(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のマネージャまたはアクセスポイントを有する無線ネットワークにおける独立したセキュリティおよび認証を提供する技法及び装置を提供する。【解決手段】複数のネットワークマネージャを有する無線メッシュネットワークにおいて、ネットワークマネージャは、暗号キーおよびパケットカウンタの使用を通して、ネットワークセキュリティを維持する。各ネットワークマネージャが、ネットワークの任意のノードとの通信を認証することができることを保証するために、認証データは、すべてのネットワークマネージャにおいて独立した方法で反復される。すべてのネットワークマネージャにわたる認証データの独立した応答は、低データ転送速度による、ネットワークを通したマネージャ間のパケット伝播によって行われる。【選択図】図３Ａ
2018191284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークマネージャデバイス間の認証を整合させるための方法であって、
第１のネットワークマネージャデバイスにおいて、無線メッシュネットワークの第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線ネットワークノードから、前記無線ネットワークノードを前記無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信することと、
前記加入要求を受信することに応答して、前記加入した無線ネットワークノードと、前記無線メッシュネットワークの外部のホストアプリケーションとの間の、前記第１のネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を認証するための認証データを生成することと、
前記第１のネットワークマネージャデバイスで前記認証データを記憶することと、
前記第１のネットワークマネージャデバイスによって、第２のネットワークマネージャデバイスによって記憶し、前記第２のネットワークマネージャデバイスを通過する、前記加入した無線ネットワークノードと前記ホストアプリケーションとの間のその後の通信の認証において使用するために、前記無線メッシュネットワークの前記第２のネットワークマネージャデバイスに認証データを伝送することと、を含む方法。
【請求項２】
前記認証データが、前記無線ネットワークノードに関連付けられた暗号キーを備え、前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記暗号キーを使用して、前記ホストアプリケーションと前記無線ネットワークノードとの間の前記第１のネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を暗号化または復号化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記暗号キーが、前記無線ネットワークノードに固有のユニキャスト暗号キーであり、前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記無線メッシュネットワークの各々異なる無線ネットワークノードと関連付けられた異なるユニキャスト暗号キーを記憶する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記暗号キーが、前記無線メッシュネットワークのすべての無線ネットワークノードに伝送されたブロードキャストパケットを暗号化するために使用されるブロードキャスト暗号キーである、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記その後の通信のうちの少なくとも１つが、前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントから遠隔の、前記無線メッシュネットワークの第２の無線メッシュネットワークアクセスポイントから受信され、前記認証データが、前記第１のネットワークマネージャデバイスから前記第２のネットワークマネージャデバイスに無線伝送される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記認証データが、前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイント、前記無線メッシュネットワークの１つ以上の無線ネットワークノード、および前記第２の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、前記第１のネットワークマネージャデバイスから前記第２のネットワークマネージャデバイスに伝送される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記認証データが、前記無線メッシュネットワークの各ノードに対して、前記ノードに伝送されるかまたは前記ノードから受信された通信のカウントを含み、
前記方法が、
前記第１のネットワークマネージャデバイスによって、それぞれのノードに対する前記認証データのカウントに基づいて、前記第１のネットワークマネージャデバイスを通過する、かつ前記それぞれのノードと前記ホストアプリケーションとの間のそれぞれの通信を認証することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のネットワークマネージャデバイスによって、前記無線メッシュネットワークに加入することを求める前記無線ネットワークノードから受信した前記加入要求に基づいて、第１のカウンタをリセットすることと、
前記第１のカウンタをリセットすることに続いて、前記第１のネットワークマネージャデバイスによって前記無線ネットワークノードから受信された各パケットに対して前記第１のカウンタを増分することと、
前記第１のネットワークマネージャデバイスによって、前記第１のカウンタが増分されたことによるそれぞれの増分を、前記第１のカウンタと同期された前記無線ネットワークノードと関連付けられた第２のカウンタを維持する際の前記第２のネットワークマネージャデバイスによる使用のために、前記第２のネットワークマネージャデバイスに伝送することと、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記リセットおよび増分された第１のカウンタが、アップストリームカウンタであり、
前記方法が、
前記無線ネットワークノードから前記加入要求を受信することに応答して、前記無線ネットワークノードと関連付けられたダウンストリームカウンタを設定することと、
前記第１のネットワークマネージャデバイスから前記無線ネットワークノードに伝送された各パケットに対して、前記ダウンストリームカウンタを増分することと、
前記ダウンストリームカウンタを増分することに続いて、第２の無線メッシュネットワークアクセスポイントと関連付けられた前記第２のネットワークマネージャデバイスに、前記ダウンストリームカウンタのカウント値を伝送することと、
前記無線ネットワークノードにおいて、それぞれの通信に含まれる前記ダウンストリームカウンタのカウントに基づいて、前記第１のネットワークマネージャデバイスから受信された前記それぞれの通信を認証することと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のネットワークマネージャデバイスによって前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、前記無線メッシュネットワークに加入することを求める新たなネットワークマネージャデバイスから、前記新たなネットワークマネージャデバイスを前記無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信することと、
前記新たなネットワークマネージャデバイスを加入させるための前記加入要求を受信することに応答して、
前記新たなネットワークマネージャデバイスを前記無線メッシュネットワークに加入させることと、
前記無線メッシュネットワークのすべての無線ネットワークノードに対して、前記第１のネットワークマネージャデバイスによって記憶された認証データを、前記第１のネットワークマネージャデバイスによって前記新たなネットワークマネージャデバイスに伝送することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線メッシュネットワークとの通信リンクを確立するための通信インターフェースと、
前記通信インターフェースに通信可能に接続されたプロセッサと、
非一時的メモリデバイスであって、前記プロセッサによって実行されるとき、ネットワークマネージャデバイスに、
前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線ネットワークノードから、前記無線ネットワークノードを前記無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信することと、
前記加入要求を受信することに応答して、前記加入した無線ネットワークノードと、前記無線メッシュネットワークの外部のホストアプリケーションとの間の、前記ネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を認証するための認証データを生成することと、
前記ネットワークマネージャデバイスで前記認証データを記憶することと、
他のネットワークマネージャデバイスによって記憶し、前記他のネットワークマネージャデバイスを通過する、前記加入した無線ネットワークノードと前記ホストアプリケーションとの間のその後の通信を認証において使用するために、前記無線メッシュネットワークの前記他のネットワークマネージャデバイスに前記認証データを伝送することと、を行わせるプログラム命令を記憶する、非一時的メモリデバイスと、を備える、ネットワークマネージャデバイス。
【請求項１２】
前記認証データが、前記無線ネットワークノードと関連付けられた暗号キーを含み、前記ネットワークマネージャデバイスが、前記暗号キーを使用して、前記ホストアプリケーションと前記無線ネットワークノードとの間の前記ネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を暗号化または復号化するように構成される、請求項１１に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１３】
前記暗号キーが、前記無線ネットワークノードに固有のユニキャスト暗号キーであり、前記ネットワークマネージャデバイスが、前記無線メッシュネットワークの各異なる無線ネットワークノードに関連付けられた異なるユニキャスト暗号キーを記憶する、請求項１２に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１４】
前記暗号キーが、前記無線メッシュネットワークのすべての無線ネットワークノードに伝送されたブロードキャストパケットを暗号化するために使用されるブロードキャスト暗号キーである、請求項１２に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１５】
前記その後の通信のうちの少なくとも１つが、前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントから遠隔の、前記無線メッシュネットワークの第２の無線メッシュネットワークアクセスポイントから受信され、前記認証データが、前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイント、前記無線メッシュネットワーク、および前記第２の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、前記ネットワークマネージャデバイスから前記他のネットワークマネージャデバイスに無線伝送される、請求項１１に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１６】
前記認証データが、前記無線メッシュネットワークの各ノードに対して、前記ノードに伝送されるかまたは前記ノードから受信された通信のカウントを含み、
前記プログラム命令が、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ネットワークマネージャデバイスに、
それぞれのノードに対する前記認証データのカウントに基づいて、前記ネットワークマネージャデバイスを通過する、かつ前記それぞれのノードと前記ホストアプリケーションとの間のそれぞれの通信を認証することをさらに行わせる、請求項１１に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１７】
前記プログラム命令が、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ネットワークマネージャデバイスに、
前記無線メッシュネットワークに加入することを求める前記無線ネットワークノードから受信した前記加入要求に基づいて、第１のカウンタをリセットすることと、
前記第１のカウンタをリセットすることに続いて、前記ネットワークマネージャデバイスによって前記無線ネットワークノードから受信された各パケットに対して前記第１のカウンタを増分することと、
前記第１のカウンタが増分されたことによるそれぞれの増分を、前記第１のカウンタと同期された前記無線ネットワークノードと関連付けられた第２のカウンタを維持する際の前記他のネットワークマネージャデバイスによる使用のために、前記他のネットワークマネージャデバイスに伝送することと、をさらに行わせる、請求項１６に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１８】
前記リセットおよび増分された第１のカウンタが、アップストリームカウンタであり、
前記プログラム命令が、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ネットワークマネージャデバイスに、
前記無線ネットワークノードから前記加入要求を受信することに応答して、前記無線ネットワークノードと関連付けられたダウンストリームカウンタを設定することと、
前記ネットワークマネージャデバイスから前記無線ネットワークノードに伝送された各パケットに対して、前記ダウンストリームカウンタを増分することと、
前記ダウンストリームカウンタを増分することに続いて、他の無線メッシュネットワークアクセスポイントと関連付けられた前記他のネットワークマネージャデバイスに、前記ダウンストリームカウンタのカウント値を伝送することと、
前記ネットワークマネージャデバイスからのそれぞれの通信を認証する際の前記無線ネットワークノードによる使用のために、前記ダウンストリームカウンタの現在のカウント値を、前記無線ネットワークノードに伝送された前記それぞれの通信に含めることと、をさらに行わせる、請求項１７に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項１９】
プログラム命令が、前記プロセッサによって実行されるとき、前記ネットワークマネージャデバイスに、
前記第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、前記無線メッシュネットワークに加入することを求める新たなネットワークマネージャデバイスから、前記新たなネットワークマネージャデバイスを前記無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信することと、
前記新たなネットワークマネージャデバイスを加入させるための前記加入要求を受信することに応答して、
前記新たなネットワークマネージャデバイスを前記無線メッシュネットワークに加入させることと、
前記無線メッシュネットワークのすべての無線ネットワークノードに対して、前記ネットワークマネージャデバイスによって記憶された認証データを、前記新たなネットワークマネージャデバイスに伝送することと、をさらに行わせる、請求項１１に記載のネットワークマネージャデバイス。
【請求項２０】
無線メッシュネットワークシステムであって、前記無線メッシュネットワークシステムの第２のネットワークマネージャデバイスと認証を整合させるように構成された第１のネットワークマネージャデバイスを備え、
互いに無線通信して無線メッシュネットワークを形成する複数の無線ネットワークノードと、
前記第１のネットワークマネージャデバイスと前記複数の無線ネットワークノードとの間の通信リンクを提供するように構成された第１の無線アクセスポイントと、を備え、
前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記第１の無線アクセスポイントと関連付けられ、前記複数の無線ネットワークノードと、前記無線ネットワークノードの外部のホストデバイスによって実行されるホストアプリケーションとの間の通信を中継するように構成され、
前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記複数の無線ネットワークノードのそれぞれのノードと関連付けられた暗号キーを生成するように、かつ前記それぞれのノードと関連付けられた復号化キーを、前記それぞれのノードから前記ホストデバイスへの通信を復号化するために前記第２のネットワークマネージャデバイスに伝送するように構成され、
前記複数の無線ネットワークノードのそれぞれのノードが、前記それぞれのノードと関連付けられた前記暗号キーに基づいて、暗号化されたパケットを前記ホストデバイスに伝送するように構成され、前記暗号化されたパケットが、前記第１のネットワークマネージャデバイスの前記第１の無線アクセスポイント、および前記第２のネットワークマネージャデバイスの第２の無線アクセスポイントのうちの一方を通して、前記ホストアプリケーションを実行する前記ホストデバイスにルーティングされ、前記それぞれのノードと関連付けられた前記復号化キーに基づいて、前記第１および第２の無線アクセスポイントのうちの一方によって復号化される、無線メッシュネットワークシステム。
【請求項２１】
前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記第１のネットワークマネージャデバイスと第２のネットワークマネージャデバイスとの間の、前記第１および第２の無線アクセスポイントを通過する無線通信を使用して、前記それぞれのノードと関連付けられた前記復号化キーを前記第２のネットワークマネージャデバイスに伝送する、請求項２０に記載の無線メッシュネットワークシステム。
【請求項２２】
前記第２のネットワークマネージャデバイスと前記複数の無線ネットワークノードとの間の通信リンクを提供するように構成された第２の無線アクセスポイントと、
前記第２の無線アクセスポイントと関連付けられ、前記複数の無線ネットワークノードと、前記無線ネットワークノードの外部の前記ホストデバイスによって実行されるホストアプリケーションとの間の通信を中継する前記第２のネットワークマネージャデバイスと、をさらに備え、
前記第１および第２のネットワークマネージャデバイスの各々が、前記複数の無線ネットワークノードのノードごとにユニキャストカウンタを維持し、
前記第１のネットワークマネージャデバイスにおいて、前記複数の無線ネットワークノードの特定のノードによって伝送されたパケットを受信することに応答して、前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記第１のネットワークマネージャデバイスによって維持された前記特定のノードについて前記ユニキャストカウンタを増分させ、前記第２のネットワークマネージャデバイスに、前記第２のネットワークマネージャデバイスによって維持された前記特定のノードについて、前記ユニキャストカウンタを増分させる、請求項２０に記載の無線メッシュネットワークシステム。
【請求項２３】
前記第１のネットワークマネージャデバイスのメモリが、消去されている前記複数の無線ネットワークノードの１つのノードについてのユニキャストカウンタを記憶すると、前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記第２のネットワークマネージャデバイスから、前記第２のネットワークマネージャデバイスによって維持された前記１つのノードについての前記ユニキャストカウンタのユニキャストカウンタ値を取り出す、請求項２２に記載の無線メッシュネットワークシステム。
【請求項２４】
前記第１のネットワークマネージャデバイスのメモリが、消去されている前記復号化キーを記憶すると、前記第１のネットワークマネージャデバイスが、前記第２のネットワークマネージャデバイスから、前記複数の無線ネットワークノードのノードに固有の暗号化キーの各々に対応する復号化キーを取り出す、請求項２０に記載の無線メッシュネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／４９２，６４０号の利益を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本主題は、複数のマネージャまたはアクセスポイントを有する無線ネットワークにおける独立したセキュリティおよび認証を提供するための技法および機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線メッシュネットワークは、複数の無線ネットワークノードが無線リンクのメッシュを通じて互いに通信するように構成されたネットワークである。一般に、無線メッシュネットワークは、１つのアクセスポイントと、無線メッシュネットワークとメッシュネットワークの外部の要素（例えば、外部ネットワーク、外部アプリケーション等）との間のインターフェースを提供する関連付けられたネットワークマネージャとを有する。
【０００４】
無線メッシュネットワークは、概して１つのアクセスポイントおよびネットワークマネージャのみを有するため、ネットワークのスループットおよび信頼性は、アクセスポイントおよびネットワークマネージャのスループットおよび信頼性に限定される。このように、ネットワークに提供されるかまたはそこから受信することができるデータ量は、それらのデバイスのスループットによって制限される場合がある。また、アクセスポイントまたはネットワークマネージャのいずれかが故障した場合、無線ネットワークと通信する能力が失われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書の教示は、無線メッシュネットワークにおける増大したスループットおよび改善された信頼性を提供し、ネットワークマネージャを通じて独立したセキュリティを提供するように構成された複数のネットワークマネージャの使用を可能にすることによって、上記の問題を軽減する。結果として、１つのネットワークマネージャが故障した場合、別のネットワークマネージャが、ネットワークマネージャの各々に記憶されたネットワークセキュリティを維持するために使用される、予め確立された認証データに基づいて、無線ネットワークの動作をシームレスに維持することができる。
【０００６】
複数のネットワークマネージャを有する無線メッシュネットワークにおいて、ネットワークマネージャは、暗号キーおよびパケットカウンタの使用を通して、ネットワークセキュリティを維持する。各ネットワークマネージャが、前記ネットワークの任意のノードとの通信を認証することができることを保証するために、認証データは、すべてのネットワークマネージャにおいて独立した方法で反復される。有利には、ネットワーク信頼性は、複数のネットワークマネージャが故障した場合であっても、ネットワーク動作をシームレスに維持することができる余剰のマネージャを設けることによって保証され、新規に加入したマネージャは、加入したときにネットワークに対する完全な認証データを得ることができ、ネットワークスループットは、複数のマネージャが任意のネットワークノードの通信を認証することができることを保証することによって増大される。すべてのネットワークマネージャにわたる認証データの独立した応答は、低データ転送速度による、ネットワークを通したマネージャ間のパケット伝播によって行われる。有利には、独立したセキュリティ方法およびシステムは、例えば無線バッテリ監視システムで使用することができる。
【０００７】
１つの例示的な実施形態では、ネットワークマネージャデバイス間の認証を調整するための方法は、第１のネットワークマネージャデバイスにおいて、無線メッシュネットワークの第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線ネットワークノードから、無線ネットワークノードを無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信することを含み得る。加入要求を受信することに応答して、加入した無線ネットワークノードと、無線メッシュネットワークの外部のホストアプリケーションとの間の、第１のネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を認証するための認証データが生成され得る。認証データは、第１のネットワークマネージャデバイスで記憶され得る。加えて、第１のネットワークマネージャデバイスは、第２のネットワークマネージャデバイスによって記憶し、第２のネットワークマネージャデバイスを通過する、加入した無線ネットワークノードとホストアプリケーションとの間のその後の通信の認証において使用するために、無線メッシュネットワークの第２のネットワークマネージャデバイスに認証データを伝送し得る。
【０００８】
別の例示的な実施形態では、ネットワークマネージャデバイスは、通信インターフェースと、プロセッサと、非一時的メモリデバイスとを含み得る。通信インターフェースは、第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線メッシュネットワークとの通信リンクを確立するように構成され得る。プロセッサは、通信インターフェースに通信可能に接続され得る。非一時的メモリデバイスは、プロセッサによって実行されると、ネットワークマネージャデバイスに、無線ネットワークノードから、第１の無線メッシュネットワークアクセスポイントを介して、無線ネットワークノードを無線メッシュネットワークに加入させるための加入要求を受信させ、加入要求の受信に応答して、加入無線ネットワークノードと無線メッシュネットワークの外部のホストアプリケーションとの間の、ネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を認証するための認証データを生成させ、ネットワークマネージャデバイスで認証データを記憶させ、他のネットワークマネージャデバイスによって記憶し、他のネットワークマネージャデバイスを通過する、加入した無線ネットワークノードとホストアプリケーションとの間のその後の通信の認証において使用するために、無線メッシュネットワークの別のネットワークマネージャデバイスに認証データを伝送させるプログラム命令を記憶し得る。
【０００９】
さらなる例示的な実施形態では、無線メッシュネットワークシステムは、無線メッシュネットワークシステムの第２のネットワークマネージャデバイスと認証を整合させるように構成された第１のネットワークマネージャデバイスを備え得る。無線メッシュネットワークシステムは、互いに無線通信して無線メッシュネットワークを形成する複数の無線ネットワークノードと、第１のネットワークマネージャと複数の無線ネットワークノードとの間の通信リンクを提供するように構成された第１の無線アクセスポイントと、第１の無線アクセスポイントと関連付けられ、無線ネットワークノードの外部のホストデバイスによって実行される複数の無線ネットワークノードとホストアプリケーションとの間の通信を中継するように構成された第１のネットワークマネージャデバイスとをさらに含み得る。第１のネットワークマネージャデバイスは、複数の無線ネットワークノードのそれぞれのノードと関連付けられた暗号キーを生成するように、かつそれぞれのノードと関連付けられた復号化キーを、それぞれのノードからホストデバイスへの通信を復号化するための第２のネットワークマネージャデバイスに伝送するように構成され得る。複数の無線ネットワークノードのそれぞれのノードは、それぞれのノードと関連付けられた暗号キーに基づいて、暗号化されたパケットをホストデバイスに伝送するように構成され得、暗号化されたパケットは、第１のネットワークマネージャデバイスの第１の無線アクセスポイント、および第２のネットワークマネージャデバイスの第２の無線アクセスポイントのうちの一方を通して、ホストアプリケーションを実行するホストデバイスまでルーティングされ、それぞれのノードと関連付けられた復号化キーに基づいて、第１および第２の無線アクセスポイントのうちの一方によって復号化される。
【００１０】
さらなる利点および新規の特徴は、一部が以下に続く説明において述べられ、一部は、当業者には、以下に続く添付の図面を検討することで明らかとなるか、または当該例の生産または動作によって習得され得る。本教示の利点は、以下に論じる詳細な例で述べられるさまざまな態様の方法論、有用性および組み合わせの実践または使用によって実現され達成され得る。
【００１１】
図面は、本教示による１つ以上の実施を、例示のみを目的とし、限定を目的とせずに描画する。図面において、同様の参照番号は、同じかまたは類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】独立したネットワークセキュリティを提供する無線メッシュネットワークシステムの高レベルの機能ブロック図である。
【図２Ａ】図１に示されたような無線メッシュネットワークのノード／アクセスポイント（ＡＰ）およびネットワークマネージャに記憶された認証データを例示的に示すブロック図である。
【図２Ｂ】図１に示されたような無線メッシュネットワークのノード／アクセスポイント（ＡＰ）およびネットワークマネージャに記憶された認証データを例示的に示すブロック図である。
【図３Ａ】図１に示されたような無線メッシュネットワークにＡＰを加入させることを包含する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図１に示されたような無線メッシュネットワークにＡＰを加入させることを包含する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図４】図１に示されたような無線メッシュネットワークにネットワークマネージャを加入させるための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図５】図１に示されたような無線メッシュネットワーク内の複数のネットワークマネージャ間の認証を同期させるための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図６】図１のネットワークシステム１００において、図２Ａの認証データを記憶するため、および／または図３Ａ、３Ｂ、４、ならびに／もしくは５の方法で使用され得る例示的なノードの高レベルの機能ブロック図である。
【図７】図１のネットワークシステム１００において、図２Ａの認証データを記憶するため、および／または図３Ａ、３Ｂ、４、ならびに／もしくは５の方法で使用され得る例示的なアクセスポイント（ＡＰ）の高レベルの機能ブロック図である。
【図８】図１のネットワークシステム１００において、図２Ｂの認証データを記憶するため、および／または図３Ａ、３Ｂ、４、ならびに／もしくは５の方法で使用され得る例示的なネットワークマネージャの高レベルの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、関連する教示の完全な理解を提供するために、例示を目的として多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、当業者には、本教示がそのような詳細なしに実践され得ることが理解されるべきである。他のケースでは、本教示の態様を必要以上に不明瞭にすることを回避するために、周知の方法、手順、構成要素、および／または回路が、比較的高レベルで詳細なしに説明されている。
【００１４】
本明細書に開示されたさまざまな方法およびシステムは、複数のネットワークマネージャの使用を可能にし、ネットワークマネージャを通じて独立したセキュリティを提供することによって、無線メッシュネットワークにおける増大したスループットおよび改善された信頼性を提供する。結果として、１つのネットワークマネージャが故障した場合、別のネットワークマネージャが、ネットワークマネージャの各々に記憶されたネットワークセキュリティを維持するために使用される、予め確立された認証データに基づいて、無線ネットワークの動作をシームレスに維持することができる。
【００１５】
一般に、メッシュネットワークでは、ネットワークマネージャは、無線メッシュネットワークとメッシュネットワーク外の要素（例えば、外部ネットワーク、外部アプリケーション等）との間のインターフェースを提供する。ネットワークマネージャは、無線メッシュネットワークのノードと通信するための無線トランシーバを有するアクセスポイントと同じ物理的デバイス上に組み込まれることができるか、またはネットワークマネージャは、アクセスポイントと通信している別個のデバイス／プロセッサ上に組み込まれることができる。
【００１６】
無線メッシュネットワークと外部との間のインターフェースを設けることに加えて、ネットワークマネージャはさらに、ネットワーク内で通信するデバイス（例えば、ノードおよびアクセスポイント）を認証することによって、ネットワークにセキュリティを提供する。この目的のために、ネットワークマネージャは、各ネットワークノードに対して認証データ（例えば、暗号化または復号化キー、およびそれぞれのノードに送信されるかまたはそこから受信されたパケットをカウントするためのカウンタ）を記憶する。
【００１７】
無線メッシュネットワークが１つのマネージャのみを含む状況では、ネットワーク内外へのデータスループットは、一般的にはネットワークマネージャおよびその関連付けられたアクセスポイント（ＡＰ）のスループット（または帯域幅）に限定される。また、１つのネットワークマネージャまたはそのＡＰが故障した場合、ネットワーク内外への接続性は失われ、ネットワークのための認証データが失われる場合がある。
【００１８】
したがって、無線メッシュネットワークの信頼性を改善するために、２つ以上のアクセスポイントおよび関連付けられたネットワークマネージャを設けることができる。さらに、マネージャのうちのいずれかを通したネットワークのシームレスな機能を保証するために、ネットワークマネージャは、マネージャ間の通信リンクを通じて、各ネットワークノードに対して認証データを交換する。このように、マネージャの各々が、メモリ内に各ネットワークノードに対して認証データ（例えば、暗号化または復号化キーおよびそれぞれのノードから送信されるかまたはそこから受信されたパケットをカウントするためのカウンタ）を記憶し、ネットワークの任意のノードへの、またはノードからの通信を暗号化または復号化することができる。
【００１９】
動作中、ノードのための暗号化または復号化キーを生成する複数のマネージャのうちの１つが無線メッシュネットワークに加入すると、該１つのマネージャは、生成された暗号化または復号化キーを、記憶のために他のマネージャに伝送する。ノードのための暗号化または復号化キーを生成するかまたは他のマネージャからノードのための暗号化または復号化キーを受信すると、各マネージャは、ノードと関連付けられたカウンタをリセットする。カウンタのカウント値は、マネージャ間で周期的に交換される。このように、両方のマネージャが、すべてのネットワークノードのための認証データを記憶し、それゆえにマネージャは、すべての無線メッシュネットワークノードのための認証を行うことができる。
【００２０】
加えて、１つのマネージャがそれ自身をリセットするかそうでなければ故障した場合、他のマネージャは、同じ認証データ（例えば、暗号化または復号化キーおよびカウンタデータ）に基づいてネットワークの持続性を維持することができる。また、１つのマネージャが動作に戻った場合、該１つのマネージャは、シームレスに動作を再開するために、他のマネージャから認証データを取り出すことができる。
【００２１】
本明細書で説明された複数のマネージャによる独立したネットワークセキュリティ実施は、有利には、高レベルの信頼性を必要とする無線メッシュネットワーク、例えば無線バッテリ監視システム（ＷＢＭＳ）で使用される無線メッシュネットワークで使用され得る。ＷＢＭＳでは、２つ（またはそれ以上）の組み込み式マネージャデバイスの使用は、高いネットワーク信頼性を保証すると同時に、マネージャ間の認証データの共有を通して強力なネットワークセキュリティを維持する。具体的には、ＷＢＭＳのノードは、アップストリームデータを、およそ１０パケット／秒の速さで送信し得、パケットは、どちらかのマネージャのアクセスポイント（ＡＰ）によってランダムに受信され、それぞれのマネージャに渡される。マネージャは、パケットが最終的な宛先、例えば組み込み式マネージャデバイス外で稼働するホストアプリケーションに送信される前に、パケットを復号化し得る。ホストアプリケーションは、パケットをどちらかのマネージャに送信することによって、パケットをすべてのノードに送信することができ、その後いずれかまたは両方のマネージャは、パケットが暗号化された後、それらの関連付けられたＡＰから無線ネットワーク内にパケットをブロードキャストする。
【００２２】
以下に、添付の図面に図示された例に関連して、さらなる特徴が詳細に述べられる。
【００２３】
図１は、独立したネットワークセキュリティを提供する無線メッシュネットワークシステム１００の一例を図示する。図示されるように、無線メッシュネットワークシステム１００は、複数の無線ノード１０３（例えば、センサノードまたはモート）を含む無線メッシュネットワーク１０１と、無線通信リンク（破線で例示的に示される）を通じて互いに無線通信する１つ以上のアクセスポイント（ＡＰ）１０５とを含む。各アクセスポイント１０５は、同じ物理的デバイスの一部を形成するか、または通信リンク（例えば、有線接続）を通して、関連付けられたＡＰ１０５と通信する、関連付けられた無線ネットワークマネージャ１０７を有する。図示されるように、システム１００は、ｍ個のＡＰ１０５および対応するネットワークマネージャ１０７（ｍは正の整数であり、ｍ≧１）を含むことができる。
【００２４】
ＡＰ１０５は、一方で無線メッシュネットワーク１０１間を橋絡し、他方でネットワークマネージャ１０７と無線メッシュネットワーク１０１外の要素とを橋絡する。例えば、ＡＰ１０５は、通信ネットワーク１１１を通してアクセス可能である、無線メッシュネットワーク１０１とホストアプリケーション１０９との間のブリッジまたはゲートウェイ、例えば有線通信ネットワーク（例えば、インターネット）および／または無線ネットワーク（例えば、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク）を提供することができる。
【００２５】
動作中、無線メッシュネットワーク１０１のノード１０３は、「アップストリーム」パケットを生成して、任意のネットワークマネージャ１０７または外部ホストアプリケーション１０９に送信することができ、任意のマネージャ１０７またはホストアプリケーション１０９から「ダウンストリーム」パケットを取り出して処理することができる。パケットは、データ（例えば、センサノードからのセンサデータ、アクチュエータノードからの制御データ）および／またはネットワークを確立または維持するための動作データ（例えば、新規のノードをネットワークに加入させるために使用される加入パケット）を含み得る。
【００２６】
いくつかある特徴のうち、無線ネットワークマネージャ１０７は、ネットワークを通じて加入するかまたは通信するノード１０３、ＡＰ１０５、および他のマネージャ１０７を認証することによって、およびネットワーク１０１を通じて通信されたパケットの暗号化を可能にすることによって、ネットワークセキュリティを提供する役割を担っている。これらの目的のために、無線ネットワークマネージャ１０７は、認証データを維持する。認証データは、パケットの暗号化／復号化のために、および無線メッシュネットワーク１０１内のデバイスの認証のために使用されるセキュリティキー（例えば、暗号化および復号化キー）およびカウンタ（例えば、パケットカウンタ）を含むことができる。このように、認証データに基づいて、パケットは、無線メッシュネットワーク１０１を通して送信される前に、任意のネットワークマネージャ１０７によって暗号化することができ、無線メッシュネットワーク１０１から受信されると、任意のネットワークマネージャ１０７によって復号化することができる。この点において、各マネージャは、好ましくは、パケットを復号化／暗号化し、かつ認証するためのネットワークセキュリティプロトコルを等しく適用することが可能である。
【００２７】
以下でさらに詳細に説明されるように、ネットワークマネージャ１０７は、独立した方法で認証データを維持し、それによって、すべての他のマネージャが故障したとしても、いずれかのマネージャがネットワークのシームレスな動作を維持することができる。このように、ネットワークマネージャ１０７は、高度の冗長性を提供し、これは、高いネットワーク信頼性を必要とする用途において、例えば無線バッテリ監視システム（ＷＢＭＳ）において特に有益であり得る。また、ネットワークマネージャ１０７は、１つ以上の他のネットワークマネージャ１０７から認証データを取り出すことによってそのステート情報のすべてを失ったとしても、無線メッシュネットワークにおけるそのセキュリティデューティをリセットし、シームレスに再開することが可能である。加えて、無線メッシュネットワーク１０１内外へのデータスループットは、複数のマネージャ１０７およびＡＰ１０５の使用を通して増大させ得る。
【００２８】
認証データの独立したコピーを維持するために、ネットワークマネージャ１０７は、通常のネットワーク動作中にセキュリティカウンタ情報を周期的に共有し、ノードがネットワークに加入するかまたは再加入すると、ノードに固有のキー（例えば、暗号化／復号化キー）を共有する。加えて、ネットワークマネージ１０７は、マネージャのリセットまたはマネージャの故障後にマネージャに対するすべてのセキュリティ情報を復元し、および／または新規に加入したネットワークマネージャに、新規加入したマネージャを完全な機能のために構成するためのすべてのセキュリティ情報を提供するように構成される。いくつかの例では、無線メッシュネットワークシステム１００は、加入ノードによって伝送された広告、リンク、および加入要求パケットをフィルタリングし、それらを１つの選択されたネットワークマネージャを通してルーティングし、重複可能な認証データの作成を回避するようにさらに構成される。
【００２９】
ネットワークマネージャ１０７における認証データの独立した記憶は、有利には認証データおよび他のセキュリティ情報を記憶するための中央集中型データベースの使用を必要としないが、それにもかかわらず、改善された信頼性およびスループットが提供される。中央集中型データベースを使用する代わりに、該手法は、複数の（例えば、２つ以上の）ネットワークマネージャデバイスを通じて更新された認証を保持する。認証データおよび他のセキュリティ情報は、ネットワークマネージャ間で、ネットワークノードからデータパケットを無線で収集するために使用される経路よりもはるかに低い帯域幅を有する経路を経由して共有される。例えば、認証データは、無線経路を通じて（例えば、ＡＰ１０５および無線メッシュネットワーク１０１を通して）、または有線経路を通して（例えば、マネージャ１０７間で直接）共有することができる。
【００３０】
無線メッシュネットワーク１０１において認証を行うために、各ネットワークノード１０３および各ネットワークマネージャ１０７は、認証キー（例えば暗号化および／または復号化キー）およびパケットカウンタを含む認証データを記憶し、利用する。各ネットワークノード１０３またはＡＰ１０５に、および各ネットワークマネージャ１０７に記憶され得る認証の例が、図２Ａおよび２Ｂに示される。また、認証データのより詳細な説明は、図３Ａの説明の一部として以下に提供される。
【００３１】
図３Ａは、無線メッシュネットワーク１０１へのノード１０３の加入のための例示的な方法３００を示すフローチャートである。また、ネットワーク１０１へのＡＰ１０５の加入のために、同じ方法３００を使用することもできる。該方法は、認証データを使用および確立するためのステップを含み、認証データに関するさらに詳細な情報は、以下に説明の一部として提供される。
【００３２】
無線メッシュネットワーク１０１へのノード１０３の加入のための方法３００は、ステップ３０１で開始し、ネットワークマネージャ１０７が、ネットワークのためのユニークな識別子ネットワークＩＤを確立する。加えて、マネージャ１０７は、ネットワーク１０１に伝送されたブロードキャストパケットを暗号化するために使用されるブロードキャストセッションキー（図２Ｂ参照）を生成および記憶し得、マネージャ１０７からネットワーク１０１内にブロードキャストされたパケット数をカウントするためのブロードキャストダウンストリームカウンタ（図２Ｂ参照）を初期化またはリセットし得る。マネージャ１０７は、ネットワークのための予備スケジュール、例えば異なるネットワークノードに対してタイムスロットとネットワーク通信チャネル（例えば、周波数帯域）との組み合わせを割り当てるスケジュールをさらに確立することができる。スケジュールは、概して、ネットワーク加入メッセージがネットワークに加入することを求めているノードによって伝送することができる期間のタイムスロットとチャネルとの組み合わせに対応する少なくとも１つのネットワーク加入時間間隔を含む。
【００３３】
ステップ３０３において、ネットワークマネージャ１０７は、その関連付けられたアクセスポイント（ＡＰ）１０５を通してネットワーク広告を伝送する。概して、ネットワーク広告は、ネットワークのためのネットワークＩＤに加えて、ネットワークに加入することを求めているノードをネットワーク時間基準に同期させることを可能にするためのタイミング情報を含む。ネットワーク広告は、ネットワークマネージャのＡＰ１０５を通して伝送され、すでにネットワークに加入している任意のノード１０３によって中継される。
【００３４】
ネットワーク加入プロセスは、ネットワークノード１０３がＡＰ１０５の、またはすでにネットワークに加入している別のネットワークノードの通信範囲内に位置する場合に、ネットワークノード１０３において始動され得る。そのような状況では、ネットワークノード１０３は、ステップ３０５において、ＡＰから、または他のネットワークノードからネットワーク広告を受信することができる。ネットワーク広告の受信に応答して、ネットワークノード１０３は、ステップ３０７において、それ自体をネットワークのネットワーク時間基準に同期させることができ、ネットワーク加入要求を生成することができる。ネットワーク加入要求は、通常はネットワークノード１０３の識別情報を含み、ネットワーク加入時間間隔中に、受信されたネットワーク広告に基づいてノード１０３によって判定されたネットワーク加入チャネル上で伝送される。
【００３５】
図２Ａに図示されるように、各ネットワークノード１０３は、ネットワーク加入プロセス中にセキュリティを提供するために使用される加入キーおよび加入カウンタを記憶することができる。そのような状況では、ネットワークノード１０３は、ネットワーク加入要求を生成すると加入カウンタをインクリメントし得、ネットワーク加入要求における加入カウンタのインクリメントされたカウントを含み得る。加えて、ネットワークノード１０３は、加入キーを使用して、ネットワーク加入要求の少なくとも一部を暗号化し得る。
【００３６】
ステップ３０７において、ネットワークノード１０３によって伝送されたネットワーク加入要求は、ＡＰ１０５およびネットワークマネージャ１０７に到達するまで、無線メッシュネットワーク１０１を通して伝播する。ネットワークマネージャ１０７は、ステップ３０９において、そのＡＰ１０５を通してネットワーク加入要求を受信し、先に進んで、ステップ３１１においてノードを認証する。
【００３７】
図２Ｂに図示されるように、各ネットワークマネージャ１０７は、ネットワーク１０１に加入することが予想される無線ネットワークノード１０３の各々に対する加入キーおよび加入カウンタを記憶することができる。例えば、ネットワークマネージャ１０７は、ｎ個の異なるノードへの接続のために構成され得（ｎは、正の整数であり、ｎ≧１）、ｎ個の異なるノードの各々に対して加入復号化キーを記憶し得る。代替的に、ネットワークマネージャ１０７は、例えばネットワーク加入要求に含まれる各ノードに対するユニークな識別子に基づいて、ｎ個の異なるノードの各々に対して復号化キーを判定するために使用することができるアルゴリズムを記憶し得る。ネットワークマネージャ１０７は、各ノードに対する加入カウンタをさらに記憶することができ、対応するネットワークノード１０３から受信された各受信ネットワーク加入要求に対する加入カウンタをインクリメントし得る。
【００３８】
無線ネットワークに加入することを求めるネットワークノード１０３の認証の一部として、ネットワークマネージャ１０７は、受信された加入要求からノード１０３のための識別子を取り出し得る。次いで、ネットワークマネージャ１０７は、ノード１０３と関連付けられた加入キーを使用して、受信された加入要求メッセージを復号化し得る。さらに、ネットワークマネージャ１０７は、ノード１０３のための加入カウンタの現在のカウントを、加入要求メッセージに含まれるカウントと比較する。次いで、マネージャは、受信された加入カウントが、以前に見られたもの以下であるか、またはネットワークマネージャ１０７に記憶／維持された加入カウンタのカウント以下である場合、加入要求を拒絶する。加入しているネットワークノード１０３の認証が成功すると、動作はステップ３１３に進む。
【００３９】
ステップ３１３では、ネットワークマネージャ１０７は、ノード１０３をネットワークに加入させる。加入プロセスの一部は、タイムスロットとネットワーク通信チャネルとの組み合わせ（例えば、周波数帯域）が加入ネットワークノード１０３への、およびそこからの通信に割り当てられる新規のネットワークスケジュールを判定することを含むことができる。ステップ３１３では、ネットワークマネージャ１０７はさらに、加入したノード１０３のための認証データを生成および記憶する。認証データは、加入したノード１０３によってすべての後続の通信のために使用されるセッションキー（例えば、加入したノード１０３のためのユニキャストセッションキー）のセットを含むことができる。さらに、ネットワークマネージャ１０７は、加入したノード１０３によるすべてのその後の通信のために使用されるカウンタ（例えば、加入したノード１０３のためのユニキャストアップストリームカウンタおよびユニキャストダウンストリームカウンタ）を始動させる（またはリセットする）。
【００４０】
カウンタは、リプレイアタックを防止するために使用することができる。例えば、加入したノード１０３内の第１のカウンタは、パケットがネットワークマネージャ１０７に伝送されるたびにインクリメントすることができ、ネットワークマネージャ１０７内の対応する第２のカウンタは、加入したノード１０３からパケットを受信するたびにインクリメントすることができる。加えて、加入したノード１０３は、ネットワークマネージャ１０７に伝送された各パケットにおける、第１のカウンタの現在のカウント値を含むことができる。このケースでは、ネットワークマネージャ１０７においてパケットを受信すると、ネットワークマネージャ１０７は、受信パケットに含まれるカウント値を、加入したノード１０３と関連付けられた第２のカウンタの現在のカウント値と比較し、２つのカウント値が同期している場合、認証に進む。しかしながら、２つのカウント値が同期していない場合、ネットワークマネージャ１０７は、パケットが加入したノードによって伝送されていないと判定し得、パケットをブロックすることができる。
【００４１】
通常動作のネットワーク動作中、ネットワークマネージャ１０７およびネットワークノード１０３は、２つの異なるパケットタイプを使用して通信し得る。ユニキャストパケットは、ユニキャスト通信セッションで使用され、送信側（例えば、ネットワークマネージャ１０７またはネットワークノード１０３）によって、１つの受信側（例えば、別のネットワークマネージャ１０７またはネットワークノード１０３）に伝送される。これと異なり、ブロードキャストパケットは、ブロードキャスト通信セッションで使用され、送信側（例えば、ネットワークマネージャ１０７またはネットワークノード１０３）によって、ネットワーク内のすべての他のデバイス（例えば、すべての他のネットワークマネージャ１０７およびネットワークノード１０３）に伝送される。ユニキャストおよびブロードキャスト通信セッションは、異なる認証データを使用してもよい。
【００４２】
例えば、ユニキャストセッションは、特定のノードと関連付けられ、特定のノードとマネージャとの間で通信されるパケットを暗号化するユニキャストセッションキーを使用する。このセッションのために２つのカウンタ、すなわち、マネージャから特定のノードに送信されたパケット数の記録を取るユニキャストダウンストリームカウンタと、特定のノードからネットワークの任意のマネージャに送信されたパケット数の記録を取るユニキャストアップストリームカウンタとがある。よって、図２Ｂ図に示されるように、ネットワーク内の各ノードに対して、マネージャは、ユニークなユニキャストセッションキーを有し、２つのカウンタ、すなわちユニキャストアップストリームカウンタおよびユニキャストダウンストリームカウンタを保持する。該セッションは対称であるため、対応するノードは、図２Ａに図示されるように、各該当するキーおよびカウンタをミラーリングする。
【００４３】
これと異なり、ブロードキャストセッションは、ネットワークマネージャ１０７からすべての無線メッシュネットワーク１０１内のノード１０３にパケットをフラッディングするために使用される。図２Ａに図示されるように、無線メッシュネットワーク１０１内のすべてのノード１０３およびＡＰ１０５は、同じブロードキャストセッションキーを共有し、ネットワークの各マネージャと関連付けられたブロードキャストダウンストリームカウンタを維持する。ブロードキャストセッションキーは、無線ネットワークを確立すると（例えば、ステップ３０１）、またはネットワークに加入している第１のネットワークノード１０３のための認証データを生成すると、ネットワークマネージャ１０７によって生成され得る。一般に、ブロードキャストアップストリームカウンタは、ノードがブロードキャストパケットを伝送するように構成されていないネットワークでは使用されないことに留意すべきである。
【００４４】
カウンタの初期化を含む認証データの生成に続いて、ネットワークマネージャ１０７は、ステップ３１５に進み、加入したネットワークノード１０３に加入成功パケットを伝送する。加入成功パケットは、ＡＰ１０５および無線メッシュネットワーク１０１を通して、加入したネットワークノード１０３に伝送される。加入成功パケットは、通常は加入したネットワークノード１０３のための認証データを含み、加入したネットワークノードのためのユニキャストセッションキーと、無線メッシュネットワーク１０１のためのブロードキャストセッションキーとを含む。加えて、加入成功パケットは、ネットワークマネージャ１０７によって記憶されたブロードキャストダウンストリームカウンタの現在のカウントを含むことができ、現在のネットワークスケジュールを含むことができる。
【００４５】
ステップ３１７において、ＡＰ１０５および無線メッシュネットワーク１０１を介した加入成功パケットの受信に応答して、加入したネットワークノード１０３は、受信された認証データを記憶する。さらに、加入したネットワークノード１０３は、そのパケットカウンタを初期化および／またはリセットし得、ユニキャストアップストリームカウンタ、加入プロセスが行われたネットワークマネージャと関連付けられたユニキャストダウンストリームカウンタ、およびネットワークの任意の他のネットワークマネージャと関連付けられた任意のユニキャストダウンストリームカウンタを含む。
【００４６】
加えて、ステップ３１９では、ネットワークマネージャ１０７は、ネットワークに現在加入しているすべての他のネットワークマネージャ１０７に、加入したネットワークノードのためのユニキャストセッションキーを含む、加入したネットワークノード１０３のための認証データを伝送する。ステップ３２１では、他のネットワークマネージャの各々が、加入したネットワークノードのためのユニキャストセッションキーを含む、加入したネットワークノード１０３のための受信された認証データを記憶する。ステップ３２１では、さらに他のネットワークマネージャの各々が、加入したネットワークノードのためのそのパケットカウンタを初期化および／またはリセットし得、加入したネットワークノードと関連付けられたユニキャストアップストリームカウンタおよびユニキャストダウンストリームカウンタを含む。
【００４７】
無線メッシュネットワーク１０１のさらなる動作では、ネットワークノード１０３は、ネットワークマネージャ１０７とパケットを交換し、逆の場合も同様である。ノード１０３およびマネージャ１０７がパケットをセキュアに交換するために、これらは、その間で共有される２つの認証データを利用する。まず、これらは、共用の秘密キーを利用し、これらは、例示的なネットワークでは通常は１６バイト長である。次に、これらは、各伝送／受信メッセージとともにインクリメントされてリプレイアタックを防止するために使用されるセキュリティカウンタを利用する。これらの認証データは、無線メッシュネットワーク１０１の一部を形成しない他のデバイスが傍受されたパケット／メッセージを理解すること、および／またはネットワーク１０１に加入したデバイスからであるとしてそれ自体を不当に識別するパケット／メッセージを伝送することを防止するためのものである。例えば、ネットワークマネージャ１０７内およびノード１０３内のセキュリティカウンタは、パケットがネットワークマネージャ１０７からノード１０３に伝送されるたびにインクリメントされ得、それによって、カウンタは同期されたままであるようにされる。加えて、ネットワークマネージャ１０７からノード１０３に伝送された各パケットは、ネットワークマネージャ１０７によって維持されたカウンタの現在のカウント値を含み得る。このように、ノードは、受信パケットに含まれるカウント値を、ノード１０３によって維持されたカウンタのカウント値と比較することができ、カウント値が一致しない場合、ノードは、パケットをブロックすることができる。これによって、ノードが、ネットワークマネージャ１０７として、それら自体を不正として識別しているデバイスからのパケットをブロックすることが可能になる。
【００４８】
ネットワークマネージャ１０７の観点から、かつ図３Ｂの方法３３０に例示されるように、ネットワークマネージャ１０７はこのように、無線メッシュネットワーク１０１の第１の無線メッシュネットワークアクセスポイント１０５を介して、無線ネットワークノード１０３から、無線ネットワークノード１０３を無線メッシュネットワーク１０１に加入させるための加入要求を受信するためのステップ３３１を行うことによって、認証を他のネットワークマネージャデバイスと調整することができる。ステップ３３３では、ネットワークマネージャ１０７は、加入要求を受信することに応答して、加入した無線ネットワークノードと、無線メッシュネットワークの外部のホストアプリケーションとの間の、ネットワークマネージャデバイスを通過するその後の通信を認証するための認証データを生成し得る。ネットワークマネージャ１０７は、ステップ３３５において、生成された認証データを記憶し、ステップ３３７において、他のネットワークマネージャデバイスによって記憶し、他のネットワークマネージャデバイスを通過する、加入した無線ネットワークノードとホストアプリケーションとの間のその後の通信の認証において使用するために、無線メッシュネットワーク１０１の別のネットワークマネージャデバイスに認証データを伝送する。
【００４９】
方法３００および３３０は、ネットワークノード１０３を無線メッシュネットワーク１０１に加入させるためのプロセスを説明しているが、該方法は、無線メッシュネットワーク１０１にアクセスポイント（ＡＰ）１０５を加入させるためにまったく同じように適用することができる。さらに、各ＡＰは、例えば図２Ａに示されるように、ノード認証データを記憶し得る。いったんＡＰ１０５が（例えば、ステップ３１７の完了に続いて）ネットワークに加入すると、加入したＡＰ１０５と関連付けられたネットワークマネージャ１０７は、図４に関して以下に説明されるように、ネットワークに加入することができる。
【００５０】
図４は、無線メッシュネットワーク１０１へのネットワークマネージャ１０７の加入のための例示的な方法４００を示すフローチャートである。ネットワークマネージャ加入プロセスのさらなる説明を目的として、ネットワーク１０１に現在加入しているネットワークマネージャ１０７は、マネージャ−１と称され、その関連付けられたアクセスポイント１０５はＡＰ−１と称され、一方でネットワークに加入することを求めるネットワークマネージャ１０７は、マネージャ−２と称され、その関連付けられたアクセスポイント１０５はＡＰ−２と称される。本説明は、２つのマネージャのみの機能を説明しているが、方法４００の無線メッシュネットワーク１０１は、追加のマネージャを含んでもよい。
【００５１】
ステップ４０１では、マネージャ−２は、ＡＰ−２が（例えば、方法３００のステップ３１７に続いて）無線メッシュネットワーク１０１に加入したかを判定する。マネージャ−２は先に進み、マネージャ加入要求メッセージを生成し、ＡＰ−２および無線メッシュネットワーク１０１を通してマネージャ−１に要求を伝送する（ステップ４０３）。マネージャ加入要求の少なくとも一部は、ステップ３１７においてＡＰ−２によって記憶されたユニキャストアップストリームセッションキーを使用して暗号化することができ、伝送されたマネージャ加入要求は、ＡＰ−２によって維持されたユニキャストアップストリームカウンタの現在のカウントを含み得る。ＡＰ−１は、無線メッシュネットワーク１０１を通してマネージャ加入要求を受信し（ステップ４０５）、受信された要求をマネージャ−１に中継する。
【００５２】
マネージャ加入要求を受信することに応答して、マネージャ−１は、マネージャ加入要求に含まれる情報に基づいて、マネージャ−２を認証する（ステップ４０７）。認証は、マネージャ−１によって記憶され、ＡＰ−２と関連付けられたユニキャストセッションキーを使用して、マネージャ加入要求の任意の暗号化された部分を復号化することと、マネージャ加入要求に含まれる任意のユニキャストアップストリームカウントが、マネージャ−１によって維持されたＡＰ−２のためのユニキャストアップストリームカウンタと一致することを確認することとを含み得る。具体的には、マネージャ加入要求に含まれるユニキャストアップストリームカウントが、マネージャ−１によって維持されたＡＰ−２のためのユニキャストアップストリームカウンタと一致しない場合（例えば、２つのカウント値が等しくない場合、カウント値間の差が閾値（例えば５）を超える場合、マネージャ加入要求に含まれるカウントが、マネージャ−１によって維持されるもの未満である場合等）、マネージャ−２の認証は失敗する場合がある。また、付加的なマネージャ認証ステップを行ってもよい。
【００５３】
マネージャ−２の認証が成功すると、マネージャは、ステップ４０９において無線メッシュネットワーク１０１に加入する。次に、マネージャ−１は、ステップ４１１において、マネージャ−２にあらゆる必要な認証データを伝送する。認証データは、通常は無線メッシュネットワーク１０１を介して伝送される（ステップ４１３および４１５に図示される）が、いくつかのケースでは、ネットワークマネージャ１０７間の有線または他の直接通信リンクを通して伝送されてもよい。マネージャ−２に伝送された認証データは、通常は、ブロードキャストセッションキー、すなわち、現在ネットワーク内にあるすべてのネットワークマネージャのためのブロードキャストダウンストリームカウンタと、すべてのノードのためのブロードキャストダウンストリームカウンタユニキャストセッションキーと、すべてのノードのためのユニキャストアップストリームカウンタと、現在ネットワーク内にあるすべてのノードおよびすべてのネットワークマネージャのためのユニキャストダウンストリームカウンタと、すべてのノードのための加入カウンタとを含む。認証データは、任意選択で、例えば、マネージャの中に予めプログラムされ、任意のデバイスを加入させるために使用されるノード固有の加入キーのための同期および競合解決を提供するための、すべてのノードのための加入キーを含むことができる。ステップ４１７において、マネージャ−２は、その後のネットワーク動作で使用するための認証データを受信および記憶する。
【００５４】
方法４００は、新規のネットワークマネージャ１０７（例えば、無線メッシュネットワーク１０１に新規に加入したネットワークマネージャ１０７）に、ネットワーク内の他のマネージャによって記憶された認証データを提供するために行われ得る。また、方法４００は、リセットされたマネージャに、無線メッシュネットワーク１０１のための最新の認証データを提供するために、マネージャのリセットに続いて（例えば、マネージャ故障に続いて）行われてもよい。
【００５５】
上述されたように、無線メッシュネットワーク１０１のための認証データは、ネットワークマネージャ１０７がネットワークに加入すると、新規に加入したネットワークマネージャ１０７と共有される（例えば、方法４００を参照）。加えて、新規に加入したノード１０３のためのノード固有の認証データは、該ノードがネットワークに加入することに続いて、無線メッシュネットワーク１０１に加入したすべてのネットワークマネージャ１０７間で共有される（例えば、方法３００のステップ３１９〜３２１参照）。方法３００のステップ３１９〜３２１は、ノードがネットワークに加入したことに応答して、例えばノードがネットワークにされたことに続いてすぐに、ノードがネットワークに加入した時点に基づいて判定された時点で、またはノードがネットワークに加入したことに続く所定の時点（または周期的な発生時間）で、行われ得ることに留意すべきである。
【００５６】
前出のパラグラフで詳述したように、認証データ（またはセキュリティ情報）がマネージャ間で交換される２つの時間フレームに加えて、図５に関して以下に説明されるように、無線メッシュネットワーク１０１のための認証データがネットワークマネージャ１０７間で共有される第３の時間フレームがある。図５に関して説明された共有は、カウンタがネットワークの動作中にインクリメントされる（例えば、パケットが伝送され、ネットワーク内で受信されたことに応答してインクリメントされる）と、ネットワークマネージャ１０７に記憶されたカウンタ間の同期を維持するために行われ得る。これらの点において、セキュリティ情報が変更される３つの時間フレームがある。
【００５７】
図５は、無線メッシュネットワーク１０１のネットワークマネージャ１０７間で認証データを同期させるための例示的な方法５００を示すフローチャートである。図５における説明を目的として、２つのネットワークマネージャ１０７が示される。しかしながら、任意の数の追加のネットワークマネージャが、図５に示されたマネージャ２と同じように機能してもよい。
【００５８】
方法５００は、ステップ５０１で開始し、認証データのクロスマネージャ更新または同期をトリガする。クロスマネージャ同期は、マネージャ−１において周期ベースでトリガされ得る。代替的にまたは加えて、クロスマネージャ同期は、別のネットワークマネージャ（例えばマネージャ−２）から受信された同期に対する要求に応答して、および／またはネットワークマネージャ−１内の任意の１つ以上のカウンタが閾値に達したことの判定に応答してトリガされ得る。クロスマネージャ更新に応答して、マネージャ−１は、ステップ５０３において、選択された認証データを無線メッシュネットワークの他のマネージャに伝送する。認証データは、通常はすべての他のネットワークマネージャ１０７に伝送されるが、いくつかのケースでは、認証データは、１つまたは選択された数の他のネットワークマネージャ１０７のみに伝送されてもよい。認証データは、通常は無線メッシュネットワーク１０１を通して伝送される（ステップ５０５および５０７に図示される）が、いくつかのケースでは、ネットワークマネージャ１０７間の有線または他の直接通信リンクを通して伝送されてもよい。
【００５９】
クロスマネージャ更新または同期は、ネットワークマネージャ間のすべての認証データを同期させるために使用することができる。例えば、すべてのカウンタデータおよびすべてのキーデータ（例えば、図２Ｂに示されたすべての認証データ）は、ネットワークマネージャ１０７間で同期され得る。しかしながら、一般に、マネージャ１０７間のセッションキーデータの同期は、例えばステップ３１９〜３２１および４１１〜４１７において生じるデータ交換を通して維持され、したがって、セッションキーデータは、ステップ５０３において、同期される必要があるかもしれない。そのような状況では、クロスマネージャ更新または同期は、マネージャ内に維持されたカウンタデータ（例えば、図２Ｂに示されたすべてのカウンタデータ）またはそのサブセットのみを同期するために用いられてもよい。例えば、同期は、マネージャ−１によって記憶されたすべてのカウンタのためのカウンタデータを含み得る。代替的に、同期は、１つ以上のカウンタのための、例えば、以前の同期イベント以来インクリメントまたはリセットされたカウンタのための、カウンタデータを含み得る。ステップ５０９では、マネージャ−２（および、クロスマネージャ更新データを受信したすべての他のマネージャ）は、その後のネットワーク動作で使用するための認証データを受信および記憶する。
【００６０】
無線メッシュネットワーク１０１の複数のネットワークマネージャ１０７間の認証データの同期を通して、セキュリティプロトコルは、ネットワークにおいて、それらの間で比較的少量の認証データを共有する複数のマネージャによって確立および維持することができる。マネージャは、無線メッシュネットワーク１０１を通して、マネージャのそれぞれのＡＰ１０５間を無線で流れる特別なマネージャ間のパケットにおける認証データ（または他のセキュリティ情報）を共有することができる。これらのマネージャ間のパケットは、ネットワーク内の他の無線パケットと同じセキュリティ、例えば伝送／送信ＡＰ１０５およびユニキャストカウンタ検証と関連付けられたユニキャストセッションキーを使用した暗号化を使用する。
【００６１】
図２Ｂに図示されるように、各ネットワークノード１０３に対するアップストリームユニキャストセッションカウンタがそうであるように、すべてのセッションキーは、マネージャ間で共有される。しかしながら、ダウンストリームカウンタは、各マネージャが独立して、かつ非同期的にネットワークノード１０３にパケットを送信することを可能にし、残余のマネージャが１つのネットワークマネージャが故障したとしても動作を継続することが可能であることを保証するように、マネージャ１０７ごとに異なるさらに、十分な冗長性およびマネージャリカバリを可能にするために、各ネットワークマネージャ１０７は、他のマネージャに関するそのローカルなダウンストリームカウンタ情報をアーカイブし、それによって、アーカイブされたカウント情報は、マネージャの故障に続いて取り出すことができるようにされる。
【００６２】
動作中、無線メッシュネットワーク１０１が複数のネットワークマネージャ１０７を有しているケースでは、１つのネットワークマネージャ１０７が、概してマスタマネージャとして（例えば、持続的にまたは動的に）機能するように選択され、一方で他のマネージャがスレーブマネージャとして機能する。マスタマネージャは、ネットワークを開始させると（例えば、ステップ３０１）、ブロードキャストセッションキーを生成し、そのダウンストリームブロードキャストカウンタをクリアし、メモリから任意の既知の加入カウンタを読み取る。次に、ノード、ＡＰ、およびスレーブマネージャが（例えば、方法３００および４００で説明されたプロセスを使用して）ブートアップして無線メッシュネットワークに加入することができるさまざまな順番がある。一例では、スレーブマネージャは、ネットワーク１０１内に加入するための第２のデバイスである。ネットワーク加入の一部として、スレーブマネージャは、そのダウンストリームブロードキャストカウンタをクリアし、マネージャ間のパケット交換を通して、ブロードキャストセッションキーおよび既知の加入カウンタを受信する（例えば、ステップ４１７）。この点で、いずれのマネージャ、任意の新規のノード１０３をネットワーク１０１に加入させるために具備される。
【００６３】
新規のノード１０３は、ネットワーク１０１内の任意のデバイスから無線広告を聞くと（例えば、ステップ３０５）、ノード１０３は、いずれかのネットワークマネージャ１０７にパケットを送信することによって加入することができる（例えば、ステップ３０７）。実際、ノードは、加入パケットがルーティングされるべきである特定のマネージャを特定せず、すなわち、どちらのマネージャも、加入パケットの内容に基づいてノードをネットワークに加入させるように等しく十分に具備される。加入要求を受信したマネージャのいずれもが、ノード１０３のための新規のユニキャストセッションキーを生成し（例えばステップ３１３）、このセッションのためのユニキャストカウンタをクリアし、このノードのための加入カウンタをインクリメントする。次いで、加入マネージャは、加入ノード１０３にパケットを伝送し、そこからパケットを受信するように具備され、セキュリティ情報を加入ノード１０３に送信する（例えばステップ３１５）。次いで、ノード１０３を加入させたマネージャ１０７は、マネージャ間のパケットを使用して、セキュリティ情報を他のマネージャと同期させる（例えば、ステップ３１９〜３２１）。同期時、他のマネージャは、加入ノードのためのそのユニキャストカウンをクリアし、セッションキーを更新し（例えば、ステップ３２１）、その後、加入ノード１０３にパケットを伝送し、そこからパケットを受信するように具備される。任意選択で、他のマネージャが、加入ノード１０３の下流にパケットを送信して、その関連付けられたＡＰ１０５へのリンクを動作可能にする。代替的に、加入ノードは、両方のＡＰ１０５へのリンクをすぐに付加することができる。任意のマネージャが、正しく復号化することができないパケットを一時的にバッファすると同時に、他のマネージャからのセキュリティ情報を待つことができる。
【００６４】
無線ネットワーク１０１のメッシュ性に起因して、加入ノードは、その加入パケットをマネージャ１０７に送信するために使用するリンクを明確には選択しない。２つの独立したマネージャ１０７によって、例えば新規のノードからの加入要求パケットが複数のマネージャに向かってルーティングされている場合、両方のマネージャが独立して新規のノードのためのセキュリティ情報を生成しようとしている競合状態に至る可能性がある。この問題を克服するために、１つの実施においては、加入パケットは、加入プロセス中１つのＡＰ１０５のみに向かって（ひいては１つのマネージャ１０７に向かって）ルーティングされる。
【００６５】
通常のネットワーク動作中、マネージャ１０７は、方法５００に関して説明されたように、低いデータ転送速度のパケットを交換して、それらのさまざまなカウンタを同期させる。一般に、このことは、カウンタが一定の閾値までインクリメントすると、周期的間隔で起こる可能性がある（例えば、ロールオーバ）。特定の例では、本明細書で説明された実施において、パケットヘッダは、最下位の１バイトの該当するカウンタを搬送し、この１バイトは、０〜２５５までカウントアップする。マネージャは、このカウンタのより高いバイトを同期させることのみを必要とし、そのため、２５６個の受信されたアップストリームパケットまたは送信されたダウンストリームパケットごとに１回のマネージャ間のパケット交換で十分である。
【００６６】
最終的に、マネージャは、リセットおよびリブートした場合、例えば方法４００のステップを行うことによって、他のマネージャから、マネージャ自体のアーカイブ情報を含むすべてのセキュリティ情報を要求する。次いで、他のマネージャは、例えば方法５００のステップを行うことによって、復旧したマネージャ上にそれ自体の情報を再度アーカイブする。これはすべて、マネージャ間のパケットを使用して、マネージャのそれぞれのＡＰの無線リンクを経由して行われる。最後のアーカイビングが、マネージャをリセットする直前であっても行われる保証はないため、復旧したマネージャは、すべてのそのダウンストリームユニキャストカウンタ上のいくつかの値を省いてもよい。
【００６７】
前述の説明は、無線メッシュネットワーク１０１のさまざまなノード１０３、ＡＰ１０５、およびマネージャ１０７によって行われる説明された機能を説明した。図６、７、および８は、以下に詳細に説明され、上述の機能を実施し行うために使用され得るノード１０３、ＡＰ１０５、およびネットワークマネージャ１０７の例示的な実施形態を示す。
【００６８】
図６は、図１のネットワークシステム１００で使用される例示的なノード１０３の高レベルの機能ブロック図を示す。ノード１０３は、プロセッサ６０３（例えば、マイクロプロセッサ）と、処理能力を提供するメモリ６０５とを含む。メモリ６０５は、ノード１０３の動作を制御するためのアプリケーションプログラムおよび命令を記憶し、プロセッサ６０３は、メモリ６０５に記憶されたアプリケーションプログラムおよび命令を実行するように構成される。特に、メモリ６０５に記憶されたアプリケーションプログラムの実行を通して、プロセッサ６０３は、ノード１０３に、本開示で説明されたような機能を行わせ得る。
【００６９】
加えて、ノード１０３は、プロセッサ６０３に提供され、および／またはメモリ６０５に記憶された検知または測定データをもたらすセンサ６０９を含むことができる。加えてまたは代替的に、ノード１０３は、アクチュエータ（例えば、モータ、バルブ等）、またはプロセッサ６０３によって制御される他の動作出力部（例えば、ディスプレイ）を含むことができる。ノード１０３は、ネットワーク（例えば、無線メッシュネットワーク）を通じた他のノード１０３またはＡＰ１０５との通信を可能にするトランシーバ６０１をさらに含む。図６に図示されるように、トランシーバ６０１は、アンテナに接続され無線通信のために構成された無線トランシーバ６０１であり、他の実施形態では、トランシーバ６０１は、有線トランシーバであってもよい。ノード１０３のさまざまな構成要素は、互いに（例えば、バスまたは他の通信ラインを介して）通信可能に接続される。
【００７０】
上記で詳細に説明されたように、ノード１０３は、メモリ６０５内に、図２Ａに示されたさまざまなデータを含むノード認証データを維持する。ノード認証データは、ネットワークを通して伝送されたデータまたはパケットを暗号化するか、またはネットワークを通して受信されたデータまたはパケットを復号化するために使用されるセッションキーを含むことができる。図２Ａに図示され、方法３００、４００、および５００に関して上述されたように、ノード認証データは、プロセッサ６０３によって維持されるカウンタをさらに含むことができ、リプレイアタックに対抗して制御するために使用される。ノード認証データに関連するさらなる機能は、上記で詳細に説明されている。
【００７１】
図７は、図１のネットワークシステム１００で使用される例示的なＡＰ１０５の高レベルの機能ブロック図を示す。ＡＰ１０５は、ノード１０３のものと略同様の構成要素を含み、メッシュネットワークトランシーバ７０１、プロセッサ７０５（例えば、マイクロプロセッサ）、およびメモリ７０７を含む。ＡＰ１０５のそのような構成要素は、ノード１０３の対応する構成要素と略同様であり、構成要素およびそれらの機能に関する詳細な情報について、ノード１０３の説明を参照することができる。例えば、メモリ７０７は、プロセッサ７０５によって実行されると、ＡＰ１０５に、本開示において説明されたような機能を行わせるアプリケーションプログラムを記憶し得る。任意選択で、ＡＰ１０５は、ノード１０３と同様に、センサ、アクチュエータ、またはプロセッサ７０５によって制御される他の動作出力部を含む。
【００７２】
上記で詳細に説明されたように、ＡＰ１０５は、メモリ７０７内に、図２Ａに示されたさまざまなデータを含むノード認証データを維持する。ノード認証データは、ネットワークを通して伝送されたデータまたはパケットを暗号化するか、またはネットワークを通して受信されたデータまたはパケットを復号化するために使用されるセッションキーを含むことができる。図２Ａに図示され、方法３００、４００、および５００に関して上述されたように、ノード認証データは、プロセッサ７０５によって維持されるカウンタをさらに含むことができ、リプレイアタックに対抗して制御するために使用される。ノード認証データに関連するさらなる機能は、上記で詳細に説明されている。
【００７３】
加えて、ＡＰ１０５は、デュアル通信インターフェース、すなわち、ネットワーク１０１のノード１０３との通信用に構成された第１の通信インターフェース（例えば、メッシュネットワークトランシーバ７０１）と、メッシュネットワーク外の通信、例えばネットワークマネージャ１０７との、または（例えば、ネットワークマネージャ１０７を介した）アプリケーション１０９との通信用に構成された第２の通信インターフェース７０３（例えば、ＷＡＮトランシーバ）とを含むことができる。我々の例では、メッシュネットワークトランシーバ７０１は無線トランシーバであってもよく、一方で第２の通信インターフェース７０３は、ネットワークマネージャ１０７との直接の、または１つ以上のネットワークを介した間接的な有線通信用に構成されたトランシーバ（例えば、イーサネット（登録商標）規格に準拠したトランシーバ）であってもよい。図７には２つの通信インターフェースが示されているが、いくつかの実施形態は、両方の通信機能を行う１つのトランシーバを含んでもよく、一方で他の実施形態では、ネットワークマネージャ１０７との通信は、直接有線リンクを介してもよい。
【００７４】
図８は図１のネットワークシステム１００で使用される例示的なネットワークマネージャ１０７の高レベルの機能ブロック図を示す。ネットワークマネージャ１０７は、メッシュネットワークの動作を制御し、ネットワークと外部との間のインターフェースとして（例えば、ネットワークと外部アプリケーション１０９との間のインターフェースとして）の役割を果たす。具体的には、メッシュネットワークと外部アプリケーション１０９との間のすべての通信が、ネットワークマネージャ１０７を通して流れてもよく、さもなければネットワークマネージャ１０７によって制御されてもよい。
【００７５】
図１では、ネットワークマネージャ１０７は、ＡＰ１０５とは別個のエンティティであるとして、かつあらゆるＡＰ１０５から物理的に分離しているとして示される。そのような実施形態では、ネットワークマネージャ１０７およびＡＰ１０５は、別個のエンティティであり、通信ケーブル、１つ以上の有線または無線ネットワーク、および／または１つ以上の無線通信リンクを介して通信可能に接続され得る（図示の通り）。他の実施形態では、ネットワークマネージャ１０７は、例えば同じデバイス筐体内で、１つのＡＰ１０５と同一場所に配置されてもよい。そのような実施形態では、ネットワークマネージャ１０７およびＡＰ１０５は、別のプロセッサを有していてもよく、別の回路基板上に実装されていてもよく、回路基板間のワイヤトレースによって通信可能に接続されてもよい。さらなる実施形態では、ネットワークマネージャ１０７は、ＡＰ１０５と同じプロセッサ上で実行してもよい。
【００７６】
ネットワークマネージャ１０７は、処理能力を提供するプロセッサ８０３（例えば、マイクロプロセッサ）およびメモリ８０５を含む。メモリ８０５は、ネットワークマネージャ１０７の動作を制御するためのアプリケーションプログラムおよび命令を記憶し、プロセッサ８０３は、メモリ８０５に記憶されたアプリケーションプログラムおよび命令を実行し、マネージャ１０７の動作を制御するように構成される。特に、メモリ８０５に記憶されたアプリケーションプログラムの実行を通して、プロセッサ８０３は、ネットワークマネージャ１０７に、本開示で説明されたような機能を行わせ得る。
【００７７】
上記で詳細に説明されたように、ネットワークマネージャ１０７は、メモリ８０５内に、図２Ｂに示されたさまざまなデータを含むノード認証データを維持する。マネージャ認証データは、ネットワークを通して伝送されたデータまたはパケットを暗号化するか、またはネットワークを通して受信されたデータまたはパケットを復号化するために使用される加入キーおよびセッションキーを含むことができる。図２Ｂに図示され、方法３００、４００、および５００に関して上述されたように、ノード認証データは、プロセッサ８０３によって維持されるカウンタをさらに含むことができ、リプレイアタックに対抗して制御するために使用される。マネージャ認証データに関連するさらなる機能は、上記で詳細に説明されている。
【００７８】
加えて、ネットワークマネージャ１０７は、ネットワーク１１１を介した通信のためのトランシーバ等の通信インターフェース８０１を含む。図８には１つの通信インターフェース８０１が示されているが、ネットワークマネージャ１０７は、例えば、ネットワークマネージャ１０７が異なる通信規格またはプロトコルを使用して、または異なるネットワークまたは通信リンクを使用して、その関連付けられたＡＰ１０５、アプリケーション１０９、および／またはネットワーク１１１またはサーバと通信する状況では、複数のトランシーバを含むことができる。例えば、メッシュネットワーク１０１のＡＰ１０５との通信のために、専用の通信インターフェース（例えば、専用ポート）を含むことができる。図８に示されるように、通信インターフェース８０１は、ネットワーク１１１に接続された有線トランシーバであってもよく、他の実施形態では、ネットワークマネージャ１０７は、アンテナに接続され、無線通信用に構成された１つ以上の無線トランシーバを含む。
【００７９】
ネットワークマネージャ１０７のさまざまな構成要素は、互いに（例えば、バスまたは他の通信ラインを介して）通信可能に接続され、動作電力を受け取るために電源に電気接続される。
【００８０】
ネットワークマネージャ１０７は、メッシュネットワークの監視を提供し、ネットワークの動作を制御することができる。例えば、ネットワークマネージャ１０７は、ノードをネットワークに加入させ、ネットワークタイミングを設定し、および／またはネットワーク通信スケジュールを設定し、メモリ８０５に記憶されプロセッサ８０３上で実行されたプログラム命令に基づいて他のネットワーク管理を行う。加えて、ノードおよびＡＰのネットワークへの加入の一部として、ネットワークマネージャ１０７は、ノード１０３およびＡＰ１０５から識別情報を受信することができ、識別情報に基づいてノードおよびＡＰを認証することができる。いくつかの例では、認証は、認証サーバと協力して、認証サーバに識別情報を伝送し、サーバから認証確認または認証拒否を取得することによって行われる。他の例では、認証は、ネットワークマネージャ１０７によって識別情報に基づいてローカルに行われる。
【００８１】
特に断らない限り、すべての測定値、値、定格、位置、規模、サイズ、および以下に続く請求項におけるものを含む本明細書で述べられた他の仕様は、概算であり、正確ではない。これらは、それらが関連し、それらが属する当該技術分野において慣例である機能と整合性がある適度な範囲を有することが意図される。
【００８２】
保護範囲は、ここで以下に続く請求項によってのみ限定される。この範囲は、本明細書および後に続く審査経過に鑑みて解釈された場合、請求項で使用される言語の通常の意味と整合性があり、かつすべての構造的かつ機能的な均等物を包含する程度に広範であることが意図され、またそう解釈されるべきである。それにもかかわらず、請求項のいずれもが、米国特許法第１０１条、１０２条、または１０３条の要件を満たすことができない主題を含むことは意図されておらず、そのように解釈されるべきでもない。そのような主題のあらゆる意図されない包含は、ここに否定される。
【００８３】
すぐ上で述べたことを除き、述べられるかまたは例示されてきたいずれもが、請求項に列記されているか否かにかかわらず、あらゆる構成要素、ステップ、特徴、対象、利益、利点、または均等物の一般への貢献を生じさせることが意図されておらず、またはそのように解釈されるべきでもない。
【００８４】
本明細書で使用される用語および表現は、さもなければ特定の意味が本明細書で述べられている場合を除き、それらの対応するそれぞれの調査および研究領域に関するそのような用語および表現に与えられるような通常の意味を有することが理解されよう。関連を表す用語、例えば第１および第２等は、エンティティまたは行動間のあらゆる実際のそのような関係または順序を必ずしも必要とすることなく、または含意することなく、単に１つのエンティティまたは行動を別のものと区別するために使用され得る。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語、またはそのあらゆる他の変形は、それによって、要素のリストを含むプロセス、方法、物、または機器が、それらの要素を含むのみならず、明確にリストアップされていないかまたはそのようなプロセス、方法、物、または機器に固有ではない他の要素を含み得る非排他的な含有を網羅することが意図される。「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」に続く要素は、さらなる制約なしに、該要素を含むプロセス、方法、物、または機器における付加的な同一の要素の存在を排除しない。
【００８５】
本開示の要約は、読み手が技術的開示の本質をすぐに確認することを可能にするために提供される。請求項の範囲または意味を解釈または限定するためには使用されないという理解で提示される。加えて、前述の詳細な説明では、本開示を合理化する目的のために、さまざまな特徴がさまざまな実施形態においてともにグループ化されていることを見て取ることができる。開示された本方法は、特許請求された実施形態が、各請求項で明確に列記されたものよりも多くの特徴を必要とする意図を反映するものとしては解釈されない。むしろ、以下に続く請求項が反映する場合、発明の主題は、１つの開示された実施形態のすべての特徴を下回ることにある。このように、以下に続く請求項は、ここにおいて詳細な説明に組み入れられ、各請求項はそれ自体が別個に特許請求された主題として主張される。
【００８６】
上記では、最良の形態および／または他の例と考えられるものが説明されてきたが、それらに対してさまざまな変更がなされてもよく、本明細書に開示された主題がさまざまな形態および例で実施されてもよく、該教示が数々の用途に適用されてもよいことが理解され、そのうちのいくつかのみが本明細書で説明されている。以下の請求項によって、本教示の本来の範囲に含まれるいずれかまたはすべての適用、変更および変形を主張することが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１００  無線メッシュネットワークシステム
１０１  無線メッシュネットワーク
１０３  無線ノード
１０５  アクセスポイント（ＡＰ）
１０７  無線ネットワークマネージャ
１０９  ホストアプリケーション
１１１  通信ネットワーク
６０１  トランシーバ
６０３  プロセッサ
６０５  メモリ
６０９  センサ
７０１  メッシュネットワークトランシーバ
７０３  通信インターフェース
７０５  プロセッサ
７０７  メモリ
８０１  通信インターフェース
８０３  プロセッサ
８０５  メモリ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018191284.tif 000011
【図８】
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【外国語明細書】
2018191284000001.pdf