4. マルチチャネル認証
インターネットへの接続デバイス数の増加に伴って，デバイス間で直接通信をするDevice-to-Device（D2D）が注目されている。D2Dの適用形態の1つとして，スマートフォン等を含めたユーザ端末同士で通信をリレーしモバイルネットワークを拡大する，といったことが挙げられる。
適切なD2D通信を行うことで，トラヒック需要変動に応じて動的にネットワークを拡張可能となる。D2D通信を実現する形態としては，大きく分けてセルラバンド（周波数）を用いるInband方式と，アンラインセンスバンドを用いるOutband方式がある。アンライセンスバンド通信の具体例としてはWi-FiやBluetoothの利用が挙げられ，セルラ通信との干渉が発生しないという大きな利点がある。
またOutband方式には，モバイルネットワークオペレータ（MNO）により制御される制御型と，制御を受けない自律型の2形態が存在し，本研究では後者に着目する。自律型D2Dは，MNOの管理負荷が低いという利点がある一方で，その大きな課題としてデバイス認証の難しさが挙げられる。すなわち，なりすましやMan-in-the-Middle （MITM）と呼ばれる攻撃の温床になりやすく，正当なデバイスを認証する仕組みが不可欠である。
上記の課題に対して，筆者らはOCCを用いたデバイス認証プロトコルを提案した5）。この手法は，OCCの光信号は，Wi-Fi等の電波とは異なり壁などを透過せず，また光の点滅パターンによって視覚的に，あるいは画像上で明示的に接続デバイスを確認できる点を利用している。
すなわち，Wi-Fi Directなどメインの通信チャネルで接続要求を行う際に，OCCの光チャネルでDiffie-Hellman法と呼ばれる暗号鍵の交換を行うことで，なりすましやMITM攻撃を防ぐ。筆者らは提案プロトコルをAndroidアプリとして実装し，スマートフォンのディスプレイとカメラを用いて，数メートルの距離で鍵交換が可能なことを確認している。さらに現在は，環境光への適応による読み取り精度の向上などを検討している。
5. まとめ
本稿では，新たな無線通信方式として期待されるOCCについて紹介した。OCCの適用により，照明や自動車のほか，デジタルサイネージなど様々なスマートデバイスを活用して情報を送受信することができる。Wi-FiやBluetooth等とは異なる周波数を用いることから，既存の通信との干渉がほとんどなく，またCSMA/CAのような同一チャネル干渉回避機構が不要なため一対多通信に適するといったメリットがある。
上述の通り筆者らは， OCCについて理論からアプリケーションまで幅広い検討を進めている。本稿では触れていないが，他にも高速化や高精度化の手法を検討しており，また今後，水中通信をはじめとした新たな活用法を開発していく予定である。
2） Hiroki Takano, Daisuke Hisano, Mutsuki Nakahara, Kosuke Suzuoki, Kazuki Maruta, Yukito Onodera, Ryo Yaegashi, Yu Nakayama, “Visible Light Communication on LED-equipped Drone and Object-Detecting Camera for Post-Disaster Monitoring”, IEEE 93th Vehicular Technology Conference (VTC-Spring), Helsinki, Finland, Apr. 2021.
3） Yukito Onodera, Hiroki Takano, Daisuke Hisano, Yu Nakayama,“Drone Positioning for Visible Light Communication with Drone-Mounted LED and Camera”, IEEE 19th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), Las Vegas, USA, Jan. 2022.
4） Yukito Onodera, Hiroki Takano, Daisuke Hisano, Yu Nakayama, “Adaptive N+1 Color Shift Keying for Optical Camera Communication”, IEEE 94th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), Virtual, Sep. 2021.
5） Tianwen Li, Yukito Onodera, Daisuke Hisano, Yu Nakayama, “Multi-Channel Authentication for Secure D2D using Optical Camera Communication”, IEEE 19th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), Las Vegas, USA, Jan. 2022.
■Associate Professor, Institute of Engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology
（月刊OPTRONICS 2022年2月号）
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