(57)【要約】  本発明は、ネットワークコンポーネントを含むネットワークにおいて電子データパケットを安全に送信する方法に関する。
2021521706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送のための方法であって、
それぞれが電子データ処理のためのプロセッサを有し、ネットワークコンポーネント間のデータ通信リンクを介してネットワークにおける電子データパケットを送受信するように構成されているネットワークコンポーネントを提供するステップと、
第１ネットワークコンポーネントにおいて、
第１データ処理演算において、
第１公開鍵および第１秘密鍵でデジタル署名するための第１暗号鍵ペアを提供するステップと、
前記ネットワークにおける前記第１ネットワークコンポーネントを一意に識別する第１コンポーネントＩＤを提供するステップと、
第１ペイロードを提供するステップと、
前記第１コンポーネントＩＤおよび前記第１ペイロードを含む第１電子データパケットを生成するステップと、
前記第１電子データパケットを前記第１秘密鍵でデジタル署名することによって第１デジタル署名を生成するステップと、
前記第１電子データパケットおよび前記第１デジタル署名を前記第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
前記第１公開鍵を前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに送信するステップとを含み、
第２データ処理演算において、
前記第１ペイロードとは異なる第２ペイロードを提供するステップと、
前記第１コンポーネントＩＤ、前記第２ペイロードおよび前記第１デジタル署名を含む第２電子データパケットを生成するステップと、
前記第２電子データパケットを前記第１秘密鍵でデジタル署名することによって第２デジタル署名を生成するステップと、
前記第２電子データパケットおよび前記第２デジタル署名を前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１電子データパケット及び前記第１デジタル署名、並びに前記第２電子データパケット及び前記第２デジタル署名を受信するステップと、
前記第１電子データパケット及び前記第１デジタル署名、並びに前記第２電子データパケット及び前記第２デジタル署名を、前記第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた記憶装置に記憶するステップと、
前記第１公開鍵を受信するステップと、
前記記憶装置に前記第１公開鍵を記憶するステップとを含む。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１ネットワークコンポーネントにおいて、ｎ番目（n>２）のデータ処理演算において、
少なくとも前記第１および前記第２ペイロードとは異なる第ｎペイロードを提供するステップと、
前記第１コンポーネントＩＤ、前記第ｎペイロード、および第（ｎ−１）ペイロード、前記第１コンポーネントＩＤおよび第（ｎ−２）デジタル署名をもつ第（ｎ−１）データパケットのための前記第１秘密鍵を使用して生成された第（ｎ−１）デジタル署名を含む第ｎ電子データパケットを生成するステップと、
前記第１秘密鍵で前記第ｎ電子データパケットをデジタル署名することによって第ｎデジタル署名を生成するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに前記第ｎ電子データパケットおよび前記第ｎデジタル署名を送信するステップと、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第ｎ電子データパケットと前記第ｎデジタル署名とを受信するステップと、
前記第ｎ電子データパケットおよび前記第ｎデジタル署名を前記記憶装置に記憶するステップとが提供される。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の方法であって、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１公開鍵を用いて前記第１電子データパケットを検証するステップと、
前記第１公開鍵を用いて前記第２電子データパケットを検証するステップと、
前記第１および前記第２の検証された電子データパケットを評価するステップ、以下のチェックタスクの少なくとも１つが実行される：
前記第１および前記第２電子データパケットが同じネットワークコンポーネント、すなわち前記第１ネットワークコンポーネントによって受信されたかどうかをチェックするステップと、
前記第１および前記第２電子データパケットが、前記第１から前記第２ネットワークコンポーネントへ変更されずに伝送されたかどうかをチェックするステップと、
前記第１および前記第２電子データパケットが前記第１ネットワークコンポーネントによって指定された順序、たとえば前記第２電子データパケットの前に前記第１電子データパケットが受信されたかどうかをチェックするステップとが提供される。
【請求項４】
請求項２および請求項３に記載の方法であって、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１公開鍵を用いて前記第ｎ電子データパケットを検証するステップと、
前記第ｎの検証された電子データパケットを評価するステップ、以下のチェックタスクの少なくとも１つが実行される、
前記第１ネットワークコンポーネントによって第ｎ電子データパケットが受信されたかどうかをチェックするステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに変更されずに前記第ｎ電子データパケットが伝送されたかどうかをチェックするステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントによって指定された順序で前記第ｎ電子データパケットが受信されたか、たとえば前記第ｎ電子データパケットの前に第（ｎ−１）電子データパケットが受信されたかどうかをチェックするステップとが提供される。
【請求項５】
ネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法であって、
それぞれが電子データ処理のためのプロセッサを有し、ネットワークコンポーネント間のデータ通信リンクを介してネットワークにおける電子データパケットを送受信するように構成されたネットワークコンポーネントを提供するステップと、
第１ネットワークコンポーネントにおいて第１公開鍵と第１秘密鍵とでデジタル署名するための第１暗号鍵ペアを提供するステップと、
第２ネットワークコンポーネントにおいてデジタル署名のための第２公開鍵と第２秘密鍵とでデジタル署名するための第２暗号鍵ペアを提供するステップと、
前記ネットワークにおける前記第１ネットワークコンポーネントを一意に識別する第１コンポーネントＩＤを提供するステップと、
前記ネットワークにおける前記第２ネットワークコンポーネントを一意に識別する第２コンポーネントＩＤを提供するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第２公開鍵を受信するステップと、
第１要求に関連する第１要求ペイロードを提供するステップと、
前記第１コンポーネントＩＤと前記第１要求ペイロードとを含む第１電子要求データパケットを生成するステップと、
前記第１秘密鍵で第１電子要求データパケットをデジタル署名することによって第１デジタル署名を生成するステップと、
前記第１電子要求データパケットと前記第１デジタル要求署名とを前記第１ネットワークコンポーネントから前記ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
前記第１公開鍵を前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１公開鍵を受信するステップと、
前記第１電子要求データパケットおよび前記第１デジタル要求署名を受信するステップと、
前記第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた第２の記憶装置に少なくとも前記第１デジタル要求署名を記憶するステップと、
前記第１電子要求データパケットの受信に応答して第１応答ペイロードを提供するステップと、前記第１応答ペイロードは前記第１要求への第１応答に関連し、
前記第２コンポーネントＩＤ、前記第１応答ペイロードおよび前記第１デジタル要求署名を含む第１電子応答データパケットを生成するステップと、
前記第１電子応答データパケットを前記第２秘密鍵でデジタル署名することによって第１デジタル応答署名を生成するステップと、
前記第２ネットワークコンポーネントから前記第１ネットワークコンポーネントに前記第１電子応答データパケットおよび前記第１デジタル応答署名を送信するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１電子応答データパケットおよび前記第１デジタル応答署名を受信するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントに割り当てられた第１記憶装置に少なくとも前記第１デジタル応答署名を記憶するステップと、
第２要求に関連する第２要求ペイロードを提供するステップと、
前記第１コンポーネントＩＤ、前記第２要求ペイロードおよび前記第１デジタル応答署名を含む第２電子要求データパケットを生成するステップと、
前記第１秘密鍵で前記第２電子要求データパケットをデジタル署名することによって第２デジタル署名を生成するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントから前記第２ネットワークコンポーネントに、前記第２電子要求データパケットおよび前記第２デジタル要求署名を送信するステップとを含む。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、さらに、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第２電子要求データパケット及び前記第２デジタル要求署名を受信するステップと、
少なくとも前記第２デジタル要求署名を前記第２記憶装置に記憶するステップと、
前記第２電子要求データパケットを受信することに応答して第２応答ペイロードを提供するステップと、前記第２応答ペイロードは前記第２要求への第２応答に関連し、
前記第２コンポーネントＩＤ、前記第２応答ペイロード及び前記第２電子要求署名を含む第２電子応答データパケットを生成するステップと、
前記第２秘密鍵で第２電子応答データパケットをデジタル署名することによって第２デジタル応答署名を生成するステップと、
前記第２電子応答データパケット及び前記第２デジタル応答署名を、前記第２ネットワークコンポーネントから前記第１ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第２電子応答データパケットと前記第２デジタル応答署名とを受信するステップと、
少なくとも前記第２デジタル応答署名を前記第１記憶装置に記憶するステップとを含む。
【請求項７】
請求項５または請求項６のいずれかに記載の方法であって、
前記第２ネットワークコンポーネントにおいて、
前記第１要求に対するさらなる応答を示すさらなる応答ペイロードを提供するステップと、
前記第２コンポーネントＩＤ、前記さらなる応答ペイロードおよび前記第１電子応答署名を含むさらなる電子応答データパケットを生成するステップと、
前記さらなる電子応答データパケットを前記第２秘密鍵でデジタル署名することによって、さらなるデジタル応答署名を生成するステップと、
前記さらなる電子応答データパケットおよびさらなる前記デジタル応答署名を前記第２ネットワークコンポーネントから前記第１ネットワークコンポーネントに送信するステップと、
前記第１ネットワークコンポーネントにおいて、
前記さらなる電子応答データパケットおよび前記さらなるデジタル応答署名を受信するステップと、
少なくとも前記さらなるデジタル応答署名を前記第１記憶装置に記憶するステップとを含む。
【請求項８】
請求項６および請求項７に記載の方法であって、
前記さらなる電子応答データパケットおよび前記さらなるデジタル応答署名が前記第２ネットワークコンポーネント内で生成され、前記第２電子応答データパケットおよび前記第２デジタル応答署名が前記第２ネットワークコンポーネント内で生成される前に、前記第１ネットワークコンポーネントに伝送される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送のための方法、ならびにネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子データパケットまたはデータパッケージのネットワークコンポーネント間での伝送を安全にするために、ネットワーク内で暗号化されたデータ伝送プロトコルを使用することが知られている。前記ネットワークコンポーネントのそれぞれは、１つ以上のプロセッサと、電子データに任意に関連付けられた記憶装置とを有する。さらに、証明書を使用したデータ送信に関与するネットワークコンポーネントの認証を提供することができる。これにより、送信側ネットワークコンポーネントから受信側ネットワークコンポーネントへのデータ伝送が、信頼性があって、安全であることが保証される。次いで、受信側ネットワークコンポーネントによって受信された電子データパケットの、別のネットワークコンポーネントへのさらなるデータ伝送は、同じ方法で行われ得る。
【０００３】
また、データパケットの伝送に暗号鍵を使用することも知られている。例えば、暗号鍵ペアは、公開鍵と秘密鍵とで構成されており、暗号鍵ペアは、各ネットワークコンポーネントに提供される。これにより、ネットワークコンポーネント間で交換される電子データパケットを認証できるようになる。通常、伝送される電子データパケットは、送信側ネットワークコンポーネントの秘密鍵を使用して、送信側ネットワークコンポーネントにおいてデジタル署名される。そして、暗号化されていない電子データパケットおよびデジタル署名は、受信側ネットワークコンポーネントに伝送される。受信側ネットワークコンポーネントは、予め送信側ネットワークコンポーネントの公開鍵を受信しており、公開鍵によって（デジタル署名された）電子データパケットを検証することができる。このような既知のものを検証する場合、公開鍵は、受信したデジタル署名が、データパケットの送信機（送信側ネットワークコンポーネント）から来たものであって、受信したデータパケットと一致するのかということを確認するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、データ伝送に対する過渡的な信頼性を確立することしかできない。過渡的な信頼性では、送信側ネットワークコンポーネントから最終受信側ネットワークコンポーネントに至るまでの間で関与するすべてのネットワークコンポーネントが、互いに信頼し合う必要がある。さらに、一時的に記憶されたデータを処理するネットワークコンポーネントおよび一時的に記憶されたデータを移送するネットワークコンポーネントを不正操作することができてしまう。受信機は、このような不正操作を、伝送経路全体の完全なチェックなしに認識することができない。暗号化されていないチャネルを介した信頼できるデータ移動は不可能である。
【０００５】
公知方法（移送ルート上の暗号化）の大きな弱点は、受信側ネットワークコンポーネントでの処理／分析のためにデータを復号化しなければならないことである。データは、復号化されると、効果的に保護されなくなる。このような事態は、サーバをハッキングするだけで、後続のすべての処理ステップ／システムの信頼性に疑義を生じさせるのに十分であるので、特に深刻である。
【０００６】
本発明の目的は、ネットワークコンポーネントによる電子データパケットの送受信に適応された、ネットワークのネットワークコンポーネント間における電子データパケットの安全な伝送および交換のための改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これを解決するために、独立請求項１に従う、データパケットの安全な伝送のための方法が提供される。さらに、独立請求項５に従う、ネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法が提供される。実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
一態様によれば、ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送のための方法が提供される。この方法は、それぞれが電子データ処理のためのプロセッサを有し、ネットワークコンポーネント間のデータ通信リンクを介してネットワークにおける電子データパケットを送受信するように構成されているネットワークコンポーネントを提供することを含む。この方法は、第１のデータ処理演算（の文脈）における第１ネットワークコンポーネントにおいて、第１公開鍵および第１秘密鍵でデジタル署名するための第１暗号鍵ペアを提供するステップと、ネットワークにおける第１ネットワークコンポーネントを一意に識別する第１コンポーネントＩＤを提供するステップと、第１ペイロードを提供するステップと、第１コンポーネントＩＤおよび第１ペイロードを含む第１電子データパケットを生成するステップと、第１電子データパケットを第１秘密鍵でデジタル署名することによって第１デジタル署名を生成するステップと、第１電子データパケットおよび第１デジタル署名を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに送信するステップと、第１公開鍵を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに送信するステップとを含む。第２のデータ処理演算（の文脈）において、第１ネットワークコンポーネントは、第１ペイロードとは異なる第２ペイロードを提供することと、第１コンポーネントＩＤ、第２ペイロードおよび第１デジタル署名を含む第２電子データパケットを生成することと、第２電子データパケットを第１秘密鍵でデジタル署名することによって第２デジタル署名を生成することと、第２電子データパケットおよび第２デジタル署名を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに送信することと、を提供する。次に、第２ネットワークコンポーネントにおいて、第１電子データパケット及び第１デジタル署名、並びに第２電子データパケット及び第２デジタル署名を受信すること、第１電子データパケット及び第１デジタル署名、並びに第２電子データパケット及び第２デジタル署名を、第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた記憶装置に記憶すること、第１公開鍵を受信すること、及び記憶装置に第１公開鍵を記憶することが提供される。
【０００９】
さらなる態様によれば、ネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法が提供される。この方法は、それぞれが電子データ処理のためのプロセッサを有し、ネットワークコンポーネント間のデータ通信リンクを介してネットワークにおける電子データパケットを送受信するように構成されたネットワークコンポーネントを提供するステップと、第１ネットワークコンポーネントにおいて第１公開鍵と第１秘密鍵とでデジタル署名するための第１暗号鍵ペアを提供するステップと、第２ネットワークコンポーネントにおいてデジタル署名のための第２公開鍵と第２秘密鍵とでデジタル署名するための第２暗号鍵ペアを提供するステップと、ネットワークにおける第１ネットワークコンポーネントを一意に識別する第１コンポーネントＩＤを提供し、ネットワークにおける第２ネットワークコンポーネントを一意に識別する第２コンポーネントＩＤを提供するステップと、を含む。この方法において、第１ネットワークコンポーネントに、第２公開鍵を受信することと、第１の要求に関連する第１の要求ペイロードを提供することと、第１コンポーネントＩＤと第１の要求ペイロードとを含む第１電子要求データパケットを生成することと、第１秘密鍵で第１電子要求データパケットにデジタル署名することによって第１デジタル署名を生成することと、第１電子要求データパケットと第１デジタル要求署名とを第１ネットワークコンポーネントからネットワークコンポーネントに送信することと、第１公開鍵を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに送信することと、が提供される。第２ネットワークコンポーネントにおいて、第１公開鍵を受信すること、第１電子要求データパケットおよび第１デジタル要求署名を受信すること、第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた第２の記憶装置に少なくとも第１デジタル要求署名を記憶すること、第１電子要求データパケットの受信に応答して第１応答ペイロードを提供すること、第１応答ペイロードは第１要求への第１応答に関連し、第２コンポーネントＩＤ、第１応答ペイロードおよび第１電子要求署名を含む第１電子応答データパケットを生成すること、第１電子応答データパケットを第２秘密鍵でデジタル署名することによって第１デジタル応答署名を生成すること、および第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントに第１電子応答データパケットおよび第１デジタル応答署名を送信すること、が提供される。次に、第１ネットワークコンポーネントにおいて、第１応答電子データパケットおよび第１応答デジタル署名を受信することと、第１ネットワークコンポーネントに割り当てられた第１記憶装置に少なくとも第１デジタル応答署名を記憶することと、第２要求に関連する第２要求ペイロードを提供することと、第１コンポーネントＩＤ、第２要求ペイロードおよび第１デジタル応答署名を含む第２電子要求データパケットを生成することと、第１秘密鍵で第２電子要求データパケットをデジタル署名することによって第２デジタル署名を生成することと、第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに、第２電子要求データパケットおよび第２デジタル要求署名を送信することと、を提供する。
【００１０】
提案技術に関して、伝送された電子データパケットのためのデジタル署名は、電子データパケットが連続して伝送されるとき、さらなる電子データパケットの後続の伝送に含まれる。提案された方法は、電子データパケットの伝送を不正操作から保護する。
【００１１】
電子データパケットの安全な伝送のための方法では、ｎ番目（n>２）のデータ処理演算の文脈において、第１ネットワークコンポーネントに、少なくとも第１および第２ペイロードとは異なる第ｎペイロードを提供することと、第１コンポーネントＩＤ、第ｎペイロード、および、第（ｎ−１）ペイロード、第１コンポーネントＩＤおよび第（ｎ−２）デジタル署名をもつ第（ｎ−１）データパケットのための第１秘密鍵を使用して生成された第（ｎ−１）デジタル署名を含む第ｎ電子データパケットを生成することと、第１秘密鍵で第ｎ電子データパケットにデジタル署名することによって第ｎデジタル署名を生成することと、第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに第ｎ電子データパケットおよび第ｎデジタル署名を送信することと、を提供することも可能である。第２ネットワークコンポーネントでは、第ｎ電子データパケットと第ｎデジタル署名とが受信され、記憶装置に記憶される。
【００１２】
この方法では、第２ネットワークコンポーネントにおいて、第１公開鍵を用いて第１電子データパケットを検証すること、第１公開鍵を用いて第２電子データパケットを検証することも可能である。さらに、第１および第２の検証された電子データパケットの評価を提供することができ、以下のチェックタスクの少なくとも１つが実行される：第１および第２電子データパケットが同じネットワークコンポーネント、すなわち第１ネットワークコンポーネントによって受信されたかどうかをチェックすること；第１および第２電子データパケットが、第１から第２ネットワークコンポーネントへ変更されずに伝送されたかどうかをチェックすること；および第１および第２電子データパケットが第１ネットワークコンポーネントによって指定された順序、たとえば第２電子データパケットの前に第１電子データパケットが受信されたかどうかをチェックすること。
【００１３】
電子データコンポーネントの安全な伝送のための方法において、第１公開鍵を用いた第ｎ電子データパケットの検証と第ｎの検証された電子データパケットの評価とを第２ネットワークコンポーネントに提供することができ、以下のチェックタスクの少なくとも１つが実行される：第１ネットワークコンポーネントによって第ｎ電子データパケットが受信されたかどうかをチェックすること、第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントに変更されずに第ｎ電子データパケットが伝送されたかどうかをチェックすること、および第１ネットワークコンポーネントによって指定された順序で第ｎ電子データパケットが受信されたか、たとえば第ｎ電子データパケットの前に第（ｎ−１）電子データパケットが受信されたかどうかをチェックするチェックタスクの少なくとも１つが実行される。
【００１４】
ネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法では、第２ネットワークコンポーネントにおいて、次のことも提供することができる；第２電子要求データパケット及び第２デジタル要求署名を受信すること；少なくとも第２デジタル要求署名を第２記憶装置に記憶すること；第２電子要求データパケットを受信することに応答して第２応答ペーロードを提供すること、第２応答ペーロードは第２要求への第２応答に関連し；第２コンポーネントＩＤ、第２応答ペイロード及び第２電子要求署名を含む第２電子応答データパケットを生成すること；第２秘密鍵で第２電子応答データパケットをデジタル署名することによって第２デジタル応答署名を生成すること；第２電子応答データパケット及び第２デジタル応答署名を、第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントに送信すること。第２電子応答データパケットと第２デジタル応答署名とが、第１ネットワークコンポーネントにおいて受信され、少なくとも第２デジタル応答署名が第１記憶装置に記憶される。さらに、第２電子応答データパケットも記憶装置に記憶することができる。
【００１５】
電子データパケットの安全な双方向交換のための方法において、以下を第２ネットワークコンポーネントに提供することができる：第１要求に対するさらなる応答を示すさらなる応答ペイロードを提供すること；第２コンポーネントＩＤ、さらなる応答ペイロードおよび第１電子応答署名を含むさらなる電子応答データパケットを生成すること；さらなる電子応答データパケットを第２秘密鍵でデジタル署名することによって、さらなるデジタル応答署名を生成すること；さらなる電子応答データパケットおよびさらなるデジタル応答署名を第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントに送信すること。さらなる電子応答データパケットおよびさらなるデジタル応答署名が第１ネットワークコンポーネントで受信され、少なくともさらなるデジタル応答署名が第１記憶装置に記憶される。
【００１６】
さらなる電子応答データパケットおよびさらなるデジタル応答署名が第２ネットワークコンポーネント内で生成され、第２電子応答データパケットおよび第２デジタル応答署名が第２ネットワークコンポーネント内で生成される前に、第１ネットワークコンポーネントに伝送されるように提供することができる。
【００１７】
ネットワークでは、データパケットおよび／または署名に関連するデータが、ネットワーク内の同一または異なる伝送経路上の送信側と受信側のネットワークコンポーネントとの間で伝送することができる。これにより、例えば、同時に又は連続して、異なる及び少なくとも部分的に分離された伝送経路上で、送信側から受信側ネットワークコンポーネントにデータパケット及び署名を送信することが可能になる。デジタル署名を使用した検証には、送信機の検証（真正性チェック）とデータパケットの整合性チェック（整合性チェック）との両方が含まれる。
【００１８】
以下、図面を参照して、さらなる実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】データ通信リンクを介して互いに電子データパケットを伝送することが可能なネットワークコンポーネントを有するネットワークの模式図である。
【図２Ａ】ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送方法を示す模式図である。
【図２Ｂ】ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送方法を示す模式図である。
【図２Ｃ】ネットワークにおける電子データパケットの安全な伝送方法を示す模式図である。
【図３Ａ】ネットワークにおける電子データパケットの双方向交換のための方法を示す模式図である。
【図３Ｂ】ネットワークにおける電子データパケットの双方向交換のための方法を示す模式図である。
【図３Ｃ】ネットワークにおける電子データパケットの双方向交換のための方法を示す模式図である。
【図３Ｄ】ネットワークにおける電子データパケットの双方向交換のための方法を示す模式図である。
【図３Ｅ】ネットワークにおける電子データパケットの双方向交換のための方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、ネットワークコンポーネント１０．１、．．．、１０.ｍ（ｍ＞２）を有する構成の模式図である。該ネットワークコンポーネントは、ネットワーク内に配置され、データ通信リンク２０．１、．．．、２０.ｋ（ｋ＞２）を介して、電子データパケットを交換することができる。ネットワークコンポーネント１０．１、．．．１０．ｍは、それぞれ、少なくとも１つのプロセッサを有する。該プロセッサは、電子データを処理するように構成されており、その結果、プロセッサは、例えば、電子データパケットを生成して、それらを伝送に利用できるようにしたり、または、受信された電子データパケットを評価したりする。
【００２１】
データ通信リンク３０．１、．．．、３０．ｋは、例えば、電子データパケットの個々の伝送処理に限って、ネットワークコンポーネントの間において、長期的にまたは短期的に形成することができる。
【００２２】
図２は、ネットワークコンポーネント１０．１、．．．、１０．ｎのうちの２つの間、すなわち、一例として、第１ネットワークコンポーネント１０．１と第２ネットワークコンポーネント１０．２との間で、電子データパケットを安全に伝送するための方法を示す図である。
【００２３】
まず、第１ネットワークコンポーネント１０．１における第１のデータ処理演算の文脈における各ステップが、以下で説明される。ステップ１００では、第１公開鍵と第１秘密鍵とによってデジタル署名を行うための第１暗号鍵ペアが提供される。ステップ１０１では、ネットワーク内で第１ネットワークコンポーネント１０．１を一意に識別するための第１コンポーネントＩＤ(identification；識別情報)が提供される。ステップ１０２では、第１ペイロードが提供される。ステップ１０３では、第１コンポーネントＩＤと第１ペイロードとを含む第１電子データパケットが生成される。ペイロードは任意のデータコンテンツ、例えば、測定データ、オーディオおよび／またはビデオデータに関連し得る。ステップ１０４では、第１電子データパケットに第１秘密鍵を用いてデジタル署名することによって、第１デジタル署名が生成される。ステップ１０５では、第１電子データパケットおよび第１デジタル署名は、第１ネットワークコンポーネント１０．１から第２ネットワークコンポーネント１０．２へ送信される。さらに、ステップ１０６では、第１公開鍵は第１ネットワークコンポーネント１０．１から第２ネットワークコンポーネント１０．２に送信される。ここでは、第１暗号鍵ペアが第１ネットワークコンポーネントに提供されるとすぐに、公開鍵を事前に伝送しておくことが可能である。
【００２４】
次に、第１ネットワークコンポーネント１０．１における第２のデータ処理演算の文脈における各ステップが、以下で説明される。ステップ１０７では、第１ペイロードとは異なる第２ペイロードが提供される。ステップ１０８では、第１コンポーネントＩＤ、第２ペイロード、および第１デジタル署名を含む第２電子データパケットが生成される。ステップ１０９では、第２電子データパケットに第１秘密鍵を用いてデジタル署名することによって、第２デジタル署名が生成される。ステップ１１０では、第２電子データパケットおよび第２デジタル署名は、第１ネットワークコンポーネント１０．１から第２ネットワークコンポーネント１０．２へ送信される。
【００２５】
第２ネットワークコンポーネント１０．２においては、上述の方法について、以下の工程が提供される。第１電子データパケットおよび第１デジタル署名、ならびに、第２電子データパケットおよび第２デジタル署名は、同時にまたは連続して受信される（ステップ１１１）。第１電子データパケットおよび第２電子データパケット、ならびに、第１デジタル署名および第２デジタル署名は、第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた記憶装置に記憶される（ステップ１１２）。第１公開鍵は、第２ネットワークコンポーネントにおいて受信され（ステップ１１３）、上述の記憶装置に記憶される（ステップ１１４）。
【００２６】
電子データパケットの安全な伝送方法において、ｎ番目（ｎ＞２）のデータ処理演算が、第１ネットワークコンポーネント１０．１において提供されてもよい。該方法は、以下の各ステップ；少なくとも第１ペイロードおよび第２ペイロードとは別の第ｎペイロードを提供するステップ（ステップ１１５）と、第１コンポーネントＩＤ、第ｎペイロードおよび第（ｎ−１）デジタル署名を含む第ｎ電子データパケットであって、第（ｎ−１）ペイロード、第１コンポーネントＩＤおよび第（ｎ−２）デジタル署名を有する第（ｎ−１）データパケットに対応する第１秘密鍵を用いて生成された、該第ｎ電子データパケットを生成するステップ（ステップ１１６）と、第１秘密鍵を用いて第ｎ電子データパケットにデジタル署名することによって第ｎデジタル署名を生成するステップ（ステップ１１７）と、第ｎ電子データパケットおよび第ｎデジタル署名を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントへ送信するステップ（ステップ１１８）と、を含んでいてもよい。
【００２７】
第２ネットワークコンポーネントでは、第ｎ電子データパケットおよび第ｎデジタル署名が受信され、上述の記憶装置に記憶される（ステップ１１９、１２０）。
【００２８】
次に、第２ネットワークコンポーネント１０．２において、電子データパケットが正当にかつ不正操作無しに伝送されることをチェックするために、１つ以上のチェックタスクを実行されてもよい。ここで、上述のチェックタスクにおいて、ステップ１２１では、第１電子データパケットの伝送されたデジタル署名が第１電子データパケットの内容と一致するかどうかを判断するための第１電子鍵を使用して、第１電子データパケットを最初にチェック（検証）してもよい。ステップ１２２では、上述のような検証が、第１公開鍵を用いて第２電子データパケットに対して行われる。受信されたデータパケットは、データの完全性がチェックされるだけではない。むしろ、デジタル署名を用いた検証は、送信機の検証（真正性）とデータパケットの完全性チェック（完全性）との両方を含む。
【００２９】
次いで、第１および第２の検証された電子データパケットが評価されてもよい（ステップ１２３）。以下のチェックタスク；第１電子データパケットおよび第２電子データパケットが同じネットワークコンポーネント、すなわち、第１ネットワークコンポーネント１０．１によって受信されたかどうかをチェックすること、第１電子データパケットおよび第２電子データパケットが第１ネットワークコンポーネント１０．１から第２ネットワークコンポーネント１０．２へ、改ざんが起こることなく伝送されたかどうかをチェックすること、および、第１電子データパケットおよび第２電子データパケットが、第１ネットワークコンポーネント１０．１によって指定された順序で受信されたか、すなわち、第２電子データパケットの前に第１電子データパケットが受信されたかどうかをチェックすること、の少なくとも１つが実行され得る。
【００３０】
同様に、上述の方法は、第ｎ電子データパケットが評価されること、および、チェックされることを含んでいてもよい。
【００３１】
図３は、ネットワークにおける電子データパケットの安全な双方向交換のための方法を示す模式図である。ステップ２００では、第１公開鍵と第１秘密鍵とを用いてデジタル署名するための第１暗号鍵ペアが、第１ネットワークコンポーネント１０．１において提供される。ステップ２０１では、第２ネットワークコンポーネントにおいて、第２公開鍵と第２秘密鍵とを用いてデジタル署名するための第２暗号鍵ペアが提供される。ステップ２０２およびステップ２０３では、ネットワーク内の第１ネットワークコンポーネントおよび第２ネットワークコンポーネントを一意に識別する第１コンポーネントＩＤおよび第２コンポーネントＩＤが、第１ネットワークコンポーネント１０．１および第２ネットワークコンポーネント１０．２内に提供される。
【００３２】
第１ネットワークコンポーネント１０．１では、上述の方法について、第２公開鍵を受信するステップ（ステップ２０４）、第１要求に対応する第１要求ペイロードを提供するステップ（ステップ２０５）、第１コンポーネントＩＤと第１要求ペイロードとを含む第１電子要求データパケットを生成するステップ（ステップ２０６）、第１秘密鍵を用いて第１電子要求データパケットにデジタル署名することによって第１デジタル署名を生成するステップ（ステップ２０７）、第１電子要求データパケットと第１デジタル要求署名を第１ネットワークコンポーネントからネットワークコンポーネントに送信するステップ（ステップ２０８）、および、第１公開鍵を第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントへ送信するステップ（ステップ２０９）が提供される。
【００３３】
第２ネットワークコンポーネント１０．２には、第１公開鍵を受信するステップ（ステップ２１０）と、第１電子要求データパケットおよび第１デジタル要求署名を受信するステップ（ステップ２１１）と、第２ネットワークコンポーネントに割り当てられた第２記憶装置に、少なくとも第１デジタル要求署名を記憶するステップ（ステップ２１２）と、第１電子要求データパケットの受信に応答して、第１要求に対する第１応答に関連している第１応答ペイロードを提供するステップ（ステップ２１３）と、第２コンポーネントＩＤ、第１応答ペイロードおよび第１電子要求署名を含む第１電子応答データパケットを生成するステップ（ステップ２１４）と、第１電子応答データパケットに第２秘密鍵を用いてデジタル署名することによって第１デジタル応答署名を生成するステップ（ステップ２１５）と、第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントへ第１電子応答データパケットおよび第１デジタル応答署名を送信するステップ（ステップ２１６）と、が提供される。
【００３４】
第１ネットワークコンポーネント１０．１には、また、第１応答電子データパケットおよび第１応答デジタル署名を受信するステップ（ステップ２１７）と、第１ネットワークコンポーネントに割り当てられた第１記憶装置に、少なくとも第１デジタル応答署名を記憶するステップ（ステップ２１８）と、第２要求に関連する第２要求ペイロードを提供するステップ（ステップ２１９）と、第１コンポーネントＩＤ、第２要求ペイロードおよび第１デジタル応答署名を含む第２電子要求データパケットを生成するステップ（ステップ２２０）と、第１秘密鍵を用いて第２電子要求データパケットにデジタル署名することによって第２デジタル署名を生成するステップ（ステップ２２１）と、第１ネットワークコンポーネントから第２ネットワークコンポーネントへ、第２電子要求データパケットおよび第２デジタル要求署名を送信するステップ（ステップ２２２）と、が提供される。
【００３５】
電子データパケットの安全な双方向交換のための方法では、第２ネットワークコンポーネントにおいて、第２電子要求データパケットおよび第２デジタル要求署名を受信するステップ（ステップ２２３）と、少なくとも第２デジタル要求署名を第２記憶装置に記憶するステップ（ステップ２２４）と、第２電子要求データパケットを受信したことに応答して、第２要求に対する第２応答に関連している第２応答ペイロードを提供するステップ（ステップ２２５）と、第２コンポーネントＩＤ、第２応答ペイロードおよび第２電子要求署名を含む第２電子応答データパケットを生成するステップ（ステップ２２６）と、第２秘密鍵を用いて第２電子応答データパケットにデジタル署名することによって、第２デジタル応答署名を生成するステップ（ステップ２２７）と、第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントへ、第２電子応答データパケットおよび第２デジタル応答署名を送信するステップ（ステップ２２８）と、が提供されてもよい。
【００３６】
第２電子応答データパケットおよび第２デジタル応答署名は、第１ネットワークコンポーネント１０．１で受信され（ステップ２２９）、少なくとも第２デジタル応答署名は、第１記憶装置に記憶される（ステップ２３０）。
【００３７】
加えて、データパケットの双方向交換のための方法では、第２ネットワークコンポーネントにおいて、第１要求に対するさらなる応答を示すさらなる応答ペイロードを提供するステップ（ステップ２３１）と、第２コンポーネントＩＤ、さらなる応答ペイロードおよび第１電子応答署名を含むさらなる電子応答データパケットを生成するステップ（ステップ２３２）と、第２秘密鍵を用いてさらなる電子応答データパケットにデジタル署名することによりさらなるデジタル応答署名を生成するステップ（ステップ２３３）と、第２ネットワークコンポーネントから第１ネットワークコンポーネントへ、さらなる電子応答データパケットおよびさらなるデジタル応答署名を送信するステップ（ステップ２３４）と、が提供されてもよい。
【００３８】
さらなる電子応答データパケットおよびさらなるデジタル応答署名は、第１ネットワークコンポーネント１０．１において受信され（ステップ２３５）、少なくともさらなるデジタル応答署名は記憶される（ステップ２３６）。
【００３９】
次に、それぞれの受信機側で公開鍵を用いて行われる電子データパケットの検証は、上述のように実行することができ、ここで、説明されたチェックタスクのうちの１つ以上が実行されてもよい。
【００４０】
このプロセスでは、データパケットの送信側ネットワークコンポーネント（生成デバイス、例えば、センサデバイス）と、実際のおよび潜在的なすべての受信側ネットワークコンポーネント（受信機）との間に信頼関係が確立される。この目的のために、非対称鍵ペアが生成デバイスに提供され（古典的な非対称暗号）、公開鍵は、ネットワーク内のすべての受信機に通信されるか、または、これらの受信機が効率的で安全にアクセスできるようなやり方で提供される。逆に、受信機の任意の必要な応答（確認等）の信頼性を確立するために、受信機はまた、鍵ペアを生成し、次に、公開部分をデータ生成デバイス（送信側ネットワークコンポーネント）にとって利用可能にする。秘密鍵の所有権をチェックするための適切な手段が必要とされる（例えば、Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎベースの鍵交換）。
【００４１】
データパケットの受信機が、このデータパケットがデータパケットの生成デバイスから発信されたということを確証できるように、すべてのデータパケットは、生成デバイスの秘密鍵を使って生成デバイスによって署名される。結果としての署名はデータパケットと共に、処理または伝送経路全体に亘って「パケット」として保持される。受信機は、この署名を、生成デバイスから以前に受信した公開鍵を使用してチェックすることができる（公開鍵を用いて署名を作成することは不可能である）。これは、２つの重要な問題を解決する。（ｉ）データパケットまたは署名に対する不正操作はチェック時にエラーをもたらすため、データパケットの完全性が保証される。（ｉｉ）データパケット（送信側ネットワークコンポーネントによって元々生成された）の真正性が保証される。
【００４２】
これは、データ伝送全体に亘って不正操作を行う余地を与えない（あるいは、署名をチェックするだけで判断ができる）ということ、および、データパケットの発信元が保証される（この送信機のみがこの署名を生成するために必要な秘密鍵の所有権を持つ）ということを意味する。両当事者（生成デバイスおよび受信機、すなわち、送信側ネットワークコンポーネントおよび受信側ネットワークコンポーネント）が、それぞれの鍵の交換および検証を事前に完了している限り、安全でない、信頼できない、または認証されていないデータ経路を介しての伝送であっても、データの信頼性は制限されない。
【００４３】
送信機がデータに１回封をするだけで、その後のすべての実際の処理ステップおよび潜在的な処理ステップの信頼性が保証される。
【００４４】
以下では、データ伝送における完全性、真正性、シーケンスを安全にすることについての説明を行う。以下の略語が使用される。Ｓは、送信機（送信側ネットワークコンポーネント）を、Ｒは、受信機（送信側ネットワークコンポーネント）を、ｓｉｇ［ｎ，Ｘ］は、Ｘの第ｎ署名を、ＩＤＸは、デバイスｘの識別情報を、ｐａｙｌｏａｄ  ｎは、第ｎデータパケットのペイロードを示す。
【００４５】
前提として、送信機Ｓが秘密鍵と公開鍵とから鍵ペアを生成したものとする。該送信機は、ネットワーク内で固有のＩＤを生成したか、または、製造過程で固有のＩＤを受信したものとする。受信機Ｒは、第１データパケットを受信する前に、送信機Ｓの公開鍵にアクセスしたものとする。非対称暗号化の文脈における鍵ペアの公開鍵を安全に交換するための方法は、様々な実施形態においてそのようなものとして知られている。
【００４６】
送信機は、いくつかの（１より多くの）データパケットを受信機に送信したいと考えており、このデータ（ｐａｙｌｏａｄ  １、ｐａｙｌｏａｄ  ２など）が利用可能である。次に、複数のデータパケットを伝送する方法は、
（１）初め（ＳからＲへのデータパケット１）：［ＩＤＳ，０，ｐａｙｌｏａｄ  １］ｓｉｇ［１，Ｓ］
（２）シーケンス１（ＳからＲへのデータパケット２）：［ＩＤＳ，ｓｉｇ［１，Ｓ］，ｐａｙｌｏａｄ  ２］ｓｉｇ［２，Ｓ］
．．．
（ｎ）シーケンスｎ（データパケットｎ＋１）：［ＩＤＳ，ｓｉｇ［ｎ，Ｓ］，ｐａｙｌｏａｄ  ｎ］ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｓ］
のように概略的に示すことができる。
【００４７】
前のデータパケットの署名と個々のデータパケットの署名を受け入れることにより、受信機は、（ｉ）すべてのパケットが同じ送信機（Ｓ）から来たこと、（ｉｉ）すべてのパケットが改ざんされずに伝送されたこと、そして、（ｉｉｉ）すべてのパケットが送信機によって開始されたシーケンスで受信されたことを保証することができる。
【００４８】
Ｒは、送信機ごとに最後の署名ｓｉｇ［ｎ，Ｓ］を常に保存する。
【００４９】
両方のパートナー、すなわち、送信機および受信機が、公開鍵の事前のチェックを通じて他方のパートナーを信頼している場合、真正性が与えられる。その場合、伝送中にどちらのパートナーが送信機であり、どちらのパートナーが受信機であるのかは重要ではない。データ伝送は、所与のセーフガードを用いて両方向に行うことができる。
【００５０】
このタイプのデータ伝送では、いくつの受信機が日付を受信し、転送したかは重要ではない。データの信頼性は、伝送ステップまたは処理ステップの任意の時点でチェックすることができる。
【００５１】
ネットワークにおけるデータパケットの伝送の双方向保護の適用例を以下に説明する。
【００５２】
以下の要件が適用されているものとする：
ａ．  送信機Ｓおよび受信機Ｒは、秘密鍵と公開鍵とから構成される鍵ペアを、各々生成しておく。送信側Ｓおよび受信機Ｒは、それぞれ、固有のＩＤを生成しているか、または製造過程で該固有のＩＤを受信している（ハードウェアＩＤ）。
ｂ．  受信機Ｒは、第１データパケットを受信する前に、送信機Ｓの公開鍵にアクセスしておく。第１データパケットを受信する前に、送信機Ｓは、受信機Ｒの公開鍵に対するアクセス権を与えられている。非対称暗号の文脈における鍵ペアの公開鍵を安全に交換する方法が様々な実施形態において知られている。
ｃ．  送信側のプログラムコードはいくつかの（１より多くの）データパケットを受信機に送信したいと考えており、このデータ（ｐａｙｌｏａｄ  １、ｐａｙｌｏａｄ  ２など）が利用可能である。
【００５３】
ケースＡでは、連続性のない単純な要求応答サイクルが想定される。その結果、次のようなことが起こる:
１．  初め（データパケット１）
ＳからＲへ  ［ＩＤＳ，０，ＲＥＱＵＥＳＴ  １］ｓｉｇ［１，Ｓ］
ＲからＳへ  ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［１，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  １］ｓｉｇ［１，Ｒ］
ＲからＳへ  ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［１，Ｒ］，ＲＥＰＬＹ  １ａ]ｓｉｇ[２，Ｒ]（任意）
２．  シーケンス１（データパケット２）
ＳからＲへ［ＩＤ，ｓｉｇ［１，Ｓ］，ＲＥＱＵＥＳＴ  ２］ｓｉｇ［２，Ｓ］
ＲからＳへ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［２，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  ２］ｓｉｇ［２，Ｒ］
．．．
ｎ．  シーケンスｎ（データパケットｎ＋１）
ＳからＲへ［ＩＤ，ｓｉｇ［ｎ，Ｓ］，ＲＥＱＵＥＳＴ  ｎ］ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｓ］
ＲからＳへ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  ｎ］ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｒ］
ケースＡは、処理１に加えて、要求に対する応答は、本当にこの要求に対してのみなされたという保証を送信機に与える。正しいＲＥＰＬＹが受信されると、この要求に対してそれ以上のＲＥＰＬＹは受け入れられない。ＲＥＱＵＥＳＴが複数のＲＥＰＬＹをトリガする場合、これらは順番に連鎖させる必要がある。
【００５４】
受信機Ｒは、常に各送信機の最後の署名ｓｉｇ［ｎ，Ｓ］を保存する。
【００５５】
ケースＢでは、双方向データ通信の完全な保護が提供される。その結果、次のようなことが起こる:
１．  初め（データパケット１）
ＳからＲへ［ＩＤＳ，０，ＲＥＱＵＥＳＴ  １］ｓｉｇ［１，Ｓ］
ＲからＳへ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［１，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  １］ｓｉｇ［１，Ｒ］
２．  シーケンス１（データパケット２）
ＳからＲへ［ＩＤ，ｓｉｇ［１，Ｒ］，ＲＥＱＵＥＳＴ  ２］ｓｉｇ［２，Ｓ］
ＲからＳへ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［２，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  ２］ｓｉｇ［２，Ｒ］
．．．
ｎ．  シーケンスｎ（データパケットｎ＋１）
ＳからＲへ［ＩＤ，ｓｉｇ［ｎ，Ｒ］，ＲＥＱＵＥＳＴ  ｎ］ｓｉｇ[ｎ＋１，Ｓ］
ＲからＳへ［ＩＤＥ，ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｓ］，ＲＥＰＬＹ  ｎ］ｓｉｇ［ｎ＋１，Ｒ］
ケースＢは、両方向におけるシーケンスの絶対的な信頼性を有するＲＥＱＵＥＳＴ／ＲＥＰＬＹシーケンスを保証する。受信機Ｒは、常に各送信機の最後の署名ｓｉｇ［ｎ，Ｓ］を保存しなければならない。
【００５６】
上記の説明、特許請求の範囲、および図面に開示された本発明の特徴は、本発明をその様々な実施形態で実施するために、個々に、および任意の組合せで重要であり得る。
【図１】
2021521706.tif 000003
【図２ａ】
2021521706.tif 000004
【図２ｂ】
2021521706.tif 000005
【図２ｃ】
2021521706.tif 000006
【図３ａ】
2021521706.tif 000007
【図３ｂ】
2021521706.tif 000008
【図３ｃ】
2021521706.tif 000009
【図３ｄ】
2021521706.tif 000010
【図３ｅ】
2021521706.tif 000011
【国際調査報告】
2021521706.tif 000012
2021521706.tif 000013
2021521706.tif 000014
2021521706.tif 000015
2021521706.tif 000016
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