JP2013514682A - ノード間秘密保持通信方法およびシステム - Google Patents

ノード間秘密保持通信方法およびシステム Download PDF

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Abstract

本発明は有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法およびシステムを開示する。当該有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法は、ノード間に共有キーを確立するステップ１）と、ノード間が、前記共有キー交換ルーティング探索に基づき、ノード間の交換ルーティング情報を獲得するステップ２）と；ノード間が、前記交換ルーティング情報に基づき、ノード間のデータ通信タイプを判断するステップ３）と；ノード間が、異なるデータ通信タイプに基づき、異なる秘密保持通信戦略を採用しノード間秘密保持通信を実行するステップ４）とを含む。本発明が提供するノード間の秘密保持通信の方法はノード間異なる通信情況に基づき、分類を実行し、適切な秘密保持通信戦略を選択できるため、ホップバイホップ暗号化と比較すれば、交換設備の算定負荷を減少させ、データパケットの伝送遅延を短縮できる。また、いずれかの２つのノード間にステーション間キーを確立することにより保護通信機密性を保護する方法と比べれば、キーの数を減らしキー管理を簡略化することができる。

Description

本出願は、２００９年１２月１８日に中国特許局に提出し、出願番号が２００９１０２１９５７２．８であり、発明名称が「ノード間秘密保持通信方法およびシステム」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
本発明はネットワーク安全分野に関し、特に特別ノード間秘密保持通信方法およびシステムに関する。
有線ローカルエリアネットワークは通常ブロードキャスト型ネットワークであり、いずれかの１つのノードが送信したデータは他のノードも受信できる。ネットワークにおける各ノードはチャンネルを共用するため、ネットワークに重大なセキュリティリスクをもたらす。攻撃者はネットワークにアクセスしモニタリングを行えば、ネットワークの全てのデータパケットを入手できる。現在の国家基準ＧＢ／Ｔ１５６２９．３（ＩＥＥＥ８０２．３或いはＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−３に対応）が定義するローカルエリアネットワークＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）はデータ秘密保持の方法を提供しておらず、これでは重要な情報が攻撃者に容易に傍受されてしまう。
有線ローカルエリアネットワークにおいて、ＩＥＥＥはＩＥＥＥ ８０２．３のセキュリティ強化を行うことによりリンク層のセキュリティを実現する。ＩＥＥＥ ８０２．１ＡＥはイーサネット（登録商標）のデータ過密プロトコルを提供することを保護するために、ホップバイホップ暗号化の安全対策を採用することによりネットワークノード間データの安全な伝送を実現する。しかし、このようなセキュリティ対策はローカルエリアネットワークの交換設備に非常に大きい算定負荷をかけ、攻撃者の交換設備に対する攻撃を招きやすくする。かつ、データパケットの送信元ノードから対象ノードへの伝送遅延も増え、ネットワークの伝送効率を低下させる。
有線ローカルエリアネットワークのトポロジ構造は複雑で、関連するノード（以下、ユーザ端末と交換設備をノードと総称）の数も多いので、ネットワークのデータ通信も複雑である。もし全ノードにおいて二つのノードごとに共有キーを確立すると、ノードが保存しなければならない共有キーの数は非常に多くなる。もし隣接ノード間の共有キーを利用してホップバイホップ暗号化のセキュリティ対策を使行えば、ネットワーク交換設備に非常に大きい算定負荷を再びもたらす。
よって、ノード間秘密保持通信の問題を解決するための方法を研究する必要がある。データのノード間での秘密保持伝送を保証する一方で、もう一方ではキーの数とキーが確立した複雑度をできるだけ減らし、同時にノードの暗号化・復号能力を考慮しなければならない。
背景技術における上述の技術問題を解決するため，本発明は、ノード間での交換ルーティング情報を基礎とするデータ通信のタイプを分類し、異なる秘密保持通信の戦略を選択するノード間秘密保持通信方法およびシステムを提供する。
本発明の技術解决方案として、本発明はノード間の秘密保持通信方法を提供しており、上述ノード間の秘密保持通信方法は、
ノード間に共有キーを確立するステップ１）と、
ここで、前記ノード間は、ユーザ端末と交換設備間、いずれかの２つの交換設備間および同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間を含む；
ノード間が、前記共有キー交換ルーティング探索に基づき、ノード間の交換ルーティング情報を獲得するステップ２）と；
ノード間が、前記交換ルーティング情報に基づき、ノード間のデータ通信タイプを判断するステップ３）と；
ノード間が、異なるデータ通信タイプに基づき、異なる秘密保持通信戦略を採用しノード間秘密保持通信を実行するステップ４）と
を含むことを特徴とする。
好ましくは、上述ステップ１）は、
隣接ノード間に共有キーを確立するステップ１．１）と、
ここで、確立する隣接ノード間の共有キーがユニキャストキーＵＳＫ（Ｕｎｉｃａｓｔ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）と呼ばれ；
ローカルエリアネットワークにおけるいずれかの２つの交換設備間に共有キーを確立するステップ１．２）と、
ここで、確立する交換設備間の共有キーが交換キーＳＷｋｅｙ（ＳＷｉｔｃｈ ｋｅｙ）と呼ばれ；
ローカル戦略の選択に基づき、同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間に共有キーを確立するステップ１．３）と、
ここで、確立する同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間の共有キーがステーション間キーＳＴＡｋｅｙ（ＳＴＡｔｉｏｎ ｋｅｙ）と呼ばれる
を含む。
好ましくは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのノード間交換ルーティング情報をＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む識別子四タプルと定義し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを受信したが、交換ルーティング情報の識別子四タプルに現れていない交換設備を中間交換設備と呼ぶ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータの伝送は中間交換設備を経由品可能性もあるし、複数の中間交換設備を経由する可能性もある。
好ましくは、上述ステップ２）は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信するステップ２．１）と、
ここで、前記パケットは主にＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む識別子四タプルを含み、
ＩＤＳｏｕｒｃｅは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの識別子を示し、
ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔの識別子を示す、もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔはＩＤＳｏｕｒｃｅであり、もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの直結交換設備の識別子であり、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの識別子を示し、交換ルーティング探索パケットにおいては、当該フィールドは未知であり、
ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの識別子を示し；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング応答パケットを送信するステップ２．２）と；。
各ノードが、交換ルーティング応答パケットを受信するステップ２．３）と
を含む
好ましくは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信した交換ルーティング探索パケットを受信後に実行する上述ステップ２．２）は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信したデータパケットが経由する最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの情報を判断し、もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔはＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎであり、もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは端末ユーザの直結交換設備の識別子であるステップ２．２．１）と；
識別子四タプルを記録し、ここで、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの受信した交換ルーティング探索パケットにおける各フィールドの値が同一であり、この時、四タプルの全フィールド値は明確となるステップ２．２．２）と、
ここで、前記識別子四タプルはＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含み；
全フィールド値がすでに明確となった、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む識別子四タプルを含む交換ルーティング応答パケットを構成し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ送信するステップ２．２．３）と
を含む。
好ましくは、各ノードが対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎから送信した交換ルーティング探索応答パケットを受信した後に実行する上述ステップ２．３）は、
交換設備が交換ルーティング応答パケットを受信後に、もし自身の識別子が当該パケットにおける識別子四タプルにあれば、識別子四タプルを記録して再転送し、もし自身の識別子が当該パケットにおける四タプルになければ、前記パケットを直接転送するステップ２．３．１）と、
ここで、識別子四タプルは前記ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含み；
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは交換ルーティング応答パケットを受信した後に、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ識別子を含む四タプルを記録し、今回の交換ルーティング探索を終了するステップ２．３．２）と
を含む。
好ましくは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信タイプは獲得した、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎをふくむ交換ルーティング情報の識別子四タプルに基づいて、判断する前記ステップ３）であって、上述ステップ３）は、
ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ＝ＩＤＳｏｕｒｃｅが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備であり、ステップ３．２）を実行し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末であり、ステップ３．４）を実行するステップ３．１）と、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備であり、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から交換設備までの通信であり、交換設備から交換設備までの通信タイプに属し、もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末であり、ステップ３．３）を実行するステップ３．２）と、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から直結ユーザ端末までの通信であり、交換設備から直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から非直結ユーザ端末までの通信であり、交換設備から非直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断するステップ３．３）と、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備であり、ステップ３．５）を実行し、もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端末であり、ステップ３．６）を実行するステップ３．４）と、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から非直結交換設備までの通信であり、ユーザ端末から直結交換設備までの通信タイプ属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から非直結交換設備までの通信であり、ユーザ端末から非直結交換設備までの通信タイプに属すると判断するステップ３．５）と、
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信であり、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータが２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から異なる交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信であり、ユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断するステップ３．６）と
を含む。
好ましくは、上述ステップ４）は送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのノード間データ通信であり、データ通信タイプの違いに基づき、通信に採用される秘密保持通信戦略も異なる。
より好ましくは、データ通信タイプが交換設備から交換設備までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間の秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．１．１）と、
ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備或いは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔであり、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備が、交換設備から交換設備までの通信と分類するデータパケットを受信して直接に転送するステップ４．１．２）と；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間との交換キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．１．３）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプが交換設備から直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．２．１）と、
ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔであり、前記ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末である；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．２．２）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプが交換設備から非直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化するステップ４．３．１）と、
ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備或いは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔである；
もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備が交換設備から非直結ユーザ端末までの通信と分類するデータパケットを直接に転送するステップ４．３．２）と；
最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの交換キーデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．３．３）と、
ここで、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末である；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．３．４）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプがユーザ端末から直結交換設備までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．４．１）と、
ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末であり、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．４．２）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプがユーザ端末から非直結交換設備までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．５．１）と、
前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末である；
第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．５．２）と、
前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はユーザ端末から非直結交換設備までと分類する通信のデータパケットを直接に転送するステップ４．５．３）と、
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．５．４）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプがユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、４．６．１）の戦略と４．６．２）の戦略を有し、
ここで、
４．６．１）ステーション間キーがすでに確立された、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプと分類する通信に採用する秘密保持通信戦略は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、ユーザ端末である対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのステーションキーデータパケットを使用するステップ４．６．１．１）と；
第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔのが、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信と分類するデータパケットを直接に転送するステップ４．６．１．２）と、
ここで、前記第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、同時に最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔでもある；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎと、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのステーション間キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．６．１．３）と
をふくみ；
また、４．６．２）ステーション間キーが確立されていない、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信と分類する通信に採用される秘密保持通信は、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．６．２．１）と；
第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ交換設備が、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、さらに対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．６．２．２）と、
ここで、前記第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは同時に最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔでもある；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．６．２．３）と
を含む。
好ましくは、データ通信タイプがユーザ端末から異なる交換設備下の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、上述ノード間秘密保持通信戦略は、
ユーザ端末である送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．７．１）と；
第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、そして、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化して再転送するステップ４．７．２）と；
もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備がユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信と分類する通信のデータパケットを直接に転送するステップ４．７．３）と；
最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．７．４）と、
ここで、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端末である；
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．７．５）と
を含む。
本発明はさらにノード間秘密保持通信システムを提供しており、上述システムは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ、第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔと対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを有し、
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信し、データパケットを暗号化し、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎから送信された交換ルーティング探索応答パケットを受信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信された交換ルーティング探索パケットを受信し、データパケットを暗号化し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング探索応答パケットを送信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
また、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報はＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む。
上述システムはさらに、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの全部のデータパケットを直接トランスペアレント伝送する、中間交換設を有する。
本発明の利点は、本発明が提供している有線ローカルエリアネットワークノード間秘密保持通信方法とシステムであり、隣接ノード間と、両端交換設備間と、同一交換設備下の直結両端ユーザ端末間とに共有キーを確立しなければならない。交換ルーティング探索プロセスにおいて獲得したノード間の交換ルーティング情報に基づき、両ノード間のデータ通信が属するタイプを判断する。これにより対応する秘密保持通信戦略を選ぶ。本発明が提供している方法は、システムにおいて交換ルーティング情報を基礎するデータ通信のタイプを分類し、異なるデータ通信タイプに対しては異なる秘密保持通信戦略を採用する。ホップバイホップ暗号化に対しては、交換設備の算定負荷を減少させ、データパケットの伝送遅延を短縮する。全両端ノード間にステーション間キーを確立することにより通信機密性を保護する方法に対しては、キーの数を減少させ、キー管理を簡略化する。
本発明における上記ローカルエリアネットワークの基本フレームワーク図である。 本発明における上記ノード間の交換ルーティングのネットワーク構造を示す図である。 本発明における上記交換ルーティング探索プロトコルを示す図である。 本発明における上記ノード間の交換ルーティングの探索を示す図である。 本発明における上記ノード間のデータ通信タイプの判断フローチャートを示す図である。 本発明における上記交換設備から交換設備までの通信（隣接）を示す図である。 本発明における上記交換設備から交換設備までの通信（非隣接）示す図である。 本発明における上記交換設備から直結ユーザ端末までの通信を示す図である。 本発明における上記交換設備から非直結ユーザ端末までの通信を示す図である。 本発明における上記ユーザ端末から直結交換設備までの通信を示す図である。 本発明における上記ユーザ端末から非直結交換設備までの通信を示す図である。 本発明における上記ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信（確立ステーション間キー）を示す図である。 本発明における上記ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信（ステーション間キーの確立なし）を示す図である。 本発明における上記ユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信を示す図である。
本発明に係るけるノードＮ（Ｎｏｄｅ）とは、ネットワークにおけるユーザ端末ＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ）と交換設備ＳＷ（Ｓｗｉｔｃｈ）を指す。集線装置（ｈｕｂ）等物理層設備はノードとしない。
本発明において定義している直結とは、交換設備間或いは交換設備とユーザ端末間のケーブル或いは集線装置（ｈｕｂ）等物理層設備による直接接続する連接関係を指す。他の設備を介して接続したノード間は直結関係に属さない。
図１−１２に示す通り、本発明にかかる有線ローカルエリアネットワークノードの秘密保持通信方法は主に、共有キーの確立ステップ、交換ルーティングの探索ステップ、データ通信分類ステップおよびノード間の秘密保持通信ステップとの４つのプロセスを備え、具体的な実施形態は以下の通りである。
ステップ１）共有キーの確立：ユーザ端末と交換設備間、交換設備のいずれかの二つの間および同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間を含むノード間において共有キーを確立する。具体的に以下のステップより実行する。
ステップ１．１）隣接ノード間に共有キーを確立し、ユニキャストキーＵＳＫ（Ｕｎｉｃａｓｔ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）と呼ぶ。
ステップ１．２）交換設備にいずれかの二つの間において共有キーを確立し、このような場合の共有キーを交換キーＳＷｋｅｙ （ＳＷｉｔｃｈ ｋｅｙ）と呼ばれ、ここで、隣接交換設備間のユニキャストキーは、隣接交換設備間の交換キーである。
ステップ１．３）ローカル戦略に基づき、同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間において共有キーを確立し、この場合の共有キーをステーション間キーＳＴＡｋｅｙ（ＳＴＡｔｉｏｎ ｋｅｙ）と呼ぶ。
ローカルエリアネットワークの基本フレームワークは図１に示す通りである。全部の隣接するノード間、例えば隣接する交換設備ＳＷ−ＡとＳＷ−Ｂ間、隣接する交換設備ＳＷ−Ｅとユーザ端末ＳＴＡ２間に、ユニキャストキーＵＳＫを有する。交換設備のいずれかの二つの間、例えば隣接する交換設備ＳＷ−ＢとＳＷ−Ｅ間、非隣接する交換設備ＳＷ−ＥとＳＷ−Ｇ間とは関らず、交換キーＳＷｋｅｙを有する。同一交換設備の直結ユーザ端末ＳＴＡ間、例えばユーザ端末ＳＴＡ１とＳＴＡ２間、ユーザ端末ＳＴＡ７とＳＴＡ９間においては、ステーション間キーＳＴＡｋｅｙを確立できる。ここで、ユニキャストキーと交換キーは、ノードがネットワークにアクセス成功した場合に確立される。ステーション間キーは、通信が行われる場合に送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがローカル戦略に基づき、確立するかどうかを決定する。通常、もしユーザ端末ＳＴＡ１が同一交換設備の他の直結ユーザ端末ＳＴＡ２へ送信するデータ量が大きければステーション間キーを確立しなければならない。もし簡単なデータパケット情報であればステーション間キーは確立しなくてもよい。ユニキャストキー、交換キーおよびステーション間キーは、事前配布或いはある安全メカニズムにより確立でき、確立する具体的な方法は本発明では制限と定義をしない。
２）交換ルーティングの探索：ノード間は共有キー交換ルーティングの探索に基づき、ノード間の交換ルーティング情報を獲得する。以下それについて詳細に説明する。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのノード間交換ルーティング情報を下記のような識別子四タプルと定義する。
［ＩＤＳｏｕｒｃｅ， ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］
ここで、
ＩＤＳｏｕｒｃｅは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの識別子を示し、ここで、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅはユーザ端末でもよく、交換設備でもよい。
ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔの識別子を示す。
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの識別子を示す。
ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの識別子を示す。ここで、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端末でもよく、交換設備でもよい。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ， ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］に対応するネットワーク構造は図２に示す通りである。ここで、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを受信したが、交換ルーティング情報の識別子四タプルに現れていない交換設備は、中間交換設備と呼ばれる。送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータの伝送が中間交換設備を経由しない可能性もあるし、複数の中間交換設備を経由する可能性もある。
ネットワークにおいて、ノードＮＳｏｕｒｃｅからノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を知る必要がある場合、交換ルーティング探索ステップを起動しなければならない。図３に示すように、交換ルーティング探索は交換ルーティング探索パケットと交換ルーティング応答パケットを含む。図４に示すように、以下、交換ルーティング探索を詳細に説明する。
ステップ２．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信する。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは交換ルーティング探索パケットを構成し、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ送信する。当該パケットには主に識別子四タプルが含まれる。
［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］
ここで、
ＩＤＳｏｕｒｃｅは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの識別子を示す。
ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由した第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔの識別子を示す。もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔはＩＤＳｏｕｒｃｅである。もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ直結交換設備の識別子である。
ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由した最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの識別子を示す。交換ルーティング探索パケットにおいて、当該フィールドは未知である（図４ではクエスチョンマークを用いて（“？”）示している）。
ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの識別子を示す。
ステップ２．２）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング応答パケットを送信する。
対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信した交換ルーティング探索パケットを受信後、以下の通り実行する。
ステップ２．２．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信したデータパケットが経由した最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの情報を判断する。もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔはＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎである。もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは端末ユーザ直結交換設備の識別子である。
ステップ２．２．２）識別子四タプル［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録する。ここで、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの受信した交換ルーティングは探索パケットにおける各フィールドの値が同一であり、この時、四タプルの全フィールド値は明確となる。上述識別子四タプルはＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む。
ステップ２．２．３）交換ルーティング応答パケットを構成し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ送信する。当該パケットは主に明確となった全フィールド値の識別子四タプル［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を含む。
ステップ２．３）各ノードは交換ルーティング応答パケットを受信する。
ステップ２．３．１）交換設備が交換ルーティング応答パケットを受信後、もし自身の識別子が当該パケットにおける識別子四タプルに含まれば、識別子四タプル［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録し、再転送する。もし自身の識別子が当該パケットにおける識別子四タプルになければ、直接当該パケットを転送する。
ステップ２．３．２）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは交換ルーティング応答パケットを受信後、識別子四タプル［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録し、今回の交換ルーティング探索ステップを完成する。
ネットワーク全体においては、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔおよび対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが記録しなければならない送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報のみがある。もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備であれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが通る第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔはこれ自身であり、ＳＷ−ｆｉｒｓｔはＮＳｏｕｒｃｅである。もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備であれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが通る最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔはＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎであり、ＳＷ−ｌａｓｔはＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎである。
３）データ通信タイプの分類：ノード間は上述交換ルーティング情報に基づき、ノード間のデータ通信タイプを判断する。以下データ通信タイプの判断について詳細に説明する。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ秘密保持通信は、ノードＮＳｏｕｒｃｅとＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間の物理接続関係およびこれら自身のノードタイプに基づき、以下の７つのタイプに分類できる。
Ｔｙｐｅ１：交換設備から交換設備までの通信。
例： 図１におけるＳＷ−ＡからＳＷ−Ｅまで、ＳＷ−ＤからＳＷ−Ｂまでのデータ通信。
Ｔｙｐｅ２：交換設備から直結ユーザ端末までの通信。
例：図１におけるＳＷ−ＥからＳＴＡ１まで、ＳＷ−ＧからＳＴＡ９までのデータ通信。
Ｔｙｐｅ３：交換設備から非直結ユーザ端末までの通信。
例：図１におけるＳＷ−ＡからＳＴＡ１まで、ＳＷ−ＤからＳＴＡ６までのデータ通信。
Ｔｙｐｅ４：ユーザ端末から直結交換設備までの通信。
例：図１におけるＳＴＡ２からＳＷ−Ｅまで、ＳＴＡ５からＳＷ−Ｆまでのデータ通信。
Ｔｙｐｅ５：ユーザ端末から非直結交換設備までの通信。
例：図１におけるＳＴＡ２からＳＷ−Ｆまで、ＳＴＡ５からＳＷ−Ｂまでのデータ通信。
Ｔｙｐｅ６：ユーザ端末から同一交換設備までの他の直結ユーザ端末の通信。
例：図１におけるＳＴＡ２からＳＴＡ３まで、ＳＴＡ５からＳＴＡ６までのデータ通信。
Ｔｙｐｅ７：ユーザ端末から異なる交換設備の他の直結ユーザ端末の通信。
例：図１におけるＳＴＡ２からＳＴＡ６まで、ＳＴＡ５からＳＴＡ９までのおデータ通信。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信タイプは獲得した交換ルーティング四タプル情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］に基づき判断する。具体的な判断フローは図５に示す通りである。以下判断フローについて詳細に説明する。
ステップ３．１）ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ＝ＩＤＳｏｕｒｃｅが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは交換設備であり、ステップ３．２）を実行する。もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅはユーザ端末でありステップ３．４）を実行する。
ステップ３．２）ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは交換設備であり、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信は交換設備から交換設備までの通信であり、タイプＴｙｐｅ１に属する。もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端でありステップ３．３）を実行する。
ステップ３．３）ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは１つだけの交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信は交換設備から直結ユーザ端末までの通信であり、タイプＴｙｐｅ２に属する。もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信は交換設備から非直結ユーザ端末までの通信であり、タイプＴｙｐｅ３に属する。
ステップ３．４）ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは交換設備であり、ステップ３．５）を実行する。もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端末であり、ステップ３．６）を実行する。
ステップ３．５）ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは１つだけの交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信はユーザ端末から直結交換設備までの通信であり、タイプＴｙｐｅ４に属する。もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信はユーザ端末から非直結交換設備までの通信であり、タイプＴｙｐｅ５に属する。
ステップ３．６）ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断する。もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは１つだけの交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信はユーザ端末から同一交換設備までの他の直結ユーザ端末の通信であり、タイプＴｙｐｅ６に属する。もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信はユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信でありタイプＴｙｐｅ７に属する。
４）ノード間秘密保持通信：ノード間の異なるデータ通信タイプに基づき、異なる秘密保持通信戦略を採用してノード間秘密保持通信を実行する。以下それについて詳細に説明する。
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのノード間データ通信はデータ通信タイプの違いに基づき、通信する際に採用する秘密保持通信戦略もまた異なる。具体的な各通信タイプが採用する秘密保持通信戦略の詳細は以下の通りである。
４．１）Ｔｙｐｅ１：交換設備から交換設備までの通信
ネットワークにおける交換設備のいずれかの２つの間に交換キー（交換キーの確立プロセスは本発明では定義と限定はしない）があり、Ｔｙｐｅ１と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．１．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合は交換設備とし、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは同時に第１交換設備ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔでもある）は、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合は交換設備とし、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは同時に最終交換設備ＩＤＳＷ−ｌａｓｔである）間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．１．２）もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はＴｙｐｅ１と分類する通信データパケットを受信し、直接転送する。
ステップ４．１．３）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間との交換キーを使用しデータパケットを復号する。
交換設備から交換設備までの通信は、交換設備から隣接交換設備までの通信（例えば図６−ａにおける交換設備ＳＷ−Ｂから交換設備ＳＷ−Ｅまでの通信）と、交換設備から非隣接交換設備までの通信（例えば図６−ｂにおける交換設備ＳＷ−Ｂから交換設備ＳＷ−Ｇまでの通信）を含む。図６−ａにおいて交換キーＳＷｋｅｙＢ−Ｅを直接使用することによりデータパケットを復号し、暗号化する。図６−ｂにおいて交換キーＳＷｋｅｙＢ−Ｇを直接使用することによりデータパケットを復号、暗号化し、中間交換設備（例えば交換設備ＳＷ−Ａ、ＳＷ−Ｄ）は直接転送すればよい。
４．２）Ｔｙｐｅ２：交換設備から直結ユーザ端末までの通信
ネットワークにおいて、交換設備と直結ユーザ端末間にユニキャストキーを有する（ユニキャストキーの確立プロセスは本発明では定義と限定はしない）。Ｔｙｐｅ２と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．２．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合は交換設備とし、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは同時に第１交換設備ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔと最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔでもある）は、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合はユーザ端末とする）間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．２．２）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。
図７に示す通り、交換設備ＳＷ−Ｅからユーザ端末ＳＴＡ３までの通信はＴｙｐｅ２に属する。交換設備ＳＷ−Ｅを送信元ノードとし、ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。ユーザ端末ＳＴＡ３を対象ノードとしユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。
４．３）Ｔｙｐｅ３：交換設備から非直結ユーザ端末までの通信。
ネットワークは交換設備と直結ユーザ端末間に有ユニキャストキー、交換設備間有交換キーを有する。Ｔｙｐｅ３と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．３．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合は交換設備とし、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは同時に第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔである）は、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．３．２）もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はＴｙｐｅ３と分類するデータパケットを直接転送する。
ステップ４．３．３）最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅとの交換キーを使用しデータパケットを復号する。そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合はユーザ端末とする）間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化し、その後転送する。
ステップ４．３．４）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。
図８に示す通り、交換設備ＳＷ−Ａからユーザ端末ＳＴＡ３までの通信はＴｙｐｅ３に属し、ＳＷ−Ｅは最終交換設備である。交換設備ＳＷ−Ａを送信元ノードとし、ＳＷ−Ｅ間との交換キーＳＷｋｅｙＡ−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−Ｂは中間交換設備に属しデータパケットを直接に転送する。交換設備ＳＷ−Ｅを最終交換設備とし、交換キーＳＷｋｅｙＡ−Ｅを使用しデータパケットを復号する。そして、ユーザ端末ＳＴＡ３間とのユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。ユーザ端末ＳＴＡ３を対象ノードとしユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。
４．４）Ｔｙｐｅ４：ユーザ端末から直結交換設備までの通信。
ネットワークにおいて、ユーザ端末と直結交換設備間にユニキャストキーを有する。Ｔｙｐｅ４と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．４．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合はユーザ端末とする）は、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合は交換設備とし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは同時に第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである）間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．４．２）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。
図９に示す通り、ユーザ端末ＳＴＡ３から交換設備ＳＷ−Ｅまでの通信はＴｙｐｅ４に属する。ユーザ端末ＳＴＡ３を送信元ノードとし、ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−Ｅを対象ノードとし、ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。タイプＴｙｐｅ４の通信とタイプＴｙｐｅ２の通信は方向が異なるだけで、すべて送信元ノードと対象ノード間とのユニキャストキーを使用することによりデータパケットを復号し暗号化する。
４．５）Ｔｙｐｅ５：ユーザ端末から非直結交換設備までの通信。
ネットワークはユーザ端末と直結交換設備間にユニキャストキー、交換設備間に交換キーを有する。Ｔｙｐｅ５と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．５．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合はユーザ端末とする）は第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．５．２）第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合は交換設備とし、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは同時に最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである）間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化し、その後転送する。
ステップ４．５．３）もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はＴｙｐｅ５と分類するデータパケットを直接転送する。
ステップ４．５．４）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを復号する。
如図１０に示すように、ユーザ端末ＳＴＡ３から交換設備ＳＷ−Ａまでの通信はＴｙｐｅ５に属し、ＳＷ−Ｅは第１交換設備である。ユーザ端末ＳＴＡ３を送信元ノードとし、ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−Ｅを第１交換設備とし、ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。そして、対象ノードＳＷ−Ａ間との交換キーＳＷｋｅｙＡ−Ｅを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。交換設備ＳＷ−Ａを対象ノードとしＳＷ−Ｅ間との交換キーＳＷｋｅｙＡ−Ｅを使用しデータパケットを復号する。タイプＴｙｐｅ５の通信とタイプＴｙｐｅ３の通信は方向が異なり、プロセスが相反するだけで、実施過程において使用するキーは全て同じである。
３．２．６）Ｔｙｐｅ６：ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信。
ネットワークにおいて、ユーザ端末と直結交換設備間にユニキャストキーを有し、同一交換設備の直結ユーザ端末間はローカルの決定に基づき、ステーション間キーの（ステーション間キーの確立プロセスは本発明では定義と限定はしない）確立を選択できる。Ｔｙｐｅ６と分類するデータ通信は、ステーション間キーが確立するかどうかによって採用する秘密保持通信は異なる。
ステップ４．６．１）すでに確立したステーション間キーに関し、Ｔｙｐｅ６と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略以下の通りである。
ステップ４．６．１．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合はユーザ端末とする）間とのステーションキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．６．１．２）タイプＴｙｐｅ６のデータパケットに関しては、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ（この場合は第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは同時に最終交換設備である）が、それを直接に転送する。
ステップ４．６．１．３）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのステーション間キーを使用しデータパケットを復号する。
ステップ４．６．２）確立していないステーション間キーに関し、Ｔｙｐｅ６が採用する秘密保持通信は以下の通りである。
４．６．２．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．６．２．２）第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ（この場合は第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは同時に最終交換設備でもある）は、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。さらに対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。
ステップ４．６．２．３）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。
如図ｌｌ−ａ、ｌｌ−ｂに示す通り、ユーザ端末ＳＴＡｌからＳＴＡ３間までのデータ通信はタイプＴｙｐｅ６に属する。
図ｌｌ−ａはすでに確立したステーション間キーの通信を示す図である。ユーザ端末ＳＴＡｌを送信元ノードとしＳＴＡ３間とのステーション間キーＳＴＡｋｅｙｌ−３を使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−Ｅはデータパケットを直接に転送する。ユーザ端末ＳＴＡ３を対象ノードとしＳＴＡｌ間とのステーション間キーＳＴＡｋｅｙｌ−３を使用しデータパケットを復号する。
図ｌｌ−ｂは確立していないステーション間キーの通信を示す図である。ユーザ端末ＳＴＡｌを送信元ノードとし交換設備ＳＷ−Ｅ間とのユニキャストキーＵＳＫ１−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−ＥはユニキャストキーＵＳＫ１−Ｅを使用しデータパケットを復号し、その後ユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。ユーザ端末ＳＴＡ３を対象ノードとしユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。
４．７）Ｔｙｐｅ７：ユーザ端末から異なる交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信
ネットワークにおいて、ユーザ端末と直結交換設備間にユニキャストキーを有し、交換設備間に交換キーを有する。Ｔｙｐｅ７と分類するデータ通信が採用する秘密保持通信戦略は以下の通りである。
ステップ４．７．１）送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ（この場合はユーザ端末とする）は、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化する。
ステップ４．７．２）第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。そして、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。
ステップ４．７．３）もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はＴｙｐｅ７と分類するデータパケットを直接転送する。
ステップ４．７．４）最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを復号する。そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（この場合はユーザ端末とする）間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを暗号化し、再転送する。
ステップ４．７．５）対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用しデータパケットを復号する。
図１２に示すように、ユーザ端末ＳＴＡ３からＳＴＡ９までの通信はＴｙｐｅ７に属する。Ｔｙｐｅ７のデータ通信は送信元ノードから第１交換設備までと、第１交換設備から最終交換設備までと、最終交換設備から対象ノードまでとの三段階に分類できる。図１２において、ユーザ端末ＳＴＡ３を送信元ノードとし、交換設備ＳＷ−Ｅ間とのユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを暗号化する。交換設備ＳＷ−Ｅを第１交換設備とし、送信元ノード間とのユニキャストキーＵＳＫ３−Ｅを使用しデータパケットを復号する。さらに、最終交換設備ＳＷ−Ｇ間との交換キーＳＷｋｅｙＥ−Ｇデータを再び使用してパケットを暗号化し、再転送する。交換設備ＳＷ−Ｄ、ＳＷ−Ａ、ＳＷ−Ｄを中間交換設備としデータパケットを直接に転送する。交換設備ＳＷ−Ｇを最終交換設備とし第１交換設備ＳＷ−Ｅ間との交換キーＳＷｋｅｙＥ−Ｇを使用しデータパケットを復号する。さらに対象ノード間とのユニキャストキーＵＳＫ９−Ｇを再び使用してデータパケットを暗号化し、再転送する。ユーザ端末ＳＴＡ９を対象ノードとし最終交換設備ＳＷ−Ｇ間とのユニキャストキーＵＳＫ９−Ｇを使用しデータパケットを復号する。
本発明に係るノード間の秘密保持通信システムは送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ、第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ（即ち最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ）と対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む。以下それぞれに対して説明する
送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信し、データパケットを暗号化する。対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが送信した交換ルーティング探索応答パケットを受信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録することに用いる。第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録することに用いる。第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録することに用いる。対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが送信した交換ルーティング探索パケットを受信し、データパケットを暗号化する。送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング探索応答パケットを送信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報［ＩＤＳｏｕｒｃｅ，ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ，ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ，ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ］を記録することに用いる。ここで、上述送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報は、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ、ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを備える。
好ましくは、上述システムはさらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの全部のデータパケットを直接トランスペアレント伝送することに用いる中間交換設備を備える。
本発明に係るノード間の秘密保持通信の方法はノード間の異なる通信情況に基づき、分類し、適切な秘密保持通信戦略を選択する。ホップバイホップ暗号化に対しては、交換設備の算定負荷を減少させ、データパケットの伝送遅延を短縮する。全ノードのいずれかの二つの間にステーション間キーを確立することにより保護通信機密性を保護する方法に対しては、キーの数を減らしキー管理を簡略化する。
以上は本発明における優先実施形態であり、当業者であれば、本発明の技術的思想の範囲内において、本発明に対し種種の変更・改変を行うことができる。そのような変更・改変は、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲に属するので、つまり、本発明は、そのような変更・改変も意図しているということである。

Claims (15)

  1. ノード間に共有キーを確立するステップ１）と、
    ここで、前記ノード間は、ユーザ端末と交換設備間、いずれかの２つの交換設備間および同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間を含む；
    ノード間が、前記共有キー交換ルーティング探索に基づき、ノード間の交換ルーティング情報を獲得するステップ２）と；
    ノード間が、前記交換ルーティング情報に基づき、ノード間のデータ通信タイプを判断するステップ３）と；
    ノード間が、異なるデータ通信タイプに基づき、異なる秘密保持通信戦略を採用しノード間秘密保持通信を実行するステップ４）と
    を含むことを特徴とする有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  2. 前記ステップ１）は、
    隣接ノード間に共有キーを確立するステップ１．１）と、
    ここで、確立する隣接ノード間の共有キーがユニキャストキーＵＳＫ（Ｕｎｉｃａｓｔ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）と呼ばれ；
    ローカルエリアネットワークにおけるいずれかの２つの交換設備間に共有キーを確立するステップ１．２）と、
    ここで、確立する交換設備間の共有キーが交換キーＳＷｋｅｙ（ＳＷｉｔｃｈ ｋｅｙ）と呼ばれ；
    ローカル戦略の選択に基づき、同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間に共有キーを確立するステップ１．３）と、
    ここで、確立する同一交換設備の２つの直結ユーザ端末間の共有キーがステーション間キーＳＴＡｋｅｙ（ＳＴＡｔｉｏｎ ｋｅｙ）と呼ばれる
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  3. 送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのノード間交換ルーティング情報を識別子四タプルと定義し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを受信したが交換ルーティング情報の識別子四タプルに現れていない交換設備を中間交換設備と呼ばれる、線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法であって、
    前記ステップ２）は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信するステップ２．１）と、
    ここで、前記パケットは主にＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む識別子四タプルを含み、
    ＩＤＳｏｕｒｃｅは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの識別子を示し、
    ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔの識別子を示す、もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔはＩＤＳｏｕｒｃｅであり、もし送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔは送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの直結交換設備の識別子であり、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットが経由する最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの識別子を示し、交換ルーティング探索パケットにおいては、当該フィールドは未知であり、
    ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの識別子を示し；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング応答パケットを送信するステップ２．２）と；。
    各ノードが、交換ルーティング応答パケットを受信するステップ２．３）と
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  4. 対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがノードＮＳｏｕｒｃｅから送信した交換ルーティング探索パケットを受信した後に実行する前記ステップ２．２）は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信したデータパケットが経由する最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔの情報を判断し、もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを交換設備とすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔはＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎであり、もし対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを端末ユーザとすれば、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔは端末ユーザの直結交換設備の識別子であるステップ２．２．１）と；
    識別子四タプルを記録し、ここで、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎの受信した交換ルーティング探索パケットにおける各フィールドの値が同一であり、この時、四タプルの全フィールド値は明確となるステップ２．２．２）と、
    ここで、前記識別子四タプルはＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含み；
    全フィールド値がすでに明確となった、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む識別子四タプルを含む交換ルーティング応答パケットを構成し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ送信するステップ２．２．３）と
    を含むことを特徴とする請求項３に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  5. 各ノードが対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎから送信した交換ルーティング探索応答パケットを受信後に実行する前記ステップ２．３）は、
    交換設備が交換ルーティング応答パケットを受信後に、もし自身の識別子が当該パケットにおける識別子四タプルにあれば、識別子四タプルを記録して再転送し、もし自身の識別子が当該パケットにおける四タプルになければ、前記パケットを直接転送するステップ２．３．１）と、
    ここで、識別子四タプルは前記ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含み；
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは交換ルーティング応答パケットを受信した後に、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ識別子を含む四タプルを記録し、今回の交換ルーティング探索を終了するステップ２．３．２）と
    を含むことを特徴とする請求項４に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  6. 送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信タイプは獲得した、ＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎをふくむ交換ルーティング情報の識別子四タプルに基づいて、判断する前記ステップ３）であって、
    前記ステップ３）は、
    ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ＝ＩＤＳｏｕｒｃｅが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備であり、ステップ３．２）を実行し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末であり、ステップ３．４）を実行するステップ３．１）と、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備であり、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から交換設備までの通信であり、交換設備から交換設備までの通信タイプに属し、もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末であり、ステップ３．３）を実行するステップ３．２）と、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から直結ユーザ端末までの通信であり、交換設備から直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータは２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信が交換設備から非直結ユーザ端末までの通信であり、交換設備から非直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断するステップ３．３）と、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備であり、ステップ３．５）を実行し、もし成立しなければ、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末であり、ステップ３．６）を実行するステップ３．４）と、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から非直結交換設備までの通信であり、ユーザ端末から直結交換設備までの通信タイプ属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータが２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から非直結交換設備までの通信であり、ユーザ端末から非直結交換設備までの通信タイプに属すると判断するステップ３．５）と、
    ＩＤＳＷ−ｌａｓｔ＝ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔが成立するかどうかを判断し、もし成立すれば、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ交換設備を１つだけ経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信であり、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断し、もし成立しなければ、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータが２つ以上の交換設備を経由し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータ通信がユーザ端末から異なる交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信であり、ユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信タイプに属すると判断するステップ３．６）と
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  7. データ通信タイプが交換設備から交換設備までのデータ通信タイプである場合，ノード間の秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．１．１）と、
    ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備或いは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔであり、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
    もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備が、交換設備から交換設備までの通信と分類するデータパケットを受信して直接に転送するステップ４．１．２）と；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間との交換キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．１．３）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間秘密保持通信方法。
  8. データ通信タイプが交換設備から直結ユーザ端末までの通信である場合、ノード間の秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．２．１）と、
    ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔであり、前記ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末である；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．２．２）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  9. データ通信タイプが交換設備から非直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用しデータパケットを暗号化するステップ４．３．１）と、
    ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが交換設備或いは第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔである；
    もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備が交換設備から非直結ユーザ端末までの通信と分類するデータパケットを直接に転送するステップ４．３．２）と；
    最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅの交換キーデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．３．３）と、
    ここで、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎがユーザ端末である；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．３．４）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  10. データ通信タイプがユーザ端末から直結交換設備までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．４．１）と、
    ここで、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末であり、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．４．２）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  11. データ通信タイプがユーザ端末から非直結交換設備までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．５．１）と、
    前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅがユーザ端末である；
    第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．５．２）と、
    前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが交換設備或いは最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔである；
    もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備はユーザ端末から非直結交換設備までと分類する通信のデータパケットを直接に転送するステップ４．５．３）と、
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．５．４）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  12. データ通信タイプがユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、４．６．１）の戦略と４．６．２）の戦略を有し、
    ここで、
    ４．６．１）ステーション間キーがすでに確立された、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプと分類する通信に採用する秘密保持通信戦略は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、ユーザ端末である対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのステーションキーデータパケットを使用するステップ４．６．１．１）と；
    第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔのが、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信と分類するデータパケットを直接に転送するステップ４．６．１．２）と、
    ここで、前記第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、同時に最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔでもある；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎと、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのステーション間キーを使用してデータパケットを復号するステップ４．６．１．３）と
    をふくみ；
    また、４．６．２）ステーション間キーが確立されていない、ユーザ端末から同一交換設備の他の直結ユーザ端末までの通信と分類する通信に採用される秘密保持通信は、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．６．２．１）と；
    第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ交換設備が、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、さらに対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．６．２．２）と、
    ここで、前記第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは同時に最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔでもある；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、直結交換設備間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．６．２．３）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  13. データ通信タイプがユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までのデータ通信タイプである場合、ノード間秘密保持通信戦略は、
    ユーザ端末である送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化するステップ４．７．１）と；
    第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔが、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号し、そして、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを暗号化して再転送するステップ４．７．２）と；
    もし中間交換設備が存在すれば、中間交換設備がユーザ端末から異なる交換設備の直結ユーザ端末までの通信と分類する通信のデータパケットを直接に転送するステップ４．７．３）と；
    最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔが、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ間との交換キーを使用してデータパケットを復号し、そして、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを暗号化して転送するステップ４．７．４）と、
    ここで、前記対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはユーザ端末である；
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎが、最終交換設備ＳＷ−ｌａｓｔ間とのユニキャストキーを使用してデータパケットを復号するステップ４．７．５）と
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信方法。
  14. 送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅ、第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔ、第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔと対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを有する有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信システムであって、
    送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅは、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎへ交換ルーティング探索パケットを送信し、データパケットを暗号化し、対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎから送信された交換ルーティング探索応答パケットを受信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
    第１交換設備ＳＷ−ｆｉｒｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
    第２交換設備ＳＷ−ｌａｓｔは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでのデータパケットを転送し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
    対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから送信された交換ルーティング探索パケットを受信し、データパケットを暗号化し、送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅへ交換ルーティング探索応答パケットを送信し、さらに送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報を記録し、
    また、前記送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの交換ルーティング情報はＩＤＳｏｕｒｃｅ、ＩＤＳＷ−ｆｉｒｓｔ、ＩＤＳＷ−ｌａｓｔおよびＩＤＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎを含む
    ことを特徴とする有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信システム。
  15. 送信元ノードＮＳｏｕｒｃｅから対象ノードＮＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎまでの全部のデータパケットを直接トランスペアレント伝送する、中間交換設備をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の有線ローカルエリアネットワークノード間の秘密保持通信システム。
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