CN1738275A - 无线通信***、通信设备、通信控制方法及通信控制程序 - Google Patents

无线通信***、通信设备、通信控制方法及通信控制程序 Download PDF

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Abstract

一种不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信的无线通信***,其中各个所述无线终端包括:接收单元,其从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;提取单元,其提取所述接收单元接收到的所述信标信号中包含的网络识别信息;设置单元,其自动设置所提取的网络识别信息;以及会话建立单元,其利用所述设置单元设置的所述网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话。

Description

无线通信***、通信设备、通信控制方法及通信控制程序
技术领域
本发明涉及无需使用中继设备(接入点)而在由多个无线终端(站点)构成的连接模式(ad hoc网络)下进行数据发送和接收的无线通信***、通信设备、通信控制方法及通信控制程序。更具体地,本发明涉及可以使特定于无线LAN的设置实现自动化的无线通信***、通信设备、通信控制方法及通信控制程序。
背景技术
近年来,无线LAN作为一种通过无线链接将诸如PC(个人计算机)、PDA(个人数字助理)和打印机等的多个终端连接起来构成LAN(局域网)的技术而广为人知。作为其一种标准已知有IEEE 802.11(IEEE802.11a/b/g)。
根据该IEEE 802.11标准,构成无线LAN的最基本构成要素包括:仅由无线终端(站点)构成的ad hoc网络;和利用中继设备(接入点)实现站点之间或者与有线LAN上的设备之间的通信的基础网络。
在无线LAN连接的情况下,需要预先执行特定于无线LAN的设置,包括作为验证的SSID(Service Set Identifier)、WEP(Wired EquivalentPrivacy)等。
作为自动执行无线LAN连接设置而无需这些特殊设置操作的技术,在日本特开2003-229872号公报中公开了“Communication device andmethod,recording medium,and program”。
在日本特开2003-229872号公报的发明中,提到了如下一种技术,其中站点读取记录在IC(集成电路)卡上的局域网信息,并根据该信息执行网络设置,由此可以自动进行无线连接的设置,而无需由用户进行特殊设置操作。
但是,根据日本特开2003-229872号公报中的发明,问题在于需要准备用于存储网络设置的诸如IC卡的记录介质,以及用于从IC卡读取设置的读取器。
传统上,在由无线LAN构成的网络中,虽然优点在于没有繁琐的电缆的障碍(无电缆),并且可以随意地安装或移动终端,但是存在的问题在于设置操作的复杂性和较弱的安全性。
作为加强无线LAN中的安全性的功能,主要可以举出两种方法:(a)接入控制,以及(b)数据加密。
例如,前一方法(a)包括MAC(媒体访问控制)地址过滤功能、通过RADIUS(远程验证拨号用户服务)服务器进行的用户验证功能等。但是,在MAC地址登记的情况下,由于MAC地址是在无线帧上以纯文本形式描述的,所以可以利用工具来容易地获得MAC地址,从而可以进行欺骗。
此外,在使用RADIUS服务器的情况下,通过RADIUS服务器对连接到接入点上的用户进行验证,并且判断是否允许进行接入。因此,该方法无法应用于ad hoc网络。
另一方面,后一方法(b)包括根据WEP进行加密等。WEP采用RC4(Ron’s Code 4)加密算法,并且具有防止数据隐藏、篡改、伪造、欺骗等的功能。但是,除非在手动设置之后改变WEP密钥,否则所有站点使用相同密钥来重复连接和验证,从而存在恶意用户以非授权方式获得WEP密钥并通过破解而盗用WEP密钥的可能性。
此外,可以举出如下方法:通过IPsec(IP security)等对通信过程中的IP数据包进行加密,但是在这种情况下,问题在于增加了站点的处理负担。
因此,考虑到上述问题提出了本发明,本发明的目的是提供一种无线通信***、通信设备、通信控制方法和通信控制程序,其中在会话建立过程中自动地在站点之间进行特定于无线LAN的设置。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种无线通信***,用于不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信,其中各个无线终端包括:接收单元,其接收来自通信对方无线终端的定期产生的信标(beacon)信号;提取单元,其提取所述接收单元接收的所述信标信号中所包含的网络识别信息;设置单元,其自动设置所提取的网络识别信息;以及会话建立单元,其利用所述设置单元设置的网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话。
本发明的另一方面提供了一种通信设备,用于不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信,包括:接收单元,其接收来自通信对方无线终端的定期产生的信标信号;提取单元,其提取所述接收单元接收的所述信标信号中所包含的网络识别信息;设置单元,其自动设置所提取的网络识别信息;会话建立单元,其利用所述设置单元设置的网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;保持单元,其保持与所述通信对方无线终端共同的素数和素元(primitive element);随机数生成单元;以及公共加密密钥生成单元,其利用所述保持单元所保持的素数和素元以及所述随机数生成单元生成的随机数进行与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥,其中利用所述会话建立单元所建立的会话中的公共加密密钥来进行通信。
本发明的又一方面提供了一种通信控制方法,用于不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信,所述通信控制方法包括:由接收单元从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;由提取单元提取所述接收单元接收的所述信标信号中所包含的网络识别信息;由设置单元自动设置所提取的网络识别信息;由会话建立单元利用所述设置单元设置的网络识别信息来向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;由保持单元保持与所述无线终端共同的素数和素元;由公共加密密钥生成单元利用所述保持单元所保持的素数和素元以及所述随机数生成单元生成的随机数,进行所述无线终端与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥;以及利用所述会话建立单元所建立的会话中的公共加密密钥来进行通信。
本发明的又一方面提供了一种通信控制程序,用于使计算机执行通信控制,以不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信,所述通信控制程序包括:接收步骤,从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;提取步骤,提取在所述接收步骤中接收的所述信标信号中所包含的网络识别信息;设置步骤,自动设置所提取的网络识别信息;建立步骤,利用所述设置步骤中设置的网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;保持步骤,保持与所述无线终端共同的素数和素元;随机数生成步骤;以及公共加密密钥生成步骤,利用所述保持步骤中所保持的素数和素元以及所述随机数生成步骤中生成的随机数,进行所述无线终端与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥,其中利用所述会话建立步骤中所建立的会话中的公共加密密钥来进行通信。
根据本发明,所提供的结构使得在建立会话的时候在站点之间自动进行特定于无线LAN的设置,包括用于进行无线LAN通信的SSID设置和WEP密钥设置。因此,不必进行无线LAN设置过程中的复杂操作。
此外,由于可以安全地共享加密密钥,而不会导致加密密钥通过无线LAN路径传播,从而提高了安全性。
附图说明
根据下面的附图详细说明本发明的实施例,其中:
图1是表示分别应用了根据本发明的通信设备的个人计算机20和打印机10的内部结构的图;
图2是说明图1所示的个人计算机20和打印机10中的通信控制方法的操作的流程图;
图3是表示信标数据包的结构内容示例的图;
图4是表示根据本发明第二实施例的总体结构的图;以及
图5是说明根据第二实施例的通信控制方法的操作的流程图。
具体实施方式
下面参照附图,详细说明根据本发明的无线通信***、通信设备、通信控制方法和通信控制程序的实施例。
第一实施例
图1是表示分别应用了根据本发明的通信设备的打印机10和个人计算机20的内部结构的图。
图中所示的打印机10和个人计算机20能够基于所谓的自组织模式(其中设备不使用接入点而直接进行无线通信)进行通信。在这些设备内部分别设置了根据本发明的通信设备100。
根据这些通信设备100的通信控制,在打印机10与个人计算机20之间的通信中实现了符合IEEE 802.11标准的无线LAN通信。应当注意,在本发明中,当在无线通信过程中基于WEP进行加密处理时,在用作为加密密钥的WEP密钥的生成和交换处理中采用了DH(Diffie-Hellman)共享密钥***。
打印机10能够与个人计算机20进行无线通信,当从个人计算机20接收到打印指令时,打印机10根据该打印指令进行打印处理。打印机10中还具有:通信单元100-1;打印数据展开单元11,用于解释个人计算机20发出的打印指令中所包含的打印数据,并将该打印数据展开为数据;以及输出单元12,用于输出打印数据展开单元11所展开的数据。
个人计算机20具有诸如液晶显示器的显示设备以及诸如键盘、鼠标等的输入设备,并能够进行通过输入设备选择在显示设备上所显示的无线可连接站点的操作。此外,个人计算机20中具有通信设备100-2、与上述显示设备对应的显示单元21、以及与上述输入设备对应的操作单元22。
这里,将对打印机10和个人计算机20中安装的通信设备100进行说明。应当注意,通信设备100-1和通信设备100-2是在包括设置条件等的操作方面略有不同、但在其它方面具有基本相同的功能的通信设备100。
作为各种处理功能单元,通信设备100包括:存储单元101,其用于存储在基于DH共享密钥***生成加密密钥时所使用的素数P和素元g;随机数生成单元102,用于生成在基于DH共享密钥***生成加密密钥时所使用的随机数;公用密钥生成单元103,用于根据从随机数生成单元102得到的信息,生成基于DH共享密钥***的加密密钥;自动连接建立单元104,用于利用预先设置的SSID(网络识别信息)等自动建立LAN连接;控制单元105,用于对通信设备100进行总体控制;和无线通信单元106,其是实现与其它设备的无线通信的接口设备。
将存储在上述存储单元101中的素数P和素元g设置为打印机10和个人计算机20共同的值。上面说明了根据本发明的打印机10和个人计算机20的内部结构。
图2是说明图1所示的打印机10和个人计算机20中的通信控制方法的操作的流程图。
通过发送和接收Beacon和Probe Response数据包来执行打印机10与个人计算机20之间的连接建立。首先,打印机10的自动连接建立单元104-1通过无线通信单元106-1定期地发送Beacon数据包(步骤S101)。如图3所示,该Beacon数据包由包括SSID在内的信息构成。将该SSID预先存储在存储单元101-1中。
同时,个人计算机20处于等待接收Beacon数据包的状态,当通过无线通信单元106-2接收到从打印机10发送的Beacon数据包时(步骤S102),个人计算机20通过自动连接建立单元104-2从所接收的Beacon数据包中提取SSID(步骤S103),并生成且发送Probe Response(步骤S104)。此时,在从多个站点发送了Beacon数据包的情况下,可以根据下列方式选择一个站点:基于预先登记的优先级信息的自动选择、电波强度较强的站点优先的自动选择、或者在显示设备上显示无线可连接终端的手动选择,等等。
如果通过无线通信单元106-1从个人计算机20接收到ProbeResponse的打印机10通过自动连接建立单元104-1识别出是对自己的连接请求,则打印机10接受与个人计算机20的通信(步骤S105),并通过无线通信单元106-1返回允许通信的Acknowledge(步骤S106)。然后,个人计算机20通过无线通信单元106-2接收该Acknowledge(步骤S107)。结果,建立了打印机10与个人计算机20之间的Join。
步骤S107之前的上述处理为Join建立处理,下面在步骤S108及其之后的处理中说明公共加密密钥生成处理。
当建立了Join时,在个人计算机20的随机数生成单元102-2中生成随机数X(步骤S108)。当接收到该结果时,公用密钥生成单元103-2利用随机数X以及从存储单元101-2取出的素数P和素元g来计算公式:a=g^X(mod P)(步骤S109)。然后,个人计算机20的自动连接建立单元104-2通过无线通信单元106-2将所获得的计算结果值a发送到打印机10(步骤S110)。
同时,当通过无线通信单元106-1接收到值a时(步骤S111),打印机10按照与个人计算机20相同的方式在随机数生成单元102-1中生成随机数Y(步骤S112)。当接收到该结果时,公用密钥生成单元103-1利用随机数Y以及从存储单元101-1中取出的素数P和素元g计算公式:b=g^Y(mod P)(步骤S113)。然后,打印机10的自动连接建立单元104-1通过无线通信单元106-1将所获得的计算结果值b发送到个人计算机20(步骤S114)。
接着,打印机10通过公用密钥生成单元103-1,利用上述值计算公式a^Y(mod P)或g^(XY)(mod P),从而生成公共加密密钥(步骤S115)。
此外,当通过无线通信单元106-2接收到值b时(步骤S116),个人计算机20通过公用密钥生成单元103-2,利用上述值计算公式b^X(mod P)或g^(XY)(mod P),从而生成公共加密密钥(步骤S117)。
应当注意到,对于公式:a^Y(mod P)、b^X(mod P)和g^(XY)(mod P)获得了相同的计算结果。
步骤S117之前的上述处理为公共加密密钥生成处理。如上所述,由于根据DH共享密钥***生成加密密钥,所以可以安全地共享加密密钥,而不会使加密密钥在无线LAN路径上传播,从而提高了安全性。
当完成了上述公共加密密钥生成处理时,随后执行验证处理(步骤S118)。具体地,打印机10和个人计算机20各自的控制单元105利用在上述公共加密密钥生成处理中生成的公共加密密钥来进行包括SSID等在内的验证信息的加密。当自动连接建立单元104发送和接收经加密的验证信息时,执行验证处理。
在正常验证结果的情况下,在打印机10与个人计算机20之间启动无线通信,例如,从个人计算机20向打印机10发出打印指令,由此执行一系列通信处理(会话)(步骤S119)。当完成了会话时(步骤S120),打印机10重新开始发送包含SSID的Beacon。
如上所述,在本发明中,所提供的结构使得在建立会话的时候,在站点之间自动实现特定于无线LAN的设置,包括用于执行无线LAN通信的验证处理中的SSID设置,以及加密处理中的WEP密钥设置。因此,无需在设置无线LAN的时候进行复杂的操作。
此外,由于可以安全地共享加密密钥,而不会导致加密密钥在无线LAN路径上传播,从而提高了安全性。
应当注意,虽然在上述实施例中说明了将本发明应用于ad hoc网络的情况,但是本发明并不限于此,而是可以应用于通过中继设备(接入点)连接的基础网络。
第二实施例
在上述第一实施例中,说明了打印机10与个人计算机20以端对端的方式连接的情况。在第二实施例中,将说明多个站点(个人计算机20)共享打印机10的实施例。
图4是说明由分别应用了根据本发明的通信设备100的打印机10和多个个人计算机(20a、20b:下文中总地用20表示)构成的无线LAN网络的总体结构。应当注意,由于与上面提到的用于说明第一实施例的图1中相同的标号所表示的单元基本上以相同的方式工作,并且内部结构也相同,所以省略其说明。个人计算机20a与个人计算机20b与说明第一实施例的图1中所示的个人计算机20相同。
图5是说明图4所示的打印机10和个人计算机20中的通信控制方法的操作的流程图。应当注意,对于个人计算机20a的各个处理功能单元,在标号末尾加‘-2’来进行说明,对于个人计算机20b的各个处理功能单元,在标号末尾加‘-3’来进行说明。例如,个人计算机20a的控制单元由105-2表示,而个人计算机的20b的控制单元由105-3表示。
通过发送和接收Beacon和Probe Response数据包来执行打印机10与个人计算机20之间的连接建立。首先,打印机10的自动连接建立单元104-1通过无线通信单元106-1定期地发送Beacon数据包(步骤S201)。如图3所示,该Beacon数据包由包括SSID在内的信息构成。将该SSID预先存储在存储单元101-1中。
同时,个人计算机20b处于等待接收Beacon数据包的状态,当通过无线通信单元106-3接收到打印机10发出的Beacon数据包时(步骤S202),个人计算机20b通过自动连接建立单元104-3从所接收的Beacon数据包中提取SSID(步骤S203),并生成和发送Probe Response(步骤S204)。此时,在从多个站点发出了Beacon数据包的情况下,可以根据下列方式选择一个站点:基于预先登记的优先级信息的自动选择、电波强度较强的站点优先的自动选择、或者在显示设备上显示无线可连接终端的手动选择,等等。
如果通过无线通信单元106-1从个人计算机20b接收到ProbeResponse的打印机10通过自动连接建立单元104-1识别出是对其自己的连接请求,则打印机10接受与个人计算机20b的通信(步骤S205),停止发送Beacon数据包(步骤S206),并通过无线通信单元106-1返回允许通信的Acknowledge(步骤S207)。然后,个人计算机20b通过无线通信单元106-3接收该Acknowledge(步骤S208)。结果,建立了打印机10与个人计算机20b之间的Join。
此外,个人计算机20a类似地通过无线通信单元106-2从打印机10接收Beacon数据包(步骤S212),通过自动连接建立单元104-2从所接收的Beacon数据包中提取SSID(步骤S213),并且生成并发出ProbeResponse(步骤S214)。但是,由于已经与个人计算机20b建立了Join,所以打印机10忽略该Probe Response。此外,由于打印机10也停止了发送Beacon数据包,所以打印机10处于不能与个人计算机20a建立Join的状态。从而,可以禁止其它设备的中断处理。即,可以将个人计算机20a设置为等待通信的状态。
在已经建立了Join的打印机10与个人计算机20b之间,执行与上述第一实施例中类似的公共加密密钥生成处理(步骤S209)和验证处理(步骤S210)。在验证结果正常的情况下,个人计算机20b的控制单元105-3利用在公共加密密钥生成处理中生成的公共加密密钥来进行MAC地址的加密,并通过无线通信单元106-3将经过加密的MAC地址发送到打印机10(步骤S211)。当通过无线通信单元106-1接收到经加密的MAC地址时,打印机10利用公共加密密钥在控制单元105-1中对其进行解密(步骤S212),将该公共加密密钥与MAC地址关联起来,并将它们登记为会话信息(步骤S213)。在完成了一系列会话之后再次启动打印机10与个人计算机20b之间的通信时使用该会话信息,使用该会话信息使通信的启动变得容易。
例如,在会话信息的登记处理之后,从个人计算机20b向打印机10发出打印指令,由此执行一系列通信处理(会话)(步骤S214)。当完成了该会话时(步骤S215),打印机10重新开始发送包含SSID的Beacon(步骤S216)。
这里,处于等待接收Beacon数据包的状态下的个人计算机20a通过无线通信单元106-2接收到从打印机10发出的Beacon数据包,当在通过诸如建立Join的预定处理建立连接之后完成了一系列通信处理时(步骤S218),打印机10重新开始发送Beacon。
如上所述,在第二实施例中,即使同时从多个站点(个人计算机20)向一个特定站点(打印机10)发送了通信请求,也可以通过在打印机10中加入调停功能来提供最佳通信顺序。
应当注意,可以根据下列方式:基于预先登记的优先级信息的自动选择、电波强度较强的站点优先的自动选择、或者在显示设备上显示无线可连接终端的手动选择,等等,来选择上述第二实施例中说明的打印机10的调停功能的优先级顺序。但是,选择方法并不限于此,只要能够提供最优的通信顺序就可以。
此外,虽然在第一和第二实施例中说明了通过分别应用于打印机10和个人计算机20来实现根据本发明的通信设备的情况,但是也可以设置为通过安装在计算机中的通信控制程序来执行上述通信控制处理。
此外,可以在不改变本发明要旨的范围内对其进行适当的改进,而不限于上面所说明的以及在图中所示的实施例。当然,根据本发明的通信设备可以应用于个人计算机和打印机之外的设备。
根据本发明的无线通信***、通信设备、通信控制方法和通信控制程序可以普遍应用于在ad hoc网络中进行通信的通信设备。特别地,由于自动进行特定于无线LAN的设置,所以可以在目的地有效地利用移动终端等。
此处通过引用并入2004年8月20日提交的日本专利申请2004-241078的全部内容。

Claims (7)

1、一种不使用接入点而通过构建ad hoc网络来进行无线终端之间的通信的无线通信***,其中各个所述无线终端包括:
接收单元,其从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;
提取单元,其提取所述接收单元接收到的所述信标信号中包含的网络识别信息;
设置单元,其自动设置所提取的网络识别信息;以及
会话建立单元,其利用所述设置单元设置的所述网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话。
2、根据权利要求1所述的无线通信***,其中各个所述无线终端和所述通信对方无线终端包括:
保持单元,其保持所述无线终端共同的素数和素元;
随机数生成单元;以及
公共加密密钥生成单元,其利用所述保持单元所保持的素数和素元以及所述随机数生成单元生成的随机数,进行所述无线终端与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥。
3、根据权利要求1所述的无线通信***,其中所述通信对方无线终端包括通信调停单元,当所述通信对方无线终端接收到来自多个所述无线终端的通信请求时,所述通信调停单元根据预先设置的信息有选择地向所述无线终端发送通信许可信号。
4、根据权利要求1所述的无线通信***,其中所述通信对方无线终端还包括存储单元,其将所述公共加密密钥与提出通信请求的无线终端的识别信息关联起来,从而存储所述公共加密密钥,其中在进行与所述无线终端的重新连接处理时,利用存储在所述存储单元中的所述公共加密密钥以及所述识别信息来建立连接。
5、一种不使用接入点而通过构建ad hoc网络来进行无线终端之间的通信的通信设备,包括:
接收单元,其从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;
提取单元,其提取所述接收单元接收到的所述信标信号中包含的网络识别信息;
设置单元,其自动设置所提取的网络识别信息;
会话建立单元,其利用所述设置单元设置的所述网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;
保持单元,其保持与所述通信对方无线终端共同的素数和素元;
随机数生成单元;以及
公共加密密钥生成单元,其利用所述保持单元所保持的素数和素元以及所述随机数生成单元生成的随机数,进行与所述通信对方无线终端的通信,从而生成公共加密密钥,
其中,利用所述会话建立单元所建立的会话中的所述公共加密密钥来进行通信。
6、一种不使用接入点而通过构建ad hoc网络来进行无线终端之间的通信的通信控制方法,包括:
由接收装置从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;
由提取装置提取所述接收装置接收到的所述信标信号中包含的网络识别信息;
由设置装置自动设置所提取的网络识别信息;
由会话建立装置利用所述设置装置设置的网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;
由保持装置保持所述无线终端间共同的素数和素元;
由公共加密密钥生成装置利用所述保持装置保持的素数和素元以及所述随机数生成装置生成的随机数,进行所述无线终端与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥;以及
利用所述会话建立装置所建立的会话中的公共加密密钥来进行通信。
7、一种通信控制程序,用于使计算机执行通信控制,以不使用接入点而通过构建ad hoc网络来实现无线终端之间的通信,所述通信控制程序包括:
接收步骤,从通信对方无线终端接收定期产生的信标信号;
提取步骤,提取在所述接收步骤中接收到的所述信标信号中包含的网络识别信息;
设置步骤,自动设置所提取的网络识别信息;
建立步骤,利用所述设置步骤中设置的网络识别信息,向所述通信对方无线终端发送通信请求,从而建立会话;
保持步骤,保持所述无线终端间共同的素数和素元;
随机数生成步骤;以及
公共密钥生成步骤,利用所述保持步骤中所保持的素数和素元以及所述随机数生成步骤中生成的随机数,进行所述无线终端与所述通信对方无线终端之间的通信,从而生成公共加密密钥,
其中,利用所述会话建立步骤中建立的会话中的所述公共加密密钥来进行通信。
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