トランザクション

本小節では，第2.3節で整理されたIKEトランザクションを量子鍵配送に対応するトラ ンザクションに改変する．

IKE開始トランザクション

量子鍵配送に対応したIKE開始トランザクションを図3.2に示す．各交換の改変部分を 以下に解説する．

・IKE SA INIT交換

IKE SA INIT交換では，新たに鍵識別子交換ペイロードを交換する．量子鍵配送利

用時にはDiffie-Hellman鍵交換ペイロードと乱数ペイロードは必要ないため，これ

らを交換しない．よって，IKEヘッダ，SA提案ペイロード，鍵識別子交換ペイロー ドが交換される．表3.1に交換するペイロードの比較を示す．IKE SA INIT交換に おいては各ペイロードは暗号化されないため，DIFFIE-HELLMANフォールバック

3.3. プロトコル設計 第 3章 IPsec with QKD

を利用できない．IKE SA初作成の場合にはCONTINUEフォールバックもおこな えないため，WAIT QKDフォールバックのみが可能となる．

・IKE AUTH交換

IKE AUTH交換では，暗号化してフォールバック方法交換ペイロードを交換する．

IKE SA INIT交換と異なり，IKE AUTH交換では通常のIKEで交換されるペイロー ドも全て交換される．よって，常にIKEヘッダと送信者のIDペイロード，認証ペ イロード，CHILD SAのためのSA提案ペイロード，トラフィックセレクタペイロー ド，フォールバック方法交換ペイロードを交換し，必要に応じて証明書ペイロード と証明書要求ペイロード，受信者のIDペイロードを交換する．表3.2に交換するペ イロードの比較を示す．

IKE SA更新トランザクション

量子鍵配送用のCREATE CHILD SA交換には，通常運転時とフォールバック運転時の 二つの動作がある．通常運転時のIKE SA更新トランザクションを図3.3に示す．フォー

図 3.2: 量子鍵配送対応IKE開始トランザクション

3.3. プロトコル設計 第 3章 IPsec with QKD

表 3.2: IKE AUTH交換における交換ペイロードの比較（網掛けは暗号化，4は選択）

ペイロード 通常のIKE IKE for IPsec with QKD

IKEヘッダ ° °

送信者のIDペイロード ° °

認証ペイロード ° °

CHILD SAのためのSAペイロード ° °

トラフィックセレクタペイロード ° °

証明書ペイロード 4 4

証明書要求ペイロード 4 4

受信者のIDペイロード 4 4 フォールバック方法交換ペイロード ° °

ルバック運転時のCREATE CHILD SA交換を図3.4に示す．

図 3.3: 通常運転時の量子鍵配送対応IKE SA更新トランザクション

3.3. プロトコル設計 第 3章 IPsec with QKD

図 3.4: フォールバック運転時の量子鍵配送対応IKE SA更新トランザクション

・CREATE CHILD SA交換

CREATE CHILD SA交換では鍵識別子交換ペイロードを交換する．通常運転時は，

IKE SA INIT交換と同様にDiffie-Hellman鍵共有ペイロードと乱数ペイロードを交 換しない．よって，IKEヘッダ，SA提案ペイロード，鍵識別子交換ペイロードが交 換される．フォールバック運転時は，選択したフォールバック方法によって交換ペイ ロードが変わる．WAIT QKD運転もしくはCONTINUE運転の場合には通常運転 時と同様にIKEヘッダ，SA提案ペイロード，鍵識別子交換ペイロードを交換する．

一方，Diffie-Hellman運転の場合には乱数ペイロードも交換し，必要に応じて

Diffie-Hellman鍵共有ペイロードも交換する．表3.3に交換するペイロードの比較を示す．

WAIT QKD，DIFFIE-HELLMAN，CONTINUEは三種類のフォールバック方法で ある．フォールバック方法については第3.4.2小節にて述べる．CREATE CHILD SA 交換では，SA提案ペイロードと鍵識別子交換ペイロードは暗号化される．

3.3. プロトコル設計 第 3章 IPsec with QKD

表 3.3: CREATE CHILD SA交換における交換ペイロードの比較（網掛けは暗号化）

IKE for IPsec with QKD 通常の 通常運転

IKE WAIT QKD DIFFIE-HELLMAN CONTINUE

IKEヘッダ ° ° °

SA交換ペイロード ° ° °

Diffie-Hellman 4 × 4

鍵共有ペイロード

乱数ペイロード ° × °

鍵識別子交換 × ° °

ペイロード