JPH10504168A - コンピュータネットワークにおける通信のセキュリティのためのデータパケットを検査し選択的変更を施す方法及びシステム及びそのシステムの操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、コンピュータネットワークにおける到着及び発信データパケットフローを制御するための新規なシステムを開示するものである。コンピュータネットワークにおけるパケットフローを制御することによって、私設ネットワークから外界へのパケットフローを制御するとともに、私設ネットワークを外部からの不法な攻撃から保護し得る。ユーザはルールベースを生成し、このルールベースは一組のフィルタリング処理言語命令セットに変換される。このルールベースの各ルールは、ソース、デスティネーション、サービス、パケットを通過させるか拒絶するか、及びイベントを記録するか否かを定めるデータを含んでいる。このフィルタリング処理言語命令セットは、コンピュータ上に設置された検査エンジンにインストールされ、その上で実行されて、ファイヤウォールとして機能する。このファイヤウォールは、ネットワーク内を行き来する機密保護されるべき全てのトラヒックがこのファイヤウォールを通過せざるを得ないように、コンピュータネットワーク内に設置される。従って、パケットは、ネットワークに出入りするときにルールベースのルールに従ってフィルタリング処理されることになる。前述の検査エンジンは、パケットを受け取るか拒絶するかを各パケット毎に決定する仮想パケットフィルタリングマシンとして機能する。パケットが拒絶される場合、そのパケットは破棄される。パケットが受容される場合、そのパケットは次いで変更処理を施され得る。変更処理には、暗号化、復号化、署名生成、署名確認、またはアドレス変換が含まれ得る。全てのパケット変更処理はルールベースの内容に従って実行される。本発明においては、２つのファイヤウォール間、またはクランアントとファイヤウォール間の通信を暗号化することにより、コンピュータネットワークのセキュリティを更に高めている。これにより、私設ネットワーク及び公衆ネットワークを共にその一部として含むＷＡＮにおいて、機密保護されていない公衆ネットワークの使用が可能となり、従って、仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）を形成できることになる。

Description

【発明の詳細な説明】 コンピュータネットワークにおける通信のセキュリティのためのデータパケット を検査し選択的変更を施す方法及びシステム及びそのシステムの操作方法発明の背景 本出願は、一般に、コンピュータネットワークの機密保護、即ちセキュリテ ィを制御する方法に関する。詳述すると、本出願は、外部及び内部のデスティネ ーション（終点）から、及びそこへ向かってネットワーク上を流れる情報を制御 するコンピュータネットワークセキュリティのための、容易に変更可能、若しく は拡張可能な方法に関する。 接続性、即ちコネクティビティとセキュリティとは、多くの組織のコンピュ ーティング環境における２つの両立困難な目的である。典型的な最近のコンピュ ーティングシステムは、数多くのサービスに透過的にアクセスできるネットワー ク通信網の周りに構築される。このようなサービスはグローバルに利用可能であ り、これが最近のコンピューティングソリューションの唯一の最も重要な特徴で あろう。接続性に対する要求は、組織内部及びその外部の双方から要求されてい るものである。 ネットワークサービスを無許可の使用から保護することは、全ての組織にと って非常に重要なことである。例えば、ユニックスワークステーションはひとた びインターネットに接続されると全世界に全てのサービスを提供し、そのサービ スは次のテーブル上の別のステーションにも提供される。現在の技術を用いると 、１つの組織は不正アクセスに対する防備のために、外界または他のサイトへの 全ての接続が不可能になるほどその接続性を犠牲にしなければならない。 高度なセキュリティの必要性が高まるにつれ、ネットワークリソース へのアクセスを制御する手段が管理上の優先すべき事項となってきた。また、コ ストを節約し、生産性を維持するために、アクセスコントロールは、単純に校正 でき、ユーザ及びアプリケーションに対して透過的なものでなければならない。 セットアップコスト及びテイクダウン時間を最小限にすることも重要な要素であ る。 パケットフィルタリングは、通過するトラヒックを制御することによって接 続性を確保しつつセキュリティを与え、１つのネットワーク内、及び接続された ネットワーク間の双方において、イリーガルな通信が試みられることを防止する 方法である。 従来のパケットフィルタリングのインプリメンテーションでは、固定フォー マットに従ったリストテーブルによりアクセスを特定することができる。この方 法の自由度は、所定の組織のセキュリティポリシーを表すものに限定されている 。また、この方法は、適用対象、即ちオブジェクトが、特定のテーブルにおいて 規定されたプロトコル及びサービスの組に限定されている。この方法では、元の テーブルにおいて特定されていない異なるプロトコル若しくはサービスの導入が 不可能なのである。 パケットフィルタリングを実現する他の方法では、その組織の各セキュリテ ィポリシーについて、コンピュータオペレーティングシステムのコードを手で調 整する。この方法での限界は、将来のネットワークトポロジーの変化、新たなプ ロトコルの使用、サービスの強化、及び将来セキュリティが脅かされる可能性に 対処できる自由度がないことである。この方法では、コンピュータプログラムを 適切なものに変更するために専門家による大量の作業が必要であることがシステ ムの欠点であって、システムのセットアップ及び維持にコストがかさむ。 更に、企業、支社、及びビジネス上のパートナーとの間の長距離の通信のセ キュリティの必要性は、近年のビジネスの現実においては不可欠 なものにまで高まってきている。歴史的には、完全に私設の企業間の長距離の業 務処理のためには、ネットワーク間のポイントツーポイント接続が用いられた。 しかし、このようなシステムでは自由度を欠き、法外なコストがかさむことから 、広く使用されるには到らなかった。インターネットのような公衆ネットワーク は、長距離のインターネットワーキング用の自由度の高い低コストのソリューシ ョンを提供する。専用ラインを確立する代わりに、インターネットを媒介物とし て使用することにより企業間の通信が可能である。ローカルなインターネットプ ロバイダにひとたび接続すると、私設ネットワークはたちまち世界中のデスティ ネーションに接続することが可能になる。 なんらかの公衆セグメントを使用する私設ネットワークは、仮想私設ネット ワーク、またはバーチャルプライベートネットワーク（ＶＰＮ）と呼ばれる。Ｖ ＰＮは専用私設ネットワークと較べて極めて低コストで自由度が高い。各施設ネ ットワークは、ローカルインターネットプロバイダに接続するだけでよい。新た な接続を加えることも、簡単でコストがかからない。しかし、ＶＰＮの主な欠点 は、セグメントのなかにセキュリティを施されていないところも含まれるため機 密保護の安全性を欠くことである。インターネットへの接続は、その企業を２つ の危険にさらす。それは、（１）企業内ネットワークへの不当なインターネット アクセス（ブレークイン）、及び（２）インターネット内を通過していく企業通 信の傍受及び干渉である。 インターネット上の通信に伴うセキュリティのリスクがあることによって、 企業はＶＰＮの利点を完全に享受できない。インターネット上でビジネスを実行 するために（即ち、送金、クレジット情報の獲得及び認証、製品の販売及び配布 ）には、信頼性が高く効果的なセキュリティを施すソリューションが必要なので ある。発明の要約 従って、米国特許出願第０８／１６８，０４１号の一部継続出願である本発 明の目的は、コンピュータネットワーク内の情報フローを制御する、改善された 、柔軟性を有し容易に変更が可能なセキュリティメソッドを提供することである 。 本発明の別の目的は、ネットワーク上で内部及び外部のデスティネーション との間を行き来する情報フローを、情報の暗号化、ソース及び／若しくはデステ ィネーションアドレスの変更の少なくとも一方の処理を含む形で制御することで ある。 本発明の更に別の目的は、システム内のノードを通過する暗号化された情報 パケットを各パケット毎に検査することができるパケットフィルタによって情報 フローを制御することである。 本発明の更に別の目的は、好ましくは非破壊接続有効性検査の後に、予め許 可されたパケットのみを通過させることができるパケットフィルタによって情報 フローを制御することである。 本発明の更に別の目的は、ノードにおける所定の、パケットを受容する（通 過させる）か拒絶する（破棄する）かを定めるセキュリティ方針を実現する命令 セットによって制御される、予め許可されたパケットのみを通過させる汎用パケ ットフィルタモジュールを提供することである。 本発明の更に別の目的は、システム管理者による変更が容易で、その変更に 際してパケットフィルタ自体の特性の変更や大量のコードの書き込みが不要な、 コンピュータネットワーク用セキュリティメソッドを提供することである。 本発明の更に別の目的は、改善された接続有効性チェック機構を提供するこ とである。 本発明の更に別の目的は、何らかの暗号化手段、即ちデスティネーシ ョンアドレスの変更、受信基準としての外部入力の受け取り、及びネットワーク 通信の拒絶または変更によりパケットを変更する能力を付与することである。 本発明の更に別の目的は、インターネットのような機密保護がなされない公 衆ネットワーク上でのデータフローの機密保護のための暗号化スキームを提供し 、仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）を構築できるようにすることである。 本発明の１つの側面によれば、暗号化によりネットワーク上のトランザクシ ョンの機密を保護し、異なるアドレス指定方法でさまざまなネットワーク間の相 互接続をなし、また、通信のソースが許可を付与されており、ネットワーク上の 通信の有効性が確認された場合にのみ、情報のパケットを通過させる方法を提供 するとともに、それを達成するのに必要な情報が最小限ですみ、好ましくはフェ ールセーフ機能を備えたコンピュータシステムが提供される。 また、本発明の好適実施例に基づき、コンピュータネットワークにおける到 着及び発信データパケットを、セキュリティルールに従って検査し選択的変更を 施す方法であって、前記セキュリティルールによって検査された前記コンピュー タネットワークの各アスペクトの定義を生成する過程と、前記アスペクトの定義 によって、前記アスペクトの少なくとも１つを制御する前記セキュリティルール を生成する過程と、前記セキュリティルールを、前記セキュリティルールに従っ て前記データパケットを検査し選択的変更を施すパケットフィルタリングモジュ ールの動作を制御するためのパケットフィルタリング処理言語命令セットに変換 するセキュリティルール変換過程と、前記セキュリティルールに従って前記デー タパケットを検査し選択的変更を施すために、仮想パケットフィルタリングマシ ンを実現する前記パケットフィルタリングモジュールと、 前記コンピュータネットワークを接続する過程と、前記パケットフィルタモジュ ールが前記パケットフィルタリング処理言語命令を実行して前記仮想パケットフ ィルタリングマシンを操作し、前記コンピュータネットワークから、または前記 コンピュータネットワークへの前記データパケットの出入りを受容若しくは拒絶 し、そのようにして受容された前記データパケットを選択的変更を施すパケット フィルタリング処理言語命令実行過程とを有することを特徴とするコンピュータ ネットワークにおける到着及び発信データパケットを、セキュリティルールに従 って検査し選択的変更を施す方法が提供される。 更に、本発明の１つのアスペクトとして、ネットワークオブジェクト、ネッ トワークサービス、若しくはその双方が含まれ得る。更に、オブジェクト定義は オブジェクトのアドレスを含み、また、セキュリティルール変更過程のフィルタ リング処理言語命令はスクリプトの形態であって、そのスクリプトをコンパイル して、パケットフィルタリング処理言語命令実行過程において実行される命令に 変換するコンパイラを更に含む。 更に、ネットワークのアスペクトを生成する過程、及びセキュリティルール を生成する過程の双方はグラフィック的に定義され、選択的変更処理は、暗号化 、復号化、署名生成、及び署名確認からなる処理のグループから選択される。 また、本発明の別の好適実施例に基づき、コンピュータネットワークにおけ る到着及び発信データパケットを、セキュリティルールに従って検査し選択的変 更を施すセキュリティシステムであって、前記セキュリティルールによって検査 される前記コンピュータネットワークの各アスペクトが予め定義されており、前 記セキュリティルールが前記アスペクトによって前もって定義されており、かつ パケットフィルタリング処理言語命令に変換される、該セキュリティシステムを 操作する方法におい て、前記セキュリティルールによって検査される前記コンピュータネットワーク の少なくとも１つのエンティティにおいて、前記コンピュータネットワークに接 続されたパケットフィルタリングモジュールを設ける過程であって、前記パケッ トフィルタリングモジュールが、前記コンピュータネットワークに、または前記 コンピュータネットワークから出入りする前記データパケットを検査し選択的変 更を施す仮想パケットフィルタリングマシンを実現する、該過程と、前記パケッ トフィルタモジュールが前記パケットフィルタリング処理言語命令を実行して前 記仮想パケットフィルタリングマシンを操作し、前記コンピュータネットワーク から、または前記コンピュータネットワークへの前記データパケットの出入りを 受容若しくは拒絶し、そのようにして受容された前記データパケットを選択的変 更を施すパケットフィルタリング処理言語命令実行過程とを有することを特徴と するセキュリティシステムを操作する方法が提供される。 また、本発明の更に別の好適実施例に基づき、コンピュータネットワークに おける到着及び発信データパケットを、セキュリティルールに従って検査し選択 的変更を施すセキュリティシステムであって、前記セキュリティルールによって 検査される前記コンピュータネットワークの各アスペクトが予め定義されており 、前記セキュリティルールが前記アスペクトによって前もって定義されており、 かつパケットフィルタリング処理言語命令に変換される、該セキュリティシステ ムを操作する方法において、前記セキュリティルールによって検査される前記コ ンピュータネットワークの少なくとも１つのエンティティにおいて、前記コンピ ュータネットワークに接続されたパケットフィルタリングモジュールを設ける過 程であって、前記パケットフィルタリングモジュールが、前記コンピュータネッ トワークに、または前記コンピュータネットワークから 出入りする前記データパケットを検査し選択的変更を施す仮想パケットフィルタ リングマシンをエミュレートする、該過程と、前記パケットフィルタリングモジ ュールが、パケットフィルタリング処理を実行するための前記パケットフィルタ リング処理言語命令を読み出し、実行する過程と、前記パケットフィルタリング 処理言語命令を読み出し、実行する過程において得られた結果を記憶装置に格納 する過程と、 前記パケットフィルタリングモジュールが、格納された前記結果を用いて、前 記パケットフィルタリング処理言語命令に基づいた前記仮想パケットフィルタリ ングマシンの操作を行い、前記コンピュータネットワークから、または前記コン ピュータネットワークへの前記データパケットの出入りを受容若しくは拒絶し、 そのようにして受容された前記データパケットを選択的変更を施す過程とを有す ることを特徴とするセキュリティシステムを操作する方法が提供される。 更に、本発明の別の好適実施例に基づき、コンピュータネットワークを行き 来する到着及び発信データパケットを、セキュリティルールに従って検査し選択 的変更を施すセキュリティシステムであって、前記セキュリティルールによって 制御される前記コンピュータネットワークの各アスペクトが予め定義されており 、前記セキュリティルールが前記アスペクトによって前もって定義されており、 かつパケットフィルタリング処理言語命令に変換される、該セキュリティシステ ムにおいて、前記セキュリティルールに従って動作し、前記コンピュータネット ワークに、または前記コンピュータネットワークから出入りする前記データパケ ットを検査し選択的変更を施す仮想パケットフィルタリングマシンを実現する、 前記コンピュータネットワークに接続されたパケットフィルタリングモジュール と、前記パケットフィルタリング処理言語命令を読み出し実行する、前記パケッ トフィルタリングモジュールと一体化された処 理手段であって、前記パケットフィルタリングモジュールの操作を行い、前記コ ンピュータネットワークから、または前記コンピュータネットワークへの前記デ ータパケットの出入りを受容若しくは拒絶し、そのようにして受容された前記デ ータパケットを選択的変更を施す、該処理手段とを有することを特徴とするセキ ュリティシステムが提供される。図面の簡単な説明 第１図は、ネットワークトポロジーの一例である。 第２図は、第１図のトポロジーのネットワークに適用された本発明のセキュ リティシステムを示した図である。 第３図は、第２図のネットワーク管理部のコンピュータスクリーン上の表示 を詳細に示した図である。 第４図は、グラフィカル情報をフィルタリング処理スクリプトに変換するサ ブシステムの流れ図である。 第５図は、本発明を利用したコンピュータネットワーク上での情報の流れを 示す流れ図である。 第６図は、第５図に示すパケットフィルタの動作を示す流れ図である。 第７図は、第６図に示す仮想フィルタリングマシンの動作を示す流れ図であ る。 第８図は、第７図のデータ抽出方法を示す流れ図である。 第９図は、第７図の論理演算を示す流れ図である。 第１０図は、第７図の比較処理を示す流れ図である。 第１１図は、メモリへのリテラル値の入力方法を示す流れ図である。 第１２図は、条件付き分岐操作を示す流れ図である。 第１３図は、算術演算またはビット単位の演算を示す流れ図である。 第１４図は、探索操作を示す流れ図である。 第１５図は、記録操作を示す流れ図である。 第１６図は、本発明に基づいて構築されたファイヤウォールを用いている構成 の一例を示す高レベルのブロック図である。 第１７図は、セッション鍵の交換中に、２つのファイヤウォール間で転送さ れるデータを示す高レベルのブロック図である。 第１８図は、セッションデータの交換中に、暗号化処理を用いて他のファイ ヤウォールへパケットを転送するファイヤウォールによって実行されるプロセス を示す、高レベルの論理流れ図である。 第１９図は、セッションデータの交換中に、他のファイヤフォールからの暗号 化されたパケットを受け取るファイヤウォールによって実行されるプロセスを示 す、高レベルの論理流れ図である。 第２０図は、ベーシック鍵の交換中に、２つのファイヤウォール間で転送され るデータを示す高レベルのブロック図である。 第２１図は、本発明に基づいて構築されたファイヤウォール、及びクライア ントパーソナルコンピュータを用いている構成の一例を示す高レベルのブロック 図である。 第２２図は、セッション鍵の交換中に、クライアントパーソナルコンピュー タとファイヤウォールとの間で転送されるデータを示す高レベルのブロック図で ある。 第２３図は、ベーシック鍵の交換中に、クランアントパーソナルコンピュータ とファイヤウォールとの間で転送されるデータを示す高レベルのブロック図であ る。詳細な説明 到着及び発信データパケットフローの防護 第１図を参照すると、ネットワークトポロジーの一例が示されている。この例 においては、メインサイト１００が、ワークステーション１０２に実現されたシ ステム管理機構を含んでいる。このワークステーション はネットワークに接続されており、このネットワークには、ワークステーション １０４、ルータ１１０、及びゲートウェイ１０６が含まれている。ルータ１１０ は、衛星１１２を介してリモートサイトのゲートウェイ１２２に接続されている 。ゲートウェイ１０６はルータ１０８を介してインターネットに接続されている 。リモートサイト１２０はネットワークに接続されたワークステーション１２４ を含み、このワークステーション１２４はゲートウェイ１２２を介してインター ネットに接続されている。ここに示す特定の構成は一例として選択されたものに 過ぎず、本発明が機能を発揮し得るネットワークの型を限定しようとするもので はない。ネットワークがとり得る構成の数は実質的に無限であり、このような構 成をセットアップするための技術は当業者には周知である。本発明は実現可能な 任意の形態の上で動作し得るものである。 第２図は、本発明のシステムが組み込まれた第１図のネットワークを示した図 である。第２図において、第１図にも示されている構成要素は同じ符号を付して 示した。図に示すように、システム管理部１０２は、制御モジュール２１０、パ ケットフィルタジェネレータ２０８、ディスプレイ２０６、及び記憶媒体２１２ を含む。パケットフィルタ２０４は、システム管理部、第１図のワークステーシ ョン１０４、及びゲートウェイ１０６上にインストールされている。ゲートウェ イ１０６は、このようなフィルタを２つ有し、１つはネットワークへの接続部に 、他方はルータ１０８への接続部に設けられている。ルータ１０８及び１１０は それぞれ、セキュリティシステムによって生成されたプログラミングスクリプト テーブルを有しているが、これは本発明の一部分を構成するものではなく、詳細 については説明しない。当業者には周知のように、これらのテーブルは、ルータ をプログラムするのに従来より用いられてきたテーブルに対応するものである。 パケットフィルタ２０４は、リモートサイト１２０のゲートウェイ１２２上に もインストールされている。パケットフィルタの１つは、衛星１１２とゲートウ ェイ１２２との間のコネクション上にインストールされており、第２のパケット フィルタはインターネットとゲートウェイ１２２との間のコネクション上にイン ストールされており、第３のパケットフィルタはゲートウェイとネットワークと の間のコネクション上にインストールされている。 当業者には周知のように、情報はネットワーク上をパケットの形態で流れる 。第２図におけるパケットフィルタの位置は、ワークステーション、ルータ、ま たはゲートウェイのようなネットワーク上の特定の対象機器、即ちオブジェクト からのデータフロー、若しくはその特定のオブジェクトへのデータフローを制御 できるように選択される。従って、第１図のワークステーション１０４のそれぞ れはパケットフィルタを有し、これらのワークステーションへの情報の流れ、若 しくはこれらのワークステーションからの情報の流れは個別に制御される。しか し、リモートサイト１２０において、パケットフィルタはゲートウェイ１２２と ネットワークとの間のコネクション上に設置されており、従ってワークステーシ ョン１２４へのデータフロー、若しくはそのワークステーションからのデータフ ローを個別に制御することはできない。このような個別化された制御が必要な場 合は、同様にパケットフィルタを各ワークステーション１２４上に設置すること ができる。各パケットフィルタはネットワークのセットアップ時、若しくはセキ ュリティシステムのインストール時にインストールされるが、追加的なパケット フィルタを後日インストールすることも可能である。このパケットフィルタは、 防護の必要なワークステーション若しくはゲートウェイ等のホストデバイス上に インストールされる。 各パケットフィルタはシステム管理部１０２におけるパケットフィルタジェネ レータ２０８によって生成された命令セットに基づいて動作する。これらの命令 セットによって、単にパケットの通過許可若しくは不許可についてのパラメータ を含むテーブルに対してパケットの内容をチェックするのではなく、そのパケッ トについて複雑な操作を施すことが可能となる。従って、各パケットフィルタは 、パケットフィルタ自体の構造を変化させることなく、複数のセキュリティルー ルを取り扱うとともに、極めて柔軟にセキュリティルールの変更を行うことがで きることになる。 システム管理者は、モニタ２０６上に表示されるグラフィカルユーザインタフ ェース（ＧＵＩ）を介してセキュリティルールを入力する。ＧＵＩについては第 ３図を参照しつつ後に詳しく説明する。この情報は、パケットフィルタジェネレ ータ２０８によって処理され、その結果得られたコードはネットワーク内の適切 なパケットフィルタ若しくはフィルタに転送されて、所望の機能を発揮すること になる。制御モジュール２１０により、システム管理者がネットワークの動作を 追跡することが可能となり、また記憶媒体２１２によりネットワーク上の操作及 びネットワークへの不法な侵入の試みの記録を保持しておくことが可能となる。 これによって、システム管理者が、セキュリティルールがうまく機能を発揮して いるか否かということや、ネットワークの動作に関する情報を完全に与えられ得 ることになる。従って、接続性を制限することなくネットワークのセキュリティ を維持するための適切なネットワークの変更を、セイキュリティ管理者が施すこ とが可能となるのである。 第３図は、第２図コンピュータスクリーン２０６上の表示を詳細に示した図で ある。スクリーンは、４つのウィンドウに分けられており、左側には２つの小さ いウィンドウが、右側には２つの大きなウィンドウが 配置される形となっている。ネットワークのオブジェクト（object）及びサービ ス（services）は、本発明のセキュリティメソッドにおいて規定されなければな らないネットワークの２つのアスペクト（aspect）である。ウィンドウ３０４は 、ワークステーション、ゲートウェイ、及びシステムに接続された他のコンピュ ータハードウェア等のネットワークオブジェクトを定めるために用いられる。い くつかのデバイスを、例えば、会社の財務部、研究開発部、及び経営者といった ようにグループ化してまとめることも可能である。従って、パケットフィルタの 適切な配置により、データフローの制御を、ネットワーク上の個別のコンピュー タに対してのみならず、ネットワーク上のコンピュータのグループに対しても行 うことが可能である。これにより、システムオペレータがネットワーク上の通信 の管理に当たって自由度を大きくすることができる。例えば、会社の最高責任者 （ＣＥＯ）や役員のような上層部の経営者は財務部のチーフと同様に財務部と直 接通信を行うことができるが、他のグループからの通信はフィルタリングするよ うにすることができる。また、特定のコンピュータの組に対して、全てのグルー プからの電子メールを受け取ることができるが、それ以外の情報のリクエストを 制限するようにすることもできる。これによってシステムオペレータが、そのネ ットワークの対外セキュリティと同様、内部的なセキュリティを施すことが可能 となる。このオブジェクト定義は、ネットワーク上のオブジェクトのアドレスや 、そのオブジェクトがネットワークの内部（internal）または外部（external） の何れに存在するか、パケットフィルタがそのオブジェクト上にインストールさ れているか否かを示す名前及びグループ、及びグラフィカルシンボルを含む。グ ラフィカルシンボルはルールベースマネージャ３０２とともに用いられる。 同様に、ネットワークサービス（service）はスクリーン上のブロック ３０６において定義される。これらのネットワークサービスは、ｌｏｇｉｎ、ｒ ｏｕｔｅ、ｓｙｓｌｏｇ、及びｔｅｌｎｅｔ等を含み得る。各サービスは、一般 的な若しくは特別なプロパティによって定義される。一般的プロパティは、例え ば、ｔｅｌｎｅｔ用のポート番号２３と等価な“ｄｐｏｒｔ”（デスティネート ョン ポート）のような、サービスを指定するコードストリングを含んでいる。 発信するパケット及び到着するパケットを指定するこのコードストリングは内容 が識別される。特別なプロパティはサービスの名称、そのサービスを提供するの に用いられるポートの名称、コネクションレスセッションが不使用の状態にあり 得る秒数の制限時間、即ちそのセッションが終了したことが推定される前に何れ かの方向に伝送されるパケットが存在しない状態にある秒数の制限時間を含む。 サービス定義の他の要素には、受信した、ＵＤＰのようなコネクションレスプロ トコルを用いるサービスに対する発信コネクション及びＲＰＣサービス用のプロ グラム番号が含まれ得る。グラフィックシンボル及びその色は特定される。 ブロック３０２はルールベース（rulebase）マネージャであり、これは新た なセキュリティルールをグラフィック形式でシステム内に入力できるようにする 、即ちシステム管理者を、特定のセキュリティルールを実現するため、若しくは セキュリティルールの変更のためにコードを書く必要性から解放させるものであ る。新たなセキュリティルールをシステムに入力するために必要な要素は４つだ けである。第１要素はデータパケットのソース（source）であり、第３要素はパ ケットのデスティネーション（destination）である。第２要素は関連するサー ビス（services）のタイプであり、第４要素は実行が必要なアクション（action ）である。この実行され得るアクションには、パケットがソースからデスティネ ーションに送られる場合であるパケットの受容（accept）、若しくはソー スからデスティネーションにパケットが送られない場合であるパケットの拒絶（ reject）が含まれる。パケットが拒絶された場合には、何のアクションも行われ ないか、またはパケットがデスティネーションに届かなかったことを表す否定応 答（ＮＡＣＫ）が返送され得る。更に特定され得る別の要素は、その上でルール が施行されるオブジェクトを特定する、ルールのインストール先（install on） である（第２図参照）。インストール位置が特定されない場合には、システムは パケットフィルタモジュールを、デフォルト値である通信のデスティネーション （ＤＳＴ）上に設置する。しかし、このオブジェクトはデスティネーションであ る必要はない。例えば、インターネットからローカルホストに向かう通信は必ず ゲートウェイを通過する。従って、ゲートウェイ（gateway）がソース、若しく はデスティネーションでない場合でも、ゲートウェイ上でルールを施行すること が可能である。頭文字またはグラフィックシンボルを用いてデータを入力するこ とによって、各ルールは即座に入力されてベリファイされ得、このとき書き込み 、コンパイル及び新たなコードのチェックを行う必要は無い。従って、システム 管理者は、セキュリティ用コンピュータプログラム作成の専門家である必要はな い。サービスがシステムに既に入力されたサービスの１つである限り、システム 管理機構のホストとしての役目を果たすコンピュータは、後に詳しく述べるよう に、入力された情報を処理して適当なパケットフィルタのための命令セットを生 成する。 ブロック３０８はセキュリティシステムのセットアップ及び動作の概要を示 すシステムステータス一覧（system status view）である。本発明を実行する必 要はない。このシステム一覧は、グラフィカルシンボルを用いてシステムの概要 を表示する。この概要には、例えば、ホストアイコン、ホストネーム、ルールベ ースを含むファイル名であるルールベ ースネーム、ホストにルールベースがインストールされた日付等を含まれ得る。 この概要は、ホストと通信が行われたか否かということと共に、ホストによって 検査され、廃棄され、及び記録されたパケット数を示すホストステータスを表示 し得る。 第４図は、ＧＵＩ上の情報をパケットフィルタ用に用いられるルールを含むフ ィルタスクリプトに変換するサブシステムを示す流れ図である。好適実施例にお いては、フィルタスクリプトジェネレータの出力は、オブジェクトコードにコン パイルされ、次いで後に説明するように、パケットフィルタモジュールによって インプリメントされる。 サブシステム４００はブロック４０２から処理を開始し、ＧＵＩからの第１ル ールを含むブロック４０４に処理を進める。第１ルールは第３図に示すように、 新たなセキュリティルールが特定されるスクリーン上の第１行である。次いで、 制御はブロック４０６に進み、ここでルールソースネットワークオブジェクトと 一致するコードが生成される。即ち、データパケットが発せられるシステムのオ ブジェクトの１つを表すものとしてパケットのソースがソースコートブロックに 入力される。次いで、処理はブロック４０８に進み、ここでデータパケットがそ の行き先（デスティネーション）としているネットワークのオブジェクトを示す べく、デスティネーションコードブロックにコードが生成される。次いで、制御 はブロック４１０に進み、ここで選択されたルールサービスに一致するコードが 生成される。ルールサービスは以前に定義されており、システム内に格納されて いるか、定義されていない場合には、サービスを調整するセキュリティルールが システムに入力されるときに定義される。次いで処理はブロック４１２に進み、 ここでデータブロック４０６、４０８、及び４１０が一致しているならば、即ち 、チェックの結果が真であるならば、パケットの受容若しくは拒絶を決定するコ ードを生成する。 受容若しくは拒絶のアクションは、セキュリティルールにおいて選択されたアク ションに基づいている。次いで制御は決定ブロック４１４に進み、ここでシステ ムに追加的なルールを入力するか否かが決定される。システムにこれ以上のルー ルを入力しない場合には、サブシステムはブロック４１８で終了する。更にシス テムに入力するルールが存在する場合には、処理はブロック４１６に進み、ここ で新たなルールが入力されて処理はブロック４０６に戻り、プロセスが反復され てＧＵＩの次の行に示されている次のセキュリティルールが処理される。 通信プロトコルは層を成しており、これはプロトコルスタックとも称される 。ＩＳＯ（国際標準化機構）は、通信プロトコル層の設定のためのフレームワー クを提示する汎用モデルを定めた。このモデルは存在する通信プロトコルの機能 の理解のための基本的な参照モデルとしての役目を果たす。 通信プロトコルによって、利用するＩＳＯモデルにおけるレベルは異なる。あ る層におけるプロトコルは、他の層において採用されているプロトコルに対する 認識は持っていなくてもよい。これは、セキュリティアクションを作る重要な要 素である。例えば、アプリケーション層（レベル７）が通信しようとするソース コンピュータ（レベル２，３）を識 別することができず、従って十分なセキュリティを提供し得なくともよい。 第５図は、本発明のフィルタパケットモジュールがＩＳＯモデル内でどのよう に使用されているかを示した図である。ＩＳＯモデルの通信レイヤは、第５図の 左側の符号５０２で示した部分に示されている。レベル１、即ちブロック５０４ はネットワークの様々なオブジェクトと接続するための線であり得るネットワー クのハードウェアコネクションである。レベル２、即ち第５図のブロック５０６ は、ネットワーク上の各コンピュータ内に設置されたネットワークインタフェー スハードウェアである。本発明のパケットフィルタモジュールは、このレベルと 、ネットワークソフトウェアであるレベル３との間に入る。構成を完成させるた めＩＳＯモデルの他のレベルについて簡単に述べると、レベル４、即ちブロック ５１０は１つのセグメントから次のセグメントへのデータの配送に関連し、レベ ル５、即ちブロック５１２はネットワーク上の“セッション”の開設及び遮断を 同期させる。レベル６、即ちブロック５１４はネットワーク上の様々なコンピュ ータの間のデータの変換に関連し、レベル７、即ちブロック５１６はアプリケー ションプログラムである。 パケットフィルタモジュールが存在するコンピュータにパケットが入ってゆ くとき、レイヤ１及び２を通過した後、向きを変えて第５図の右側に示すパケッ トフィルタ５２０に進んでゆく。このパケットはブロック５２２において受信さ れる。ブロック５２４においては、パケットはセキュリティルールと比較され、 パケットがルールに一致するものであるか否かの判定がなされる。パケットがル ールに一致する場合には、システム管理機構のログにその旨が記録され、不法な 試行によりシステムへの入力がなされる場合には、警告が発せられ得る。次いで 、制御はブロック５３４に進み、そこでセキュリティルールの要求するところに 基 づいてパケットを通過させるか否かが決定される。パケットを通過させる決定が なされた場合には、次いでパケットはレベル３、即ちブロック５０８に進む。パ ケットを通過させない決定がなされた場合には、ブロック５２８において否定応 答（ＮＡＣＫ）が送られ、このオプションが選択された場合には、制御はブロッ ク５３０に進み、ここでパケットが破棄、即ちそのデスティネーションに向けて 通過されないことになる。同様に、アプリケーションが別のデスティネーション に送るべきパケットを生成した場合には、パケットはＩＳＯモデルのレベル３、 即ちブロック５０８からブロック５２２に進み、パケットを通過させる場合にレ ベル３、即ちブロック５０８でなく、レベル２、即ちブロック５０６に進むこと を除いて、前述のものと全く同じプロセスによって処理が進められる。次にレベ ル２においてパケットはネットワーク上をブロック５０４、即ちレベル１に送ら れる。パケットがルールに一致しない場合には、次のルールが検索され、そのパ ケットがこのルールに一致するか否かが検査される。デフォルトルールは特定の ソース、デスティネーション、またはサービスとは無関係に任意のパケットに一 致するように設けられたルールである。このｅｍｐｔｙルールのみがパケットを 廃棄させるアクションを有している。一致する他のルールが存在しない場合、こ のルールが検索され、パケットを破棄させる効果をもたらす。パケットの破棄は このような状況の下で取り得る最も安全なステップである。勿論、ｅｍｐｔｙル ールを、パケットを通過させるように記述することもできる。 第６図を参照すると、第５図のブロック５２０が符号６００を付して詳細に示 されている。第６図における一般的な表示及び第７図〜第１０図に示されたより 詳細な表示は、“パケットフィルタモジュール”なる用語の、ここで用いられて いる正確な定義を含んでいる。これらの図面 において示されている機能は、パケットフィルタモジュールを動作させるための 最小限の機能である。第１１図〜第１５図に示すのは、パケットフィルタモジュ ールに含まれ得るが、その言葉の最小限の意味においては必要ではない追加的な 特徴である。 パケットフィルタモジュール“仮想マシン”として実現される。この仮想マ シンは、この応用例のために、ネットワーク上のコンピュータであるホストコン ピュータに存在する、第６図〜第１０図に示すマシンのエミュレーションとして 定義され得る。 仮想マシンは、パケットを受信するブロック６０２から処理を開始する。こ のブロック６０２は第５図のブロック５２２に相当する。処理はブロック６０４ に進み、ここでフィルタリング操作命令が命令メモリ（図示せず）から得られる 。このフィルタリング操作命令は第２図に示すパケットフィルタジェネレータ２ ０８によって生成されたフィルタリング操作命令である。ブロック６０４でフィ ルタリング操作が取り込まれた後、処理は、メモリ６１８が初期化されるブロッ ク６０６に進む。ブロック６０８においては、第１仮想マシン操作命令が取り込 まれ、ブロック６１０でそれが実行される。仮想マシンは中間値を格納するのに 用いられ得るスタック若しくはレジスタ６１８のようなメモリ機構を有している 。スタック若しくはレジスタの使用方法については、以下に示すテーブルに関連 してより詳細に示されている。次いで処理は決定ブロック６１４に進み、ここで はストップ状態に到達したか否かが判定される。ストップ状態に到達していた場 合は、パケットを受容するか拒絶するかの決定がなされる。この決定はブロック ６１６において実行される。パケットが通過させられた場合は、パケットは第５ 図に示すように処理される。パケットが拒絶された場合は、このパケットは破棄 され、ブロック５２８及び５３０において示すように否定応答（ＮＡＣＫ）が送 られ てもよい。ブロック６１４においてストップ状態に到達していない場合は、次の 操作命令がブロック６１６において得られ、処理はブロック６１０から反復され る。 ステップ５、即ちブロック６１０において実行され得る処理操作のタイプは 、第７図においてより明確に示されている。第７図において、ブロック６１０及 びブロック６１４は第６図に示したものと同一のものである。コネクション６１ ３に、並列に示されたこれらの処理操作が割り込んだ形となっている。ブロック ６１０において行われるオペレーションに対しては、処理はそのようなタスクが 実行される適当なブロック７０２、７０４、若しくは７０６に進む。ブロック７ ０２において、データの抽出が行われ、ブロック７０４において、論理演算が行 われ、ブロック７０６において比較処理が行われる。第７図の右側に示すように 、他のブロックが仮想マシンによって実行され得る処理操作と並列に追加されう る。ブロック７０２、７０４、及び７０６に示すようなサブセットは、本発明の 仮想マシンにとって必要不可欠の構成要素である。これらの構成要素は第８図、 第９図及び第１０図にそれぞれ詳細に示されている。仮想マシンによって実行さ れ得る処理操作に所望に応じて含まれる追加的な構成要素は第１１図〜第１５図 にそれぞれ示されている。 データ抽出ブロック７０２は第８図にその詳細が示されている。このプロセ スはブロック８０２から開始され、ブロック８０４に進み、そこでパケット８０ ６内の特定のアドレスからデータが抽出される。このアドレスは、スタックメモ リ６１８、命令コードから取り込まれたものである。抽出されるデータの量もス タックメモリ、または命令コードによって決定される。抽出されたデータは、ブ ロック８０８においてメモリスタック８１０に入れられる。プロセスはブロック ８１２で終了する。これらの図面において、制御の流れは縦方向の１直線上の矢 印によって 示されているが、データの流れは右側の２本の矢印によって示されている。 第９図に示すのは、論理演算７０４の詳細である。論理演算はブロック９０２ から開始され、制御はブロック９０４に進み、ここでメモリ９０６から第１値が 取り込まれる。ブロック９０８において、メモリから第２値が取り込まれ、論理 オペレーションはブロック９１０において実行される。論理演算の結果が真であ った場合は、ブロック９１２において１がメモリ内にセットされ、論理演算の結 果が偽であった場合は、ブロック９１４において０がメモリ９０６内にセットさ れる。プロセスはブロック９１６において終了する。 仮想マシンのための最後の、即ち第３の必須の処理操作は第１０図にその詳細 が示されている。比較処理ブロック７０６はブロック１００２から開始され、制 御は１００４に進み、ここでメモリ１００６から第１値が取り込まれる。制御は １００８に進み、ここでメモリ１００６から第２値が取り込まれる。第１値と第 ２値との間の比較処理がブロック１０１０で行われる。比較処理の結果が真であ った場合には、ブロック１０１２においてメモリ１００６内に１がセットされ、 比較処理の結果が偽であった場合は、ブロック１０１４においてメモリ１００６ 内に０がセットされる。プロセスはブロック１０１６において終了する。 以下のオペレーションは第７図には示されていないが、第７図における破線の 右側に追加することができ、ブロック７０２、７０４、及び７０６と同様に、即 ち並列に接続される。第１１図に示すのはメモリへのリテラル値の入力である。 このプロセスはブロック１１０２から開始され、制御はブロック１１０６に進ん で、ここでリテラル値が命令コードから得られる。この値はブロック１１０８に おいてメモリ内にセットされ、プロセスはブロック１１１０で終了する。 条件付き分岐操作が第１２図に示されている。このプロセスはブロック１２０ ２から開始され、制御はブロック１２０４に進み、ここで命令コードから得られ た分岐条件がチェックされる。分岐条件が真であった場合は、ブロック１２０８ においてメモリスタック１２０２から獲得され、ブロック１２１０においてチェ ックされる。ブロック１２１０における比較の結果が真であった場合には、次の ステップがＮにセットされ、プロセスはブロック１２１６で終了する。ブロック １２１０における比較の結果が偽であった場合には、プロセスはブロック１２１ ６で終了する。分岐条件が偽であった場合には、ブロック１２０４において、処 理は直接ブロック１２１４に進む。 算術演算またはビット単位の演算が第１３図に示されている。このプロセス はブロック１３０２から開始され、制御はブロック１３０４に進み、ここでメモ リ１３０６から第１値が取り込まれる。第２値はブロック１３０８においてメモ リ１３０６から取り込まれ、ブロック１３１０において、算術演算またはビット 単位の演算がメモリ１３０６から得られた２つの値に対して施される。算術演算 またはビット単位の演算の結果は、ブロック１３１２においてメモリ内にセット され、プロセスはブロック１３１６で終了する。 セキュリティルールを実現する第１命令セットから、第２セキュリティルー ルのための第２命令セットにデータを送る必要がある場合に用いられる探索操作 が、第１４図に示されている。第６図のブロック６０６に示すように、新たなセ キュリティルールが処理される度にメモリは初期化される。従って、第１セキュ リティルールによってメモリにセットされる情報を、第２セキュリティルールは 使用することができない。この問題を克服するために、各ルールに対してテーブ ル１〜３を含む個別のメモリ１４１０が与えられ、このテーブル１〜３は前述の 問題を克服 するために用いられ得る。テーブルへのデータの入力については第１５図に示さ れており、後に説明する。探索操作は１４０２から開始され、制御はブロック１ ４０４に進み、ここでメモリ１４０６から値が取り込まれる。制御はブロック１ ４０８に進み、ここで参照したテーブルで前記値を探索することによって、メモ リ１４１０のテーブル１〜３からデータが取り出される。制御はブロック１４１ ２に進み、ここでブロックがテーブル内にあるか否かが判定される。この判定の 結果Ｙｅｓであれば、ブロック１４１６においてメモリ１４０６に１がセットさ れる。この判定の結果がＮｏであれば、ブロック１４１４においてメモリ１４０ ６に０がセットされる。 第１５図を参照すると、プロセスはブロック１５０２から開始され、制御は ブロック１５０４に進み、ここでメモリ１５０６から値が取り込まれる。次いで 制御はブロック１５０８に進み、ここでメモリ１５０６から取り込まれた値が、 メモリ１５１０内のテーブル１〜３内の適当な位置に配置される。制御はブロッ ク１５１２に進み、ここでテーブル内への値の格納が成功したか否かに関する判 定がなされる。格納が成功であった場合には、ブロック１５１６においてメモリ １５０６内に１がセットされる。格納できなかった場合には、ブロック１５１４ においてメモリ１５０６内に０がセットされる。プロセスはブロック１５１８で 終了する。 本発明のパケットフィルタリングメソッドを用いて実現されるセキュリティ ルールの一例として、システム内のＴｅｌｎｅｔサービスへのアクセスを許さな いセキュリティルールの例を挙げて以下説明する。ＴｅｌｎｅｔはＴＣＰサービ スであって、特定のＴＣＰデスティネーションポート番号を有するものとして定 義される。これは、パケットの９バイト目の位置にＴＣＰプロトコル値６を有し 、かつ、パケットの２２バイ ト目の位置に、２バイトのデータであるデスティネーションＴｅｌｎｅｔプロト コル番号２３を有することによって識別される。このことは全てのＴｅｌｎｅｔ リクエストパケットにおいてみられることである。 以下に示す表における第１の操作は、パケットの９バイト目の位置からＩＰ プロトコルを取り出し、これをメモリ内におくことである。表の右側の列の“メ モリ値”に示すように、この値６はメモリスタックの最上部におかれる。 次いで第２の操作が行われる。即ち上述のＴＣＰプロトコル（ポート）番号 ６が、メモリ内の第２位置におかれる。第３のステップにおいて、スタックの上 位の２つの層の値を比較し、結果“真”を得る。 次いでスタックの上位２つの層における値６は消去され、結果“真”を示す値 １がスタックの最上位におかれる。第４のステップにおいて、パケット上の２２ バイト目の位置にあるＴＣＰプロトコル番号２３が取り出され、スタックの第２ 層のメモリロケーションにおかれる。第５のステップにおいてＴｅｌｎｅｔプロ トコル番号のリテラル値がスタックの第３層のメモリロケーションにおかれる。 第６のステップにおいて、ＴｅｌｎｅｔのＴＣＰプロトコルを含む第２、第３メ モリ層のデータ値を、期待される値と比較し、結果“真”を得る。スタックの第 ２及び第 ３の層の値は消去され、結果“真”を表す値１で置き換えられる。第７のステッ プにおいて、ＴＣＰ及びＴｅｌｎｅｔの双方がそれぞれ一致をみたか否かを確か めるべく、論理演算が実行される。この判定はＡＮＤ演算を用いてなされる。こ の場合、結果は“真”であり、スタックの上位２層における値が消去されて結果 “真”を示す値１で置き換えられる。第８のステップにおいて、条件付き分岐操 作が実行され、このときメモリ値が真である場合は、プログラムはＴｅｌｎｅｔ リクエストを通過させない破棄状態に分岐する。以上より、Ｔｅｌｎｅｔリクエ ストを破棄させるルールがインプリメントされたことになる。 データフローの暗号化−導入 前に述べたように、企業間、支社間、及びビジネスパートナー間での長距離 通信は、最近のビジネスには欠かせないものとなった。本発明を利用することに より、インターネットのような機密保持がなされていない公衆ネットワーク上に 、仮想的な私設ネットワークであるバーチャルプライベートネットワーク（ＶＰ Ｎ）を構築することができ、これによって機密が防護され、かつ自由度の高い通 信が可能となる。 発信パケットの暗号化と到着パケットの復号化、パケットへの署名、または アドレス変換等によるパケットの変更は、パケットのフィルタモジュールによっ て実行される。パケットを変更するか否かの決定は、ルールベースに基づいてな される。全てのパケットの変更、即ち暗号化、復号化、署名、及びアドレス変換 は、ルールベースのコンテンツに従って選択的に実行される。例えば、暗号化が 行われる場合には、ルールベース内の１つのルールが、特定のソース、デスティ ネーション、及びサービスの型を有するパケットに施される暗号化処理を明示的 に要求しなければならない。暗号化命令はパケットフィルタリング操作記述言語 に翻訳されるが、このパケットフィルタリング操作記述言語はネットワー ク内の仮想パケットフィルタリングマシンにインストールされ、そこで実行され る。 上述のように、パケットフィルタモジュールは、パケットを拒絶するか、受 容するかを決定する。拒絶する場合には、パケットは破棄される。受容される場 合には、パケットは様々な方法で変更され得る。あり得る変更の例を挙げると、 暗号化、復号化、及びアドレス変換等があるが、これらに限定されるものではな い。以下、パケットフィルタモジュールによって選択的に実行されるパケットの 暗号化及び復号化について詳細に説明する。 全体を通して用いられる表記 以下の表記は本明細書全体を通して使用されるものである。 全体を通して用いられる用語の定義 以下の定義は、本発明の処理操作を理解する助けとなるものである。 用語 定義 平テキスト（平文）暗号化されていないテキスト クリアテキスト 暗号化されていないテキストを表す別の用語 暗号化テキスト 暗号化されたテキスト 鍵 送り手及び特定の受け手のみが知っている情報ピース 暗号化 鍵を持っていないものがメッセージを取り扱えないように、 メッセージの平テキストを暗号化テキストに変換すること 復号化 メッセージの暗号化に用いられるものと同じ鍵を用いて 暗号化テキストを平テキストに変換すること 認証 セキュリティを施されていない通信チャネルを通して 誰でも容易に公開鍵を得られる信用ある第３者、即ち 認証局（ＣＡ）が、受け取り手が確認できる公開鍵に 対する証明を生成すること 電子署名 メッセージの内容そのものから生成され、メッセージ 及び／若しくはその出所のデータの完全性を確認する ために受け手が用いる情報 ネットワーク ネットワークに接続され、ネットワークとの何らかの オブジェクト 相互作用をなすハードウェア ゲートウェイ 少なくとも２つのネットワークに接続され、それらの 間にあって情報が通過するネットワークオブジェクト ファイヤウォール 通常ゲートウェイまたは終端ホストであるネットワーク またはファイヤ オブジェクトであって、コンピュータネットワーク上の ウォール機能付き 到着及び発信データパケットフローの機密を保護すると ネットワーク ともに、セキュリティルールベースに従ってデータパケット オブジェクト に選択的変更を施すネットワークオブジェクト 本発明に基づいて構成されたファイヤウォールを用いているネットワークの実 施例を示す高レベルのブロック図が第１６図に示されている。図面に示されたネ ットワークの例は、本発明のシステムの暗号化能力を説明するために用いられる が、これは、説明のための例として取り上げたものに過ぎない。当業者は、本発 明のシステムを、他のネットワークに対しても同様に適用することができよう。 ホスト１及びホスト２は共に、それぞれの私設ＬＡＮに接続される。更に、ファ イヤウォール１６０４がそのＬＡＮを通してホスト１に接続されており、同様に ファイヤウォール２がそのＬＡＮを通してホスト２に接続される。両ファイヤウ ォールはインターネットのような公衆ネットワーク１６０６に接続される。また 、この公衆ネットワークは機密が保護されず、信頼できないということが仮定さ れている。認証局１（ＣＡ１）１６０２は、ホスト１及びファイヤウォール１に 対する認証局（ＣＡ）として機能する。認証局２（ＣＡ２）１６１２は、ホスト ２及びファイヤウォール２に対する認証局として機能する。別の実施例では、両 ファイヤウォールに対して、ただ１つのＣＡが設けられる。各実施例において、 ＣＡの機能は全て同様である。ただ１つの違いは、ファイヤウォールが用いるど のＣＡが公開鍵が登録されるかという点だけである。 ホスト１及びホスト２の間の通信は機密保護されることが必要である。ホス ト１からの通信は、ファイヤウォール機能を備えたネットワークオブジェクトと しての役目を果たすファイヤウォール１を介して、インターネット（即ち公衆ネ ットワーク）にルーティングされる。同様に、ホスト２からの通信は、同様にフ ァイヤウォール機能を備えたネットワークオブジェクトとしての役目を果たすフ ァイヤウォール２を介して、インターネットにルーティングされる。ホスト２へ の通信において、ファイヤウォール１はホスト１からホスト２に向けて送られた パケットを代 行受信し（intercept）、暗号化する。ファイヤウォール２は、ホスト２に向け られて送られた暗号化されたパケットを受け取り、これらのパケットを復号化す る。逆方向の通信においては、ファイヤウォール２がホスト２からホスト１に向 けられたパケットを暗号化する。ファイヤウォール１は暗号化されたパケットを 受信し、それらを復号化してホスト１に送る。ファイヤウォール１及びファイヤ ウォール２によって実行される暗号化及び復号化操作は、ホスト１及びホスト２ に対して透過的である。 ホスト１がホスト２とのセッションを開設した場合、ホスト１はインターネ ットプロトコル（ＩＰ）パケットをホスト２に送る。ファイヤウォール１はパケ ットを代行受信し、ホスト１及びホスト２の間の通信が暗号化、復号化、アドレ ス変換等何らかの形で変更されるべきか否かを判断する。この決定は、ＩＳＯ層 からの情報及び前のパケットから得て保持されていた情報に基づいて各コネクシ ョンごとに個別に行われる。この決定プロセスは、ステートフルマルチレイヤイ ンスペクション（ＳＭＬＩ）と称される。各ファイヤウォールは、前に述べたよ うに、ネットワークオブジェクト間の到着通信データ及び発信通信データの双方 をいかに取り扱うかをファイヤウォールに指示するルールベースを保持している 。ホスト１及びホスト２の間の通信は暗号化されるべきか、または電子署名され るべきかが決定された後、ファイヤウォール１は一時的にパケットを留まらせ、 セッション鍵交換を開始する。これについては後に詳述する。通信の暗号化また は署名が施され得る前に、両サイドは共通鍵の照合をする必要がある。この共通 鍵はセッション鍵Ｒと称され、各セッションのスタート時ごとに新たなものが生 成される。機密保護されていないインターネットまたは公衆ネットワークを使用 することから、ファイヤウォール１とファイヤウォール２の間の通信のみが暗号 化され るということに注意されたい。ホスト１とファイヤウォール１との間の通信及び ホスト２とファイヤウォール２との間の通信は、私的であって機密保護されてい ることが仮定され得る私設ＬＡＮ上で行われることから、暗号化されない。 セッション鍵交換−ファイヤウォール／ファイヤウォール セッション鍵交換の間に２つのファイヤウォール間を送られるデータを示す高 レベルブロック図が第１７図に示されている。以下に述べるスキームは、ＳＭＬ Ｉを用いた暗号化処理のインプリメンテーションの一例に過ぎず、本発明の範囲 はこれに限定されず、他の暗号化技術も用いられ得る。本発明の技術を実施する ＳＭＬＩプロセスにおいて他の暗号化技術を利用し得るということは当業者には 明らかであろう。例えば、他の実施例においてはＳＫＩＰ標準が用いられる。デ ータの暗号化を開始するべく、ファイヤウォール１は、初めにホスト２に対して リクエストパケットを送る。このリクエストパケットは、ファイヤウォール２で なくホスト２に向けて送られるが、これはファイヤウォール１が、ホスト２を担 当するファイヤウォールのＩＰアドレスを認識していないからである。リクエス トパケット及び応答パケットによって、ホスト１とホスト２との間の暗号化され るべき全ての通信に対して用いられる共通鍵、即ちセッション鍵Ｒの両サイドで の照合が可能となる。前述のように、実際に暗号化されるのは、ファイヤウォー ル１とファイヤウォール２との間の通信のみである。 一般に、セッション鍵Ｒは、デスティネーションとも称される通信を仕掛け られた側のオブジェクト（即ちファイヤウォール２）１６０８によって生成され 、暗号化されてソースとも称される通信を仕掛けた側のオブジェクト（即ちファ イヤウォール１）１６０４に送られる。この２つのパケット交換は、暗号化され た通信が開始され得る状態になる前に 行われなければならない。暗号化セッションが確立された後、状態情報は両ファ イヤウォール内に保持され、ここで、留められていた元のパケットが両ファイヤ ウォールを暗号化されて通過させられる。ファイヤウォール２は同じセッション 鍵Ｒを用いてホスト２からホスト１に送られるパケットを暗号化する。 ここでセッション鍵交換について詳細に説明する。共通秘密セッション鍵Ｒを 照合するために、本発明においては、“スタティックな”ディフィー・ヘルマン ・スキーム（Ｄiffie-Ｈellman scheme）を用いる。各ディフィー・ヘルマン鍵 は、私的部分と公開部分とを有する。両サイドは、それぞれの私的部分及び公開 部分を有する。ソース（即ちファイヤウォール１）及びデスティネーション（即 ちファイヤウォール２）に対する私的鍵は、それぞれＳｐｖｔ及びＤｐｖｔであ る。次いで、ソース及びデスティネーションの鍵の公開部分は以下のように定め られる。 Ｓ_pub＝ｇ^Spvt（ｍｏｄ）ｐ Ｄ_pub＝ｇ^Dpvt（ｍｏｄ）ｐ ソース及びデスティネーションの双方は、セッション鍵交換を有効なものとする ために、互いの公開鍵を知っていなければならない。一方の側が他方の公開鍵を 知らない場合、若しくは有している鍵が、古いものと認められる場合には、ベー シック鍵交換が開始される。これについては後に詳述する。両サイドは互いの公 開鍵を用いて、ベーシック鍵Ｂを導出する。ソースは以下の計算を行う。 Ｂ＝｛ｇ^Dpvt（ｍｏｄ）ｐ｝^Spvt（ｍｏｄ）ｐ ＝ｇ^SpvtDpvt（ｍｏｄ）ｐ 同様に、デスティネーションは以下の計算を行う。 Ｂ＝｛ｇ^Spvt（ｍｏｄ）ｐ｝^Dpvt（ｍｏｄ）ｐ ＝ｇ^SpvtDpvt（ｍｏｄ）ｐ 従って、両サイドはベーシック鍵Ｂを共有することになる。セッション鍵Ｒの暗 号化に際して使用するときには、ベーシック鍵Ｂを短縮したものが生成され、こ れをＴＢと称する。 一般に、各ファイヤウォールはディフィー・ヘルマン鍵とファイヤウォール 機能を備えたネットワークオブジェクトを結びつけるテーブルを保持している。 更に、ファイヤウォールは、ＩＰアドレスとそのようなオブジェクトの１つとを 結びつけるバインディング（binding）を有していなければならない。第１７図 に示す構成においては、ファイヤウォール１内のデータベースは、ファイヤウォ ール２の存在を認識するように構成されていなければならない。ファイヤウォー ル１は、ホスト２の暗号化ファイヤウォールがファイヤウォール２であることも 認識していなければならない。ファイヤウォール１は、ファイヤウォール２の暗 号化ファイヤウォールとしての役目を果たしうる可能性のあるファイヤウォール のリストを有しうる。各ファイヤウォールのバインディング及びネットワークオ ブジェクトデータベースは、個々の管理ユニットによってスタティックに管理さ れる。 ファイヤウォール間の通信を暗号化するために、ファイヤウォールは、それ 自身のベーシック私的鍵と、それが通信する必要のある、ファイヤウォール機能 を備えた各ネットワークオブジェクトのベーシック公開鍵とを知っていなければ ならない。ビジネスパートナーのセグメントのファイヤウォールのような、外部 に存在する、ファイヤウォール機能を備えたネットワークオブジェクトのベーシ ック公開鍵も、暗号化セッションを開設できるようにするために知っていなけれ ばならない。このような、ベーシック鍵とファイヤウォール機能を備えたネット ワークオブジェクトの間のスタティックバインディングは、ファイヤウォールの 内側のデータベースに予め確立されていてもよいが、後に説明するベーシッ ク鍵交換を用いて、通信の進行中に求めることも可能である。 共通秘密ベーシック鍵Ｂがひとたび２つのファイヤウォールによって照合さ れると、それは、セッションに用いられる実際の鍵、即ちセッション鍵Ｒを暗号 化するのに用いられる。同じセッション鍵Ｒは、ホスト１からホスト２への、あ るいはホスト２からホスト１へのデータを暗号化するために、ソース及びデステ ィネーションの双方によって使用される。 ソースからデスティネーションへのリクエストの要素が第１７図において右 向きの矢印の上に示されている。この暗号メソッドは、１または２以上の、ソー スが実行可能なセッションデータの暗号化のための暗号化メソッドを含む（即ち ＤＥＳ、ＦＷＺ１、ＲＣ４、ＲＣ５、ＩＤＥＡ、トリプルＤＥＳ等）。鍵メソッ ドは、１または２以上の、ソースが実行可能なセッション鍵Ｒの暗号化のための 暗号化メソッドを含む（即ちＤＥＳ、ＦＷＺ１、ＲＣ４、ＲＣ５、ＩＤＥＡ、ト リプルＤＥＳ等）。メッセージダイジェストメソッド（message digest method ）（即ちＭＤメソッド）若しくはメッセージ保全メソッド（message integrity method）は、ソースが実行可能なデータ保全を実行するための１または２以上の メソッドまたはアルゴリズムを含む（即ちＭＤ５、ＳＨＡ等）。データ保全には 、メッセージの一部または全ての暗号ハッシュ（cryptographic hash）の計算を 伴うのが一般的である。 提案されたソース公開鍵ＩＤは、デスティネーションが使用するとソースが 推定しているベーシック公開鍵を、ＩＤ番号を介して識別する。同様に、提案さ れたデスティネーションベーシック公開鍵ＩＤは、デスティネーションが使用す るとソースが推定しているベーシック公開鍵を識別する。ホスト２を防護するフ ァイヤウォール機能を備えたネットワークオブジェクトが複数存在する場合には 、どのファイヤウォール機能 を備えたネットワークオブジェクトが、実際にホスト２を防護しているかをソー スが認識していないため、ソースからのリクエストパケットには、多数の提案さ れたベーシック公開鍵が含まれる。各提案されたベーシック公開鍵は、それぞれ 異なるファイヤウォール機能を備えたネットワークオブジェクトに対応している 。 このリクエストにはチャレンジ鍵Ｃも含まれており、このチャレンジ鍵Ｃは 、セッション鍵交換若しくはセッションデータそのものに対して途中で攻撃を仕 掛ける妨害者の裏をかくために使用される、ソース（即ちファイヤウォール１） によって選択された任意のビットフィールドである。 デスティネーション（即ちファイヤウォール２）は、リクエストパケットを 受け取り、またその内容に基づいて、ソースに送り返される応答パケットを生成 する。応答パケットの要素は、第１７図における左向き矢印の上に示されている 。応答パケットはリクエストパケットと類似したフォーマットを有するが、チャ レンジ鍵Ｃのフィールドが、暗号化されたセッション鍵Ｒを保持するフィールド に置き換えられている点が異なっている。ここで、暗号メソッド、鍵メソッド、 及びＭＤメソッドのそれぞれは、リクエストにあるようなオプションのリスト以 外にただ１つの要素を有する。そのリストされた要素は、リクエストにおいてリ ストに挙げられたオプションから、デスティネーションによって選択された要素 である。同様に、選択されたソースベーシック公開鍵ＩＤ及び選択されたデステ ィネーションベーシック公開鍵ＩＤの双方は、リクエストで送られたオプション リストからデスティネーションによって選択された鍵ＩＤを表すただ１つの鍵Ｉ Ｄを含んでいる。 応答において送られるセッション鍵Ｒは、実際には２つの鍵を含む。１つは セッションデータ暗号化鍵（session data encryption key）Ｅ、 もう１つはセッションデータ保全鍵（session data integrity key）Ｉである。 従って、セッション鍵Ｒは以下のように定義される。 Ｒ＝Ｅ＋Ｉ セッション鍵は、暗号メソッド（即ち暗号化メソッド）及びＭＤメソッド、また はメッセージダイジェストメソッドの双方に対して生成される任意のバイトスト リームである。その長さは、暗号化メソッド及びＭＤメソッドによって必要とさ れる鍵の長さの和である。それがひとたび生成されると、ＭＤメソッド、即ちＭ Ｄ５によって選択され、ＳＩＧ（Ｒ）によって表されるセッション鍵の署名が得 られる。セッションＲとＳＩＧ（Ｒ）の組み合わせは、次いで短縮されたベーシ ック鍵ＴＢ及びチャレンジ鍵Ｃの組み合わせによって形成された鍵を用いて暗号 化される。これによって、 ＥＮＣ_(TC+C)（Ｒ＋ＳＩＧ（Ｒ）） が形成され、これは応答においてソースに送られる。 署名またはハッシュチェックサムの計算によって、ソースが受け取ったパケ ットが実際にベーシック鍵Ｂを認識しているエンティティによって形成されたと いう認証を、ソース側が得られる。従って応答パケットに対して強力な認証が与 えられることになる。更に、ソースがチャレンジ鍵Ｃを選択することから、同じ ことを再度行うのは不可能である。 セッションデータ交換 セッションデータ交換中暗号化技術を用いてパケットを別のファイヤウォール に転送するときにファイヤウォールによって実行されるプロセスを示す高レベル の論理流れ図が第１８図に示されている。図面には示されていないが、別の実施 例では、セッションデータ交換を実行するためにＩＰＳＥＣ標準が使用される。 以前に述べたように、ソース及びデスティネーションがひとたびセッション鍵Ｒ を照合すると、暗号化され た両ファイヤウォール間の通信が進行する。パケットの代行受信及び変更は、Ｉ ＳＯモデルのレベル２とレベル３の間で起こる。両方向の通信とも、同じセッシ ョン鍵Ｒを用いて暗号化及び復号化される。送出されるパケットは、普通のＴＣ Ｐ／ＩＰパケットに極めて類似したものである。このパケットは、それが暗号化 されているか否かを示す、あるいはその場合どの鍵が使用されるかという情報を 含んでいない。この情報は、２つのファイヤウォールによって維持されている状 態のなかにのみ存在する。暗号化されるトラフィックの効率及びバンド幅を増大 させる役目を果たすパケットの長さの変更を行うことなく、暗号化はその場所で 行われる。一般に、転送されるパケットのそれぞれは、２つの部分に分かれる。 それは暗号化されないクリアテキスト部分と、暗号化される暗号化テキスト部分 である。クリアテキスト部分はＩＰヘッダ及びＴＣＰ／ＵＤＰヘッダを含む。パ ケットの残りの部分はそのデータＭを意味しており、クリアテキスト部分から算 出される補助鍵Ａとセッション鍵Ｒの組み合わせを用いて暗号化される。このプ ロセスは後に詳述する。 パケット転送時にファイヤウォールによって実行される第１ステップは、パ ケットそれ自体のクリアテキストの内容から補助鍵Ａを生成することである（ス テップ１８００）。使用される部分は、パケットのタイプ及びプロトコルのタイ プ（即ちＲＰＣ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＩＣＭＰ等）に従っており、以下のようなフ ィールドを含み得る。即ち、例えば、ＩＰ−ＩＤ（一部分のみ）、ＲＰＣ−ＸＩ Ｄ、ＲＰＣ−ＰＲＯＧＮＵＭ、ＴＣＰ−ＳＥＱ、ＴＣＰ−ＡＣＫ、ＵＤＰ−ＬＥ Ｎ、ＩＣＭＰ−ＴＹＰＥ、ＩＣＭＰ−ＣＯＤＥ、及びＩＰ−ＰＲＯＴＯである。 次に、補助鍵Ａ、セッションデータ保全鍵Ｉ及びパケットのデータ部分Ｍがバッ ファに配置される（ステップ１８０２）。次いで、ＭＤメソッドを用いてバッフ ァのコンテンツに署名が生成され（ステップ１８０４）、それは以 下のように表される。 ＳＩＧ（Ａ＋Ｉ＋Ｍ） 生成された署名のビットは、次いでパケットヘッダにおかれる（ステップ１ ８０６）。パケットに署名ビットを追加することは、データの保全のために重要 である。パケットの長さが変更されないことから、パケットの一部分は署名ビッ トで上書きされなければならない。ここでパケットが暗号化される前に署名ビッ トがパケット内に格納されることになる。ＴＣＰパケットの場合、２８ビットの 署名が以下のように格納される。 ●署名の最下位８ビットが、ＩＰ−ＩＤの最上位８ビットを置き換える。 ●１の補数演算を用いて次の１６ビットがＴＣＰ−ＣＳＵＭフィールドに加 えられる。 ●次の４ビットが使用されないＴＣＰ−Ｘ２ニブルに格納する（これは所望 に応じて行われる）。 ＵＤＰパケットに対しては、３２ビットの署名が以下のように格納される。 ●署名の第１１６ビットが補数演算を用いてＵＤＰ−ＣＳＵＭフィールドに 追加され、もとのＵＤＰ−ＣＳＵＭフィールドが０である場合は、同様に１の補 数演算を用いてＵＤＰ−ＣＳＵＭフィールドに、ＵＤＰ−ＳＰＯＲＰ及びＵＤＰ −ＤＰＯＲＴフィールドが追加される。 ●次の１６ビットはＵＤＰ−ＬＥＮフィールドに格納される。 署名ビットがひとたびパケット内に格納されると、パケットのデータ部分Ｍ は暗号化され（ステップ１８０８）、これは以下のように表される。 ＥＮＣ_(E+A)（Ｍ） この暗号化は、セッションデータ暗号化鍵Ｅ及び補助鍵Ａの組み合わせを用いた 暗号メソッドで行われる。最後に、パケットは公衆ネットワーク上を転送される （ステップ１８１０）。 セッションデータ交換中に別のファイヤウォールからの暗号化されたパケッ トを受け取るときにファイヤウォールによって実行されるプロセスを示す高レベ ルの論理流れ図が第１９図に示されている。初めに、署名を認証するために、補 助鍵Ａがパケットの内容から生成されなければならない（ステップ１９００）。 次いで、パケットのデータ部分Ｍが暗号メソッド及びセッションデータ暗号化鍵 Ｅ及び補助鍵Ａの組み合わせを用いて復号化される（ステップ１９０２）。これ は以下のように表される。 ＤＣＲ_(E+A)（ＥＮＣ_(E+A)（Ｍ）） 次に、署名ビットがパケットヘッダから抽出される（ステップ１９０４）。次い で、補助鍵Ａ上の署名、セッションデータ保全鍵Ｉ及びパケットデータＭがＭＤ メソッドを用いて生成される（ステップ１９０６）。これは以下のように表され る。 ＳＩＧ（Ａ＋Ｉ＋Ｍ） 次いで２つの署名が互いに比較される（ステップ１９０８）。署名が一致した場 合は、署名データを上書きされたパケットに対して何らかのデータの置き換えが 行われた後、パケットが送られる（ステップ１９１０）。署名が一致しない場合 は、パケットは破棄される（ステップ１９１２）。 ベーシック鍵交換 前に説明したように、ファイヤウォールを備えたネットワークオブジェクト の間の通信を暗号化するために、ファイヤウォールはそれ自身の私的ベーシック 鍵及びそれが通信する必要のある各ファイヤウォールの公開ベーシック鍵を認識 していなければならない。ビジネスパートナー に属するファイヤウォールのような外部ファイヤウォールに属する公開ベーシッ ク鍵も、暗号化されたセッションの生成のために認識されなければならない。ベ ーシック鍵とファイヤウォールらのスタティックな結合は、データベース内にお いてファイヤウォールに対して既に確立されているはずであり、若しくはベーシ ック鍵交換を用いて処理の進行中に成立させることができる。更に、ベーシック 鍵はセキュリティーを改善するために、随時変更されてもよい。本発明において は、ベーシック公開鍵がファイヤウォール内部のデータベース内に既に存在しな い場合は、ベーシック公開鍵を処理進行中に得ることができる。一般に、デステ ィネーションのベーシック公開鍵をソースが認識していない場合、若しくはソー スによって使用されるデスティネーションベーシック公開鍵が古いものであると 認められた場合には、ベーシック公開鍵が得られなければならない。 何れの場合においても、ベーシック公開鍵の交換は、転送されるディフィー ・ヘルマン鍵の認証を確保するために検証される。一般にメッセージの検証によ り、システムに対し途中で攻撃を仕掛ける妨害者の裏をかくことができる。 ベーシック鍵を交換するプロセスを以下に詳しく説明する。ベーシック鍵交 換中に２つのファイヤウォール間で転送されるデータを示した高レベルのブロッ ク図が第２０図に示されている。両サイドの何れかがその通信相手（peer）のた めの有効鍵を有していない場合か、古くなった鍵を有していない場合か、古くな った鍵を有していることを認識した場合には常に、認証されたベーシック鍵を送 るように他の側にリクエストを行う。 ベーシック鍵交換の開始のしかたには、ベーシック公開鍵が更新若しくは交 換されなければならないということをどちらの側が認識したかに よって決まる２つの方式があり得る。典型的には、他方のベーシック鍵を有して いない側がそのことを認識する。例えば、第１６図を参照すると、開始側、即ち ファイヤウォール１が、ファイヤウォール２に対するベーシック公開鍵を有して いないことを認識した場合には、そこでベーシック鍵交換が開始される。別のシ ナリオでは、ファイヤウォール２がファイヤウォール１からのリクエストを受け 取ったとき、ファイヤウォール１に対するベーシック公開鍵の古いバージョンを 有していることを確認する（これはリクエストにおいて送られた、提案されたベ ーシック公開鍵とデータベース内のデータを比較することによって行われる）。 後者のシナリオの一例が第２０図に示されている。 ベーシック鍵リクエストの要素は、第２０図の左向き矢印の上に示されてい る。ベーシックリクエストは、ソースベーシック公開鍵ＩＤ、デスティネーショ ンベーシック公開鍵ＩＤ、暗号メソッド、鍵メソッド、及びＭＤメソッドを含む 。これらの要素は、本明細書のセッション鍵交換−ファイヤウォール／ファイヤ ウォールと題されたセクションにおいて上述したものと同一のものである。ベー シック鍵交換が起こらなければならないときには、認証された鍵更新または鍵ｓ ｙｎｃを他方に送る側が、リクエストにＣＡ公開鍵ＩＤフィールドを追加する。 この新たなフィールドはどの鍵が更新を要求しているかを示し、それによってフ ァイヤウォール２がファイヤウォール１からの応答を受け取ることを要求する認 証局（ＣＡ）鍵（即ちＲＳＡ鍵）のＩＤである。このメッセージを受け取ったと き、ファイヤウォール１はそのベーシック公開鍵Ｓｐｕｂをファイヤウォール２ に送るが、その前にＣＡ公開鍵と共にＣＡによってなされる認証を受ける。認証 はベーシック公開鍵の電子署名を生成するプロセスである。ファイヤウォール１ に対しては、ＣＡ１（１６０２）が、ファイヤウォール１のベーシック公開鍵（ 第１６図）を確認す るためのＣＡ公開鍵を生成する。ファイヤウォール２が署名の確認を行うために 、ＣＡ１、即ちファイヤウォール１用の認証局（ＣＡ）からのＣＡ公開鍵を受け 取らなければならない。 ファイヤウォール１による応答の要素は、第２０図の右向き矢印の上に示され ている。この要素はＣＡ公開鍵ＩＤ、ソースベーシック公開鍵Ｓｐｕｂ及びＩＰ アドレスまたはソースアドレスを含んでいる。更に、ソースベーシック公開鍵の 署名が送られるが、これは以下のように表される。 ＳＩＧ（Ｓ_pub） 好適実施例においては、この署名の生成過程では、初めに、電子署名を生成す るＭＤメソッドを用いて、送られるべきベーシック公開鍵から中間的署名を生成 する。次いで、最終的に転送される署名を生成するべく、この中間的署名がＲＳ Ａ復号化関数に入力される。ソース（即ちファイヤウォール１）のＩＰアドレス は、そのファイヤウォール、即ちファイヤウォール１とベーシック公開鍵（Ｓｐ ｕｂ）との間のバインド（連結）を確認するために含まれている。 ファイヤウォール１からの認証を受け取ったとき、ファイヤウォール２はＣＡ 公開鍵を用いてそれを確認することができる。正しいと確認された場合には、フ ァイヤウォール２は、そのデータベースをファイヤウォール１の新たなベーシッ ク公開鍵に更新する。ここで、セッション鍵交換が完了し、セッションデータの 通信が行われ得ることになる。 ここで、ベーシック公開鍵が、各ファイヤウォールとそのＣＡとの間を機密保 持された通信チャネルを介して通信されることに注意されたい。１または２以上 のＣＡが存在する場合には、１つのＣＡの公開鍵は他のＣＡに妨げられることな く送られる。このメッセージは、ＣＡ公開鍵の以前の値を用いて署名されるか、 あるいは新たに得られたＣＡ公開鍵が ＦＡＸまたは電話等のマニュアルな手段を用いて確認され得る。 セッション鍵交換−クライアント／ファイヤウォール 以前に説明したように、ビジネス上、企業ネットワークへの外部からのアクセ スの必要性が高まってきている。会社のＬＡＮまたはＷＡＮ環境から物理的外部 で働いているが、それに接続する必要のある社員の数も増加している。本発明に より、システムの外部ユーザを確認することが可能となり、外部ユーザ若しくは クライアントとホストシステムとの間の暗号化された通信が可能となる。 本発明に基づいて構築されたファイヤウォール及びクライアントパーソナルコ ンピュータを備えた構成の例を示す高レベルのブロック図が第２１図に示されて いる。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２１００は、説明の便宜上ここではリソ ースと称され、クライアントまたは外部ユーザがＬＡＮに接続されたホスト２１ ０４のログインするのに使用される。このＰＣは公衆ネットワーク１６０６に接 続されており、ファイヤウォール２１０２を介して、説明の便宜上サーバまたは デスティネーションと称されるホストと通信を行う。ＰＣとホストとの間の全て の通信は、ファイヤウォールを通してなされる。このＰＣはホストにログインし 、それとファイヤウォールとの間の暗号化通信を実行するのに必要な機能を発揮 するべく適切にプログラムがなされている。第１６図に示されている構成と同様 に、第２１図の構成においても、暗号化通信はＰＣとファイヤウォールとの間で のみ行われる。ホストに対しては、ファイヤウォールは透過的であり、データが ＰＣから直接入ってくるものとみなすことができる。 ファイヤウォールに対するクライアント用のセッションデータ交換プロセスは 、ファイヤウォールに対するファイヤウォールのそれに類似している。しかし、 セッション鍵交換及びベーシック鍵交換プロセスに異 なる点がある。ファイヤウォール−ファイヤウォールセッション鍵交換において は、各セッションが異なるセッション鍵を受信していた。セッションは、２つの 特定のネットワークオブジェクト間のコネクションであるのみならず、同じネッ トワークオブジェクト間の異なるサービスの間のコネクションを含み得る。これ に対し、クライアントはホストとのセッション及びクライアントがリクエストし た動作若しくはサービスがいかなるものであれ、同じ鍵を用いてセッションが暗 号化されるときに、クライアントとホストの間の全ての通信を初期化する。更に 、ファイヤウォール間の通信においては、両サイドが互いの認証公開鍵を有して いた。クライアントとファイヤウォール間の通信においては、このことはクライ アントに対してのみ当てはまり、サーバはクライアントが送るネーム／パスワー ドのデータ対を用いてクライアントを識別する。 セッション鍵交換中のクライアントパーソナルコンピュータとファイヤウォー ル間のデータ転送を示す高レベルブロック図が、第２２図に示されている。クラ イアントによるリクエストにおいて送られた要素は、右向きの矢印の上に示され ている。この要素は、名前（name）、暗号メソッド、鍵メソッド、ＭＤメソッド 、パスワードメソッド、ソースベーシック公開鍵Ｓｐｕｂ、提案されたデスティ ネーションベーシック公開鍵ＩＤ、チャレンジ鍵Ｃ、暗号化されたパスワード及 び署名を含んでいる。名前は、クライアントを現在用いているユーザを識別する のに用いられる。暗号メソッド、鍵メソッド及びＭＤメソッドについては以前に 説明した。パスワードメソッドは、パスワードの暗号化に際してどの暗号メソッ ドを用いるかを示す。暗号化されたパスワードは以下のように表され得る。 ＥＮＣ_(TB+C)（Ｐ） ソースベーシック公開鍵Ｓｐｕｂは、ファイヤウォールがユーザのリス ト及びそれに関連するベーシック公開鍵を保持していない時は常に送られる。送 られるデータは、本明細書のベーシック鍵交換−ファイヤウォール／ファイヤウ ォールなる表題のセクションで説明したように、ファイヤウォール１からファイ ヤウォール２（第２０図）に送られるデータに類似したものである。デスティネ ーションベーシック公開鍵ＩＤは、本明細書のセッション鍵交換−ファイヤウォ ール／ファイヤウォールなる表題のセクションで説明したのと同一のものである 。 署名はデスティネーション、即ち受け取り側に対してメッセージが変更され なかったことを確認する役目を果たす。この署名は、第２２図においてＴで表さ れているリクエストまたはメッセージの全内容のうち、署名フィールドを除く全 内容を取り出し、Ｔと暗号化されていないパスワード及び短縮されたベーシック 公開鍵ＴＢを結びつけることによって生成され、以下のように表される。 ＳＩＧ（Ｔ＋Ｐ＋ＴＢ） この署名はリクエストに追加され、次いでこのリクエストはファイヤウォールに 送られる。 リクエストが受け取られた後、ファイヤウォールは、クライアントのソース ベーシック公開鍵Ｓｐｕｂを認識する。ここで、ベーシック鍵Ｂ及び短縮された ベーシック鍵ＴＢの生成が可能となる。次いで、パスワードＰの暗号化が可能と なる。ひとたびＰが認識されると、ファイヤウォールはリクエスト内の署名を確 認することができる。次に、ファイヤウォールはクライアントからのリクエスト において送られたチャレンジ鍵Ｃ及び短縮されたベーシック鍵ＴＢを用いて、任 意のセッション鍵Ｒ及びＲの署名を生成してそれを暗号化する。これを式で表す と以下のようになる。 ＥＮＣ_(TB+C)（Ｒ＋ＳＩＧ（Ｒ）） 次いで、署名が、第２２図においてＵで示されたリクエストの内容と共に、短縮 されたベーシック鍵ＴＢから生成される。これを式で表すと以下のようになる。 ＳＩＧ（Ｕ＋ＴＢ） 次いでファイヤウォールは、その要素が第２２図の左向き矢印の上に示されてい る応答を生成する。この応答はデスティネーションベーシック公開鍵ＩＤ、暗号 メソッド、鍵メソッド及びＭＤメソッド、暗号化されたセッション鍵及び署名を 含む。 セッション鍵がクライアントとファイヤウォールの双方によってひとたび認 識されると、ファイヤウォールを介してのＰＣとホストの間の通信セッションを 進めることができるようになり、ＰＣとファイヤウォールとの間の暗号化通信は ホストに対して透過的となる。鍵交換の数を減らすために、セッション鍵Ｒは同 じファイヤウォールを通る全ての暗号化コネクションに対して用いられる。所定 の時間の経過後、即ち数分間の経過後、セッション鍵Ｒは破棄される。 ベーシック鍵交換−クライアント／ファイヤウオール ファイヤウォールとファイヤウォールとの間の通信とは異なり、認証された鍵 の交換は、ファイヤウォールのベーシック公開鍵でクライアントを更新するため にのみ必要である。ベーシック鍵交換開始には２つの場合があり得る。その１つ はクライアントがファイヤウォールベーシック公開鍵を有していない場合、もう １つはファイヤウォールが、リクエストに際してクライアントによって使用され るベーシック公開鍵が古くなっていることを確認した場合である。 このプロセスは、以前にベーシック鍵交換−ファイヤウォール／ファイヤウ ォールなる表題のセクションで説明したようなベーシック鍵交換に類似したもの である。しかし、以下のような相違点がある。クライア ントがファイヤウォールのベーシック公開鍵を有していないことを認識した場合 、リクエストにおけるデスティネーションベーシック公開鍵ＩＤフィールドの代 わりにＣＡ公開鍵ＩＤフィールドを用いる。このことは第２３図の右向き矢印の 上に示されている。第２３図は、ベーシック鍵交換中のクライアントパーソナル コンピュータとファイヤウォールとの間のデータ転送を示す高レベルのブロック 図である。この鍵ＩＤは、ファイヤウォールからの応答を受け取ることを要求し ているクライアントによる認証局（ＣＡ）鍵（即ちＲＳＡ鍵）のＩＤである。 ファイヤウォールは、クライアントからリクエストを受け取ったとき、リク エストを元に、クライアントがファイヤウォールのベーシック公開鍵をリクエス トしているのか、リクエストにおける鍵ＩＤがファイヤウォールのベーシック公 開鍵と一致していないか否かを判定する。ファイヤウォールの応答の要素は、図 面の左向き矢印の上に示されている。この応答は、元の提案されたデスティネー ションベーシック公開鍵ＩＤ、ＣＡ公開鍵ＩＤ、デスティネーションベーシック 公開鍵Ｄｐｕｂ、デスティネーションのアドレス、及び署名を有している。元の デスティネーションベーシック公開鍵は、デスティネーションからの場合と同様 に取り出される。デスティネーションベーシック公開鍵の署名が送られるが、こ の署名を式で表すと以下のようになる。 ＳＩＧ（Ｄ_pub） 好適実施例において、この署名の生成は、電子署名を生成するＭＤメソッド を用いて、送られたベーシック公開鍵から中間的署名を生成することによってな される。次いで、この中間的署名は、最終的に転送される署名を生成するべくＲ ＳＡ復号化機構に入力される。デスティネーション（即ちファイヤウォール）の ＩＰアドレスは、ファイヤウォールとベーシック公開鍵Ｄｐｕｂとの間のバイン ドを確認するために含まれて いる。 ファイヤウォールからの認証のためのデータを受け取ったとき、クライアン トはＣＡ公開鍵を用いてそれを認証することができる。それが正しいと認証され た場合には、クライアントはそのデータベースをファイヤウォールの新たな公開 鍵で更新する。 ファイヤウォールの応答を受け取った後、クライアントはメッセージを送り 返して認証を完了する。メッセージの要素は、第２３図の下側の右向き矢印の上 に示されている。このメッセージには、暗号化されたパスワード及び署名が含ま れている。応答がひとたび受け取られると、クライアントはベーシック鍵Ｂ及び 短縮されたベーシック鍵ＴＢを生成することができる。次いでクライアントはパ スワードＰを暗号化し、これを式で表すと以下のようになる。 ＥＮＣ_(TB+c)（Ｐ） この署名は第２２図における右向き矢印の上に示されたような、ファイヤウォー ルに送られる元のリクエスト（Ｔとして表されている）と、クリアテキストパス ワードＰ、及び短縮されたベーシックキーＴＢの組み合わせを元にして、ＭＤメ ソッドを用いて生成され、これを式で表すと以下のようになる。 ＳＩＧ（Ｔ＋Ｐ＋ＴＢ） 次いで、暗号化されたパスワード及び署名がファイヤウォールに送られる。こう してセッションキー交換が完了し、セッションデータ通信が開始できるようにな る。 本発明のいくつかの実施例について以上説明してきたが、その様々な変更、 改良、及び別の形態の応用が可能であることは明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ズク、ニール イスラエル国ラマットガン52504・ツビス トリート ２ (72)発明者 ドゴン、ギル イスラエル国ヘルツェリア46743・ハキド マストリート 78 (72)発明者 ベン−ルーベン、エフド イスラエル国テルアビブ62486・アルバア ラトゾットストリート 11 【要約の続き】 ルベースのルールに従ってフィルタリング処理されるこ とになる。前述の検査エンジンは、パケットを受け取る か拒絶するかを各パケット毎に決定する仮想パケットフ ィルタリングマシンとして機能する。パケットが拒絶さ れる場合、そのパケットは破棄される。パケットが受容 される場合、そのパケットは次いで変更処理を施され得 る。変更処理には、暗号化、復号化、署名生成、署名確 認、またはアドレス変換が含まれ得る。全てのパケット 変更処理はルールベースの内容に従って実行される。本 発明においては、２つのファイヤウォール間、またはク ランアントとファイヤウォール間の通信を暗号化するこ とにより、コンピュータネットワークのセキュリティを 更に高めている。これにより、私設ネットワーク及び公 衆ネットワークを共にその一部として含むＷＡＮにおい て、機密保護されていない公衆ネットワークの使用が可 能となり、従って、仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）を 形成できることになる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンピュータネットワークにおける到着及び発信データパケットを、セキュ リティルールに従って検査し選択的変更を施す方法であって、 前記セキュリティルールによって検査された前記コンピュータネットワークの 各アスペクトの定義を生成する過程と、 前記アスペクトの定義によって、前記アスペクトの少なくとも１つを制御する 前記セキュリティルールを生成する過程と、 前記セキュリティルールを、前記セキュリティルールに従って前記データパケ ットを検査し選択的変更を施すパケットフィルタリングモジュールの動作を制御 するためのパケットフィルタリング処理言語命令セットに変換するセキュリティ ルール変換過程と、 前記セキュリティルールに従って前記データパケットを検査し選択的変更を施 すために、仮想パケットフィルタリングマシンを実現する前記パケットフィルタ リングモジュールと、前記コンピュータネットワークを接続する過程と、 前記パケットフィルタモジュールが前記パケットフィルタリング処理言語命令 を実行して前記仮想パケットフィルタリングマシンを操作し、前記コンピュータ ネットワークから、または前記コンピュータネットワークへの前記データパケッ トの出入りを受容若しくは拒絶し、そのようにして受容された前記データパケッ トを選択的変更を施すパケットフィルタリング処理言語命令実行過程とを有する ことを特徴とするコンピュータネットワークにおける到着及び発信データパケッ トを、セキュリティルールに従って検査し選択的変更を施す方法。 ２．前記アスペクトが、ネットワークオブジェクトを含むことを特徴とする請求 項１に記載の方法。 ３．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする 請求項１に記載の方法。 ４．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする請求項２ に記載の方法。 ５．前記アスペクトたる前記オブジェクトの定義が、前記オブジェクトのアドレ スを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。 ６．前記セキュリティルール変換過程の前記フィルタリング処理言語命令セット が、スクリプトの形態であり、前記スクリプトを、前記パケットフィルタリング 処理言語命令実行過程において実行される前記命令セットにコンパイルするコン パイラを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．前記コンピュータネットワークの各アスペクトの定義を生成する過程、及び 前記セキュリティルールを生成する過程の双方において、グラフィカルな定義が なされることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．前記選択的変更が、暗号化、復号化、署名生成、及び署名確認からなる処理 のグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ９．コンピュータネットワークにおける到着及び発信データパケットを、セキュ リティルールに従って検査し選択的変更を施すセキュリティシステムであって、 前記セキュリティルールによって検査される前記コンピュータネットワークの各 アスペクトが予め定義されており、前記セキュリティルールが前記アスペクトに よって前もって定義されており、かつパケットフィルタリング処理言語命令に変 換される、該セキュリティシステムを操作する方法において、 前記セキュリティルールによって検査される前記コンピュータネットワークの 少なくとも１つのエンティティにおいて、前記コンピュータネットワークに接続 されたパケットフィルタリングモジュールを設ける過 程であって、前記パケットフィルタリングモジュールが、前記コンピュータネッ トワークに、または前記コンピュータネットワークから出入りする前記データパ ケットを検査し選択的変更を施す仮想パケットフィルタリングマシンを実現する 、該過程と、 前記パケットフィルタモジュールが前記パケットフィルタリング処理言語命令 を実行して前記仮想パケットフィルタリングマシンを操作し、前記コンピュータ ネットワークから、または前記コンピュータネットワークへの前記データパケッ トの出入りを受容若しくは拒絶し、そのようにして受容された前記データパケッ トを選択的変更を施すパケットフィルタリング処理言語命令実行過程とを有する ことを特徴とするセキュリティシステムを操作する方法。 １０．前記アスペクトが、ネットワークオブジェクトを含むことを特徴とする請 求項９に記載の方法。 １１．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする請求項 ９に記載の方法。 １２．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする請求項 １０に記載の方法。 １３．前記アスペクトたる前記オブジェクトの定義が、前記オブジェクトのアド レスを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。 １４．前記仮想パケットフィルタリングマシンが、データ抽出操作を実行するこ とを特徴とする請求項９に記載の方法。 １５．前記仮想パケットフィルタリングマシンが、論理演算を実行することを特 徴とする請求項１４に記載の方法。 １６．前記仮想パケットフィルタリングマシンが、比較処理を実行することを特 徴とする請求項１５に記載の方法。 １７．前記選択的変更が、暗号化、復号化、署名生成、及び署名確認か らなる処理のグループから選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。 １８．コンピュータネットワークにおける到着及び発信データパケットを、セキ ュリティルールに従って検査し選択的変更を施すセキュリティシステムであって 、前記セキュリティルールによって検査される前記コンピュータネットワークの 各アスペクトが予め定義されており、前記セキュリティルールが前記アスペクト によって前もって定義されており、かつパケットフィルタリング処理言語命令に 変換される、該セキュリティシステムを操作する方法において、 前記セキュリティルールによって検査される前記コンピュータネットワークの 少なくとも１つのエンティティにおいて、前記コンピュータネットワークに接続 されたパケットフィルタリングモジュールを設ける過程であって、前記パケット フィルタリングモジュールが、前記コンピュータネットワークに、または前記コ ンピュータネットワークから出入りする前記データパケットを検査し選択的変更 を施す仮想パケットフィルタリングマシンをエミュレートする、該過程と、 前記パケットフィルタリングモジュールが、パケットフィルタリング処理を実 行するための前記パケットフィルタリング処理言語命令を読み出し、実行する過 程と、 前記パケットフィルタリング処理言語命令を読み出し、実行する過程において 得られた結果を記憶装置に格納する過程と、 前記パケットフィルタリングモジュールが、格納された前記結果を用いて、前 記パケットフィルタリング処理言語命令に基づいた前記仮想パケットフィルタリ ングマシンの操作を行い、前記コンピュータネットワークから、または前記コン ピュータネットワークへの前記データパケットの出入りを受容若しくは拒絶し、 そのようにして受容された前記デー タパケットを選択的変更を施す過程とを有することを特徴とするセキュリティシ ステムを操作する方法。 １９．前記アスペクトが、ネットワークオブジェクトを含むことを特徴とする請 求項１８に記載の方法。 ２０．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする請求項 １８に記載の方法。 ２１．前記アスペクトが、ネットワークサービスを含むことを特徴とする請求項 １９に記載の方法。 ２２．前記アスペクトたる前記オブジェクトの定義が、前記オブジェクトのアド レスを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。 ２３．前記選択的変更が、暗号化、復号化、署名生成、及び署名確認からなる処 理のグループから選択されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。 ２４．コンピュータネットワークを行き来する到着及び発信データパケットを、 セキュリティルールに従って検査し選択的変更を施すセキュリティシステムであ って、前記セキュリティルールによって制御される前記コンピュータネットワー クの各アスペクトが予め定義されており、前記セキュリティルールが前記アスペ クトによって前もって定義されており、かつパケットフィルタリング処理言語命 令に変換される、該セキュリティシステムにおいて、 前記セキュリティルールに従って動作し、前記コンピュータネットワークに 、または前記コンピュータネットワークから出入りする前記データパケットを検 査し選択的変更を施す仮想パケットフィルタリングマシンを実現する、前記コン ピュータネットワークに接続されたパケットフィルタリングモジュールと、 前記パケットフィルタリング処理言語命令を読み出し実行する、前記 パケットフィルタリングモジュールと一体化された処理手段であって、前記パケ ットフィルタリングモジュールの操作を行い、前記コンピュータネットワークか ら、または前記コンピュータネットワークへの前記データパケットの出入りを受 容若しくは拒絶し、そのようにして受容された前記データパケットを選択的変更 を施す、該処理手段とを有することを特徴とするセキュリティシステム。 ２５．前記選択的変更が、暗号化、復号化、署名生成、及び署名確認からなる処 理のグループから選択されることを特徴とする請求項２４に記載のセキュリティ システム。 ２６．図面に記載された実施例と実質的に同一であることを特徴とする請求項１ 乃至２３の何れか１つに記載の方法。