JP2010011122A

JP2010011122A - Encrypted packet processing system

Info

Publication number: JP2010011122A
Application number: JP2008168456A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abe; 英雄阿部; Kenji Fukuda; 健次福田; Ryuichi Kano; 竜一狩野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-01-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily transmit and receive encrypted fragment packets. <P>SOLUTION: A device includes: a processing section that, when transmitting encrypted packets obtained by encrypting, authenticating and capsule-processing a plain text packet in a tunnel mode, divides an encryption target area and authentication target area of the encrypted packet into a plurality of pieces to produce a plurality of encrypted fragment packets, and adds a tunnel header containing an identifier for identifying a turn to each of the plurality of encrypted fragment packets, while adding a predetermined number of rearward pieces of payload data in the previous encrypted fragment packet to a front of payload data in the next encrypted fragment packet redundantly; and a control section that subjects the plurality of encrypted fragment packets which are received in the tunnel mode to decoding, authentication and de-capsule processings, and produces a plurality of plain text fragment packets, having respectively, payload data corresponding to the plain text packet in which the identifier extracted from each tunnel header is written, so as to make the packet transmit to a receiving end. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、暗号化パケット処理システムに関し、特にトンネルモードで送受信される複数分割の暗号化フラグメントパケットの処理技術に関する。 The present invention relates to an encrypted packet processing system, and more particularly to a technique for processing a plurality of divided encrypted fragment packets transmitted and received in a tunnel mode.

インターネットなどのＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを通して、第１及び第
２のローカルネットワーク間でパケットを送受信するパケット通信システムにおいては、セキュリティ保証のために、トンネルモードで暗号化パケットを送受信する。 In a packet communication system that transmits and receives packets between the first and second local networks through an IP (Internet Protocol) network such as the Internet, encrypted packets are transmitted and received in a tunnel mode in order to guarantee security.

トンネルモードで暗号化パケットを送受信する場合、暗号（認証を含む）処理及びカプセル処理に起因し、暗号化パケットのパケット長が平文パケットと比較して増大するので、ＩＰネットワークで規定された最大転送バイト長（最大伝送単位ＭＴＵ：Maximum Transfer Unit）を超えることがある。 When sending and receiving encrypted packets in tunnel mode, the packet length of encrypted packets increases compared to plaintext packets due to encryption (including authentication) processing and capsule processing, so the maximum transfer specified by the IP network It may exceed the byte length (Maximum Transfer Unit MTU).

これに対処するために、ＩＰネットワークの送信側に存在するパケット処理装置（例えば、ゲートウェイ装置）は、暗号化パケットをＭＴＵ値内に収まるようにフラグメント処理（分割または断片化処理）して送信する。一方、ＩＰネットワークの受信側に存在するパケット処理装置は、フラグメント処理された複数の暗号化パケット（暗号化フラグメントパケット）をリアセンブルした後、デカプセル処理及び復号（認証を含む）処理を施した平文パケットを第２のローカルネットワークに転送している。 In order to cope with this, a packet processing device (for example, a gateway device) present on the transmission side of the IP network transmits the encrypted packet by performing fragment processing (dividing or fragmenting processing) so as to be within the MTU value. . On the other hand, the packet processing apparatus present on the receiving side of the IP network reassembles a plurality of fragmented encrypted packets (encrypted fragment packets), and then performs a decapsulation process and a decryption process (including authentication) on plaintext. The packet is transferred to the second local network.

しかし、この対処方法では、受信側パケット処理装置は、フラグメントパケットをリアセンブルした後に暗号化パケットを復号化するので、全ての複数のフラグメントパケットを受信するまで各パケットをバッファメモリに蓄積して待機する必要があり、パケット伝送遅延の増大を招くことを避けられない。 However, in this coping method, the receiving side packet processing device decrypts the encrypted packet after reassembling the fragment packet, so that each packet is stored in the buffer memory and waits until all the plurality of fragment packets are received. Therefore, it is inevitable that the packet transmission delay will increase.

このような受信側パケット処理装置における問題を回避する関連技術が、例えば特開２００２−４４１３５号公報（特許文献１）に開示されている。 A related technique for avoiding such a problem in the reception side packet processing apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-44135 (Patent Document 1).

この特許文献１記載の技術においては、送信側の暗号装置は、受信した平文パケットを暗号処理する前に暗号処理後のパケット長を計算・判断し、ＭＴＵ値を超えるパケットについて暗号処理する前に平文のままフラグメントし、フラグメントしたパケット毎に暗号処理して送信する。一方、受信側の復号装置は、暗号化フラグメントパケット毎に復号処理し、暗号処理前の平文フラグメントパケットを得た後、受信側端末に送信している。 In the technique described in Patent Document 1, the transmitting side encryption device calculates and determines the packet length after encryption processing before encrypting the received plaintext packet, and before performing encryption processing on the packet exceeding the MTU value. Fragments are sent in plain text, and each fragmented packet is encrypted before being sent. On the other hand, the decryption device on the reception side performs decryption processing for each encrypted fragment packet, obtains a plaintext fragment packet before encryption processing, and transmits it to the reception side terminal.

しかし、このように暗号処理の前に平文パケットをフラグメント処理してから暗号処理する技術では、ＩＰｓｅｃ（IP Security Protocol）のプロトコル種別、暗号アルゴリズム、及び認証アルゴリズムだけでなく、暗号ブロック単位及び認証ブロック単位にペイロードデータを合わせるためのパディング長によってもパケット長の増加分が異なり、フラグメント判断処理が煩雑になる。また、簡易にフラグメント判断を行うと、不必要なパケットまでもフラグメント処理する可能性がある。さらに、フラグメント処理後に暗号処理すると、暗号処理後にフラグメント処理する場合に比較して、オーバヘッドの増大を免れない。
特開２００２−４４１３５号公報 However, in the technology for performing the cryptographic processing after fragmenting the plaintext packet before the cryptographic processing in this way, not only the protocol type, cryptographic algorithm, and authentication algorithm of IPsec (IP Security Protocol), but also a cryptographic block unit and an authentication block The increase in the packet length also differs depending on the padding length for matching the payload data to the unit, and the fragment determination process becomes complicated. Moreover, if fragment determination is simply performed, there is a possibility that even unnecessary packets may be fragmented. Furthermore, if cryptographic processing is performed after fragment processing, an increase in overhead is unavoidable as compared to fragment processing performed after cryptographic processing.
JP 2002-44135 A

課題は、伝送遅延を招くことなく、かつ簡易な処理により、トンネルモードで複数分割の暗号化フラグメントパケットを送受信可能にする技術を提供することにある。 The problem is to provide a technique that enables transmission / reception of a plurality of divided encrypted fragment packets in the tunnel mode without causing a transmission delay and by simple processing.

上記課題を解決するために、パケット処理装置は、ペイロードデータを含む平文パケットに暗号・認証・カプセル処理を施した暗号化パケットをトンネルモードで送信するとき、前記暗号化パケットの暗号対象領域及び認証対象領域を複数に分割して複数の暗号化フラグメントパケットを作成し、前記複数の暗号化フラグメントパケットに順番を識別するための識別子を含むトンネル用ヘッダをそれぞれ付加するとともに、先の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数を次の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの前に重複して付加するフラグメント処理部と、前記トンネルモードで受信した前記複数の暗号化フラグメントパケットに復号・認証・デカプセル処理を施し、前記トンネル用ヘッダからそれぞれ抽出した前記識別子を書き込んだ前記平文パケット対応のペイロードデータをそれぞれ有する複数の平文フラグメントパケットを生成して受信端に向けて送信させる制御部とを備える。ここで、前記ペイロードデータの後部所定数は、前記暗号対象領域の開始位置と前記認証対象領域の開始位置との差分のバイト数に対応する。 In order to solve the above-mentioned problem, when a packet processing device transmits an encrypted packet obtained by performing encryption / authentication / capsulation processing on a plaintext packet including payload data in a tunnel mode, an encryption target area and authentication of the encrypted packet are transmitted. A plurality of encrypted fragment packets are created by dividing the target area into a plurality of pieces, and a tunnel header including an identifier for identifying the order is added to each of the plurality of encrypted fragment packets, and the previous encrypted fragment packet A fragment processing unit that redundantly adds a predetermined number of the rear part of the payload data before the payload data in the next encrypted fragment packet, and decryption / authentication / decapsulation processing to the plurality of encrypted fragment packets received in the tunnel mode The tunnel header And a control unit for transmitting toward et respectively extracted the plaintext packet corresponding payload data is written to the identifier to the receiver to generate a plurality of plaintext fragmentation packets having respectively. Here, the rear predetermined number of the payload data corresponds to the number of bytes of the difference between the start position of the encryption target area and the start position of the authentication target area.

開示したパケット処理装置によれば、暗号処理前にフラグメント要否判断を行ってフラグメント処理を行うことなく、通常に認証及び暗号処理した後、フラグメント要否判断を行い、かつフラグメント処理された全ての暗号化フラグメントパケットが受信されるまで待機しておくことなく、複数の平文フラグメントパケットの状態で受信端に向けて送信することができる。 According to the disclosed packet processing apparatus, without performing fragment processing by performing fragment necessity determination before encryption processing, after performing normal authentication and encryption processing, performing fragment necessity determination, and performing all fragment processing Without waiting until the encrypted fragment packet is received, it can be transmitted to the receiving end in a state of a plurality of plaintext fragment packets.

他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための最良の形態を読むことにより明らかになるであろう。 Other objects, features and advantages will become apparent upon reading the best mode for carrying out the invention described below when taken in conjunction with the drawings and the claims.

以下、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されてはならない。 Hereinafter, further detailed description will be given with reference to the accompanying drawings. The drawings show preferred embodiments. However, it can be implemented in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

［システム構成］
一実施の形態における暗号化パケット処理システムの構成を示す図１を参照すると、この暗号化パケット処理システムＳＹＳにおいては、インターネットなどのＩＰ（Internet
Protocol）ネットワーク１を通して、対向する第１のローカルネットワーク２及び第２
のローカルネットワーク３間で（厳密には、これらのローカルネットワークにそれぞれ収容されている端末などの通信装置間で）ＩＰパケットを送受信する場合、セキュリティ保証のために、ＩＰトンネル４を通してトンネルモードで暗号化パケットを送受信する。 [System configuration]
Referring to FIG. 1 showing the configuration of an encrypted packet processing system in one embodiment, this encrypted packet processing system SYS has an IP (Internet) such as the Internet.
Protocol) through the network 1, the opposing first local network 2 and second
When transmitting and receiving IP packets between local networks 3 (strictly speaking, between communication devices such as terminals respectively accommodated in these local networks), encryption is performed in tunnel mode through the IP tunnel 4 in order to guarantee security. Send and receive encrypted packets.

トンネルモードで暗号化パケットを送受信する場合、暗号（認証を含む）処理及びカプセル処理に起因し、暗号化パケットのパケット長が元のＩＰパケット（平文パケット）と比較して増大するので、ＩＰネットワーク１のＩＰトンネル４で規定された最大転送バイト長（最大伝送単位ＭＴＵ：Maximum Transfer Unit）を超えることがある。 When an encrypted packet is transmitted / received in tunnel mode, the packet length of the encrypted packet increases compared to the original IP packet (plaintext packet) due to encryption (including authentication) processing and capsule processing. The maximum transfer byte length (maximum transmission unit MTU: Maximum Transfer Unit) defined by one IP tunnel 4 may be exceeded.

このために、ＩＰネットワーク１の送信側に存在するパケット処理装置（例えば、ゲートウェイ装置）１０は、暗号化パケットをＭＴＵ値内に収まるようにフラグメント処理（分割または断片化処理）して送信する。一方、ＩＰネットワーク１の受信側に存在するパ
ケット処理装置２０は、フラグメント処理された暗号化パケット（暗号化フラグメントパケット）にデカプセル処理及び復号（認証を含む）処理を施した複数の（少なくとも２つの）平文フラグメントパケットを第２のローカルネットワーク３に転送する。 For this purpose, the packet processing device (for example, gateway device) 10 existing on the transmission side of the IP network 1 transmits the encrypted packet by performing fragment processing (dividing or fragmenting processing) so as to be within the MTU value. On the other hand, the packet processing device 20 existing on the receiving side of the IP network 1 has a plurality of (at least two) packets that have been subjected to decapsulation processing and decryption (including authentication) processing on an encrypted packet (encrypted fragment packet) that has been fragmented. ) Forward the plaintext fragment packet to the second local network 3.

［パケット処理装置の構成］
図２は、図１に示す一実施の形態の暗号化パケット処理システムＳＹＳにおける送信側及び受信側パケット処理装置１０，２０の構成を示すブロック図である。 [Configuration of packet processing device]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the transmission side and reception side packet processing apparatuses 10 and 20 in the encrypted packet processing system SYS of the embodiment shown in FIG.

送信側パケット処理装置１０においては、暗号（認証を含む）処理及びカプセル処理後の暗号化パケットに対してＭＴＵ値オーバによるフラグメント処理の必要が発生した場合、各フラグメントパケット内で暗号ブロック単位及び認証ブロック単位がクローズ（完結）するように、つまり暗号及び認証処理が各フラグメント内で実行できるように、フラグメント処理を実行する。 In the packet processing apparatus 10 on the transmission side, when encryption processing (including authentication) processing and fragment processing due to MTU value over occurs for the encrypted packet after the capsule processing, an encryption block unit and authentication are included in each fragment packet. Fragment processing is executed so that the block unit is closed (completed), that is, encryption and authentication processing can be executed within each fragment.

そのために、各フラグメントパケットのデータ長が暗号ブロック単位及び認証ブロック単位のバイト数の公倍数となるように、及び認証範囲（認証対象領域）の開始位置と暗号範囲（暗号対象領域）の開始位置とのずれによる認証ブロックと暗号ブロックとの差分を次のフラグメントパケットの先頭に（ペイロードデータの前に）重複して挿入するように、並びにトレイラ全体を認証データと共に最終フラグメントパケット内に収めるように、フラグメント処理を実行する。 For this purpose, the data length of each fragment packet is a common multiple of the number of bytes in the encryption block unit and the authentication block unit, and the start position of the authentication range (authentication target area) and the start position of the encryption range (encryption target area) In order to insert the difference between the authentication block and the encryption block due to the shift in duplicate at the beginning of the next fragment packet (before the payload data), and to fit the entire trailer in the final fragment packet together with the authentication data, Perform fragment processing.

また、受信側パケット処理装置２０においては、受信した暗号化フラグメントパケット毎にデカプセル処理、復号処理、及び認証処理を行い、全ての暗号化フラグメントパケットの受信を待つことなく、各平文フラグメントパケットとしてそのまま第２のローカルネットワーク３に送信する。 Further, the receiving side packet processing device 20 performs decapsulation processing, decryption processing, and authentication processing for each received encrypted fragment packet, and as it is as each plaintext fragment packet without waiting for reception of all encrypted fragment packets. Transmit to the second local network 3.

一層詳述すると、送信側パケット処理装置１０においては、受信部１１で受信した第１のローカルネットワーク１からの平文のＩＰパケット（平文パケット）に対して、暗号・認証・カプセル処理部１２は暗号処理、認証処理及びカプセル処理を施して、暗号化パケットを生成する。フラグメント判定部１３は、生成された暗号化パケットのパケット長とＭＴＵ値との比較を行い、ＭＴＵ値を超えているときは（フラグメント要のときは）、フラグメント処理部１４に暗号化パケットを入力する。また、フラグメント判定部１３は、暗号化パケットのパケット長がＭＴＵ値を超えていないときは（フラグメント不要のときは）、暗号化パケットをそのまま送信部１５に入力する。 More specifically, in the transmission side packet processing apparatus 10, the encryption / authentication / capsule processing unit 12 performs encryption on the plaintext IP packet (plaintext packet) received from the first local network 1 received by the reception unit 11. Processing, authentication processing, and capsule processing are performed to generate an encrypted packet. The fragment determination unit 13 compares the packet length of the generated encrypted packet with the MTU value, and when the MTU value is exceeded (when fragmentation is required), the encrypted packet is input to the fragment processing unit 14 To do. In addition, when the packet length of the encrypted packet does not exceed the MTU value (when no fragment is necessary), the fragment determination unit 13 inputs the encrypted packet to the transmission unit 15 as it is.

フラグメント処理部１４は、暗号化パケットに対して、フラグメント処理を行う。フラグメント処理を施された複数の暗号化フラグメントパケット及びフラグメント判定部１３からの暗号化パケットは、送信部１５からＩＰネットワーク１のＩＰトンネル４を通して、受信側パケット処理装置２０に送信される。 The fragment processing unit 14 performs fragment processing on the encrypted packet. The plurality of encrypted fragment packets subjected to the fragment processing and the encrypted packets from the fragment determination unit 13 are transmitted from the transmission unit 15 to the reception side packet processing device 20 through the IP tunnel 4 of the IP network 1.

受信側パケット処理装置２０において、受信部２１は送信側パケット処理装置１０から送信された暗号化パケット（暗号化フラグメントパケットを含む）をＩＰネットワーク１のＩＰトンネル４を通して受信する。フラグメント判定部２２は受信された暗号化パケットのフラグメント有無をトンネル用ＩＰヘッダ内のフラグメント制御情報に基づいて判定する。 In the reception side packet processing device 20, the reception unit 21 receives the encrypted packet (including the encrypted fragment packet) transmitted from the transmission side packet processing device 10 through the IP tunnel 4 of the IP network 1. The fragment determination unit 22 determines the presence / absence of a fragment of the received encrypted packet based on the fragment control information in the tunnel IP header.

順序補正部２３は、複数の暗号化フラグメントパケットの受信順が逆転していた場合、対象のフラグメントパケットを一時的にバッファメモリに待機して順序を補正するが、順序逆転の確率は非常に小さい。送信側パケット処理装置１０における送信制御により、フラグメントパケットの順序逆転が発生しない場合は、順序補正部２３は不必要となる。第
１の復号・認証・デカプセル制御部２４は、フラグメント処理されていない暗号化パケットに対して、通常の復号処理、認証処理、及びデカプセル処理を施すための制御を行う。 When the receiving order of a plurality of encrypted fragment packets is reversed, the order correcting unit 23 temporarily waits for the target fragment packet in the buffer memory to correct the order, but the probability of the order inversion is very small. . If the order of fragment packets does not reverse due to the transmission control in the transmission side packet processing apparatus 10, the order correction unit 23 is unnecessary. The first decryption / authentication / decapsulation control unit 24 performs control for performing normal decryption processing, authentication processing, and decapsulation processing on an encrypted packet that has not been fragmented.

クラシファイテーブル２５Ａ及びＳＡＤＢ（Security Association Data Base）テーブル２５Ｂは、ＩＰｓｅｃ処理すべきパケットの処理アルゴリズム及びキー情報などを確定するために使用される。クラシファイテーブル２５Ａは、トンネル用ＩＰヘッダ内の送信元（ソース）アドレス（Source Address）及び宛先アドレス（Destination Address）と
、暗号ヘッダとしてのＥＳＰ（Encapsulating Security Payload）ヘッダ内のＳＰＩ（Security Parameters Index）情報などにより、ＳＡＤＢテーブル２５Ｂのエントリー番号
ＳＡ−ＩＤを抽出する。このエントリー番号ＳＡ−ＩＤに基づき、ＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内からそのパケットに適用すべきＩＰｓｅｃのアルゴリズム及びキー情報などが選択できる。 The classification table 25A and the SADB (Security Association Data Base) table 25B are used to determine a processing algorithm, key information, and the like of a packet to be IPsec processed. The classification table 25A includes a source address (Source Address) and a destination address (Destination Address) in a tunnel IP header, and an SPI (Security Parameters Index) in an ESP (Encapsulating Security Payload) header as an encryption header. The entry number SA-ID of the SADB table 25B is extracted based on information or the like. Based on the entry number SA-ID, an IPsec algorithm and key information to be applied to the packet can be selected from the SADB table 25B.

ここで、ＳＰＩ情報は、ＥＳＰトンネルモードで接続される第１及び第２のローカルネットワーク２，３間の安全なＩＰトンネル４に対応するＳＡ（Security Association）を識別するための識別情報である。 Here, the SPI information is identification information for identifying an SA (Security Association) corresponding to the secure IP tunnel 4 between the first and second local networks 2 and 3 connected in the ESP tunnel mode.

復号・認証アルゴリズム実行部２６は、暗号アルゴリズム及び認証アルゴリズムに従って、復号ブロック単位及び認証ブロック単位に復号処理及び認証処理（認証演算処理と記載することもある）を行う。第２の復号・認証・デカプセル制御部２７は、フラグメント処理された暗号化フラグメントパケットに対して、後に詳述する復号処理、認証処理、及びデカプセル処理を施すための制御を行う。 The decryption / authentication algorithm execution unit 26 performs decryption processing and authentication processing (also referred to as authentication calculation processing) in units of decryption blocks and authentication blocks in accordance with the encryption algorithm and the authentication algorithm. The second decryption / authentication / decapsulation control unit 27 performs control for performing decryption processing, authentication processing, and decapsulation processing, which will be described in detail later, on an encrypted fragment packet that has been fragmented.

継続制御用テーブル２８は、複数の暗号化フラグメントパケットについて、デカプセル処理及び復号処理を施して複数の平文フラグメントパケットを作成するための継続（引継）情報を格納するテーブルである。この継続制御用テーブル２８には、受信中の暗号化フラグメントパケットのフラグメント識別子ＦＩＤ及び送信元ＩＰアドレスに基づいて他の暗号化フラグメントパケットと区別された番号毎にエントリー番号ＳＡ−ＩＤなどの各種情報が格納される（図３参照）。 The continuation control table 28 is a table that stores continuation (takeover) information for creating a plurality of plaintext fragment packets by performing a decapsulation process and a decryption process for a plurality of encrypted fragment packets. The continuation control table 28 includes various information such as an entry number SA-ID for each number distinguished from other encrypted fragment packets based on the fragment identifier FID and the source IP address of the encrypted fragment packet being received. Is stored (see FIG. 3).

送信部２９は、第１及び第２の復号・認証・デカプセル制御部２４，２７からの平文パケット及び平文フラグメントパケットを第２のローカルネットワーク３に送信する。 The transmission unit 29 transmits the plaintext packet and the plaintext fragment packet from the first and second decryption / authentication / decapsulation control units 24 and 27 to the second local network 3.

上述した暗号化パケット処理システムＳＹＳにおけるパケット処理装置１０，２０は、送信側及び受信側のパケット処理機能だけをそれぞれ有する構成として説明したが、実際の運用では、各パケット処理装置１０，２０が双方のパケット処理機能を有する構成であることは、当業者が容易に理解できることである。 The packet processing devices 10 and 20 in the above-described encrypted packet processing system SYS have been described as having only the packet processing functions on the transmission side and the reception side. However, in actual operation, both the packet processing devices 10 and 20 are both Those skilled in the art can easily understand that the configuration has the packet processing function.

［送信側パケット処理装置における処理］
次に、図１、図２及び図３に示す送信側パケット処理装置１０におけるパケット処理について、図４及び図６を併せ参照して説明する。 [Processing in packet processing apparatus on transmission side]
Next, packet processing in the transmission-side packet processing apparatus 10 shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be described with reference to FIGS.

図４は暗号化プロトコルをＥＳＰ（暗号ペイロード）トンネルモードとした場合の送信側パケット処理装置１０における暗号化フラグメントパケットの生成処理例を説明するための図である。また、図６は送信側パケット処理装置１０におけるパケット生成処理の概要手順を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a process for generating an encrypted fragment packet in the transmission side packet processing apparatus 10 when the encryption protocol is set to the ESP (encryption payload) tunnel mode. FIG. 6 is a flowchart showing an outline procedure of packet generation processing in the transmission side packet processing apparatus 10.

送信側パケット処理装置１０においてＥＳＰトンネルモードで暗号化パケットを送信するとき、図４に示すように、ＩＰｖ４（Internet Protocol Version 4）の暗号化パケッ
トは、元のＩＰパケット（平文パケット）に対して、暗号範囲（暗号対象領域）を暗号単
位（例えば、８／１６／３２バイト）に合わせ、かつ認証範囲（認証対象領域）を４バイトアライメントに合わせるために、パディング、パディング長、及び次ヘッダからなるＥＳＰトレイラを平文パケットのペイロードデータの最後に付加した全領域に対応するＥＳＰペイロードが暗号処理される。 When the transmission side packet processing apparatus 10 transmits an encrypted packet in the ESP tunnel mode, as shown in FIG. 4, the encrypted packet of IPv4 (Internet Protocol Version 4) is compared with the original IP packet (plaintext packet). From the padding, the padding length, and the next header in order to match the encryption range (encryption target area) to the cipher unit (eg, 8/16/32 bytes) and the authentication range (authentication target area) to 4-byte alignment The ESP payload corresponding to the entire area in which the ESP trailer is added to the end of the payload data of the plaintext packet is encrypted.

また、暗号化パケットには、ＥＳＰペイロードの前に、暗号アルゴリズム及び認証アルゴリズムの判定のためのＳＰＩ情報を含むＥＳＰヘッダ（８バイト）が付加されると共に、ＥＳＰペイロードの後に、ＥＳＰ認証データが付加される。さらに、暗号化パケットには、ＥＳＰヘッダ、ＥＳＰペイロード、及びＥＳＰ認証データをカプセル処理するためのトンネル用ＩＰヘッダ（２０バイトのＯｕｔ＿ＩＰヘッダ）が付加される。 In addition, an ESP header (8 bytes) including SPI information for determining an encryption algorithm and an authentication algorithm is added to the encrypted packet before the ESP payload, and ESP authentication data is added after the ESP payload. Is done. Furthermore, a tunnel IP header (20-byte Out_IP header) for encapsulating the ESP header, ESP payload, and ESP authentication data is added to the encrypted packet.

ここで、暗号範囲はＥＳＰペイロードの領域に対応し、認証範囲はＥＳＰヘッダ及びＥＳＰペイロードの双方の領域に対応する。 Here, the encryption range corresponds to the ESP payload area, and the authentication range corresponds to both the ESP header and ESP payload areas.

上述したような平文パケットから暗号化パケットを生成する処理は、送信側パケット処理装置１０における暗号・認証・カプセル処理部１２によって実施される（図６中のＴ１１）。 The process for generating the encrypted packet from the plaintext packet as described above is performed by the encryption / authentication / capsule processing unit 12 in the transmission side packet processing apparatus 10 (T11 in FIG. 6).

この暗号化パケットの生成処理において、オリジナルＩＰヘッダ（２０バイトのＯｒｉ＿ＩＰヘッダ）及び複数のペイロードａ，ｂ，ｃから構成される平文パケットに付加された領域部分に応じて、暗号化パケットのパケット長がＭＴＵ値を超えたことをフラグメント判定部１３が判定した場合（図６中のＴ１２）、フラグメント処理部１４は次の条件でフラグメント処理を実行する（図６中のＴ１３）。 In this encrypted packet generation process, the packet length of the encrypted packet is determined according to the area portion added to the plaintext packet composed of the original IP header (20-byte Ori_IP header) and a plurality of payloads a, b, and c. When the fragment determination unit 13 determines that the value exceeds the MTU value (T12 in FIG. 6), the fragment processing unit 14 executes fragment processing under the following conditions (T13 in FIG. 6).

条件１：各フラグメントパケットにおいては、暗号ブロック単位及び認証ブロック単位で暗号範囲及び認証範囲が分割できるので、暗号化パケットのＬ１及びＬ２の値を暗号単位及び暗号ブロック単位に合わせる。例えば、暗号単位として、８／１６／３２バイトが用いられ、かつ認証単位として６４バイトが用いられる場合は、８，１６，３２，６４の最小公倍数である６４の倍数を暗号ブロック単位及び認証ブロック単位に選ぶことができる。 Condition 1: In each fragment packet, the encryption range and authentication range can be divided in units of encryption blocks and authentication blocks, so the values of L1 and L2 of the encrypted packet are matched to the units of encryption and encryption blocks. For example, when 8/16/32 bytes are used as the encryption unit and 64 bytes are used as the authentication unit, a multiple of 64, which is the least common multiple of 8, 16, 32, 64, is used as the encryption block unit and the authentication block. You can choose to unit.

条件２：暗号化パケットにおいて、認証範囲の開始位置と暗号範囲の開始位置とが異なるので、先の（先頭または中間の）フラグメントパケットの最終データ（ペイロードデータ）を認証範囲の開始位置と暗号範囲の開始位置とのずれ分（つまり、ＥＳＰトンネルモードでは８バイト分）を、次の（中間または最終の）フラグメントパケットの先頭データとして重複して挿入する。 Condition 2: Since the start position of the authentication range is different from the start position of the encryption range in the encrypted packet, the last data (payload data) of the previous (first or intermediate) fragment packet is changed to the start position of the authentication range and the encryption range. The difference from the start position of (that is, 8 bytes in the ESP tunnel mode) is redundantly inserted as the head data of the next (intermediate or final) fragment packet.

条件３：「パディング長」のデータが「パディング」のデータの後に送信され、「パディング長」を受信しないときは、「パディング」の削除ができないので、ＥＳＰトレイラをＥＳＰ認証データと共に一つのフラグメントパケット（最終フラグメントパケット）に取り込む。ここで、パディング長は１−２５５バイトの範囲と規定されている（ＲＦＣ２４０６）。また、ＥＳＰ認証データは、暗号化し終わったパケットと暗号鍵とから算出したハッシュ値であり、１２／１６／２０バイト（ＨＭＡＣ−ＳＨＡ−１＝２０バイト、ＨＭＡＣ−ＭＤ５＝１６バイト、ＡＥＳ−ＸＣＢＣ−ＭＡＣ−９６＝１２バイト）が用いられるとすると、最終フラグメントパケットのデータ長Ｌ３を、パディング（１−２５５バイト）＋パディグ長（１バイト）＋次ヘッダ（１バイト）＋ＥＳＰ認証データ（２０バイト）に基づいて、２７７バイトまたは２７８バイト以上とすればよい。 Condition 3: When “padding length” data is transmitted after “padding length” data and “padding length” is not received, “padding” cannot be deleted, so the ESP trailer and ESP authentication data are combined into one fragment packet. (Final fragment packet). Here, the padding length is defined as a range of 1-255 bytes (RFC2406). The ESP authentication data is a hash value calculated from the encrypted packet and the encryption key, and is 12/16/20 bytes (HMAC-SHA-1 = 20 bytes, HMAC-MD5 = 16 bytes, AES-XCBC). If -MAC-96 = 12 bytes) is used, the data length L3 of the final fragment packet is padding (1-255 bytes) + padging length (1 byte) + next header (1 byte) + ESP authentication data (20 bytes) ) May be 277 bytes or 278 bytes or more.

上述した条件１−３に従ってフラグメント処理された先頭、中間、及び最終の暗号化フラグメントパケットの各フラグメントオフセット値は、「０，Ｌ１，及びＬ１＋Ｌ２」で
あり、フラグメント処理部１４によって各トンネル用ＩＰヘッダ内に格納されて送信される。 The fragment offset values of the first, intermediate, and final encrypted fragment packets that have been fragmented in accordance with the above-described condition 1-3 are “0, L1, and L1 + L2”. It is stored in and transmitted.

［受信側パケット処理装置における処理］
次に、図１、図２及び図３に示す受信側パケット処理装置２０におけるパケット処理について、図５、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを併せ参照して説明する。 [Processing at the receiving packet processing apparatus]
Next, packet processing in the reception side packet processing apparatus 20 shown in FIGS. 1, 2, and 3 will be described with reference to FIGS. 5, 7A, 7B, and 7C.

図５は暗号化プロトコルをＥＳＰトンネルモードとした場合の受信側パケット処理装置２０における暗号化フラグメントパケット処理例を説明するための図である。また、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは受信側パケット処理装置２０におけるパケット処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a diagram for explaining an example of encrypted fragment packet processing in the reception side packet processing device 20 when the encryption protocol is set to the ESP tunnel mode. 7A, 7B, and 7C are flowcharts showing a packet processing procedure in the reception side packet processing apparatus 20.

なお、以下に説明するパケット処理において、受信した暗号化パケットが暗号化フラグメントパケットであることは、トンネル用ＩＰヘッダ内のプロトコル及びフラグメント制御情報（ＩＰｖ４の場合、Ｄ＝Ｄｏｎ’ｔＦｒａｇｍｅｎｔ、Ｍ＝ＭｏｒｅＦｒａｇｍｅｎｔ、ＦｒａｇｍｅｎｔＯｆｆｓｅｔ、ＦＩＤ＝フラグメント識別子）に基づいて識別できる。例えば、Ｐｒｏｔｏｃｏｌ＝５０の場合がＥＳＰ暗号化パケットである。また、Ｄ＝１の場合、フラグメントパケットであり、同一パケットからフラグメントされたパケットは、同一ＦＩＤが付与される。Ｄ＝１，Ｍ＝１，ＦｒａｇｍｅｎｔＯｆｆｓｅｔ＝０の場合、先頭フラグメントパケット、Ｄ＝１，Ｍ＝１，ＦｒａｇｍｅｎｔＯｆｆｓｅｔ≠０の場合、中間フラグメントパケット、またＤ＝１，Ｍ＝０の場合、最終フラグメントパケットと識別できる（図７Ａ，図７Ｂ中のＲ１，Ｒ２，Ｒ３）。 In the packet processing described below, the fact that the received encrypted packet is an encrypted fragment packet means that the protocol and fragment control information in the tunnel IP header (in the case of IPv4, D = Don't Fragment, M = More Fragment, Fragment Offset, FID = fragment identifier). For example, the case of Protocol = 50 is an ESP encrypted packet. When D = 1, the packet is a fragment packet, and packets that are fragmented from the same packet are given the same FID. D = 1, M = 1, Fragment Offset = 0, leading fragment packet, D = 1, M = 1, Fragment Offset ≠ 0, intermediate fragment packet, and D = 1, M = 0, last It can be identified as a fragment packet (R1, R2, R3 in FIGS. 7A and 7B).

まず、受信側パケット処理装置２０においては、復号・認証アルゴリズム実行部２６及び復号・認証・デカプセル制御部２７は、受信部２１で受信した先頭のフラグメント処理された暗号化パケット（先頭の暗号化フラグメントパケット）に対して、次の処理を実施した後、ローカルネットワーク３へ先頭の平文フラグメントパケットとして送信する。 First, in the packet processing apparatus 20 on the receiving side, the decryption / authentication algorithm execution unit 26 and the decryption / authentication / decapsulation control unit 27 perform the first fragment processed encrypted packet (first encrypted fragment) received by the reception unit 21. Packet) is transmitted to the local network 3 as the first plaintext fragment packet after the following processing is performed.

Ｒ１１：制御部２７は、トンネル用ＩＰヘッダ（Ｏｕｔ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）内のフラグメント識別子ＦＩＤ、送信元ＩＰアドレス及び宛先ＩＰアドレスと、ＥＳＰヘッダ内のＳＰＩ情報などとにより、クラシファイテーブル２５Ａを検索して、ＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内の対応のエントリー番号ＳＡ−ＩＤを得て、フラグメント識別子ＦＩＤ及び送信元ＩＰアドレスで区別された（縮退して付与された）番号対応に継続制御用テーブル２８にそのエントリー番号ＳＡ−ＩＤを格納する。 R11: The control unit 27 searches the classification table 25A based on the fragment identifier FID, the source IP address and the destination IP address in the tunnel IP header (Out_IP header_F1), the SPI information in the ESP header, and the like. Then, the corresponding entry number SA-ID in the SADB table 25B is obtained, and the entry number SA is stored in the continuation control table 28 in correspondence with the number distinguished (degenerated and given) by the fragment identifier FID and the source IP address. -Store the ID.

Ｒ１２：実行部２６は、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納された認証アルゴリズム及び認証用キー情報などに従い、認証ブロック単位に認証演算を行う。また、制御部２７は、最終ブロックの認証演算引継情報を上記処理Ｒ１１と同様に継続制御用テーブル２８に格納する。 R12: The execution unit 26 performs an authentication calculation for each authentication block according to the authentication algorithm and the authentication key information stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID. Further, the control unit 27 stores the authentication calculation takeover information of the final block in the continuation control table 28 as in the process R11.

Ｒ１３：さらに、実行部２６は、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納された暗号アルゴリズム及び暗号キー情報などに従って、暗号ブロック単位に復号処理を実行する。また、制御部２７は、最終ブロックの復号演算引継情報を上記処理Ｒ１１と同様に継続制御用テーブル２５Ｂに格納する。 R13: Further, the execution unit 26 executes the decryption process in units of cipher blocks according to the cipher algorithm and cipher key information stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID. Further, the control unit 27 stores the decoding operation takeover information of the final block in the continuation control table 25B as in the process R11.

Ｒ１４：制御部２７は、実行部２６によって復号化されたデータからオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ）を抽出すると共に、ペイロードを作成する。 R14: The control unit 27 extracts the original IP header (Ori_IP header) from the data decoded by the execution unit 26 and creates a payload.

Ｒ１５：制御部２７は、抽出したオリジナルＩＰヘッダに対して、トンネル用ＩＰヘッダ（Ｏｕｔ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）よりフラグメント情報としてのオフセット値「０」を抽
出して挿入する。また、制御部２７は、ＴＴＬ（Time to Live）、パケット長、及びヘッダチェックサムを算出して挿入し、先頭の平文フラグメントパケットのオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）を作成し、後の処理Ｒ１７において上記処理Ｒ１１と同様に継続制御用テーブル２８に格納する。 R15: The control unit 27 extracts the offset value “0” as fragment information from the tunnel IP header (Out_IP header_F1) and inserts it into the extracted original IP header. Further, the control unit 27 calculates and inserts a TTL (Time to Live), a packet length, and a header checksum, creates an original IP header (Ori_IP header_F1) of the first plaintext fragment packet, and performs subsequent processing R17. In the same manner as the process R11, the data is stored in the continuation control table 28.

Ｒ１６：制御部２７は、上記処理Ｒ１４及びＲ１５で作成したオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）及び復号データ（ペイロードａ）より、先頭の平文フラグメントパケットを作成し、送信部２９を通してローカルネットワーク３に送信する。 R16: The control unit 27 creates a head plaintext fragment packet from the original IP header (Ori_IP header_F1) and the decrypted data (payload a) created in the above-described processing R14 and R15, and transmits them to the local network 3 through the transmission unit 29 To do.

また、受信側パケット処理装置２０においては、復号・認証アルゴリズム実行部２６及び復号・認証・デカプセル制御部２７は、受信部２１で受信した中間（ここでは、１つ）のフラグメント処理された暗号化パケット（中間の暗号化フラグメントパケット）に対して、次の処理を実施した後、ローカルネットワーク３へ中間の平文フラグメントパケットとして送信する。 Further, in the packet processing apparatus 20 on the receiving side, the decryption / authentication algorithm execution unit 26 and the decryption / authentication / decapsulation control unit 27 are encrypted by intermediate (here, one) fragment processing received by the reception unit 21. The following processing is performed on the packet (intermediate encrypted fragment packet), and then transmitted to the local network 3 as an intermediate plaintext fragment packet.

Ｒ２１：制御部２７は、先頭の暗号化フラグメントパケットの受信時に格納されたフラグメント識別子ＦＩＤ及び送信元ＩＰアドレスで区別された番号対応のエントリー番号ＳＡ−ＩＤを継続制御用テーブル２８から取り出す。 R21: The control unit 27 extracts from the continuation control table 28 the entry number SA-ID corresponding to the number distinguished by the fragment identifier FID and the source IP address stored at the time of reception of the first encrypted fragment packet.

Ｒ２２：制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された認証演算引継情報を認証演算初期情報に設定後、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納されている認証アルゴリズム及び認証キー情報などに従い、実行部２６よって認証ブロック単位に認証演算を行わせる。また、制御部２７は、最終ブロックの認証演算引継情報を継続制御用テーブル２８の同一領域に上書きして格納する。 R22: The control unit 27 sets the authentication calculation takeover information stored in the continuation control table 28 as authentication calculation initial information, and then stores the authentication algorithm and authentication key stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID. According to the information and the like, the execution unit 26 performs an authentication calculation for each authentication block. The control unit 27 overwrites and stores the authentication calculation takeover information of the last block in the same area of the continuation control table 28.

Ｒ２３：さらに、制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された復号演算引継情報を復号演算初期情報に設定後、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納されている暗号アルゴリズム及び暗号キー情報などに従って、実行部２６によって暗号ブロック単位（先頭８バイトを除く）に復号処理を実行させる。制御部２７は、最終ブロックの復号演算引継情報を継続制御用テーブル２８の同一領域に上書きして格納する。制御部２７は、実行部２６によって復号化されたデータからオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ）を抽出すると共に、ペイロードを作成する。 R23: Further, the control unit 27 sets the decryption calculation takeover information stored in the continuation control table 28 as the decryption calculation initial information, and then stores the encryption algorithm stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID and According to the encryption key information or the like, the execution unit 26 executes the decryption process in units of encryption blocks (excluding the first 8 bytes). The control unit 27 overwrites and stores the decoding calculation takeover information of the last block in the same area of the continuation control table 28. The control unit 27 extracts the original IP header (Ori_IP header) from the data decoded by the execution unit 26 and creates a payload.

Ｒ２４：制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された先頭の平文フラグメントパケットのオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）を取り出し、トンネル用ＩＰヘッダ（Ｏｕｔ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ２）よりオフセット値「Ｌ１」を抽出して挿入する。また、制御部２７は、ＴＴＬ、パケット長、及びヘッダチェックサムを算出して挿入し、中間の平文フラグメントパケットのオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ２）を作成する。 R24: The control unit 27 extracts the original IP header (Ori_IP header_F1) of the head plaintext fragment packet stored in the continuation control table 28, and extracts the offset value “L1” from the tunnel IP header (Out_IP header_F2). And insert. Further, the control unit 27 calculates and inserts the TTL, the packet length, and the header checksum, and creates an original IP header (Ori_IP header_F2) of the intermediate plaintext fragment packet.

Ｒ２５：制御部２７は、上記処理Ｒ２３及びＲ２４で作成したオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ２）及び復号データ（ペイロードｂ）に基づいて、中間の平文フラグメントパケットを作成し、送信部２９を通してローカルネットワーク３に送信する。 R25: The control unit 27 creates an intermediate plaintext fragment packet based on the original IP header (Ori_IP header_F2) and the decrypted data (payload b) created in the processes R23 and R24, and sends the intermediate network 3 through the transmission unit 29. Send to.

さらに、受信側パケット処理装置２０においては、復号・認証アルゴリズム実行部２６及び復号・認証・デカプセル制御部２７は、受信部２１で受信した最終のフラグメント処理された暗号化パケット（最終の暗号化フラグメントパケット）に対して、次の処理を実施した後、ローカルネットワーク３へ最終の平文フラグメントパケットとして送信する。 Further, in the reception side packet processing device 20, the decryption / authentication algorithm execution unit 26 and the decryption / authentication / decapsulation control unit 27 perform the final fragment-processed encrypted packet (final encrypted fragment) received by the reception unit 21. Packet) is transmitted to the local network 3 as the final plaintext fragment packet.

Ｒ３１：制御部２７は、先頭の平文フラグメントパケットの受信時に格納されたフラグ
メント識別子ＦＩＤ及び送信元ＩＰアドレスで区別された番号対応のエントリー番号ＳＡ−ＩＤを継続制御用テーブル２８から取り出す。 R31: The control unit 27 extracts from the continuation control table 28 the entry number SA-ID corresponding to the number distinguished by the fragment identifier FID and the source IP address stored when the first plaintext fragment packet is received.

Ｒ３２：制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された認証演算引継情報を認証演算初期情報に設定後、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納されている認証アルゴリズム及び認証キー情報などに従い、実行部２６によって認証ブロック単位に認証演算を行わせ、最後のデータのＥＳＰ認証データと演算照合して認証判定を行う。 R32: The control unit 27 sets the authentication calculation takeover information stored in the continuation control table 28 as authentication calculation initial information, and then stores the authentication algorithm and authentication key stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID. According to the information and the like, the execution unit 26 performs an authentication calculation for each authentication block, and performs an authentication check by calculating and collating with the ESP authentication data of the last data.

Ｒ３３：さらに、制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された復号演算引継情報を復号演算初期情報に設定後、エントリー番号ＳＡ−ＩＤ対応のＳＡＤＢテーブル２５Ｂ内に格納されている暗号アルゴリズム及び暗号キー情報などに従って、実行部２６によって暗号ブロック単位（先頭８バイトを除く）に復号処理を実行させる。 R33: Further, the control unit 27 sets the decryption calculation takeover information stored in the continuation control table 28 as the decryption calculation initial information, and then stores the encryption algorithm stored in the SADB table 25B corresponding to the entry number SA-ID and According to the encryption key information or the like, the execution unit 26 executes the decryption process in units of encryption blocks (excluding the first 8 bytes).

Ｒ３４：制御部２７は、復号処理後のデータからペイロードを作成すると共に、トレイラ及び認証データを削除する。 R34: The control unit 27 creates a payload from the decrypted data and deletes the trailer and the authentication data.

Ｒ３５：制御部２７は、継続制御用テーブル２８に格納された先頭の平文フラグメントパケットのオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ１）を取り出し、トンネル用ＩＰヘッダ（Ｏｕｔ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ３）よりオフセット値「Ｌ１＋Ｌ２」を抽出して挿入する。また、制御部２７は、ＴＴＬ、パケット長、及びヘッダチェックサムを算出して挿入し、最終の平文フラグメントパケットのオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ３）を作成する。 R35: The control unit 27 extracts the original IP header (Ori_IP header_F1) of the first plaintext fragment packet stored in the continuation control table 28, and extracts the offset value “L1 + L2” from the tunnel IP header (Out_IP header_F3). And insert. Also, the control unit 27 calculates and inserts the TTL, packet length, and header checksum, and creates the original IP header (Ori_IP header_F3) of the final plaintext fragment packet.

Ｒ３６：制御部２７は、上記処理Ｒ３４及びＲ３５で作成したオリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ３）及び復号データ（ペイロードｃ）に基づいて、最終の平文フラグメントパケットを作成し、送信部２９を通してローカルネットワーク３に送信する。 R36: The control unit 27 creates a final plaintext fragment packet based on the original IP header (Ori_IP header_F3) and the decrypted data (payload c) created in the processes R34 and R35, and sends the final plaintext fragment packet through the transmission unit 29. Send to.

Ｒ３７：ただし、上記処理Ｒ３２に続く認証判定が異常「ＮＧ」となった場合は、オリジナルＩＰヘッダ（Ｏｒｉ＿ＩＰヘッダ＿Ｆ３）の情報、例えばオフセット値「Ｌ１＋Ｌ２」を「０」に改ざんして送信することにより、受信先でフラグメントエラーとして廃棄させる。 R37: However, when the authentication determination following the above-described process R32 is abnormal “NG”, information of the original IP header (Ori_IP header_F3), for example, the offset value “L1 + L2” is altered to “0” and transmitted. To discard as a fragment error at the receiving destination.

上述した受信側パケット処理装置２０のパケット処理において、受信した先頭、中間、及び最終の暗号化フラグメントパケットに順序逆転が発生した場合は、順序補正部２３によって、受信したパケットをバッファメモリに一時的に待機して順序を補正した後、上記各処理を実行すればよい。ただし、現状のネットワーク構成装置としてのゲートウェイ装置などは、パケットの順序保証を行っているものが多く存在し、また送信側のフラグメント処理で各フラグメントパケット長を操作（ほぼ同等または後のフラグメント長を大きくになるようにフラグメント処理）すれば、順序逆転の確率は非常に小さくなる。したがって、受信するパケットの順序逆転が発生しないことを前提すれば、順序補正部２３は不要となる。 In the packet processing of the reception side packet processing device 20 described above, when order reversal occurs in the received first, middle, and last encrypted fragment packets, the order correction unit 23 temporarily stores the received packets in the buffer memory. The above-described processes may be executed after waiting for the process to correct the order. However, there are many gateway devices as current network components that guarantee the order of packets, and each fragment packet length is manipulated by fragment processing on the transmission side (almost equal or later fragment length If fragment processing is performed so as to increase, the probability of order reversal becomes very small. Therefore, if it is assumed that the order of the received packets will not be reversed, the order corrector 23 becomes unnecessary.

［一実施の形態の効果］
上述した一実施の形態によれば、暗号・認証・カプセル処理に起因するパケット長の増大によりＭＴＵ値超えが発生した暗号化パケットを簡易にフラグメント処理し、トンネルモードで送信した場合、受信側パケット処理装置においてリアセンブル処理のためにフラグメント処理された全ての暗号化パケットが受信されるまで待機する必要がなく、パケット処理装置内の伝送遅延の削減が図れ、ネットワークの伝送性能を向上させることができる。 [Effect of one embodiment]
According to the above-described embodiment, when an encrypted packet that exceeds the MTU value due to an increase in packet length due to encryption / authentication / capsule processing is simply fragmented and transmitted in tunnel mode, the receiving side packet There is no need to wait until all encrypted packets that have been fragmented for reassembly processing are received by the processing device, so that the transmission delay in the packet processing device can be reduced and the transmission performance of the network can be improved. it can.

［変形例］
上述した一実施の形態における処理はコンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの記録媒体、さらには通信回線を経て提供可能である。 [Modification]
The processing in the above-described embodiment is provided as a computer-executable program, and can be provided via a recording medium such as a CD-ROM or a flexible disk, and further via a communication line.

また、上述した一実施の形態における各処理はその任意の複数または全てを選択し組合せて実施することもできる。 In addition, each of the processes in the above-described embodiment can be performed by selecting and combining any or all of the processes.

一実施の形態の暗号化パケット処理システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encryption packet processing system of one Embodiment. 図１におけるパケット処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the packet processing apparatus in FIG. 継続制御用テーブルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the table for continuation control. 送信側パケット処理装置におけるパケット生成処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the packet production | generation process in the transmission side packet processing apparatus. 受信側パケット処理装置におけるパケット処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the packet processing in a receiving side packet processing apparatus. 送信側パケット処理装置におけるパケット生成処理手順を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the packet production | generation procedure in a transmission side packet processing apparatus. 受信側パケット処理装置におけるパケット処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the packet processing procedure in a receiving side packet processing apparatus. 受信側パケット処理装置におけるパケット処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the packet processing procedure in a receiving side packet processing apparatus. 受信側パケット処理装置におけるパケット処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the packet processing procedure in a receiving side packet processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

ＳＹＳ暗号化パケット処理システム
１ＩＰネットワーク
２ローカルネットワーク
３ローカルネットワーク
４ＩＰトンネル
１０送信側パケット処理装置
２０受信側パケット処理装置
１１受信部
１２暗号・認証・カプセル処理部
１３フラグメント判定部
１４フラグメント処理部
１５送信部
２１受信部
２２フラグメント判定部
２３順序補正部
２４第１の復号・認証・デカプセル制御部
２５Ａクラシファイテーブル
２５ＢＳＡＤＢテーブル
２６復号・認証アルゴリズム実行部
２７第２の復号・認証・デカプセル制御部
２８継続制御用テーブル
２９送信部 SYS Encrypted packet processing system 1 IP network 2 Local network 3 Local network 4 IP tunnel 10 Transmission side packet processing device 20 Reception side packet processing device 11 Reception unit 12 Encryption / authentication / capsule processing unit 13 Fragment determination unit 14 Fragment processing unit 15 Transmission unit 21 Reception unit 22 Fragment determination unit 23 Order correction unit 24 First decryption / authentication / decapsulation control unit 25A Classify table 25B SADB table 26 Decryption / authentication algorithm execution unit 27 Second decryption / authentication / decapsulation control unit 28 Continuous control table 29 Transmitter

Claims

ペイロードデータを含む平文パケットに暗号・認証・カプセル処理を施した暗号化パケットをトンネルモードで送信するとき、前記暗号化パケットの暗号対象領域及び認証対象領域を複数に分割して複数の暗号化フラグメントパケットを作成し、前記複数の暗号化フラグメントパケットに順番を識別するための識別子を含むトンネル用ヘッダをそれぞれ付加するとともに、先の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数を次の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの前に重複して付加するフラグメント処理部と、
前記トンネルモードで受信した前記複数の暗号化フラグメントパケットに復号・認証・デカプセル処理を施し、前記トンネル用ヘッダからそれぞれ抽出した前記識別子を書き込んだ前記平文パケット対応のペイロードデータをそれぞれ有する複数の平文フラグメントパケットを生成して受信端に向けて送信させる制御部と、
を備えるパケット処理装置。 When an encrypted packet obtained by performing encryption / authentication / capsulation processing on a plaintext packet including payload data is transmitted in tunnel mode, the encryption target area and the authentication target area of the encrypted packet are divided into a plurality of encrypted fragments. A packet is created, a tunnel header including an identifier for identifying the order is added to each of the plurality of encrypted fragment packets, and a predetermined number of the rear part of the payload data in the previous encrypted fragment packet is added to the next encrypted fragment A fragment processing unit for duplicating and adding the payload data in the packet;
A plurality of plaintext fragments each having payload data corresponding to the plaintext packet in which the identifier extracted from the tunnel header is written by performing decryption / authentication / decapsulation processing on the plurality of encrypted fragment packets received in the tunnel mode A control unit that generates a packet and transmits it toward the receiving end;
A packet processing apparatus.

前記ペイロードデータの後部所定数は、前記暗号対象領域の開始位置と前記認証対象領域の開始位置との差分のバイト数に対応する請求項１記載のパケット処理装置。 The packet processing apparatus according to claim 1, wherein the rear predetermined number of the payload data corresponds to a number of bytes of a difference between a start position of the encryption target area and a start position of the authentication target area.

前記複数の暗号化フラグメントパケット数がｎ（２＜ｎ、ｎは自然数）であるとき、
１番目（先頭）の暗号化フラグメントパケットは、暗号ヘッダ、オリジナルヘッダ、及び第１ペイロードデータを有し、前記暗号ヘッダは暗号アルゴリズム及び認証アルゴリズムの判定のための識別情報を含み、
ｍ番目（１＜ｍ＜ｎ、ｍは自然数）の暗号化フラグメントパケットは、第（ｍ−１）重複付加データを有し、前記第（ｍ−１）重複付加データは（ｍ−１）番目の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数に対応し、
ｎ番目（最終）の暗号化フラグメントパケットは、第（ｎ−１）重複付加データ、第ｎペイロードデータ、及び認証データを有し、前記第（ｎ−１）重複付加データは（ｎ−１）番目の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数に対応する請求項１記載のパケット処理装置。 When the number of encrypted fragment packets is n (2 <n, n is a natural number),
The first (first) encrypted fragment packet has an encryption header, an original header, and first payload data, and the encryption header includes identification information for determination of an encryption algorithm and an authentication algorithm,
The m-th encrypted fragment packet (1 <m <n, where m is a natural number) has (m−1) th redundant additional data, and the (m−1) th redundant additional data is the (m−1) th. Corresponding to the rear predetermined number of payload data in the encrypted fragment packet of
The nth (final) encrypted fragment packet has (n-1) th duplicate additional data, nth payload data, and authentication data, and the (n-1) th duplicate additional data is (n-1). The packet processing device according to claim 1, wherein the packet processing device corresponds to a predetermined number of rear portions of payload data in the th encrypted fragment packet.

前記複数の暗号化フラグメントパケットが少なくとも２つであるとき、
先頭の暗号化フラグメントパケットは、暗号ヘッダ、オリジナルヘッダ、及び第１ペイロードデータを有し、前記暗号ヘッダは暗号アルゴリズム及び認証アルゴリズムの判定のための識別情報を含み、
最終の暗号化フラグメントパケットは、重複付加データ、第２ペイロードデータ、及び認証データを有し、前記重複付加データは前記先頭の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数に対応する請求項１記載のパケット処理装置。 When the plurality of encrypted fragment packets is at least two,
The first encrypted fragment packet has a cryptographic header, an original header, and first payload data, and the cryptographic header includes identification information for determination of a cryptographic algorithm and an authentication algorithm,
The final encrypted fragment packet includes duplicate additional data, second payload data, and authentication data, and the duplicate additional data corresponds to a predetermined number of rear portions of payload data in the first encrypted fragment packet. Packet processing equipment.

前記制御部は、前記最終の暗号化フラグメントパケットの前記認証データを用いて認証演算結果を判定し、判定結果が異常であるときは、最終の平文フラグメントパケットにおけるオリジナルヘッダを改ざんする請求項３または４記載のパケット処理装置。 The control unit determines an authentication calculation result using the authentication data of the final encrypted fragment packet, and if the determination result is abnormal, the control unit alters the original header in the final plaintext fragment packet. 5. The packet processing device according to 4.

ペイロードデータを含む平文パケットに暗号・認証・カプセル処理を施した暗号化パケットをトンネルモードで送信するとき、前記暗号化パケットの暗号対象領域及び認証対象領域を複数に分割して複数の暗号化フラグメントパケットを作成し、前記複数の暗号化フラグメントパケットに順番を識別するための識別子を含むトンネル用ヘッダをそれぞれ付加するとともに、先の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの後部所定数を次の暗号化フラグメントパケットにおけるペイロードデータの前に重複して付加するステップと、
前記トンネルモードで受信した前記複数の暗号化フラグメントパケットに復号・認証・
デカプセル処理を施し、前記トンネル用ヘッダからそれぞれ抽出した前記識別子を書き込んだ前記平文パケット対応のペイロードデータをそれぞれ有する複数の平文フラグメントパケットを生成して受信端に向けて送信させるステップと、
を備えるパケット処理方法。 When an encrypted packet obtained by performing encryption / authentication / capsulation processing on a plaintext packet including payload data is transmitted in tunnel mode, the encryption target area and the authentication target area of the encrypted packet are divided into a plurality of encrypted fragments. A packet is created, a tunnel header including an identifier for identifying the order is added to each of the plurality of encrypted fragment packets, and a predetermined number of the rear part of the payload data in the previous encrypted fragment packet is added to the next encrypted fragment Duplicating before the payload data in the packet;
Decrypt, authenticate, and encrypt the plurality of encrypted fragment packets received in the tunnel mode.
Performing a decapsulation process, generating a plurality of plaintext fragment packets each having payload data corresponding to the plaintext packet in which the identifier extracted from each of the tunnel headers is written, and transmitting the packets to the receiving end;
A packet processing method comprising: