(57)【要約】  本発明は、トラストセンターリンクキーを初期化するネットワーク及び方法に関する。本発明の実施例によると、ネットワークは、ノード固有暗号化キーイングマテリアルを有する新しいノード106であって、ノード固有暗号化キーイングマテリアルに基づき暗号化キーを特定するように構成される新しいノードと、ネットワークセキュリティ初期化に関する暗号化キーを要求する第１のノード102と、新しいノードとは異なる記憶手段から第１のノードへ欠けている暗号化キーを供給する手段と、を具備され、この場合、欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい。
2010532126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークであって、
−ノード固有暗号化キーイングマテリアルを有する新しいノードであって、前記ノード固有暗号化キーイングマテリアルに基づき暗号化キーを特定するように構成される新しいノードと、
−ネットワークセキュリティ初期化に関して前記暗号化キーを必要とする第１のノードと、
−前記新しいノードとは異なる記憶手段から前記第１のノードへ欠けている暗号化キーを供給する手段であって、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、供給する手段と、
を含むネットワーク。
【請求項２】
請求項１に記載のネットワークであって、前記暗号化キーイングマテリアルが、前記新しいノードが当該ネットワークへ接続される前に前記新しいノードにおいて記憶されている、ネットワーク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のネットワークであって、前記新しいノードは、当該ネットワークへ接続された後に又は当該ネットワークの再構成の後に前記暗号化キーを特定するように構成される、ネットワーク。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のネットワークであって、暗号化関数が前記新しいノードにおいて実行され、前記新しいノードは、前記暗号化関数を用いて前記ノード固有暗号化キーイングマテリアルから前記暗号化キーを計算するように構成される、ネットワーク。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のネットワークであって、前記第１のノードは、前記新しいノードの存在を検出するように構成され、前記新しいノードの存在を検出した後に前記暗号化キーを要求するように構成される、ネットワーク。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のネットワークであって、前記提供する手段は、ユーザに前記欠けている暗号化キーを入力させるユーザインターフェイスを含む、ネットワーク。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のネットワークであって、前記記憶手段は、前記新しいノードに対応する暗号化キーイングマテリアルを含むセキュアサーバであり、前記提供する手段は、前記セキュアサーバから前記欠けている暗号化キーをダウンロードするように構成される、ネットワーク。
【請求項８】
請求項７に記載のネットワークであって、前記セキュアサーバは、前記新しいノードに対応する前記暗号化キーイングマテリアルから前記欠けている暗号化キーを計算するように構成される、ネットワーク。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のネットワークであって、前記新しいノードに対応する前記暗号化キーイングマテリアルは、前記新しいノードが当該ネットワークへ接続される前に前記セキュアサーバに記憶されている、ネットワーク。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載のネットワークであって、前記提供する手段は、前記欠けている暗号化キーを提供するのに必要である認証データをユーザが入力するのを可能にする認証インターフェイスを含む、ネットワーク。
【請求項１１】
請求項１０に記載のネットワークであって、前記認証データは、前記新しいノードに固有である、ネットワーク。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載のネットワークであって、前記新しいノードは、キー指数によってそれぞれ特徴付けられる異なる暗号化キーを計算することが可能であり、前記新しいノードは、前記関連付けられるキーを特徴付けるキー指数を前記第１のノードへ提供するように構成され、前記第１のノードは、前記キー指数を受信した後に、前記キー指数によって特徴付けられる前記暗号化キーを要求するように構成される、ネットワーク。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のネットワークであって、当該ネットワークは無線センサネットワークであり、前記新しいノードは、前記無線センサネットワークのセンサである、ネットワーク。
【請求項１４】
ネットワークのセキュリティ初期化に関して適切であるトラストセンターであって、
−前記ネットワークにおいて暗号化キーを含む新しいノードの存在を検出する手段と、
−前記暗号化キーを要求する手段と、
−前記新しいノードとは異なる装置から欠けている暗号化キーを受信する手段と、
を含み、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、トラストセンター。
【請求項１５】
ネットワークキーを初期化する方法であって、
−ネットワークの新しいノードによって、ノード固有暗号化キーイングマテリアルに基づき、暗号化キーを特定するステップと、
−前記ネットワークの第１のノードによって前記暗号化キーを要求するステップと、
−前記新しいノードとは異なる記憶手段から前記第１のノードへ欠けている暗号化キーを供給するステップと、
を含み、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、方法。
【請求項１６】
計算機によって実行される場合に請求項１５に記載の方法を実行するように構成される計算機プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の計算機プログラムを記憶する記録担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークに、及びトラストセンターリンクキーを初期化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサネットワーク（ＷＳＮ）は、照明応用例などの、家の監視及び制御に関して重要性を増している。このような応用例に関して、ユーザの秘密性を保護するセキュリティ方法は特に関心がある。通常、広範囲なセキュリティサービスが、例えば、ZigBee（登録商標）、ZigBeeアライアンス、ZigBee仕様などの、既存の標準規格において提供される一方で、2006年12月において、暗号化キーのセキュリティ初期化は、まだ解決されていない。
【０００３】
暗号化キーのセキュリティ管理、特にセキュリティ初期化は、無線センサネットワークセキュリティに関して本質的に重要である。暗号化キーの初期化は、２つの装置間の共有秘密をもたらす手順を表わす。この共有秘密は、セキュアな手法でこれらの装置間の別の暗号化キーをセットアップすること、及びしたがって2つの装置間のセキュアな通信を確立することを可能にする。
【０００４】
ZigBeeなどの関連する規格において、いわゆるマスタキーと呼ばれるこのような秘密鍵の初期化は、セキュリティサービスがマスタキーの入手可能性に依存するように規定されているとしても、十分に守られない。２つの場合のみがZigBee仕様において考慮されており、事前プログラミング及びマスタキーの平文伝送である。事前プログラミングの仕組みは、どのセンサノードが特定のネットワークに属し得るかを製造時に知られている場合にのみ適用可能である。このことは、ユーザが単純に店舗でノードを購入しそのノードを自分のネットワークへ追加することが可能であるべき商用製品に関して適用され得ない。マスタキーの平文伝送、すなわちZigBee仕様において考慮される第２の仕組みは、このことが、ネットワークにおける容易な攻撃を可能にするので、避けられなければならない。
【０００５】
国際特許出願公報第2006/131849号は、無線センサ、セットアップサーバ及びベースステーションを含む人体センサネットワークを有する、患者をモニタリングする無線ネットワークに関する。セットアップサーバは、無線ネットワークへ用いられる前に無線センサを設定する。ベースステーションは、キー認証をセンサへ配布し、これにより、２つのセンサが、ベースステーションによって配布されるキー認証及び事前配布されるキーイングマテリアル(keying  material)に少なくとも部分的に基づき、固有の対のワイズキー（wise  key）を生成するようにされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改善されたネットワーク、改善されたトラストセンター及びネットワークキーを初期化する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】
前記目的は、独立請求項によって解決される。更なる実施例は、従属請求項によって示される。
【０００８】
本発明の基本的な着想は、ユーザが要求に対して一度認証する必要があるような、使用し易い自動化工程に基づき得る、ZigBee（登録商標）無線センサネットワークのようなネットワークの暗号化キーのセキュアな初期化に関する新しい解決策を提供することである。
【０００９】
一つの解決策は、製造時に同一のキーイングマテリアルを用いて全てのセンサノードを事前構成することであり得る。しかし、照明応用例を含むホームモニタリング及び制御などの商用応用例がここでは検討されているので、この解決法は、以下の理由により実現可能であり得ない。全てのセンサノードを製造過程において同一のキーイングマテリアルを用いて事前構成させることは、攻撃者が、店舗においてセンサノードを単純に購入し、何の労力もなしにユーザの無線センサネットワークを危険にさらさせることを可能にし得る。
【００１０】
Rensselaer polytechnicのS.A. Camtepe等による「Key distribution mechanisms for wireless sensor networks: a survey」に記載されるキー事前配布スキームを用いると、同様な問題を生じさせるが、その理由は、商用製品に関して、センサノードが属するネットワークを事前に特定することが可能であり得ないからである。したがって、製造時において全てのセンサノードは、ノードの各対が１つの暗号化キーに一致し得るキーイングマテリアルを用いて事前構成される必要があり得、このことは、全てのセンサノードが同一のキーイングマテリアルを獲得し得、したがって同一の攻撃が可能であり得るような場合に相当する状況を生じさせる。
【００１１】
別の解決策は、全てのセンサノードを未初期化のままにし、初期化を手動で実行するのをユーザに任せることであり得るが、このことは、ユーザが使用の前に全てのセンサノードを構成する必要があり得るので、少なくともユーザの視点からは使用し易い解決法を表わし得ない。
【００１２】
本発明に従うシステムは、無線センサネットワークにおけるセキュアなキー初期化に関する使用し易い解決策を表わす。このような無線センサネットワークは、照明応用例を含むホームモニタリング及び制御などのZigBee（登録商標）商用応用例であり得る。一つのセンサノードにおいて記憶されるマスタキーなどの初期化キーイングマテリアルは、ユーザが含まれるセキュリティの仕組みの詳細な知識を有する必要なく、例えば、ZigBeeに基づく無線センサネットワークのトラストセンターなどの別のセンサノードへ簡単にロードされ得る。トラストセンターリンクキーのセキュアな確立及びしたがってネットワークキーのセキュアな交換のような、更なるセキュリティの仕組みを可能にするキーイングマテリアルをセキュアに初期化するために、ほんの2〜3個の簡単なステップのみが実行される必要があるだけである。
【００１３】
ネットワークの暗号化キーのセキュアな初期化に関する本発明の解決策は、主なセキュリティ要件を充足する。
【００１４】
特に、マスタキーなどの初期化キーイングマテリアルは、無線センサネットワークを運用するユーザのプライバシに対する実行容易な攻撃の可能性を避けるために、センサノード固有であり得る。
【００１５】
更に、初期化キーイングマテリアルのセキュリティ破損は特定可能である。ユーザは、対応するセンサノードの使用の前に初期化キーイングマテリアルが破られているかを確認することが可能であり得る。
【００１６】
ユーザによって実行されるべきキー初期化に関する工程は、誤用によって引き起こされるセキュリティ破損を避けるために、使用し易いものである。具体的にいうと、複雑性は、装置毎に１つの文字列を単純に入力することのみに限定され得る。
【００１７】
加えて、初期化工程は、初期化工程に関して必要とされる期間における攻撃に対して堅牢であり、ネットワークのセキュアな再構成を可能にする。
【００１８】
本発明の実施例に従うと、
−ノード固有暗号化キーイングマテリアルを有する新しいノードであって、前記ノード固有暗号化キーイングマテリアルに基づき暗号化キーを特定するように構成される新しいノードと、
−ネットワークセキュリティ初期化に関して前記暗号化キーを必要とする第１のノードと、
−前記新しいノードとは異なる記憶手段から前記第１のノードへ欠けている暗号化キーを供給する手段であって、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、供給する手段と、
を含むネットワークが提供される。
【００１９】
欠けている暗号化キーが暗号化キーとは別個に記憶されているので、新しいノード及び第１のノードとの間のおそらくはセキュアでないリンクを介して新しいノードから第１のノードへ暗号化キーを転送する必要はない。新しいノードと第１のノードとの間のリンクは、第１のノードが新しいノードの暗号化キーを受信していない間はセキュアでないと見なされる。欠けている暗号化キーを暗号化キーとは別個に記憶することは、第１のノードが、セキュアなリンクを介して暗号化キーを受信することを可能にさせる。異なる記憶位置にもかかわらず、暗号化キー及び欠けている暗号化キーは、同一であり得る。
【００２０】
前記暗号化キーイングマテリアルは、前記新しいノードが当該ネットワークへ接続される前に前記新しいノードにおいて記憶され得る。したがって、暗号化キーイングマテリアルは、新しいノードに記憶され得る一方で、新しいノードは、暗号化キーイングマテリアルの新しいノードへの転送において、攻撃者が、暗号化キーイングマテリアルの情報を得ることを防ぐセキュアな環境に位置される。
【００２１】
前記新しいノードは、当該ネットワークへ接続された後に又は当該ネットワークの再構成の後に前記暗号化キーを特定するように構成され得る。新しいノードが複数の異なる暗号化キーの間で選択することが可能である場合、暗号化キーの特定は、新しいノードが、可能な暗号化キーのどれがネットワークにおいて使用され得るかを規定することを可能にさせる。
【００２２】
前記新しいノードにおいて暗号化関数が実行され得、前記新しいノードは、前記暗号化関数を用いて前記ノード固有暗号化キーイングマテリアルから前記暗号化キーを計算するように構成され得る。このことは、新しいノードが、異なる暗号化キーを計算することを可能にさせる。このことは、現在の暗号化キーの安全性がもはや保証され得ない場合に、新しいノードが新しい暗号化キーを特定するのを可能にさせる。
【００２３】
前記第１のノードは、前記新しいノードの存在を検出するように構成され得、前記新しいノードの存在を検出した後に前記暗号化キーを要求するように構成され得る。このことは、ネットワークへの新しいノードの素早く自動的な統合を可能にさせる。
【００２４】
前記提供する手段は、ユーザに前記欠けている暗号化キーを入力させるユーザインターフェイスを含み得る。このことは、欠けている暗号化キーの複雑でなく、安価な提供を可能にする。例えば、欠けている暗号化キーは、ユーザへ提供される不正改竄防止ステッカ（tamper-proof  sticker）に記憶され得る。ユーザは、不正改竄防止ステッカからの欠けている暗号化キーをユーザインターフェイスを介して第１のノードへ提供し得る。したがって、センサネットワークキー初期化は、セキュアサーバ及び対応するネットワーク設備を必要とすることなく、ネットワーク内において実行され得る。
【００２５】
代替的に、前記記憶手段は、前記新しいノードに対応する暗号化キーイングマテリアルを含むセキュアサーバであり得、前記提供する手段は、前記セキュアサーバから前記欠けている暗号化キーをダウンロードするように構成され得る。このことは、新しいノードの製造者によって動作されるサーバのようなセキュアな場所において欠けている暗号化キーを記憶することを可能にさせる。
【００２６】
前記セキュアサーバは、前記新しいノードに対応する前記暗号化キーイングマテリアルから前記欠けている暗号化キーを計算するように構成され得る。新しいノードが複数の異なる暗号化キーを計算することが可能である場合、セキュアサーバは、同一の暗号化キーイングマテリアルに基づき同一の暗号化キーを計算し得る。
【００２７】
前記新しいノードに対応する前記暗号化キーイングマテリアルは、前記新しいノードが当該ネットワークへ接続される前に前記セキュアサーバに記憶され得る。このことは、新しいノードに対応する暗号化キーイングマテリアルを、攻撃者の注意がネットワークにおける新しいノードの接続により想起されていない時に記憶することを可能にさせる。例えば、新しいノードに対応する暗号化キーイングマテリアルは、新しいノードが製造される間にセキュアサーバに記憶され得る。
【００２８】
前記提供する手段は、前記欠けている暗号化キーを提供するのに必要である認証データをユーザが入力するのを可能にする認証インターフェイスを含み得る。したがって、欠けている暗号化キーは、ユーザ認証の後でのみ、要求、計算又は提供され得る。このことは、認証データへのアクセスを有さない攻撃者が、ネットワークキー初期化の実行を成功させることを防ぐ。
【００２９】
認証データは、新しいノードに特有であり得る。このことは、攻撃者が、新しいノードに対してネットワークキー初期化を実行するために以前の認証データを使用することを防ぐ。
【００３０】
前記新しいノードは、キー指数によってそれぞれ特徴付けられる異なる暗号化キーを計算することが可能であり得、前記新しいノードは、前記第１のノードへ前記関連付けられるキーを特徴付けるキー指数を提供するように構成され得、前記第１のノードは、前記キー指数を受信した後に、前記キー指数によって特徴付けられる前記暗号化キーを要求するように構成され得る。このことは、新しいノードが、複数の異なる暗号化キーのうちどれが暗号化キーとして特定されるかを宣言することを可能にする。更に、この指数は、ユーザ又はセキュアサーバが、正しい暗号化キーを第１のノードへ提供するのを可能にさせる。
【００３１】
当該ネットワークは無線センサネットワークであり得、前記新しいノードは、前記無線センサネットワークのセンサであり得る。特に、ネットワークは、無線センサネットワーク照明システム、無線センサネットワークホームモニタリング・制御システム、又は無線センサネットワーク個人医療・健康システムなどの、ZigBeeに基づく無線センサネットワークであり得る。
【００３２】
本発明の更なる実施例に従うと、ネットワークのセキュリティ初期化に関して適切であるトラストセンターであって、
−前記ネットワークにおいて暗号化キーを含む新しいノードの存在を検出する手段と、
−前記暗号化キーを要求する手段と、
−前記新しいノードとは異なる装置から欠けている暗号化キーを受信する手段と、
を含み、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、トラストセンターが提供される。
【００３３】
トラストセンターは、本発明のネットワークにおける第１のノードとして使用され得る。したがって、トラストセンターは、新しいノードがネットワークに接続される又はネットワークが再構成される場合に、セキュアなネットワークキー初期化を可能にさせる。
【００３４】
本発明の更なる実施例に従うと、ネットワークキーを初期化する方法であって、
−ネットワークの新しいノードによって、ノード固有暗号化キーイングマテリアルに基づき暗号化キーを特定するステップと、
−前記ネットワークの第１のノードによって前記暗号化キーを要求するステップと、
−前記新しいノードとは異なる記憶手段から前記第１のノードへ欠けている暗号化キーを供給するステップと、
を含み、前記欠けている暗号化キーが前記暗号化キーと等しい、方法が提供される。
【００３５】
ネットワークキーを初期化させる方法は、新しいノードがネットワークに接続される又はネットワークが再構成される場合に、本発明のネットワークに関連して有利に実行され得る。
【００３６】
本発明の実施例によると、計算機によって実行される場合に本発明に従う上述の方法を実行するように構成される計算機プログラムが提供され得る。このことは、コンパイラプログラムにおける本発明の解決策を実施化させる。
【００３７】
本発明の更なる実施例に従うと、本発明に従う計算機プログラムを記憶する記録担体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリーカード、ディスケット、又は電子アクセスに関して計算機プログラムを記憶するのに適切である同様なデータ担体など、が提供され得る。
【００３８】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであり、これらを参照にして説明される。
【００３９】
本発明は、例示的な実施例を参照にして以下により詳細に説明され得る。しかし、これらの例示的な実施例に制限されない。
【００４０】
以下において、機能的に類似又は同一の要素は、同一の参照符号を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図1は、本発明に従うネットワークを示す。
【図２】図２は、本発明に従う更なるネットワークを示す。
【図３】図３は、本発明に従うより更なるネットワークを示す。
【図４】図４は、本発明に従う方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１及び２は、本発明の異なる実施例に従う同様のネットワークを示す。図１に示される実施例に従うと、欠けている暗号化キーは、ユーザインターフェイスを介してユーザによってネットワークへ提供され得る。図２に示される実施例に従うと、欠けている暗号化キーは、セキュアサーバによってネットワークへ提供され得る。図３は、欠けている暗号化キーが図２に示されるセキュアサーバによって提供されるネットワークにおけるキー初期化を示す。
【００４３】
図１は、本発明のある実施例に従うネットワークを示す。ネットワークは、第１ノード１０２、ノード１０４、新しいノード１０６及び提供手段１０８を含む。ノード１０２・１０４・１０６及び提供手段１０８は、通信インフラストラクチャを介して接続され得、適切な通信手段を含み得る。ネットワークは更なるノードを含み得る。
【００４４】
ネットワークは、ZigBeeに基づく無線センサネットワーク照明システム、無線センサネットワークホームモニタリング及び制御システム、又は無線センサネットワーク医療・健康システムなどの無線センサネットワークであり得る。したがって、ノード１０２・１０４・１０６は、センサであり得る。ノード１０２・１０４・１０６は、暗号化キーを含み得る。第１ノード１０２は、ネットワークのトラストセンターであり得る。トラストセンター１０２は、ネットワークのノード１０４・１０６に属する暗号化キーを収集し得る。暗号化キーは、ネットワーク内におけるセキュアな通信リンクを確立するのに必要とされるマスタキーであり得る。
【００４５】
マスタキーの利用可能性に依存するサービスの１つは、対称キー・キー交換（ＳＫＫＥ）プロトコルを用いることによるトラストセンターリンクキーの確立である。トラストセンターリンクキーは、ネットワークキーのセキュアな交換に関して使用され得る。したがって、共有秘密又はマスタキーである暗号化キーのセキュアな初期化がない場合、ネットワークキーのセキュアな交換は可能でない。
【００４６】
新しいノード１０６は、ノート固有の暗号化キーイングマテリアルを含む。暗号化キーイングマテリアルは、新しいノードの製造時などの、新しいノードがネットワークへ接続される前に、新しいノードへ記憶され得る。実施例に従うと、ノード固有暗号化キーイングマテリアルは、新しいノード１０６へ割り当てられこの新しいノードに固有である１つ以上の暗号化キーを含む。代替的な実施例に従うと、暗号化キーイングマテリアルは、新しいノード１０６へ割り当てられこの新しいノードに固有である１つ以上の暗号化キーを導出するのを可能にする暗号化データを含み得る。例えば、暗号化キーイングマテリアルは、新しいノードに暗号化関数を用いることにより暗号化キーイングマテリアルからの１つ以上の暗号化キーを計算するのを可能にさせる暗号化関数を更に含み得る。
【００４７】
新しいノード１０６は、ネットワークに接続された後又はネットワークの再構成の後に暗号化キーを特定し得る。暗号化キーイングマテリアルの種類に依存して、新しいノード１０６は、暗号化キーイングマテリアルから暗号化キーを選択する手段、又は暗号化キーイングマテリアルから暗号化キーを計算する手段を含み得る。
【００４８】
第１ノード１０２は、ネットワークのセキュアな運用に関して必要であり得るネットワークセキュリティ初期化に関してノード１０４及びノード１０６の暗号化キーを必要とし得る。第１ノード１０２は、ノード１０４及び新しいノード１０６の暗号化キーを記憶する記憶手段を含み得る。第１ノード１０２がネットワークに接続されるノード１０４・１０６のうちの１つの必要な暗号化キーを含まない場合、対応する欠けている暗号化キーは、第１ノード１０２に対して利用可能にされる必要がある。第１ノード１０２は、欠けている暗号化キーを要求する手段、及び要求された暗号化キーを受け取る手段を含み得る。第１ノード１０２は、第１ノード１０２に欠けている暗号化キーを要求させるネットワークへの接続のすぐ後に、又はネットワークへの新しいノード１０６の接続の後すぐに、新しいノード１０６の存在を検出する手段を含み得る。
【００４９】
例えば新しいノード１０６の暗号化キーなどの、暗号化キーは、新しいノードではない例えばセキュリティ装置などのセキュアな場所に追加的に記憶又は預けられる。暗号化キー及び欠けている暗号化キーとして呼ばれる別個に記憶された暗号化キーは、暗号化キーの対を形成する。この実施例に従うと、両方の暗号化キーは、同一である。異なる暗号化キーの対を必要とする暗号化キーも存在し得る。
【００５０】
欠けている暗号化キーは、提供手段１０８を介して第１ノード１０２へ提供され得る。この実施例に従うと、ネットワークのユーザは、欠けている暗号化キーへのアクセスを有する。欠けている暗号化キーを第１ノード１０２へ提供するために、提供手段１０８は、ユーザが欠けている暗号化キーを入力するのを可能にするユーザインターフェイスを含み得る。提供手段１０８は、ネットワークノードのうちの１つに統合され得る、特別のネットワークノードであり得る、又は、ユーザに暗号化キーを入力させるためだけのネットワークに接続される装置であり得る。この実施例に従うと、提供手段は、ネットワークへ接続される計算機であり得る。
【００５１】
更なる実施例に従うと、新しいノード１０６は無線センサネットワークのセンサノードであり、第１ノード１０２はネットワークのトラストセンターリンクトラストセンターであり、提供手段１０８はカスタマツールである。センサノード固有暗号化キーは、製造時にセンサノード１０６に記憶される。加えて、センサノード固有暗号化キーは、センサノード１０６自体に具備される不正改竄防止ステッカ(tamper-proof sticker)に印刷される。センサノード１０６が無線センサネットワークに持ち込まれる場合に、トラストセンター１０２は、センサノード１０６のマスタキーを要求する工程を開始する。この場合、ネットワークインフラストラクチャ及びカスタマツール１０８を用いて、ユーザからセンサノード固有暗号化キーを要求するウィンドウがカスタマツール１０８にポップアップし得る。ユーザは、不正改竄防止ステッカを開封し得、この場合トラストセンター１０２に記憶されるセンサノード固有暗号化キーを入力し得る。関連付け工程の完了が成功する場合、ユーザは通知され得る。
【００５２】
実施例において説明される解決策は、ZigBeeに基づく無線センサネットワークに関してだけでなく、全てのネットワークに関して及び特にトラストセンター及び共有秘密に頼る全ての無線センサネットワークに関して、十分に適される。
【００５３】
図２は、本発明の更なる実施例に従うネットワークを示す。ネットワークは、図１に記載されるネットワークに対応する。図１に記載されるネットワークに対する差異については、欠けている暗号化キーが、提供手段１０８のユーザインターフェイスを介してではなく、セキュリティサーバ２１０から提供される。
【００５４】
セキュアサーバ２１０は、ネットワークのノード１０４・１０６の暗号化キーイングマテリアルに対応する暗号化キーイングマテリアルを含み得る。この実施例に従うと、セキュアサーバ２１０は、特に、新しいノード１０６に対応する暗号化キーイングマテリアルを含む。暗号化キーイングマテリアルは、新しいノードがネットワークへ接続される前に、セキュアサーバにおいて記憶され得る。セキュアサーバ２１０は、欠けている暗号化キーを提供するために対応する暗号化キーイングマテリアルから、例えば、新しいノード１０６へ対応する欠けている暗号化キーなどの、欠けている暗号化キーを計算するように構成され得る。セキュアサーバ２１０は、欠けている暗号化キーを提供手段１０８を介して第１ノード１０２へ提供するように構成され得る。例えば、提供手段１０８は、セキュアサーバ２１０から欠けている暗号化キーをダウンロードするように構成され得る。代替的に、セキュアサーバ２１０は、欠けている暗号化キーを第１ノード１０２へ直接提供し得る。
【００５５】
提供手段１０８は、ユーザが、欠けている暗号化キーを提供するのに必要であり得る認証データを入力するのを可能にする認証ユーザインターフェイスを含み得る。認証データは、暗号化キーがセキュアサーバ２１０から要求されているノードに固有であり得る。
【００５６】
更なる実施例に従うと、ネットワークは、例えば、ZigBeeに基づく無線センサネットワークである。新しいノード１０６は、無線センサネットワークへセキュアに持ち込まれるべきセンサノード１０６である。第１ノード１０２は、無線センサネットワークのコーディネータ及びトラストセンターとして動作する無線センサネットワークの別のノードである。ネットワークは、センサノードインフラストラクチャ、すなわちコーディネータとして動作するセンサノード１０２が装着されるインターフェイス、を更に含む。更に、無線センサネットワークは、セキュアサーバ２１０を含む。提供手段１０８は、カスタマツールである。カスタマツール１０８は、ワークステーション及びラップトップなどの、小さいアプリケーションプログラムを実行し、ネットワークインフラストラクチャへ接続することが可能である装置であり得る。ネットワークインフラストラクチャは、ユーザがセキュアサーバ２１０へ接続することを可能にし得る。ネットワークは、更に、カスタマツール１０８、コーディネータとして動作するセンサノード１０２、ユーザ認証マテリアル、及び例えば不正改竄防止ステッカなどの不正改竄防止装置、の間における通信に関するプロトコルを含み得る。
【００５７】
ネットワークに関する暗号化キーの初期化は、センサノード１０６の製造時において、秘密であるセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルがセンサノード１０６のメモリに記憶されることを含み得る。追加的に、暗号化関数は、センサノード１０６において実行される。
【００５８】
同一の暗号化キーイングマテリアル及び暗号化関数は、セキュアサーバ２１０において、それぞれ記憶及び実施化される。
【００５９】
ユーザ認証マテリアルは、センサノード１０４・１０６毎に関して生成され、不正改竄防止の態様により、対応するセンサノード１０４・１０６に具備される。
【００６０】
新しいセンサノード１０６がセキュアな関連付けに関して無線センサネットワークへ持ち込まれる場合、センサノード１０６は、暗号化関数から自身のセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルから暗号化キーを計算する。ネットワークのトラストセンター１０２でもあるコーディネータは、この新しいセンサノード１０６の存在に気付き、自身のデータベースから新しいセンサノード１０６の、共有秘密であるマスタキーに関して検索をする。センサノード１０６が新しいので、何のエントリも発見されない。結果として、コーディネータ１０２は、インフラストラクチャへのインターフェイスを用いて関連付け工程を初期化する。自動的に、ユーザは、カスタマツール１０８により通知され、セキュアサーバ２１０への接続が確立され、ユーザ認証が要求される。認証マテリアルを用いたユーザ認証の際に、システムは、日付、時間、ＩＰアドレスなどのキーダウンロード工程についての情報を始めにログ記録し、最後のログインの対応する情報を表示し、これにより、ユーザがセキュリティ破損を検出するのを可能にする。認証マテリアルが提供される不正改竄防止の態様により、ユーザは、セキュリティ破損を容易に検出し得る。この場合、それぞれのセンサノード１０６に関する暗号化キーは、セキュアサーバ２１０に記憶される暗号化関数及びセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルを用いて計算される。この場合、計算されたキーは、カスタマツール１０８へ、及びカスタマツール１０８へ接続されるトラストセンター１０２へ、ダウンロードされる。
【００６１】
セキュアな関連付けの完了が成功していた場合、確認メッセージがユーザへ通知するためにインフラストラクチャに表示される。
【００６２】
ネットワークが再構成される、又はセンサノードが新しいネットワークへ持ち込まれる場合、ノード１０６は、新しいトラストセンター１０２が、ノード１０６とセキュアに関連付け、そしてキー交換工程を開始しようと試みることを通知する。暗号化関数を用いて、新しい暗号化キーが計算される。更に、カウンタがキー変更の数を示すのに使用される。ここで、センサノード１０６は、新しいノード１０６がトラストセンター１０２にとって新しく且つしたがってマスタキーを共有しないので、上述の初期化工程を開始するトラストセンター１０２へ自身の識別子及びカウンタ値を送信する。セキュアサーバ２１０への接続は、ユーザ認証の際に確立される。カウンタ値は、サーバ２１０へも送信され、これにより、サーバ２１０が、同一の暗号化キーを計算し、それをユーザのカスタマツール１０８へ及びそして新しいネットワークのトラストセンター１０２へ送信し得るようにされる。セキュアな関連付け工程は、完了され、ユーザは通知される。
【００６３】
図３は、本発明に従うトラストセンター１０２、センサノード１０６及びセキュアサーバ２１０を含むネットワークにおけるキー初期化を例示する。ネットワークは、図２に示されるネットワークであり得る。
【００６４】
キー初期化は、セキュアサーバ２１０及びトラストセンター１０２を使用する。センサノード１０６は、異なる暗号化キーを計算することが可能であり得る。各暗号化キーは、キー指数によって特徴付けられ得る。センサノード１０６が新しい暗号化キーを特定する場合、センサノード１０６は、キー指数をトラストセンター１０２へ提供し得る。トラストセンター１０２は、キー指数を受信した後で、キー指数によって特徴付けられる暗号化キーを要求し得る。
【００６５】
図３は、ノードAとして示されるセンサノード１０６とトラストセンター１０２との間の通信、及びトラストセンター１０２とセキュアサーバ２１０との間の通信を例示する。
【００６６】
第１のステップにおいて、センサノード１０６は、自身のセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルから自身の関連付けキーを計算する。第２のステップにおいて、センサノード１０６は、自身の関連付けキーの指数iをトラストセンター１０２へ送信する。第３のステップにおいて、トラストセンター１０２は、セキュアサーバ２１０に、指数iを有するセンサノード１０６に関する関連付けキーを要求する。第４ステップにおいて、セキュアサーバは、認証の際に対応する関連付けキーを計算し、それをトラストセンター１０２へ送信する。第５ステップにおいて、トラストセンター１０２は、関連付けキーを受信する。第６ステップにおいて、トラストセンター１０２及びセンサノード１０６は、相互認証プロトコルを開始する。
【００６７】
図３において、KA,iは、マスタキーとして使用される暗号化キー、すなわちセンサノード１０６及びトラストセンター１０２へ共通する共有秘密を例示する。センサノード固有暗号化キーイングマテリアルは、KNode  Aとよばれ、これは、センサノード１０６自身及びセキュアサーバに排他的に記憶されるキーイングマテリアルを表わす。更に、h(KNode  A||i)は、マスタキーイングマテリアル指数iを入力として有する暗号化関数を表わす。
【００６８】
図４は、本発明の実施例に従うネットワークキーを初期化する方法のフロー図を示す。この方法は、本発明の実施例に従うネットワークに関して使用され得る。
【００６９】
当該方法は、センサノードの製造工程において、センサノード固有暗号化キーがセキュアサーバに記憶され、センサノードのメモリにおいて符号化されるということを仮定する。加えて、ハッシュ関数などの暗号化関数は、センサノード及びセキュアサーバのそれぞれにおいて実施化される。
【００７０】
第１のステップ４２２において、センサノードは、暗号化キーを特定する。特に、新しいセンサノードがネットワークへ持ち込まれる場合、新しいセンサノードは、暗号化キーを、自身のセンサノード固有暗号化キー及び暗号化関数を用いて、暗号化キーを計算する。
【００７１】
第２のステップ４２４において、トラストセンターは暗号化キーを要求する。特に、ネットワークへ関連付けられるトラストセンターは、センサノードの存在を通知し、自動初期化プロトコルを開始する。トラストセンターは、例えばインターネットなどを介して、センサノード提供者のセキュアサーバへ接続し、ノードへ割り当てられる現在のキーを要求する。
【００７２】
第３ステップ４２６において、欠けている暗号化キーが、新しいセンサノードとは異なる記憶場所から第１のノードへ提供される。特に、ユーザ認証の際に、セキュアサーバは、要求されたキーを計算し、それをノード関連付けに関して共有秘密を使用するトラストセンターへ送信する。ユーザ認証に関して、例えば、ログイン及びパスワード若しくはパーソナル識別番号（ＰＩＮ）などを備える。
【００７３】
提案されたシステムは、ネットワークの再構築の場合において、又はセンサノードが別のネットワークへ持ち込まれる場合にもセキュアな関連付けを支援する。この目的のために、ノードは、自身のセンサノード固有暗号化キーイングマテリアル及び暗号化関数を用いて新しい暗号化キーを計算する。この場合、ノードは、自身の関連付けメッセージにおいてトラストセンターに変更を通知する。トラストセンターは、このノードの暗号化キーをユーザ認証の際にこのキーを計算するセキュアサーバに要求する。この場合、キーは、ノードを関連付ける又は再関連付けするためにキーを使用するトラストセンターへ伝送される。
【００７４】
ネットワークにおける暗号化キーの初期化に関する提示される解決策の使用は、いくつかの特徴から利益を受ける。
【００７５】
第１に、マスタキーを計算するのに使用されるセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルは、製造時に対応するセンサノードに記憶され得る。更に、暗号化関数は、センサノードにおいて実施化され得る。
【００７６】
マスタキーを計算するのに使用される同一のセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルは、センサノード提供者のセキュアサーバに記憶され得る。更に、暗号化関数は、セキュアサーバにおいて実施化され得る。
【００７７】
例えば、ログイン及びパスワード又はＰＩＮなどの、ユーザ認証マテリアルは、製造時に対応するセンサノードに関して生成され得る。このマテリアルは、例えば、不正改竄防止ステッカなどの不正改竄防止装置において提供され得る。
【００７８】
更に、自動プロトコルは、ユーザが、新しいセンサノードをネットワークへセキュアに持ち込むことを、すなわち共有秘密をセキュアにセットアップするのを支援し得る。センサノードへのサーバへのセキュアな接続は、ユーザ認証の際に確立され得、暗号化キーは返信として送信され得る。更に、この処理は、ログ記録され得る。これについての、日付、時間及びＩＰアドレスなどの情報も記憶され得、以前のキーダウンロードについての対応する情報は、新しいキーダウンロードの前に表示され得る。このことは、ユーザがセキュリティ破損を検出するのを可能にする。
【００７９】
ユーザは、上述の工程、すなわちユーザ認証を、各新しいセンサノードに関して一度のみ実行する必要があり得る。
【００８０】
更に、センサノード及びユーザ認証マテリアルは、一緒に配布され得る。解決策を商用製品に関して特に適されるようにする追加的な仕組み又は工程に関しての必要性はない。
【００８１】
以前の対称暗号化キーの開示を必要とすることなく、それぞれ、ネットワークは再構築され得、センサノードは新しいネットワークへ持ち込まれ得る。したがって、ノードが関連付けられている全てのネットワークを保護することになる。
【００８２】
言い換えると、本発明の実施例は、ZigBee無線センサネットワークセキュリティ初期化に関して使用され得る無線センサネットワークにおける暗号化キーの使用し易いセキュアな初期化を提供する。マスタキーを計算するのに使用されるセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルは、製造時にセンサノードに記憶される。このセンサノード固有暗号化キーイングマテリアルは、センサノード提供者のセキュアサーバにも記憶される。更に、暗号化関数は、センサノードにおいて、及びセキュアサーバにおいても実施化される。例えば、ログイン及びパスワード又はＰＩＮなどのユーザ認証マテリアルは、製造時に対応するセンサノードに関して生成され、ステッカなどの不正改竄防止装置において提供される。自動プロトコルは、センサ提供者のサーバへのセキュアな接続によりセットアップに関してユーザを支援する。１回のユーザ認証の際に、暗号化キーは、返信として送信される。更に、この処理は、ログ記録される。日付、時間、及びＩＰアドレスなどの情報は、記憶され、以前のキーダウンロードについての対応する情報は、新しいキーダウンロードの前に表示され得、このことは、ユーザがセキュリティ破損を検出するのを可能にする。以前の対称暗号化キーの開示を必要とすることなく、ネットワークは再構築され得、センサノードは新しいネットワークへ持ち込まれ得、したがって、ノードが関連付けられている全てのネットワークを保護することになる。キー初期化は、セキュアサーバ及びトラストセンターを使用し得る。代替的な対処法は、セキュアサーバ及び対応するインフラストラクチャを必要としない。センサノードがネットワークへ持ち込まれる場合、トラストセンターは、センサノードのマスタキーを要求する工程を初期化する。ユーザは、不正改竄防止ステッカを破り、そこに記憶されるキーをトラストセンターへ入力する。関連付けが工程を完了させ、ユーザは通知される。
【００８３】
上述の実施例は、組み合わせられ得る。本発明は、示されるネットワークに制限されない。本発明の対処法は、キー初期化を必要とするいかなるネットワークにおいて使用され得る。ノードは、いかなるネットワークノードでもあり得る。ネットワークノードは、例えば、通信ユニット又は処理ユニットなどのネットワーク機能性によって必要とされるいずれかの手段を含み得る。
【００８４】
本発明の機能性の少なくともいくつかは、ハードウェア又はソフトウェアによって実行され得る。ソフトウェアでの実施化の場合、単一の又は多重の標準マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが、本発明を実施化する単一の又は多重のアルゴリズムを処理するに使用され得る。
【００８５】
「有する」という動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載される以外の異なる他の要素又はステップの存在を排除しないことは明らかである。単数形の構成要素は、複数個の斯様な構成要素の存在を排除しない。請求項における如何なる参照符号も請求項を制限するように解釈されてはならない。
【図１】
2010532126.tif 000003
【図２】
2010532126.tif 000004
【図３】
2010532126.tif 000005
【図４】
2010532126.tif 000006
【国際調査報告】
2010532126.tif 000007
2010532126.tif 000008
2010532126.tif 000009