩＶを付与しない。

【0113】

ここで、セキュリティゲートウェイ３０が管理するＳＡの更新状態について図１６を用いて説明する。図１６は、第２の実施形態のセキュリティゲートウェイが管理するＳＡの更新状態の一例を示す図である。

【0114】

ＳＡ２５０は、ユーザデータｆを暗号化したＩＰｓｅｃパケットを受信したセキュリティゲートウェイ３０が管理するＳＡの更新状態を示す。シーケンス番号「４」が「無効」になっているのは、ＩＰｓｅｃパケットが伝送途中で欠落したユーザデータｄの末尾暗号データを受信できていないことを示す。ユーザデータｄの末尾暗号データは、シーケンス番号「６（＝４＋２）」のＩＰｓｅｃパケットの復号に用いるので、セキュリティゲートウェイ３０は、ユーザデータｆへの復号をおこなうことができない。

【0115】

次に、無線基地局装置１０が管理するＳＡの更新状態について図１７を用いて説明する。図１７は、第２の実施形態の無線基地局装置が管理するＳＡの更新状態の一例を示す図である。

【0116】

ＳＡ２６０は、無線基地局装置１０が管理するＳＡの更新状態を示す。ＳＡ２６０は、は、セキュリティゲートウェイ３０に送信済みのシーケンス番号「１」からシーケンス番号「６」のＩＶと送達確認を保持する。ＳＡ２６０は、シーケンス番号「４」の送達確認を受信していないことを示す。

【0117】

再び、図１５を用いた説明に戻る。
［シーケンスｓｅｑ４９］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてＩＶ送達確認（シーケンス番号「６」）をおこなう。

【0118】

［シーケンスｓｅｑ５０］セキュリティゲートウェイ３０は、ユーザデータｆを暗号化したＩＰｓｅｃパケットの受信から所定時間経過により、無線基地局装置１０に向けてシーケンス番号「４」のＩＶ再送要求をおこなう。セキュリティゲートウェイ３０は、メッセージ種別を「再送要求」としてＩＫＥによりＩＶ再送要求をおこなうことができる。

【0119】

［シーケンスｓｅｑ５１］無線基地局装置１０は、ＩＶ再送要求を受けて、シーケンス番号「４」の末尾暗号データを含むＩＶ再送応答をおこなう。セキュリティゲートウェイ３０は、メッセージ種別を「再送応答」としてＩＫＥによりＩＶ再送応答をおこなうことができる。

【0120】

［シーケンスｓｅｑ５２］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０から受信した暗号データを復号したユーザデータｆを含むＩＰパケットをコアネットワーク４０に向けて送信する。

【0121】

［シーケンスｓｅｑ５３］セキュリティゲートウェイ３０は、無線基地局装置１０に向けてシーケンス番号「４」のＩＶ送達確認をおこなう。
このように、無線アクセスシステム９は、ＩＰｓｅｃパケットが伝送途中で欠落しても以降のＩＰｓｅｃパケットを廃棄せずに復号することができる。

【0122】

なお、無線基地局装置１０は、ＳＡによりシーケンス番号ごとの送達確認を管理しているので、送達確認を受信していない場合に以降のＩＰｓｅｃパケットの送信を待ち合わせるようにしてもよい。たとえば、無線基地局装置１０は、「送達確認有効」の設定がされている場合に、未受信の送達確認以降のＩＰｓｅｃパケットの送信を待ち合わせることができる。ＩＰｓｅｃパケットの送信を待ち合わせる場合であっても、無線基地局装置１０は、シーケンス番号差分のオフセットが異なるＩＰｓｅｃパケットの送信を継続することができる。

【0123】

次に、無線基地局装置１０またはセキュリティゲートウェイ３０が実行する鍵交換要求処理について図１８を用いて説明する。図１８は、第２の実施形態の鍵交換要求処理のフローチャートを示す図である。

【0124】

鍵交換要求処理は、対向装置に対してＩＶ方式とパラメータの提案を含むＩＰｓｅｃ通信のための交渉をおこなう処理である。以下、無線基地局装置１０が実行主体の場合について説明するが、セキュリティゲートウェイ３０が実行主体となる場合についても同様である。無線基地局装置１０は、ＩＰｓｅｃによる暗号化通信をおこなう前に鍵交換要求処理を実行する。

【0125】

［ステップＳ１１］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、対向装置に対して提案可能なＩＶ付与関連のパラメータの設定をおこなう。また、無線基地局装置１０（鍵交換部１５）は、提案可能な暗号化アルゴリズムや鍵データ等の設定をおこなう。

【0126】

［ステップＳ１２］無線基地局装置１０（ＩＫＥ終端部１２）は、鍵交換要求パケット（ＩＫＥパケット）を送信して鍵交換要求処理を終了する。
次に、無線基地局装置１０が実行する鍵交換要求パケット受信処理について図１９を用いて説明する。図１９は、第２の実施形態の鍵交換要求パケット受信処理のフローチャートを示す図である。

【0127】

鍵交換要求パケット受信処理は、対向装置から提案されたＩＰｓｅｃ通信のための交渉をおこなう処理である。無線基地局装置１０は、鍵交換要求パケットの受信を契機にして鍵交換要求パケット受信処理を実行する。

【0128】

［ステップＳ２１］無線基地局装置１０（ＩＫＥ終端部１２）は、ＳＡに鍵情報を設定する。
［ステップＳ２２］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、指定された順序で提案に対応可能か否かを判定し、受け入れ可能な提案を決定する。たとえば、ＩＶ方式管理部１６は、シーケンス番号差分とリプレイウインドウの大きさを比較して、シーケンス番号差分がリプレイウインドウの大きさを超えることを対応可能な提案の判断材料の１つとする。無線アクセスシステム９は、シーケンス番号差分をリプレイウインドウの大きさ以上とすることで、リプレイ攻撃に対する防御への影響を低減することができる。シーケンス番号差分とリプレイウインドウの大きさとの関係については、図２５と図２６を用いて後で説明する。また、ＩＶ方式管理部１６は、再送機能の有無を対応可能な提案の判断材料の１つとする。

【0129】

［ステップＳ２３］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、ＩＶ付与関連パラメータの設定をおこなう。
［ステップＳ２４］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、提案に含まれる新規のトランスフォームタイプの有無を判定する。無線基地局装置１０は、新規のトランスフォームタイプがあればステップＳ２５にすすみ、新規のトランスフォームタイプがなければステップＳ２７にすすむ。

【0130】

［ステップＳ２５］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案にもとづくＩＶ方式をＳＡに設定する。
［ステップＳ２６］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案から関連するパラメータをＳＡに設定する。

【0131】

［ステップＳ２７］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、既存処理が動作するＩＶ方式をＳＡに設定する。
［ステップＳ２８］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案から関連するパラメータをクリアする。

【0132】

［ステップＳ２９］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、鍵交換応答パケット（ＩＫＥパケット）を送信して鍵交換要求パケット受信処理を終了する。
次に、無線基地局装置１０が実行する鍵交換応答パケット受信処理について図２０を用いて説明する。図２０は、第２の実施形態の鍵交換応答パケット受信処理のフローチャートを示す図である。

【0133】

鍵交換応答パケット受信処理は、提案に対する対向装置からの応答にしたがいＩＰｓｅｃ通信のための通信条件を設定する処理である。無線基地局装置１０は、鍵交換応答パケットの受信を契機にして鍵交換応答パケット受信処理を実行する。

【0134】

［ステップＳ３１］無線基地局装置１０（ＩＫＥ終端部１２）は、ＳＡに鍵情報を設定する。
［ステップＳ３２］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、応答に含まれる新規のトランスフォームタイプの有無を判定する。無線基地局装置１０は、新規のトランスフォームタイプがあればステップＳ３３にすすみ、新規のトランスフォームタイプがなければステップＳ３５にすすむ。

【0135】

［ステップＳ３３］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案にもとづくＩＶ方式をＳＡに設定する。
［ステップＳ３４］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案から関連するパラメータをＳＡに設定して鍵交換応答パケット受信処理を終了する。

【0136】

［ステップＳ３５］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、既存処理が動作するＩＶ方式をＳＡに設定する。
［ステップＳ３６］無線基地局装置１０（ＩＶ方式管理部１６）は、選択した提案から関連するパラメータをクリアして鍵交換応答パケット受信処理を終了する。

【0137】

次に、無線基地局装置１０が実行する暗号処理について図２１を用いて説明する。図２１は、第２の実施形態の暗号処理のフローチャートを示す図である。
暗号処理は、平文データを暗号データに暗号化して暗号パケット（ＩＰｓｅｃパケット）を送信する処理である。

【0138】

［ステップＳ４１］無線基地局装置１０（ＳＡ検索部１８）は、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与なしであるか否かを判定する。すなわち、無線基地局装置１０は、ＳＡを参照してＩＶ付与ポリシーの値が「１」または「２」である場合にＩＶ付与なしとし、「０」である場合にＩＶ付与ありとして判定する。無線基地局装置１０は、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与なしである場合にステップＳ４６にすすみ、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与ありである場合にステップＳ４２にすすむ。

【0139】

［ステップＳ４２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、乱数から生成された暗号化初期値をＩＶとして取得する。無線基地局装置１０（暗号処理部１９）は、取得したＩＶを使用して暗号化対象データ（平文データ）を暗号化する。

【0140】

［ステップＳ４３］無線基地局装置１０（暗号処理部１９）は、暗号化に使用したＩＶをパケットに付与する。
［ステップＳ４４］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡで管理するシーケンス番号を更新する。

【0141】

［ステップＳ４５］無線基地局装置１０（暗号処理部１９）は、信号インタフェース部１３を介して暗号パケットを送信し、暗号処理を終了する。
［ステップＳ４６］無線基地局装置１０（ＳＡ検索部１８）は、送信するパケットのシーケンス番号がシーケンス番号差分以上であるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、シーケンス番号がシーケンス番号差分以上である場合にステップＳ４９にすすみ、シーケンス番号がシーケンス番号差分以上でない場合にステップＳ４７にすすむ。

【0142】

［ステップＳ４７］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、乱数から生成された暗号化初期値をＩＶとして取得する。無線基地局装置１０（暗号処理部１９）は、取得したＩＶを使用して暗号化対象データ（平文データ）を暗号化する。

【0143】

［ステップＳ４８］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、最終暗号ブロック（末尾暗号データ）をＩＶとしてＳＡに保存し、ステップＳ４３にすすむ。
［ステップＳ４９］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送達確認の設定が有効か否かを判定する。無線基地局装置１０は、送達確認の設定が有効である場合にステップＳ５０にすすみ、送達確認の設定が有効でない場合にステップＳ５１にすすむ。

【0144】

［ステップＳ５０］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、シーケンス番号差分のオフセットが同じ、先のシーケンス番号のパケットが送達確認済みであるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、送達確認済みである場合にステップＳ５１にすすみ、送達確認済みでない場合に送達確認を待つ。

【0145】

なお、無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送達確認のタイムアウト監視をおこなうようにしてもよい。無線基地局装置１０は、送達確認のタイムアウトを検出した場合にステップＳ４７にすすむようにしてもよい。あるいは、無線基地局装置１０は、送達確認のタイムアウトを検出した場合にシーケンス番号を次の送達確認済みのパケットまでインクリメントするようにしてもよい。このとき、無線基地局装置１０は、その間のシーケンス番号に対応するパケットをダミーパケットして送信することで送達確認状況を確認可能にして、セキュリティの脆弱化を防止できる。

【0146】

［ステップＳ５１］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、シーケンス番号差分のオフセットが同じ、先のシーケンス番号の最終暗号ブロック（末尾暗号データ）をＩＶとして取得する。無線基地局装置１０（暗号処理部１９）は、取得したＩＶを使用して暗号化対象データ（平文データ）を暗号化する。

【0147】

［ステップＳ５２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、最終暗号ブロック（末尾暗号データ）をＩＶとしてＳＡに保存し、ステップＳ４４にすすむ。
このように、無線基地局装置１０は、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与なしである場合に、シーケンス番号がシーケンス番号差分以上のパケットにＩＶを付与しない。

【0148】

次に、無線基地局装置１０が実行する復号処理について図２２および図２３を用いて説明する。図２２および図２３は、第２の実施形態の復号処理のフローチャートを示す図である。

【0149】

復号処理は、暗号パケット（ＩＰｓｅｃパケット）を平文データに復号する処理である。
［ステップＳ６１］無線基地局装置１０（ＳＡ検索部１８）は、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与なしであるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与なしである場合にステップＳ６３にすすみ、ＩＶ付与ポリシーがＩＶ付与ありである場合にステップＳ６２にすすむ。

【0150】

［ステップＳ６２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、受信したパケットに付与されていたＩＶを取得する。無線基地局装置１０（復号処理部２０）は、取得したＩＶを使用して暗号データから平文データを復号する。

【0151】

［ステップＳ６３］無線基地局装置１０（ＳＡ検索部１８）は、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号差分以上であるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、シーケンス番号がシーケンス番号差分以上である場合にステップＳ６４にすすみ、シーケンス番号がシーケンス番号差分以上でない場合にステップＳ６２にすすむ。

【0152】

［ステップＳ６４］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送達確認の設定が有効か否かを判定する。無線基地局装置１０は、送達確認の設定が有効である場合にステップＳ６６にすすみ、送達確認の設定が有効でない場合にステップＳ６５にすすむ。

【0153】

［ステップＳ６５］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡに保存してあるＩＶ（末尾暗号データ）を取得する。無線基地局装置１０（復号処理部２０）は、取得したＩＶを使用して暗号データから平文データを復号する。

【0154】

［ステップＳ６６］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、シーケンス番号差分のオフセットが同じ、先のシーケンス番号のパケットが送達確認済みであるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、送達確認済みである場合にステップＳ６５にすすみ、送達確認済みでない場合にステップＳ６７にすすむ。

【0155】

［ステップＳ６７］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、再送確認の設定が有効か否かを判定する。無線基地局装置１０は、再送確認の設定が有効である場合にステップＳ６８にすすみ、再送確認の設定が有効でない場合にステップＳ６２にすすむ。

【0156】

［ステップＳ６８］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、一定時間の待合わせをおこなう。一定時間は、あらかじめ設定した時間であってもよいし、使用帯域などの環境条件に応じて変動する時間であってもよい。

【0157】

［ステップＳ６９］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＩＶ再送要求パケット（ＩＫＥパケット）を対向装置に送信して、ＩＶ再送応答を待つ。すなわち、ＩＶ管理部１７は、再送要求部として機能する。

【0158】

［ステップＳ７０］無線基地局装置１０（復号処理部２０）は、ＩＣＶ（Integrity Check Value：完全性検証値）により受信パケットの認証をおこなう。無線基地局装置１０は、認証に成功した場合にステップＳ７２にすすみ、認証に成功しない場合にステップＳ７１にすすむ。

【0159】

［ステップＳ７１］無線基地局装置１０（復号処理部２０）は、受信したパケットを破棄して復号処理を終了する。
［ステップＳ７２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡで管理するシーケンス番号を更新する。

【0160】

［ステップＳ７３］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、リプレイウインドウを更新する。
［ステップＳ７４］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送達確認の設定が有効か否かを判定する。無線基地局装置１０は、送達確認の設定が有効である場合にステップＳ７５にすすみ、送達確認の設定が有効でない場合にステップＳ７７にすすむ。

【0161】

［ステップＳ７５］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送信済みのシーケンス番号とＩＶをＩＶ送達確認パケットに設定する。
［ステップＳ７６］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＩＶ送達確認パケット（ＩＫＥパケット）を対向装置に送信する。すなわち、ＩＶ管理部１７は、対向装置に送達確認を応答する送達応答部として機能する。

【0162】

なお、ＩＶ送達確認パケットは、リプレイウインドウの大きさの範囲内（たとえば、１／２や１／４）でまとめて送信するようにしてもよい。また、無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＥＳＰパケットのパディングデータを置換して、送信済みのシーケンス番号やＩＶを送信するようにしてもよい。

【0163】

［ステップＳ７７］無線基地局装置１０（復号処理部２０）は、復号したデータに対応するパケット処理をおこない、復号処理を終了する。
次に、無線基地局装置１０が実行する送達確認受信処理について図２４を用いて説明する。図２４は、第２の実施形態の送達確認受信処理のフローチャートを示す図である。

【0164】

送達確認受信処理は、対向装置からの受信した所定のメッセージに対応する処理である。無線基地局装置１０は、対向装置から所定のメッセージを受信した場合に送達確認受信処理を実行する。

【0165】

［ステップＳ８１］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、対向装置から受信したメッセージが送達確認であるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、対向装置から受信したメッセージが送達確認である場合にステップＳ８２にすすみ、送達確認でない場合にステップＳ８３にすすむ。

【0166】

［ステップＳ８２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡに記録している送達確認済みのシーケンス番号を更新して送達確認受信処理を終了する。
［ステップＳ８３］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、対向装置から受信したメッセージが再送要求と再送応答のいずれであるかを判定する。無線基地局装置１０は、対向装置から受信したメッセージが再送要求である場合にステップＳ８４にすすみ、再送応答である場合にステップＳ８６にすすむ。

【0167】

［ステップＳ８４］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、送信済みのシーケンス番号とＩＶを再送応答パケットに設定する。
［ステップＳ８５］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、再送応答パケット（ＩＫＥパケット）を対向装置に送信して送達確認受信処理を終了する。すなわち、ＩＶ管理部１７は、再送応答部として機能する。

【0168】

［ステップＳ８６］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡに記録している送達確認済みのシーケンス番号とＩＶを更新して送達確認受信処理を終了する。
次に、シーケンス番号差分とリプレイウインドウの大きさとの関係について図２５および図２６を用いて説明する。図２５は、第２の実施形態のパケット伝送シーケンスにおけるＳＡの更新の一例を示す図である。図２６は、第２の実施形態のパケット伝送シーケンスにおけるリプレイウインドウとシーケンス番号の更新の一例を示す図である。

【0169】

無線基地局装置１０とセキュリティゲートウェイ３０は、シーケンス番号差分を「３２」とし、大きさ「３２」のリプレイウインドウを用意しているとする。最初のＩＰｓｅｃパケットの伝送前において、セキュリティゲートウェイ３０が管理するリプレイウインドウ５１は、未だ受信をしていない状態を示し、最新のシーケンス番号５２は「０」であることを示す（図２６（１））。

【0170】

［シーケンスｓｅｑ６１］無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０にシーケンス番号「１」のＩＰｓｅｃパケット２７１を送信する。このとき、ＩＰｓｅｃパケット２７１は、ＩＶ「ＩＶ１」、データブロック「暗号ブロック１−１」、およびデータブロック「暗号ブロック１−Ｌ」を含む。

【0171】

セキュリティゲートウェイ３０は、ＩＰｓｅｃパケット２７１を受信してリプレイウインドウチェックをおこなう。リプレイウインドウチェックにおいて、セキュリティゲートウェイ３０は、受信したＩＰｓｅｃパケット２７１のシーケンス番号が最新のシーケンス番号より大きい場合、あるいはリプレイウインドウの範囲内にある場合にＩＶを使用して復号をおこなう。セキュリティゲートウェイ３０は、復号結果が正常な場合に、リプレイウインドウの更新と、最新のシーケンス番号の更新とをおこなう。

【0172】

したがって、ＩＰｓｅｃパケット２７１は、シーケンス番号「１」が最新のシーケンス番号５２「０」より大きいので復号対象となる。ＩＰｓｅｃパケット２７１の正常な復号により、リプレイウインドウ５１と最新のシーケンス番号５２は、リプレイウインドウ５３と最新のシーケンス番号５４に更新される（図２６（２））。リプレイウインドウ５３は、シーケンス番号「１」のパケットの受信済みを示し、最新のシーケンス番号５４は「１」であることを示す。データブロック「暗号ブロック１−１」、およびデータブロック「暗号ブロック１−Ｌ」は、暗号化初期値である「ＩＶ１」を用いて復号される。

【0173】

［シーケンスｓｅｑ６２］無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０にシーケンス番号「１５」のＩＰｓｅｃパケット２７２を送信する。このとき、ＩＰｓｅｃパケット２７２は、ＩＶ「ＩＶ１５」、データブロック「暗号ブロック１５−１」、およびデータブロック「暗号ブロック１５−Ｌ」を含む。

【0174】

ＩＰｓｅｃパケット２７２は、シーケンス番号「１５」が最新のシーケンス番号５４「１」より大きいので復号対象となる。ＩＰｓｅｃパケット２７２の正常な復号により、リプレイウインドウ５３と最新のシーケンス番号５４は、リプレイウインドウ５５と最新のシーケンス番号５６に更新される（図２６（３））。リプレイウインドウ５５は、シーケンス番号「１」，「１５」のパケットの受信済みを示し、最新のシーケンス番号５６は「１５」であることを示す。データブロック「暗号ブロック１５−１」、およびデータブロック「暗号ブロック１５−Ｌ」は、暗号化初期値である「ＩＶ１５」を用いて復号される。

【0175】

［シーケンスｓｅｑ６３］無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０にシーケンス番号「３２」のＩＰｓｅｃパケット２７３を送信する。このとき、ＩＰｓｅｃパケット２７３は、ＩＶ「ＩＶ３２」、データブロック「暗号ブロック３２−１」、およびデータブロック「暗号ブロック３２−Ｌ」を含む。

【0176】

ＩＰｓｅｃパケット２７３は、シーケンス番号「３２」が最新のシーケンス番号５６「１５」より大きいので復号対象となる。ＩＰｓｅｃパケット２７３の正常な復号により、リプレイウインドウ５５と最新のシーケンス番号５６は、リプレイウインドウ５７と最新のシーケンス番号５８に更新される（図２６（４））。リプレイウインドウ５７は、シーケンス番号「１」，「１５」，「３２」のパケットの受信済みを示し、最新のシーケンス番号５８は「３２」であることを示す。データブロック「暗号ブロック３２−１」、およびデータブロック「暗号ブロック３２−Ｌ」は、暗号化初期値である「ＩＶ３２」を用いて復号される。

【0177】

［シーケンスｓｅｑ６４］無線基地局装置１０は、セキュリティゲートウェイ３０にシーケンス番号「３３」のＩＰｓｅｃパケット２７４を送信する。このとき、ＩＰｓｅｃパケット２７４は、データブロック「暗号ブロック３３−１」、およびデータブロック「暗号ブロック３３−Ｌ」を含む。

【0178】

ＩＰｓｅｃパケット２７４は、シーケンス番号「３３」が最新のシーケンス番号５８「３２」より大きいので復号対象となる。ＩＰｓｅｃパケット２７４の正常な復号により、リプレイウインドウ５７と最新のシーケンス番号５８は、リプレイウインドウ５９と最新のシーケンス番号６０に更新される（図２６（５））。リプレイウインドウ５９は、シーケンス番号「１５」，「３２」，「３３」のパケットの受信済みを示し、最新のシーケンス番号６０は「３３」であることを示す。

【0179】

このとき、セキュリティゲートウェイ３０は、末尾暗号データであるデータブロック「暗号ブロック１−Ｌ」をＩＶとして復号する。このように、無線アクセスシステム９は、リプレイウインドウサイズ「３２」以上のシーケンス番号差分「３２」を設定しているため、ＩＶの待合わせによる、リプレイウインドウの更新の遅延のおそれと最新のシーケンス番号の更新の遅延のおそれとを低減できる。

【0180】

なお、無線アクセスシステム９は、リプレイウインドウサイズのＩＰｓｅｃパケットの到着の前後をあらかじめ想定しているため、シーケンス番号差分をリプレイウインドウサイズ以上とすることでリプレイウインドウ内のＩＶの待合わせを回避している。

【0181】

また、無線アクセスシステム９は、ＩＰｓｅｃパケットの到着の前後に対応するマージンを用意することで、リプレイウインドウ内のＩＶの待合わせを回避するようにしてもよい。このとき、シーケンス番号差分は、リプレイウインドウサイズとマージンの和以上とすればよい。言い換えれば、シーケンス番号差分からのマージンの減算値が、リプレイウインドウサイズの大きさ以上であればよい。

【0182】

これにより、無線アクセスシステム９は、ＩＶの待合わせとリプレイウインドウ更新の独立性を高めることで、リプレイ攻撃チェックに支障を生じて脆弱となることを防止している。

【0183】

次に、無線基地局装置１０が実行する帯域制御処理について図２７を用いて説明する。図２７は、第２の実施形態の帯域制御処理のフローチャートを示す図である。
帯域制御処理は、伝送路送信帯域の負荷に応じてＩＶ状態の切替をおこなう処理である。

【0184】

［ステップＳ９１］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、伝送路送信帯域の負荷を検出し、あらかじめ設定する上限閾値以上であるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、伝送路送信帯域の負荷が上限閾値以上である場合にステップＳ９２にすすみ、伝送路送信帯域の負荷が上限閾値以上でない場合にステップＳ９４にすすむ。この場合、無線基地局装置１０は、伝送路送信帯域の負荷を検出する検出部を備える。

【0185】

［ステップＳ９２］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＩＶ送信なし要求パケット（ＩＫＥパケット）を対向装置に送信する。無線基地局装置１０は、送信メッセージ種別を「ＩＶ送信なし要求」としてＩＫＥによりＩＶ送信なし要求をおこなうことができる。

【0186】

［ステップＳ９３］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡのＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」に設定する。
［ステップＳ９４］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、伝送路送信帯域の負荷を検出し、あらかじめ設定する下限閾値以下であるか否かを判定する。無線基地局装置１０は、伝送路送信帯域の負荷が下限閾値以下である場合にステップＳ９５にすすみ、伝送路送信帯域の負荷が下限閾値以下でない場合にステップＳ９７にすすむ。

【0187】

［ステップＳ９５］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＩＶ送信あり要求パケット（ＩＫＥパケット）を対向装置に送信する。無線基地局装置１０は、送信メッセージ種別を「ＩＶ送信あり要求」としてＩＫＥによりＩＶ送信あり要求をおこなうことができる。

【0188】

［ステップＳ９６］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡのＩＶ状態を「ＩＶ送信あり」に設定する。
［ステップＳ９７］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＩＶ送信なし要求パケット、またはＩＶ送信あり要求パケットを受信したか否かを判定する。無線基地局装置１０は、ＩＶ送信なし要求パケットを受信した場合にステップＳ９８にすすみ、ＩＶ送信あり要求パケットを受信した場合にステップＳ９９にすすむ。無線基地局装置１０は、ＩＶ送信なし要求パケット、またはＩＶ送信あり要求パケットのいずれも受信していない場合にステップＳ９１にすすむ。この場合、対向装置は、伝送路送信帯域の負荷を検出する検出部を備える。

【0189】

［ステップＳ９８］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡのＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」に設定する。
［ステップＳ９９］無線基地局装置１０（ＩＶ管理部１７）は、ＳＡのＩＶ状態を「ＩＶ送信あり」に設定する。

【0190】

これにより、無線基地局装置１０は、自らが検出する伝送路送信帯域の負荷にしたがいＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」と「ＩＶ送信あり」に切り替えることができる。また、無線基地局装置１０は、対向装置が検出する伝送路送信帯域の負荷にしたがいＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」と「ＩＶ送信あり」に切り替えることができる。

【0191】

このように、無線アクセスシステム９は、伝送路送信帯域の負荷にしたがいＩＶ状態を「ＩＶ送信なし」と「ＩＶ送信あり」に切り替えるので、伝送路送信帯域に余裕のある場合の処理量の低減を図ることができる。これにより、無線アクセスシステム９は、待ち合わせや再送による遅延を抑制することができる。

【0192】

一方、無線アクセスシステム９は、伝送路送信帯域が逼迫した状態において、伝送にかかるオーバヘッドを小さくすることで、伝送路送信帯域の負荷低減を図ることができる。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、第１の伝送装置２、第２の伝送装置３、無線基地局装置１０、およびセキュリティゲートウェイ３０が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷなどがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。

【0193】

プログラムを流通させる場合には、たとえば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

【0194】

プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムにしたがった処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムにしたがった処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムにしたがった処理を実行することもできる。

【0195】

また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤなどの電子回路で実現することもできる。

【符号の説明】

【0196】

１ 伝送システム
２ 第１の伝送装置
２ａ 第１の先頭暗号化部
２ｂ 非先頭暗号化部
２ｃ 第１の送信部
２ｄ 第１の保持部
２ｅ 第２の先頭暗号化部
２ｆ 第２の送信部
３ 第２の伝送装置
３ａ 第１の復号部
３ｂ 第２の保持部
３ｃ 第２の復号部
４，５ 平文データ
６，７ 暗号データ
９ 無線アクセスシステム
１０ 無線基地局装置
１１ ＳＡ管理部
１２ ＩＫＥ終端部
１３ 信号インタフェース部
１４ パケット終端部
１５ 鍵交換部
１６ ＩＶ方式管理部
１７ ＩＶ管理部
１８ ＳＡ検索部
１９ 暗号処理部
２０ 復号処理部
３０ セキュリティゲートウェイ
４０ コアネットワーク
４１ 通信装置
４２，４３ 通信区間
１００ 制御部
１０１ プロセッサ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ インタフェース
１１０ ＲＦ
１１１ ＢＢ
１１２ ＮＷＰ
１１３ ＳＷ
１１４，１１５ ＰＨＹ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】