JP2000315997A - 暗号通信方法及びノード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 復号化ノード側におけるパケットの順序保証
を考慮した暗号処理の並列化を可能とする暗号通信方法
を提供すること。 【解決手段】 暗号側ノード１は、同一の暗号化アルゴ
リズム・鍵情報を適用して暗号処理を行うべきパケット
に、そのパケットヘッダの特定の１個以上のフィールド
をハッシュキーとして得たハッシュ値毎に異なる識別子
（ＳＰＩ）を付与する。順序保証を必要とするパケット
には同一の識別子が割り当てられる。暗号側ノード１
は、該識別子に基づいて並列実行可能な複数の暗号処理
装置７の一つを選択し、パケットを暗号化して復号側ノ
ード２に向けて送信する。復号側ノード２は、暗号側ノ
ード１から受信したパケットに付与された識別子（ＳＰ
Ｉ）に基づいて並列実行可能な複数の暗号処理装置８の
一つを選択し、該識別子により示される暗号化アルゴリ
ズム・鍵情報を用いて該パケットを復号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パケットを暗号処
理して通信する暗号通信方法及び暗号通信を行うノード
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パケットをＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ
Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）オーダで処理し且つパケットが
入力されてから出力されるまでの系内時間が一定でない
ようなパケット処理系を複数配置して、それらの間で並
列処理を行うシステム（可変処理時間並列処理システ
ム）を考える。

【０００３】このような可変処理時間並列処理システム
では、複数のパケットを並列に処理する結果、系に入る
前と後とでパケットの順序逆転が生じる可能性がある。
したがって、並列処理する場合には、パケットの順序逆
転を防ぐために、（１）システムの出口において、複数
のパケット処理系の間でパケット順序の並べ替えを行う
方法、または、（２）順序保存が必要なパケットは同一
のパケット処理系で処理する方法、のいずれかの方法が
とられる。

【０００４】上記（１）の方法は、高度に並列化できる
反面、並列処理システムの出口でパケットのキューイン
グやソーティングといった複雑な処理が必要となるた
め、通常は（２）の方法が使用される。

【０００５】上記（２）の方法による並列化を行うシス
テムの一例として、文献「インターネットドラフト“ｄ
ｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｏｓｐｆ−ｏｍｐ−０２．ｔｘ
ｔ”」に開示されたものがある。この文献には、あるノ
ードからある宛先ネットワークプレフィクスに対する経
路が複数存在し、これらの経路のいずれも使用可能な
「マルチパスフォワーディング」の方法が述べられてい
る。同文献では、概略的には、複数の経路のそれぞれを
上記可変処理時間並列処理システムにおける１つのパケ
ット処理系とみなし、パケットヘッダ中の送信元アドレ
スと宛先アドレスとの組からハッシュ値を計算し、ハッ
シュ値が同じパケットは同じ経路で転送することにより
（すなわち同じパケット処理系で処理することによ
り）、パケットの順序保証を考慮した並列処理を実現し
ている。

【０００６】以下、上記のようなパケット処理の並列化
を、パケットの暗号処理（暗号化や復号化）に適用した
場合の問題点について説明する。

【０００７】図２０において、１０１，１１１は暗号化
側ノード（アドレスＥ１，Ｅ３）、１０２は復号化側ノ
ード（アドレスＥ２）、１０９，１１０，１１９はホス
ト（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）、１０５，１０６，１１５はノ
ードＥ１，２，３側のネットワーク（の集合）、１０
７，１０８は暗号処理装置である。暗号化側ノードは複
数の暗号化装置を持ち、復号化側ノードは複数の復号化
装置を持つ。なお、一般に、暗号化装置と復号化装置は
両者が組になって１つの暗号処理装置を構成する。

【０００８】ここで、１つの暗号処理装置を１つのパケ
ット処理系とみなすと、このパケット処理系におけるパ
ケット処理時間は、パケット長が大きいほど暗号処理
（暗号化や復号化）に長時間を要する。このため、複数
の暗号処理装置を用いてパケットの暗号処理の並列化を
行うシステムは、１つの可変処理時間並列処理システム
を形成するとみなすとことができる。

【０００９】そこで、図２０のシステムを見てみると、
暗号化側ノードにおける複数の暗号処理装置（ＳＰ）を
並列化した場合、これが１つの可変処理時間並列処理シ
ステムに該当し、同様に、復号化側ノードにおける複数
の暗号処理装置（ＳＰ）を並列化した場合、これが１つ
の可変処理時間並列処理システムに該当する。

【００１０】この場合、暗号化側ノードでは、上記マル
チパスフォワーディングの場合と同様に、パケットのヘ
ッダ情報から計算されたハッシュ値をもとに、パケット
の順序保証を考慮した並列化が期待できる。

【００１１】ところが、文献「インターネットＲＦＣ２
４０１」で定義されるＩＰｓｅｃのトンネルモードのよ
うに、（暗号化前の）パケットのヘッダも暗号化するよ
うな場合には、復号化側においては、パケットのヘッダ
情報は暗号化されており参照できないため、ハッシュ値
を計算できず、パケットの順序保証を考慮した復号化処
理の並列化を行うことができないという問題点があっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、暗号通
信において、１つの暗号処理装置を１つのパケット処理
系とみなした可変処理時間並列処理システムを考えた場
合、ＩＰｓｅｃのトンネルモードのように（暗号化前
の）パケットのヘッダも暗号化するような方式では、復
号化側において、パケットのヘッダ情報を参照できない
ため、パケットの順序保証を考慮した復号化処理／認証
処理の並列化を行うことができないという問題点があっ
た。

【００１３】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、復号化ノード側におけるパケットの順序保証を考
慮した暗号処理の並列化を可能とする暗号通信方法及び
ノード装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
送信側ノード装置と並列実行可能な複数の暗号処理装置
を備えた受信側ノード装置との間でパケットを暗号処理
して通信する暗号通信方法において、前記送信側ノード
装置は、同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用
して暗号処理を行うべき複数のパケットに、そのパケッ
トが属するグループ毎に異なる識別子を付与し、前記暗
号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して第１の暗号処
理を施した、前記識別子のパケットを前記受信側ノード
装置に向けて送信し、前記受信側ノード装置は、前記送
信側ノード装置から受信したパケットに付与された前記
識別子に基づいて、前記複数の暗号処理装置のうちの一
つを選択し、前記識別子により示される暗号化アルゴリ
ズムおよび鍵情報を適用した、該パケットに対する前記
第１の暗号処理に対応する第２の暗号処理を、選択され
た前記暗号処理装置を用いて行うことを特徴とする。

【００１５】第１の暗号処理は、例えば、暗号化および
または認証情報付与であり、第２の暗号処理は、例え
ば、復号化およびまたは認証である。識別子は、例え
ば、セキュリティパラメータインデックス（ＳＰＩ）で
ある。暗号処理装置は、送信側においては、例えば、暗
号化およびまたは認証情報付与の機能を有し、受信側に
おいては、例えば、復号化およびまたは認証の機能を有
する。識別子が同一のパケットは、同一の暗号処理装置
で処理される。また、識別子が異なるパケットは並列処
理することができる。

【００１６】好ましくは、前記暗号側ノード装置は、前
記パケットの識別子に基づいて、並列実行可能な複数の
暗号処理装置のうちから、該パケットを処理させるもの
を選択するようにしてもよい。

【００１７】好ましくは、前記暗号側ノード装置は、順
序保証を必要とする同一のパケットストリームに所属す
るパケットには同一の識別子を割り当てるするようにし
てもよい。

【００１８】好ましくは、前記暗号側ノード装置は、前
記パケットのパケットヘッダに含まれる特定の１個以上
のフィールドをハッシュキーとして得たハッシュ値に対
応して前記異なる識別子を割り当てるようにしてもよ
い。

【００１９】好ましくは、前記ハッシュキーとして選択
可能なフィールドは、送信元アドレス、宛先アドレス、
プロトコル番号、送信元ポート番号、宛先ポート番号の
任意の組み合わせであるようにしてもよい。

【００２０】好ましくは、同一の暗号化アルゴリズムお
よび鍵情報が適用されるパケットストリームを規定する
パケットヘッダの特定の１個以上のフィールドと、前記
ハッシュキーとして使用されるパケットヘッダの特定の
１個以上のフィールドとを異ならせるようにしてもよ
い。

【００２１】好ましくは、前記送信側ノード装置と前記
受信側ノード装置との間で、前記識別子と適用すべき暗
号化アルゴリズムおよび鍵情報との間の関係に関する設
定をプロトコルで自動的に行ってもよい。

【００２２】好ましくは、前記識別子を記入する前記パ
ケットの暗号化されないヘッダ内のフィールド（例え
ば、ＳＰＩフィールド）を、適用すべき暗号化アルゴリ
ズムおよび鍵情報を特定可能な情報を記述する第１のフ
ィールドおよび前記ハッシュ値を記述する第２のフィー
ルドの少なくとも２つのフィールドに分割するようにし
てもよい。あるいは、好ましくは、前記ハッシュ値を示
す情報を、前記パケットの暗号化されないヘッダ内の、
前記暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を示す情報を記入
するフィールド（例えば、ＳＰＩフィールド）以外の部
分（例えば、ＴＯＳフィールド、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｃ
ｌａｓｓフィールド、フローラベルフィールド、Ｌａｂ
ｅｌ Ｓｔａｃｋ ＥｎｔｒｙのＥｘｐフィールド）に
記入するようにしてもよい。なお、上記のいずれの場合
においても、好ましくは、前記送信側ノード装置と前記
受信側ノード装置との間で、前記フィールドに記述する
値（前者では前記第１のフィールドに記述する値のみで
よい、後者では該第１のフィールドに相当する前記フィ
ールドに記述する値）と適用すべき暗号化アルゴリズム
および鍵情報との対応に関する設定をプロトコルで自動
的に行ってもよい。また、好ましくは、前者の場合にお
いて、前記暗号側ノード装置と前記復号側ノード装置と
の間で、前記識別子と適用すべき暗号化アルゴリズムお
よび鍵情報との対応に関する設定をプロトコルで自動的
に行う場合に、前記第１のフィールドと前記第２のフィ
ールドとのフィールド境界の情報をも該プロトコルで交
換するようにしてもよい。上記のいずれの場合において
も、ハッシュ値を示す情報を記述するフィールド（前者
では前記第２のフィールド、後者では例えばＴＯＳフィ
ールド等の当該フィールド）に記述する個々の値（すな
わち、個々のハッシュ値）についてネゴシエーションす
ることは不要となる。また、暗号化アルゴリズムや鍵情
報等の設定や特定とは独立して、複数の暗号処理装置へ
の処理の割付が可能となる（暗号化時、復号化時に、パ
ケットの順序保証を考慮した暗号処理の並列化が可能と
なる）。

【００２３】好ましくは、前記暗号側ノード装置と前記
復号側ノード装置との間で、前記識別子と適用すべき暗
号化アルゴリズムおよび鍵情報との対応に関する設定を
プロトコルで自動的に行う場合に、並列処理が可能な暗
号処理装置の台数に関するネゴシエーションをも行い、
前記暗号側ノード装置および前記復号側ノード装置の両
方の暗号処理装置の台数の情報を用いて、取り得るハッ
シュ値の範囲を決定するようにしてもよい。例えば、
（例えば、両者の暗号処理装置の数の最小公倍数−１を
ハッシュ値の範囲とするようにしてもよい。

【００２４】好ましくは、並列して配置する複数の暗号
処理装置は、並列配置が可能な任意のパケット処理装置
と組にしてもよい。

【００２５】好ましくは、暗号処理とレイヤ３のパケッ
トフォワーディングテーブル検索処理とをペアにして並
列処理するようにしてもよい。あるいは、暗号装置とフ
ォワーディングテーブル検索装置とを１つのパケット処
理装置とし、それらを複数配置して１つの並列処理シス
テムを構成してもよい。

【００２６】好ましくは、前記暗号側ノード装置におけ
る暗号処理は暗号化およびまたは認証情報付与であり、
前記復号側ノード装置における暗号処理は復号化および
または認証であるようにしてもよい。例えば、ＩＰｓｅ
ｃの場合には、暗号化はＥＳＰにより可能であり、認証
はＥＳＰあるいはＡＨにより可能である。

【００２７】また、本発明は、例えばＩＰｓｅｃに適用
可能であり、またその他、ＩＰｓｅｃのＳＡ識別情報に
相当する情報をパケットに付加するような任意のレイヤ
のセキュリティプロトコルに対して適用可能である。

【００２８】本発明（請求項１２）は、パケットを暗号
処理して送信するノード装置において、同一の暗号化ア
ルゴリズムおよび鍵情報を適用して暗号処理を行うべき
複数のパケットに、当該複数のパケットのうちの一部の
パケットとその他の一部のパケットとで異なる識別子を
割り当てる割当手段と、前記暗号化アルゴリズムおよび
鍵情報を適用して暗号処理を施したパケットに、前記識
別子を暗号化せずに付加する手段とを備えたことを特徴
とする。

【００２９】好ましくは、前記割当手段は、順序保証を
必要とする同一のパケットストリームに所属するパケッ
トには同一の識別子を割り当てるようにしてもよい。

【００３０】好ましくは、前記割当手段は、前記パケッ
トのパケットヘッダに含まれる特定の１個以上のフィー
ルドをハッシュキーとして得たハッシュ値に対応して前
記異なる識別子を割り当てるようにしてもよい。

【００３１】本発明（請求項１５）は、第１の暗号処理
を施されたパケットを受信し、該パケットに対して該第
１の暗号処理に対応する第２の暗号処理を施すノード装
置において、パケットに付与されている識別子と、該パ
ケットに適用する暗号化アルゴリズムおよび鍵情報とを
対応付けて記憶する記憶手段と、パケットに対して前記
第２の暗号処理を施すための、並列実行可能な複数の暗
号処理手段と、受信した前記第１の暗号処理を施された
パケットに含まれる前記識別子に基づいて、前記複数の
暗号処理手段のうちから、該パケットを処理すべきもの
を選択する手段と、前記識別子をもとに前記記憶手段を
参照して、選択された前記暗号処理手段が前記パケット
に適用すべき暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を特定す
る手段とを備えたことを特徴とする。

【００３２】好ましくは、前記識別子は、順序保証を必
要とする同一のパケットストリームに所属するパケット
に対しては、同一の値が割り当てられるようにしてもよ
い。

【００３３】好ましくは、前記識別子は、同一の暗号化
アルゴリズムおよび鍵情報を適用すべきパケットであっ
ても、該パケットのパケットヘッダの特定の１個以上の
フィールドをハッシュキーとして得たハッシュ値が異な
るパケットに対しては、異なる値が割り当てられるよう
にしてもよい。

【００３４】本発明（請求項１６）は、他のノード装置
との間で、自装置が送信側または受信側となって、暗号
処理されたパケットを通信するノード装置において、自
装置が送信側となる場合に、同一の暗号化アルゴリズム
および鍵情報を適用して暗号処理を行うべき複数のパケ
ット群のそれぞれのパケットに、その群毎に異なる識別
子を付与する手段と、自装置が受信側となる場合に、受
信したパケットに付与された前記識別子に基づいて並列
実行可能な複数の暗号処理装置のうちの一つを選択し、
該識別子により示される暗号化アルゴリズムおよび鍵情
報を用いた該パケットに対する暗号処理を該選択された
前記暗号処理装置により行う手段とを備えたことを特徴
とする。

【００３５】本発明（請求項１７）は、パケットに第１
の暗号処理を施して送信し、受信した第１の暗号処理を
施されたパケットに対して該第１の暗号処理に対応する
第２の暗号処理を施すノード装置において、自装置が前
記第１の暗号処理を施して送信すべきパケットであっ
て、同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して
暗号処理を行うべき複数のパケット群のそれぞれのパケ
ットに、その群毎に異なる識別子を付与する手段と、パ
ケットに付与される識別子と、該パケットに適用する暗
号化アルゴリズムおよび鍵情報とを対応付けて記憶する
記憶手段と、暗号処理して送信すべきパケットに対して
前記第１の暗号処理を施すための、並列実行可能な複数
の第１の暗号処理手段と、受信した前記第１の暗号化を
施されたパケットに対して前記第２の暗号処理を施すた
めの、並列実行可能な複数の第２の暗号処理手段と、前
記第１の暗号処理を施して送信すべきパケットの前記識
別子に基づいて、前記複数の第１の暗号処理装置のうち
から、該パケットを処理させるものを選択する手段と、
受信した前記第１の暗号処理を施されたパケットに含ま
れる前記識別子に基づいて、前記複数の第２の暗号処理
手段のうちから、該パケットを処理すべきものを選択す
る手段と、受信した前記第１の暗号処理を施されたパケ
ットに含まれる前記識別子をもとに前記記憶手段を参照
して、該パケットに適用する暗号化アルゴリズムおよび
鍵情報を特定する手段とを備えたことを特徴とする。

【００３６】好ましくは、順序保証を必要とする同一の
パケットストリームに所属するパケットには同一の識別
子を割り当てるようにしてもよい。

【００３７】好ましくは、前記パケットのパケットヘッ
ダの特定の１個以上のフィールドをハッシュキーとして
得たハッシュ値に対応して異なる識別子を割り当てるよ
うにしてもよい。

【００３８】好ましくは、前記暗号処理装置は、ネット
ワークレイヤのパケットフォワーディングテーブルの検
索処理を行う手段を含むようにしてもよい。

【００３９】好ましくは、前記第１および第２の暗号処
理手段の少なくとも一方は、ネットワークレイヤのパケ
ットフォワーディングテーブルの検索処理を行う手段を
含むようにしてもよい。

【００４０】また、本発明のノード装置は、ルータと暗
号処理装置とが一体となっていてもよく、またルータと
暗号処理装置とが独立していてもよい。ノードと暗号処
理装置とが独立の場合には、それらはネットワークを介
して接続してもよく、さらに複数のルータで１つ以上の
暗号処理装置を共有してもよい。

【００４１】なお、装置に係る本発明は方法に係る発明
としても成立し、方法に係る本発明は装置に係る発明と
しても成立する。

【００４２】また、装置または方法に係る本発明は、コ
ンピュータに当該発明に相当する手順を実行させるため
の（あるいはコンピュータを当該発明に相当する手段と
して機能させるための、あるいはコンピュータに当該発
明に相当する機能を実現させるための）プログラムを記
録したコンピュータ読取り可能な記録媒体としても成立
する。

【００４３】本発明において、送信側ノード装置では、
暗号処理するパケットに適用する暗号化アルゴリズムお
よび鍵情報を決定する処理を行う。このためには、例え
ば、ある暗号化アルゴリズムおよび鍵情報が適用される
パケットフローを規定するセレクタを利用することがで
きる。使用可能なセレクタとしては、（ａ）パケットの
宛先アドレスまたは宛先アドレスのリスト、（ｂ）パケ
ットの送信元アドレスまたは送信元アドレスのリスト、
（ｃ）プロトコル番号、（ｄ）送信ポート番号と受信ポ
ート番号、などがある。

【００４４】送信側ノード装置・受信側ノード装置間を
転送される暗号化パケットには、少なくとも前記識別子
（例えば、セキュリティパラメータインデックス（ＳＰ
Ｉ））が付加される。この識別子は、暗号化アルゴリズ
ムおよび鍵情報と関連付けられる。また、この識別子
は、暗号化せずにパケットに付加されて、送信側から受
信側へ伝えられる。

【００４５】本発明では、送信側ノード装置は、同一の
暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を持つパケットであっ
ても、他の基準によって、異なる識別子を割り当てるこ
とが可能である。例えば、パケットのパケットヘッダの
特定の１個以上のフィールドをハッシュキーとして得た
ハッシュ値に対応して異なる識別子を割り当てることが
できる。その際、順序保証を必要とする同一のパケット
ストリームに所属するパケットには同一の識別子を割り
当てる。

【００４６】さて、本発明では、受信側ノード装置は、
並列実行可能な複数の暗号処理装置を備えており、送信
側ノード装置から受信した暗号化等されたパケットを復
号化等する場合には、該パケットに付与された識別子に
基づいて該複数の暗号処理装置のうちの一つを選択し、
該識別子により示される暗号化アルゴリズムおよび鍵情
報による該パケットに対する復号化等を、該選択した暗
号処理装置を用いて行う。

【００４７】また、並列実行可能な複数の暗号処理装置
を備えている送信側ノード装置でも、識別子に基づいて
該複数の暗号処理装置のうちの一つを選択するようにす
ることができる。

【００４８】本発明によれば、パケットに暗号化せずに
付加されている上記識別子に基づいて該パケットを処理
する暗号処理装置を選択するので、同一の識別子が割り
当てられたパケットは同一の暗号処理装置で処理される
ことになり、同一の識別子を割り当てたパケットについ
て順序保証することが可能となる。

【００４９】例えば、順序保証を必要とする同一のパケ
ットストリームに所属するパケットに同一の識別子を割
り当てれば、それらパケットを順序保証することができ
る。

【００５０】また、例えば、順序保証を必要としないパ
ケット間には異なる識別子を割り当てることができる。
そして、識別子の異なるパケットは、異なる暗号処理装
置に振り分けることができるので、パケットの順序保証
を確保した上で、並列処理を行うことができる。

【００５１】また、本発明では、同じ暗号化アルゴリズ
ム・鍵情報を適用すべきパケットであっても、順序保証
を必要としないパケット間には異なる識別子を割り当て
ることができるようにしているので、処理の並列性をよ
り高めることができる。例えば、ある暗号化アルゴリズ
ム・鍵情報を適用すべきパケットが多量になった場合で
も、処理を分散させることができる。また、同じ鍵情報
を使用することができるので、鍵が少なくて済む、セレ
クタが簡単になる、という利点もある。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。

【００５３】まず、本実施形態の基本的な事項について
説明する。

【００５４】暗号側ノードおよびまたは復号側ノードと
しての機能を有するようなノードを総称して、「暗号処
理ノード」と呼ぶものとする。また、暗号側ノードにお
ける暗号化処理や認証情報付与処理および復号側ノード
における復号化処理や認証情報に基づく認証処理等を総
称して、「暗号処理」と呼ぶものとする。また、１種類
または数種類の暗号処理を行う機能を有する装置を総称
して、「暗号処理装置」と呼ぶものとする。

【００５５】順序保証が必要なパケットとは、例えば、
送信元アドレス、宛先アドレス、送信ポート番号、受信
ポート番号、プロトコル番号の全てが同一のパケットス
トリームに属するパケットである。

【００５６】本実施形態では、ＩＰｓｅｃ（インターネ
ットＲＦＣ２４０１）を具体例に利用して説明する。

【００５７】本実施形態では、暗号側ノード（送信側ノ
ード）と復号側ノード（受信側ノード）との間を転送さ
れる暗号化パケットには、そのパケットに適用する「セ
キュリティアソシエーション」を識別するための「セキ
ュリティアソシエーション識別情報（以下、ＳＡ識別情
報と略記する）」が付加される。

【００５８】本実施形態では、「セキュリティアソシエ
ーション（ＳＡ：ＳｅｃｕｒｉｔｙＡｓｓｏｃｉａｔｉ
ｏｎ；以下、ＳＡと略記することもある）」の内容に
は、セキュリティプロトコル、暗号化アルゴリズム、鍵
情報が含まれる。本実施形態では、ＳＡ識別情報は、
「セキュリティパラメータインデックス（ＳＰＩ：Ｓｅ
ｃｕｒｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｉｎｄｅｘ）」、
「そのパケットが復号化されるべきノードのアドレス
（すなわちＩＰｓｅｃのトンネルモードにおけるトンネ
ル出口のノードのアドレス）」、「セキュリティプロト
コル」の３つ情報の組からなる。

【００５９】また、本実施形態では、暗号側ノードにお
いて、暗号化するパケットに適用するセキュリティアソ
シエーションを決定する処理を行うが、このために、あ
るセキュリティアソシエーションが適用されるパケット
フローを規定する「セレクタ」を利用する。使用可能な
セレクタとしては、（ａ）パケットの宛先アドレスまた
は宛先アドレスのリスト、（ｂ）パケットの送信元アド
レスまたは送信元アドレスのリスト、（ｃ）プロトコル
番号、（ｄ）送信ポート番号と受信ポート番号、などが
ある。例えば、（ａ）の場合、同じ宛先アドレスを持つ
パケットを一纏まりとして、それらに同じセキュリティ
アソシエーションを適用することにする。なお、詳しく
は後述するように、ＳＡの内容が同一のパケットには同
一のＳＡ識別情報が付されるようにする方法の他に、Ｓ
Ａの内容が同一のパケットの間でさらに他の基準によっ
て（例えばハッシュを使って）、パケットを異なるＳＡ
識別情報（ＳＰＩが異なるもの）に振り分ける方法があ
る（後者の方法は、例えば、セキュリティアソシエーシ
ョンが同じパケットを複数の暗号処理装置に分散させる
ことができるようにする目的で使用する）。

【００６０】また、ＳＡの内容およびＳＡ識別情報に含
まれる５種類の情報の組み合わせ方に対する制約につい
て、例えば、１ＳＰＩのみ異なる組み合わせを使用可能
とする方法、使用可能としない方法、２異なる（トンネ
ル出口）ノードアドレスに対して同じＳＰＩを重複して
割り当て可能とする方法、可能としない方法、３異なる
セキュリティプロトコルに対して同じＳＰＩを重複して
割り当て可能とする方法、可能としない方法、などが幾
つかの制約が考えられるが、どのような制約を課すかに
よっては、ＳＡ識別情報の一部（例えばＳＰＩ）のみで
ＳＡを特定できる場合がある。復号側ノードでは、パケ
ットを復号化する際に、（暗号化されたもとのパケット
ヘッダ内に書き込まれている情報を使用することなし
に）そのパケットに適用するＳＡを特定する処理を行う
が、本実施形態では、暗号化パケットに暗号化されずに
付加されているＳＰＩのみでＳＡを特定する場合の例を
中心に説明する。

【００６１】また、暗号処理ノード（暗号側ノードおよ
びまたは復号側ノードとしての機能を有するノード）
は、パケットを暗号処理（暗号化・復号化）する暗号処
理装置を複数備えており、暗号処理する際に、各パケッ
トを暗号処理させる暗号処理装置を選択する処理を行う
が（特に復号側ノードでは暗号化されたもとのパケット
ヘッダ内に書き込まれている情報を使用することなしに
該選択を行う必要がある）、本実施形態では、パケット
に暗号化されずに付加されるＳＰＩのみで該パケットを
暗号処理させる暗号処理装置を特定する場合の例を中心
に説明する。

【００６２】本実施形態では、順序保証する必要のある
パケットは、必ず同一の暗号処理装置で暗号処理される
ので、確実に順序が保証される。また、暗号処理ノード
が有する複数の暗号処理装置の処理の並列性を高めるこ
とが可能となる。

【００６３】ところで、本実施形態では、同じセキュリ
ティプロトコル、暗号化アルゴリズム、鍵情報を用い、
かつ、ＳＡ識別情報が異なるようなＳＡを複数持つよう
な構成も可能である。このとき、ＳＡ識別情報が異なる
パケットは、異なる暗号処理装置を用いて並列に暗号処
理を行うことが可能である。

【００６４】また、本実施形態では、（同一のトンネル
出口ノードアドレスに対して、）同じセキュリティプロ
トコル、暗号化アルゴリズム、鍵情報を用い、かつセキ
ュリティパラメータインデックス（ＳＰＩ）が異なるよ
うなセキュリティアソシエーション（ＳＡ）を複数もつ
ような構成も可能である。このとき、ＳＰＩが異なるパ
ケットは、異なる暗号処理装置を用いて並列に暗号処理
を行うことが可能である（ただし、ＳＡ識別情報すなわ
ちＳＡが異なっていても、ＳＰＩが同じになる場合があ
る；トンネル出口ノードアドレスかセキュリティプロト
コルが異なる）。このとき、（１）パケットのヘッダ情
報から、セキュリティプロトコル、暗号化アルゴリズ
ム、鍵情報を決定するとともにハッシュ値を計算し、ハ
ッシュ値が異なるパケットには異なるＳＰＩを割り当て
るようにする方法、（２）ＳＰＩをＳＡ識別用のフィー
ルドと、ハッシュ値用のフィールドの少なくとも２つの
サブフィールドに分割する方法などが考えられる。

【００６５】ハッシュ値を計算する際に使用するハッシ
ュキーは、ＳＡのセレクタと異なり、かつ、ハッシュ値
が異なるパケット間で順序保証が必要ないようなものを
選ぶのが好ましい。（２）の場合には、２つのサブフィ
ールドの境界は暗号化側と復号化側のノードの設定によ
り変更可能である。また、ＩＳＡＫＭＰなどのセキュリ
ティアソエーションや鍵情報をネゴシエーションするプ
ロトコルを用いて境界の情報を暗号化側と復号化側のノ
ード間で交換してもよい。

【００６６】これにより、セキュリティプロトコル、暗
号化アルゴリズム、鍵情報を１種類しか使用しない場合
にも、暗号化時、復号化時の両方でパケットの順序保証
を考慮した暗号処理の並列化が可能となる。

【００６７】このような方法は、ＩＰｓｅｃのトンネル
モードの場合に、あるトンネルに対して単一のセキュリ
ティプロトコル、暗号化アルゴリズム、鍵情報のみ定義
する場合、すなわち、１個のセレクタのみ定義する場合
に、セレクタの数が多い場合に比べ、セキュリティアソ
シエーションを決定するのにかかる検索時間を大幅に減
らしつつ暗号処理の高速化が期待できる。

【００６８】さて、以下では、本暗号通信システムの全
体的な構成例を幾つか示し、さらにノードの構成や処理
手順について説明する。

【００６９】なお、以下では、セキュリティプロトコル
が暗号化ペイロードである場合（送信側で暗号化を行
い、受信側で復号化を行う場合）を中心に説明するが、
セキュリティプロトコルが認証ヘッダの場合（送信側で
認証情報付与を行い、受信側で認証を行う場合）、およ
びセキュリティプロトコルが認証情報つきの暗号化ペイ
ロードである場合（送信側で暗号化および認証情報付与
を行い、受信側で認証および復号化を行う場合）も基本
的には同様である（基本的には暗号処理の内容が変わる
だけである）。

【００７０】まず、本暗号通信システムの第１の構成例
について説明する。

【００７１】第１の構成例では、ＩＰｓｅｃにおいて、
セキュリティアソシエーション（ＳＡ）が複数種類存在
する場合の暗号処理の並列化の例を示す。

【００７２】図１に、本発明を適用する通信ネットワー
クの一例を示す。

【００７３】図１のネットワークにおいて、１は暗号化
側ノード（アドレスをＥ１とする）（以下、ノードＥ１
と記述する）、２は復号化側ノード（アドレスをＥ２と
する）（以下、ノードＥ２と記述する）、９〜１１はホ
スト（アドレスをそれぞれＨ１１，Ｈ２，Ｈ１２とす
る）、５はノードＥ１側のネットワーク（の集合）（以
下、Ｓｉｔｅ１と記述する）、６はノードＥ２側のネッ
トワーク（の集合）（以下、Ｓｉｔｅ２と記述する）、
７，８は暗号処理装置（ＳＰ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙｐｒｏ
ｃｅｓｓｏｒ）、３，４はセキュリティデータベース
（ＳＤ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｄａｔａｂａｓｅ）であ
る。

【００７４】なお、図１において、他の暗号処理ノード
やネットワークやホストが存在してもよい。また、暗号
処理ノードは、複数の他の暗号処理ノードに接続されて
いる場合において、接続される暗号処理ノード毎に異な
るアドレスを持ってもよい。

【００７５】図１において、ノードＥ１をトンネルの入
口とし、ノードＥ２をトンネルの出口とするＩＰｓｅｃ
トンネルが存在するものとする。すなわち、ノードＥ１
は、Ｓｉｔｅ２に属するホスト宛のパケットは、必要で
あればＩＰｓｅｃで暗号化して“宛先アドレス＝Ｅ２”
としてＩＰパケットにカプセル化して送信する。また、
ノードＥ２は、ＩＰｓｅｃトンネルを介してノードＥ１
から転送されてきた“宛先アドレス＝Ｅ２”とする暗号
化カプセル化パケットを受信し、必要であれば復号化
（およびデカプセル化）を行う。

【００７６】セキュリティデータベース（ＳＤ）は、Ｉ
Ｐｓｅｃの場合には、論理的に、セキュリティポリシー
データベース（ＳＰＤ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐｏｌｉｃ
ｙＤａｔａｂａｓｅ）と、セキュリティアソシエーショ
ンデータベース（ＳＡＤ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏ
ｃｉａｔｉｏｎ Ｄａｔａｂａｓｅ）との２つに分かれ
る。ＳＰＤは、パケットを暗号化してトンネル上に転送
するか、または暗号化せずにトンネル上に転送するか、
または廃棄するか、についての情報を含むデータベース
である。一方、ＳＡＤは、パケットを暗号化する場合に
用いる暗号化のパラメータ情報（使用する暗号化アルゴ
リズム、鍵情報、ＳＰＩなど）を含むデータベースであ
る。本実施形態では、ＳＰＤとＳＡＤとを一つのデータ
ベースとして構成した例を用いているが、ＳＰＤとＳＡ
Ｄとを別々のデータベースとして構成しても構わない。

【００７７】図２に、ノードＥ１やノードＥ２が管理す
るセキュリティデータベース（ＳＤ）の一例を示す。

【００７８】図２では、まず、トンネル出口のノードの
アドレスとセレクタとセキュリティポリシーとを参照す
ると、トンネル出口のノードのアドレスがＥ２であるよ
うなパケットのうち、送信元アドレスがＨ１１またはＨ
１２のパケットが暗号化されてトンネル上で転送され、
その他のＳｉｔｅ２に属するパケットは暗号化されずに
トンネル上に転送され、トンネル出口のノードのアドレ
スがＥ２以外であるようなパケットは廃棄されることに
なる。

【００７９】また、暗号化して転送するパケットについ
ては、トンネルの出口がノードＥ２であるようなパケッ
トのうち、送信元アドレスがＨ１１のパケットは、セキ
ュリティプロトコル＝ＥＳＰ（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉ
ｎｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐａｙｌｏａｄ）、暗号化ア
ルゴリズム＝Ａ１、鍵＝Ｋ１、ＳＰＩ＝１００のセキュ
リティアソシエーション（ＳＡ）にマッピングされるこ
とになる。一方、トンネルの出口がノードＥ２であるよ
うなパケットのうち、送信元アドレスがＨ１２のパケッ
トは、セキュリティプロトコル＝ＥＳＰ、暗号化アルゴ
リズム＝Ａ２、鍵＝Ｋ２、ＳＰＩ＝２００のセキュリテ
ィアソシエーション（ＳＡ）にマッピングされることに
なる。

【００８０】暗号処理装置７は、少なくとも、暗号側ノ
ードにとって必要な暗号処理機能を有する。暗号処理装
置８は、少なくとも、復号側ノードにとって必要な暗号
処理機能を有する。なお、ノードＥ１およびノードＥ２
はいずれも暗号側ノードとしても復号側ノードとしても
機能できるようにするのが好ましく、この場合には、暗
号処理装置７と暗号処理装置８とは同じものであり、暗
号側ノードに必要な暗号処理機能と復号側ノードに必要
な暗号処理機能の両方を有する。

【００８１】ノードＥ１は複数の暗号処理装置７を持っ
ており、これらの暗号処理装置同士は並列に暗号化処理
を行うことができるものとする。同様に、ノードＥ２は
複数の暗号処理装置８を持っており、これらの暗号処理
装置同士は並列に復号化処理を行うことができるものと
する。

【００８２】本実施形態では、各パケットに対応するＳ
ＰＩに基づいて、該パケットを処理すべき暗号処理装置
を複数のうちから選択する。例えば、図３に示すよう
に、ノードＥ１では、パケットを暗号化する際に、ＳＰ
Ｉ＝１００のパケットとＳＰＩ＝２００のパケットと
を、異なる暗号処理装置に割り振って暗号化させる。同
様に、ノードＥ２では、暗号化されたパケットを復号化
する際に、ＳＰＩ＝１００のパケットとＳＰＩ＝２００
のパケットとを、異なる暗号処理装置に割り振って復号
化させる。もちろん、各暗号処理装置は、ノードＥ１が
使用する暗号化アルゴリズムに対応する復号化アルゴリ
ズムおよび鍵を使用する。

【００８３】ここで、図２および図３の例においてトン
ネル出口のノードのアドレスをＥ２とし、送信元アドレ
スをＨ１１／Ｈ１２とするパケットを暗号通信する場合
の手順の一例を示す。

【００８４】まず、ノードＥ１では、図２を参照し（セ
レクタに基づいて）、トンネル出口のノードのアドレス
をＥ２とし、送信元アドレスをＨ１１とする該パケット
を、セキュリティプロトコルＥＳＰ、暗号化アルゴリズ
ムＡ１、鍵情報Ｋ１によって暗号化し、ＳＰＩ＝１００
として、送信する。

【００８５】また、トンネル出口のノードのアドレスを
Ｅ２とし、送信元アドレスをＨ１２とする該パケット
を、セキュリティプロトコルＥＳＰ、暗号化アルゴリズ
ムＡ２、鍵情報Ｋ２によって暗号化し、ＳＰＩ＝２００
として、送信する。

【００８６】その際、ＳＰＩ＝１００であるパケット
は、＃１の暗号処理装置で処理し、ＳＰＩ＝１００であ
るパケットは、＃２の暗号処理装置で処理する。

【００８７】ノードＥ２では、トンネル出口のノードの
アドレスをＥ２とし、ＳＰＩ＝１００とするパケット
を、セキュリティプロトコルＥＳＰ、暗号化アルゴリズ
ムＡ１、鍵情報Ｋ１によって復号化する。

【００８８】また、トンネル出口のノードのアドレスを
Ｅ２とし、ＳＰＩ＝２００とするパケットを、セキュリ
ティプロトコルＥＳＰ、暗号化アルゴリズムＡ２、鍵情
報Ｋ２によって復号化する。

【００８９】その際、ＳＰＩ＝１００であるパケット
は、＃１の暗号処理装置で処理し、ＳＰＩ＝１００であ
るパケットは、＃２の暗号処理装置で処理する。

【００９０】なお、ＳＰＩによって暗号処理装置を決定
する場合、ＳＰＩの種類が暗号処理装置の個数より多く
てもよい。この場合、複数種類のＳＰＩのパケットを同
じ番号の暗号処理装置に重複して割り振ればよい。ま
た、割り振り方にも種々の方法が考えられる。

【００９１】また、暗号側ノードの持つ暗号処理装置の
個数と復号側ノードの持つ暗号処理装置の個数とは、同
数でなくても構わない。また、暗号側ノードと復号側ノ
ードとの間の暗号通信において使用する暗号処理装置の
個数は、暗号側ノードと復号側ノードとで異なっても構
わない。

【００９２】また、上記では、セキュリティパラメータ
インデックス（ＳＰＩ）のみを参照して、複数の暗号処
理装置にパケットを振り分ける場合を示したが、ＳＡ識
別情報（トンネル出口アドレス、ＳＰＩ、セキュリティ
プロトコル）全体を見て複数の暗号処理装置にパケット
を振り分けることも可能である。

【００９３】また、ＳＰＩのみでセキュリティアソシエ
ーションＳＡを識別できるようにするために、ＳＡ識別
情報の（トンネル出口アドレス、セキュリティプロトコ
ル）の組が異なるセキュリティアソシエーション間でＳ
ＰＩの重複を許さないようにした場合には、暗号処理装
置においてＳＰＩのみ参照するだけで、セキュリティア
ソシエーション（セキュリティプロトコル、暗号化アル
ゴリズム、鍵情報）を一意に決めることが可能である。

【００９４】また、各パケットの複数の暗号処理装置に
対する割り振り方法として、暗号側ノードと復号側ノー
ドとでは異なる方法を用いてもかなわない（暗号側ノー
ドでは、ＳＰＩによらない方法を用いることも可能であ
る）。

【００９５】次に、本暗号通信システムの第２の構成例
について説明する。

【００９６】ここでは、ＩＰｓｅｃにおいて、（同一の
トンネル出口ノードアドレスに対して、）セキュリティ
パラメータインデックス（ＳＰＩ）は互いに異なるが、
セキュリティプロトコルと暗号化アルゴリズムと鍵情報
は全て同一であるような複数のセキュリティアソシエー
ションの設定を許容し、それらセキュリティアソシエー
ション間で暗号化処理の並列化を行う場合について説明
する。また、ここでは、パケット内に記述されて転送さ
れるＳＰＩにハッシュ値を埋め込まない場合の例を示
す。

【００９７】ネットワーク構成は図１の例と同様であ
る、図４に、この場合のノードＥ１とノードＥ２が管理
するセキュリティデータベース（ＳＤ）の一例を示す。
なお、図４では、説明を簡単にするために、「指定なし
（全てのパケット）」という内容のセレクタを用いてい
る。

【００９８】図４の内容によれば、トンネル出口のノー
ドのアドレスがＥ２であるようなパケットは、（セレク
タを指定なしとしているので）すべて暗号化されてトン
ネル上で転送される。トンネルの出口のノードのアドレ
スがＥ２以外であるようなパケットは廃棄される。

【００９９】また、トンネル出口のノードのアドレスが
Ｅ２であるようなパケットは、後述する基準によって、
「セキュリティプロトコル＝ＥＳＰ、暗号化アルゴリズ
ム＝Ａ１、鍵＝Ｋ１、ＳＰＩ＝１００のセキュリティア
ソシエーション（ＳＡ）」と、「セキュリティプロトコ
ル＝ＥＳＰ、暗号化アルゴリズム＝Ａ１、鍵＝Ｋ１、Ｓ
ＰＩ＝２００のセキュリティアソシエーション（Ｓ
Ａ）」とのいずれかにマッピングされる。

【０１００】同一のセレクタに対して複数のセキュリテ
ィパラメータインデックス（ＳＰＩ）が割当て可能な場
合には、振り分けの基準としては、次のようなものが考
えられる。例えば、まず、セレクタ毎に、Ｈの各々の値
に対して、１つのＳＰＩを対応させておく。そして、暗
号化することになったパケットについて、その暗号化前
のＩＰパケットヘッダおよびまたはＩＰペイロードのフ
ィールドの全部または一部の情報を用いて、そのパケッ
トのハッシュ値（Ｈ）を計算する。これによって、パケ
ットがマッチしたセレクタと、計算されたＨの値とか
ら、使用するＳＰＩが一意に定まる。

【０１０１】図４においては、「指定なし」のセレクタ
に対して、ハッシュ値Ｈ＝０にはＳＰＩ＝１００が対応
し、ハッシュ値Ｈ＝１にはＳＰＩ＝２００が対応する。

【０１０２】ただし、図４において、ハッシュ値Ｈのフ
ィールドは復号化側のセキュリティデータベース（Ｓ
Ｄ）には必要ない。

【０１０３】このとき、図３に示すように、ノードＥ１
では、パケットを暗号化する場合に、ＳＰＩ＝１００の
パケットとＳＰＩ＝２００のパケットは、異なる暗号処
理装置ＳＰで暗号化を行う。このとき、両方の暗号処理
装置は、同じ暗号化アルゴリズムおよび鍵を使用する。

【０１０４】同様に、ノードＥ２では、暗号化されたパ
ケットを復号化する場合に、ＳＰＩ＝１００のパケット
とＳＰＩ＝２００のパケットは、異なる暗号処理装置Ｓ
Ｐで復号化を行う。このとき、両方の暗号処理装置は、
同じ暗号化アルゴリズムおよび鍵を使用する。

【０１０５】なお、セキュリティパラメータインデック
ス（ＳＰＩ）と暗号処理装置（ＳＰ）との対応情報は、
セキュリティデータベース（ＳＤ）内に保持してもよい
し、セキュリティデータベース（ＳＤ）外に保持しても
よい。

【０１０６】ところで、ハッシュキーとしては、あるセ
レクタにマッチするパケットの中で複数のハッシュ値Ｈ
が計算され得るようなもので、Ｈの値が異なるパケット
間では順序保証の必要がないようなものを選択する。図
５にこの条件を満たすようなセレクタとハッシュキーの
組合わせの一例を示す。なお、本実施形態では、図５の
５番目のエントリのハッシュキーを使用して、ハッシュ
キーとして送信元アドレスを使用している。

【０１０７】図５の最初のエントリは、セレクタは宛先
アドレスまたは宛先アドレスのリスト（あるいは連続し
た値であるときには宛先アドレスのレンジでもよい）で
あり、このとき、ハッシュキーとして、送信元アドレス
が使用される。

【０１０８】２番目のエントリは、セレクタは送信元ア
ドレスまたは送信元アドレスのリスト（あるいは連続し
た値であるときには送信元アドレスのレンジでもよい）
であり、このとき、ハッシュキーとして、宛先アドレス
が使用される。

【０１０９】３番目のエントリは、セレクタは送信元ア
ドレスと宛先アドレスの組であり、このとき、ハッシュ
キーとして、送信元ポート番号と宛先ポート番号の組が
使用される。

【０１１０】４番目のエントリは、セレクタは送信元ポ
ート番号と宛先ポート番号の組であり、このとき、ハッ
シュキーとして、送信元アドレスと宛先アドレスの組が
使用される。

【０１１１】５番目のエントリは、セレクタはトンネル
の出口アドレスであり、このとき、ハッシュキーとし
て、上記ハッシュキーの任意の組合わせが使用される。

【０１１２】あるハッシュキーからハッシュ値Ｈを計算
する方法は、例えば、 Ｈ ＝ Ｋ ｍｏｄ Ｎ とする。ここで、Ｋは、与えられたハッシュキーを１バ
イトごとのブロックに区切り、各ブロックを加算するこ
とにより得られた１バイトの符号なし整数値であり、Ｎ
は、ハッシュ値の最大値である。

【０１１３】次に、本暗号通信システムの第３の構成例
について説明する。

【０１１４】ここでは、ＩＰｓｅｃにおいて、（同一の
トンネル出口ノードアドレスに対して、）セキュリティ
パラメータインデックス（ＳＰＩ）は互いに異なるが、
セキュリティプロトコルと暗号化アルゴリズムと鍵情報
は全て同一であるような複数のセキュリティアソシエー
ションの設定を許容し、それらセキュリティアソシエー
ション間で暗号化処理の並列化を行う場合において、パ
ケット内に記述されて転送されるＳＰＩにハッシュ値を
埋め込む場合について説明する。

【０１１５】まず、図６に、セキュリティパラメータイ
ンデックスＳＰＩのフォーマットを示す。

【０１１６】セキュリティパラメータインデックスＳＰ
Ｉは、「ＳＡ識別用フィールド」と、「ハッシュフィー
ルド」とに分割される。両フィールドの境界は可変であ
るが、暗号化側のノードと復号化側のノードで同じ設定
にするなどして、境界が分かるようにする。

【０１１７】次に、このセキュリティパラメータインデ
ックス（ＳＰＩ）を用いた暗号処理を行うＩＰｓｅｃネ
ットワークの例を示す。

【０１１８】ネットワーク構成は図１の例と同様であ
る。

【０１１９】図７に、ノードＥ１やノードＥ２が管理す
るセキュリティデータベース（ＳＤ）の一例を示す。

【０１２０】図７では、まず、トンネル出口のノードの
アドレスがＥ２であるようなパケットは、すべて暗号化
されてトンネル上で転送され、トンネル出口のノードの
アドレスがＥ２以外であるようなパケットは廃棄され
る。

【０１２１】また、トンネルの出口がノードＥ２である
ようなパケットは、セキュリティプロトコル＝ＥＳＰ、
暗号化アルゴリズム＝Ａ１、鍵＝Ｋ１を持ち、ＳＰＩが
異なる、複数のセキュリティアソシエーション（ＳＡ）
のいずれかにマッピングされる。

【０１２２】ここで、一例として、ハッシュフィールド
長Ｎ＝２ビットとし、ＳＰＩのＳＡ識別用フィールド値
＝１００とすると、ｉ＝０、１、２、３の４種類のハッ
シュ値が使用可能であり、その結果、４種類のＳＰＩ＝
１００×（２^Ｎ）＋ｉ＝１００×４＋ｉ（０≦ｉ＜４）
のいずれかにマッピングされる。

【０１２３】４種類のＳＰＩ＝１００×４＋ｉ（０≦ｉ
＜４）のいずれかにマッピングされるパケットの暗号化
前のＩＰパケットヘッダおよびまたはＩＰペイロードの
フィールドの全部または一部の情報から、第２の構成例
のところで説明したものと同様にして計算されたハッシ
ュ値をＨとすると、このパケットには、ＳＰＩ＝４００
＋Ｈがマッピングされる。

【０１２４】このとき、ノードＥ１において２台の暗号
処理装置を使用するものとすると、例えば、図８に示す
ように、ＳＰＩ＝４のパケットとＳＰＩ＝５のパケット
を＃１の暗号処理装置ＳＰで暗号化処理し、ＳＰＩ＝６
のパケットとＳＰＩ＝７のパケットを＃２の暗号処理装
置ＳＰで暗号化処理する。同様に、ノードＥ１において
２台の暗号処理装置を使用するものとすると、ＳＰＩ＝
４のパケットとＳＰＩ＝５のパケットを＃１の暗号処理
装置ＳＰで復号化処理し、ＳＰＩ＝６のパケットとＳＰ
Ｉ＝７のパケットを＃２の暗号処理装置ＳＰで復号化処
理する。

【０１２５】次に、本暗号通信システムの第４の構成例
について説明する。

【０１２６】ここでは、ＩＰｓｅｃのトンネルモードに
おいて、ＳＰＩ以外のフィールドにハッシュ値を埋め込
む場合について説明する。

【０１２７】ＩＰｖ４の場合には、「インターネットＲ
ＦＣ７９１」にて規定されるＩＰｖ４ヘッダの「Ｔｙｐ
ｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅフィールド」にハッシュ値を
入れる。

【０１２８】ＩＰｖ６の場合には、「インターネットＲ
ＦＣ２４６０」にて規定されるＩＰｖ６ヘッダの「Ｔｒ
ａｆｆｉｃ Ｃｌａｓｓフィールド」または「Ｆｌｏｗ
Ｌａｂｅｌフィールド」にハッシュ値を入れる。

【０１２９】また、ＩＰｓｅｃトンネルがＭＰＬＳ（Ｍ
ｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）のラベルスイッチングパスで実現される場合
には、「インターネットドラフトｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ
−ｍｐｌｓ−ｌａｂｅｌ−ｅｎｃａｐｓ−０３．ｔｘ
ｔ」にて指定されるＭＰＬＳラベルヘッダの「Ｅｘｐ
（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ）ビット」にハッ
シュ値を入れる。

【０１３０】このとき、図９に示されるように、第２の
構成例のところで説明したものと同様にしてハッシュ値
Ｈが計算され、該ハッシュ値Ｈが上記フィールドに埋め
込まれ、ノードＥ１，Ｅ２では、Ｈ＝０または１のパケ
ットとＨ＝２または３のパケットとを異なる暗号処理装
置で処理する。

【０１３１】なお、ここではハッシュ値のみで処理する
暗号処理装置（ＳＰ）を決定するが、ハッシュ値とＳＰ
Ｉ値の両方を用いて処理する暗号処理装置（ＳＰ）を決
定してもよい。

【０１３２】次に、ＳＰＩの値から各暗号処理装置（Ｓ
Ｐ）への暗号処理の振り分け方法について説明する。

【０１３３】図１０に、ＳＰＩにハッシュ値を埋め込ま
ない場合の振り分け方法の一例を、図１１にＳＰＩにハ
ッシュ値を埋め込む場合の振り分け方法の一例を、図１
２にＳＰＩ以外のフィールドにハッシュ値を埋め込む場
合の振り分け方法の一例をそれぞれ示す。

【０１３４】暗号側と復号側の各ノードにおいて、並列
化する各暗号処理装置（ＳＰ）には、番号がついている
ものとする。

【０１３５】図１０において、ＳＰＩ＝ａのパケットは
番号１の暗号処理装置で、ＳＰＩ＝ｂ１，ｂ２のパケッ
トは番号２の暗号処理装置で、ＳＰＩ＝ｂ３のパケット
は番号３の暗号処理装置で処理される。

【０１３６】図１１において、ＳＡ識別フィールド＝ａ
のパケットは、番号（Ｈ ｍｏｄＭ１）の暗号処理装置
で処理され、ＳＡ識別フィールド＝ｂのパケットは、番
号（Ｍ１ ＋ （Ｈ ｍｏｄ Ｍ２））の暗号処理装置
で処理される。ここで、Ｍ１、Ｍ２は、それぞれ、ＳＡ
識別フィールド＝ａ、ｂのパケットが使用可能な暗号処
理装置の数を表し、ハッシュ値ＨはＳＰＩのハッシュフ
ィールドの値を表す。

【０１３７】図１２においては、ＳＰＩのハッシュフィ
ールドのみで暗号処理装置の振り分けが行われる。すな
わち、ハッシュフィールドＨのパケットは、番号（Ｈ
ｍｏｄ Ｍ）の暗号処理装置で処理される。ここで、Ｍ
は、暗号処理ノードが使用可能な暗号処理装置の数を表
す。

【０１３８】図１０と図１１のいずれの方法を用いて
も、例えば、アルゴリズムが異なるセキュリティアソシ
エーション間では暗号処理装置を共有せず、アルゴリズ
ムが同じ各セキュリティアソシエーションの中で暗号処
理装置を共有するような制御が可能である。また、図１
２の方法を用いると、すべてのセキュリティアソシエー
ションの間で暗号処理装置を共有することが可能にな
る。

【０１３９】次に、暗号化側パケット処理、復号化側パ
ケット処理の手順について説明する。

【０１４０】図１３に、本発明による暗号化側パケット
処理のフローチャートを示す。また、図１４に、本発明
による復号化側パケット処理のフローチャートを示す。

【０１４１】なお、図１３および図１４において、セキ
ュリティプロトコルが認証ヘッダの場合には、「暗号
化」＝「認証情報付与」、「復号化」＝「認証」と置き
換えて本フローチャートを適用する。また、セキュリテ
ィプロトコルが認証情報つきの暗号化ペイロードである
場合には、「暗号化」＝は「暗号化および認証情報付
与」、「復号化」＝「認証および復号化」と置き換えて
同じフローチャートを適用する。

【０１４２】まず、図１３を参照しながら、暗号化側パ
ケット処理の手順について説明する。

【０１４３】Ｐを暗号化前のパケット、Ｅ１をパケット
Ｐの暗号化側のノード（トンネルの入口ノード）のアド
レス、Ｅ２をパケットＰの復号化側のノードのアドレス
とする（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

【０１４４】まず、ステップＳ１３で、セキュリティデ
ータベースＳＤを検索し、パケットＰにベストマッチす
るセレクタを探し、これをＳとする（マッチするセレク
タが見つからなければ、Ｓとして空の値（ＮＵＬＬ）が
返される）。次に、セレクタＳに関するセキュリティポ
リシーをＰｏとする（ＳがＮＵＬＬなら、Ｐｏ＝“廃
棄”となるものとする）。

【０１４５】セキュリティポリシーＰｏが“廃棄”であ
れば（ステップＳ１４）、パケットＰを廃棄して（ステ
ップＳ１５）、処理を終了する。

【０１４６】セキュリティポリシーＰｏが“非暗号化”
であれば（ステップＳ１４）、パケットＰ’：＝パケッ
トＰとし（ステップＳ１６）、パケットＰ’を、宛先ア
ドレス＝Ｅ２、送信元アドレス＝Ｅ１のＩＰパケットに
カプセル化して送信する（ステップＳ２２）。

【０１４７】セキュリティポリシーＰｏが“暗号化”で
あれば（ステップＳ１４）、ＰｒをセレクタＳに対する
セキュリティプロトコルとし、またＡ＝（セレクタＳ、
アドレスＥ２、セキュリティプロトコルＰｒ）とし（ス
テップＳ１７）、パケットＰにセレクタＳ用のハッシュ
関数を適用したときのハッシュ値Ｈを計算する（ステッ
プＳ１８）。次に、Ａが使用可能なセキュリティパラメ
ータインデックスＳＰＩのうち、ハッシュ値Ｈに対応す
る値Ｉを選択する（ステップＳ１９）。

【０１４８】最後に、ＭをＳＰＩ値Ｉに対して使用され
る暗号処理装置ＳＰの番号として（ステップＳ２０）、
番号Ｍの暗号処理装置ＳＰにおいて、パケットＰを、Ａ
が使用する暗号化アルゴリズムおよび鍵を用いて暗号化
し（ステップＳ２１）、暗号化後のパケットＰ’を、宛
先アドレス＝Ｅ２、送信元アドレス＝Ｅ１のＩＰパケッ
トにカプセル化して送信する（ステップＳ２２）。

【０１４９】次に、図１４を参照しながら、復号化側パ
ケット処理の手順について説明する。

【０１５０】ＰをＩＰカプセル化されたペイロード、Ｅ
２をパケットＰに対する復号化側ノード（トンネル出口
ノード）のアドレス、ＰｒをパケットＰのヘッダ中のプ
ロトコル番号から決定されるセキュリティプロトコルと
する（ステップＳ３１）。

【０１５１】セキュリティプロトコルＰｒがＡＨ（認証
ヘッダ）またはＥＳＰ（暗号化ペイロード）のいずれで
もなければ（ステップＳ３２）、パケットＰ’：＝パケ
ットＰとし、またＳをパケットＰ’にベストマッチする
セレクタ、ＰｏをセレクタＳに対するポリシーとし（ス
テップＳ３３，Ｓ３４）、ポリシーＰｏが“非暗号化”
でなければ、パケットＰ’を廃棄し（ステップＳ３５，
Ｓ３７）、ポリシーＰｏが“非暗号化”であれば、パケ
ットＰ’を次段ルータに送信する（ステップＳ３５，Ｓ
３８）。

【０１５２】一方、ステップＳ３２で、セキュリティプ
ロトコルＰｒがＡＨ（認証ヘッダ）またはＥＳＰ（暗号
化ペイロード）のいずれかであれば、パケットＰはセキ
ュリティパラメータインデックスＳＰＩの情報を含むの
で、ＩをパケットＰに対するＳＰＩとし、またＡ＝（Ｓ
ＰＩ値Ｉ、アドレスＥ２、セキュリティプロトコルＰ
ｒ）、ＭをＳＰＩ値Ｉに対して適用される暗号処理装置
ＳＰの番号として（ステップＳ３９）、番号Ｍの暗号処
理装置ＳＰにおいて、パケットＰを、セキュリティアソ
シエーションＡが使用する復号化アルゴリズムおよび鍵
を用いて復号化し、復号化後のパケットＰ’とする（ス
テップＳ４０）。

【０１５３】復号化に成功した場合には（ステップＳ４
１）、次に、ＳＰＩ値Ｉに対するセレクタをＳ、パケッ
トＰ’にベストマッチするセレクタをＳ’、セレクタＳ
に対するポリシーをＰｏとし（ステップＳ４２）、Ｓ＝
Ｓ’かつＰｏ＝“暗号化”であれば、パケットＰ’を次
段ルータに送信し（ステップＳ３６，Ｓ３８）、そうで
なければ（セキュリティポリシーに反するパケットであ
るとみなされるため）、パケットＰ’を廃棄する（ステ
ップＳ３６，Ｓ３７）。

【０１５４】もしステップＳ４０での復号化に失敗した
場合には（ステップＳ４１）、パケットＰ’を廃棄して
（ステップＳ３７）、処理を終了する。

【０１５５】なお、図１３および図１４において、ＳＡ
識別情報＝（トンネル出口アドレス、ＳＰＩ、セキュリ
ティプロトコル）を見て異なる暗号処理装置ＳＰにパケ
ットを振り分ける場合には、「Ｍ：＝Ｉが使用する暗号
処理装置ＳＰの番号」の部分が「Ｍ：＝Ａが使用する暗
号処理装置ＳＰの番号」に置き換えられる。

【０１５６】次に、暗号処理ノードの構成について説明
する。

【０１５７】図１５に、図１３（暗号側）および図１４
（復号側）の両方動作を実現するノードの構成例を示
す。

【０１５８】本暗号処理ノードは、パケット入力部２
１、ヘッダ解析部２２、自ノード宛パケット処理部２
３、セキュリティプロセッサ振分け部（ＳＰ振分け部）
２４、セキュリティデータベース（ＳＤ）２５、復号化
セキュリティプロセッサ（以下、復号化ＳＰ）２６、復
号化側セキュリティポリシー決定部２７、フォワーディ
ング処理部２８、パケット出力部２９、暗号化側セキュ
リティポリシー決定部３０、ハッシュ計算部３１、暗号
化セキュリティプロセッサ（以下、暗号化ＳＰ）３２、
カプセル化ヘッダ付加部３３を備えている。

【０１５９】なお、暗号化ＳＰと復号化ＳＰとを組にし
て設ける場合には、その１組がこれまでの１つの暗号処
理装置に相当する。暗号化ＳＰと復号化ＳＰとを独立に
設ける場合には、個々の暗号化ＳＰや復号化ＳＰがこれ
までの暗号処理装置に相当する（ここでは、前者とす
る）。

【０１６０】本暗号処理ノードは、パケット入力部２１
からパケットを受信すると、ヘッダ解析部２２にて宛先
アドレスのチェックを行う。

【０１６１】まず、宛先アドレスが自ノードアドレスで
ある場合について説明する。

【０１６２】この場合、プロトコルＩＤフィールドが、
セキュリティプロトコルまたはＩＰカプセル化を表すも
のでなければ、自ノード宛パケット処理部２３にてプロ
トコルＩＤフィールドにて示される上位レイヤプロトコ
ル処理を行う。

【０１６３】一方、プロトコルＩＤフィールドがセキュ
リティプロトコルを示すものであれば、ＳＰ振分け部２
４にパケットを渡す。

【０１６４】パケットを受けたＳＰ振分け部２４では、
セキュリティデータベース（ＳＤ）２５を検索し、受信
パケットのペイロード部に書かれているセキュリティパ
ラメータインデックス（ＳＰＩ）にマッチするエントリ
があれば、そのエントリに対して使用される暗号化アル
ゴリズム、鍵情報を用いて、ＳＰＩから一意に決定され
る復号化ＳＰ２６にてペイロードの復号化処理を行う。

【０１６５】次に、復号化側セキュリティポリシー決定
部２７において、上記復号化処理により得られるパケッ
トのヘッダとセキュリティデータベース（ＳＤ）２５の
内容とから、パケットをフォワード可能かどうかを決定
する。可能であれば、フォワーディング処理部２８にて
出力インターフェースを決め、パケット出力部２９から
パケットを出力する。

【０１６６】続いて、宛先アドレスが自ノードアドレス
でない場合について説明する。

【０１６７】この場合、まず、暗号化側セキュリティポ
リシー決定部３０にて、セキュリティデータベース（Ｓ
Ｄ）２５の検索を行う。

【０１６８】もし、受信パケットのヘッダ情報にマッチ
するようなセキュリティデータベースのエントリ（ＳＤ
エントリ）がなければ、パケットを廃棄する。

【０１６９】一方、そのようなＳＤエントリがある場合
には、もし、パケットを暗号化する必要がなく且つカプ
セル化する必要がなければ、フォワーディング処理部２
８にて出力インターフェースを決め、パケット出力部２
９からパケットを出力する。

【０１７０】また、もし、パケットを暗号化する必要が
なく且つカプセル化する必要があれば、カプセル化ヘッ
ダ付加部３３にてカプセル化ヘッダを付加した後、フォ
ワーディング処理部２８にて出力インターフェースを決
め、パケット出力部２９からパケットを出力する。

【０１７１】もし、パケットを暗号化する必要があれ
ば、受信パケットのヘッダ情報をもとにハッシュ計算部
３１にてハッシュを計算し、ハッシュ値から一意に決ま
る暗号化ＳＰ３２において、受信パケットにマッチした
ＳＤエントリにて指定される暗号化アルゴリズム鍵を用
いて、パケットの暗号化を行う。その後、カプセル化ヘ
ッダ付加部３３にてカプセル化ヘッダを付加した後、フ
ォワーディング処理部２８にて出力インターフェースを
決め、パケット出力部２９からパケットを出力する。

【０１７２】なお、上記では、図１３（暗号側）および
図１４（復号側）の両方動作を実現するノードの構成例
を示したが、図１３（暗号側）または図１４（復号側）
のいずれか一方のみを実現するノードを構成することも
可能である。

【０１７３】次に、暗号処理ノードのハード構成につい
て説明する。

【０１７４】図１６に、本暗号処理ノードの構成とし
て、並列処理を行うセキュリティプロセッサをノード内
に配置した場合のハード構成の一例を示す。

【０１７５】図１６において、暗号処理ノードは、スイ
ッチ部４１、ネットワークインターフェース部４２、内
部処理インターフェース部４３、および（ＣＰＵ４４１
＋メモリ４４２を含む）中央処理部４４を備える。

【０１７６】なお、スイッチ部４１を用いるかわりに、
内部バスを用いることにより、スイッチ部４１、ネット
ワークインターフェース部４２、内部処理インターフェ
ース部４３、および中央処理部４４間のデータ転送を実
現してもよい。

【０１７７】各ネットワークインターフェース部４２
は、セキュリティデータベースＳＤおよびフォワーディ
ングテーブルＦＷを持つ。また、各内部処理インターフ
ェース部４３は、セキュリティプロセッサ部（暗号処理
装置に相当）ＳＰおよびフォワーディングテーブルＦＷ
を持つ。中央処理部４４は、自ノード宛のＩＰパケット
のうちペイロードがＩＰのＰＤＵでないもの（ＩＰ−ｉ
ｎ−ＩＰでないもの）に対する処理および、フォワーデ
ィングテーブルＦＷ、セキュリティデータベースＳＤ、
セキュリティプロセッサ部ＳＰの管理を行う。

【０１７８】本暗号処理ノードは、パケットをネットワ
ークインターフェース部４２から受信した場合には、ま
ず、パケットの宛先アドレスが自ノードのアドレスと一
致するかどうかを調べ、一致しない場合には、以下の処
理を行う。

【０１７９】まず、ネットワークインターフェース部４
２内のフォワーディングテーブルＦＷを参照してトンネ
ル出口のアドレスを決定する。次に、セキュリティデー
タベースＳＤを参照し、セキュリティパラメータインデ
ックスＳＰＩ、および処理すべき内部処理インターフェ
ース部４３を決定した後、受信パケット、トンネル出口
のアドレス、ＳＡ識別情報、およびＳＰＩを、スイッチ
部４１を通して、決定した内部処理インターフェース部
４３に送信する。

【０１８０】内部処理インターフェース部４３では、ト
ンネル出口のアドレスをキーに内部処理インターフェー
ス部４３内のフォワーディングテーブルＦＷを参照し
て、指定されたトンネル出口アドレスに対する出力ネッ
トワークインターフェース部４２を決定する。次に、必
要であれば受信パケットをセキュリティプロセッサ部Ｓ
Ｐで暗号化処理した後、宛先アドレス＝トンネル出口ア
ドレス、送信元アドレス＝出力ネットワークインターフ
ェース部４２のネットワークアドレスとしたパケットヘ
ッダを付加し、スイッチ部４４１を通して、出力ネット
ワークインターフェース部４２に送信する。

【０１８１】出力ネットワークインターフェース部４２
は、スイッチ部４１から出力されたパケットに対して、
レイヤ２処理を行った後、これを外部に出力する。

【０１８２】一方、ノードがパケットをネットワークイ
ンターフェース部４２から受信した場合に、パケットの
宛先アドレスが自ノードのアドレスと一致する場合に
は、以下の処理を行う。

【０１８３】まず、ペイロードがＩＰのＰＤＵでない場
合には、パケットを中央処理部４１に送信する。そうで
なければ、セキュリティデータベースＳＤを参照し、Ｓ
Ａ識別情報および処理すべき内部処理インターフェース
部４３を決定した後、受信パケットのペイロード、ＳＰ
Ｉ（受信パケットがＳＰＩを持たなければＮＵＬＬ値と
なる）を、スイッチ部４１を通して、決定した内部処理
インターフェース部４３に送信する。

【０１８４】内部処理インターフェース部４３では、必
要であればペイロードをセキュリティプロセッサ部ＳＰ
で復号化処理した後、復号化後のペイロード（＝暗号化
前のＰＤＵ）の先頭部に存在する暗号化前のパケットヘ
ッダの宛先アドレスをキーに、内部処理インターフェー
ス部４３内のフォワーディングテーブルＦＷを参照し
て、指定された宛先アドレスに対する出力ネットワーク
インターフェース部４２を決定し、スイッチ部４１を通
して、出力ネットワークインターフェース部４２に送信
する。

【０１８５】出力ネットワークインターフェース部４２
は、スイッチ部４１から出力された復号化後のペイロー
ド（＝暗号化前のＰＤＵ）、レイヤ２処理を行った後、
これを外部に出力する。

【０１８６】次に、図１７に、本暗号処理ノードの構成
として、並列処理を行うセキュリティプロセッサをノー
ド内に配置した場合のハード構成のもう一つの例を示
す。

【０１８７】図１７において、暗号処理ノードは、スイ
ッチ部６１、ネットワークインターフェース部６２、セ
キュリティプロセッサ部（暗号処理装置に相当）６３、
中央処理部６４を備えている。また、中央処理部６４
は、ＣＰＵ６４１１とメモリ６４１２を含むユニット６
４１と、１組または複数組のセキュリティデータベース
ＳＤおよびフォワーディングテーブルＦＷ６４２１を含
むユニット６４２を持つ。

【０１８８】なお、スイッチ部６１を用いるかわりに、
内部バスを用いることにより、スイッチ部６１、ネット
ワークインターフェース部６２、内部処理インターフェ
ース部６３、および中央処理部６４間のデータ転送を実
現してもよい。

【０１８９】中央処理部６４は、自ノード宛のＩＰパケ
ットのうちペイロードがＩＰのＰＤＵでないもの（ＩＰ
−ｉｎ−ＩＰでないもの）に対する処理、および、フォ
ワーディングテーブルＦＷ、セキュリティデータベース
ＳＤ、セキュリティプロセッサ部ＳＰの管理を行う。

【０１９０】暗号処理ノードは、パケットをネットワー
クインターフェース部６２から受信した場合には、ま
ず、スイッチ部６１を通して中央処理部６４に受信パケ
ットを転送する。

【０１９１】中央処理部６４では、まず、パケットの宛
先アドレスが自ノードのアドレスと一致するかどうかを
調べ、一致しない場合には、フォワーディングテーブル
ＦＷを参照してトンネル出口のアドレスを決定する。次
に、セキュリティデータベースＳＤを参照し、セキュリ
ティパラメータインデックスＳＰＩ、および処理すべき
セキュリティプロセッサ部ＳＰを決定した後、受信パケ
ット、およびＳＰＩを、スイッチ部６１を通して、決定
したセキュリティプロセッサ部ＳＰに送信する。

【０１９２】セキュリティプロセッサ部ＳＰでは、必要
であれば受信パケットを暗号化処理した後、ＳＰＩとと
もにスイッチ部６１を通して中央処理部６４に送信す
る。

【０１９３】中央処理部６４は、ＳＰＩからトンネルの
出口ノードのアドレスを求め、宛先アドレス＝トンネル
出口アドレス、送信元アドレス＝出力ネットワークイン
ターフェース部６２のネットワークアドレスとしたパケ
ットヘッダを付加し、スイッチ部６１を通して、出力ネ
ットワークインターフェース部６２に送信する。

【０１９４】出力ネットワークインターフェース部６２
は、スイッチ部６１から出力されたパケットに対して、
レイヤ２処理を行った後、これを外部に出力する。

【０１９５】一方、中央処理部６４において、パケット
の宛先アドレスが自ノードのアドレスと一致する場合に
は、ペイロードがＩＰのＰＤＵでない場合にはパケット
をＣＰＵに渡す。そうでなければ、セキュリティデータ
ベースＳＤを参照し、セキュリティパラメータインデッ
クスＳＰＩ、および処理すべきセキュリティプロセッサ
部ＳＰとを決定した後、受信パケットのペイロード、Ｓ
ＰＩ（受信パケットがＳＰＩを持たなければＮＵＬＬ値
となる）を、スイッチ部６１を通して、決定したセキュ
リティプロセッサ部ＳＰに送信する。

【０１９６】セキュリティプロセッサ部ＳＰでは、ペイ
ロードを、必要であれば復号化処理後、スイッチ部を通
して、中央処理部６４に送信する。

【０１９７】中央処理部６４は、スイッチ部６１から出
力されたペイロードをパケットのＰＤＵとみなし、その
パケットのヘッダの宛先アドレスをキーにフォワーディ
ングテーブルＦＷを参照して、指定された宛先アドレス
に対する出力ネットワークインターフェース部６２を決
定し、スイッチ部６１を通して、出力ネットワークイン
ターフェース部６２に送信する。

【０１９８】出力ネットワークインターフェース部６２
は、スイッチ部６１から出力されたパケットに対してレ
イヤ２処理を行った後、これを外部に出力する。

【０１９９】次に、本実施形態のようなセキュリティパ
ラメータインデックス（ＳＰＩ）の使用方法を可能にす
るセキュリティアソシエーション（ＳＡ）の確立方法に
ついて説明する。

【０２００】図１８に、この場合のセキュリティアソシ
エーションの確立手順の一例を示す。

【０２０１】図１８において、暗号化側ノードＥ１と復
号化側ノードＥ２は、ＳＰＩ＝１００，２００に対し
て、同じセキュリティプロトコル“ＥＳＰ”、同じ暗号
化アルゴリズム“３ＤＥＳ”、同じ鍵情報“Ｘ”を持つ
ように、２つのデータ転送用のセキュリティアソシエー
ション（ＳＡ）を確立することを目的とする。このと
き、ＳＰＩ＝１００のパケットと、ＳＰＩ＝２００のパ
ケットは、並列処理が可能である。

【０２０２】まず、ノードＥ１は、上記データ転送用の
セキュリティアソシエーションをセキュア且つ自動的に
確立するために使われるＩＳＡＫＭＰセッション用のセ
キュリティアソシエーションを確立する。

【０２０３】暗号化側ノードは、まず、上記データ転送
用セキュリティアソシエーションを確立するためのＩＳ
ＡＫＭＰ用のセキュリティアソシエーションを確立する
ために、（Ｈｄｒ， ＳＡ−ＮＰ（ｐｒｏｔｏ，ａｌｇ
ｏ，ＳＰＩ）； ＫＥ； ＩＤ）を持つＩＳＡＫＭＰパ
ケットを送信する。ここで、ＨｄｒはＩＳＡＫＭＰパケ
ットヘッダ、ＳＡ−ＮＰは１個以上のプロポーザル・ペ
イロードとトランスフォーム・ペイロードを持つＳＡネ
ゴシエーション・ペイロード、ｐｒｏｔｏはセキュリテ
ィプロトコル、ａｌｇｏは暗号化アルゴリズム、ＫＥは
鍵情報、ＩＤはセレクタの識別情報を表す。

【０２０４】ノードＥ２は、これに対する応答として、
（Ｈｄｒ， ＳＡ−ＮＰ（ｐｒｏｔｏ，ａｌｇｏ，ＳＰ
Ｉ）； ＫＥ； ＩＤ； ＡＵＴＨ）を返す。

【０２０５】ここで、ＡＵＴＨはノードＥ２に対する認
証情報である。

【０２０６】次に、ノードＥ１は、これに対する応答と
して、（Ｈｄｒ^＊， ＡＵＴＨ^＊）を返す。ここで、Ａ
ＵＴＨはノードＥ２に対する認証情報である。また、“
^＊”つきのフィールドは暗号化されていることを示す。

【０２０７】上記手続きによりＩＳＡＫＭＰセッション
用のセキュリティアソシエーションを確立すると、デー
タ転送用のセキュリティアソシエーションを同様の手続
きにより行う。ここで、既にＩＳＡＫＭＰ用のセキュリ
ティアソシエーションが確立しているため、データ転送
用のセキュリティアソシエーションに使用されるパケッ
トのすべてのフィールドは暗号化されている。

【０２０８】なお、本実施形態では、セキュリティアソ
シエーション確立時に、ＩＳＡＫＭＰパケットにセキュ
リティプロセッサ部の数に関する情報（並列度）を含め
てもよい。これは、上記並列度を、ＩＳＡＫＭＰのＶｅ
ｎｄｏｒ ＩＤペイロードに含めることにより可能とな
る。この情報は、ハッシュ関数を計算する際に利用され
る。例えば、暗号化側ノードの並列度がＭで、復号化側
ノードの並列度がＮの場合には、ハッシュ値の個数をＬ
＝ＬＣＭ（Ｍ，Ｎ）の最小公倍数に設定すれば、パケッ
トが取るハッシュ値が平均的に均一になるようにパケッ
トが到着していれば、どの暗号化ノード、復号化側ノー
ドの両方で、均一に複数の暗号処理プロセッサ部に暗号
処理を分散させることができる。

【０２０９】また、本実施形態では、セキュリティアソ
シエーション確立時に、セキュリティパラメータインデ
ックスＳＰＩをＳＡ識別用のフィールドと、ハッシュ値
用のフィールドの２つのサブフィールドに分割する場合
に、２つのサブフィールドの境界に関する情報（例え
ば、ＳＡ識別情報の長さ）をＩＳＡＫＭＰパケットに含
めてもよい。これは、上記フィールド境界に関する情報
情報を、ＩＳＡＫＭＰのＶｅｎｄｏｒ ＩＤペイロード
に含めることにより可能となる。

【０２１０】次に、本発明で使用される暗号化パケット
のフォーマットについて説明する。

【０２１１】図１９に、本発明で使用される暗号化パケ
ットのフォーマットを示す。（ａ）がセキュリティプロ
トコルがＡＨの場合であり、（ｂ）がＥＳＰの場合であ
る。

【０２１２】（ａ），（ｂ）において、オリジナルのＩ
ＰヘッダおよびオリジナルのＩＰペイロードの部分が、
暗号化される前および復号化された後のＩＰパケットに
対応し、それ以外の部分が、暗号化パケットで新たに付
加された部分である。また、（ａ）においては、オリジ
ナルのＩＰヘッダおよびオリジナルのＩＰペイロードの
部分が暗号化され、（ｂ）においては、それらに加えて
パディング等の部分も暗号化される。

【０２１３】なお、セキュリティプロトコルは、新ＩＰ
ヘッダ（ＩＰカプセル化する際に付与されるヘッダ）の
中のプロトコル番号で指定される。ＩＰｖ４、ＩＰｖ６
ともに図１９のようなフォーマットを使用する。ただ
し、ＩＰｖ６の場合には、ＥＳＰは拡張ヘッダとして扱
われるのに対し、ＩＰｖ４の場合には、ペイロードとし
て扱われる。

【０２１４】また、ＡＨ、ＥＳＰともに、シーケンス番
号のためのフィールドを持つ。これは、ＳＡ識別情報が
異なればシーケンス番号空間が異なることを表す。した
がって、本発明において、同じセキュリティプロトコ
ル、暗号化アルゴリズム、鍵情報に対して、複数のＳＡ
識別情報を割り当てる場合には、これらのＳＡ識別情報
は異なるシーケンス番号空間を持つ。

【０２１５】なお、本実施形態で使用するハッシュ値
は、様々な算術演算、ビット単位の操作、テーブルによ
る変換、それらを組み合わせたもの等による変換により
求めた値で代用することもできる。この変換は、入力値
に対して確定的に演算値が定まり、入力値の種類よりも
少ない（もしくは非常に少ない）種類の複数の演算値を
取るものであって、複数種類の入力値がなるべく均等に
分散して複数種類の演算値に振り分けられるようなもの
が好ましい。

【０２１６】また、ルータと暗号処理ノードとは一体と
なっていてもよく、またルータと暗号処理ノードが独立
であってもよい。ルータと暗号処理ノードとが独立の場
合には、それらはネットワークを介して接続してもよ
く、さらに複数のルータで１つ以上の暗号処理ノードを
共有してもよい。

【０２１７】また、本発明は、ＩＰｓｅｃだけでなく、
ＳＡ識別情報をパケットに付加するような任意のレイヤ
のセキュリティプロトコルに対して適用可能である。

【０２１８】また、本発明は、暗号側と復号側で異なる
鍵情報を用いる方式にも適用可能である。この場合に
は、セキュリティパラメータインデックス（ＳＰＩ）等
に暗号側で使用する鍵情報と復号側で使用する鍵情報を
対応付ければよい。

【０２１９】なお、以上の各機能は、ソフトウェアとし
ても実現可能である。

【０２２０】また、本実施形態は、コンピュータに所定
の手段を実行させるための（あるいはコンピュータを所
定の手段として機能させるための、あるいはコンピュー
タに所定の機能を実現させるための）プログラムを記録
したコンピュータ読取り可能な記録媒体としても実施す
ることもできる。

【０２２１】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その技術的範囲において種々変形して
実施することができる。

【０２２２】

【発明の効果】本発明によれば、送信側ノード装置で
は、同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して
暗号処理を行うべき複数種類のパケットに、その種類毎
に異なる識別子を付与し、受信側ノード装置では、受信
したパケットに付与された識別子に基づいて複数の暗号
処理装置のうちの一つを選択するようにしたので、順序
保証を必要とするパケットについてその順序保証を可能
にするとともに、処理の並列性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する通信ネットワークの一例を示
す図

【図２】本発明の一実施形態に係るセキュリティデータ
ベースの構成例を示す図

【図３】同実施形態に係る動作の一例を説明するための
図

【図４】同実施形態に係るセキュリティデータベースの
他の構成例を示す図

【図５】同実施形態に係るセレクタとハッシュキーとの
対応について説明するための図

【図６】同実施形態に係るセキュリティパラメータイン
デックスのフォーマット例を示す図

【図７】同実施形態に係るセキュリティデータベースの
さらに他の構成例を示す図

【図８】同実施形態に係る動作の他の例を説明するため
の図

【図９】同実施形態に係る動作のさらに他の例を説明す
るための図

【図１０】同実施形態に係る暗号処理の振り分け方法の
一例を説明するための図

【図１１】同実施形態に係る暗号処理の振り分け方法の
他の例を説明するための図

【図１２】同実施形態に係る暗号処理の振り分け方法の
さらに他の例を説明するための図

【図１３】同実施形態に係る暗号化側パケット処理の手
順の一例を示すフローチャート

【図１４】同実施形態に係る復号化側パケット処理の手
順の一例を示すフローチャート

【図１５】同実施形態に係るノード装置の構成例を示す
図

【図１６】同実施形態に係るノード装置のハードウェア
構成の一例を示す図

【図１７】同実施形態に係るノード装置のハードウェア
構成の他の例を示す図

【図１８】同実施形態に係るセキュリティアソシエーシ
ョンの確立手順の一例を示す図

【図１９】同実施形態に係る暗号化パケットのフォーマ
ット例を示す図

【図２０】従来の暗号通信について説明するための図

【符号の説明】

１…暗号化側ノード ２…復号化側ノード ９〜１１…ホスト ５，６…ネットワーク ７，８…暗号処理装置 ３，４，２５…セキュリティデータベース ２１…パケット入力部 ２２…ヘッダ解析部 ２３…自ノード宛パケット処理部 ２４…セキュリティプロセッサ振分け部 ２６…復号化セキュリティプロセッサ ２７…復号化側セキュリティポリシー決定部 ２８…フォワーディング処理部 ２９…パケット出力部 ３０…暗号化側セキュリティポリシー決定部 ３１…ハッシュ計算部 ３２…暗号化セキュリティプロセッサ ３３…カプセル化ヘッダ付加部 ４１，６１…スイッチ部 ４２，６２…ネットワークインターフェース部 ４３…内部処理インターフェース部 ４４，６４…中央処理部 ６３…セキュリティプロセッサ部 ４４１，６４１１…ＣＰＵ ４４２，６４１２…メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J104 AA01 AA16 AA20 AA35 BA04 EA24 EA26 NA02 NA12 PA07 5K030 GA15 HB16 LA07 LB05 LD19 LE03 LE14 9A001 CC06 EE03 LL03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信側ノード装置と並列実行可能な複数の
   暗号処理装置を備えた受信側ノード装置との間でパケッ
   トを暗号処理して通信する暗号通信方法において、 前記送信側ノード装置は、 同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して暗号
   処理を行うべき複数のパケットに、そのパケットが属す
   るグループ毎に異なる識別子を付与し、 前記暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して第１の
   暗号処理を施した、前記識別子のパケットを前記受信側
   ノード装置に向けて送信し、 前記受信側ノード装置は、 前記送信側ノード装置から受信したパケットに付与され
   た前記識別子に基づいて、前記複数の暗号処理装置のう
   ちの一つを選択し、 前記識別子により示される暗号化アルゴリズムおよび鍵
   情報を適用した、該パケットに対する前記第１の暗号処
   理に対応する第２の暗号処理を、選択された前記暗号処
   理装置を用いて行うことを特徴とする暗号通信方法。
2. 【請求項２】前記送信側ノード装置は、前記パケットの
   識別子に基づいて、並列実行可能な複数の暗号処理装置
   のうちから、該パケットを処理させるものを選択するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の暗号通信方法。
3. 【請求項３】前記送信側ノード装置は、順序保証を必要
   とする同一のパケットストリームに所属するパケットに
   は同一の識別子を割り当てることを特徴とする請求項１
   または２に記載の暗号通信方法。
4. 【請求項４】前記送信側ノード装置は、前記パケットの
   パケットヘッダに含まれる特定の１個以上のフィールド
   をハッシュキーとして得たハッシュ値に対応して前記異
   なる識別子を割り当てることを特徴とする請求項１に記
   載の暗号通信方法。
5. 【請求項５】同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報が
   適用されるパケットストリームを規定するパケットヘッ
   ダの特定の１個以上のフィールドと、前記ハッシュキー
   として使用されるパケットヘッダの特定の１個以上のフ
   ィールドとを異ならせることを特徴とする請求項４に記
   載の暗号通信方法。
6. 【請求項６】前記識別子を記入する前記パケットの暗号
   化されないヘッダ内のフィールドを、適用すべき暗号化
   アルゴリズムおよび鍵情報を特定可能な情報を記述する
   第１のフィールドおよび前記ハッシュ値を記述する第２
   のフィールドの少なくとも２つのフィールドに分割する
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の暗号通信方
   法。
7. 【請求項７】前記送信側ノード装置と前記受信側ノード
   装置との間で、前記識別子と適用すべき暗号化アルゴリ
   ズムおよび鍵情報との対応に関する設定をプロトコルで
   自動的に行う場合に、前記第１のフィールドと前記第２
   のフィールドとのフィールド境界の情報をも該プロトコ
   ルで交換することを特徴とする請求項６に記載の暗号通
   信方法。
8. 【請求項８】前記ハッシュ値を示す情報を、前記パケッ
   トの暗号化されないヘッダ内の、前記暗号化アルゴリズ
   ムおよび鍵情報を示す情報を記入するフィールド以外の
   部分に記入することを特徴とする請求項４または５に記
   載の暗号通信方法。
9. 【請求項９】前記送信側ノード装置と前記受信側ノード
   装置との間で、前記識別子と適用すべき暗号化アルゴリ
   ズムおよび鍵情報との対応に関する設定をプロトコルで
   自動的に行う場合に、並列処理が可能な暗号処理装置の
   台数に関するネゴシエーションをも行い、前記送信側ノ
   ード装置および前記受信側ノード装置の両方の暗号処理
   装置の台数の情報を用いて、取り得るハッシュ値の範囲
   を決定することを特徴とする請求項４ないし８のいずれ
   か１項に記載の暗号通信方法。
10. 【請求項１０】暗号処理とレイヤ３のパケットフォワー
    ディングテーブル検索処理とをペアにして並列処理する
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記
    載の暗号通信方法。
11. 【請求項１１】前記送信側ノード装置における暗号処理
    は暗号化およびまたは認証情報付与であり、前記受信側
    ノード装置における暗号処理は復号化およびまたは認証
    であることを特徴とする請求項１ないし１０に記載の暗
    号通信方法。
12. 【請求項１２】パケットを暗号処理して送信するノード
    装置において、 同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して暗号
    処理を行うべき複数のパケットに、当該複数のパケット
    のうちの一部のパケットとその他の一部のパケットとで
    異なる識別子を割り当てる割当手段と、 前記暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を適用して暗号処
    理を施したパケットに、前記識別子を暗号化せずに付加
    する手段とを備えたことを特徴とするノード装置。
13. 【請求項１３】前記割当手段は、順序保証を必要とする
    同一のパケットストリームに所属するパケットには同一
    の識別子を割り当てることを特徴とする請求項１２に記
    載のノード装置。
14. 【請求項１４】前記割当手段は、前記パケットのパケッ
    トヘッダに含まれる特定の１個以上のフィールドをハッ
    シュキーとして得たハッシュ値に対応して前記異なる識
    別子を割り当てることを特徴とする請求項１２または１
    ３に記載のノード装置。
15. 【請求項１５】第１の暗号処理を施されたパケットを受
    信し、該パケットに対して該第１の暗号処理に対応する
    第２の暗号処理を施すノード装置において、 パケットに付与されている識別子と、該パケットに適用
    する暗号化アルゴリズムおよび鍵情報とを対応付けて記
    憶する記憶手段と、 パケットに対して前記第２の暗号処理を施すための、並
    列実行可能な複数の暗号処理手段と、 受信した前記第１の暗号処理を施されたパケットに含ま
    れる前記識別子に基づいて、前記複数の暗号処理手段の
    うちから、該パケットを処理すべきものを選択する手段
    と、 前記識別子をもとに前記記憶手段を参照して、選択され
    た前記暗号処理手段が前記パケットに適用すべき暗号化
    アルゴリズムおよび鍵情報を特定する手段とを備えたこ
    とを特徴とするノード装置。
16. 【請求項１６】他のノード装置との間で、自装置が送信
    側または受信側となって、暗号処理されたパケットを通
    信するノード装置において、 自装置が送信側となる場合に、同一の暗号化アルゴリズ
    ムおよび鍵情報を適用して暗号処理を行うべき複数のパ
    ケット群のそれぞれのパケットに、その群毎に異なる識
    別子を付与する手段と、 自装置が受信側となる場合に、受信したパケットに付与
    された前記識別子に基づいて並列実行可能な複数の暗号
    処理装置のうちの一つを選択し、該識別子により示され
    る暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を用いた該パケット
    に対する暗号処理を該選択された前記暗号処理装置によ
    り行う手段とを備えたことを特徴とするノード装置。
17. 【請求項１７】パケットに第１の暗号処理を施して送信
    し、受信した第１の暗号処理を施されたパケットに対し
    て該第１の暗号処理に対応する第２の暗号処理を施すノ
    ード装置において、 自装置が前記第１の暗号処理を施して送信すべきパケッ
    トであって、同一の暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を
    適用して暗号処理を行うべき複数のパケット群のそれぞ
    れのパケットに、その群毎に異なる識別子を付与する手
    段と、 パケットに付与される識別子と、該パケットに適用する
    暗号化アルゴリズムおよび鍵情報とを対応付けて記憶す
    る記憶手段と、 暗号処理して送信すべきパケットに対して前記第１の暗
    号処理を施すための、並列実行可能な複数の第１の暗号
    処理手段と、 受信した前記第１の暗号化を施されたパケットに対して
    前記第２の暗号処理を施すための、並列実行可能な複数
    の第２の暗号処理手段と、 前記第１の暗号処理を施して送信すべきパケットの前記
    識別子に基づいて、前記複数の第１の暗号処理装置のう
    ちから、該パケットを処理させるものを選択する手段
    と、 受信した前記第１の暗号処理を施されたパケットに含ま
    れる前記識別子に基づいて、前記複数の第２の暗号処理
    手段のうちから、該パケットを処理すべきものを選択す
    る手段と、 受信した前記第１の暗号処理を施されたパケットに含ま
    れる前記識別子をもとに前記記憶手段を参照して、該パ
    ケットに適用する暗号化アルゴリズムおよび鍵情報を特
    定する手段とを備えたことを特徴とするノード装置。
18. 【請求項１８】前記第１および第２の暗号処理手段の少
    なくとも一方は、ネットワークレイヤのパケットフォワ
    ーディングテーブルの検索処理を行う手段を含むことを
    特徴とする請求項１７に記載のノード装置。