(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コミッショニングリクエストをルーティングするルータノードの装置であって、
リレーノードを有するメッシュネットワークへ前記ルータノードを接続するメッシュネットワークユニットと、
前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ前記ルータノードを接続するワイドエリアネットワークユニットと、
前記メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティをリレーノードから受け取る受信ユニットと、
前記加入ノードの前記アイデンティティ及び前記ルータノードのアイデンティティに基づき前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
少なくとも前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記認証トークンが有効であるかどうかを確認する確認ユニットと、
前記認証トークンが有効である場合にのみ前記ハンドシェイク信号を前記ワイドエリアネットワーク上で前記サーバへ転送する転送ユニットと
を有する、ルータノードの装置。
【請求項２】
前記確認ユニットは、前記認証トークンが有効であるかどうかを判定するように、前記認証トークンにより認証される情報をブラックリスト内のエントリ及び／又はホワイトリスト内のエントリと比較するよう構成される、
請求項１に記載のルータノードの装置。
【請求項３】
リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする前記加入ノードの装置であって、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される、前記装置において、
前記ルータノードのアイデンティティを前記リレーノードから受け取る受信ユニットと、
前記ルータノードの前記アイデンティティ及び前記加入ノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
前記メッシュネットワークに加わる許可を前記サーバに要求するハンドシェイク信号を生成するハンドシェイクユニットと、
前記加入ノードの認証データ及び前記加入ノードと前記ルータノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、認証トークンを計算する認証トークンユニットと、
前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送る送信ユニットと
を有する、加入ノードの装置。
【請求項４】
前記キー生成ユニットは、前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを更に生成するよう構成され、
当該加入ノードの装置は、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンに署名する署名ユニットを更に有し、
前記送信ユニットは、前記署名ユニットによって署名された前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送るよう構成される、
請求項３に記載の加入ノードの装置。
【請求項５】
リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする前記リレーノードの装置であって、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される、前記装置において、
前記ルータノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティを前記加入ノードへ送る送信ユニットと、
前記加入ノードのアイデンティティを受け取るアイデンティティ受信ユニットと、
前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
前記加入ノードが前記メッシュネットワークに加わるための許可を要求するハンドシェイク信号及び認証トークンを前記加入ノードから受け取るハンドシェイク受信ユニットと、
前記加入ノードと前記リレーノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンが署名されているかどうかを確かめる検証ユニットと、
前記検証ユニットの出力に基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記ルータノードへ転送する転送ユニットと
を有する、リレーノードの装置。
【請求項６】
前記認証トークンは、前記加入ノードのアイデンティティの証明を示す、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記ルータノードは、前記ワイドエリアネットワークへ直接接続される前記メッシュネットワークのボーダールータノードである、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記ハンドシェイク信号は、データグラム・トランスポート・レイヤ・セキュリティ（ＤＴＬＳ）ハンドシェイク信号を有する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記キー生成ユニットは、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキー及び／又は前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づき生成するよう構成される、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
コミッショニングリクエストをルーティングするルータノードの方法であって、
リレーノードを有するメッシュネットワークへ前記ルータノードを接続することと、
前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ前記ルータノードを接続することと、
前記メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティをリレーノードから受け取ることと、
前記加入ノードの前記アイデンティティ及び前記ルータノードのアイデンティティに基づき前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
少なくとも前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記認証トークンが有効であるかどうかを確認することと、
前記認証トークンが有効である場合にのみ前記ハンドシェイク信号を前記ワイドエリアネットワーク上で前記サーバへ転送することと
を有する、ルータノードの方法。
【請求項１１】
リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする前記加入ノードの方法であって、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される、前記方法において、
前記ルータノードのアイデンティティを前記リレーノードから受け取ることと、
前記ルータノードの前記アイデンティティ及び前記加入ノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
前記メッシュネットワークに加わる許可を前記サーバに要求するハンドシェイク信号を生成することと、
前記加入ノードの認証データに基づき認証トークンを計算し、該認証トークンを、前記加入ノードと前記ルータノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき暗号化することと、
前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送ることと
を有する、加入ノードの方法。
【請求項１２】
リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする前記リレーノードの方法であって、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される、前記方法において、
前記ルータノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティを前記加入ノードへ送ることと、
前記加入ノードのアイデンティティを受け取ることと、
前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
前記加入ノードが前記メッシュネットワークに加わるための許可を要求するハンドシェイク信号及び認証トークンを前記加入ノードから受け取ることと、
前記加入ノードと前記リレーノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンが署名されているかどうかを確かめることと、
前記確かめることの出力に基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記ルータノードへ転送することと
を有する、リレーノードの方法。
【請求項１３】
コンピュータ可読媒体に記憶されているコンピュータプログラムであって、
プロセッシングデバイスに、請求項１０乃至１２のうちいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全なネットワークアクセスに関する。より具体的には、本発明は、リレーノードと、サーバを含むワイドエリアネットワークへ接続されるボーダールータノードとを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノのインターネット（Internet  of  Things）において、デバイスは、ワイドエリアネットワーク（例えば、インターネット）へ接続され得る。そのようなワイドエリアネットワークは、例えば、ＧＰＲＳ若しくはＵＭＴＳのようなモバイルキャリアネットワーク、又は何らかの高速バックホールリンクを用いて、実現され得る。更に、デバイスは、互いと接続されて、集合的にメッシュネットワークを形成し得る。メッシュネットワークにおいて、いくつかのデバイスは、第１のデバイスから第２のデバイスへ送られるメッセージを転送する働きをする。そのようなメッシュネットワーク技術の例は、６ＬｏＷＰＡＮである。６ＬｏＰＡＮは、８０２．１５．４ネットワーク（メッシュネットワークの例である。）上でＩＰｖ６を使用することを可能にするアダプテーションレイヤである。
【０００３】
例えば、デバイスのサブセットはワイドエリア接続を有し、メッシュネットワーク内の他のデバイスがそれらのワイドエリア接続を使用することを可能にするゲートウェイとして働く。そのようなデバイスはボーダールータと呼ばれる。ボーダールータは、メッシュネットワークと、例えば、セルラー（ＧＰＲＳ）又はワイドエリアネットワーク上でボーダールータへ接続されるサーバとの間のゲートウェイとなる。
【０００４】
メッシュネットワークは、Ｌ２  Ｋｅｙとしても知られているネットワークキーによって、ネットワークレイヤにおいて保護され得る。ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準は、種々の動作モードによって提供されるセキュリティメカニズム及びプロパティを概説する。例えば、ＡＥＳブロックサイファ（cipher）は、ＣＣＭ（ＡＥＳ−ＣＣＭ，Authenticated  Encryption  with  Associated  Data（ＡＥＡＤ））モードにおいて使用され、Ｌ２  Ｋｅｙは、認証及び／又は暗号化を提供するためにサイファによって使用される。通常のことであるが、ネットワークワイドＬ２  Ｋｅｙは、特定のエリア内のノードによって共有される。エリアは、複数のメッシュに及んでよい。
【０００５】
国際公開第２００９／０９０６１６（Ａ１）号（特許文献１）は、ネットワークにおいてセキュリティを破られた暗号化キー素材を制御し、捕捉されたノードをネットワークから除き、不正侵入されていないデバイスにおいて、セキュリティを破られたキー素材を更新するワイレスシステム及び方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９０６１６（Ａ１）号
【発明の概要】
【０００７】
ネットワーク通信のセキュリティ機能を改善することが有利となる。この懸案事項によりよく対処するよう、本発明の第１の態様は、コミッショニングリクエストをルーティングするルータノードの装置であって、
リレーノードを有するメッシュネットワークへ前記ルータノードを接続するメッシュネットワークユニットと、
前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ前記ルータノードを接続するワイドエリアネットワークユニットと、
前記メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティをリレーノードから受け取る受信ユニットと、
前記加入ノードの前記アイデンティティ及び前記ルータノードのアイデンティティに基づき前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
少なくとも前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記認証トークンが有効であるかどうかを確認する確認ユニットと、
前記認証トークンが有効である場合にのみ前記ハンドシェイク信号を前記ワイドエリアネットワーク上で前記サーバへ転送する転送ユニットと
を有する、ルータノードの装置を提供する。
【０００８】
ルータノードは、より安全にコミッショニングメッセージを扱うことができる。これは、加入ノードとの通信がペアワイズのアイデンティティに基づくキーを用いて保護されるからである。更には、認証トークンは、加入ノードから受信されるコミッショニングメッセージを転送する前に、加入ノードのクレデンシャルの確認を行うことを可能にする。このことは、不正なコミッショニングリクエストのための（場合により高価な）ワイドエリアネットワークの不適切な使用を防ぐのに役立つとともに、ＤｏＳ（denial-of-service）攻撃のような、サーバに対する攻撃を防ぐのに役立つ。
【０００９】
前記確認ユニットは、前記認証トークンが有効であるかどうかを判定するように、前記認証トークンにより認証される情報をブラックリスト内のエントリ及び／又はホワイトリスト内のエントリと比較するよう構成され得る。このことは、認証トークンの正確な確認を行うのに役立つ。例えば、ノードがサーバによって一度再利用された後、そのノードはルータのブラックリストに置かれ、それにより、加入ノードは、ネットワークに加わろうと試みるために再度同じクレデンシャルを使用することができない。特定の例において、ルータノードを通じて既にコミッショニングされたノード（例えば、ネットワークに加わるためのリクエストを伴うハンドシェイク信号がルータノードを通じて既に転送されているノード）は、サーバへ転送されたコミッショニングリクエストを再度有することを認められ得ない。例えば、ルータは、ルータノードを通じてコミッショニングリクエストを送ったノードを含むリストを保持することによって、このことを確認するよう構成され得る。認証トークンの有効性は、リストに対して認証トークンを確認することによって、確認され得る。
【００１０】
本発明の他の態様に従って、リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする前記加入ノードの装置が、提供される。ここで、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。当該装置は、
前記ルータノードのアイデンティティを前記リレーノードから受け取る受信ユニットと、
前記ルータノードの前記アイデンティティ及び前記加入ノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
前記メッシュネットワークに加わる許可を前記サーバに要求するハンドシェイク信号を生成するハンドシェイクユニットと、
前記加入ノードの認証データ及び前記加入ノードと前記ルータノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、認証トークンを計算する認証トークンユニットと、
前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送る送信ユニットと
を有する。
【００１１】
この加入ノードは、認証トークン及びハンドシェイク信号を供給することによって、ルータノード及びサーバと協働する。それにより、それは、安全な方法でメッシュネットワークにコミッショニングされ得る。例えば、認証トークンユニットは、加入ノードとルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、加入ノードの認証データを暗号化するよう構成され得、送信ユニットは、暗号化された形で認証トークンを送るよう構成され得る。
【００１２】
前記キー生成ユニットは、前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを更に生成するよう構成され得る。当該加入ノードの装置は、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンに署名する署名ユニットを更に有し得る。前記送信ユニットは、前記署名ユニットによって署名された前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送るよう構成され得る。
【００１３】
これは更に、リレーのための更なる暗号化レイヤによって、コミッショニングメッセージの安全性を改善する。このようにして、リレーはまた、署名を用いて加入ノードのアイデンティティに対するイニシャルチェックを行うことができる。
【００１４】
本発明の他の態様に従って、リレーノードの装置が提供される。リレーノードは、当該リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングするよう構成される。このとき、前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。当該装置は、
前記ルータノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティを前記加入ノードへ送る送信ユニットと、
前記加入ノードのアイデンティティを受け取るアイデンティティ受信ユニットと、
前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニットと、
前記加入ノードが前記メッシュネットワークに加わるための許可を要求するハンドシェイク信号及び認証トークンを前記加入ノードから受け取るハンドシェイク受信ユニットと、
前記加入ノードと前記リレーノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンが署名されているかどうかを確かめる検証ユニットと、
前記検証ユニットの出力に基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記ルータノードへ転送する転送ユニットと
を有する。
【００１５】
これは更に、リレーによって加入ノードのアイデンティティに対する確認を行うことによって、好ましくないコミッショニングリクエストを制限するようメッシュネットワークの安全性を改善する。任意に、この装置は、ネットワークに現在加わっていない加入ノードからのコミッショニングリクエストを受信及び転送することができるメッシュネットワークの各ノードにおいても受けられ得る。
【００１６】
上記の装置のいずれかにおいて、前記認証トークンは、前記加入ノードのアイデンティティの証明を示し得る。例えば、それは、工場で通信デバイスにおいて予めプログラムされたクレデンシャルの署名された組である。
【００１７】
前記ルータノードは、前記ワイドエリアネットワークへ直接接続される前記メッシュネットワークのボーダールータノードであることができる。このことは、ワイドエリアネットワークの好ましくない使用を防ぐのに役立つとともに、ボーダールータでない他のルータノードで必要とされるプロセッシングの量を制限する。
【００１８】
上記の装置のいずれかにおいて、前記ハンドシェイク信号は、データグラム・トランスポート・レイヤ・セキュリティ（ＤＴＬＳ；datagram  transport  layer  security）ハンドシェイク信号を有し得る。
【００１９】
上記の装置のいずれかにおいて、前記キー生成ユニットは、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、当該装置において保持されている、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づき、生成するよう構成され得る。更には、前記キー生成ユニットは、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づき生成するよう構成され得る。それらの２つのキーは、同じ、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づいてよい。任意に、２つのキーは、同じノードの２つのアイデンティティに従って、異なった、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づいてよい。アイデンティティ及びキー素材は、ノードにとって特有であり得る。
【００２０】
本発明の他の態様に従って、ルートノードの方法が、コミッショニングリクエストをルーティングするために提供される。当該方法は、
リレーノードを有するメッシュネットワークへ前記ルータノードを接続することと、
前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ前記ルータノードを接続することと、
前記メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティをリレーノードから受け取ることと、
前記加入ノードの前記アイデンティティ及び前記ルータノードのアイデンティティに基づき前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
少なくとも前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記認証トークンが有効であるかどうかを確認することと、
前記認証トークンが有効である場合にのみ前記ハンドシェイク信号を前記ワイドエリアネットワーク上で前記サーバへ転送することと
を有する。
【００２１】
本発明の他の態様に従って、加入ノードの方法が、リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングするために提供される。前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。当該方法は、
前記ルータノードのアイデンティティを前記リレーノードから受け取ることと、
前記ルータノードの前記アイデンティティ及び前記加入ノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記ルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
前記メッシュネットワークに加わる許可を前記サーバに要求するハンドシェイク信号を生成することと、
前記加入ノードの認証データに基づき認証トークンを計算し、該認証トークンを、前記加入ノードと前記ルータノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき暗号化することと、
前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記リレーノードへ送ることと
を有する。
【００２２】
本発明の他の態様に従って、リレーノードの方法が、前記リレーノード及びルータノードを有するメッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングするために提供される。前記ルータノードは、前記メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。当該方法は、
前記ルータノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティを前記加入ノードへ送ることと、
前記加入ノードのアイデンティティを受け取ることと、
前記加入ノードのアイデンティティ及び前記リレーノードのアイデンティティに基づき、前記加入ノードと前記リレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することと、
前記加入ノードが前記メッシュネットワークに加わるための許可を要求するハンドシェイク信号及び認証トークンを前記加入ノードから受け取ることと、
前記加入ノードと前記リレーノードとの間の前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンが署名されているかどうかを確かめることと、
前記確かめることの出力に基づき、前記ハンドシェイク信号及び前記認証トークンを前記ルータノードへ転送することと
を有する。
【００２３】
本発明の他の態様に従って、コンピュータプログラム製品が、コンピュータ可読媒体に記憶されて提供される。コンピュータプログラムは、プロセッシングデバイスに、上記の方法のうちのいずれか１つ以上を実施させる命令を有する。
【００２４】
当業者に明らかなように、本発明の上記の実施形態、実施、及び／又は態様のうちの２つ以上は、有用と考えられる如何なる方法でも組み合わされ得る。当業者は、特許請求の範囲によって定義される本発明の適用範囲及び主旨、並びにその均等から外れることなしに、本願で開示されている技術の様々な変形を実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のそれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図１】メッシュネットワーク及びサーバのブロック図である。
【図２】ボーダールータノードのブロック図である。
【図３】加入ノードのブロック図である。
【図４】リレーノードのブロック図である。
【図５】ルータノードがコミッショニングリクエストをルーティングする方法のフローチャートである。
【図６】加入ノードがメッシュネットワークに加わろうと試みる方法のフローチャートである。
【図７】リレーノードがコミッショニングリクエストを転送する方法のフローチャートである。
【図８】メッシュネットワークにおける多数の例となるノードのブロック図である。
【図９】メッシュネットワークにおけるノードの第１の例のブロック図である。
【図１０】メッシュネットワークにおけるノードの第２の例のブロック図である。
【図１１】メッシュネットワークにおけるノードの第３の例のブロック図である。
【図１２】メッシュネットワークにおけるメッセージの安全な交換のための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下で、実施形態は、更に詳細に記載される。なお、本明細書で与えられている詳細は、本発明を説明するために使用される例としてのみ意図される。それらの詳細は、本発明を制限するよう意図されない。本開示に対する変形及び追加は、本開示を考慮して当業者によって行われ得る。
【００２７】
メッシュネットワークは、少数又は多数のノードを有することができる。ノードは、メッシュネットワークによって互いとメッセージをやり取りすることができる。ネットワーク内のいくつか（又は全て）のノードは、第１のノードから第２のノードへメッセージを転送することができるリレーノードとなることができる。それにより、メッセージは、それらの発信ノードからそれらのあて先ノードへネットワークに沿って移動することができる。このために、アドレッシングメカニズムがメッシュネットワークにおいて用いられ得る。更に、ルータノードは、メッシュネットワークを通じて進行中であるメッセージをルーティングするようネットワーク上に存在し得る。１つ以上のボーダールータノードがメッシュネットワークにおいて存在し得る。ボーダールータノードの役割は、メッシュネットワークをワイドエリアネットワークへ接続することである。これは、ワイドエリアネットワークへのモバイルデータネットワーク（例えば、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ）、Ｗｉ−Ｆｉ接続、又はケーブル接続を通じて行われ得る。ワイドエリアネットワークは、例えば、インターネットであり得る。ネットワークノードとしてメッシュネットワークに加わりたいデバイスは、本開示では、加入ノードと称される。一般に、加入ノードのための第１の接点は、メッシュネットワークのリレーノードであり得る。その後、加入ノードによって送信された認証、ハンドシェイク、及び／又はコミッショニングメッセージは、リレーノードによってボーダールータノードへ転送される。ボーダールータノードへ行く途中で、メッセージは、メッセージがボーダールータ（ＢＲ）に到達するまでに、場合により、メッシュ内の他のノード（ルーティングノードとも称される。）を通ることがある。
【００２８】
図１は、メッシュネットワーク７を表す。ただ１つのリレーノード２、ルータノード３、及びボーダールータノード４が描かれている。なお、複数の各タイプのノードがメッシュネットワーク７には存在し得る。更に、それら全てのタイプのノードがネットワークにおいて存在する必要はない。例えば、リレーノード２若しくはルータノード３のいずれか一方、又は両方が、ネットワークにおいて存在し得る。ボーダールータノード４は、メッシュネットワーク７をワイドエリアネットワーク５へ接続する。他のノード、例えば、如何なるメッセージも転送しないノード、あるいは、リレーノード及び／又はルータノードとしか通信することができないノードが、ネットワークにおいて存在し得る。そのようなノードは、図中に示されていない。加入ノード１は、未だメッシュネットワークの部分でないノードであるが、それは、メッシュネットワークの部分になるよう要求するために、メッセージをメッシュネットワークのノードへ送ることができる。加入ノードをネットワークに受け入れるプロセスは、時々、コミッショニング（commissioning）とも称される。加入ノードの認証プロセスに関与するメッセージは、コミッショニングメッセージと呼ばれ得る。メッシュネットワーク７へのアクセスは、サーバ６によって制御されることが可能である。サーバ６は、それだけでメッシュネットワーク７の部分でない。このサーバ６は、ワイドエリアネットワーク５、例えば、無線モバイルデータネットワーク又は有線若しくは無線インターネット接続を用いて、メッシュネットワーク７へ接続され得る。
【００２９】
図２は、ボーダールータノード４の装置を表す。ボーダールータノード４は、ルータノードをメッシュネットワークへ接続するメッシュネットワークユニット２０１を用いて、メッシュネットワーク２１０上の他のノードへ接続される。例えば、メッシュネットワークユニット２０１は、メッシュネットワーク２１０内の他のノードへ無線信号を送ることができるラジオを有する。そのような他のノードは、例えば、リレーノード２又はルータノード３を含み得る。
【００３０】
ボーダールータノード４は、ルータノードをワイドエリアネットワークへ接続するワイドエリアネットワークユニット２０２を更に有し得る。ワイドエリアネットワークユニット２０２は、例えば、モバイルネットワークトランシーバ、及びＳＩＭカード読み取りユニットを有し得る。ワイドエリアネットワークは、メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバ６への接続を提供する。
【００３１】
ボーダールータノード４は、加入ノード１によって生成されて最初に送信され、そして、ボーダールータノード４に届くようリレーノード２及び／又はルータノード３によって転送された１つ以上のメッセージを受け取る、メッシュネットワークユニット２０１へ動作上結合された受信ユニット２０３を更に有し得る。それらの受け取られたメッセージは、メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティを含み得る。それらのデータのうちの一部又は全ては、加入ノード１のアイデンティティとボーダールータノード４のアイデンティティとの間でセットされたアイデンティティに基づくペアワイズキーによって、暗号化され得る。
【００３２】
ボーダールータノード４は、加入ノード１とボーダールータノード４との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、加入ノードのアイデンティティ及びルータノードのアイデンティティに基づき生成するキー生成ユニット２０４を有し得る。例えば、ボーダールータノード４は、このキーを生成するよう加入ノードのアイデンティティと組み合わされ得る、ノード特有の、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材をメモリにおいて保持している。
【００３３】
ボーダールータノード４は、少なくともペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、受け取られた認証トークンが有効であるかどうかを確認するよう構成される確認ユニット２０５を有し得る。例えば、認証トークンの署名は、認証トークンがそのアイデンティティに属すると決定するよう有効にされ得る。更に、認証トークンの内容は、加入ノードが適切なクレデンシャルとしてネットワークに加わるためのリクエストを許可されるべきかどうかを確認するよう評価され得る。具体例では、確認ユニット２０５は、認証トークンが有効であるかどうかを判定するように、認証トークンにより認証される情報をブラックリスト内のエントリ及び／又はホワイトリスト内のエントリと比較するよう構成される。
【００３４】
更に、ボーダールータノード４は、ハンドシェイク信号をワイドエリアネットワーク上でサーバへ転送する転送ユニット２０６を有し得る。確認ユニット２０５は、認証トークンが有効であると決定される場合にのみ転送ユニット２０６がハンドシェイク信号を転送するように、転送ユニット２０６へ動作上結合され得る。
【００３５】
図３は、加入ノード１の装置を表す。例えば、この装置はネットワークデバイスであることができる。装置１は、メッシュネットワーク３１０内のデバイスへ接続するメッシュネットワークユニット３０１を有する。装置は、メッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする手段を有し、それにより、加入ノードは、メッシュネットワークのノードになる。メッシュネットワークは、コミッショニングメッセージがボーダールータノード４を通じて認証サーバ６へ転送されるように編成される。更に、加入ノード１は、ボーダールータノード４との直接接続を有さなくてよい。この接続は、１つ以上のリレーノード２及び／又はルータノード３を通ってよい。それらのリレーノード２及び／又はルータノード３は、メッセージのあて先に従って、ボーダールータノード４へ向けて又は加入ノード１に向けてメッシュネットワークを介してメッセージを転送する。
【００３６】
メッシュネットワークユニット３０１は、その直接の環境におけるリレーノード２又はルータノード３、すなわち、他のノードによるメッセージの転送を必要とせずに加入ノード１が通信することができるノード、を見つけるように、ディスカバリプロシージャを実施するよう構成され得る。見つけられたノードは、以降、簡単のために、リレーノードと呼ばれるが、それはルータノードであってもよい。メッシュネットワークユニット３０１は、見つけられたリレーノード２へコミッショニングリクエストを送るよう更に構成され得る。
【００３７】
加入ノードの装置は、ルータノードのアイデンティティをリレーノードから受け取る受信ユニット３０２を有し得る。例えば、アイデンティティが受け取られるこのルータノードは、ボーダールータノード４であってよい。なぜなら、これが、メッシュネットワークから（場合により、より高価であり且つ技術的に複雑である）ワイドエリアネットワークへのインターフェイスとして機能するノードだからである。代替的に、それは、メッシュネットワーク内の他のルータノード３であってよい。以下で、我々は、代替的に他のルータノードであり得るとの理解の下で、ボーダールータノードのアイデンティティが受け取られたとする。
【００３８】
更に、加入ノード１は、加入ノード１とボーダールータノード４との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、加入ノードのアイデンティティ及びルータノードのアイデンティティに基づき生成するキー生成ユニット３０３を有し得る。このために、加入ノード１の装置は、加入ノードのアイデンティティに関する、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材をそのメモリにおいて保持していてよい。
【００３９】
更に、加入ノード１は、メッシュネットワークに加わる許可をサーバに要求するハンドシェイク信号を生成するハンドシェイクユニット３０４を有し得る。このハンドシェイク信号は、サーバ６によって受信されるよう意図され、そして、それ自体当該技術で知られているコミッショニングプロセス、例えば、ＤＴＬＳプロトコルに従って、ハンドシェイクユニット３０４によって生成され得る。
【００４０】
更に、加入ノード１は、加入ノードの認証データ及び加入ノードとボーダールータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき認証トークンを計算する認証トークンユニット３０５を有し得る。この認証トークンは、加入ノードのクレデンシャルの証明を有することができる。認証トークンの基礎をペアワイズのアイデンティティに基づくキーとすることによって、ボーダールータノードは、特定のアイデンティティを有する加入ノードによって認証トークンが発せられていることを確かめることができる。例えば、認証トークンは、加入ノードとボーダールータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき暗号化され得る。
【００４１】
更に、加入ノード１は、ハンドシェイク信号及び（暗号化された）認証トークンをリレーノード２へ送る送信ユニット３０６を有し得る。リレーノードは、次いで、メッセージをボーダールータノード４へ転送し得る。
【００４２】
特定の実施において、キー生成ユニット３０３は、加入ノード１とリレーノード２との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを、加入ノードのアイデンティティ及びリレーノードのアイデンティティに基づき更に生成するよう構成される。例えば、加入ノードのアイデンティティに関連し、加入ノードのメモリにおいて記憶されている、予め共有されたキー素材が、このために使用される。
【００４３】
加入ノード１は、加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づきハンドシェイク信号及び／又は認証トークンに署名する署名ユニット３０７を更に有し得る。送信ユニット３０６は、次いで、署名ユニットによって署名されたハンドシェイク信号及び暗号化された認証トークンをリレーノード２へ送るよう構成され得る。例えば、暗号化された認証トークンは、加入ノードとボーダールータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを用いて認証トークンユニット３０５によって暗号化されている。その後に、署名ユニット３０７は、加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを用いて、暗号化された認証トークン（及び／又はハンドシェイク信号）に署名する。これは、リレーノードが、ボーダールータノードへメッセージを転送する前に、加入ノードのアイデンティティの最初の確認を行うことを可能にする。
【００４４】
図４は、リレーノード２を実装する装置の例を表す。リレーノード２は、メッシュネットワークの異なるノード間でメッセージを転送する機能を実施する、メッシュネットワーク内のノードである。なお、リレーノード２は、これに加えて、本明細書で記載されていない多数の他の機能を有し得る。
【００４５】
以下で、加入ノード１をメッシュネットワークにコミッショニングするためのリレーノード２の機能性が記載される。メッシュネットワークは、メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバ６を含むワイドエリアネットワークへメッシュネットワークを接続するボーダールータノード４を更に有する。
【００４６】
図４に表されるように、リレーノード２は、メッシュネットワーク４１０内のデバイスと通信するメッシュネットワークユニット４１２を有する。メッシュネットワークユニット４１２はまた、未だメッシュネットワークの部分でないが、メッシュネットワークに加わりたいデバイスと通信するよう構成される。そのようなデバイスは、図中、加入ノード１として示されている。
【００４７】
メッシュネットワークユニット４１２は、加入ノード１を発見するか、又はネットワークに加わるためのリクエストをそのような加入ノード１から受け取るよう構成され得る。更に、リレーノード２は、加入ノード１を発見すること又はネットワークに加わるためのリクエストを受け取ることに応答して、ボーダールータノード４のアイデンティティ及び任意にリレーノード２自体のアイデンティティを加入ノードへ送る送信ユニット４０１を有し得る。
【００４８】
更に、リレーノード２は、加入ノード１がメッシュネットワーク４１０に加わる許可を要求するハンドシェイク信号を加入ノード１から受け取るハンドシェイク受信ユニット４０５を有し得る。ハンドシェイク受信ユニット４０５は、認証トークンを加入ノード１から受け取るよう更に構成され得る。
【００４９】
更に、リレーノード２は、ハンドシェイク信号及び認証トークンをルータノード４へ転送する転送ユニット４０６を有し得る。
【００５０】
以下で、更なる特徴を有する実施形態が記載される。この実施形態では、リレーノード２は、加入ノード１のアイデンティティを加入ノード１から受け取るアイデンティティ受信ユニット４０２を更に有し得る。リレーノード２は、加入ノードのアイデンティティ及びリレーノードのアイデンティティに基づき加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するキー生成ユニット４０３を更に有し得る。例えば、リレーノードのメモリに記憶されている、予め分配された、アイデンティティに基づくキー素材が、このキー生成ユニット４０３によって使用され得る。更に、リレーノード２は、加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、ハンドシェイク信号及び認証トークンが署名されているかどうかを確かめる検証ユニット４０４を有し得る。転送ユニット４０６は、検証ユニット４０４の出力に基づき、ハンドシェイク信号及び認証トークンをルータノードへ転送するよう構成され得る。例えば、ブラックリスト上にないアイデンティティを有しているノードからのリクエストのみが転送される。例えば、加入ノード１がサーバ６によってアクセスを拒否される場合に、そのノードのアイデンティティは、リレー２のブラックリストに置かれ得る。それにより、加入ノード１は、その特定のリレーノード２を通じて再度メッシュネットワークへのアクセスを要求しようと試みることができない。
【００５１】
次の特徴は、上記のノードの夫々に適用され得る。例えば、認証トークンは、加入ノード１のアイデンティティの証明（proof）を示すことができる。ボーダールータノード４に関して記載される特徴は、メッシュネットワーク内の他のルータノード３に同様に適用され得る。ハンドシェイク信号は、データグラム・トランスポート・レイヤ・セキュリティ（ＤＴＬＳ）ハンドシェイク信号を有することができる。キー生成ユニット２０４、３０３、４０３は、アイデンティティに基づく予め分配されたキー素材に基づき、ペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成され得る。ここで、異なるノードは、それに関連した異なるアイデンティティを夫々有してよく、従って、夫々の異なるノードは、自身に記憶されている他のアイデンティティのアイデンティティに基づく予め分配されたキー素材を有し得る。これは、加入ノード１と（ボーダー）ルータノード３、４との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキー、及び／又は加入ノード１とリレーノード２との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを含む。
【００５２】
図５は、コミッショニングリクエストをルーティングする方法を表す。この方法は、メッシュネットワークのコミッショニングリクエストをルーティングするルータノード、特に、ボーダールータノード、によって実施され得る。プロセスは、ボーダールータノードがメッシュネットワークへ接続する場合に、ステップ５０２から開始する。このメッシュネットワークは、１つ以上のリレーノードを含め、ノードをいくつでも有することができる。ステップ５０３で、ボーダールータノードはワイドエリアネットワークへ接続される。このワイドエリアネットワークは、例えば、ＧＰＲＳ又はＵＭＴＳのような、携帯電話ネットワークデバイスを通じてアクセスされ得る。ワイドエリアネットワークを通じて、ボーダールータノードは、コミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバへ接続することができる。このようにして、サーバは、加入ノード１がメッシュネットワークへのアクセスを許可されるかどうかを決定する。
【００５３】
ステップ５０４で、ボーダールータノードは、メッシュネットワークに加わるよう要求するハンドシェイク信号、認証トークン、及び加入ノードのアイデンティティをリレーノードから受け取る。
【００５４】
ステップ５０５で、ボーダールータノードは、加入ノードのアイデンティティ及びルータノードのアイデンティティに基づき、加入ノードとルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成する。
【００５５】
ステップ５０６で、ボーダールータノードは、少なくともペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、認証トークンが有効であるかどうかを確認する。認証トークンが有効である場合には、ボーダールータノードは、ステップ５０７で、ハンドシェイク信号をワイドエリアネットワーク上でサーバへ転送する。任意に、認証トークンが有効でないとステップ５０６でボーダールータノードが決定する場合には、ボーダールータノードは、無効な加入の試みについての通知をサーバへ送ってよい。さもなければ、認証トークンが有効でないとステップ５０６でボーダールータノードが決定する場合に、方法は、ハンドシェイク信号をサーバへ転送せずにステップ５０８で終了する。
【００５６】
図６は、メッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする方法を表す。この方法は、加入ノードによって実施され得る。上述されたように、メッシュネットワークはリレーノード及びボーダールータノードを有してよく、このとき、ボーダールータノードは、メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。方法はステップ６０１から開始する。ステップ６０１で、加入ノードは、ルータノードのアイデンティティをリレーノードから受け取る。ステップ６０２で、加入ノードは、加入ノードのアイデンティティ及びルータノードのアイデンティティに基づき、加入ノードとルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成する。ステップ６０３で、加入ノードは、メッシュネットワークに加わる許可をサーバに要求するハンドシェイク信号を生成する。ステップ６０４で、加入ノードは、加入ノードの認証データに基づき認証トークンを計算し、加入ノードとルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき認証トークンを暗号化する。ステップ６０５で、加入ノードは、ハンドシェイク信号及び暗号化された認証トークンをリレーノードへ送る。
【００５７】
図７は、メッシュネットワークに加入ノードをコミッショニングする方法を表す。この方法は、リレーノードによって実施され得る。上述されたように、メッシュネットワークはリレーノード及びボーダールータノードを有してよく、このとき、ボーダールータノードは、メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワークへ接続される。方法はステップ７０２から開始する。ステップ７０２で、リレーノードは、ルータノードのアイデンティティ及びリレーノードのアイデンティティを加入ノードへ送る。ステップ７０３で、リレーノードは、加入ノードのアイデンティティを受け取る。ステップ７０４で、リレーノードは、加入ノードのアイデンティティ及びリレーノードのアイデンティティに基づき、加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成する。ステップ７０５で、リレーノードは、加入ノードがメッシュノードに加わるための許可を要求するハンドシェイク信号及び認証トークンを加入ノードから受け取る。ステップ７０６で、リレーノードは、任意に、加入ノードとリレーノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、ハンドシェイク信号及び認証トークンが署名されているかどうかを確かめる。確認が成功である場合には、リレーノードは、ステップ７０７で、ハンドシェイク信号及び認証トークンをルータノードへ転送する。そうでない場合には、プロセスはステップ７０８で終了する。任意に、ステップ７０８で、リレーノードは、拒否された加入の試みを知らせるようボーダールータノード又はサーバへ通知メッセージを送る。
【００５８】
上述された方法は、コンピュータプログラムを用いて実装され得る。そのようなプログラムは、ノードが実装される装置のプロセッシングデバイスによって実行され得る。
【００５９】
例において、メッシュネットワーク７に加入ノード１をコミッショニングする方法は、次のステップによって要約され得る：
加入ノード１は、近隣探索プロトコル（neighbor  discovery  protocol）に基づき、加入ノード１の直ぐ近く（例えば、その無線範囲）にあるリレーノード２にコンタクトする。
加入ノード１は、そのアイデンティティをリレーノード２へ送り、リレーノード２は、そのアイデンティティを加入ノード１へ送る。
加入ノード１のアイデンティティ及びリレーノード２のアイデンティティに基づき、加入ノード１及びリレーノード２によってペアワイズのアイデンティティに基づくキーを構成する。
リレーノード２によってボーダールータノード４のアイデンティティを加入ノード１へ送る。
加入ノード１のアイデンティティ及びボーダールータノード４のアイデンティティに基づき、加入ノード１によってペアワイズのアイデンティティに基づくキーを構成する。
加入ノード１は、加入ノードのメモリに記憶されている認証データ、及び加入ノード１とボーダールータノード４との間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、認証トークンを計算する。
加入ノード１は、ハンドシェイク信号及び認証トークンをリレーノード２へ送る。このハンドシェイク信号及び認証トークンは、加入ノードとリレーノードとの間のキーによって暗号化及び／又は認証され得る。これは、リレーノードにおける最初のチェックとして使用される。
リレーノード２は、ハンドシェイク信号に基づき加入ノード１のアイデンティティを確認する。
リレーノード２は、ハンドシェイク信号に従う加入ノード１のアイデンティティが、ペアワイズのアイデンティティに基づくキーを構成するために使用された加入ノード１のアイデンティティと同じである場合にのみ、リレーノード２によってボーダールータノード４を経由してサーバ６へハンドシェイク信号を転送する。
ボーダールータノード４は、認証トークンが有効であるかどうかを確認する。
ボーダールータノード４は、認証トークンが有効である場合にのみ、ハンドシェイク信号をワイドエリアネットワーク上でサーバへ送る。
サーバ６は、ハンドシェイク信号がサーバ６によって受け取られる場合に、加入ノード１との認証ハンドシェイクプロシージャを実施する。
【００６０】
認証トークンは、加入ノードの妥当性（legitimacy）に対する追加の確認を提供し得る。更に、それは、どのデバイスが以前にコミッショニングされたかの経過を追うことをボーダールータ４に可能にし得る。ボーダールータ４は、そのボーダールータを経由してメッシュネットワーク上でコミッショニングされた（又はコミッショニングされるよう試みた）ことがあるノードの情報を有してよく、コミッショニングリクエストを以前に送ったことがあるノードによるコミッショニングリクエストを拒絶することができる。このようにして、ＤｏＳ攻撃は防がれ得る。
【００６１】
認証トークンを生成する１つの方法は、ハンドシェイクメッセージ（のサブセット）を取得し、例えば、ＨＭＡＣを用いて、ペアワイズキーによりそれらに署名することである。ボーダールータは、次いで、自身が加入ノードから受け取った同じハンドシェイクメッセージ（のサブセット）を取得し、自身が計算したＨＭＡＣが、自身が加入ノードから受け取ったものと一致するかどうかを確認する。そのような実施形態では、ＨＭＡＣが認証トークンである。
【００６２】
加入ノードによって認証トークンを生成する他の方法は、加入ノードのクレデンシャルを取得し、それらをハッシングすることである。ハッシングされたクレデンシャルは、ノードのアイデンティティを形成する。このアイデンティティは、ペアワイズのアイデンティティに基づくキーを導出するために使用され、それは、クレデンシャル及びハンドシェイクメッセージ（のサブセット）を暗号化するために使用され得る。このようにして、ボーダールータは、認証トークンを確かめ、更には、クレデンシャル（例えば、それがブラックリスト又はホワイトリストにあるかどうか）に関する他の確認を行うことができる。
【００６３】
実施形態において、ネットワークは、ＣｉｔｙＴｏｕｃｈバックエンドサーバを含むメッシュネットワークである。例えば、ＣＴＣプロトコルが使用され得る。加入ノード及びリレーノードは、追加の構成されたルータノードを通じてボーダールータへ接続され得る。これに加えて、ペアワイズのアイデンティティに基づくキーは、ＨＩＭＭＯシステムを用いて採用され得る。ＨＩＭＭＯは、Hiding  Information（ＨＩ）及びMixing  Modular  Operations（ＭＭＯ）問題を使用するキー事前配布方式である。ＨＩＭＭＯは、信頼できる第三者が各デバイスにおいてデバイスのアイデンティティに基づきキー素材を構成するキー共有（key  agreement）方式である。このステップは、通常は、デバイスがネットワークに加わろうと試みる前に実施され得る。例えば、それは、エンドユーザのためのデバイスの配置の前に、工場において又は組織によって実施される。よって、各ノードｎは、識別子ＩＤｎ、及びノードｎの識別子ＩＤｎに基づくキー素材ＫＭｎを有する。このキー素材は、他のノードとのペアワイズキーを確立するために使用される。識別子ＩＤｎを有するノードｎと識別子ＩＤｎ′を有するノードｎ′との間のペアワイズキーは、符号Ｋｎ，ｎ′によって表され得る。
【００６４】
多数のデバイスの間で単一のネットワークレイヤキー（時々、Ｌ２  Ｋｅｙと呼ばれる。）を共有することは、単一のデバイスが不正侵入される場合に、セキュリティを破られたＬ２  Ｋｅｙを共有するデバイスの集合全体が、それらから送信／受信されたデータが解読されるのみならず（Ｌ２での暗号化が使用されている場合。）、もっと悪いことには、メッシュ上でＤｏＳを引き起こすようネットワーク内にパケットが投入され得るので、危険な状態にあるというリスクを負う。これはまた、投入されたパケットがセルラーリンクにわたって送信されることも生じさせ得、それにより、顧客の金銭的損失を引き起こし得る。更に、投入されたパケットは、ＣｉｔｙＴｏｕｃｈサーバで処理される必要があり、このことは、ＣｉｔｙＴｏｕｃｈサーバにおいて同様にＤｏＳのための道を開き得る。この問題を解決することは、ネットワークワイドのキー変更を開始することによるが、特に、ネットワークが大きい場合には、複雑となる。これはまた、捕捉されたデバイスを識別するのが容易でないことから、困難である。
【００６５】
ＣｉｔｙＴｏｕｃｈの将来にわたる反復適用において、特定のデバイスでセルラーインターフェイスが標準装備になっていない場合があり得る。この場合、又はデバイスがセルラーネットワークのカバレッジエリア外にある場合に、このデバイスのコミッショニングはメッシュにわたって起こり得る。そのようなデバイスは、適切な、隣接する、コミッショニングされたノードへ接続し、コミッショニングされたノードは、リレーとして働いて、最初の安全なハンドシェイク及びコミッショニングメッセージをＣｉｔｙＴｏｕｃｈサーバへ転送する。加入ノードとリレーとの間のリンクは、加入ノードが未だＬ２  Ｋｅｙを有していないので、Ｌ２  Ｋｅｙによって保護されない。Ｌ２  Ｋｅｙは、加入ノードがネットワークへのアクセスを許可される場合に、コミッショニングフェーズの間にサーバからデバイスへ送られる。これは、正しいヘッダ（最初のハンドシェイク及びコミッショニングメッセージを表すヘッダ）を有して投入されたパケットがサーバまで移動し、上述されたのと同じ問題をもたらし得るところの他の攻撃進路（attack  vector）を切り開く。前述の装置及び方法は、そのような問題のうちの１つ以上を解決するのを助け得る。
【００６６】
図８は、多数のノードを有するメッシュネットワーク７を表す（ノードの一部は、数８０１から８０６を示すラベルを付されている。）。線８１０のようなラインは、２つのノード間の直接通信を示す。そのような直接通信接続は、例えば、ワイヤレスリンクであることができる。ノード間の直接通信接続を有していないネットワーク内のノードは、直接に相互接続されたノードのパスに沿ってネットワークを通じてメッセージを転送することによって、依然として通信することができる。例えば、ソースノード８０１からのメッセージは、ネットワークを通じてメッセージを転送することによって、ネットワーク上であて先ノード８０２へ送信され得る。ネットワークを通り抜けるとき、ノード８０３は、メッセージをノード８０４へ転送してよく、ノード８０４は、メッセージをノード８０５へ転送してよく、以降、メッセージがあて先ノード８０２に届くまで続く。更に、ワイドエリアネットワーク５におけるサーバは、ボーダールータノード８０６を通じてメッシュネットワーク７へ接続される。
【００６７】
図９は、メッシュネットワークのノードの機能性が実装される装置９００を表す。明りょうさのために、装置９００は第１のノード９００と呼ばれる。同様の特徴は、以降で紹介される第２のノードを含むメッシュネットワークの他のノードにおいて、あらゆる必要性に従って、存在し得ることが理解されるだろう。装置９００は、例えば、通信デバイスであってよい。装置は、メッシュネットワークにおけるメッセージの安全な交換を助ける。表されるように、第１のノード９００は、第１のノードのアイデンティティに関連する、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材を記憶するメモリ９０１を有し得る。このキー素材は、例えば、リードオンリーメモリ又は不揮発性メモリにおいて記憶され得、通常はエンドユーザへの配置の前に、装置９００を製造する時点で又は後の時点でそこに記憶され得る。
【００６８】
第１のノード９００は、サーバ６（他の構成も使用され得るが、サーバを含むメッシュネットワークの構成例について図８を参照されたい。）との認証プロシージャを実施するネットワーク認証ユニット９０２を更に有し得る。認証プロシージャは、第１のノード９００が、それ自体当該技術で知られているコミッショニングプロトコルに従って、メッシュネットワークへのアクセスを得ることを可能にする。任意に、図１乃至７に関連して記載されたコミッショニングプロトコルが、この目的のために使用され得る。ネットワーク認証ユニット９０２は、サーバ６からネットワークワイドのキーを受け取るよう構成される。ネットワークワイドのキーは、メッシュネットワークへのアクセスを可能にする。ネットワークワイドのキーは、メッシュネットワーク上の全てのノードに同じであり得る。他のメッシュネットワークは、異なるネットワークワイドのキーを用いて構成され得る。
【００６９】
第１のノード９００は、メッシュネットワーク７にある第２のノードとの認証プロシージャを実施するピア認証ユニット９０３を有し得る。ピア認証ユニット９０３は、メッシュネットワーク７を通じて第２のノードのアイデンティティを受信するよう構成され得る。ピア認証ユニット９０３は、第１のノードの予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び第２のノードのアイデンティティに基づき、第１のノードと第２のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう更に構成され得る。そのようなキーを生成する方法は、本明細書において他の場所で記載されており参照される。
【００７０】
第１のノード９００は、組み合わせキーを生成する組み合わせキー生成部９０４を有し得る。このために、組み合わせキー生成部９０４は、ネットワークワイドのキーをペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わせるよう構成され得る。２つのキーを組み合わせるいくつかの方法が可能である。例えば、キーは、加算又はビット単位の加算モジュロ２（ＸＯＲ）を用いて組み合わされ得、あるいは、他の種類の組み合わせが可能である。
【００７１】
望ましくは、組み合わせキー生成部９０４は、２つの元のキーが組み合わせキーから抽出され得ないように、２つのキーを組み合わせるよう構成されるが、これは制限ではない。これを実現する方法は、それ自体当該技術で知られている。ＸＯＲ及び加算は、これを実現する方法の例である。
【００７２】
第１のノード９００は、メッセージングユニット９０５を更に有し得る。メッセージングユニット９０５は、組み合わせキーに基づき、メッシュネットワークを通って第１のノードと第２のノードとの間で交換される通信メッセージを保護するよう構成される。通信メッセージを保護する方法の例は、暗号化／解読、及びデジタル署名を含む。
【００７３】
特定の例において、ピア認証ユニット９０３は、第１のノードとの直接通信接続を有しているノードとして第２のノードを検出するよう構成される。直接通信接続の例は、ワイヤレスリンクである。‘直接通信接続’は、メッシュネットワーク内の他のノードに沿った通信パスを必要としない接続と理解されるべきである。
【００７４】
図１０は、第１のノード１０００の装置を表す。第１のノード１０００は、同様のコンポーネントに同じ参照符号を付すことによって示されているように、第１のノード９００の特徴を有し得る。
【００７５】
第１のノード１０００は、アプリケーション認証ユニット１００１を更に有する。アプリケーション認証ユニット１００１は、メッシュネットワーク内のアプリケーションノードとの認証プロシージャを実施するよう構成される。アプリケーション認証ユニット１００１及びアプリケーションノードは、本明細書で記載されるそれらの特徴がメッシュネットワークのアプリケーションレイヤに関係し得るので、ここではそう呼ばれるが、これは制限ではない。このアプリケーションノードは、第１のノードへ直接に接続される必要はなく、メッシュネットワーク内で少なくとも第２のノードを介して接続され得る。例えば、第１のノード１０００は、メッセージを生成するソースノードであり、アプリケーションノードは、メッセージがアドレッシングされるあて先ノードである。代替的に、第１のノード１０００はあて先ノードであり、アプリケーションノードはソースノードである。メッセージは２つのノード間で双方向に交換され得るので、ソース及びあて先ノードの役割は頻繁に入れ替えられ得る。
【００７６】
図８を参照すると、ソースノードは８０１であってよく、あて先ノードは８０２であってよい。ノード８０３、８０４、及び８０５は、ソースノード８０１からあて先ノード８０２までのパス上のノードの例である。よって、メッセージは、ソースノード８０１から第２のノード８０３を経由してあて先ノード８０２へ移動し得る。
【００７７】
再び図１０を参照すると、アプリケーション認証ユニット１００１は、場合により、第１のノードとアプリケーションノードとの間のパス上のノードを経由して、メッシュネットワークを通じてアプリケーションノードのアイデンティティを受信するよう、且つ、予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及びアプリケーションノードのアイデンティティに基づき、第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成される。
【００７８】
第１のノード１０００は、第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、第１のノードとアプリケーションノードとの間で交換される通信メッセージを保護するよう構成されるアプリケーションユニット１００２を更に有し得る。そのようなセキュリティは、暗号化及び／又はデジタル署名を有し得る。
【００７９】
アプリケーションユニット１００２は、保護されたメッセージをメッセージングユニット９０５と交換するよう構成され得る。メッセージングユニット９０５は、自身のセキュリティレイヤ（暗号化、デジタル署名）をアプリケーションユニット１００２の保護されたメッセージに加えるよう構成され得る。
【００８０】
このように、装置は、最初に、第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、そして第２に、組み合わせキーに基づき、第２のノードを経由して第１のノードとアプリケーションノードとの間で交換される通信メッセージを保護するよう構成され得る。
【００８１】
例えば、第１のノード１０００がソースノードである場合に、メッセージは最初に、（アプリケーションユニット１００２によって）第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを用いて暗号化又は署名され得る。次に、暗号化又は署名されたメッセージは、（メッセージングユニット９０５によって）組み合わせキーを用いて署名又は暗号化され得る。
【００８２】
メッセージは、次いで、メッシュネットワーク上の第２のノードへ送信され得る。第２のノードは、第１のノードからアプリケーションノードまでのパス上にあり、第１ノードとの直接通信接続を有している。
【００８３】
第１のノード１０００があて先ノードである場合に、第１のノード１０００は、第２のノードからメッセージを受信し得る。第２のノードは、第１のノードからアプリケーションノードまでのパス上にあり、第１ノードとの直接通信接続を有している。メッセージングユニット９０５は、最初に、組み合わせキーを用いてメッセージのデジタル署名を解読又は確認し得る。次に、アプリケーションユニット１００２は、第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを用いてメッセージのデジタル署名を解読又は確認し得る。
【００８４】
図１１は、第１のノード１１００の装置を表す。第１のノード１１００は、第２のノードから受信されたメッセージを第３のノードへ転送することができる。例えば、図８を参照すると、第１のノード１１００は、例えば、８０４であることができ、第１のノード８０４は、第２のノード８０３から受信されたメッセージを第３のノード８０５へ転送することができる。そのメッセージは、先に説明されたように、ソースノード８０１からあて先ノード８０２へ進行中であってよい。
【００８５】
第１のノード１１００は、同様のコンポーネントに同じ参照符号を付すことによって示されているように、第１のノード９００の特徴を有し得る。任意に、第１のノード１１００は、図１０に示されたアプリケーション認証ユニット１００１及びアプリケーションユニット１００２を更に有し得る。
【００８６】
図１１の実施例において、ピア認証ユニット９０３は、図９に関連して上述されたように第２のノードとの、そして、メッシュネットワーク内の第３のノードとの認証プロシージャを実施するよう構成される。第３のノードとの認証プロシージャを実施するよう、ピア認証ユニット９０３は、例えば、直接接続を介して、メッシュネットワークを通じて第３のノードのアイデンティティを受信するよう構成される。更に、ピア認証ユニット９０３は、予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び第３のノードのアイデンティティに基づき、第１のノードと第３のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成される。
【００８７】
組み合わせキー生成部９０４は、第１のノードと第３のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーをネットワークワイドのキーと組み合わせることによって、更なる組み合わせキーを生成するよう構成される。結果として、組み合わせキー生成部９０４は、少なくとも２つの異なる組み合わせキー、すなわち、第２のノードとの通信のための１つの組み合わせキー、及び第３のノードとの通信のための更なる組み合わせキーを生成する。
【００８８】
メッセージングユニット９０５は転送ユニット１１０１を有し得る。転送ユニットの機能は、例えば、第２のノード及び第３のノードとの直接接続を用いて、メッシュネットワークを通じてメッセージを転送することである。転送ユニット１１０１は、第２のノードからメッセージを受信し、第１のノードと第２のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキー及びネットワークワイドのキーに基づいた組み合わせキーを用いてメッセージが保護されていることを確かめるよう構成され得る。このようにして、適切に認証されなかったデバイスによってメッセージが挿入されないことが確かにされる。
【００８９】
更に、転送ユニット１１０１は、更なる組み合わせキーを用いてメッセージを保護するよう構成され得る。例えば、転送ユニット１１０１は、メッセージから組み合わせキーに基づくセキュリティ機能を取り除き、それらを更なる組み合わせキーに基づくセキュリティ機能により置換し得る。そのようなセキュリティ機能は、暗号化及び／又はデジタル署名を含み得る。
【００９０】
転送ユニット１１０１が更なる組み合わせキーを用いてメッセージを保護した後、転送ユニット１１０１は、メッセージを第３のノードへ送信するよう構成される。
【００９１】
図１１の装置の特定の例において、転送ユニット１１０１は、組み合わせキー又は更なる組み合わせキーを用いて保護されることに加えて、ソースノードとあて先ノードとの間で設定されている暗号化方式に従って暗号化されている暗号メッセージであるメッセージを処理するよう構成される。例えば、メッセージは、他のノードのアプリケーション認証ユニット１００１により生成される。
【００９２】
例えば、転送ユニット１１０１は、組み合わせキーに従って受信メッセージを解読して、ソースノードとあて先ノードとの間で設定されている暗号化方式に従って依然として暗号化されているメッセージを取得し、その依然として暗号化されているメッセージを更なる組み合わせキーに従って暗号化することによって転送メッセージを生成するよう構成される。
【００９３】
以下の特徴は、図８乃至１１の例を含む、前述の例の夫々に適用され得る。
【００９４】
特定の実施において、ソースノードとあて先ノードとの間で使用される暗号化方式は、アプリケーションレイヤセキュリティとして実装され、組み合わせキーによる暗号化は、ネットワークレイヤセキュリティとして実装される。
【００９５】
実施例において、次のキーのうちの少なくとも１つは、特定の対称キー暗号化プロトコルのための対称暗号化キーである：ネットワークワイドのキー、組み合わせキー、及びペアワイズのアイデンティティに基づくキー。
【００９６】
実施例において、少なくともネットワークワイドのキー及び組み合わせキーは、同じ対称キー暗号化プロトコルのためのキーである。
【００９７】
実施例において、メッセージングユニットは、組み合わせキーに基づく対称サイファを用いて通信メッセージを保護するよう構成される。
【００９８】
実施例において、転送ユニット１１０１は、データグラム・トランスポート・レイヤ・セキュリティ（ＤＬＴＬ）に基づくプロトコルに従って、発信ノードからあて先ノードへのルート上で１つのノードから他のノードへメッセージを転送することによって、発信ノードからあて先ノードへの途中にあるメッセージを処理するよう構成される。
【００９９】
実施例において、装置９００は、メッセージングユニットを用いてメッシュネットワーク上の他のノードとアプリケーションデータを交換するアプリケーションユニットを有し、アプリケーションユニットは、第２のノードがメッセージを解読することができないように、アプリケーションレベルで他のノードと交換されたメッセージを保護するよう構成され、メッセージングユニットは、組み合わせキーを用いてメッセージを更に保護し、メッセージを第２のノードへ送るよう構成される。
【０１００】
実施例において、図１乃至７の例は、図８乃至１１の例と組み合わされる。例えば、ネットワーク認証ユニット９０２は、メッシュネットワークにおいてボーダールータノード４を経由してサーバ６と通信するよう構成される。ネットワーク認証ユニット９０２は、例えば、図３に関連して上述された加入ノード１の特徴を有し得る。このようにして、ネットワークワイドのキーはサーバ６から取得される。サーバ６及び加入ノード１が（ハンドシェイク信号がサーバ６によって受信される場合に）実施するコミッショニングプロシージャは、加入ノード１が認証される場合にサーバによってネットワークワイドのキーを送信すること、及びネットワークワイドのキーを加入ノードによって受信することを有し得る。その後に、ネットワークワイドのキーは、組み合わせキーを生成するために組み合わせキー生成部９０４によって使用され得る。
【０１０１】
予め共有されたキー素材は、第１のノードがメッシュネットワークに加わろうと試みる前に、第１のノードのメモリに記憶され得る。例えば、予め共有されたキー素材は、装置が製造されるときに工場において記憶され得る。
【０１０２】
図１２は、複数のネットワークノードを有するメッシュネットワークにおけるメッセージの安全な交換のための第１のノードの方法を表す。方法は、ネットワークノードのアイデンティティに関連する、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材を記憶するステップ１２０１から開始する。ステップ１２０２で、第１のノードは、メッシュネットワークへのアクセスを得るようサーバとの認証プロシージャを実施する。この認証プロシージャは、メッシュネットワークへのアクセスを可能にするネットワークワイドのキーをサーバから受信することを含む。ステップ１２０３で、第１のノードは、メッシュネットワーク内の第２のノードとの認証プロシージャを実施する。この認証プロシージャは、メッシュネットワークを通じて第２のノードのアイデンティティを受信し、予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び第２のノードのアイデンティティに基づき、第１のノードと第２のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することを含む。ステップ１２０４で、第１のノードは、ネットワークワイドのキーをペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わせることによって、組み合わせキーを生成する。ステップ１２０５で、加入ノードは、組み合わせキーに基づき、メッシュネットワークを通じて第１のノードと第２のノードとの間で交換される通信メッセージを保護する。
【０１０３】
例は、複数のネットワークを有するメッシュネットワークにおけるメッセージの安全な交換のための第１のノードの装置であって、
前記第１のノードのアイデンティティに関連する、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材を記憶するメモリと、
前記メッシュネットワークへのアクセスを得るようサーバとの認証プロシージャを実施するネットワーク認証ユニットであり、前記メッシュネットワークへのアクセスを可能にするネットワークワイドのキーを前記サーバから受信するよう構成される前記ネットワーク認証ユニットと、
前記メッシュネットワーク内の第２のノードとの認証プロシージャを実施するピア認証ユニットであり、前記メッシュネットワークを通じて前記第２のノードのアイデンティティを受信し、前記予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び前記第２のノードのアイデンティティに基づき、前記第１のノードと前記第２のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成される前記ピア認証ユニットと、
前記ネットワークワイドのキーを前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わせることによって組み合わせキーを生成する組み合わせキー生成部と、
前記組み合わせキーに基づき、前記メッシュネットワークを通じて前記第１のノードと前記第２のノードとの間で交換される通信メッセージを保護するメッセージングユニットと
を有する装置を提供する。
【０１０４】
これは、メッシュネットワークの安全性を改善することを可能にする。ネットワークワイドのキーが破られる場合に、このことは、攻撃者がネットワーク内のデバイスと通信することができることを意味するものではない。なぜなら、メッセージは、ネットワークワイドのキーがペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わされている組み合わせキーによって保護されているからである。組み合わせキーが破られる場合に、ネットワーク内のデバイスのうちの１つの通信しか可能でない。これは、破られた組み合わせキーの影響を受ける一方又は両方のノードのアイデンティティに基づくキー素材を変更することによって、修繕され得る。
【０１０５】
例えば、ピア認証ユニットは、第１のノードとの直接通信接続を有しているノードとして第２のノードを検出するよう構成される。これは、２つの特定のデバイス間の特定の直接通信接続を保護することを可能にする。
【０１０６】
装置は、メッシュネットワーク内のアプリケーションノードとの認証プロシージャを実施するアプリケーション認証ユニットを更に有してよく、アプリケーションノードは、メッシュネットワークにおいて少なくとも第２のノードを経由して第１のノードへ接続され、アプリケーション認証ユニットは、メッシュネットワークを通じてアプリケーションノードのアイデンティティを受信するよう、且つ、予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及びアプリケーションノードのアイデンティティに基づき、第１のノードとアプリケーションノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成され、
装置は、第１のノードとアプリケーションのノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき通信メッセージを保護するアプリケーションユニットを更に有し、
メッセージングユニットは、アプリケーションユニットによって提供される保護に加えて、組み合わせキーを用いて通信メッセージを保護するよう構成される。
【０１０７】
これは、安全性の更なるレベルを可能にする。すなわち、ネットワークレイヤで、ネットワーク通じてメッセージを転送する直接接続は、組み合わせキーを用いて保護され得、アプリケーションレイヤで、メッセージは、それがネットワークに沿ってソースノードからあて先ノードへ移動する場合に端から端まで保護され得る。
【０１０８】
装置は、第２のノードから第３のノードへメッセージを転送するよう構成され得、
ピア認証ユニットは、メッシュネットワーク内の第３のノードとの認証プロシージャも実施するよう構成され、ピア認証ユニットは、メッシュネットワークを通じて第３のノードのアイデンティティを受信するよう、且つ、予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び第３のノードのアイデンティティに基づき、第１のノードと第３のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成するよう構成され、
組み合わせキー生成部は、ネットワークワイドのキーを第１のノードと第３のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わせることによって更なる組み合わせキーを生成するよう構成され、
メッセージングユニットは、第２のノードからメッセージを受信し、メッセージが組み合わせキーを用いて保護されていることを確かめ、メッセージを第３のノードへ転送する転送ユニットを有し、転送されるメッセージは、更なる組み合わせキーを用いて保護される。
【０１０９】
これは、より安全な方法でメッセージを転送することを可能にする。このようにして、メッセージは、ノードからノードへネットワークを通じて転送されながら、ノードに沿ってホップすることができる。ノードの各対の間の送信は、異なる組み合わせキーを用いて保護される。
【０１１０】
メッセージは、組み合わせキー又は更なる組み合わせキーを用いて保護されることに加えて、ソースノードとあて先ノードとの間に設定されている暗号化方式に従って暗号化されている暗号メッセージであってよい。これは、安全性の複数のレイヤを可能にする。
【０１１１】
転送ユニットは、受信されたメッセージを組み合わせキーに従って解読して、ソースノードとあて先ノードとの間に設定されている暗号化方式に従って依然として暗号化されているメッセージを取得し、その依然として暗号化されているメッセージを更なる組み合わせキーを用いて暗号化することによって、転送されるメッセージを生成するよう構成され得る。
【０１１２】
例えば、ネットワークワイドのキーは、特定の対称キー暗号化プロトコルのための対称暗号化キーであってよい。例えば、組み合わせキーも、その特定の対称キー暗号化プロトコルのための対称暗号化キーであってよい。例えば、ペアワイズのアイデンティティに基づくキーも、その特定の対称キー暗号化プロトコルのための対称暗号化キーであってよい。言い換えれば、次のキーのうちの少なくとも１つは、特定の対称キー暗号化プロトコルのための対称暗号化キーであることができる：ネットワークワイドのキー、組み合わせキー、及びペアワイズのアイデンティティに基づくキー。このことは、それらのキーのうちのどの１つが生成されているかにかかわらず、暗号化及び解読のために同じ対称キー暗号化プロトコルを使用することを可能にすることによって、既存のシステムとのシステムの互換性を強化する。
【０１１３】
例えば、少なくともネットワークワイドのキー及び組み合わせキーは、同じ暗号化プロトコルのためのキーである。このことは、通信のためにネットワークワイドのキーを使用するシステムから開始する場合にシステムの実装を簡単にする。
【０１１４】
組み合わせキーは、メッシュネットワークのネットワークレイヤ（Ｌ２）で通信を保護するよう構成され得る。このことは、デバイスの対がネットワークレイヤで通信を保護するために特有であるキーを使用することを可能にする。
【０１１５】
メッセージは、組み合わせキー又は更なる組み合わせキーにより保護されることに加えて、ソースノードとあて先ノードとの間に設定されている暗号化方式に従って暗号化されている暗号メッセージであってよい。ソースノードは、メッセージを生成するノードであってよく、あて先ノードは、メッセージの最終のあて先としてソースノードによって選択されるネットワーク上のいずれかのノードであってよい。このことは、ソースノード又はあて先ノードでない転送ノードがメッセージを解読することができないので、安全性の更なるレイヤを可能にする。
【０１１６】
転送ユニットは、受信されたメッセージを組み合わせキーに従って解読して、ソースノードとあて先ノードとの間に設定されている暗号化方式に従って依然として暗号化されているメッセージを取得し、その依然として暗号化されているメッセージを更なる組み合わせキーを用いて暗号化することによって、転送されるメッセージを生成するよう構成され得る。このことは、転送ユニット間では、例えば‘ネットワーク’レベルで、そして、ソースからノードの間では、例えば‘アプリケーション’レベルで、メッセージを保護することを可能にする。
【０１１７】
メッセージングユニットは、対称暗号化キーに基づく対称サイファを用いて通信メッセージを保護するよう構成され得る。
【０１１８】
例えば、転送ユニットは、データグラム・トランスポート・レイヤ・セキュリティ（ＤＬＴＬ）に基づくプロトコルに従って、発信ノードからあて先ノードへのルート上で１つのノードから他のノードへメッセージを転送することによって、発信ノードからあて先ノードへの途中にあるメッセージを処理するよう構成される。これは、この目的のための適切なプロトコルである。
【０１１９】
装置は、メッセージングユニットを用いてメッシュネットワーク上の他のノードとアプリケーションデータを交換するアプリケーションユニットを有し、アプリケーションユニットは、第２のノードがメッセージを解読することができないように、アプリケーションレベルで他のノードと交換されたメッセージを保護するよう構成され、メッセージングユニットは、組み合わせキーを用いてメッセージを更に保護し、メッセージを第２のノードへ送るよう構成される。このことは、通信を保護するのに役立つ。
【０１２０】
例えば、ネットワーク認証ユニットは、サーバを有するワイドエリアネットワークとメッシュネットワークを接続する該メッシュネットワーク内のボーダールータノードを経由して前記サーバと通信するよう構成される。このことは、ネットワークアクセスの遠隔制御を助ける。
【０１２１】
予め共有されたキー素材は、第１のノードがメッシュネットワークに加わろうと試みる前に、メモリにおいて存在し得る。このことは、信頼できる及び／又は有効な方法において各デバイスの予め共有されたキー素材を分配することを助ける。
【０１２２】
他の例に従って、複数のネットワークノードを有するメッシュネットワークにおけるメッセージの安全な交換のための第１のノードの方法であって、
ネットワークノードのアイデンティティに関連する、予め共有された、アイデンティティに基づくキー素材を記憶することと、
前記メッシュネットワークへのアクセスを得るようサーバとの認証プロシージャを実施することであり、メッシュネットワークへのアクセスを可能にするネットワークワイドのキーを前記サーバから受信することを含むことと、
前記メッシュネットワーク内の第２のノードとの認証プロシージャを実施することであり、前記メッシュネットワークを通じて前記第２のノードのアイデンティティを受信し、前記予め共有されたアイデンティティに基づくキー素材及び前記第２のノードのアイデンティティに基づき、前記第１のノードと前記第２のノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成することを含むことと、
前記ネットワークワイドのキーを前記ペアワイズのアイデンティティに基づくキーと組み合わせることによって、組み合わせキーを生成することと、
前記組み合わせキーに基づき、前記メッシュネットワークを通じて前記第１のノードと前記第２のノードとの間で交換される通信メッセージを保護することと
を有する方法が提供される。
【０１２３】
方法は、プロセッシングデバイスに、記載される方法を実施させるコンピュータコードを有するコンピュータプログラム製品として、実装され得る。
【０１２４】
本発明は、本発明を実現するよう適応されたコンピュータプログラム、特に、担体上又は内のコンピュータプログラムにも適用されることが認識されるだろう。プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソース及びオブジェクトコードの形、例えば、部分的にコンパイルされた形、又は本発明に従う方法の実装における使用に適した何らかの他の形をとり得る。また、そのようなプログラムは、多種多様なアーキテクチャ設計を有し得ることも認識されるだろう。例えば、本発明に従う方法又はシステムの機能性を実装するプログラムコードは、１つ以上のサブルーチンに細分され得る。それらのサブルーチンの間で機能性を分配する多種多様な方法は、当業者に明らかだろう。サブルーチンは、自己完結型のプログラムを形成するよう１つの実行可能ファイルにおいて一緒に記憶され得る。そのような実行可能ファイルは、コンピュータ実行可能命令、例えば、プロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えば、Ｊａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）を有し得る。代替的に、サブルーチンのうちの１つ以上又は全ては、少なくとも１つの外部のライブラリファイルにおいて記憶され、静的に又は動的に、例えば、ランタイムで、メインプログラムとリンクされ得る。メインプログラムは、サブルーチンのうちの少なくとも１つへの少なくとも１つの呼び出しを含む。サブルーチンはまた、互いへの呼び出しを含み得る。コンピュータプログラム製品に係る実施形態は、本明細書で説明される方法のうちの少なくとも１つの各処理ステップに対応するコンピュータ実行可能命令を有する。それらの命令は、サブルーチンに細分され、且つ／あるいは、静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに記憶されてよい。コンピュータプログラム製品に係る他の実施形態は、本明細書で説明されるシステム及び／又は製品のうちの少なくとも１つの各手段に対応するコンピュータ実行可能命令を有する。それらの命令は、サブルーチンに細分され、且つ／あるいは、静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに記憶されてよい。
【０１２５】
コンピュータプログラムの担体は、プログラムを担持することが可能な如何なるエンティティ又はデバイスであってもよい。例えば、担体は、ＲＯＭ（例えば、ＣＤ  ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭ）、又は磁気記録媒体（例えば、フラッシュドライブ若しくはハードディスク）のような、記憶媒体を含み得る。更に、担体は、電子若しくは光ケーブルを介して又はラジオ若しくは他の手段によって搬送され得る、例えば、電子又は光信号のような、伝送可能な担体であり得る。プログラムがそのような信号において具現化される場合に、担体は、そのようなケーブル又は他のデバイス若しくは手段によって構成され得る。代替的に、担体は、プログラムが埋め込まれている集積回路であり得る。集積回路は、関連する方法を実施するよう、又は関連する方法の実施において使用されるよう適応される。
【０１２６】
前述の実施形態は、本発明を制限するのではなく説明しており、当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲から逸脱することなしに、多くの代替の実施形態を設計することができることが留意されるべきである。特許請求の範囲において、括弧に入れられた如何なる参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。動詞“有する（comprise）”及びその活用の使用は、請求項で挙げられている以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単称（すなわち、冠詞a又はanの使用）は、そのような要素の複数個の存在を除外しない。本発明は、いくつかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって、実装され得る。いくつかの手段を上げるデバイス請求項において、それらの手段のうちのいくつかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化され得る。特定の手段が相互に異なった従属項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。
【要約】リレーノード（２）及びルータノード（３，４）を有するメッシュネットワーク（７）に加入ノードをコミッショニングする装置が提供される。ルータノードは、メッシュネットワークに加わるためのコミッショニングリクエストの許諾を制御するサーバを含むワイドエリアネットワーク（５）へ接続される。受信ユニット（２０３）は、認証トークンをリレーノードから受け取る。キー生成ユニット（２０４）は、加入ノードのアイデンティティ及びルータノードのアイデンティティに基づき、加入ノードとルータノードとの間のペアワイズのアイデンティティに基づくキーを生成する。確認ユニット（２０５）は、少なくともペアワイズのアイデンティティに基づくキーに基づき、認証トークンが有効であるかどうかを確認する。転送ユニット（２０６）は、認証トークンが有効である場合に、ハンドシェイク信号をワイドエリアネットワーク上でサーバへ転送する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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