雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

ユーザのセキュリティ意識向上を目的としたパケッ トヘッダ情報可視化システム

著者 中野 翔太, 白井 治彦, 高橋 勇, 黒岩 丈介, 小高 知宏, 小倉 久和

雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

巻 55

ページ 77‑83

発行年 2007‑03‑31

URL http://hdl.handle.net/10098/923

Mem. Grad. Eng. Univ. Vol. 55 (March 2007)

ユ ー ザ の セ キ ュ リテ ィ意 識 向 上 を 目的 と した パ ケ ッ トヘ ッ ダ情 報 可 視 化 シ ス テ ム

中野 翔太索 白井 治彦触禽 高橋 勇練 黒岩 丈介勅 小高 知宏禽 小倉 久和辣

A Proposal on End-User Network Security System To Visualize Packet Header Information

Shouta NAKANO *

, Haruhiko SHIRAI***,

Tomohiro ODAKA**

Isamu TAKAHASHI**, Jousuke KUROIWA* * and Hisakazu OGURA**

(Received January 31, 2007)

To Improve security awareness of end-user, we designed and implemented the visualization system of packet header that represents the condition of network communication. We implemented our system using Microsoft Visual Studio 2005 with Winpcap library and the development language of system was Visual C++. This system captured a packet and visualized flow of network traffic, protocol and the time it captured a packet.

Key Words : Network, Security, Visualization, Packet Header

1.は じ め に

近 年,情 報 通 信 技 術 の 発 展 に 伴 い,ネ ッ トワ ー ク 通 信(以 下,通 信)の 高 速 化 ・大 容 量 化 が 進 ん で い る.

し か し,技 術 の 進 歩 に お け る 弊 害 が 表 面 化 し て い る の も ま た 事 実 で あ る.そ れ は,通 信 と い う も の が 口 に 見 え ず 抽 象 的 な 存 在 で あ る た め,・ 般 的 な ユ ー ザ に と っ て は 実 際 に 通 信 が ど の よ うな 仕 組 み で,ど の よ うな こ と が 行 わ れ て い る か が わ か ら な い と い う問 題 で あ る.こ の 問 題 の ・例 と して フ ァ イ ル 共 有 ソ フ トの 利 川 が 引 き 起 こ した 企 業 や 官 公 庁 に よ る 一 連 の 内 部 情 報 流 山 事 件 が 挙 げ られ る.こ れ は 通 信 に 対 す る 意 識 の 低 さ が 引 き 起 こ し た 事 件 と言 え る.こ の よ うな 問 題 を解 決 す る た め に は,ユ ー一ザ が セ キ ュ リ テ

*⊥ 学 研 究 科 原 子 力 ・エ ネ ル ギー 安 全 ⊥ 学 専攻 牌 工 学 研 究 科 知 能 シ ス テ ム 工 学 専 攻

***技 術 部

* Nuclear Power and Energy Safety Engineering Course, Graduate School of Engineering

** Human and

. Artificial Intelligent Systems Course, Graduate School of Engineering

*** Dept. of applied Physics

イ 意 識 を 高 く もっ 必 要 が あ る,そ の た め に は,通 信 に つ い て の 知 識 や 構 造 を 知 る 必 要 が あ る.そ の た め の ツ ー ル も数 多 く存 在 す る が,例 え ば プ ロ トコ ル の 名 称 や パ ケ ッ トの 構 造 な どネ ッ トワ ー ク の 専 門 的 な 知 識 が な い と わ か らな い こ と も 数 多 く存 在 し,一 般 的 な ユ ー ザ に は 敷 居 が 高 い も の と 考 え る.ま た,ユ ー ザ に 通 信 に 対 して 興 味 を 持 っ て も ら わ な けれ ば ユ ー ザ は 通 信 に 関 す る 知 識 を 身 に つ け よ う とは し な い

と 考 え る.

そ こ で 木 研 究 で は,ネ ッ トワ ー ク に 対 す る 知 識 が 乏 し い エ ン ドユ ー ザ を 対 象 と し,ユ ー ザ が 使 川 し て い る コ ン ピ ュ ー タ に お け る ネ ッ トワ ー ク の 情 報 を わ か りや す く 提 示 す る シ ス テ ム を 提 案 す る,こ の シ ス テ ム を 利 川 す る こ とで,ユ ー ザ は 抽 象 的 な 存 在 で あ る ネ ッ トワ ー ク の 世 界 に 興 味 を い だ く き っ か け を つ く り,そ の 興 味 を ユ ー ザ の セ キ ュ リテ ィ意 識 向 上 へ とつ な げ る こ と が 本 研 究 の 目的 で あ る.シ ス テ ム に お け る わ か りや す さ と い う視 点 に 着 口 し,通 信 の 状 況 を で き る だ け シ ン プ ル に 表 示 す る こ とが 重 要 だ と 考 え た.そ こ で,利 川 中 の コ ン ピ ュー タ が や り と り す る パ ケ ッ トに お け る ヘ ッ ダ 情 報 の 一 部 の み を 表 示 す る こ とで 情 報 を 簡 素 化 す る こ と と し た,ヘ ッ ダ 情 報 は ネ ッ トワー ク の 流 れ を わ か りや す く理 解 で き る

◎福井大学

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も の だ け を 選 択 して ユ ー ザ に 提 示 す る も の と した.

具 体 的 に は,通 信 に お け るデ ー タ 量 を表 す パ ケ ッ ト の サ イ ズ,通 信 が 行 わ れ て い る サ ー ビス を 表 す 宛 先 ポ ー ト番 号 と い うヘ ッ ダ 情 報 を シ ス テ ム で 利 用 す る.

シ ス テ ム は ネ ッ トワー ク か ら取 得 した パ ケ ッ トか ら ヘ ッ ダ 情 報 の み を 利 川 し,そ こか ら 前 述 の2つ の ヘ ッ ダ情 報 に 加 え て,不 必 要 な パ ケ ッ トを フ ィ ル タ リ ン グす る た め の ヘ ッ ダ 情 報 の 抽 出 ・保 存 ・処 理 を行

う.そ し て,単 位 時 間 ご と の 宛 先 ポ ー ト別 通 信 量 上 位3位 を グ ラ フ 化 して 表 示 す る こ と で わ か りや す い イ ン ター フ ェ ー ス を 実 現 した.シ ス テ ム は,般 的 に 利 川 者 が 多 いOSで あ る こ と,そ し て 対 象 とす る ユ ー ザ を 考 慮 に 入 れ た 結 果,windows系OSで 動 作 す る も の と した,

本 論 文 は2章 で セ キ ュ リテ ィ の 現 状 と そ れ を ふ ま え て の シ ス テ ム の 設 計 に つ い て,3章 で は パ ケ ッ ト 可 視 化 シ ス テ ム の 実 装 に つ い て,4章 で は 動 作 実 験 に つ い て 実 際 の イ ン タ ー フ ェ ー ス 画 面 を 交 え て 述 べ, 5章 で は 考 察,そ して6章 で 今 後 の 課 題 に つ い て 述 べ る .

2.セ キ ュ リテ ィ の 現 状 と シ ス テ ム の 設 計 方 針

2.1セ キ ュ リテ ィ の 現 状

常 時 接 続 形 態 の ネ ッ トワ ー ク の 普 及 で コ ン ピ ュ ー タ が ネ ッ トワ ー ク に 接 続 す る 時 間 が 長 く な ・)たこ と に よ り通 信 量 が 増 大 し,コ ン ピ ュ ー タ ウ ィル スや ワ ー ム な ど の 悪 意 あ る プ ロ グ ラ ム に よ る 不 正 ア ク セ ス の 危 険 性 が 高 く な っ て い る.同 時 に ク ラ ッ カ ー に よ る 人 為 的 な 不 止 ア ク セ ス の 危 険 性 も 高 く な っ て い る.

こ の よ う な 悪 意 あ る プ ロ グ ラ ム や ユ ー ザ は コ ン ピ ュ ー タ 内 の デ ー タ を 破 壊 した り

,コ ン ピュ ー タ そ の も の を停 止 させ た り とい っ た ユ ー ザ に と っ て 不 利 益 な 活 動 を 行 う.

し か し,こ の よ う な 危 険 な 状 況 に も 関 わ らず ウ ィ ル ス 対 策 ソ フ トや フ ァ イ ア ウ ォ ー ル 等 の 導 人 と い っ た 防 御 策 を 全 く行 わ ず に 通 信 を 利 用 す る ユ ー ザ が 後 を 絶 た な い とい う税 状 が あ る 田.こ れ が ひ とっ め の 常 時 接 続 環 境 に お け る 弊 害 で あ る.こ の 状 況 は,ネ

ッ トワー ク 環 境 の 改 善 に よ り イ ン タ ー ネ ッ ト利 用 者 の 間 口 が 広 が り,誰 で も 通 信 が 利 川 で き る よ うに な っ た こ と が 一 因 で あ る と 考 え られ る.

ふ た っ め の 弊 害 は,フ ァ イ ル 共 有 ソ フ トの 利 用 に よ る企 業 や 官 公 庁 な どの 一 連 の 内 部 情 報 漏 洩 事 件 で あ る 。 これ らの 事 件 は フ ァ イ ル 共 有 ソ フ ト利 用 者 を 標 的 と し た ワー ム 型 ウ ィ ル ス に 感 染 す る こ とが 原 因 で あ る.感 染 す る と ウ ィ ル ス が コ ン ピ ュ ー タ 内 の 個 人 情 報 や 企 業 の 情 報 を ネ ッ トワー ク に 流 出 さ せ て し

表1近 年 の ネ ッ トワ ー ク 環 境,常 時 接 続 環 境 の 弊 害 と そ の 原 囚

事象 近 年 のネットワー ク環 境 常時接続環境 における弊 害

常時接続 環境 における弊 害の原因

概 要 大容量常時接続形態 不 正 アクセスの危 険性 の増 大 とそれ に対 するユ ーザ の無 関 ファイル 共 有 ソフト利 用 による ウイルス感 染

エ ン ドユ ー ザ が ネ ットワー クに 興 味 を持 た な い

ネ ソトワー ク ・通 信 の 構 造 を知 らな い

ま う.

フ ァイ ル 共 有 ソ フ トの 使 用 自体 に 根 本 的 な 問 題 が あ る よ う に も 思 わ れ る が,不 正 ア ク セ ス に 対 して 無 防 備 な ユ ー ザ の 問 題 も 含 め て,こ れ ら の 弊 害 に は あ る 共 通 した 問 題 が あ る よ うに 思 わ れ る.そ れ は イ ン タ ー ネ ッ トを利 用 す る ・般 的 な ユ ー ザ が,ネ ッ トワ ー ク が ど の よ うな 構 造 で あ る か,そ し て 通 信 が ど の よ うに し て 行 わ れ て い る か を 知 らな い こ と,ま た ネ ッ トワー ク そ の も の に 対 し て 興 味 を 持 た な い こ と で あ る(表1参 照).

そ の 理rhの ひ とつ と して は ネ ッ トワ ー ク が 口 に 見 え ず,抽 象 的 な 存 在 の た め で あ る と 考 え る.こ れ は 通 信 が 不 透 明 で あ り,か つ ネ ッ トワ ー ク に お け るデ ー タ の や り と りが 複 雑 な 構 造 を して い る こ とに 起 因 して い る と 考 え られ る.も うひ とつ の 理 山 は 通 信 が 常 時 接 続 形 態 に な っ た こ と で 通 信 を利 用 した ア プ リ ケ ー シ ョ ン が 増 え て い る こ と で あ る と 考 え る.

そ の た め,ブ ラ ウザ や メ ー ラ ー の よ う に ユ ー ザ に よ る操 作 に よ!)て 通 信 を行 うア プ リケ ー シ ョ ン だ け で な く,ユ ー ザ が 意 図 しな い と こ ろ で 通 信 を 行 うア プ リケ ー シ ョ ン が 非 常 に 増 え て い る.例 え ば,ウ ィ ル ス 対 策 ソ フ トに 代 表 され る 定 期 的 な ア ップ デ ー ト が 必 要 な ソ フ トウ ヱ ア は ユ ー ザ が 意 図 しな い と こ ろ で 通 信 が 行 わ れ て し ま うア プ リ ケ ー シ ョ ン で あ る.

こ の よ うな 理 由 か ら,ネ ッ トワ ー ク環 境 の 改 善 に よ りユ ー ザ と 通 信 と の 距 離 は 縮 ま っ た が,ユ ー ザ 全 体 の ネ ッ トワ ー ク に 対 す る 興 味 や 理 解 度 は 平 均 して 下 が っ て い る も の と考 え られ る.

2.2シ ス テ ム の 設 計 方 針

図1に2.1章 で 述 べ た 問 題 に 対 応 し た シ ス テ ム の 設 計 方 針 を 示 した.本 シ ス テ ム は ネ ッ トワ ー ク に お け る エ ン ドユ ー ザ に セ キ ュ リテ ィ 意 識 を 高 く持 っ て リテ ィ意 識 の 低 い ユ ー ザ が 本 シ ス テ ム の 対 象 と な る わ け で あ る が,そ の よ うな ユ ー ザ と は す な わ ち イ ン

対 象:セ キ ュリテ ィ意 識 の 低 い ユ ー ザ ユーザのセキュリティ意 識の向 上

インターネット初 心者

わ かりやすいインタフェース

提案システム

通信の状 況(パケット)を可視 化

①藩毫響趾ま崩繭やメ印トひ高

②

送 信元 ポー ト番号↓ 短 命 ポー トを使 用

宛 先ポ ー ト番 号

↓ 80番 ポー トを使 用

クライアント

□   ⇒

Webサ

需

ポー ト番 号 プロトコル名

[:正 コ[:亟 コ

サー ビス名 1、 恥b閲 覧1

図1シ ス テ ム の 設 計 方 針

タ ー ネ ッ ト利 用 歴 の 浅 い ユ ー ザ で あ る[1].イ ン タ ー ネ ッ トの 利 用 歴 の 浅 い ユ ー ザ は ネ ッ トワー ク に 関 す る 事 象 の 認 知 度 も低 い も の と考 え られ る.そ の た め, こ の よ うな ユ ー ザ に セ キ ュ リテ ィ 意 識 を 高 く持 っ て も ら う た め に は な る べ く わ か りや す い イ ン タ ー フ ェ ー ス を 持!)た シ ス テ ム が 必 要 で あ る と考 え る.そ れ と1司時 に,こ の よ うな ユ ー ザ の 多 く はUNIX系OS の 利 用 を す る こ と は ほ ぼ 皆 無 と 考 え られ る,そ こ で, 本 シ ス テ ム はwindows上 で の み 動 作 す る も の とす

る.

ま た,何 ら か の 形 で 通 常 は 見 る こ と が で き な い ネ ッ トワ ー ク に お け る デ ー タ の 流 れ が 見 え る よ うに す る こ とが セ キ ュ リテ ィ 意 識 の 向Eに は 必 要 で あ る と 考 え る 〔2]〜[6].つま り,通 信 の 状 況 を ユ ー ザ に 提 示 す る と い う意 図 を も1)た パ ケ ッ トの 可 視 化 で あ る.

以Lよ り,本 シ ス テ ム は 対 象 と す る イ ン タ ー ネ ッ トの 利 用 歴 の 浅 い ユ ー ザ に 対 して シ ン プ ル で わ か り や す い イ ン ター フ ェ ー ス で パ ケ ッ トを 可 視 化 す る シ ス テ ム とす る.そ の た め,ユ ー ザ に 提 示 す る情 報 を ヘ ッ ダ 情 報 の 部 の み に 簡 素 化 し,そ の う え で 通 信 の 状 況 が わ か る よ う に 設 計 した.シ ステ ム で は 以 下 の よ う な 情 報 を ユ ー ザ に 提 示 す る も の とす る.

・ 宛 先 ポ ー ト番 号 とそ の サ ー ビス 名

・ 単 位 時 間 あ た り の 宛 先 ポ ー ト番 号 別 通 信 量 ま ず,宛 先 ポ ー ト番 号を ユ ー ザ に 提 示 す る理 巾 は

・般 的 な ク ラ イ ア ン トー サ ー バ 問 の 通 信 に お い て , そ の 通 信 を 特 定 す る の が サ ー バ に お け る サ ー ビ ス だ か ら で あ る.ク ラ イ ア ン ト側 で は ネ ッ トワ ー クEで デ ー タ が や り取 り され る 際 に1025番 以 降 の 短 命 ポ ー トが 使 わ れ る ケ ー ス が あ り,そ の 状 況 を ユ ー ザ に 把 握 させ た い と い う理 巾 か ら表 示 す る もの と した 。 例 え ば,ク ラ イ ア ン トがW6b閲 覧 を 行 う場 合,通 信 を 特 定 す る の は サ ー バ に お け る サ ー ビ ス で あ る の で, ク ラ イ ア ン トがW6bサ ー バ に 対 して 通 信 を す る こ

図2シ ス テ ム が 提 示 す る 情 報(Web閲 覧 を行 う場 合)

単 位時間 が経過することにブロックが 右にずれる

最 新の通信量表す ブ ロック

常 に対応

最新 のポート別 通信 量上位3位

画

宛 先 ポ ー ト 80 25 21

プ ロ トコル 名 IlTrp SNITP FTP

サ ービス名 Web メール転送 ファイル 転送

図3シ ス テ ム の イ ン タ ー フ ヱ ー ス 画 而 例

と に な る.よ っ て 通 信 の 方 向 と し て は ク ラ イ ア ン ト か らサ ー バ と い う方 向 と な る(実 際 の 通 信 で は,ク ラ イ ア ン トー サ ー バ 問 で は 双 方 向 の 通 信 が 行 わ れ る), そ の と き,ク ライ ア ン ト側 に は 送 信 元 ポ ー ト番 号, サ ー バ 側 に は 宛 先 ポ ー ト番 号が 割 り当 て られ る.ク ラ イ ア ン ト側 で は 任 意 の 短 命 ポ ー ト番 号 が 使 用 され, サ ー バ 側 はHTTP(HyperTextTransfヒrProtoco1)に よ っ て 使 用 され る80番 ポ ー トが こ の 場 合 に は 当 て は ま る(図2① 参 照).

サ ー ビ ス 名 は ヘ ッダ 情 報 に は 含 ま れ な い が,宛 先 ポ ー ト番 号の み の 表 示 で は 対 象 と す るユ ー ザ が ど の プ ロ トコ ル を使 用 し,ど の よ うな サ ー ビ ス が 行 わ れ て い る の か が わ か りづ ら い と考 え た た め,ポ ー ト番 号 と対 応 付 け て 表 示 す る も の と した.前 述 と1司様 に HTTPを 例 に あ げ る と,「80‑HTTP‑W6b閲 覧 」 と い っ た 表 示 が シ ス テ ム か ら ク ラ イ ア ン ト側,す な わ ち ユ ー ザ に な され る(図2② 参 照).

80

ま た,単 位 時 問 あ た り の 宛 先 ポ ー ト番 号 別 通 信 量 の 上 位3位 ま で を グ ラ フ 化 しユ ー ザ に表 示 す る,こ うす る こ とで 通 常 は 見 え な い 通 信 の 状 況 を わ か りや す く見 る こ とが 可 能 と な る,

図3に 示 した よ うに,以 上 の2つ の 要 素 を 融 合 し た 形 を も っ て ユ ー ザ に 提 示 す る.グ ラ フ 画 像 は3つ の ブ ロ ッ ク か ら な る1本 の 縦 に 長 い ブ ロ ッ ク が,あ る 単 位 時 間 の 通 信 量 の 合 計 を表 して お り,

そ の ブ ロ ッ ク の 下 か ら順 に 通 信 量 が 多 い ブ ロ ッ ク で あ る,単 位 時 間 が 経 過 す る こ と に,ブ ロ ッ ク は 右 方 向 にず れ て い き,グ ラ フ の 一 番 左 に あ る ブ ロ ッ ク が 最 新 の 通 信 量 を 表 す ブ ロ ッ ク と な る,画 面 下 の 宛 先 ポ ー ト番 号 ・プ ロ トコ ル 名 ・サ ー ビス 名 の 情 報 は 単 位 時 間 が 経 過 す る こ と に 更 新 され て い く,つ ま り, 情 報 の 表 示 は グ ラ フ 画 像 の 一 番 左 の ブ ロ ッ ク の 情 報

を ユ ー ザ に 提 示 して い る.図3は 最 新 の 単 位 時 間 あ た り に お い て 宛 先 ポ ー ト別 通 信 量 の 上 位3位 が HTTP,メ ー ル 配 送 ・転 送 に 利 用 され るSMTP(Simple MailTransfbrProtocol),フ ァイ ル 転 送 に 利 用 され る FTP(FileTrans角rProtocol)で あ っ た 場 合 に ユ ー ザ に 提 示 す る イ ン タ ー フ ェ ー ス 画 面 を 表 した も の で あ る,

パケットヘッダ取得機構 状 態遷移部

圃

取得 時刻登録部

パケットヘッダ処理機構

棚二 購

表示機構 単位 時間判別部

通信量算 出部 グラフ表示部

データ保存機構

図4シ ス テ ム の 構 成

待機

パ ケットの 取 得 取得した時刻の登録

ヘ ッダ 情 報 の格1

3.シ ス テ ム の 構 築 図5パ ケ ッ トヘ ッダ取得 機 構 で の 内部 構 造

3.1シ ス テ ム の 概 要

本 シ ス テ ム は ユ ー ザ に 対 す る ネ ッ トワ ー ク セ キ ュ リテ ィ意 識 向 上 を 目指 した パ ケ ッ ト 可視 化 シ ス テ ム で あ る.こ の シ ス テ ム の 構 成 を 図4に 示 した,本 シ ス テ ム は パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構,パ ケ ッ トヘ ッダ 処 理 機 構,デ ー タ保 存 機 構,表 示 機 構 と い う4つ の 機 構 か ら構 成 さ れ る.

3.2シ ス テ ム の 実 装

2.2章 で 述 べ た シ ス テ ム の 設 計 方 針 に 基 づ き,開 発 環 境 と し てMicroso負VisualStudio2005を 用 い て シ ス テ ム を 実 装 した,開 発 言 語 はvisualC++を 使 用 し た.以 下 に,シ ス テ ム に お け る各 々 の 機 構 の 詳 細 に つ い て 示 す,

3.2.1パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構

パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 に よ っ て パ ケ ッ トに お け る ヘ ッ ダ 部 分 の み を 取 得 す る,パ ケ ッ トヘ ッ ダ の 取 得 に は,WinPcapラ イ ブ ラ リ[7コを使 用 す る.WinPcap

ラ イ ブ ラ リ と は,Windows環 境 に お い て ネ ッ トワ ー ク ア ダ ブ タ で や り と り され るパ ケ ッ トの 取 得 に 関 す る 様 々 な 操 作 を行 うこ とが で き る ラ イ ブ ラ リ で あ る.

パ ケ ッ トを 取 得 す る と,格 納 部 に お い てwinPcapラ イ ブ ラ リ で 用 意 され て い る構 造 体 に 全 ヘ ッ ダ 情 報 が 格 納 され る.シ ス テ ム が 動 作 して い る と き は パ ケ ッ

トの 取 得 と取 得 待 機 が 繰 り返 され る の で,パ ケ ッ ト を 取 得 す る 度 に,状 態 遷 移 部 に て 取 得 状 態 ・待 機 状 態 の 状 態 遷 移 が 絶 え ず 行 わ れ る.つ ま り,パ ケ ッ ト が 全 く こ な い 場 合 は 待 機 状 態 が 続 く こ と に な る,ま た,時 刻 登 録 部 に て パ ケ ッ トヘ ッ ダ を 取 得 し た 時 刻

を 登 録 し て お く.ま と め る と,こ の機 構 で は,図5 の よ うな ル ー プ が シ ス テ ム を 終 了 す る ま で 繰 り返 さ れ る こ と に な る.

3.2.2パ ケ ッ トヘ ッ ダ 処 理 機 構

パ ケ ッ トヘ ッダ 処 理 機 構 の 構 造 を 図6に 示 した.

点 線 で 囲 ま れ た 部 分 が パ ケ ッ トヘ ッ ダ 処 理 機 構 で あ る,ま た,点 線 の 内 部 に あ る 図 は パ ケ ッ トの 構 造 を 示 した も の で あ る[8].実 際 に は パ ケ ッ トの 情 報 は パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 に て 構 造 体 に 格 納 され て い る.

ま ず,パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 か ら 渡 され た ヘ ッ ダ 情 報 を 判 別 部 に お い て ヘ ッ ダ 情 報 を 用 い た 選 別 を 行 う.TypeFieldはEthemetに お け る 上 位 プ ロ トコ ル が 何 か を 示 して い る も の で あ り,こ れ の 違 い に よ り

プ ロ トコル が 指 定 され て い る.本 シ ス テ ム で はIPパ ケ ッ トの み を 扱 うた め,TypeFieldの 判 別 を行 う.

TypeFieldはEthemetフ レー ム の ヘ ッダ に 含 ま れ る た め,こ こ か ら デ ー タ を 取 得 し判 別 す る.Type FieldがIPパ ケ ッ ト以 外 の も の で あ っ た 場 合 は,処 理 は パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 に 戻 り,待 機 状 態 と な

[:=コ ・ヘ ッダ ー 一 一レー デ ー タの 流 れ

■ ■レ;処 理 の 流 れ

パケットヘ ッダ取得機 構 一

!

﹂︑1︑

    ア  プレ  ム

判別 部[口

,8

ゆ  

ゆ コT

阻,eFiokl ・ll♪ パ ケ ッ ト.

寺 口::ゴ

曲

データ保存 機構

▲

、

、 取得部1 パケットサ イズ 宛 先ポート番号 取 得時刻

y

̲̲'

レ.デ ー タの 流 れ ・

デ ー タ保 存 機 構 一 申 〉:処 理 の 流 れ

̲̲̲̲̲̲̲̲̲二̲̲̲̲̲̲、

!、

通 信 量 算 出部 ノ

単位 時間判別部

〔 諜

ラ1

現在 時刻一時保 存

、

、 、̲̲̲̲̲̲̲̲̲

ポー ト毎 の通信量算 出

9

上 位3位 にソー ト

︑lll

グラフ表示部 座標値変 換

▼ 今

デ ー タの 一 時 保 存 ・表 示 層 ノ 1

ユ ー ザ

図6パ ケ ッ トヘ ッ ダ 処 理 機 構 の 構 成

図8表 示機 構 の構 成

パ ケット1 パ ケット2 パ ケット3

ll lll lll

処理 処理

構 造 体1

処理

パ ケット取 得 時 刻 パ ケットサ イズ 宛 先 ポー ト番 号

構造体2 パ ケット取得 時 刻

パ ケットサ イズ 宛先 ポ ー ト番号

構造体3 パケ ット取 得 時 刻

パ ケ ットサ イズ 宛 先 ポー ト番 号

図7パ ケ ッ トヘ ッダ 処理 後 に構造 体 に格 納 す る情 報

る.IPパ ケ ッ トの も の で あ っ た 場 合 は,送 信 元P ア ド レ ス の 判 別 に 処 理 が 移 る.送 信 元IPア ド レ ス の 判 別 はwinPcapラ イ ブ ラ リの 性 質E,ネ ッ トワ ー ク ア ダ プ タ に お い て や り取 り され る 全 パ ケ ッ トを 取 得

し て し ま うた め,白 分 の コ ン ピ ュ ー タ と は 関 係 の な い パ ケ ッ トが 含 ま れ て しま う.そ こ で,自 分 の コ ン ピ ュ ー タ に お い て 割 り振 られ て い る 送 信 元Pア ド レ ス に よ る フ ィ ル タ リ ン グ を 行 う こ と で,パ ケ ッ ト の 選 別 を 行 う.送 信 元IPア ド レス はIPパ ケ ッ トの ヘ ッ ダ に 含 まれ る た め,こ こ か ら デ ー タ を 取 得 し判 別 す る.先 程 と 同 様 に,送 信 元IPア ド レ ス が 白分 の コ ン ピ ュ ー タ 以 外 の も の で あ っ た 場 合,処 理 が バ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 に 戻 り,待 機 状 態 と な る.こ こ ま で の 判 別 が 終 ∫す る と,処 理 は 判 別 部 か ら 取 得 部 に 移 る.

取 得 部 で は,主 に パ ケ ッ トヘ ッ ダ取 得 機 構 で 格 納 され た 構 造 体 か ら,本 シ ス テ ム で 必 要 と な る情 報 を 取 得 す る.パ ケ ッ トサ イ ズ はIPパ ケ ッ トの ヘ ッ ダ か ら,宛 先 ポ ー ト番 号 はTCPセ グ メ ン トの ヘ ッ ダ か ら, そ して 取 得 時 刻 は パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 の 取 得 時 刻 登 録 部 か ら そ れ ぞ れ の 情 報 を 取 得 す る.取 得 時 刻,

宛 先 ポ ー ト番 号,パ ケ ッ トサ イ ズ の3つ の 情 報 が デ ー タ保 存 機 構 に 渡 され る .取 得 部 にお け る一連 の情 報 の 取 得 が 終 了 す る と,処 理 は パ ケ ッ トヘ ッ ダ 取 得 機 構 に 戻 り,待 機 状 態 と な る.

3.2.3デ ー タ 保 存 機 構

デ ー タ 保 存 機 構 で は,パ ケ ッ トヘ ッ ダ 処 理 機 構 か ら受 け た デ ー タ を 本 シ ス テ ム 実 装 の た め に 川 意 し た 構 造 体 に格 納 す る.実 際 に 構 造 体 に 格 納 す る情 報 は 図7に 示 し た よ う に,パ ケ ッ ト取 得 時 刻 ・パ ケ ッ

トサ イ ズ ・宛 先 ポ ー ト番 号 の3つ で あ る.シ ス テ ム で 利 用 す る ひ とつ の 構 造 体 が 持 つ 情 報 は ひ と つ の パ ケ ッ トの 情 報 だ け で あ る.こ の よ うに す る こ と で, 情 報 が 整 理 され て い る こ と か ら 通 信 量 算 出 部 で の 処 理 が 容 易 に な る とい う利 点 が あ る.

3.2.4表 示 機 構

表 示 機 構 の 構 造 を 図8に 示 し た.ま ず,表 示 機 構 の 単 位 時 間 判 別 部 に お い て 現 在 時 刻 を 取 得 す る.時 刻 差 分 算 出 に て 初 め て 処 理 が 渡 され た と き は,現 在 時 刻 か ら シ ス テ ム を 起 動 し た 時 間 の 差 を 求 め る.求 め た 差 が 単 位 時 間 で あ っ た 場 合 は,そ の と き の 現 在 時 刻 を ・時 的 に 保 存 し,デ ー タ 保 存 機 構 に 単 位 時 問 分 の デ ー タ を 渡 す よ う要 求 を 出 し,処 理 が 通 信 量 算 山 部 に 渡 る.%修 士 論 文 で は 時 刻 の 取 り方 を 図 に す る,,求 め た 差 が 単 位 時 間 で は な か っ た 場 合,処 理 が 現 在 時 刻 取 得 に 戻 る.2回 目 か らの 時 刻 差 分 算 出 は, 現 在 の 時 刻 と一 時 的 に保 存 した 時 刻 と の 差 を 求 め る.

通 信 量 算 出 部 で は,デ ー タ 保 存 機 構 か ら 渡 され た デ ー タ か ら 通 信 が 存 在 し た 宛 先 ポ ー ト番 号 の 通 信 量 の 総 和 を 算 出 す る.算 山 した 通 信 量 を ソー トに か け て,通 信 量 の 大 き い も の の 上 位3位 ま で を 決 定 す る.

こ こ ま で の 処 理 が 終 ∫し た ら,グ ラ フ 表 示 部 に 処 理 が 移 る.

グ ラ フ 表 示 部 で は,以 上 の 一 連 の 処 理 が な され た

82

表2動 作 実 験 の結 果

通信 量1位 通信 量2位 通信 量3位

ポ ー ト番 号 通信 量 ポ ー ト番 号

通信 量 ポ ー ト番 号

通信 量

1 80 27316

22 1212

53 610

2 80 14769

22 1116

53 249

3 80 10201

22 1932

161 105

4 22 1504

0 0 0 0

5 22 1824

53 343 138 229

6 22 932 0 0 0 0

7 80 14338

22 1612

53 336

・8

80 26665

22 1108

53 115

9 80 416 22 92 0 0

10 80 48601

443 38858 22 9932

表3動 作 実験 の結 果 ネ ッ トワー ク 環 境

実験 時 間 起 動 して い た ア プ リ

ケ ー シ ョ ン

無 線LAN

(BUFFALO製WLI‑CB‑G54) 10分 間

ブ ラ ウ ザ(Fh℃Fox)

タ ー ミナ ル エ ミ ュ レー タ (TeraTermPro)

デ ー タ の 座 標 値 変 換 を 行 う.座 標 値 変 換 は デ ー タ を そ の ま ま の 値 で 表 示 す る と,あ るiit位 時 間 の 通 信 量 が 極 端 に 多 い 場 合 は 画 面 上 に お け る 座 標 を 超 え た 値 に な っ て し ま う.そ れ を 防 ぐ た め に,あ る一 定 の 値 を 超 え た 場 合 はiit位 時 間 当 た りの 通 信 量 の 総 和 か ら 3つ の 通 信 量 の 割 合 を 算 出 し,変 換 後 の デ ー タ を グ ラ フ 表 示 部 に お い て 図3に 示 した よ うに グ ラ フ 化 し て ユ ー ザ に 表 示 す る.同 時 に 算 出 した デ ー タ を ・時 的 に保 存 す る.こ れ は,過 去 の デ ー タ も グ ラ フ 化 し て 一 緒 に 表 示 す る た め で あ る 。さ ら に,ポ ー ト番 弓・・

プ ロ トコル 名 ・サ ー ビ ス 名 も グ ラ フ と共 に 表 示 す る.

プ ロ トコル 名 ・サ ー ビ ス 名 は あ らか じめ そ れ ら一 覧 を 示 した テ キ ス トデ ー タ を 用 意 して お き,ヘ ッ ダ 情 報 の 構 造 体 デ ー タ に お け る 宛 先 ポ ー ト番 号 か ら対 応 す る も の を 抜 き 出 し 表 示 す る.ユ ー ザ へ の 表 示 と同 時 に 処 理 は 再 び 単 位 時 間 判 別 部 の 現 在 時 刻 取 得 に 戻

る.

操作ボタン

4.動 作 実 験

通 信量の 時 系列グラフ 表 示

実 装 し た シ ス テ ム を 実 際 に 動 作 させ る 実 験 を 行 っ た.そ の 動 作 実 験 の 概 要 を 表3に 示 した.2種 類 の ア プ リケ ー シ ョ ン を 使 用 して い る が,こ れ は10分 間 の あ い だ は ず っ と 起 動 させ て お い た 状 態 で 断 続 的 に 使 用 した.こ の よ う な 状 況 で,動 作 さ せ た 結 果 が 表 2の 動 作 実 験 の 結 果 と図9の シ ス テ ム の イ ン タ ー フ

ェ ー ス 画 面 で あ る.表2は1分 間 ご と の 通 信 量 上 位 3位 の ポ ー ト番 号 と そ の 通 信 量 を 表 した も の で あ る.

プロトコル等の 説明

図9実 際 の シ ス テ ム イ ン タ ー フ ェ ー ス 両 而

80番 ポ ー トを 使 川 す る ブ ラ ウザ と22番 ポ ー トを 使 用 す る タ ー ミナ ル エ ミ ュ レー タ を 使 用 して い た こ と か ら,こ の ポ ー トに お け る 通 信 が そ の ほ と ん ど を 占

め て い る こ とが わ か る.

図9か ら わ か る よ う に 「キ ャ プ チ ャ の 開 始 」 ボ タ ン を 押 す こ とで パ ケ ッ トの キ ャ プ チ ャ を 開 始 し,

「キ ャ プ チ ャ の 終 ∫」 ボ タ ン を 押 す こ と で キ ャ プ チ ャ を 終 了 す る.終 了 条 件 は,ボ タ ン を 押 す こ と と設 定 した 時 間 が 終 了 す る こ との2つ で あ る.ま た,今 現 在 の 段 階 で は,リ ア ル タ イ ム に 動 作 す る こ とが で

き な い の で,設 定 した 時 間 で あ る10分 経 過 後 「グ ラ フ 描 画 」 ボ タ ン を押 す こ とで グ ラ フ が 表 示 され る と い う仕 組 み に な っ て い る.2.2章 で も 述 べ た よ うに,

イ ン タ ー フ ェ ー ス両 而 の ド側 に 表 示 さ れ て い る 情 報 は 番 左 側 の ブ ロ ッ ク の 情 報,す な わ ち 最 も 新 しい 通 信 量 の 情 報 を 表 し て い る.よ っ て 図9で は,最 後 の1分 間 の 通 信 量E位3位 の ポ ー ト番 号(80,443, 22),プ ロ トコル 名(HTTP,HTTPS,SSH),サ ー ビ ス 名(Web閲 覧,Web閲 覧(セ キ ュ リテ ィ 通 信),セ キ ュ

ア シ ェル)を 表 して い る.

5.考 察

動 作 実験 の結 果 を 表 に よ り表示 した 場合 とグ ラ フ

わ か りや す さ と い う観 点 か ら は 明 ら か に グ ラ フ化 し た ほ うが 優 れ て い る こ と が 見 て と れ る.例 え ば,図 9か ら は 実 験 開 始 時 と 終 了 時 に 通 信 が 集 中 して い る

こ と が 一 目で 理 解 で き る.よ っ て,提 案 シ ス テ ム に よ り,ユ ー ザ に 通 信 状 況 の 概 観 を 理 解 し て も ら うこ と は で き る の で は な い か と考 え る.こ の こ と か ら, シ ス テ ム の 設 計 方 針 で 述 べ た パ ケ ッ トの 可 視 化 を 実 現 で き る こ と を 確 認 で き た.

そ の 他 に 動 作 実 験 か ら わ か っ た こ と と して,シ ス テ ム に お け る 上 位3位 ま で の 宛 先 ポ ー ト別 通 信 量 の 表 示 が 機 能 しな い 場 合 が10回 中3回 存 在 した.こ れ は 単 位 時 間 が 短 か っ た た め,通 信 量 自体 が 少 な か っ た こ とが 原 因 で あ る と 考 え られ る.こ の 結 果 は 今 後 の シ ス テ ム 改 良 に 有 益 だ と考 え る.

6.今 後 の 課 題

本 シ ス テ ム で は,わ か りや す い イ ン タ ー フ ェ ー ス とパ ケ ッ トの 可 視 化 と い う2点 を シ ス テ ム 設 計 の 重 要 な ポ イ ン トで あ る と位 置 づ け た.そ の 中 で,パ ケ ッ トの 可 視 化 は 動 作 実 験 の 結 果 か ら も達 成 で き た と 考 え るが,イ ン タ ー フ ェー ス に つ い て 主 観 的 に 判 断 し て も実 装 し た シ ス テ ム で は 通 信 の 概 観 は 理 解 で き て も視 覚 的 に 興 味 を ひ く も の と は 言 い 難 く,現 状 で は ユ ー ザ に 通 信 に 興 味 を抱 か せ る こ と は 困 難 で あ る と 考 え る,よ っ て,今 後 の 課 題 と し て は,ま ず イ ン タ ー フ ェ ー ス の 有 効 性 を確 認 す る こ とが 挙 げ られ る.

ま た,今 回 実 装 し た シ ス テ ム で は 宛 先 ポ ー ト番 号 ・プ ロ トコル 名 ・サ ー ビ ス 名 の3つ の 表 示 で あ っ た が,シ ス テ ム の 対 象 ユ ー ザ で あ る イ ン タ ー ネ ッ ト 利 用 歴 の 低 い ユ ー ザ に と っ て わ か りや す い も の と は

言 い 難 い.加 え て,宛 先 ポ ー ト番 号 が 短 命 ポ ー ト番 号 の 場 合 は プ ロ トコ ル 名 が 存 在 しな い 場 合 が あ る た め,本 シ ス テ ム で は プ ロ トコ ル 名 が 表 示 され な い 可 能 性 が あ る.以 上2点 を補 うた め,通 信 を 行 っ て い る ア プ リケ ー シ ョ ン を 宛 先 ポ ー ト番 号 な ど と 同 時 に 表 示 す る 機 能 を 付 加 す る こ と も 今 後 の 課 題 で あ る 。

参考文献

川 独 立 行 政 法 人 情 報 処 理 推 進 機 構:情 報 セ キ ュ リ テ ィ に 関 す る 新 た な 脅 威 に 対 す る 意 識 調 査 報 告 書(2006).

[2]小 池 英 樹,高 田 哲 司:視 覚 表 現 に よ る 不 正 侵 入 検 知 シ ス テ ム の 提 案 と 実 装,CyberSecurity Magazine,⊥‑1,pp.32‑35(2000),

【3]斉藤 匡 人,金 田 裕 剛,山 下 勝 司,青 柳 禎 矩,鵜 飼

と ネ ッ ト ワ ー ク 情 報 の 視 覚 化 ソ フ ト ウ ェ ア,日 本 ソ フ ト ウ ェ ア 科 学 会SPA2005ポ ス タ ー

[4] Lloyd Treinich: Flow Visualization

Traffic, IEEE Computer Graphics and September/October, pp.6-8 (1998).

of Network Applications

[5]荒 井 正 之,田 村 尚 也,渡 辺 博 芳,小 木 曽 千 秋,武 井 恵 雄:TCPIIPプ ロ ト コ ル 学 習 ツ ー ル の 開 発 と 評 価,情 報 処 理 学 会 論 文 誌,坐 一12,pp.3242‑3251 (2003).

[6]大 橋 正 興,塚 田 浩 二,安 村 通 晃,小 池 英 樹:Secure Sense:生 活 空 間 で セ キ ュ リテ ィ を 「感 じ る 」 た め の 情 報 提 示 環 境,情 報 処 理 学 会 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集,2003‑7,pp.93‑94(2003).

[7] WinPcap:The Packet capture and network monitoring

library for windows, http://www.winpcap.org/.

[8]小 高 知 宏:基 礎 か ら わ か るTCPIIPア ナ ラ イ ザ 作 成 と パ ケ ッ ト解 析Linux1FreeBSD対 応,オ ー ム 社,273(2001).