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1 新開発のパケット暗号処理方式により 暗号通信を高速化世界最速の業界標準 (IPsec) 対応暗号通信 (VP) 装置を開発 ( 開発 o.0703) 007 年 月 5 日三菱電機株式会社 三菱電機株式会社 ( 執行役社長 : 下村節宏 ) は パケット 暗号通信の業界標準規格 IPsecv に準拠して あらゆるサイズのパケットを 0Gbit イーサネット 3 の設計上の最大転送速度 ( ワイヤスピード ) で処理する暗号通信 (VP 4) 装置を世界で初めて開発しました : 送信先のアドレスなどの制御情報を付加したデータのまとまりのこと :Security Architecture for Internet Protocol version 通信データの暗号化や認証によって通信路上のデータの安全性を保証する業界標準規格 (RFC40~4) 3:LA の規格のひとつ 現在 ほとんどの LA がイーサネット 4:Virtual Private etwork インターネットを介しているにもかかわらず 暗号化や認証によって あたかも拠点間の専用回線を使っているかのような安全な通信を可能にする仮想私設通信路 開発の背景 LA や高速大容量の広域通信網に採用されているイーサネットの転送速度は 現在 Gbps が主流ですが すでに 0Gbps の規格が策定され さらに高速化が検討されています 一方 インターネットや広域網などのオープンネットワークを利用して行われる企業の拠点間通信では 盗聴や改ざん なりすましなどから通信データ (IP パケット 5) を守るため 業界標準規格 IPsecv に対応した VP の利用が年々増加しています しかし 通信速度が高くなるにつれ VP 装置で IP パケットを暗号化 認証する処理に時間がかかるため転送効率が低下し 0Gbit イーサネットでは設計上の最大転送速度 ( ワイヤスピード ) である約 856 万 PPS(PPS はパケット / 秒 ) を実現できませんでした 当社は今回 新開発のパケット暗号処理方式により暗号化と認証の処理時間を短縮し 0Gbit イーサネットのワイヤスピードで処理できる IPsecv 対応の VP 装置を開発しました ロングパケットに比べて処理効率が悪いショートパケットにおいてもワイヤスピードを確認しています 5: 構内イーサネット およびインターネットで流れるパケット 主な開発成果. 新開発のパケット暗号処理方式で 高速な暗号通信を可能に従来の VP 装置はパケットごとに暗号化および認証を行う 複数の を並列に接続する構成でした 処理速度の高速化は の増設で対応しますが 接続ピン数 基板間の配線数など 構造的な限界で 0Gbps への対応が困難でした 当社は今回 新しいパケット暗号処理方式として の追加増設が容易な階層型並列処理方式を開発し 0Gbps への対応を可能にしました.4 つの暗号 認証アルゴリズムにより 0Gbps IPsec ワイヤスピードを確認次の 4 つの暗号 認証アルゴリズムを適用した ショートパケット (64byte) からロングパケット (58byte) までの暗号通信が ワイヤスピードを達成できていることを確認しました AES+SHA(56bit) Camellia+SHA(56bit) MISTY+SHA(56bit) 3DES+ SHA 今後の展開 より多くの暗号アルゴリズムに対応させ 008 年度を目標に個別案件に対応した製品展開を予定しています 特許 国内 3 件出願中 報道関係からのお問い合わせ先 東京都千代田区丸の内二丁目 7 番 3 号電話 FAX 三菱電機株式会社広報部

2 パケットの解説. 送信するデータ ( ユーザーデータ ) を適当な長さに分割し それぞれに制御情報 ( 送信先のアドレスなど ) を付加したデータ片のこと 単に パケット と呼ぶ場合は インターネットで使用される IP パケットを指す ユーザーデータ C B A パケット C C パケット B B パケット A A が制御情報. 構内イーサネットやインターネットで使用されるパケットの長さは ショート (64byte)~ ロング (58byte) の範囲 パケットの長さによる用途の違いは下記のとおり ショートパケット : 通信の開始 終了時の制御パケットで使用する IP 電話の音声データや TV 会議の画像データなど リアルタイム性を重視する通信で使用することも多い ロングパケット : ファイルのダウンロードなど リアルタイム性を必要としないデータ転送の多くは 転送効率が良いロングパケットを使用する 3. ショートパケットの構成 IP パケット 64byte ユーザーデータ 制御情報 構内イーサネットおよびインターネットで流れる IPsec パケット 6byte IPsec データ ( 元の制御情報とユーザーデータの暗号化データと認証データ ) 新しい制御情報 VP で流れる暗号化された IP パケット IPsec で使用する暗号や認証のアルゴリズム また暗号のみで通信する場合や認証のみで通信する場合でサイズは変わる

3 ワイヤスピードの解説. ある通信システムで得られる設計上の最大転送速度 0Gbit イーサネットの場合 ユーザーデータに付加する制御情報や フレーム間ギャップなどのオーバーヘッド (0byte) により 転送効率が落ちる このため ユーザーデータを転送する実効転送速度は 0Gbps 以下となる.0Gbit イーサネットでショートパケット (64byte) を転送する場合 公称速度 :0Gbps,50M byte/ 秒 約,953 万 PPS(PPS はパケット / 秒 ) ワイヤスピード (IP パケット ):,50M byte/ 秒 (64byte+0byte)= 約,488 万 PPS ワイヤスピード (IPsec パケット ):,50M byte/ 秒 (6byte+0byte)= 約 856 万 PPS 暗号化前の IP パケットのワイヤスピード : 約,488 万 PPS 公称 :0Gbps ( 約,953 万 PPS) 暗号化された IPsec パケットのワイヤスピード : 約 856 万 PPS 従来は VP 装置の性能の問題で 856 万 PPS より遅くなっていた 復号後の IP パケットのワイヤスピード : 約 856 万 PPS Router Router 広域通信網 Client 0Gbps 超高速 VP 装置 0Gbps 超高速 VP 装置 Server 構内 0Gbit イーサネット ( 拠点 A) 構内 0Gbit イーサネット ( 拠点 B) 図. 今回開発の VP 装置をシステムへ適用した例 開発内容の補足 開発した 0Gbps 超高速 VP 装置の仕様を表 に 一般的な並列処理方式と階層型並列処理方式の比較を図 に 装置の外観を図 3 に示します 表.0Gbps 超高速 VP 装置の仕様項目内容機能 IPsecv 暗号 / 認証機能リピータアーキテクチャ機能 ( 既存のネットワークに中継装置を容易に追加導入できる機能 ) 転送速度 0Gbps(0GBASE-xR) 暗号アルゴリズム AES( 米国標準 8bit ブロック暗号アルゴリズム ) Camellia( 三菱電機と日本電信電話株式会社が共同開発した 8bit ブロック暗号アルゴリズム ) MISTY( 三菱電機 64bit ブロック暗号アルゴリズム ) 3DES( 米国標準 64bit ブロック暗号アルゴリズム ) 認証アルゴリズム SHA( 米国政府標準ハッシュ関数 ) SHA(56bit) ( 米国政府標準ハッシュ関数 ) 3

4 従来の並列処理方式 VP 装置 高速化には の増設が必要だが 接続用デバイスのピン数や接続ピン数 基板間の配線数など 構造的に限界あり 拡張性低 パケットの経路 今回開発した階層型並列処理方式 VP 装置 階層 # 階層 # 階層 # 階層型並列構造により 増設が容易で 処理速度の高速化に対応 拡張性高 パケットの経路 パケットの順序情報の経路 パケットの順序制御 パケット 分散して処理 順序制御を各階層で分散 階層を増加しても各階層の処理に影響なし 動作の説明 各階層で にパケットが存在しないときは がパケットをに送付するとともに に対し そのパケットの送出タイミングを指示する 暗号 認証部にパケットが存在するときは 後段の階層にパケットを渡す パケットは 最終的に受信した順に送出されなければならない 従来は つので送出する順序を制御していたが 本装置では順序制御が各階層で分散でき 多並列処理が可能となる 図. 一般的な並列処理方式と階層型並列処理方式の比較 4

5 図 3.0Gbps 超高速 VP 装置外観 開発内容に関するお問い合わせ先 三菱電機株式会社情報技術総合研究所計画部業務グループ 神奈川県鎌倉市大船 5-- FAX:

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