(57)【要約】  Ｌ階層レベルを含む、階層ネットワーク（１０）のためのセキュリティシステムを開示している。各階層は、セキュリティドメインレベル（１６）および複数のローカルネットワークノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）に対応している。鍵とする材料生成器（２４）は、各々のネットワークノードのための相関している鍵とする材料のセット（３０）を生成する。鍵とする材料の各々のセット（３０）は、各々のセキュリティドメインレベル（１６）のためのＬ個の（３２）鍵とする材料のサブセットから成る。セットアップサーバ（３４）は、生成された鍵とする材料のセット（３０）を各々のネットワークノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）に配信する。セキュリティのための鍵とする材料の対応するサブセット（３２）を使うことによって、階層レベルｋのセキュリティドメインで、ネットワークノード（Ａ、Ｂ、Ｚ）は互いに通信することが可能となる。
2009542118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セキュリティドメインに各々対応するＬ階層レベルを含んでいる階層ネットワークのためのセキュリティシステムであって：
複数のローカルネットワークノード；
各々のネットワークノードのための鍵とする材料の相関しているセットを生成する、鍵とする材料生成器であって、各々の鍵とする材料セットは、Ｌ個の鍵とする材料のサブセットを含み、各々の該サブセットが関連づけられたセキュリティドメインに対応するところの、鍵とする材料生成器；および
ネットワークノードが鍵とする材料の対応するサブセットを用いて階層レベルｋのセキュリティドメインで互いに通信することを可能にする各々のネットワークノードに生成された鍵とする材料のセットを配信するセットアップサーバ；
を有するセキュリティシステム。
【請求項２】
前記ネットワークは：
経営部門と関連づけられた第１のレベルのセキュリティドメイン；
前記経営部門内で各々の病院と関連づけられた第２のレベルのセキュリティドメイン；および
各々の病院の中の各々の部門と関連づけられた第３のレベルのセキュリティドメイン；
を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ネットワークノードは、最も低いレベルの共通のセキュリティドメインで互いに通信するようにプログラムされた、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ネットワークノードは、少なくとも通常の通信モードおよび非通常の通信モードによって互いに通信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記通常の通信モードは、最も低いレベルのセキュリティドメインＬに対応する鍵とする材料の前記サブセットによって通信することを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記非通常の通信モードは、前記最も低いレベルのセキュリティドメインＬとは異なるレベルのセキュリティドメインで通信することを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ネットワークノードが前記非通常の通信モードにおいて通信する許可を要請するようにプログラムされるセキュリティ管理手段、を更に有する請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
各々のネットワークノードは、Ｌ個のＩＤのセットを有し、各々の該ＩＤが、デバイスＩＤ、および相互に互いを認証するための前記ネットワークデバイス用の前記Ｌレベルインフラストラクチャに関連づけられたセキュリティドメインレベルに対応するセキュリティドメインＩＤを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ネットワークノードは、少なくとも一つの生理的状態モニタ、制御可能な薬物投薬デバイスおよびＰＤＡを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載の当該システムに用いられる、複数の階層レベルで通信することを可能にする、鍵とする材料を有するネットワークノード。
【請求項１１】
階層セキュリティ管理の方法であって：
各々のネットワークノードのための鍵とする材料の相関しているセットを生成するステップであって、各々のセットは、Ｌ個の鍵とする材料のサブセットを含み、各々のサブセットは、複数の階層レベルＬのうちの１つと関連づけられたセキュリティドメインに対応するところのステップ；
前記ネットワークノードに生成された鍵とする材料のセットを配信するステップ；および
前記鍵とする材料の対応するサブセットによって階層レベルｋの共通のセキュリティドメインで前記ネットワークノード間の通信を確立するステップ；
を有する方法。
【請求項１２】
前記確立するステップは：
最も低い階層レベルＬと一致する前記共通のセキュリティドメインのレベルで通常の通信を確立するステップ、
を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記最も低い階層レベルＬとは異なる前記共通のセキュリティドメインで非通常の通信を確立するステップ、
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
非通常の通信を確立する前に、許可を要請するステップ、
を更に有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各々のネットワークノードは：
Ｌ個のＩＤのセットを含み、各々の該ＩＤはデバイスＩＤおよび相互に互いを認証するための前記ネットワークデバイス用の関連づけられた階層レベルに対応するセキュリティドメインＩＤを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ネットワークノードは、少なくとも一つの生理的状態モニタ、制御可能な薬物投薬デバイスおよびＰＤＡを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の当該方法を実行するためにプログラムされた複数のノードを有するネットワーク。
【請求項１８】
請求項１１に記載の当該方法で使用されるノード。
【請求項１９】
請求項１１に記載の当該方法の前記鍵とする材料の前記セットを配信するために使用されるセットアップサーバ。
【請求項２０】
ネットワークデバイスであって：
鍵とする材料の事前配信されたセットを含み、各々の該鍵とする材料は、少なくとも：
最も低いレベルのセキュリティドメインと関連づけられた最も低いレベルの鍵とする材料のサブセット、および、
より高いレベルのセキュリティドメインと関連づけられたより高いレベルの鍵とする材料のサブセット、
を含み、
当該ネットワークデバイスは、前記最も低いレベルの共通のセキュリティドメインで他のネットワークデバイスを認証し、かつ前記最も低いレベルの共通のセキュリティドメインと関連づけられている前記サブセットによって互いと通信するようにプログラムされている、
ネットワークデバイス。
【請求項２１】
前記鍵とする材料の前記最も低いレベルのサブセットが、階層構造の階層の前記最も低いレベルＬに対応する共通のセキュリティドメインにおいて通信するために用いられる、
請求項２０に記載のネットワークデバイス。
【請求項２２】
当該ネットワークデバイスは、前記階層構造の階層の前記最も低いレベルＬに対応しないセキュリティドメインレベルで通信する許可を要求するようにプログラムされている、
請求項２１に記載のネットワークデバイス。
【請求項２３】
請求項２０に記載の複数の前記ネットワークデバイスを含むネットワーク。
【請求項２４】
第１のより低いレベルのセキュリティドメインで互いに通信し、かつより高いレベルのセキュリティドメインで他のデバイスと通信する、複数の第１のネットワークデバイス；および
前記第１のより低いレベルのセキュリティドメインとは異なる第２のより低いレベルのセキュリティドメインで前記第１のネットワークデバイス以外と互いに通信し、かつ前記よりより高いレベルのセキュリティドメインで前記第１のネットワークデバイスと通信する、複数の第２のネットワークデバイス；
を有するネットワーク。
【請求項２５】
請求項２４に記載のネットワークであって、前記第１および第２のネットワークデバイスは、前記第１、第２およびより高いレベルのセキュリティドメインとは異なる、より上方レベルのセキュリティドメインで他のデバイスと更に通信でき：
前記第１および第２のレベルのより低いセキュリティドメインとは異なる第３のより低いレベルのセキュリティドメインで前記第１および第２のネットワークデバイス以外と相互に通信し、第２のレベルのより高いセキュリティドメインで前記第１および第２のネットワークデバイス以外と通信し、かつ前記より上方レベルのセキュリティドメインで前記第１および第２のドメインネットワークデバイスと通信する、複数の第３のネットワークデバイス、
を更に有するネットワーク。
【請求項２６】
前記第１のネットワークデバイスは、前記第１のより低いレベルのセキュリティドメインと関連づけられた第１のより低いレベルの鍵、および前記より高いレベルのセキュリティドメインと関連づけられたより高いレベルの鍵の予め配布されたセットを有し；  
前記第２のネットワークデバイスは、第２のより低いレベルのセキュリティドメインと関連づけられた第２のより低いレベルの鍵、および前記より高いレベルのセキュリティドメインと関連づけられたより高いレベルの鍵の予め配布されたセットを有し；  
前記第１および第２のネットワークデバイスは、最も低い共通のレベルのセキュリティドメインの他のネットワークデバイスを認証し、かつ最も低いレベルの共通のセキュリティドメインに関連づけられた鍵によって互いに通信するようにプログラムされている、
請求項２４に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ワイヤレスネットワークに関する。具体的には、医療におけるアドホック的な無線センサネットワークシステムに関する。詳細は以下に述べる。なお、本発明は同様に他のネットワークシステムなどと連動するアプリケーションにも適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
特に、無線モバイルアドホックネットワークは、医療の患者管理およびモニタリングのための病院および医療設備において利用される。通常、医療モバイルアドホックネットワークは、患者またはボディセンサネットワーク（ＢＳＮ：Ｂｏｄｙ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成している患者の小グループ周辺で確立される。通常、ＢＳＮはワイヤレスセンサを含み、医療用具は患者の体に付属し、および／または患者の付近に配置される。ボディセンサネットワークにおいて、医療デバイスは、ピアツーピア通信を行う。各々のデバイスはメディカルサービスのセットを提供し、他の機器による一組のメディカルサービスへのアクセスを要求する。この種のデバイスへのアクセスは、同様に臨床医にも与えられている。例えば、ＰＤＡの使用により、患者にモルヒネを投与するためにインフュージョンポンプを起動させることもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
正当なエンティティだけが医療モバイルアドホックネットワークにアクセスすることを確実にして、守秘性および無線通信の完全性を確保にすることが必要である。上で述べられる実例において、医師は患者にモルヒネを投与するためにインフュージョンポンプを起動させてもよいが、薬物を投与する許可を与えられない者にはこの種の行為を禁止しなければならない。セキュリティ確保は、安全およびプライバシーを確保して、医療に係る法律（例えば米国のＨＩＰＡＡ）に従うために、この種のシステムにとっては、必要条件である。
【０００４】
エンティティ認証は、その後のアクセスコントロールおよび保護された通信を確立するための基本である。通常のインフラストラクチャネットワークで使われる、エンティティ認証プロトコルは、周知のキー（鍵）暗号に基づく。通常は、この種のシステムのセキュリティーキー（鍵）は、システムが認識しているセンサノードに、直接配信される。例えば、識別情報のラベルが付いたペアワイズシンメトリックキーは、運用の前に全てのモバイルノードに配信される。キーは、全て同じセキュリティレベルを有する。この種のキーの配布方式はフラットなネットワークを前提としている。すなわち、どのデバイスも通信する同一の能力を有する。
【０００５】
しかしながら、病院のインフラストラクチャは、基本的に階層的である。場合によっては、センサノードが、別の組織（例えば同じ病院の別の部門または同じエンティティの別の病院）において用いられている。このようなシステムでは、単一のセキュリティ破壊が、システムに帰属している各々のセンサのセキュリティおよび健全性を危うくする。
【０００６】
本出願は、上述した課題を解決する新規なデバイスおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施例によれば、各々のセキュリティドメインおよび複数のローカルネットワークノードに対応しているＬ階層レベルの階層ネットワークのためのセキュリティシステムが開示される。鍵とする材料生成器は、各々のノードのための鍵とする材料の相関しているセットを生成する。鍵とする材料の各々の相関しているセットは、Ｌ個の鍵とする材料サブセットを含む。各サブセットは、各セキュリティドメインに対応する。セットアップサーバは、ネットワークノードが鍵とする材料の対応するサブセットを用いて階層レベルｋのセキュリティドメインで互いに通信することを可能にするために、各々のネットワークノードに、生成された鍵とする材料のセットを配信する。
【０００８】
他の態様は、階層セキュリティ管理の方法を開示する。相関している鍵とする材料のセットは、各々のネットワークノードのために生成される。各々の鍵とする材料は、Ｌ個の各々の鍵とする材料のサブセットを含み、複数の階層レベルＬのうちの１つと関連づけられたセキュリティドメインに対応している。生成された鍵とする材料のセットは、ネットワークノードに配信される。ネットワークノード間の通信は、鍵とする材料の対応するサブセットによって、階層レベルｋと関連づけられた共通のセキュリティドメインで確立される。
【０００９】
他の態様は、ネットワークデバイスを開示する。ネットワークデバイスは、予め配布された鍵とする材料のセットを有する。各々の鍵とする材料は、少なくとも最も低いレベルのセキュリティドメインに対応する最も低いレベルの鍵とする材料のサブセットおよび、最高レベルのセキュリティドメインに対応する最高レベルの鍵とする材料のサブセットを有する。ネットワークデバイスは、最も低いレベルの共通のセキュリティドメインで他のネットワークデバイスを認証して、最も低い共通のセキュリティドメインと関連づけられたサブセットによって互いと通信するようにプログラムされる。
【００１０】
他の態様は、ネットワークを開示する。複数の第１のネットワークデバイスは、第１のより低いレベルのセキュリティドメインにおいて相互に通信し、他のデバイスとは、より高いレベルのセキュリティドメインにおいて通信する。複数の第２のネットワークデバイスは、第１のより低いレベルのセキュリティドメインとは異なる第２のより低いレベルのセキュリティドメインにおいて、相互に通信し、第１のネットワークデバイスとは通信しない。第１のネットワークデバイスとは、より高いレベルのセキュリティドメインにおいて通信する。
【００１１】
１つの効果は、セキュリティドメインへのアクセスが実質的に制限されるということである。
【００１２】
以下の詳細な説明を読むことによって、当業者は本発明の効果を理解できるであろう。
【００１３】
本発明は、さまざまな構成要素で実現され、そしてさまざまなステップの組み合わせにより実現されてもよい。図面は好ましい実施例を例示することのためだけの目的で示されており、本発明を制限するように解釈されてはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１および図２に関して、階層ネットワークシステム１０は、単一のエンティティ（例えば経営部門（Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ）１２に属するモバイルノードまたはデバイスを（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）を含む。モバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、Ｌの階層またはセキュリティレベルまたはドメイン１６を有する階層インフラストラクチャ１４において動作する。レベルは、第１のレベル（レベル１）、第２のレベル（レベル２）および第３レベル（レベル３）の３つのレベルを有している。もちろん、階層インフラストラクチャ１４は、より少ないあるいはより多くのセキュリティドメイン１６（例えば２、４、５、など）を有してもよい。各々のモバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、各々が単一のセキュリティドメイン１６に対応したＬ個のデバイスＩＤ２２（ＩＤ）のセット２０を有する。運用開始前において、最初に、鍵とする材料生成器２４は、各々のモバイル機器のための相関している鍵とする材料セット３０を生成する（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）。各々の鍵とする材料のセット３０は、Ｌ個の鍵とする材料のサブセット３２を有する。各々の鍵とする材料のサブセット３２は、関連するセキュリティドメイン１６に対応する。セットアップサーバ３４は、鍵とする材料のセット３０をモバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）に事前に配布する。各々のセット３０は、モバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）をネットワークシステム１０の階層構造１４に従って通信することを可能にするための、鍵とする材料を有する。運用モードにおいて、モバイル機器の各ペア（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、それらのデバイスＩＤを交換し、最も深い共通のセキュリティドメインを検索し、かつ対応する鍵とする材料のサブセットを使用することによって、ペアワイズキーを確立する。
【００１５】
例示的実施形態において、モバイルノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、デフォルトで最も低いセキュリティドメインレベルで通信するよう設定され、特別な要求によってのみより高いセキュリティのレベルで通信してもよい。より詳細には、モバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、２つの別の通信モード（例えば通常の通信モード（ＮＣＭ：Ｎｏｒｍａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）および非通常の通信モード（ＵＣＭ：Ｕｎｕｓｕａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ））で通信する。最も深い共通のセキュリティドメインｋが最も低いセキュリティドメインＬに等しい場合、通常の通信モードとなる。最も深い共通のセキュリティドメインｋが最も低いレベルのセキュリティドメインＬより高いレベルのセキュリティドメインであるときに、非通常の通信モードとなる。上記の例では、最も低いセキュリティドメインは、レベル３である。通常の通信モードは、レベル３でなされる。非通常の通信モードは、レベル２または１でなされる。通常は、最も低いレベルＬの共通のセキュリティドメインを有するモバイルノードは、近い場所に配備される。例えば、この種のノードは、同じ病院の部門に属する。すなわち、大部分の通信は、通常の通信モードにおいてなされる。後述するように、作動中に、モバイル機器（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）の各ペアは、共通のセキュリティドメインで最も深いレベルを発見して、発見された共通のセキュリティレベルのＩＤを交換し、共通のセキュリティレベルでペアワイズキーを確立する。例えば、モバイル機器が１つの場所から異なる場所に移動した場合、非通常の通信モードが利用されてもよい。例えば、デバイスが同じ病院の中に１つの部門から他に移動したときに、デバイス自体または他のデバイスは、セキュリティ管理デバイス４０に、通知し、そして、より高いレベルで通信を確立することの許可を要求する。このようにして、セキュリティ管理デバイス４０は、最も低いセキュリティレベル以外のレベルで（例えば非通常の通信モードで）通信するデバイスを監視してもよい。
【００１６】
図１および図２において、セキュリティレベル１は、例えば、経営部門１２に属している一番上のセキュリティドメインを指す。例えば、セキュリティレベル２は、一番上のセキュリティドメインの次を意味し、例えば経営部門１２に属する病院またはクリニックのセキュリティドメインＨＡ、ＨＢ、．．．、ＨＺを指す。セキュリティレベル３は、例えば、病院ＨＡ、ＨＢ、．．．、ＨＺ内の、ｎ部門Ｄ１、Ｄ２、．．．、Ｄｎを指す。したがって、モバイルノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、対応するセキュリティドメインのための鍵とする材料を有する特定のキーを使用することによって、部門、病院および経営部門レベルで通信することができる。
【００１７】
図１において、各々の部門のセキュリティドメインネットワークは、通常は、最高で１０００台の独立したノードを含む（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）。ノードのいかなる組合せも、ボディセンサネットワーク（ＢＳＮ）を構成するために、一定のネットワークインフラサポートなしで無線シングルホップリンクによって接続されてもよい。モバイルノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、好ましくは、生理的モニタリングデバイス、自動投薬管理デバイス、ＰＤＡのようなデバイス、組み込み型計算システムその他を含む。例えば、１つのネットワークは各々の生理的モニタ、投薬管理デバイス、コンピュータによって動作する患者ＩＤ、主治医のＰＤＡ、などのためのノードを含んでもよい。なお、特に他の患者に関連したデバイスは除外する。各々のモバイルノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、一つ以上のネットワークサービスを提供する。各々のノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、一つ以上のサービスにアクセスする送受信する手段を用いて、ネットワークシステム１０の他のいかなるノードともピアツーピアで通信してもよい。ピアツーピア通信は、好ましくは一方向性、双方向性で、同期および非同期でもよい。もちろん、患者にサービスを提供するために、医師がノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）にアクセスしてもよい。たとえば、ポータブルコンピュータ、ＰＤＡ、等を用いて、投薬の管理、モニタデバイスなどの状態の点検を行う。
【００１８】
決定論的なペアワイズキー事前配布方式（ＤＰＫＰＳ：Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  Ｐａｉｒｗｉｓｅ  Ｋｅｙ  Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ）において、ノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）の運用開始前に、ノード（Ａ、Ｂ、．．．、Ｚ）は、ユニークなデバイスの鍵とする材料によって初期化される。各々のデバイスの鍵とする材料は、このデバイスＩＤと明白に関連づけられている。運用において、事前に配布された鍵とする材料を有するデバイスのいかなるペアも、互いを認証してもよい。たとえば、同じセキュリティドメインに帰属する２台のデバイスは、２台のデバイスが関連する識別デバイスによって明白に互いを特定することができた場合、予め配布された鍵とする材料を使用して、ペアワイズシンメトリックキーを確立してもよい。
【００１９】
ＤＰＫＰＳにおける鍵とする材料は、２つの概念に基づく：対称な二変数多項式（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｂｉｖａｒｉａｔｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ）および有限射影平面（ＦＰＰ：ｆｉｎｉｔｅ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｖｅ  ｐｌａｎｅｓ）である。対称な二変数多項式（ＢＰ）は、プロパティを有する有限体Ｆｑの上の２つの変数上の値λの多項式である：
ｆ（ｘ，ｙ）＝  ｆ（ｙ，ｘ）
ＦＰＰは、ｎ２＋ｎ＋１の異なるグループにｎ２＋ｎ＋１要素の組合せの分布に関連する。
各々のグループはｎ＋１の異なった要素からなり、グループのいかなるペアも要素を共有する。ここにおいて、一実施例のｎは、素数のべき数（ｐｒｉｍｅ  ｐｏｗｅｒ  ｎｕｍｂｅｒ）である。
【００２０】
両方の概念を用いて、セットアップサーバは、総数ｎ２＋ｎ＋１のＢＰを生成する、そして、これは、次数ｎのＦＰＰに従って、ｎ２＋ｎ＋１のブロックにＢＰを配信する。このように、ブロックのいかなるペアも、ＢＰ、ｆｉ（ｘ，ｙ）を共有する。その後、セットアップサーバは、ｑ／（ｎ＋１）の異なるポイントの変数ｘの各々のブロックのｎ＋１のＢＰを評価する（ｑは、有限体のサイズである）。そして、各々のブロックから総数のｑ／（ｎ＋１）のセットのｎ＋１の一変数多項式（ＵＰ：ｕｎｉｖａｒｉａｔｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ）を生成する。各々のデバイスのための鍵とする材料は、一組のＵＰおよびそのデバイスのＩＤから成る。すなわち、ＢＰのＩＤ（これにより、ＵＰが導かれる）およびＢＰが評価されるポイントである。
【００２１】
例えば、デバイスＡおよびＢの鍵とする材料は、それぞれ次のＵＰから成る：
｛ｆ１（ＩＤＡ１，ｙ），ｆ２（ＩＤＡ２，ｙ），ｆ４（ＩＤＡ４，ｙ）｝；
｛ｆ３（ＩＤＢ３，ｙ），ｆ４（ＩＤＢ４，ｙ），ｆ６（ＩＤＢ６，ｙ）｝
デバイスＡおよびＢのデバイスＩＤはそれぞれ：
｛｛ｆ１，ｆ２，ｆ４｝（ＩＤＡ１，ＩＤＡ２，ＩＤＡ４，｝｝，  
｛｛ｆ３，ｆ４，ｆ６｝（ＩＤＢ３，ＩＤＢ４，ＩＤＢ６，｝｝，  
ここで、ｆｉはオリジナルＢＰを特定する。そして、ＩＤＺｉは多項式ｆｉが装置ｚのために評価されたポイントを特定する。
【００２２】
デバイスＡおよびＢが、ペアワイズキーを確立するために、デバイスは、デバイスＩＤを交換する。各々のデバイスは、２つの異なったサブフェーズのデバイスＩＤを使用する。より詳しくは、デバイスはそれ自身のデバイスＩＤを他の関係する装置のデバイスＩＤと比較する。そして、共通のＢＰから生成されるＵＰを発見する。上記の例では、共通のＢＰは、ｆ４（ｘ，ｙ）である。デバイスＡは共通のＵＰｆ４（ＩＤＡ４，ｙ）を持ち、デバイスＢは共通のＵＰｆ４（ＩＤＢ４，ｙ）を持つ。各々のデバイスは、他の装置の評価ポイントにおける共通のＵＰを評価して、ペアワイズキーを比較する。すなわち、デバイスＡはｙ＝ＩＤＢ４でｆ４（ＩＤＡ４，ｙ）を評価し、デバイスＢは、ｙ＝ＩＤＡ４でｆ４（ＩＤＢ４，ｙ）を評価する。対称プロパティであるため、両方のデバイスとも同じペアワイズキーＫＡＢ＝ｆ４（ＩＤＡ４，ＩＤＢ４）&shy;＝ｆ４（ＩＤＢ４，ＩＤＡ４）を得る。
【００２３】
上記と同様に、決定論的な階層ペアワイズキー事前配布方式（ＨＤＰＫＰＳ）では、ユニークな鍵とする材料は、あらゆるデバイスに事前配布される。鍵とする材料は、セキュリティドメインの階層インフラストラクチャのＬレベルの中においてデバイスが帰属するＬセキュリティドメインを特定する。ＨＤＰＫＰＳの鍵とする材料は、デバイスＩＤに明白に結びつけられている。運用において、デバイスのいかなるペアも、少なくとも最高のセキュリティレベルで、ペアワイズシンメトリックのキーを確立するために、鍵とする材料を使用してもよい。いかなる２台のデバイスもセキュリティレベルｋで、以下の場合、ペアワイズキーを確立してもよい。すなわち、（ｉ）両方のデバイスがレベルｋ同じセキュリティドメインに帰属する場合；および（ｉｉ）両方のデバイスは、レベルｉ（ｉ＝＜ｋ）で、明白に双方を確認できる場合、である。
【００２４】
レイヤーｋのＨＤＰＫＰＳの鍵とする材料は、ＫＭｋと呼ばれる。そしてこのレベルを複数のセキュリティドメインに分ける。セキュリティドメインは、高いセキュリティドメインと低いセキュリティドメインに関連する。したがって、ＨＤＰＫＰＳの鍵とする材料は、ＬセットのＤＰＫＰＳの鍵とする材料ＨＤＰＫＰＳデバイスＩＤからなる。ＨＤＰＫＰＳデバイスＩＤは、Ｌ個のセキュリティドメインＩＤおよびＬセットのＤＰＫＰＳデバイスＩＤからなる。
【００２５】
例えば、レベル１の鍵とする材料（ＫＭ１）は、１つのセキュリティドメインを持ち、パラメータλ１およびｎ１を有するＤＰＫＰＳの鍵とする材料によって定義される。レベル１でのＦＰＰ配布の次数であるところのｎ１が与えられると、ＫＭ１は、最大でｎ１２＋ｎ１＋１のグループに分割される。各々のグループはＦＰＰ配布の列と一致する。すなわち、各々のグループの鍵とする材料はＢＰの同一セットから生成される。
【００２６】
例えば、鍵とする材料がレベル２（ＫＭ２）は、ｎ１２＋ｎ１＋１のサブセキュリティドメインを有する。レベル２のサブセキュリティドメインｉ２を、数１と呼び、数２および数３のパラメータによってＤＰＫＰＳの鍵とする材料で定義される。
【００２７】
【数１】
2009542118.tif 000003
【００２８】
【数２】
2009542118.tif 000004
【００２９】
【数３】
2009542118.tif 000005
数４で表されるサブセキュリティドメインは、レベル１、の鍵とする材料（列ｉのＫＭ１）を含む。
【００３０】
【数４】
2009542118.tif 000006
一般的に、レベルｋ（１＝＜ｋ＝＜Ｌ）の鍵とする材料は、ＫＭｋと定義され、最大で数５のサブセキュリティドメインを有する。
【００３１】
【数５】
2009542118.tif 000007
【００３２】
【数６】
2009542118.tif 000008
【００３３】
【数７】
2009542118.tif 000009
【００３４】
【数８】
2009542118.tif 000010
【００３５】
【数９】
2009542118.tif 000011
【００３６】
【数１０】
2009542118.tif 000012
【００３７】
【数１１】
2009542118.tif 000013
レベルｋでのセキュリティドメインｉｋ、すなわち数６で表されるサブセキュリティドメインは、数７と呼ばれ、数８および数９のパラメータによってＤＰＫＰＳの鍵とする材料によって定義される。レベルｋで数１０に属するデバイスは、レベルｒ（ｒ＜ｋ）数１１および列ｉｒのＫＭｒを有する。
【００３８】
図３に関して、第１の病院ＨＡは、第１および第２の部門Ｄ１およびＤ２を有する。第２の病院ＨＢは、第３の部門Ｄ３を有する。第１の病院ＨＡの第１の部門Ｄ１は、第１および第２のモバイル機器Ａ、Ｂを有する。第１の病院ＨＡの第２の部門Ｄ２は、第３のデバイスＣを有する。第２の病院ＨＢの第３の部門Ｄ３は、第４のデバイスＤを有する。この例示的実施形態において、第１および第２のデバイスＡ、Ｂは、最も低いセキュリティレベル３の鍵とする材料を用いて、ペアワイズキーを確立してもよい。これは例えば、第１の部門Ｄ１の中で通常の通信モードにおいて通信する。更に、第１および第２のデバイスＡ、Ｂの各々は、第２の最も低いセキュリティレベル２の鍵とする材料を用いて、第３のデバイスＣとペアワイズキーを確立してもよい。これは例えば、第１の病院ＨＡの中で非通常の通信モードにおいて通信することになる。最後に、第４のデバイスＤは、第１、第２および第３のデバイスＡ、Ｂ、Ｃと、例えば経営部門１２内の非通常の通信モードで、最高のセキュリティレベル１を経由してのみ通信してもよい。
【００３９】
図４に関して、一番上のレベル１においては、モバイル機器Ａ、Ｂ、Ｃは、相関するＤＰＫＰＳの鍵とする材料を持っている。第１、第２および第３のデバイスＡ、Ｂ、Ｃは、二変数多項式から生成された鍵とする材料Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４（ＦＰＰブロック１００）を持っている。第４のデバイスＤは二変数多項式から生成された鍵とする材料Ｆ５、Ｆ６、Ｆ１（ＦＰＰブロック１０２）を持っている。モバイル機器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、相関している一変数多項式Ｆ１を所有する。Ｆ１は、モバイル機器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを一番上のレベル１の中で通信することを可能とする。一番上の次のレベル２で、第１および第２の病院ＨＡおよびＨＢのために、それぞれＤＰＫＰＳの鍵とする材料の第１および第２のセット１１０、１１２が生成される。レベル２は、異なったセキュリティドメインに属する。第１および第２のモバイル機器Ａ、Ｂは、二変数多項式から生成した鍵とする材料Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６を有する（第１のセット１１０のうちのブロック１１４）。第３のモバイル機器Ｃは、二変数多項式から生成される鍵とする材料Ｆ６、Ｆ７、Ｆ２を有する（第１のセット１１０のうちのＦＰＰブロック１１６）。第１、第２および第３のモバイル機器Ａ、Ｂ、Ｃは、相関している一変数多項式Ｆ６を持っている。Ｆ６は、第１、第２および第３のモバイル機器Ａ、Ｂ、Ｃが第１の病院ＨＡの中で、レベル２で通信することを可能とする。第４のデバイスＤは、二変数多項式から生成される鍵とする材料Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４を有する（第２のセット１１２のうちのＦＰＰブロック１１８）。最後に、最も低いレベル３において、ＤＰＫＰＳの鍵とする材料の第１、第２および第３のセット１２０、１２２、１２４が生成される。第１、第２および第３の部門Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、それぞれレベル３の異なったセキュリティドメインを有する。第１および第２のモバイル機器Ａ、Ｂは二変数多項式から生成される相関した鍵とする材料Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５およびＦ６、Ｆ７、Ｆ２をそれぞれ受け取る（第１のセット１２０のブロック１３０、１３２）。なぜなら、第１および第２のモバイル機器Ａ、Ｂは同じ部門（例えば第１の病院ＨＡの第１の部門Ｄ１）に属するからである。相関している一変数多項式Ｆ２は、第１および第２のモバイル機器Ａ、Ｂが、第１の部門Ｄ１の中で各々通信することを可能とする。第３のデバイスＣは、二変数多項式から生成される鍵とする材料Ｆ７、Ｆ１、Ｆ３を受ける（第２のセット１２２のＦＰＰブロック１３４）。第４のデバイスＤは、二変数多項式から生成される鍵とする材料Ｆ４、Ｆ５、Ｆ７を受ける（第３のセット１２４のＦＰＰブロック１３６）。
【００４０】
上記の方式において、より高いセキュリティレベル（例えばレベル１および２）は、緊急の場合において、モバイル機器の完全な相互接続性を確保する。例えば、第１および第２のデバイスＡ、Ｂを持っている患者が、第１の病院ＨＡの範囲内で第１の部門Ｄ１から第２の部門Ｄ２に搬送される場合、第１および第２のデバイスＡ、Ｂは、第２の部門Ｄ２の他のデバイス例えば第３のデバイスＣと安全に接続される。この場合、第２のセキュリティレベル２の鍵とする材料（すなわち第１の病院の鍵とする材料）を用いて通信する。セキュリティレベルの分割は、階層的なインフラストラクチャに基づいて、完全なデバイス識別を可能とする。例えば、病院のデバイスが通常の通信モード（例えば最も低いレベル通信モード）を確立する場合、デバイスは他の関係装置の出所を自動的に特定してもよい。
【００４１】
ＨＤＰＫＰＳは、通常の通信モードおよび非通常の通信モードの増加したセキュリティを確保する。通常の通信モードにおいては、最も低いセキュリティレベルＬ（実施例のレベル３）のデバイスだけが、最も低いレベルＬの鍵とする材料を用いて、相互に通信する。なぜなら、このレベルのデバイスの数は比較的少ない（＜１０００）ので、このレベルの相対的回復力は比較的高いからである。したがって、侵入者がシステムアラームを鳴らさずに通信を危険にさらすために、レベルＬのデバイスの十分な数を傍受することは難しい。非通常の通信モードにおいては、デバイスは他の関係装置を完全に特定してもよい。したがって、デバイスはシステムへのありうる攻撃を特定してもよい。例えば、上記の例で、侵入者が第２の病院ＨＢの第３部門Ｄ３の第４のデバイスＤを取得して、第１の病院ＨＡの第１の部門Ｄ１の第１のデバイスＡを攻撃するためにそれを使用することを試みる場合、第１のデバイスＡ（または第２のデバイスＢ）は第４のデバイスＤを、第２の病院ＨＢの第３部門Ｄ３に帰属するということを検出できる。この場合、第１のデバイスＡ（または第２のデバイスＢ）は、第１の部門の領域の第４のデバイスＤの存在を疑ってもよい。そして、第２の病院ＨＢの第２部門Ｄ３に、第１の部門領域に第４のデバイスＤが存在している事実を確認することができる。
好ましい実施例を参照しながら、本発明について説明を行った。上記の詳細な説明に基づいて、変更および変形が行われてもよい。それらが添付の請求の範囲またはそれの均等物の範囲内にある限り、本発明が全てのこの種の変更態様および変形を含むとして解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】階層ネットワークシステムの具体例を示す図である。
【図２】階層インフラストラクチャの詳細を示す図である。
【図３】階層インフラストラクチャの実例を示す図である。
【図４】図３のシステムのための鍵とする材料の配布の実例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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