(57)【要約】      （修正有）【課題】短距離無線メッシュネットワーク内の複数のネットワーク機器または複数のハブに接続されたセキュアなハブを使用するセキュアなネットワーク機器の制御を提供する。【解決手段】セキュアなハブ１０２は、各機器との通信を制御し、また、セルラ通信ーリンクを介して基地局と通信する。セキュアなハブのみが、セルラー通信リンクを介してインターネットと通信する。ユーザ装置（ＵＥ）１３２は、機器を制御するためにセキュアなハブと連携して働くアプリケーションプログラムを有する。ＵＥによって生成されたコマンドは、セキュアなハブに直接又はメッシュネットワーク（無線通信リンク１３４）を介して送信される。認証されたコマンドを受信すると、セキュアなハブは、直接又は短距離無線メッシュネットワーク（無線通信リンク１０６）を介して、意図されたネットワーク機器にコマンドを伝播する。【選択図】図１
2019220943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
第１のセキュアな制御ハブと、
セルラー通信ネットワークと通信するように構成された前記第１のハブ内のセルラートランシーバと、
前記セルラー通信ネットワーク以外と通信するように構成された前記第１のハブ内の短距離トランシーバであって、前記第１のハブは、前記第１のハブの短距離トランシーバの範囲によって定義されるカバレッジ範囲を有する、短距離トランシーバと、
前記第１のハブの動作を制御するための前記第１のハブ内のプロセッサと、
施設全体に分散された複数のネットワーク機器であって、前記複数のネットワーク機器の各々は、前記第１のハブと通信するための短距離トランシーバを有し、前記複数のネットワーク機器のうちの少なくとも第１の部分は、前記第１のハブの短距離トランシーバの前記カバレッジ範囲内にある、複数のネットワーク機器と、
前記第１のハブによって制御される前記複数のネットワーク機器に関する暗号化データを格納するように構成されたブロックチェーンデータストレージ領域と、を備え、
前記第１のハブおよび前記ネットワーク機器の前記第１の部分は、それぞれの前記短距離トランシーバを介してイントラネットネットワークを形成し、
前記第１のハブのプロセッサは、前記格納された暗号化データを使用して、前記複数のネットワーク機器のうちの選択された１つへの暗号化されたコマンドメッセージを生成し、かつ前記コマンドメッセージを送信するように前記第１のハブの短距離トランシーバを制御し、
前記ネットワーク機器の前記第１の部分は、それぞれの前記短距離トランシーバを介して前記第１のハブから前記コマンドメッセージを受信するように構成されているが、前記コマンドメッセージが向けられている前記複数のネットワーク機器のうちの前記選択された１つのみが、前記コマンドメッセージを復号化し、前記復号化されたコマンドメッセージを処理することができ、
インターネットとのすべての通信は、前記セルラートランシーバを介して生じ、そのため、前記複数のネットワーク機器のうちのいずれも、前記インターネットと直接通信することができない、システム。
【請求項２】
前記複数のネットワーク機器の前記第１の部分は、前記複数のネットワーク機器のすべてを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のハブの短距離トランシーバの前記カバレッジ範囲は、前記施設全体には広がっておらず、前記システムは、
前記第１および第２の制御ハブ間の無線通信を可能にするために、前記第１のハブの短距離トランシーバの前記カバレッジ範囲内にカバレッジ範囲を有する短距離トランシーバを有する第２の制御ハブと、
前記第２のハブの動作を制御するための前記第２のハブ内のプロセッサと、をさらに備え、
前記第２のハブのプロセッサは、前記第１のハブの短距離トランシーバから送信された前記暗号化されたコマンドメッセージを受信し、かつ前記第２のハブの短距離トランシーバを使用して前記受信されたコマンドメッセージを再送信するように構成されており、
前記コマンドメッセージが向けられている前記複数のネットワーク機器のうちの前記選択された１つのみが、前記コマンドメッセージを復号化し、前記復号化されたコマンドメッセージを処理することができる、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記セルラー通信ネットワークと通信するように構成された前記第２のハブ内のセルラートランシーバをさらに備え、前記第２のハブは、前記第１のハブとは独立して前記セルラー通信ネットワークと直接通信することができる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のハブは、前記第１のハブのセルラートランシーバを介してのみ前記セルラー通信ネットワークと通信するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のハブの短距離トランシーバの前記カバレッジ範囲は、前記施設全体には広がっておらず、前記複数のネットワーク機器のうちの少なくとも前記第１の部分は、前記第１のハブを有するメッシュネットワーク内のノードとして構成されており、前記コマンドメッセージが、前記複数のネットワーク機器のうちの前記選択された１つ以外のネットワーク機器に向けられているとき、前記ノードは、それぞれの前記短距離トランシーバを介して前記第１のハブから前記コマンドメッセージを受信し、かつそれぞれの前記短距離トランシーバを使用して前記受信されたコマンドメッセージを再送信するように構成されており、
前記コマンドメッセージが向けられている前記複数のネットワーク機器のうちの前記選択された１つは、前記コマンドメッセージを復号化し、前記復号化されたコマンドメッセージを処理するように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数のネットワーク機器の各々は、前記イントラネットネットワーク外の前記複数のネットワーク機器のうちのいずれからのいかなる直接通信も防止する様態で構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記ブロックチェーンデータストレージ領域は、前記第１のハブのストレージ領域内にローカルに格納される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ブロックチェーンデータストレージ領域は、前記第１のハブから遠隔のデータストレージ領域内に格納される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ブロックチェーンデータストレージ領域は、前記第１のハブから遠隔の複数の分散データストレージ領域内に格納される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ブロックチェーンデータストレージ領域は、単一ブロックとして前記第１のハブのストレージ領域内にローカルに格納され、前記システムは、前記第１のハブから遠隔であり、かつ複数のデータブロックをブロックチェーンとして格納するように構成された、複数の分散データストレージ領域をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１のハブ内の前記セルラートランシーバは、ピコセルとして構成されており、無線セルラー通信リンクを介して前記セルラー通信ネットワークの基地局と通信する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のハブのプロセッサは、前記無線セルラー通信リンクの信号品質の尺度を判定し、前記信号品質の尺度に基づいて、前記セルラートランシーバの受信部の増幅レベルを調整し、前記信号品質の尺度に基づいて、前記セルラートランシーバの送信部の送信電力レベルを調整する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のハブのプロセッサは、前記第１のハブの短距離トランシーバと、前記複数のネットワーク機器のうちの少なくとも１つの前記短距離トランシーバとの間の無線通信リンクの信号品質の尺度を判定し、前記信号品質の尺度に基づいて、前記第１のハブの短距離トランシーバの受信部の増幅レベルを調整し、前記信号品質の尺度に基づいて、前記第１のハブの短距離トランシーバの送信部の送信電力レベルを調整する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記短距離トランシーバは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って動作するように構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本開示は、概して、電気通信に関し、より具体的には、ネットワーク接続されたデバイスを用いたセキュアな動作のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接続デバイスは、能力および複雑性の範囲において進化してきた。初期のセンサは、ガスメータまたは電気メータを読み取り、インターネットを介して公益事業会社にデータを報告するなどの単純な機能に関与していた。しかしながら、安全センサ（例えば、ガス検知器、煙検知器など）、防犯デバイス（例えば、侵入検知、モーションセンサ、防犯カメラなど）、環境制御（例えば、加熱／冷却制御、換気など）、および動作状態監視（例えば、冷蔵庫、洗濯機／乾燥機内の監視など）を含む、「スマートホーム」またはオフィス用に広範囲のデバイスが現在利用可能である。広範囲のインターネット接続デバイスは、「モノのインターネット」（ＩｏＴ）デバイスまたは機器と称されることがある。この文脈において、「機器」という用語は、ネットワーク接続されたデバイスを広く指し、洗濯機、乾燥機、冷蔵庫などのような家電用機器だけを指すわけではない。
【０００３】
異なる会社からの異なるＩｏＴベースのセンサの範囲と完全に接続されているスマートホームまたはオフィスに伴う複雑性を考えるとき、デバイスに関連付けられたセキュリティ、統合、および支払いの問題を管理することがどれほど難しいかが明らかになる。各デバイスは、典型的にそれ自体のコントローラを有する。加えて、ほとんどの既存のスマートホームソリューションは、最小限の制御とセキュリティを提供する認可されていないネットワークに基づいている。一部のデバイスは、セキュリティをまったく提供しない。認可されていないネットワーク実装は、システムをハッキングに対してより脆弱にする。
【０００４】
多数の攻撃が、破損したＩｏＴデバイスに関与している。例えば、ＩｏＴｒｏｏｐは、９００万を超えるＩｏＴデバイスを感染させるために、いくつかの既知のセキュリティ脆弱性を悪用した。別の例では、Ｍｉｒａｉマルウェアは、１７５，０００を超えるＩｏＴデバイスからの持続的な分散サービス拒否（ＤＤｏＳ）攻撃を引き起こした。リベリアに対するＤＤｏＳ攻撃は、国のインターネット全体をほぼ破壊した。さらに別の例では、韓国でのランダムサービス妨害（ＲＤｏＳ）攻撃は、ＩｏＴデバイスを悪用することによって７つの銀行を巻き込んだ。このため、ＩｏＴバイスを使用したネットワーク攻撃の脅威は、非常に現実的である。
【０００５】
セキュリティ侵害に対する脆弱性は非常に高いため、スマートホームの概念を現実のものにするためには多くのセキュリティチェックが必要である。例えば、スマートホームは、それぞれがインターネットにわたって機密データを転送する何十ものＩｏＴデバイスを有し得る。そのような実装は、適切に保護されていない場合、重大なセキュリティ上の脅威になる。加えて、ホームネットワーク上の１つのノードが危険にさらされる場合、それはネットワーク全体を危険にさらす。さらに、異なるデバイス上の異なるセキュリティプロトコルは、信頼されたネットワークを提供することをより困難にする。消費者の観点からすると、プライバシーは、いくつかのＩｏＴデバイスが顧客の個人情報を使用して通信している可能性がある場合に重要な懸念事項である。したがって、ＩｏＴデバイスを統合して、ネットワークをエンドユーザにとってよりセキュアで便利なものにする、集中型通信システムに対する大きな必要性があることを理解することができる。本開示は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるように、この利点および他の利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示のシステムを実装するためのシステムアーキテクチャの一例を図示する。
【図２】図１のアーキテクチャによるシステム実装の一例を図示する。
【図３】図１のアーキテクチャによる代替的なシステム実装の一例を図示する。
【図４】図１のシステムアーキテクチャで使用されるネットワーク接続機器の機能ブロック図である。
【図５】図１のシステムアーキテクチャで使用されるセキュアなハブの機能ブロック図である。
【図６Ａ】本開示によるデバイスを使用したログイン手順のスクリーンショットを示す。
【図６Ｂ】本開示によるデバイスを使用したログイン手順のスクリーンショットを示す。
【図７】２段階認証手順を図示する。
【図８】本開示による、セキュアなデータベース内のネットワーク機器のサンプルデータエントリを図示する。
【図９】セキュアなデータベースのブロックチェーン実装を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に記載される技法は、認可されたおよび認可されていない無線ネットワークの両方を使用して、完全に統合されたプラグアンドプレイベースのセキュアなソリューションを提供する。固定５Ｇワイヤレスネットワークの導入が予定されているため、帯域幅は、既存の有線インターネット帯域幅の現在の帯域幅能力を超えることになり、無制限のデータをより高速であってより入手しやすくなる。本明細書でさらに詳細に説明するように、ブロックチェーン技術などの暗号化技術を使用して追加のセキュリティを提供する。ブロックチェーンは、ブロック内に含まれているトランザクション台帳の複雑な暗号化を使用することによって外部からの攻撃に対処するための固有の能力を含む。加えて、ブロックチェーン技術は、集中型データストレージではなく分散型データストレージを使用し、それは、侵入するハッカーに対してよりセキュアでより困難にするという利点を有する。これらのアプローチは、ネットワーク接続機器への攻撃の可能性を最小限に抑える。先行技術の機器は、それらのインターネット接続性のために通常ＩｏＴデバイスと呼ばれる。しかしながら、以下でより詳細に説明されるように、本開示に従って実装される機器は、インターネットと直接通信することができず、このため、ＩｏＴデバイスではない。代わりに、本明細書に記載の機器は、メッシュネットワーク上で接続されているので、ネットワーク接続機器と呼ばれ得る。本明細書で使用されるとき、用語「機器」は、ネットワーク接続されたデバイスを広く指し、洗濯機、乾燥機、冷蔵庫などのような家電用機器だけを指すわけではない。
【０００８】
加えて、本明細書で説明される技法は、ブロックチェーンの一部として各機器に対して公開鍵／秘密鍵暗号化を使用して追加の機器セキュリティを提供すると同時に各機器とセキュアに通信するための技法を提供する。証明書プロバイダーとして、機器の認証は、ハブ単位または機器単位でシステムを収益化する機会を提供する。
【０００９】
本開示は、本開示のセキュアなネットワーク機器システムの実装の例を提供する。しかし、当業者は、本開示の原理は、照明および環境制御用にスマートホームにおいて適用可能であり、例えば、ユーザおよび環境のふるまいに基づいて、エネルギー資源の効率的利用、スマートセンサおよびカメラを利用することによるリモートセキュリティおよび監視を備えたホームセキュリティおよび監視、スマートセンサの使用によるペットの世話と追跡、それによって世話の質を確保すること、スマートセンサを利用して食料品の要求を自動的に検出し、時間通りの配達のための発注によるスマートな食料品買い物と配達、および高齢者を遠隔監視し、緊急時にオンタイムの医療対応を提供するためのスマートセンサおよびバイタルサイン検出器の使用を通した高齢者の世話、を提供することを理解するであろう。
【００１０】
企業環境では、本開示のシステムは、予測メンテナンスを提供してもよく、それによって、車両、事務装置などのような資産の先取的なサービスおよび修理を容易にすることによって運用資本コストを下げ得る。加えて、本システムは、製造から納入までのエンドツーエンドのサプライチェーンサイクルのスマート追跡を備えたサプライチェーン管理、自動化ワークフローの利用、検証、および処理を制御するためにセンサ内蔵装置を使用した資産検証および最適化、を提供することができる。ＲＦＩＤ対応センサが消費者の行動を理解してインテリジェントマーケティングを提供するなど、運用効率と小売ビーコンを達成するために、スマートセンサおよびトラッカーを使用してフリート管理が提供されてもよい。
【００１１】
本システムは、ガス、電気、水などのユーティリティの自律型計量を使用したスマート計量、効率的なエネルギー管理および負荷均衡化を提供することによるスマートグリッド動作、水資源を効率的に管理することによる水および廃棄物管理作業、およびスマートセンサの使用による持続性向上のための廃棄物の再利用など、地方自治体に利点を提供する。加えて、本システムは、センサによって提供されるリアルタイムデータを利用する自動交通管理の使用を通して、スマート輸送計画を提供することができる。さらに、本システムは、安全上の危険、火災などの場合に、防犯カメラの利用および対応チームの自動的警告を通して潜在的脅威を監視することによって、安全性とセキュリティとを提供する。
【００１２】
製造現場では、本システムは、遠隔監視と組立ラインプロセスの適時調整を使用して製造プロセス／組立ラインのスマート制御を提供することによって、スマート製造作業を可能にする。本システムは、効率性を向上させるための作業チームの監視においてスマート追跡を備えることによってスマート現場サービスおよび関係する作業者をもたらす。予防的メンテナンスは、遠隔センサを使用することによって提供され得、それによって、車両、産業用装置などのような資産の先取的なサービスおよび修理を容易にすることによって、運用コストおよび資本コストを下げ得る。本システムは、資源の効率的な使用を可能にするために自動化された環境（例えば、熱／エネルギー／水）制御の使用を通してスマート環境ソリューションを提供する。本システムはまた、製造から納入までのエンドツーエンドのサプライチェーンサイクルのスマート追跡を備えたデジタルサプライチェーンを提供する。
【００１３】
本明細書に記載の技法は、例示的な実施形態において、システム１００がセキュアなハブ１０２を含む図１のシステム図に図示されている。複数のネットワーク接続機器１〜Ｎの１０４は、それぞれの無線通信リンク１０６を介してハブ１０２に無線接続されている。無線通信リンク１０６の詳細は、以下で提供されている。
【００１４】
無線通信リンク１０６に加えて、ハブ１０２は、１つ以上の基地局１１２へのセルラー通信リンク１１０を含む。当業者には理解されるように、セルラー通信リンクは複数の基地局と確立することができる。明快にするために、図１は、単一の基地局１１２のみを図示している。当業者は、基地局１１２は、多くの異なるセルラーネットワーク事業者のうちの１つによって運営されるセルラーシステムの代表であることをさらに理解するであろう。システム１００は、所望のセルラーネットワーク事業者との互換性のあるセルラー技術を使用して通信するようにハブ１０２を構成することによって、任意のセルラーネットワーク事業者と満足のいく動作をするように構成され得る。すなわち、ハブ１０２は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）などのセルラー規格を使用して通信するように構成され得る。システム１００は、特定の形態のセルラー通信によって制限されない。
【００１５】
図１は、セルラーネットワーク事業者によって運営される基地局１１２とコアネットワーク１１６との間のバックホール接続１１４を図示している。基地局１１２およびコアネットワーク１１６の動作は、当業者に知られており、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。状況によっては、ハブ１０２が、インターネットなどの広域ネットワーク（ＷＡＮ）１２０と通信することが望ましい場合がある。ＷＡＮ１２０へのアクセスを可能にするために、コアネットワーク１１６は、典型的には、そのような通信を容易にするためのゲートウェイ１１８を含む。ハブ１０２からＷＡＮ１２０へのすべての通信は、いかなるデータ探知器も暗号化されたデータのみを傍受するように、例えば、プレインターネット暗号化（ＰＩＥ）を使用してハブ内でプレ暗号化される。
【００１６】
以下でより詳細に説明されるように、通信制御は、セキュアな通信リンクを提供するために、本明細書ではｉｏＸｔプロトコルと呼ばれる固有のデバイス間通信プロトコルを介して達成される。
【００１７】
システム１００はまた、ネットワーク機器１０４、セキュアなハブ１０２、および全システムアーキテクチャに関する暗号化データを格納するためのセキュアなデータベース１２４を含む。以下でより詳細に説明するように、セキュアなデータベース１２４は、様々な異なる構成で実装され得る。図１においてセキュアなデータベース１２４に接続する破線は、異なる代替的な構成を図示している。例えば、住居構成では、エンドユーザは、住居内にローカルに存在するセキュアなデータベース１２４を有することを望み得る。この実装では、直接通信リンク１２６が、ハブ１０２とセキュアなデータベース１２４との間に設けられる。別の実施形態では、セキュアなデータベース１２４は、セルラーネットワーク事業者によって制御および作動され得る。この実装では、セキュアなデータベース１２４は、通信リンク１２８を介してコアネットワーク１１６に連結され得る。さらに別の実装では、セキュアなデータベース１２４は、ＷＡＮ１２０を介してアクセスされ得る。これは、セキュアなデータベースの分散バージョンにとって特に望ましくなる可能性がある。この実施形態では、セキュアなデータベース１２４は、通信リンク１３０を介してＷＡＮ１２０に連結される。以下で詳細に説明されるように、システム１００の例示的な実施形態において、セキュアなデータベース１２４は、クラウドコンピューティングネットワークの一部であり得るブロックチェーンとして構成され得る。一実施形態では、セキュアなデータベースの一部は、ハブ１０２と一体であるか、またはハブによってアクセス可能であり得、ハブによって制御されるローカルネットワーク機器１０４に関する情報を含み得る。セキュアなデータベース１２４は、ハブ１０２のリスト、ネットワーク機器１０４、およびユーザ情報を含む、各ユーザに関する情報を含んでもよい。当業者は、セキュアなデータベース１２４が、複数のユーザに関する情報を含み、ユーザが特定のハブに接続されたネットワーク機器１０４の一部だけにアクセスすることを認可し得ることを理解するであろう。例えば、住居環境では、システム１００は、すべてのユーザが照明などの特定の要素を制御することを許可するが、特定のユーザ（例えば子供）が、環境制御、セキュリティ設定などのような他のネットワーク機器にアクセスすることを制限するように構成することができる。このため、セキュアなデータベースは、ハブ１０２およびネットワーク機器１０４についての情報を含むだけでなく、どのセキュアなハブ１０２がユーザにとってアクセス可能であり得るか、どのネットワーク機器１０４がユーザにとってアクセス可能であり得るかの識別を含むユーザについての情報も含むことができる。
【００１８】
セキュアなデータベース１２４のその部分のコピーは、ブロックチェーンデータベース内のブロックとしてさらに格納されてもよい。ブロックチェーンデータベースは、特定の住居内だけでなく、すべての住居内、企業内の実装、およびｉｏＸｔプロトコルに従って作動するシステム１００の他の実装の、すべてのネットワーク接続機器１０４のデータエントリを含んでもよい。
【００１９】
最後に、図１は、無線通信リンク１３４を介してハブ１０２と通信するユーザ装置（ＵＥ）１３２を図示する。ＵＥがハブと通信しているとき、ＵＥ１３２は、ハブ１０２と協働して、すべてのネットワーク機器１０４にセキュアな接続を提供する。以下でより詳細に説明されるように、この制御は、「イントラネット」メッシュ環境におけるブロックチェーン実装と等価のセキュアなリンクおよび動作を提供するために、ｉｏＸｔプロトコルの使用を通じて達成される。以下でより詳細に説明されるように、メッシュは、様々なネットワーク機器１０４がピアツーピアネットワークにおいて互いに通信することを可能にする。このネットワークにおいて、データは、１つのネットワーク機器１０４から別のネットワーク機器１０４へセキュアに共有され得る。
【００２０】
ＵＥ１３２はまた、遠隔地からシステム１００を制御してもよい。例えば、住居所有者は休暇中でもよく、それでもシステム１００にアクセスし制御することができる。この実施形態では、ＵＥ１３２は、セルラー通信リンク１１０を介してセキュアなハブと通信する。ＵＥ１３２は、典型的には、ＷＡＮ１２０にアクセスし、ゲートウェイ１１８およびコアネットワーク１１６を介してセルラーネットワーク事業者と通信し得る。代替的に、ＵＥ１３２は、基地局１１２またはセルラーネットワークの一部である他の基地局（図示せず）を介してセルラーネットワーク事業者と直接通信してもよい。この実施形態では、ＵＥ１３２は、セルラー通信リンク（図示せず）を使用してコアネットワーク１１６にアクセスする。
【００２１】
ＵＥ１３２からのデータは、セルラー通信リンク１１０を介して基地局１１２からハブ１０２に送信される。次に、ハブ１０２は、ＵＥ１３２によって始動されたコマンドに基づいて行動する。特定のコマンドに応答して、ハブ１０２は、１つ以上のネットワーク機器１０４からセンサデータを受信し、上述の逆の順序で基地局１１２を介してその情報をＵＥ１３２に提供し得る。例えば、ＵＥ１３２は、住居内の温度を点検するためのコマンドを送信し得る。コマンドを受信すると、ハブ１０２は、環境温度を示すセンサデータを受信するためにネットワーク機器１０４のうちの特定の１つと通信する。そのデータは、上述の様態でＵＥ１３２に渡され得る。さらに、ＵＥ１３２は、異なるコマンドを使用して住居内の温度を変え得る。この状況では、コマンドは、セルラー通信リンク１１０を使用してハブ１０２に送信されるように、ＷＡＮ１２０およびセルラーネットワーク事業者を介してハブ１０２に中継される。コマンドに応答して、ハブ１０２は、特定のネットワーク機器１０４に対してコマンドを生成し、それに従って環境温度を変更する。
【００２２】
ハブ１０２およびＵＥ１３２上で実行されるソフトウェアアプリケーションプログラムは、ユーザが、ネットワーク機器１０４からデータを読み取る（例えば、温度感知ネットワーク機器１０４から温度を読み取る）こと、および／またはネットワーク機器を制御する（例えば、温度を上げる）ことを可能にする。機器は、ハブ１０２から直接、またはハブと通信するＵＥ１３２から制御されてもよい。
【００２３】
図２は、住居内の実装に好適であり得るシステム１００の実施形態を図示する。図１に図示する実施形態では、すべてのネットワーク機器１０４は、それぞれの通信リンク１０６を介してハブ１０２の通信範囲内にある。しかしながら、図２の実施形態では、ハブ１０２の有効通信範囲は、住居全体のカバレッジを提供しなくてもよい。図２の実施形態では、１つ以上のネットワーク機器１０４が、暗号化されたデータの形態でコマンドを受信するメッシュネットワーク上のノードとして効果的に機能する。ネットワーク機器１０４は、その特定の機器を意図したコマンドのみを復号化する。すべての他のコマンドについて、ネットワーク機器１０４は、暗号化されたデータを他の近くのネットワーク機器に再送信する。すなわち、ネットワーク機器１０４は、ハブ１０２の範囲内にあり得、そこからコマンドを受信し得る。コマンド（例えば、センサデータの読み取りまたは行動の実行）が特定のネットワーク機器１０４を意図している場合、それはデータを復号化し、コマンドに基づいて行動する。しかしながら、他の状況下では、ハブ１０２からのコマンドは、異なるネットワーク機器１０４に対するものであり得る。そのイベントでは、ネットワーク機器１０４は、その範囲内の任意の他のネットワーク機器１０４にコマンドを受信して再送信する。次に、各ネットワーク機器１０４は、コマンドがその特定の機器を意図している場合には、コマンドに基づいて行動し、コマンドが異なるネットワーク機器を意図としている場合には、コマンドを再送信する。このようにして、ハブ１０２からのコマンドは、コマンドが意図されたネットワーク機器１０４によって受信されるまで、ネットワーク機器から別の機器へとメッシュネットワークを介して伝播され得る。
【００２４】
上述のコマンド再送信プロセスを使用して、複数の機器１０４が同じコマンドを受信し得る。しかしながら、暗号化プロセスを介して、特定の機器１０４を意図するコマンドのみがその特定の機器によって復号化され得る。その機器１０４によって受信されたすべての他のコマンドは暗号化されたままとなる。このメッシュネットワークを介して、ＵＥ１３２は、ソフトウェアアプリケーションプログラムと共に動作してすべての機器を制御する。ＵＥ１３２が家の一方の側にあっても、それは、以下でより詳細に説明されるデータ共有技法を介して家中の機器１０４と効果的に通信することができる。機器間のメッシュ接続は、互いに離れている機器が特定の機器を意図したデータを依然として受信することを可能にするテザーを効果的に作成する。
【００２５】
ハブ１０２とネットワーク機器１０４との間のすべての通信は、ハイパーテキスト転送プロトコルセキュア（ＨＴＴＰＳ）を使用して暗号化することができる。加えて、ハブ１０２は、各機器に対して暗号化されたセキュアなソケットレイヤ（ＳＳＬ）証明書を生成してセキュリティレイヤを提供する。適切なＳＳＬ証明書を有するネットワーク機器１０４のみが、ハブ１０２からのコマンドを復号化することができる。ＨＴＴＰＳデータの一部は、意図された宛先ネットワーク機器１０４を識別するアドレスを含む。各ネットワーク機器はアドレスを有し、その特定のネットワーク機器を意図したハブ１０２からのコマンドのみを復号化する。上述のように、ネットワーク機器１０４が、その特定のネットワーク機器にアドレスされていないコマンド（ハブ１０２からまたは別のネットワーク機器から）を受信した場合、コマンドが意図されたネットワーク機器１０４によって受信されるまで、それは暗号化されたコマンドを再送信し、こうしてコマンドを住居全体に伝播させる。
【００２６】
テレビ受像機用のセキュアなデータベース１２４（図１参照）内のデータエントリの例が、図８に図示されている。データベースエントリは、デバイスタイプおよび名前と共にＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、およびデバイスＩＤデータエントリを含むデバイス識別を含む。加えて、データベースは暗号化の目的で秘密鍵と公開鍵を格納し得る。最後に、データベースは、オンオフ、チャネル選択、音量制御などの、デバイスの制御可能な機能を含み得る。上述のように、ＩＰアドレスおよび／またはＭＡＣアドレスは、ハブ１０２によって送信されたデバイスおよびコマンドデータを一意に識別するために使用され得る。
【００２７】
この実装では、ネットワーク機器１０４は、直接または別のネットワーク機器を介してハブ１０２とのみ通信することができる。図２は、家族、ルームメートなどのような異なるユーザの無線通信デバイス（例えば、スマートフォン）に対応し得る複数のＵＥ１３２を図示している。場合によっては、ＵＥ１３２はハブ１０２の範囲内にあり、図１に図示された通信リンク１３４を使用してハブ１０２と直接通信することができる。他の状況では、ＵＥ１３２は、ハブ１０２との直接の通信範囲外であるが、１つ以上のネットワーク機器１０４の通信範囲内にあり得る。この状況では、ＵＥ１３２は、１つ以上のネットワーク機器１０４を介してハブ１０２と通信することができる。ＵＥ１３２からのコマンドは、そのコマンドがハブ１０２によって受信されるまで、１つ以上のネットワーク機器１０４を介して中継される。ハブ１０２は、１つ以上のネットワーク機器１０４に向けられたそれ自体のコマンドを生成することによってコマンドに応答し、それによってＵＥ１３２からのコマンドを実行する。例えば、ＵＥ１３２は、住居内のすべての外部照明をオンにするためのコマンドを送信し得る。そのコマンドは、メッシュネットワークを介してハブ１０２に伝播される。次に、ハブ１０２は、外部照明を点灯するために必要なコマンドを生成する。コマンドは、ハブ１０２から外部照明を制御する１つ以上のネットワーク機器１０４に送信される。外部照明を制御するネットワーク機器１０４の各々は、コマンドを復号化して実行することができる。
【００２８】
先行技術のＩｏＴデバイスは典型的には、直接またはＷｉＦｉルータを介してインターネットに連結されているため、インターネットからの攻撃に対して脆弱である。対照的に、ハブ１０２は、インターネットハックからネットワーク機器１０４を保護するためのプロキシとして効果的に働く。ネットワーク機器１０４には、認証されたＵＥ１３２以外の外部デバイスによってアクセスすることができず、このためセキュアな形態の動作を提供する。上記のように、ＵＥ１３２は、ハブ１０２と直接通信するために短距離通信リンク１３４（図１参照）を使用してシステムにアクセスし制御することができる。代替的に、ＵＥ１３２は、セルラー通信リンク（図示せず）を介して直接セルラーネットワークと通信することによって、またはＷＡＮ１２０を使用してセルラーネットワークにアクセスすることによって、基地局１１２を介してハブ１０２と通信することができる。
【００２９】
ハブ１０２は、住居などの特定の環境内のすべてのネットワーク機器１０４のためのセキュアなデータベース１２４（図１参照）の少なくとも一部を含む。機器のための鍵情報は、ハブ１０２内に格納され、例えばＡＥＳ−２５６暗号化を使用して暗号化される。他の形態の暗号化もまた、ハブ内のセキュアなデータベース１２４内のデータを保護するために満足のいくように用いられ得る。ハブ１０２は、ネットワーク機器１０４へのアクセスを許可する前に各ユーザを認証および検証する。ハブ１０２およびＵＥ１３２上で実行されているソフトウェアアプリケーションのみが、ハブ内のセキュアなデータベース１２４内に含まれた任意のデータを復号化することができる。ＵＥ１３２内のソフトウェアアプリケーションは、ハブ１０２から機器１０４の暗号化されたリストを受信することができる。ブロックチェーン実装を使用して、セキュアなデータベース１２４は、ハブ１０２内に部分的に実装されてもよい。ハブ１０２内のセキュアなデータベース１２４の部分は、ハブによって制御されるすべてのデバイスのための暗号化データを含む。加えて、セキュアなデータベースのその部分のコピーは、様々な場所にあるすべてのハブの暗号化されたデータを含むブロックチェーンデータベース内のブロックとして暗号化される。
【００３０】
加えて、基地局１１２とのセルラー通信はハブ１０２を介してのみ可能である。ハブ１０２はまた、上述のように、ゲートウェイ１１８を介してＷＡＮ１２０への唯一のアクセスを提供する。例示的な一実施形態では、ネットワーク機器１０４は、しばしばＷｉＦｉと呼ばれるＩＥＥＥ８０２．１１などの短距離通信プロトコルを使用してハブ１０２と通信する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｚ−Ｗａｖｅ通信などのような他の形態の短距離通信もまた、ハブ１０２とネットワーク機器１０４との間の無線通信リンク１０６（図１参照）を形成するために使用され得る。
【００３１】
図２は、ネットワーク機器１０４の各々がネットワーク上のノードとして機能することができる、ピアツーピアメッシュネットワークを図示する。図３は、企業アーキテクチャに好適であり得るシステム１００の別の例示的な実装を図示する。企業が、建物、工場、建物群、キャンパスなどの広い領域全体にネットワーク機器１０４を提供することを望み得る状況では、インストールは、ピアツーピアメッシュネットワークを形成する複数のハブ１０２を含むことができる。この実施形態では、ハブ１０２のうちの１つが、マスタハブとして指定され得る。インターネットアクセスは、マスタハブ１０２を介して制御される。図３の実施形態は、企業アーキテクチャに好適な実装として説明されているが、当業者は、図２〜３の異なるアーキテクチャが両方とも、住居環境または職場環境において有用であることを理解するであろう。
【００３２】
さらに、図２〜３のシステム１００は、複数のＵＥ１３２と共に動作するように構成し得る。様々なユーザは、住居環境における配偶者、ルームメート、家族の成員など、および企業環境において、それぞれのＵＥ１３２を使用してシステム１００にアクセスすることを認可された従業員、監督者、管理者などであり得る。一実施形態では、ＵＥ１３２は、通信範囲内の任意のハブ１０２と通信し得る。この実施形態では、ＵＥ１３２の通信範囲内のハブ１０２は、センサデータの読み取りまたは行動の実行など、ＵＥ１３２からのコマンドに応答し得る。この実施態様では、各ハブ１０２は、接続されているユーザおよび接続されているネットワーク機器１０４のデータベースを含む。図２に関して上述したものと同様の様態で、図３の実装は、ハブ１０２が、特定のハブの範囲内のネットワーク機器１０４に対するコマンドで行動することを可能にする。ＵＥ１３２からのコマンドが、特定のハブ１０２の範囲内にないネットワーク機器１０４を意図している場合、ハブは、ピアツーピアメッシュネットワークのノードとして行動し、無線周波数通信範囲内の他のハブにコマンドを渡す。例示的な実施形態では、ハブ１０２は、ＷｉＦｉまたは他の好適な形態の短距離通信を介して互いに通信する。本明細書で論じられている様々な暗号化および保護技法（例えば、ＷＰＡ２、ＷＰＡ３、ＨＴＴＰＳなど）は、図３の実施形態にも同様に適用可能である。コマンドが意図されているネットワーク機器１０４が、いずれかの特定のハブ１０２の無線通信範囲内にない場合、ハブは、メッシュネットワーク上のノードとして行動し、通信範囲内のすべての他のハブにコマンドを送信する。次に、各ハブ１０２は、コマンドが向けられているネットワーク機器１０４によってコマンドが受信されるまでコマンドを渡す。そのネットワーク機器１０４は、コマンドを復号化して実行する。
【００３３】
代替的な実施形態では、マスタハブ１０２のみがコマンドを発行し得る。この実施形態では、ＵＥ１３２は、それがマスタハブの範囲内にある場合、マスタハブ１０２と直接通信することができる。ＵＥ１３２が、異なるハブ１０２（すなわち、マスタハブではない）の範囲内にある場合、コマンドを受信したハブは、コマンドがマスタハブによって受信されるまで、メッシュネットワーク内でコマンドを渡す。この実施形態では、マスタハブ１０２のみが、特定の施設内の接続されたユーザおよび機器用のセキュアなデータベース１２４（図１参照）のその部分を含み得る。上述のように、セキュアなデータベース１２４は、ＡＥＳ−２５６暗号化または他の好適な形態の暗号化を使用して暗号化されてもよい。マスタハブ１０２が、ＵＥ１３２から（直接または中継ハブを介して）コマンドを受信すると、マスタハブはコマンドを生成し、そのコマンドを他の近くのハブに伝播する。メッシュネットワーク内のハブ１０２は、コマンドが意図されたネットワーク機器１０４の通信範囲内のハブによって受信されるまでコマンドを中継する。そのハブはコマンドをネットワーク機器１０４に送信し、ネットワーク機器１０４はそのコマンドを復号化して実行する。例示的な実施形態では、メッシュネットワーク内のノードである各ハブ１０２は、コマンドデータを送信する。コマンドは、送信ハブの範囲内にある他の近くのハブ１０２によって受信される。コマンドはまた、ネットワーク機器１０４によっても受信される。しかしながら、図２に関して上述したように、ネットワーク機器１０４は、その特定のネットワーク機器または複数のネットワーク機器を意図したコマンドでのみ行動する。このため、上述の実施形態では、すべてのネットワーク機器１０４が特定のハブ１０２にマッピングされるようにネットワークトポロジが定義される必要はない。代わりに、ハブ１０２は、コマンドがシステム１００全体に伝播されるまで、単純に受信したコマンドを送信する。その伝播中のある時点で、コマンドは、意図されたネットワーク機器１０４によって受信されることになる。
【００３４】
したがって、システム１００は、メッシュネットワーク上のノードとして機能する複数のネットワーク機器１０４を備えるピアツーピアネットワークを使用して実装することができ（図２参照）、または、メッシュネットワーク上のノードとして機能する複数のハブ１０２を使用するピアツーピアネットワークとして実装することができる（図３参照）。当業者は、メッシュネットワーク上のノードが複数のハブ１０２および複数のネットワーク機器１０４を含む場合、図２〜３の実装のハイブリッドバージョンもまた可能であることを理解するであろう。
【００３５】
図４は、例示的なネットワーク機器１０４の機能ブロック図である。ネットワーク機器１０４は、中央処ユニット（ＣＰＵ）１５０およびメモリ１５２を含む。概して、ＣＰＵ１５０は、メモリ１５２に格納されたデータおよび命令を使用して命令を実行する。ＣＰＵ１５０は、従来のプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などとして実装され得る。同様に、メモリ１５２は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリなどを含み得る。当業者は、ＣＰＵ１５０およびメモリ１５２は、単一のデバイスに統合され得ることを理解するであろう。ネットワーク機器１０４は、ＣＰＵ１５０およびメモリ１５２を実装するために使用される特定のハードウェアによって限定されない。
【００３６】
ネットワーク機器１０４はまた、短距離トランシーバ１５４およびアンテナ１５６を含む。上述したように、短距離トランシーバ１５４は、ＷｉＦｉトランシーバまたは他の好適な短距離トランシーバとして実装され得る。短距離トランシーバ１５４は、ピアツーピアメッシュネットワーク内の１つまたは複数のハブ１０２あるいは他のネットワーク機器１０４と通信するために使用される。
【００３７】
ネットワーク機器１０４はまた、ネットワーク機器の動作を制御するコントローラ１５８を含む。コントローラ１５８は、典型的には、メモリ１５２に格納されてＣＰＵ１５０によって実行される一連の命令として実装され得る。しかしながら、コントローラ１５８は、それが別個の機能を行なうので、図４において別個のブロックとして図示されている。
【００３８】
図４はまた、アクチュエータ１６０およびセンサ１６２を図示する。当業者は、図４が、１つ以上の機能を果たし得る汎用ネットワーク機器１０４を図示していることを理解するであろう。いくつかのネットワーク機器１０４は、アクチュエータ１６０およびセンサ１６２の一方または両方を含み得る。例えば、住居内のサーモスタットは、温度を読み取り、温度データをユーザに提供し、温度データをＵＥ１３２に表示するためのセンサ１６２を含み得（図１参照）、ユーザからのコマンドに応答して温度を制御するためにアクチュエータ１６０を含み得る。同様に、防犯カメラは、ビデオカメラ素子の形態のセンサ１６２を含み得る一方、アクチュエータ１６０は、カメラの方向制御を可能にするための電動素子であり得る。他のネットワーク機器１０４は、アクチュエータ１６０またはセンサ１６２のうちの一方のみを含んでもよい。例えば、煙検出器はセンサ１６２のみを含み、一方光コントローラはアクチュエータ１６０のみを含み得る。当業者は、ネットワーク機器１０４が、複数のアクチュエータ１６０および／または複数のセンサ１６２を含み得ることを理解するであろう。さらに、ネットワーク機器１０４は、アクチュエータ１６０および／またはセンサ１６２が、ネットワーク機器１０４からの無線コマンドを介して無線で制御されることを可能にするために、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのような無線通信デバイスを含んでもよい。
【００３９】
ネットワーク機器１０４内の様々な構成要素は、バスシステム１６４を介して互いに連結されている。バスシステム１６４は、アドレスバス、データバス、制御バス、電力バスなどを含み得る。しかしながら、これらの様々なバスは、バスシステム１６４として図４に図示されている。
【００４０】
ネットワーク機器１０４は従来の電源（図示せず）を使用する。例えば、ネットワーク機器１０４は、バッテリ電源であってもよく、または壁のコンセントに差し込まれてもよい。代替的に、ネットワーク機器１０４は、低電圧配電システムによって電力供給されてもよく、それは企業内の実装において便利であり得る。これらの従来の形態の電源は、当業者の知識の範囲内である。
【００４１】
図５は、ハブ１０２の例示的な実施形態の機能ブロック図である。ハブ１０２は、ＣＰＵ１７０およびメモリ１７２を含む。概して、ＣＰＵ１７０は、メモリ１７２に格納されたデータおよび命令を使用して命令を実行する。ＣＰＵ１７０は、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣなどとして実装され得る。同様に、メモリ１７２は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリなどを含み得る。ネットワーク機器１０４に関して上で論じたしたように、ＣＰＵ１７０およびメモリ１７２は、単一のデバイスに統合され得る。ハブ１０２は、ＣＰＵ１７０およびメモリ１７２を実装するために使用される特定のハードウェアによって限定されない。
【００４２】
ハブ１０２はまた、セルラートランシーバ１７４および関連するアンテナ１７６を含む。当業者は、セルラートランシーバ１７４の具体的形態は、特定のセルラーネットワーク事業者に依存することを理解するであろう。上述のように、セルラートランシーバ１７４は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）などのような任意の従来の通信プロトコルを用いて実装され得る。さらに、セルラートランシーバは、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇなどのような技術を使用して実装され得る。
【００４３】
ハブ１０２はまた、短距離トランシーバ１７８および関連するアンテナ１８０を含む。セルラーアンテナ１７６および短距離アンテナ１８０は単一のアンテナとして実装されてもよい。上述したように、短距離トランシーバ１７８は、ＷｉＦｉトランシーバまたは他の好適な形態の短距離通信として実装され得る。
【００４４】
ハブ１０２はまた、セキュアなデータベース１８２を含む。上述のように、様々な実装形態において、セキュアなデータベース１８２はセキュアなデータベース１２４（図１参照）の一部であり得、ハブによって制御されるすべての機器についての情報を含み得る。セキュアなデータベース１８２に格納される情報は、ＡＥＳ−２５６暗号化または他の好適な形態の暗号化を使用して暗号化され得る。加えて、以下でさらに詳細に説明するように、セキュアなデータベース１８２は、ハブ１０２内にローカルに格納されているブロックチェーンの一部として実装され得る。代替的に、ブロックチェーンセキュアなデータベースは、企業内の実装においては集中的または分散した仕方で格納されてもよい。さらに別の実装では、ブロックチェーンデータストレージは、例として、クラウドコンピューティングネットワークを使用して、多数のマシンにわたって分散されてもよい。ブロックチェーンストレージの詳細は以下に提供される。
【００４５】
ハブ１０２はまた、ハブ１０２の動作を制御するコントローラ１８４を含む。当業者は、コントローラ１８４は、典型的には、メモリ１７２に格納されＣＰＵ１７０によって実行される一連の命令として実装され得ることを理解するであろう。それにもかかわらず、コントローラ１８４は、それが別個の機能を行なうので、図５の機能ブロック図において別個のブロックとして図示されている。コントローラ１８４は、セキュアなデータベース１８２へのアクセスを制御し、さらにセルラートランシーバ１７４および短距離トランシーバ１７８の動作を制御し得る。コントローラ１８４は、ユーザの認証、ならびに短距離トランシーバ１７８を介してネットワーク機器１０４に送信され、ネットワーク機器からデータ（例えばセンサデータ）を受信するためのコマンドの生成を担当する。コントローラ１８４はまた、セルラートランシーバ１７４へのアクセスを制御し、それによってＷＡＮ１２０へのアクセスを制御し得る（図１参照）。上記のように、ネットワーク機器１０４は、インターネットにアクセスすることができず、このためＩｏＴデバイスが現在経験している典型的な攻撃から保護される。
【００４６】
ハブ１０２はまた、キーボード／ディスプレイ１８６を含む。キーボードとディスプレイとは別々に実装されてもよいが、例示的な実施形態では、ディスプレイは、キーボードを実装するのにも使用することができるタッチセンシティブディスプレイである。キーボード／ディスプレイ１８６を使用して、上述の様態でネットワーク機器１０４のためのコマンドを生成することができる。ディスプレイは、ネットワーク機器１０４をリストし、ユーザがネットワーク機器用のコマンドを選択することを可能にするために使用することができる。前記のように、ＵＥ１３２上またはハブ１０２上で実行されているアプリケーションソフトウェアプログラムは、ネットワーク機器１０４を制御するために使用することができる。ＵＥ１３２からのコマンドは、上述の様態でハブ１０２に送信される。
【００４７】
ハブ１０２内の様々な構成要素は、バスシステム１８８を介して互いに連結されている。バスシステム１８８は、アドレスバス、データバス、制御バス、電力バスなどを含み得る。しかしながら、これらの様々なバスは、バスシステム１８８として図５に図示されている。
【００４８】
図２に図示する実装と同様に、ハブ１０２、ネットワーク機器１０４、およびＵＥ１３２間のすべての通信は、ＨＴＴＰＳを使用して暗号化することができる。加えて、マスタハブは、図２に関して上述したように、各機器に対して暗号化されたＳＳＬ証明書を生成することができる。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、ハブ１０２とネットワーク機器１０４との間の通信における追加のセキュリティのためのＷｉＦｉ保護アクセス２（ＷＰＡ２）保護のための規定を含む。改善されたバージョンのＷｉＦｉ保護（ＷＰＡ３）が近い将来にＷＰＡ２に取って代わると予想されており、システム１００に組み込むことができる。
【００４９】
ハブ１０２はまた、セルラートランシーバ１７４および短距離トランシーバ１７８の両方に対する信号増強能力を含み得る。施設がセルラーカバレッジの弱い領域に位置している場合、ハブ１０２は、基地局１１２（図１参照）から受信した信号の増幅を上げ、送信電力を上げて、基地局により効果的にデータを送信し得る。コントローラ１８４は、受信信号の信号強度を測定して、増幅および送信電力の増加が必要であるかどうかを判定するように構成され得る。セルラーカバレッジの外縁領域では、この技法は、システム１００の全体的な動作を改善し得る。ピコセルとして動作しているとき、ハブ１０２は、基地局１１２と同様の様態で、基地局として効果的に動作する。しかしながら、バックホール１１４を使用してコアネットワーク１１６と通信する基地局１１２とは異なり、ハブ１０２は、基地局１１２と無線通信する。しかしながら、ハブ１０２はそれ自体のチャネルを放送し、それによって基地局として有効に機能し得る。セルラーシステムのタイプに基づいて、チャネルは、例として、パイロット信号または他のセルラー識別子を含み得る。セルラー動作は当技術分野で知られており、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。
【００５０】
同様に、ハブ１０２は、短距離トランシーバ１７８に対してより広い範囲を提供することができる。この態様では、コントローラ１８４は、ネットワーク機器１０４またはＵＥ１３２のいずれかから受信した信号の信号強度を測定して、システム１００が短距離トランシーバ１７８における受信信号の増幅の増加および送信電力の増加から益を得るかどうかを判定できる。必要な場合、コントローラ１８４は、短距離トランシーバ１７８の受信部の増幅を増強し、短距離トランシーバの送信側の送信電力を増加させることができる。この動的能力により、ハブ１０２は、セルラーおよび短距離無線の両方のカバレッジ、容量、性能、および効率を効果的に向上させることができる。コントローラ１８４によって提供されるインテリジェント制御は、信号強度を測定し、必要に応じて信号を増強する。
【００５１】
ＵＥ１３２によるハブ１０２へのアクセスは、厳密に制御されている。前述のように、ソフトウェアアプリケーションプログラムが、ハブ１０２とＵＥ１３２の両方に位置している。ソフトウェアアプリケーションは、上述のように、ハブ１０２を介してネットワーク機器１０４をローカルに制御する。初期設定のために、特別なアクセスコードが、ＵＥ１３２を識別し認証するために、ハブ１０２によってランダムに生成される。その後の動作およびデバイス管理は、ハブ１０２およびＵＥ１３２上のソフトウェアアプリケーションプログラムによって実行される。ＵＥ１３２のその後の認証は、２段階認証手順を利用する。図６Ａは、ログイン選択を有するＵＥ１３２の画面表示を図示する。ユーザは、ログイン手順の一部としてユーザ名とパスワードを提供する。ユーザ名およびパスワードを受信すると、ハブは、所定の時間の期間内に入力されなければならない検証パスコードをＵＥ１３２に送信し得る。ユーザがパスワードを忘れた場合、ユーザは最初からやり直さなければならず、ハブ１０２およびすべてのネットワーク機器１０４を再登録しなければならない。
【００５２】
ハブ１０２は、成功したか失敗したかにかかわらず、すべてのログイン試行を記録する。図６Ｂは、成功したログインおよびブロックされたログイン試行を含む一連のイベントを列挙したＵＥ１３２の表示を図示する。
【００５３】
システム１００は、２要素認証技法を使用する。システム１００が初期設定されると、ユーザは、ＵＥ１３２と複数のネットワーク機器１０４の各々とをハブ１０２に手動で登録しなければならない。ＵＥ１３２および各ネットワーク機器１０４に関連するデータエントリは、暗号化され、ハブ１０２内のセキュアなデータベース１８２（図５参照）に格納される。前述のように、ハブ１０２は、クラウド１７２内の１つ以上のサーバ１７０に格納されているブロックチェーンの一部としてセキュアなデータベース１２４と定期的に通信する（図９参照）。これは、ハブ１０２とクラウド１７２上のブロックチェーンとの間の同期を維持する。
【００５４】
初期インストールが完了すると、システムは、新しいユーザまたはネットワーク機器の追加を許可する。新しいＵＥ１３２の追加は、図７に図示されている。図７のステップ１において、未認証のＵＥがアクセスを要求する。ステップ２において、ハブ１０２は、ブロックチェーンとして実装されているセキュアなデータベース１２４への送信のための認証トークン（例えば、デバイスパスワードおよび／または識別コード）を生成する。ハブ１０２はまた、通知を提供し、新しいＵＥの追加に対する承認を要求するために、すべての以前に認証されたＵＥ１３２に通知メッセージを送信する。すべての以前に認証されたＵＥ１３２によって承認された場合、ステップ３において、ブロックチェーンが、トークン検証を生成し、すべてのトークンが認証された場合、ステップ４において、ハブ１０２が、新しいＵＥへのアクセスを許可する。セキュアなデータベース１８２（図５参照）およびセキュアなデータベース１２４（図９参照）が更新されて、新たに認証されたＵＥのための新たなデータエントリを作成する。
【００５５】
その後の認証において、ＵＥ１３２がハブ１０２の範囲内に入ると、そのデータは既にデータベース１８２に存在するので、ハブはＵＥを認識する。これが、第１の認証要素である。第２の認証要素では、ハブ１０２は、検証メッセージをＵＥ１３２に送信する。これは、他の既知の認証ステップの所定のタイムアウト期間内にユーザが入力しなければならないパスコードの形態であってもよい。
【００５６】
同様に、新しいネットワーク機器１０４が、システムに追加され得る。一実施形態では、ＵＥは、ソフトウェアアプリケーションプログラム内の「デバイスの追加」コマンドをクリックすることによって、ネットワーク機器１０４を手動で追加することができる。代替的に、ハブ１０２は、新たな未認証ネットワーク機器の存在を自動的に検出して認証プロセスを始動する。上述のように、ハブ１０２は、新しいネットワーク機器を追加するための認可を要求するために、以前に認証されたＵＥ１３２に通知メッセージを送信する。認証された場合、システムは、上記の図７のＵＥ認証に関して説明したトークン検証プロセスを使用して新しいネットワーク機器を追加する。当業者であれば、企業内の実装に存在し得るような多数の認証されたＵＥを伴う場合、新しいＵＥまたは新しい機器を追加するためにすべての認証されたＵＥの承認を要求することは望ましくないことがあることを理解するであろう。したがって、システムは、認証目的のための制御として働くために、認証されたＵＥ１３２の一部の指定を提供することができる。自動認証プロセスの一部として、新しいネットワーク機器が認定されたｉｏＸｔ準拠デバイスとして指定されている場合、ハブ１０２は、上述のＵＥ通知プロセスを除去し、人手を介さずに新しいネットワーク機器を認証することができる。上述のように、システム１００は、すべての新しく認証されたＵＥまたはネットワーク機器について、データベース１８２（図５参照）またはデータベース１２４（図９参照）にデータエントリを作成する。
【００５７】
無認可の個人（すなわち侵入者）が、ソフトウェアアプリケーションをダウンロードしてシステム１００にアクセスしようとする場合、ハブ１０２は、上述のような認証情報（すなわちユーザ名およびパスワード）を要求する。侵入者ＵＥは認証されていないので、認証されたＵＥ１３２への通知メッセージは、どのユーザもアクセスを拒否することを許可する。
【００５８】
ユーザ名およびパスワードが危険にさらされた場合、図７に図示するように、ハブ１０２は、ブロックチェーンによって提供される追加のセキュリティ層を使用する。侵入者ＵＥは、どの認証データベースにも存在せず、システム１００へのアクセスからブロックされることになる。
【００５９】
システム１００は、上述の様態で、ハブ１０２または新しいネットワーク機器１０４などの新しい構成要素のインストールを自動的に検出することができる。ハブ１０２が交換される場合、マスタブロックチェーンデータベースを介した新しいハブ再同期プロセスがユーザのために実装される。図９は、ブロックチェーンデータベースの例示的なアーキテクチャを図示する。上述のように、ハブ１０２は、基地局１１２（図１参照）、コアネットワーク１１６、およびゲートウェイ１１８を使用して、セルラーネットワーク事業者を介してＷＡＮ１２０と通信する。図９は、ＷＡＮ１２０とセキュアなデータベース１２４との間の通信リンク１３０を図示する。図９に図示するように、ブロックチェーンデータベースは、各ユーザのための別個のブロックを含み、そのユーザに関連付けられたすべてのデータを含む。前に論じたように、その情報は、ユーザがアクセスし得る１つ以上のハブのリスト、ならびに特定のユーザによってアクセスされ得るすべてのネットワーク機器１０４のリストを含むことができる。図９に図示するように、各ブロックは、各ユーザに関連付けられたデータを含む。この実施形態では、セキュアなデータベース１２４は、クラウドコンピューティング環境１７２の一部であり得る１つ以上のサーバ１７０にわたって実装および分散され得る。当業者には理解されるように、ブロックチェーンデータベースは、典型的には、各々が暗号化されたデータベースの同一のコピーを含む多数のサーバ１７０にわたって分散されている。
【００６０】
ハブ１０２に関して上述したように、ＵＥ１３２は、基地局１１２、コアネットワーク１１６、およびゲートウェイ１１８などの認可されたネットワークを介して集中型セキュアなデータベース１２４にアクセスすることができる。代替的に、ＵＥ１３２は、ＷＡＮ１２０へのＷｉＦｉ接続など、認可されていないネットワークを使用して、ブロックチェーンバージョンのセキュアなデータベース１２４にアクセスし得る。
【００６１】
ハブ１０２は、ネットワークスキャンを通して新しい互換性のあるネットワーク機器１０４を発見することができる。ハブ１０２は、セキュリティおよび認証のために暗号化されたデバイス情報を、ローカルのセキュアなデータベース１８２（図５参照）に格納する。上述のように、認証プロセスは、認証されたＵＥ１３２によってシステム１００への任意の新しい構成要素の承認を要求することによって手動で制御することができ、または新しいデバイスがｉｏＸｔ準拠として認定されている場合は、人手の介入なしに自動的に完了する。認証およびブロックチェーンベースの検証プロセスが完了すると、ハブ１０２は、新しいネットワーク機器１０４とのペアリングプロセスを始動する。ハブ１０２内の暗号化されたセキュアなデータベース１８２は、サーバ１７０に格納されたブロックチェーンデータベースが各ハブ１０２に連結されたすべてのネットワーク機器１０４の完全で正確なリストを有するように、セキュアなデータベース１２４（図９参照）内のリモートブロックチェーンと定期的に共有される。
【００６２】
前述の実施形態は、異なる他の構成要素内に含まれるかまたは接続される異なる構成要素を示す。そのように示されたアーキテクチャは、単に例示的なものであり、実際、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャを実装することができることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能性を達成するための構成要素の任意の構成は、所望の機能性が達成されるように効果的に「関連付け」られる。それゆえに、特定の機能性を達成するために組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間の構成要素に関係なく、所望の機能性が達成されるように互いに「関連付けられている」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素もまた、所望の機能性を達成するために互いに「動作可能に接続されている」または「動作可能に連結されている」と見なすことができる。
【００６３】
本発明の特定の実施形態を示し説明したが、本明細書の教示に基づいて、本発明およびそのより広い態様から逸脱することなく、変更および修正が加えられ得ること、ならびに、したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内にあるすべてのそのような変更および修正をその範囲内に包含するものであることは、当業者には明らかであろう。さらに、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解されたい。概して、本明細書、ならびに特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、一般に「オープン」な用語（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含むが、それに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、「含むが、それに限定されない」と解釈されるべきである、など）として意図されていることを当業者は理解するであろう。特定の数の導入された請求項の詳述が意図されている場合、そのような意図が特許請求の範囲において明示的に詳述され、そのような詳述がない場合、そのような意図は存在しないことを当業者はさらに理解するであろう。例えば、理解を助けるために、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の詳述を導入するために、「少なくとも１つ」および「１つ以上」という導入句の使用を含み得る。しかしながら、そのような句の使用は、「ある（ａ）」または「ある（ａｎ）」という不定冠詞による請求項の詳述の導入が、そのように導入された請求項の詳述を含む特定の請求項を、ただ１つのそのような詳述を含む発明に限定することを示唆すると解釈されるべきではなく、同じ請求項が「１つ以上」または「少なくとも１つ」および「ある（ａ）」または「ある（ａｎ）」などの不定冠詞（例えば、「ある（ａ）」および／または「ある（ａｎ）」は通常、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）という導入句を含む場合でも当てはまり、請求項の詳述を導入するために使用される定冠詞の使用にも同じことが当てはまる。さらに、導入された請求項の詳述の特定の数が明示的に記載されていても、当業者は、そのような詳述が、典型的には少なくとも記載された数を意味する（例えば、他の修飾語なしで「２つ」といった裸の記載は、通常、少なくとも２つ、または２つ以上を意味する）と解釈されるべきであることを認識するであろう。
【００６４】
したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外には限定されない。
【図１】
2019220943.tif 000003
【図２】
2019220943.tif 000004
【図３】
2019220943.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019220943.tif 000007
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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