JP2006311394A - 無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 異なる発信局からのフラグメントパケットが混在されて受信される場合に、発信局毎に改竄検出の計算処理を行えるようにすることである。
【解決手段】 ヘッダデコード部2は、受信したフラグメントパケットのヘッダを復号化し、発信局アドレスを計算値記憶部3に送出する。MIC計算部1は、発信局に対応するレジスタ32a〜32mにMIC計算結果を格納し、各局から送信される後続のフラグメントパケットのMIC計算をレジスタに保存されたMIC計算値を用いて行う。
【選択図】 図2
【解決手段】 ヘッダデコード部2は、受信したフラグメントパケットのヘッダを復号化し、発信局アドレスを計算値記憶部3に送出する。MIC計算部1は、発信局に対応するレジスタ32a〜32mにMIC計算結果を格納し、各局から送信される後続のフラグメントパケットのMIC計算をレジスタに保存されたMIC計算値を用いて行う。
【選択図】 図2
Description
本発明は、受信したパケットの改竄を検出する機能を有する無線通信装置に関する。
従来、無線通信装置間で双方向通信を行う形態の高速無線LANシステムが提供されており、この分野においては、IEEE802.11規格による標準化が進んでいる。
IEEE802.11i規格(非特許文献1参照)では、TKIP(Temporal Key Integrity Protcol)としてRC4を用いながら暗号鍵の解読を困難にすることが考えられている。また、IEEE802.11i規格では、パケットの改竄を検証するために、従来の改竄検出用のCRC32符号(ICV)に加えて、MIC(Message Integrity Check)と呼ばれるフィールドを設けている。
IEEE802.11i規格(非特許文献1参照)では、TKIP(Temporal Key Integrity Protcol)としてRC4を用いながら暗号鍵の解読を困難にすることが考えられている。また、IEEE802.11i規格では、パケットの改竄を検証するために、従来の改竄検出用のCRC32符号(ICV)に加えて、MIC(Message Integrity Check)と呼ばれるフィールドを設けている。
ここで、従来の無線通信装置でフラグメントパケットを順次受信し、改竄検出する処理について説明する。
図3は、フラグメントパケットの構成を示す図であり、図3(A)は、最後尾のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディとMIC計算結果が格納されたMICフィールドとFCSとから構成される。図3(B)は、最後尾のフラグメントパケット以外のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディとFCSとから構成される。
図3は、フラグメントパケットの構成を示す図であり、図3(A)は、最後尾のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディとMIC計算結果が格納されたMICフィールドとFCSとから構成される。図3(B)は、最後尾のフラグメントパケット以外のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディとFCSとから構成される。
上記のように構成されたフラグメントパケットを無線通信装置で順次受信する。先頭のフラグメントパケットを受信すると、予め送られているMIC鍵をMIC計算値の初期値として設定してMIC計算を行う。そして、そのMIC計算結果をMIC計算器内のメモリに記憶する。
次のフラグメントパケットを受信すると、MIC計算器のメモリに記憶されているMIC計算結果をMIC計算値の初期値として設定してMIC計算を行い、MIC計算結果を先頭のフラグメントパケットのMIC計算結果のかわりにMIC計算器内のメモリに記憶する。
以降、受信するフラグメントパケットは、MIC計算器内のメモリに記憶されたMIC計算値を初期値として設定してMIC計算を行い、そのMIC計算結果をMIC計算器内のメモリに記憶する。そして、最後尾のフラグメントパケットのMIC計算結果が、MIC計算器内のメモリに記憶されると、MIC計算器内のメモリに記憶されたMIC計算結果とMICフィールドに格納されたMIC計算結果とが一致するか否かを判断し、改竄が行われたどうか判断する。
なお、IEEE802.11規格に準拠する無線LANは、高速の通信速度が要求されるため、このMICフィールドの計算処理もハードウェア化して高速化が図られている。
「改訂版802.11 高速無線LAN教科書」(307〜308頁) 監修:守倉正博、久保田周治 発行:(株)インプレス
「改訂版802.11 高速無線LAN教科書」(307〜308頁) 監修:守倉正博、久保田周治 発行:(株)インプレス
しかしながら、上記背景技術で述べたIEEE802.11i規格に準拠する無線LANにあっては、同時に3局以上からのフラグメントパケットを受信できることという規定を順守する必要があり、この規定の存在により、MICフィールドの計算処理が困難になるという問題点がある。
即ち、従来の無線通信装置は、MIC計算器内のメモリにMIC計算の計算結果を記憶する構成であるために、1つの発信局から順次送信されるフラグメントパケットが連続して受信されるのであれば問題は生じないが、例えば、第1の発信局から送信される先頭のフラグメントパケットを受信し、次の2番目のフラグメントパケットを受信する間に第2の発信局から送信される先頭のフラグメントパケットを受信する場合、第2の発信局から送信される先頭のフラグメントパケットのMIC計算結果が算出されると、そのMIC計算結果を第1の発信局から送信される先頭のフラグメントパケットのMIC計算結果のかわりにMIC計算器内のメモリに記憶するため、第1の発信局から送信される2番目のフラグメントパケットのMIC計算を行うときに、同じ発信局(第1の発信局)から送信される先頭のフラグメントパケットのMIC計算結果を初期値として設定することができなくなる。つまり、従来の無線通信装置で複数の発信局から順次送信されるフラグメントパケットが混在されて受信される場合には、各発信局のMIC計算結果が引き継がれず、初期値から再度計算を始めるためMIC計算を正しく行えないという問題点があった。
本発明の課題は、異なる発信局からのフラグメントパケットが混在されて受信される場合に、発信局毎に改竄検出の計算処理を行えるようにすることである。
本発明は、第1の発信局から順次送信されるフラグメントパケットと第2の発信局から順次送信されるフラグメントパケットが混在されて受信される無線通信装置であって、前記フラグメントパケットに対して改竄検出するための計算処理を行う計算部と、前記第1の発信局から送信されるフラグメントパケットに対して前記計算処理を行った結果算出される計算結果を記憶する第1の記憶部と、前記第2の発信局から送信されるフラグメントパケットに対して前記計算処理を行った結果算出される計算結果を記憶する第2の記憶部とを備えている。
本発明によれば、異なる発信局からのフラグメントパケットが混在されて受信される場合でも、発信局毎に改竄検出の計算処理を行うことができる。
また、前記無線通信装置は、前記フラグメントパケットのヘッダ部から継続有無情報と発信局アドレスとを割り出すヘッダデコード部を有し、前記継続有無情報を基に前記記憶部に記憶するか否か判断し、前記記憶部に記憶すると判断した場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に前記計算結果を記憶する。
また、前記無線通信装置は、前記フラグメントパケットのヘッダ部から継続有無情報と発信局アドレスとを割り出すヘッダデコード部を有し、前記継続有無情報を基に前記記憶部に記憶するか否か判断し、前記記憶部に記憶すると判断した場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に前記計算結果を記憶する。
このように構成することで同じ発信局から送信されるフラグメントパケットが後から送られてくる場合でも、記憶部に計算結果を残しておくことができる。
また、前記無線通信装置は、前記ヘッダデコード部により前記フラグメントパケットのヘッダ部から割り出されたフラグメント番号を基に先頭のフラグメントパケットか否かを判断し、前記先頭のフラグメントパケットでない場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に記憶された前記計算結果を初期値として前記計算処理を行う。
また、前記無線通信装置は、前記ヘッダデコード部により前記フラグメントパケットのヘッダ部から割り出されたフラグメント番号を基に先頭のフラグメントパケットか否かを判断し、前記先頭のフラグメントパケットでない場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に記憶された前記計算結果を初期値として前記計算処理を行う。
このように構成することで以前に同じ発信局から送信されたフラグメントパケットに対する計算結果を基に改竄検出するための計算を行うことができる。
本発明によれば、異なる発信局から送信されるフラグメントパケットが混在されて受信される場合であっても、発信局毎に改竄検出するための計算処理を行うことができる。
以下、本発明の無線通信装置の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、実施の形態の複数の無線通信装置からなる無線LANシステムの構成を示す図である。
各無線通信装置4A,4B,4Cは、それぞれ他の無線通信装置と無線通信を行い、複数の相手局からのパケットを受信する。無線通信装置(自局)4Cは後述する改竄検出装置を有し、相手局(発信局)4A、4Bからのパケットを順次受信して各局毎にパケットの改竄の有無を検出する。
図2は、本発明の実施形態の無線通信装置に用いられる改竄検出装置10の全体構成を示す図である。
図2において、改竄検出装置10は、パケットに対して改竄検出するためのMIC計算を行うMIC計算部(計算部)1と、受信したパケットのMACヘッダを復号化して発信局のアドレス等を取り出すヘッダデコード部2と、MIC計算部1によりパケットに対してMIC計算を行った結果算出される計算結果を記憶するためのレジスタ32a〜32bを発信局数分有する計算値記憶部3と、を備えて構成される。
図2において、改竄検出装置10は、パケットに対して改竄検出するためのMIC計算を行うMIC計算部(計算部)1と、受信したパケットのMACヘッダを復号化して発信局のアドレス等を取り出すヘッダデコード部2と、MIC計算部1によりパケットに対してMIC計算を行った結果算出される計算結果を記憶するためのレジスタ32a〜32bを発信局数分有する計算値記憶部3と、を備えて構成される。
ヘッダデコード部2は、MACヘッダのアドレスフィールドを復号化するアドレス・フィールド・デコーダ21と、アドレスフィールドに続くシーケンス・コントロール・フィールド(Sequence Control field)を復号化するシーケンス・コントロール・フィールド・デコーダ22と、モアーフラグメントフィールド(More Fragments field)を復号化するモアーフラグメントデコーダ23と、その他のデコーダを備え、これらのデコーダにおける復号化の結果をMIC計算部1と計算値記憶部3に出力する。
アドレス・フィールド・デコーダ21により復号化されて取り出される情報には、発信局アドレスが含まれる。また、シーケンス・コントロール・フィールド・デコーダ22により復号化されて取り出される情報には、フラグメント番号が含まれる。さらに、モアーフラグメントフィールド・デコーダ23により復号化されて取り出される情報には、同じ発信局から送信される後続のフラグメントパケットが存在するか否かを示す継続有無情報等が含まれる。
MIC計算部1は、受信したパケットのMIC計算処理を行う。
計算値記憶部3は、MIC計算の計算途中の計算結果を記憶する複数のレジスタ32a〜32b(第1の記憶部と第2の記憶部に対応する)を有し、アドレス・フィールド・デコーダ21のデコード結果に基づいて発信局アドレスに対応するレジスタ32a〜32bにMIC計算の途中の計算結果を記憶する。この計算値記憶部3に記憶されるMIC計算結果は、同じ発信局から受信する次のフラグメントパケットのMIC計算を行うときにMIC計算部1に出力される。レジスタ32a〜32bは、例えば、半導体メモリで構成することができる。
計算値記憶部3は、MIC計算の計算途中の計算結果を記憶する複数のレジスタ32a〜32b(第1の記憶部と第2の記憶部に対応する)を有し、アドレス・フィールド・デコーダ21のデコード結果に基づいて発信局アドレスに対応するレジスタ32a〜32bにMIC計算の途中の計算結果を記憶する。この計算値記憶部3に記憶されるMIC計算結果は、同じ発信局から受信する次のフラグメントパケットのMIC計算を行うときにMIC計算部1に出力される。レジスタ32a〜32bは、例えば、半導体メモリで構成することができる。
図3は、改竄検出装置10が受信するフラグメントパケットの構成を示す模式図であり、図3(A)は、MICフィールドを有する最後尾のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディとMIC計算結果が格納されるMICフィールドとフレームチェツクシーケンスFCSとからなる。図3(B)は、MICフィールドを有しない最後尾のフラグメントパケット以外のフラグメントパケットの構成を示し、MACヘッダとフレームボディととFCSとからなる。
MACヘッダには、シーケンスコントロールフィールド(フラグメント番号を含む)と、同じ発信局から送信される後続のフラグメントパケットが存在するか否かを示すモアーフラグメントフィールドが設けられている。モアーフラグメントフィールドには、例えば、同じ発信局から送信される後続のパケットが存在するとき「1」が格納され、分割されたパケットではないとき、あるいは同じ発信局から送信される最後尾のフラグメントパケットのとき「0」が格納される。MICフィールドには、パケットが分割されていない場合には、そのパケット単体に対してMIC計算を行った結果算出されるMIC計算結果が格納され、複数のフラグメントパケットに分割されている場合には、分割される前のパケットに対してMIC計算を行った結果算出されるMIC計算結果が格納される。パケットが複数のフラグメントパケットに分割されている場合には、最後尾のフラグメントパケットのMICフィールドの値と、受信した複数のフラグメントパケットの最終的なMIC計算結果とを照合することことでパケットの改竄の有無を検出することができる。
次に、図4は、複数局からのフラグメントパケットを混在して受信する場合のMIC計算処理のフローチャートである。
受信待機状態においてフラグメントパケットを受信すると、ヘッダデコード部2によりフラグメントパケットのヘッダに含まれるアドレスフィールド、シーケンスコントロールフィールド、モアーフラグメントフィールドを復号化し、アドレスフィールドの発信局アドレスを識別し、さらにシーケンスコントロールフィールドのフラグメント番号が0か否かを判別する(図4,S11)。シーケンスコントロールフィールドには、先頭のフラグメントパケットに対してフラグメント番号0が設定されているので、フラグメント番号が0か否かを判定することで先頭のフラグメントパケットか否かを判定できる。
受信待機状態においてフラグメントパケットを受信すると、ヘッダデコード部2によりフラグメントパケットのヘッダに含まれるアドレスフィールド、シーケンスコントロールフィールド、モアーフラグメントフィールドを復号化し、アドレスフィールドの発信局アドレスを識別し、さらにシーケンスコントロールフィールドのフラグメント番号が0か否かを判別する(図4,S11)。シーケンスコントロールフィールドには、先頭のフラグメントパケットに対してフラグメント番号0が設定されているので、フラグメント番号が0か否かを判定することで先頭のフラグメントパケットか否かを判定できる。
フラグメント番号が0であった場合には(S11,YES)、ステップS12に進み、発信局アドレスに対応する発信局から予め送られているMIC鍵をMIC計算値の初期値として設定してMIC計算値の初期化を行う。
次に、モアーフラグメントフィールドの値が0か否かを判別する(S13)。モアーフラグメントフィールドには、同じ発信局から送信される後続のフラグメントパケットが存在するか否かを示す情報(継続有無情報に対応する)が格納される。実施の形態では、同じ発信局から送信される後続のフラグメントパケットが存在しない場合には、モアーフラグメントフィールドに0が設定される。
ステップS13において、モアーフラグメントフィールドの値が0ではないと判別された場合には(S13,NO)、すなわち、同じ発信局から送信される後続のフラグメントパケットが存在する場合には、ステップS14に進み、MICフィールドが存在しないものとしてMIC計算を行う。
次のステップS15で、MIC計算部1は、MIC計算の計算結果をフラグメントパケットの発信局アドレスに対応するレジスタ(図2の計算値記憶部3のレジスタ32a〜32bの何れか)に保存して、ステップS11に戻る。
受信待機状態において次のフラグメントパケットを受信したなら、上述したステップS11の処理を再度実行し、シーケンスコントロールフィールドのフラグメント番号が0か否かを判別する。
フラグメント番号が0でない場合(S11、NO)、つまり、2番目以降のフラグメントパケットを受信した場合には、ステップS16に進み、フラグメントパケットの発信局アドレスに対応するレジスタからMIC計算値を読み出し、その値をMIC計算の初期値として設定する。その後、前述したステップS13に進み、モアーフラグメントフィールドの値が0か否かを判別する。
ステップS13において、モアーフラグメントフィールドの値が0と判定された場合、すなわち、最後尾のフラグメントパケットのときには、ステップS17に進み、MIC計算部1は、計算値記憶部3の発信局アドレスに対応するレジスタから読み出したMIC計算値を初期値として用いてMIC計算を行う。この場合、MICフィールドが設けられているので、次のステップS18で、MIC計算の計算結果とMICフィールドの値が一致するか否かを判別する。
ステップS18において、MIC計算結果とMICフィールドの値が一致した場合には(S18,YES)、ステップS19に進み、受信した複数のフラグメントパケットは改竄が行われていないものと判断してパケットを再構築する。
ステップS18において、計算結果がMICフィールドの値と一致しない場合には(S18,NO)、改竄が行われたものと判断し、ステップS20に進み、同じ発信局から受信した複数のフラグメントパケットを破棄する。
図5は、改竄検出装置10を備えた無線通信端末装置が、複数局からのフラグメントパケットを混在して受信した時のMIC計算の流れを示す説明図であり、図5(A)は受信するフラグメントパケットの構成例、図5(B)は受信したフラグメントパケット列に対するMIC計算処理の流れを示す。
図5(A)に示すように、最初に局Aからのフラグメントパケット(A−1−0)を受信し、次に局Aからのフラグメントパケット(A−1−1)を受信し、次に局Bからのフラグメントパケット(B−1−0)を受信し、再び局Aからのフラグメントパケット(A−1−2)を受信し、その後、局Bからのフラグメントパケット(B−1−1)を受信した場合について説明する。なお、図5(A),(B)の各フラグメントパケットに割り振られた符号の先頭のアルファベットの文字A、Bは、発信局AまたはBのアドレスを示し、アルファベットの次の1番目の数字(例えば、A−1−2の最初の数字「1」)は、パケット(分割前のパケット)の番号を示し、2番目の数字(例えば、A−1−2の2番目の数字「2」)は、フラグメントパケットのフラグメント番号を示す。
図5(B)に示すように、最初に局Aからのフラグメントパケット(A−1−0)が受信され、ヘッダデコード部2により、発信局が局Aでフラグメント番号が0で最初のフラグメントパケットであり、かつモアーフラグメントフィールドが0でなく後続のフラグメントパケットが存在すると判定されると、MIC鍵を初期値としてMIC計算が行われ、計算結果が発信局Aに対応する計算値記憶部3のレジスタ32a(図2参照)に格納される(図5のステップS1)。
次に、同じ局Aのフラグメントパケット(A−1−1)が受信され、ヘッダデコード部2により発信局が局Aで、フラグメント番号が0でないと判定されると、計算値記憶部3の局Aに対応するレジスタ32aから前回局Aから受信したフラグメントパケット(A−1−0)から算出されたMIC計算値が読み出されて、その値を初期値としてMIC計算が行われる(ステップS2)。
上記のステップS2において、受信したフラグメントパケットのモアーフラグメントフィールドが0でなく、後続のフラグメントパケットが存在すると判定された場合には、MIC計算の計算結果(中間結果)は、計算値記憶部3の局Aに対応するレジスタ32aに格納される(ステップS3)。
次に、局Bのフラグメントパケット(B−1−0)が受信され、ヘッダデコード部2により発信局が局B、フラグメント番号が0,モアーフラグメントフィールドの値が0でないと判定されると、受信したフラグメントパケット(B−1−0)に対するMIC計算の計算結果(中間結果)は、計算値記憶部3の局Bに対応するレジスタ32bに格納される(ステップS4)。
次に、局Aからのフラグメントパケット(A−1−2)が受信され、ヘッダデコード部2において、上記と同様に、発信局が局Aで、フラグメント番号が0でないと判定されると、計算値記憶部3の局Aに対応するレジスタ32aからMIC計算の前回局Aから受信したフラグメントパケット(A−1−1)から算出されたMIC計算値が読み出されて、その値を初期値としてMIC計算が行われる(ステップS5)。さらに、MIC計算部1において、受信したフラグメントパケットのモアーフラグメントフィールドの値が0で、後続のフラグメントパケットが存在しないと判定されると、MICフィールドの値とMIC計算結果が一致するか否が判定される。計算結果が一致した場合には、局Aから受信した複数のフラグメントパケットからパケットを再構築する。計算結果が不一致の場合には、局Aから受信した複数のフラグメントパケットは破棄される。
次に、局Bからのフラグメントパケット(B−1−1)が受信され、MIC計算部1において、発信局が局Bで、フラグメント番号が0でないと判定されると、計算値記憶部3の局Bに対応するレジスタ32bから前回局Bから受信したフラグメントパケット(B―1−0)から算出されたMIC計算値が読み出されて、その値を初期値としてMIC計算が行われる(ステップS6)。
以上のような処理動作を繰り返すことで複数の局から混在して送信されるフラグメントパケットのMIC計算を各局毎に正確に行うことができる。
なお、図5に示す例では、本改竄検出装置を備えた局(無線通信装置)に対してフラグメントパケットを送信する発信局の数を2としたが、一般に、同様の方法で、フラグメントパケットを送信する発信局の数を3以上の複数とすることが容易に可能である。
なお、図5に示す例では、本改竄検出装置を備えた局(無線通信装置)に対してフラグメントパケットを送信する発信局の数を2としたが、一般に、同様の方法で、フラグメントパケットを送信する発信局の数を3以上の複数とすることが容易に可能である。
本実施形態に係る改竄検出装置10は、以上のように構成したので、本装置を備える局(無線通信装置)に対して、同時に2以上の発信局から、フラグメントパケットが送信される場合にも、本装置を備える局において発信局毎に改竄の有無を検出することができる。
1 MIC計算部
2 ヘッダデコード部
3 計算値記憶部
21 アドレス・フィールド・デコーダ
22 シーケンス・コントロールフィールド・デコーダ
23 モアーフラグメントフィールド・デコーダ
32a〜32m レジスタ
2 ヘッダデコード部
3 計算値記憶部
21 アドレス・フィールド・デコーダ
22 シーケンス・コントロールフィールド・デコーダ
23 モアーフラグメントフィールド・デコーダ
32a〜32m レジスタ
Claims (3)
- 第1の発信局から順次送信されるフラグメントパケットと第2の発信局から順次送信されるフラグメントパケットが混在されて受信される無線通信装置であって、
前記フラグメントパケットに対して改竄検出するための計算処理を行う計算部と、
前記第1の発信局から送信されるフラグメントパケットに対して前記計算処理を行った結果算出される計算結果を記憶する第1の記憶部と、
前記第2の発信局から送信されるフラグメントパケットに対して前記計算処理を行った結果算出される計算結果を記憶する第2の記憶部とを備えたことを特徴とする無線通信装置。 - 前記フラグメントパケットのヘッダ部から継続有無情報と発信局アドレスとを割り出すヘッダデコード部を有し、
前記継続有無情報を基に前記記憶部に記憶するか否か判断し、前記記憶部に記憶すると判断した場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に前記計算結果を記憶することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記ヘッダデコード部により前記フラグメントパケットのヘッダ部から割り出されたフラグメント番号を基に先頭のフラグメントパケットか否かを判断し、前記先頭のフラグメントパケットでない場合、前記発信局アドレスに対応する記憶部に記憶された前記計算結果を初期値として前記計算処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |