(57)【要約】  アドホック無線ネットワークのノード間においてセキュリティ・アソシエーションを確立するための方法及び装置には、２つの認証ステップが含まれる。即ち、初期の第１連絡ステップ（認証、認可、及びアカウンティング（ＡＡＡ）ベースの認証）、並びに第１連絡時に生成される鍵材料を再利用する“軽量”ステップが含まれる。ネットワーク内のメッシュ・オーセンティケータは、２つの役割を提供する。第１の役割は、８０２．１Ｘポートアクセスエンティティ（ＰＡＥ）を実装し、４段階ハンドシェークを介して、サプリカントメッシュ点での暗号化に用いる一時鍵を導出し、鍵ディストリビュータとのバックエンド通信を取り扱う。第２の役割は、ＡＡＡクライアントを実装し、また、第１連絡又は高速セキュリティ・アソシエーション時にメッシュ点を認証するために用いる鍵を導出する鍵ディストリビュータとしてのものである。鍵ディストリビュータ及びオンライン認証サーバは、これらのメッセージをメッシュリンク上でトランスポートすることなく互いに通信を行い得る。
2010503330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドホック無線ネットワークの１つ以上のノードとのセキュリティ・アソシエーションを確立するための方法であって、
ノードの初期認証を実施することと、初期認証は、
アソシエーション要求を前記ノードからオーセンティケータノードに送ることと、
アソシエーション応答をオーセンティケータノードから前記ノードに送ることと、アソシエーション応答はセキュリティ・アソシエーション情報要素を含むことと、セキュリティ・アソシエーション情報要素はオーセンティケータノードが既存のセキュリティ・アソシエーションを有する鍵ディストリビュータを識別する鍵ディストリビュータアドレスを含むことと、
前記ノード、オーセンティケータノード、鍵ディストリビュータ、及び認証サーバの間で認証を実施することと、
オーセンティケータノードと前記ノードとの間で４段階ハンドシェークを実施することによって、オーセンティケータノードに前記ノードを関連付けることと、
ディストリビュータアドレスに基づき、前記ノードから鍵ディストリビュータに鍵ホルダセキュリティ・アソシエーションメッセージを送ることによって、前記ノードと鍵ディストリビュータとの間の鍵ホルダセキュリティ・アソシエーションを設定することと、を含むことと、
簡易認証を実施することと、簡易認証は、
オーセンティケータノードで前記ノードを認証する段階と、
オーセンティケータノードと鍵ディストリビュータとの間で鍵配信を交換する段階と、
オーセンティケータノードと前記ノードとの間で簡易ハンドシェークを実施することによって、前記ノードをオーセンティケータノードに関連付けることと、を含むことと、
を含む方法。
【請求項２】
アドホック無線ネットワークであって、
認証サーバと、
認証サーバに通信用に接続された鍵ディストリビュータノードと、
鍵ディストリビュータノードに通信用に接続されたオーセンティケータノードと、
サプリカントノードと、を含み、
オーセンティケータノードは、
サプリカントノードをアドホック無線ネットワークに接続させる１つ以上のサービスのアドバタイズ、
サプリカントと鍵ディストリビュータノードとの間で認証メッセージを転送するための認証メッセージ転送サービスの提供、
サプリカントに１つ以上の新しいセキュリティ・アソシエーションを確立させる１つ以上の導出鍵を鍵ディストリビュータノードから取得すること、および、
サプリカントノードとのリンクをセキュアにするための対となる一時鍵の導出、を行う
アドホック無線ネットワーク。
【請求項３】
アドホック無線ネットワークのノードのセキュリティ・アソシエーションを確立するためのオーセンティケータノードであって、
サプリカントノードをアドホック無線ネットワークに接続させる１つ以上のサービスのアドバタイズ、
サプリカントと、オーセンティケータサーバに接続された鍵ディストリビュータノードとの間で認証メッセージを転送するための認証メッセージ転送サービスの提供、
サプリカントに１つ以上の新しいセキュリティ・アソシエーションを確立させる１つ以上の導出鍵を鍵ディストリビュータノードから取得すること、および、
サプリカントノードとのリンクをセキュアにするための対となる一時鍵の導出、を行うオーセンティケータノード。
【請求項４】
アドホック無線ネットワークのノードのセキュリティ・アソシエーションを確立するためのメッシュ・オーセンティケータの動作の方法であって、
サプリカントノードと初期認証中に通信を行い、サプリカントノードによって生成された１つ以上の鍵材料を受信することと、
鍵ディストリビュータノードと通信を行い、前記１つ以上の鍵材料に基づき１つ以上の導出鍵を取得することと、
サプリカントノードが１つ以上の他のノードとの１つ以上のセキュリティ・アソシエーション交換に用いる前記１つ以上の導出鍵に関連付けられた１つ以上の情報をサプリカントノードに提供することと、
を含む方法。
【請求項５】
前記提供することは、
サプリカントノードが１つ以上の他のノードとの１つ以上のセキュリティ・アソシエーション交換に用いる鍵ディストリビュータノードとのセキュリティ・アソシエーションを確立するために用いる前記１つ以上の導出鍵に関連付けられた１つ以上の情報をサプリカントノードに提供することを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
初期認証に先立って、
認証サーバからマスタ鍵を受信することを含む、認証サーバで認証することを更に含み、
第１の連絡中に通信を行うことの後に、
鍵ディストリビュータによる鍵トランスポート用の第１組の鍵を導出することと、
サプリカントノードを含む前記ノードとの通信用の第２組の鍵を導出することと、を更に含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
アドホック無線ネットワークのノードのセキュリティ・アソシエーションを確立するためのメッシュ・オーセンティケータの動作の方法であって、
初期認証を実施することと、初期認証は、
サプリカントからアソシエーション要求を受信することと、アソシエーション要求はメッシュセキュリティドメイン情報要素（ＭＳＤＩＥ）及びロバストセキュリティネットワーク情報要素（ＲＳＮＩＥ）を含むことと、
認証を許すためにサプリカントにアソシエーション応答を送ることと、アソシエーション応答はＭＳＤＩＥ、効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション情報要素（ＥＭＳＡＩＥ）、及びＲＳＮＩＥを含むことと、
メッシュ鍵ディストリビュータ及び認証サーバにサプリカントを認証させることと、
メッシュ鍵ディストリビュータと鍵転送プロトコルを実行して、サプリカントの代わりに導出鍵を取得することと、
サプリカントとの４段階ハンドシェークを実施することと、
８０２．１Ｘ制御式ポートを開き、サプリカントに用いるための対となる一時鍵をインストールすることと、を含むことと、
高速リンク確立を実施することと、高速リンク確立は、
ＭＳＤＩＥを含む認証メッセージを受信することと、
受信した認証要求におけるＭＳＤＩＥがＭＡのセキュリティドメインをアドバタイズすることを検証することと、
ＲＳＮＩＥポリシーがローカルポリシーに整合することを検証することと、
ランダムなＡＮｏｎｃｅを選択することと、
ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＲＳＮＩＥを含む認証応答を構築して送ることと、
受信した認証メッセージからのＳＮｏｎｃｅ及びローカルに選択したＡＮｏｎｃｅを用いて、ＰＴＫを算出することと、
アソシエーション要求情報要素を受信することと、
サプリカントのマルチキャストトラフィックを受信するためのＧＴＫを復号してインストールすることと、
ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＲＳＮＩＥを含むアソシエーション応答を構築して送ることと、
メッシュ・オーセンティケータとサプリカントとの間のユニキャスト・トラフィックを保護するためのＰＴＫをインストールすることと、を含むことと、
を含む方法。
【請求項８】
アソシエーション要求を受信した後、
ＭＳＤＩＥがメッシュ・オーセンティケータのセキュリティドメインをアドバタイズすることを検証することと、
選択したＲＳＮＩＥポリシーがローカルポリシーに整合することを検証することと、
ＭＳＤＩＥ又はＲＳＮＩＥの検証が失敗したとき、サプリカントのリンクを切断することと、
を更に含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アソシエーション応答は、鍵コンテキストをサプリカントに提供し、サプリカントにメッシュ・オーセンティケータにより対となるマスタ鍵を導出させることを更に含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
アドホック無線ネットワークの１つ以上のノード内におけるサプリカントノードの動作の方法であって、
オーセンティケータノードとの第１の連絡を実施することと、第１の連絡は、
アソシエーション応答フレームにおいてオーセンティケータノードからセキュリティ・アソシエーション情報要素を受信することと、セキュリティ・アソシエーション情報要素は鍵ディストリビュータノードのアドレスを含むことと、を含むことと、
鍵ディストリビュータとのセキュリティ・アソシエーションを確立するために鍵ディストリビュータノードのアドレスを処理することと、
確立したセキュリティ・アソシエーションを用いて、１つ以上の他のノードとの１つ以上のセキュリティ交換を実施することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、無線通信に関し、特に、アドホック無線ネットワーク内におけるノード間のセキュリティ・アソシエーションの確立に関する。
【背景技術】
【０００２】
インフラベースの無線ネットワークには、通常、固定及び有線のゲートウェイを備えた通信ネットワークが含まれる。インフラベースの無線ネットワークは、有線ネットワークに接続されている固定基地局と通信を行う移動ユニット又はホストを用いるものが多い。移動ユニットは、基地局への無線リンク上で通信を行いつつ、地理的に移動し得る。移動ユニットは、１つの基地局の範囲外に移動した場合、新しい基地局に接続、即ち、“ハンドオーバ”して、新しい基地局を介して有線ネットワークとの通信を開始し得る。
【０００３】
セル方式ネットワーク又は衛星ネットワーク等のインフラベースの無線ネットワークとの比較において、アドホック・ネットワークは、何の固定インフラも無い状態で動作し得る自己形成ネットワークであり、場合によっては、アドホック・ネットワークは、全体が、移動ノードで形成されることもある。アドホック・ネットワークには、通常、多数の地理的に分散された潜在的な“ノード”と称し得る移動ユニットが含まれ、これらは、１つ以上のリンク（例えば、無線周波数通信チャネル）によって無線で互いに接続される。ノードは、インフラベース又は有線のネットワークのサポート無しで無線媒体を介して互いに通信を行い得る。
【０００４】
無線通信ネットワークが益々普及するにつれて、セキュリティは、通信ネットワークプロバイダ及びエンドユーザ双方にとって、引き続き主要な関心事である。このことは、データを多くのノードによって容易に受信して操作し得るため、セキュリティ環境が最大の課題であり得る移動無線ネットワークを用いる場合、最も顕著である。無線ネットワークに用いられる無線リンクは、ネットワークを横断する伝送信号やデータを傍受者及び／又は自称ハッカーにさらす。マルチホップ無線ネットワークでは、これにより、メッシュ装置における各リンクは、マルチホップ認証及び鍵管理プロセスを通して、固有のセキュリティ・アソシエーションを確立する必要がある。そして、リンク上の電波フレームは、確立されたセキュリティ・アソシエーションにより保護することができる。
【０００５】
現在のセキュリティ解決策では、通常、認証サーバとネットワークをつなぐノードとの間にセキュリティ・アソシエーションを確立する。残念なことに、ノードが、認証サーバとの認証を終えるのに１０秒かかることがある。例えば、移動局が、アクセスポイントと連携する場合、利用可能な技法があり、これにより移動局は、ネットワークとの第１連絡中にそれが確立する鍵材料を用いて、ネットワークにおける他のアクセスポイントとの今後の再接続を加速することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｒ規格に対して現在提案されている１つの解決策には、オンライン認証サーバによる完全な認証による第１連絡ステップと、第１連絡中に確立された鍵材料を再利用して、セキュリティハンドシェーク処理を加速する基本メカニズムとが含まれる。完全な認証は、後続のリンク確立に用いるための鍵階層構造を確立し、これによって、アクセスポイント間の高速の局移行をサポートする。
【０００６】
メッシュノードが、メッシュネットワークをつなぎ、そのメッシュ近隣の１つとセキュリティ保護されたリンクを確立する場合、加速セキュリティメカニズムを提供し、メッシュノードと、素早くメッシュのメンバになる複数の他の隣接メッシュノードとの間のセキュアなリンクを可能にすることが、有益である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に基づく代表的なアドホック無線ネットワークを示す図。
【図２】図１のネットワーク内における本発明の幾つかの実施形態の実装のためのメッシュ鍵階層構造を示す図。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に基づく図１のネットワーク内において、サプリカントメッシュ点にメッシュ・オーセンティケータによって提供される様々なサービスをまとめた図。
【図４Ａ】本発明の幾つかの実施形態に基づく図１のネットワーク内におけるビーコン及びプローブ応答フレーム用のメッセージフォーマットを示す図。
【図４Ｂ】本発明の幾つかの実施形態に基づく図４Ａのメッセージフォーマットのメッシュセキュリティドメイン情報要素の代表的なフィールド構造を示すブロック図。
【図５】本発明の幾つかの実施形態に基づく図４Ａのメッセージフォーマットの一部において定義された認証−鍵管理（ＡＫＭ）スイートを示す図。
【図６】本発明の幾つかの実施形態に基づく図１のネットワークの要素間における代表的な対話を示すメッセージシーケンスチャート。
【図７Ａ】本発明の幾つかの実施形態に基づく図６の代表的な対話の更なる詳細を示す図。
【図７Ｂ】本発明の幾つかの実施形態に基づく図６及び７Ａの代表的な対話において用いるための効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション情報要素の代表的なフィールド構造を示すブロック図。
【図８】本発明の幾つかの実施形態に基づく図１のネットワーク内において動作するメッシュ・オーセンティケータの代表的な動作を示すフローチャート。
【図９】本発明の幾つかの実施形態に基づく図１のネットワークの要素間における対話を示すメッセージシーケンスチャートを示す図。
【図１０】本発明の幾つかの実施形態に基づく図９のメッセージ伝達シーケンスチャートの更なる詳細を示す図。
【図１１】本発明の幾つかの実施形態に基づくネットワーク内における図１のメッシュ・オーセンティケータの代表的な動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
当業者は、図の要素が、簡単明瞭に示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを認識されたい。例えば、図の要素には、本発明の実施形態の理解の改善を支援するために、他の要素に対して寸法が誇張されたものもある。
【０００９】
本発明に基づく実施形態について詳細に述べる前に、本実施形態は、本来、アドホック無線ネットワークのノード間におけるセキュリティ・アソシエーションの確立に関連した方法ステップと装置構成要素の組合せに存することに留意されたい。従って、装置構成要素及び方法ステップは、図面において、適宜、従来の記号によって表されており、本明細書の説明の恩典を受ける当業者にとって自明の細部で本開示を不明瞭にしないように、本発明の実施形態の理解に関連する特定の細目だけを示している。
【００１０】
本明細書において、第１及び第２、最上部及び底部等の関係を示す用語は、単に、１つのエンティティ又はアクションと他のエンティティ又はアクションとを、そのようなエンティティ又はアクション間におけるそのような何らかの実際の関係又は順番を必ずしも要求又は意味することなく、区別するために用い得る。用語「を含む」、「が含まれる」又はそのあらゆる他の派生語は、非排他的包含を網羅するように意図されており、これにより、一連の要素を含むプロセス、方法、物又は装置が、それらの要素だけでなく、明示的に列記されていない他の要素や、このようなプロセス、方法、物又は装置に固有の他の要素も含み得る。“（不定冠詞付きの名詞）が含まれる”が続く要素は、更なる制限を受けることなく、その要素が含まれるプロセス、方法、物又は装置における他の類似の要素の存在を除外しない。
【００１１】
本明細書に述べた本発明の実施形態には、１つ以上の従来のプロセッサ並びに１つ以上のプロセッサを制御して、或る非プロセッサ回路と共に、本明細書に述べたアドホック無線ネットワークのノード間におけるセキュリティ・アソシエーションを確立する一部の、ほとんどの、又は全ての機能を実装する特有の記憶プログラム命令が含まれ得ることを認識されたい。非プロセッサ回路には、これらに限定するものではないが、無線受信機、無線送信機、信号ドライバ、クロック回路、電源回路、及びユーザ入力装置を含み得る。このように、これらの機能は、アドホック無線ネットワークのノード間におけるセキュリティ・アソシエーションを確立する方法のステップとして解釈し得る。他の選択肢として、幾つかの又は全ての機能は、記憶プログラム命令を有さない状態機械によって、又は１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実装され得るが、この場合、各機能又は或る機能の幾つかの組合せは、個別仕様論理回路として実装される。もちろん、これら２つの取り組み方法の組合せを用いることもできる。従って、これらの機能のための方法及び手段について、本明細書に述べた。更に、当業者は、例えば、利用可能な時間、現在の技術、及び経済的な要件によって動機付けられる恐らく多大な労力や多くの設計選択肢にもかかわらず、本明細書に開示された概念及び原理によって導かれると、最小の実験作業でそのようなソフトウェア命令やプログラム及びＩＣを容易に生成し得ることが期待される。
【００１２】
メッシュネットワーク用の効率的なセキュリティ解決策は、２つの能力に依存する。即ち、サプリカントメッシュ点が、メッシュネットワークとのセキュアなアソシエーションを生成する能力と、サプリカントが、第１連絡で生成された鍵材料を再利用して、メッシュとの追加のリンクを効率的に確立する能力とに依存する。第２の特徴は、特に、厄介な実装上の問題、即ち、メッシュネットワークのメンバ間の各アソシエーションが、第１連絡と同じ時間（１０秒を超えることもある）を要求する場合に起こり得る経路確立ボトルネックを回避する。
【００１３】
サプリカントメッシュ点の近傍にあり得るノードの数は大きいことがあるため、また、ノードがその近隣にルーティングメッセージを送る前にセキュリティ・アソシエーションはノが必要であるため、次のことが重要である。つまり、あるメカニズムを各メッシュ・オーセンティケータの所定の位置に置き、それとメッシュ鍵ディストリビュータとの間で通信を行わせ、第１連絡時にサプリカントメッシュ点によって生成された鍵材料に基づき、導出された鍵を取得すること。更に、メッシュ・オーセンティケータが、サプリカントメッシュ点に、それが必要とする情報を提供させ、この鍵材料を識別し、また、それが、効率的なセキュリティ・アソシエーション交換を完了するために用いられるように要求することである。
【００１４】
本発明には、セキュリティ・アソシエーションの効率的な確立をサポートするメッシュ・オーセンティケータメカニズムが含まれる。このメカニズムは、その近隣の能力及び基本設定に依存して、メッシュ・サプリカント又はメッシュ・オーセンティケータの役割のいずれかで動作することができ、メッシュ・オーセンティケータの役割で動作する場合、認証メッセージを中継し、また、メッシュ鍵ディストリビュータから鍵伝達を要求し得る。本発明に基づき実装されると、メッシュ・オーセンティケータは、情報をブロードキャストし、これによって、サプリカントメッシュ点は、メッシュに接続し、また、それ自体及びメッシュ鍵ディストリビュータとのセキュリティ・アソシエーションを確立し得る。更に、鍵配信階層構造からの鍵を維持するが、これらの鍵によって、サプリカントメッシュ点近隣とのセキュリティ・アソシエーションを確立するために用いられる鍵を要求し鍵のアンラップを行うことができる。最後に、オーセンティケータは、サプリカントメッシュ点から鍵ディストリビュータへの拡張可能認証プロトコル（ＥＡＰ）の認証メッセージのトランスポートをサポートし、また、メッシュ鍵ディストリビュータからの鍵材料の配信をサポートする。
【００１５】
本発明において備えられたメッシュ・オーセンティケータは、２つの組の導出鍵を維持する。１つは、それ自体と鍵ディストリビュータとの間の鍵トランスポート用、また、第２組目は、そのピアとの通信用である。これらの組の導出鍵は、メッシュ・オーセンティケータが、認証、認可、及びアカウンティング（ＡＡＡ）サーバによるＥＡＰ認証を実施した時に生成された単一のマスタ鍵から生成される。これは、メッシュ・オーセンティケータの役割に対する明示的な別個の認証を要求するよりもむしろ、メッシュ・オーセンティケータを設定する効率的な方法を提示する。オーセンティケータは、サプリカントメッシュ点によって用いられる情報をブロードキャストするが、この情報は、第１連絡中にそれが生成した鍵階層構造の使用を許可するメッシュセキュリティドメインにおけるメッシュ点オーセンティケータを選択するために用いられる。オーセンティケータは、更に、レイヤ２プロトコル及び所定のデータフレームを用いて、鍵ディストリビュータと通信を行う。メッシュ鍵ディストリビュータと通信を行うためのレイヤ２プロトコルを用いるメッシュ・オーセンティケータの能力により、効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーションを実装するのに必要なセキュリティプロトコルが可能になる。
【００１６】
本発明では、効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション（ＥＭＳＡ）サービスは、無線メッシュネットワークにおける２つのメッシュ点（ＭＰ）間のリンクセキュリティの効率的な確立を行うために用いられる。ＥＭＳＡサービスは、メッシュ鍵階層構造、即ち、事前共有鍵（ＰＳＫ）を利用して確立される導出鍵の階層構造を利用して、又はＭＰが、ＡＡＡサーバによる認証（即ち、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証）を実施する際、提供される。
【００１７】
ＥＭＳＡの動作は、通常、無線メッシュネットワーク内のＭＰにおいて実装されるメッシュ鍵ホルダ（ｈｏｌｄｅｒ）に依拠する。２つの種類のメッシュ鍵ホルダ、即ち、メッシュ・オーセンティケータ（ＭＡ）及びメッシュ鍵ディストリビュータ（ＭＫＤ）が、定義される。本発明の幾つかの実施形態において、メッシュセキュリティドメインにおける複数のメッシュ・オーセンティケータ用のメッシュ鍵ディストリビュータ（ＭＫＤ）は、中央コントローラに実装され得るが、この中央コントローラは、有線ネットワークに存在し、また、メッシュポータルサービスを提供する複数のメッシュ点を介して、複数のメッシュ・オーセンティケータが到達可能なものである。
【００１８】
ＥＭＳＡは、ＭＡとのＭＰの初期のアソシエーション中に交換される情報を提供するので、“初期ＥＭＳＡ認証”と称される。同じメッシュセキュリティドメイン（及びメッシュ識別情報（ＩＤ）によって識別される同じ無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）メッシュ）内における他のＭＡとの後続のアソシエーションは、簡易ＥＭＳＡハンドシェークメカニズムを用い得る。
【００１９】
ＥＭＳＡは、更に、メッシュ鍵ホルダ間のセキュアな通信のためのメカニズムを提供する。
図１は、本発明の幾つかの実施形態に基づく代表的なアドホック無線ネットワーク１００を示す。アドホック無線ネットワーク１００は、例えば、メッシュ型アーキテクチャ（ＭＥＡ）ネットワーク又は８０２．１１ネットワーク（即ち、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、又は８０２．１１ｓ）であってよい。本発明に基づく通信ネットワーク１００は、他の選択肢として、パケットが複数の無線ホップ間で転送される任意のパケット式通信ネットワークを含み得ることを当業者は、認識されるであろう。例えば、アドホック無線ネットワーク１００は、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）及びＥＧＰＲＳ（エンハンスドＧＰＲＳ）等のパケットデータプロトコルを利用するネットワークであってよい。更に、パケット式通信ネットワーク１００の各無線ホップは、他のホップと同じパケットデータプロトコルを用いてもよく又はホップ毎に固有のパケットデータプロトコルを用いてもよい。
【００２０】
図１に示すように、アドホック無線ネットワーク１００には、認証サーバ（ＡＳ）１０５が含まれる。認証サーバ１０５は、アドホック無線ネットワーク１００内における様々なノードに認証サービスを提供するように機能するが、以下説明する。一般的に、認証サーバ１０５は、オーセンティケータのためにサプリカントのクレデンシャルをチェックするために必要な認証機能を実施し、サプリカントが、ネットワークのサービスにアクセスすることが認可されているかどうかを示す。本発明の一実施形態において、認証サーバ１０５は、有線ネットワークセクション（ここで、ホストの物理的なセキュリティを提供可能）に配置される。例えば、認証サーバ１０５は、拡張可能認証プロトコル−トンネルトランスポートレイヤセキュリティ／拡張可能認証プロトコル−トランスポートレイヤプロトコル（ＥＡＰ−ＴＴＬＳ／ＥＡＰ−ＴＬＳ）型のリモート認証ダイヤルインユーザサービス（ＲＡＤＩＵＳ）サーバであって、集中認証用であってよい。
【００２１】
認証サーバ１０５に通信可能に接続されているのは、メッシュ鍵ディストリビュータ（ＭＫＤ）１１０である。メッシュ鍵ディストリビュータ１１０は、鍵を導出し、１つ以上のメッシュ・オーセンティケータ１１５−ｎに配信する。メッシュ鍵ディストリビュータ１１０は、更に、認証、認可、及びアカウンティング（ＡＡＡ）クライアントを実装し、認可サーバ１０５とセキュリティメッセージを交換する。
【００２２】
メッシュ鍵ディストリビュータ１１０に通信可能に接続されているのは、１つ以上のメッシュ・オーセンティケータ（ＭＡ）１１５−ｎである。２つのメッシュ・オーセンティケータ１１５−１、１１５−２を図１のアドホック無線ネットワーク１００に示すが、１つの又は任意の複数のメッシュ・オーセンティケータを本発明に基づき用い得ることを認識されるであろう。メッシュ・オーセンティケータ１１５−ｎは、（ａ）サプリカント（即ち、メッシュ点（ＭＰ）サプリカント１２０）の接続を可能にするサービスを広告し、（ｂ）ＥＡＰ認証メッセージ転送サービスを提供し、（ｃ）メッシュ鍵ディストリビュータ１１０から導出鍵を要求又は取得し、サプリカント１２０をアドホック・ネットワーク１００に接続させ、又は、新しいセキュリティ・アソシエーションを確立させ、（ｄ）対となる一時鍵（ＰＴＫ）を導出して、サプリカント１２０とのリンクをセキュアにする。メッシュ・オーセンティケータ１１５−ｎは、メッシュ鍵ディストリビュータ１１０からセキュリティ・アソシエーションを確立するために用いられる鍵材料を取得する。
【００２３】
本明細書に述べるように、図１のアドホック無線ネットワーク１００等のネットワークに実装される本発明は、２種類の認証を提供する。即ち、初期ＥＭＳＡ認証と称する初期の第１連絡ステップ（ＡＡＡベースの認証）と、第１連絡中に生成された鍵材料を再利用する簡易ＥＭＳＡハンドシェークと称する“軽量”ステップと、を提供する。
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態の動作中に、メッシュ鍵ホルダ、即ち、ＭＡ及びＭＫＤは、鍵導出及びセキュアな鍵配信を実施することによって、メッシュ鍵階層構造を管理する。メッシュセキュリティドメインは、単一のＭＫＤ１１０の存在によって定義されるが、これは、本発明の幾つかの実施形態では、メッシュ中のメッシュ点（ＭＰ）に実装される。本明細書で上述したように、メッシュセキュリティドメイン内において、幾つかのＭＡ１１５−ｎが存在し、各々、ＭＰに実装され、また、各ＭＡ１１５−ｎは、ＭＫＤ１１０への経路及びそれとのセキュリティ・アソシエーションの双方を維持する。
【００２５】
ＭＫＤ１１０は、鍵を導出して、メッシュ鍵階層構造を生成し、導出鍵をＭＡ１１５−ｎに配信する。本発明の幾つかの実施形態において、ＭＫＤエンティティを実装する装置は、ＭＡエンティティも実装する。ＭＡ１１５−ｎは、サプリカントＭＰ１２０によって開始された効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション（ＥＭＳＡ）交換（初期ＥＭＳＡ認証及び簡易ＥＭＳＡハンドシェークを含む）に加わる。ＭＡ１１５−ｎは、ＭＫＤ１１０から導出鍵を受信し、サプリカントＭＰ１２０とのリンクをセキュアにするために用いられる追加の鍵を導出する。
【００２６】
図２は、本発明の幾つかの実施形態を実装するためのメッシュ鍵階層構造２００を示す。本メッシュ鍵階層構造によって、ＭＰは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証を毎回実施することなく、ピアＭＰとのセキュアなアソシエーションを生成し得る。メッシュ鍵階層構造は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証又は対となるセッション鍵（ＰＳＫ）のいずれにも用い得る。本明細書での例示のために、ＰＳＫは、単一のＭＰ及び単一のＭＫＤに特有であると仮定する。
【００２７】
本発明の鍵階層構造は、メッシュ内で用いるための２つのブランチを含む。リンクセキュリティブランチ２４０は、３つのレベルを含んでおり、メッシュ鍵ホルダ間の鍵の配信をサポートし、サプリカントＭＰとＭＡとの間の簡易ＥＭＳＡハンドシェークを行わせる。鍵配信ブランチ２４５は、鍵を提供して、メッシュ鍵ホルダ間の鍵のトランスポート及び管理をセキュアにする。
【００２８】
図２に示すように、マスタセッション鍵（ＭＳＫ）２０５は、各サプリカント用に、それがメッシュに接続する時、生成される。マスタセッション鍵２０５は、ＭＰの拡張可能認証プロトコル（ＥＡＰ）認証中に生成され、また、メッシュ鍵ディストリビュータ１１０に（例えば、リモート認証ダイヤルインユーザサービス（ＲＡＤＩＵＳ）を介して）配信される鍵材料である。ＸＸＫｅｙ２１０は、ＭＳＫ２０５の一部である。ＸＸＫｅｙ２１０は、対となるセッション鍵（ＰＳＫ）、又はマスタセッション鍵（ＭＳＫ）の後半の２５６ビットのいずれかである。
【００２９】
メッシュ鍵ディストリビュータ１１０は、ＡＳ１０５とサプリカントＭＰ１２０との間の正常なＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証から生じるＰＳＫ又はＭＳＫのいずれかから両ブランチ用の第１レベル鍵を生成する。例えば、図示するように、第１導出鍵、対となるマスタ鍵メッシュ鍵ディストリビュータ（ＰＭＫ−ＭＫＤ）２１５は、ＭＳＫ又はＰＳＫ及びメッシュＩＤの関数として導出される。それは、サプリカントＭＰ１２０及びＰＭＫ−ＭＫＤ鍵ホルダ、即ち、ＭＫＤ１１０によって記憶される。この鍵は、サプリカントＭＰ１２０及びＭＫＤ１１０によって互いに導出される。サプリカントＭＰ１２０とメッシュセキュリティドメインとの間で導出された単一のＰＭＫ−ＭＫＤ２１５だけが存在する。
【００３０】
メッシュ鍵ディストリビュータ１１０は、鍵導出関数（ＫＤＦ）を用いて、鍵階層構造における鍵を生成する。鍵導出関数は、入力として、秘密鍵（既知のマスタ鍵）及び秘密でない情報の双方を受け取り、また、導出鍵として知られている新しい秘密鍵を出力する関数である。鍵導出関数は、不可逆であり、これにより導出鍵及び秘密でない情報の双方の知識は、マスタ鍵に関する情報を一切提供しない。
【００３１】
メッシュ鍵階層構造リンクセキュリティブランチ２４０の上位レベル鍵、ＰＭＫ−ＭＫＤ２１５は、ネゴシエートされたＡＫＭから生じた鍵材料でサプリカントＭＡＣアドレス（ＳＰＡ）、メッシュセキュリティドメイン識別子、及びメッシュＩＤを束縛する。ＰＭＫ−ＭＫＤ２１５は、次のように導出される：
ＰＭＫ−ＭＫＤ＝ＫＤＦ−２５６（ＸＸＫｅｙ，“ＭＫＤ鍵導出”，メッシュＩＤ長||メッシュＩＤ||ＭＳＤ−ＩＤ||０ｘ００||ＳＰＡ）
上式において、
●ＫＤＦ−２５６は、長さ２５６ビットの鍵を生成するために用いられるＫＤＦである。
●ＸＸＫｅｙは、ＭＳＫの後半の２５６ビット、又はＰＳＫのいずれかである。
●“ＭＫＤ鍵導出”は、０ｘ４Ｄ４Ｂ４４２０４Ｂ６５７９２０４４６５７２６９７６６１７４６９６Ｆ６Ｅである。
●メッシュＩＤ長は、メッシュＩＤにおけるオクテットの数である値を有する単一のオクテットである。
●メッシュＩＤは、メッシュ識別子であり、ビーコン及びプローブ応答に出現する可変長オクテット列である。
●ＭＳＤ−ＩＤは、初期ＥＭＳＡ認証中に用いられたメッシュセキュリティドメイン情報要素からの４８オクテット・メッシュセキュリティドメイン識別子フィールドである。
●ＳＰＡは、サプリカントＭＰのＭＡＣアドレスである。
【００３２】
ＰＭＫ−ＭＫＤは、次のように、参照され、また、命名される：
ＰＭＫ−ＭＫＤ名＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（ＳＨＡ−２５６（“ＭＫＤ鍵名”||メッシュＩＤ長||メッシュＩＤ||ＭＳＤ−ＩＤ||０ｘ００||ＳＰＡ||ＡＮｏｎｃｅ））
上式において、
●“ＭＫＤ鍵名”は、０ｘ４Ｄ４Ｂ４４２０４Ｂ６５７９２０４Ｅ６１６Ｄ６５である
●ＡＮｏｎｃｅは、ＰＭＫ−ＭＫＤホルダ（ＭＫＤ）によって生成され、ＰＭＫ−ＭＡと共にＭＡに配信され、また、初期ＥＭＳＡ認証中にＭＡによってサプリカントＭＰに提供される予測不可能なランダムな値である。
●Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（−）は、その引数の前半の１２８ビットを返し、残りをセキュアに破壊する。
【００３３】
ＭＫＤ１１０は、更に、第２の導出鍵、対となるマスタ鍵メッシュ・オーセンティケータ（ＰＭＫ−ＭＡ）２２０−ｎを生成し、高速セキュリティ・アソシエーションを可能にする。ＭＫＤ１１０は、必要に応じて、各ＭＡ１１５−ｎに対して、固有のＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎを導出する。ＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎは、適切なＭＡ１１５−ｎに配信される。例えば、図２に示すように、ＰＭＫ−ＭＡ２２０−１は、ＭＡ１１５−１に配信される。ＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎは、サプリカントＭＰ１２０及びＭＫＤ１１０によって互いに導出される。それは、ＭＫＤ１１０によってＭＡ１１５−ｎに配信され、サプリカントＭＰ１２０とＭＡ１１５−ｎとの間のメッシュハンドシェーク終了を許可する。
【００３４】
メッシュ鍵階層構造リンクセキュリティブランチ２４０の第２レベル鍵、ＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎは、ＰＴＫ２２５を導出するために用いられる２５６ビット鍵である。ＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎは、ＳＰＡ、ＭＫＤ、及びＭＡを束縛し、次のように導出される：
ＰＭＫ−ＭＡ＝ＫＤＦ−２５６（ＰＭＫ−ＭＫＤ，“ＭＡ鍵導出”，ＰＭＫ−ＭＫＤ名||ＭＡ−ＩＤ||０ｘ００||ＳＰＡ）
上式において、
●ＫＤＦ−２５６は、長さ２５６ビットの鍵を生成するために用いられるＫＤＦである。
●“ＭＡ鍵導出”は、０ｘ４Ｄ４１２０４Ｂ６５７９２０４４６５７２６９７６６１７４６９６Ｆ６Ｅである。
●ＭＡ−ＩＤは、ＰＭＫ−ＭＡのホルダ（ＭＡ）の識別子である。
●ＳＰＡは、サプリカントＭＰのＭＡＣアドレスである。
【００３５】
ＰＭＫ−ＭＡは、次のように、参照され、また、命名される：
ＰＭＫ−ＭＡ名＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（ＳＨＡ−２５６（“ＭＡ鍵名”||ＰＭＫ−ＭＫＤ名||ＭＡ−ＩＤ||０ｘ００||ＳＰＡ））
上式において、“ＭＡ鍵名”は、０ｘ４Ｄ４１２０４Ｂ６５７９２０４Ｅ６１６Ｄ６５である。
【００３６】
一時鍵、対となる一時鍵（ＰＴＫ）２２５は、ＭＡ１１５−ｎ及びサプリカントＭＰ１２０によってＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎから互いに導出される。ＰＴＫ２２５は、ＩＥＥＥ８０２．１１及びＩＥＥＥ８０２．１Ｘ保護鍵を定義する第３レベルのリンクセキュリティブランチである。ＰＴＫ２２５は、サプリカント１２０及びＰＭＫ−ＭＡ鍵ホルダ、即ち、ＭＡ１１５−ｎによって互いに導出される。
【００３７】
メッシュ鍵階層構造リンクセキュリティブランチ２４０の第３レベル鍵は、ＰＴＫ２２５である。この鍵は、サプリカントＭＰ及びＭＡによって互いに導出され、鍵長さは、ネゴシエートされた暗号スイートの関数である。
【００３８】
ＰＴＫ導出は、次の通りである：
ＰＴＫ＝ＫＤＦ−ＰＴＫＬｅｎ（ＰＭＫ−ＭＡ，“メッシュＰＴＫ鍵導出”，ＳＮｏｎｃｅ||ＡＮｏｎｃｅ||ＳＰＡ||ＭＡＡ||ＰＭＫ−ＭＡ名）
上式において、
●ＫＤＦ−ＰＴＫＬｅｎは、長さＰＴＫＬｅｎのＰＴＫを生成するために用いられるＫＤＦである。
●ＰＭＫ−ＭＡは、サプリカントＭＰとＭＡとの間で共有される鍵である。
●“メッシュＰＴＫ鍵導出”は、０ｘ４Ｄ６５７３６８２０５０５４４Ｂ２０４Ｂ６５７９２０６４６５７２６９７６６１７４６９６Ｆ６Ｅである。
●ＳＮｏｎｃｅは、サプリカントＭＰによって寄与される２５６ビットのランダムなビット文字列である。
●ＡＮｏｎｃｅは、ＭＫＤ又はＭＡによって寄与される２５６ビットのランダムな文字列である。
●ＳＰＡは、サプリカントＭＰのＭＡＣアドレスである。
●ＭＡＡは、ＭＡのＭＡＣアドレスである。
●ＰＭＫ−ＭＡ名は、以前導出された通り。
●ＰＴＫｌｅｎは、導出するビットの総数、例えば、ＰＴＫのビットの数である。この長さは、ネゴシエートされた暗号スイートに依存する。
【００３９】
各ＰＴＫには、３つの関連する鍵、鍵確認鍵（ＫＣＫ）、鍵暗号鍵（ＫＥＫ）、及び時間鍵（ＴＫ）が含まれる。
ＰＴＫは、次のように、参照され、また、命名される：
ＰＴＫ名＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（ＳＨＡ−２５６（ＰＭＫ−ＭＡ名||“メッシュＰＴＫ名”||ＳＮｏｎｃｅ||ＡＮｏｎｃｅ||ＭＡＡ||ＳＰＡ））
上式において、“メッシュＰＴＫ名”は、０ｘ４Ｄ６５７３６８２０５０５４４Ｂ２０４Ｅ６１６Ｄ６５である。
【００４０】
第２ブランチ、鍵配信ブランチ２４５は２つのレベルを含んでおり、ＭＰがＭＡとなることを許可する際に用いられるＰＴＫ−ＫＤ２３５を生じ、また、ＭＡとＭＫＤとの間の通信をセキュアにする際に用いられる。鍵配信鍵（ＫＤＫ）２３０は、第１レベルの鍵配信ブランチ２４５である。この鍵は、ＭＳＫ又はＰＳＫ及びメッシュＩＤの関数として導出され、サプリカントＭＰ１２０及びＭＫＤ１１０によって記憶される。この鍵は、サプリカントＭＰ１２０及びＭＫＤ１１０によって互いに導出される。サプリカントＭＰとメッシュセキュリティドメインとの間で導出された単一のＫＤＫ２３０だけが存在する。
【００４１】
鍵配信ブランチ２４５の第１レベル鍵、ＫＤＫ２３０は、ネゴシエートされたＡＫＭから生じる鍵材料でＭＡ−ＩＤ（ＭＰのＭＡＣアドレスがＫＤＫを確立してＭＡになる）、メッシュセキュリティドメイン識別子、及びメッシュＩＤを束縛する。ＫＤＫは、ＰＴＫ−ＫＤを導出するために用いられる。
【００４２】
ＫＤＫは、次のように導出される：
ＫＤＫ＝ＫＤＦ−２５６（ＸＸＫｅｙ，“メッシュ鍵配信鍵”，メッシュＩＤ長||メッシュＩＤ||ＭＳＤ−ＩＤ||０ｘ００||ＭＡ−ＩＤ）
上式において、
●ＫＤＦ−２５６は、長さ２５６ビットの鍵を生成するために用いられるＫＤＦである。
●ＸＸＫｅｙは、ＭＳＫの後半の２５６ビット又はＰＳＫのいずれかである。
●“メッシュ鍵配信鍵”は、０ｘ４Ｄ６５７３６８２０４Ｂ６５７９２０４４６９７３７４７２６９６２７５７４６９６Ｆ６Ｅ２０４Ｂ６５７９である。
●メッシュＩＤ長は、メッシュＩＤにおけるオクテットの数である値を有する単一のオクテットである。
●メッシュＩＤは、メッシュ識別子であり、ビーコン及びプローブ応答に出現する可変長オクテット列である。
●ＭＳＤ−ＩＤは、初期ＥＭＳＡ認証中に用いられたメッシュセキュリティドメイン情報要素からの４８オクテット・メッシュセキュリティドメイン識別子フィールドである。
●ＭＡ−ＩＤは、ＭＰのＭＡＣアドレスであり、ＫＤＫを導出し、ＭＫＤとの通信をセキュアにする際に用いる。
【００４３】
ＫＤＫは、次のように、参照され、また、命名される：
ＫＤＫ名＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（ＳＨＡ−２５６（“ＫＤＫ名”||メッシュＩＤ長||メッシュＩＤ||ＭＳＤ−ＩＤ||０ｘ００||ＭＡ−ＩＤ））
上式において、
●“ＫＤＫ名”は、０ｘ４Ｂ４４４Ｂ２０４Ｅ６１６Ｄ６５である。
●Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（−）は、その引数の前半の１２８ビットを返し、残りをセキュアに破壊する。
【００４４】
対となる一時鍵、鍵配信（ＰＴＫ−ＫＤ）２３５は、ＭＡ１１５−ｎとＭＫＤ１１０との間の通信用の保護鍵を定義する第２レベルの鍵配信ブランチである。ＰＴＫ−ＫＤ２３５は、サプリカントＭＰによって（それが、ＭＡ１１５−ｎになる場合）及びＭＫＤ１１０によって互いに導出される。
【００４５】
鍵配信ブランチ２４５の第２レベル鍵、ＰＴＫ−ＫＤ２３５は、ＭＡ及びＭＫＤによって互いに導出される２５６ビット鍵である。ＰＴＫ−ＫＤは、次のように導出される：
ＰＴＫ−ＫＤ＝ＫＤＦ−２５６（ＫＤＫ，“メッシュＰＴＫ−ＫＤ鍵”，ＭＡ−Ｎｏｎｃｅ||ＭＫＤ−Ｎｏｎｃｅ||ＭＡ−ＩＤ||ＭＫＤ−ＩＤ）
上式において、
●ＫＤＫは、本明細書で以前定義された鍵である。
●“メッシュＰＴＫ−ＫＤ鍵”は、０ｘ４Ｄ６５７３６８２０５０５４４Ｂ２Ｄ４Ｂ４４２０４Ｂ６５７９である。
●ＭＡ−Ｎｏｎｃｅは、ＭＡによって与えられる２５６ビットのランダムな文字列である。
●ＭＫＤ−Ｎｏｎｃｅは、ＭＫＤによって与えられる２５６ビットのランダムな文字列である。
●ＭＡ−ＩＤは、ＭＡのＭＡＣアドレスである。
●ＭＫＤ−ＩＤは、ＭＫＤのＭＡＣアドレスである。
【００４６】
ＰＴＫ−ＫＤは、２つの関連する鍵、鍵確認鍵−鍵配信（ＫＣＫ−ＫＤ）及び鍵暗号鍵−鍵配信（ＫＥＫ−ＫＤ）を有し、次のように導出される。
ＫＣＫ−ＫＤは、ＰＴＫ−ＫＤの前半の１２８ビット（ビット０−１２７）として算出される。
【００４７】
ＫＣＫ−ＫＤ＝Ｌ（ＰＴＫ−ＫＤ，０，１２８）
上式において、Ｌ（−）は、８．５．１において定義される。
ＫＣＫ−ＫＤは、ＭＡとＭＫＤとの間で交換されるメッセージのデータ起源の真正性を提供するために用いられる。
【００４８】
ＫＥＫ−ＫＤは、ＰＴＫ−ＫＤのビット１２８−２５５として算出される。
ＫＥＫ−ＫＤ＝Ｌ（ＰＴＫ−ＫＤ，１２８，１２８）
ＫＥＫ−ＫＤは、ＭＡとＭＫＤとの間で交換されるメッセージにデータ機密性を提供するために用いられる。
【００４９】
ＰＴＫ−ＫＤは、次のように、参照され、また、命名される：
ＰＴＫ−ＫＤ名＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ−１２８（ＳＨＡ−２５６（ＫＤＫ名“ＰＴＫ−ＫＤ名”||ＭＡ−Ｎｏｎｃｅ||ＭＫＤ−Ｎｏｎｃｅ||ＭＡ−ＩＤ||ＭＫＤ−ＩＤ））
上式において、“ＰＴＫ−ＫＤ名”は、０ｘ５０５４４Ｂ２Ｄ４Ｂ４４２０４Ｅ６１６Ｄ６５である。
【００５０】
ＰＳＫ又はＭＳＫから導出された全ての鍵の寿命は、ＰＳＫ又はＭＳＫの寿命に束縛される。例えば、８０２．１Ｘ  ＡＳ  １０５は、ＭＳＫ鍵寿命の間、ＭＳＫ２０５と通信を行い得る。そのような属性が提供されると、ＰＭＫ−ＭＫＤ２１５及びＫＤＫ２３０の寿命は、ＭＳＫ２０５の寿命を超えることはない。ＰＴＫ２２５及びＰＭＫ−ＭＡ２２０−ｎの寿命は、上記において算出したように、ＰＭＫ−ＭＫＤ２１５の寿命と同じであり、ＰＴＫ−ＫＤ２３５の寿命は、ＫＤＫ２３０の寿命と同じである。鍵寿命が終了すると、各鍵ホルダは、それらそれぞれの導出鍵を削除する。
【００５１】
鍵階層構造を構築すると、リンクセキュリティブランチ内における鍵材料の漏洩は、階層構造のその部分にのみ又は下位岐路に確実に隔離される。例えば、メッシュ・オーセンティケータだけが、そのＰＭＫ−ＭＡから導出されるＰＴＫによって保護されたセッションを復号する知識を有する。
【００５２】
幾つかの鍵管理システムでは、ＰＭＫ−ＭＫＤ鍵は、ＰＭＫ−ＭＡ鍵が導出された後、ＭＫＤによって削除し得る。そのような動作は、ＰＭＫ−ＭＫＤがもはや必要とされない場合に鍵階層構造を保護するという良いセキュリティ慣行に適している。そのような場合には、鍵管理システムは、ＰＭＫ−ＭＡ鍵に関する情報を維持しさえすればよい。そのようにＰＭＫ−ＭＫＤ鍵を除去しても、鍵階層構造の価値がないことを示すものではない。
【００５３】
図３は、各メッシュ・オーセンティケータ１１５−ｎによって各サプリカントメッシュ点１２０に提供される様々なサービスの概要を示す。図示するように、メッシュ・オーセンティケータ１１５−ｎは、次のサービスをサプリカントメッシュ点１２０に提供する。即ち、発見（３００）、第１の連絡（３０５）、高速セキュリティ・アソシエーション（３１０）、及び鍵ホルダ（３１５）を提供する。
【００５４】
発見３００の場合、ＭＡは、ブロードキャスト・ビーコンフレーム及びユニキャスト・プローブ応答フレームを用いて、その能力及び構成をピアにアドバタイズする。ビーコン及びプローブ応答を利用して、ＭＡによって、サプリカントＭＰは、ＭＡがＥＭＳＡサービスをサポートすることを発見し得る。メッシュＩＤ及びメッシュセキュリティドメインＩＤを提供することによって、ＭＡにより、サプリカントは、第１連絡中にそれが生成した鍵階層構造がＭＡにおいて利用可能であるかどうかを判断し得る。
【００５５】
図４Ａは、ビーコン及びプローブ応答フレーム用のメッセージフォーマット４００を示す。図示するように、メッシュ高速リンク確立をサポートするＭＰには、そのビーコン及びプローブ応答４００に、認証及び鍵管理（ＡＫＭ）スイートタイプ５及び／又は６のサポートをアドバタイズするロバストセキュリティネットワーク情報要素（ＲＳＮ  ＩＥ）４０５と、メッシュセキュリティドメイン情報要素（ＭＳＤＩＥ）４１０と、が含まれる。ＲＳＮ  ＩＥ４０５は、ＡＫＭスイートリストにおいて、メッシュ高速リンク鍵階層構造を用いる能力をアドバタイズする。メッシュＩＤ４１５と共に、ＭＳＤＩＥ４１０は、サプリカントに情報を提供して、その鍵階層構造が、ビーコン４００をアドバタイズするＭＡにおいて利用可能であることを保証する。メッシュセキュリティドメイン情報要素４１０は、メッシュセキュリティドメイン識別子を含む。メッシュ・オーセンティケータは、メッシュセキュリティドメイン情報要素４１０を用いて、その状態をＭＡとしてアドバタイズし、また、それが、メッシュセキュリティドメインを構成するＭＡのグループに含まれることをアドバタイズする。
【００５６】
図４Ｂは、メッシュセキュリティドメイン情報要素（ＭＳＤＩＥ）４１０の代表的なフィールド構造を示すブロック図であるが、これは、メッシュ・オーセンティケータによって用いられ、ＭＡとしてのその状態をアドバタイズし、また、メッシュセキュリティドメインを構成するＭＡのグループにそれが含まれることをアドバタイズする。ブロック４２０は、本明細書で更に詳述するように、特定の効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション情報要素（ＥＭＳＡＩＥ）を識別する情報要素（ＩＥ）識別（ＩＤ）フィールドである。ブロック４２５は、長さフィールドであり、これは、ＥＭＳＡＩＥの長さを定義する。ブロック４３０は、メッシュセキュリティドメイン識別値を含む。
【００５７】
図５は、ＲＳＮ  ＩＥ４０５において定義された認証−鍵管理（ＡＫＭ）スイート５００を示す。上述したように、本明細書では、ＲＳＮ  ＩＥ４０５は、ビーコン及びプローブ応答４００においてアドバタイズされ、また、メッセージ交換に出現して、第１連絡及び高速セキュリティ・アソシエーションを促進する。
【００５８】
図６は、本発明の幾つかの実施形態に基づく高速オーセンティケータサービスのための第１連絡を示すメッセージ伝達図６００である。メッシュにおけるこの第１認証中、ＭＰは、今後のリンクをセキュアにする際、簡易ＥＭＳＡハンドシェークをサポートするために、メッシュ鍵階層構造の使用を可能にする。これは、初期ＥＭＳＡ認証メカニズムと称され、ＭＰと、それが連携しようとしているＭＡとの間で交換される通信を含む。
【００５９】
このシーケンスにおいて、ＭＰは、それがメッシュ鍵階層構造を確立したいというインジケーション（ＭＳＤＩＥ）を含むアソシエーション要求を発行する。ＭＰは、ＭＰが鍵導出を実施しリンクセキュリティを確立するのに必要な情報を含むアソシエーション応答メッセージを受信する。必要ならば、次に、８０２．１Ｘ認証が行われ、ＥＭＳＡ４段階ハンドシェークが続く。
【００６０】
図示するように、８０２．１１管理技法に基づく、例えば、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間のアソシエーション６０５は、メッシュ・オーセンティケータ１１５に応答して起こり、そのサービスをアドバタイズして、サプリカント１２０が接続できるようにする。次に、メッシュ・オーセンティケータ１１５により、サプリカント１２０は、ＥＡＰ認証を実施することが可能になる。ＥＡＰ認証６１０は、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間で、例えば、ＥＡＰＯＬを用いて実施される。また、ＥＡＰ認証６１５が、メッシュ・オーセンティケータ１１５とメッシュ鍵ディストリビュータ１１０との間で、例えば、ＥＡＰを用いて実施される。更に、ＥＡＰ認証６２０は、メッシュ鍵ディストリビュータ１１０と認証サーバ１０５との間で、例えば、ＲＡＤＩＵＳに対してＥＡＰを用いて実施される。次に、鍵配信６２５が起こり、ここでは、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、メッシュ鍵ディストリビュータ１１０から導出鍵を取得して、本明細書で上述したように、サプリカント１２０とのハンドシェークを可能にする。次に、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、ＰＴＫを導出して、例えば、ＥＡＰＯＬによる４段階ハンドシェーク６３０を用いて、サプリカント１２０とのリンクをセキュアにする。次に、ルーティング設定６３５が、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間で行われる。最後に、鍵ホルダ設定ハンドシェーク６４０が、サプリカント１２０とメッシュ鍵ディストリビュータ１１０との間で実施される。
【００６１】
図７Ａは、図６の場合について本明細書で上述した第１連絡におけるサプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間のメッセージ通信の更なる詳細を示す。図７Ａのメッセージ信号７０５及び７１０によって示すように、オープン認証が、最初に行われる。例えば、オープン認証は、８０２．１１規格に基づき得る。オープン認証によって、あらゆる装置が、メッシュ・オーセンティケータで認証可能になり、そして、メッシュ・オーセンティケータとの通信を試行できる。オープン認証を用いて、あらゆる無線装置は、メッシュ・オーセンティケータで認証し得るが、その装置は、アソシエーション要求等の或るメッセージタイプだけを用いて、メッシュ・オーセンティケータと通信を行い得る。オープン認証は、ネットワーク１００の認証サーバ１０５に依拠しない。図示するように、オープン認証を用いて、サプリカント１２０は、認証要求７０５をメッシュ・オーセンティケータ１１５に送り、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、お返しに認証応答をサプリカント１２０に送る。
【００６２】
次に、図７Ａに示すように、サプリカント１２０は、アソシエーション要求７１５をメッシュ・オーセンティケータ（ＭＡ）１１５に送る。アソシエーション要求７１５には、まさにメッシュ・オーセンティケータ１１５によってアドバタイズされたようなＭＳＤＩＥ４１０と、ＰＭＫＩＤリストが空の状態のサプリカントのセキュリティ能力を含むＲＳＮ  ＩＥ４０５が含まれる。メッシュ・オーセンティケータ１１５は、アソシエーション応答７２０で応じる。アソシエーション応答７２０には、まさにメッシュ・オーセンティケータ１１５によってアドバタイズされたようなＭＳＤＩＥ４１０が含まれる。アソシエーション応答７２０には、更に、効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション情報要素（ＥＭＳＡＩＥ）を含むが、これには、ＭＡ１１５が既存のセキュリティ・アソシエーションを有するＭＫＤ１１０を識別するＭＫＤ−ＩＤと、メッセージを送るＭＡ１１５を識別するＭＡ−ＩＤと、ゼロに設定された他の全てのフィールドと、が含まれる。アソシエーション応答７２０には、更に、ＰＭＫＩＤリストが空の状態で、ＭＡ１１５のセキュリティ能力について述べるＲＳＮ  ＩＥ４０５が含まれる。
【００６３】
図７Ｂは、効率的なメッシュセキュリティ・アソシエーション情報要素（ＥＭＳＡＩＥ）の代表的なフィールド構造を示すブロック図であるが、これは、本発明の幾つかの実施形態による簡易ＥＭＳＡハンドシェーク中の認証シーケンスに用いられる。ブロック７５５は、特定のＥＭＳＡＩＥを識別する情報要素（ＩＥ）識別（ＩＤ）フィールドである。ブロック７６０は、長さフィールドであり、これは、ＥＭＳＡＩＥの長さを定義する。ブロック７６２は、予約済みフィールド７７６、ＭＩＣアルゴリズムフィールド７７４、及び情報要素カウントフィールド７７８が含まれるメッセージ完全性コード（ＭＩＣ）制御フィールドであり、フィールド７７８には、ＭＩＣ算出値に含まれる情報要素の数が含まれる。ブロック７６４は、ＭＩＣ制御フィールドのＭＩＣアルゴリズムフィールドによって選択されたアルゴリズムを用いて算出されたＭＩＣ値が含まれるＭＩＣフィールドである。ブロック７６６は、メッシュ・オーセンティケータによって選択される当座値を含むＡＮｏｎｃｅフィールドである。ブロック７６８は、サプリカントによって選択された当座値が含まれるＳＮｏｎｃｅフィールドである。ブロック７７０は、メッシュ・オーセンティケータのＭＡＣアドレスが含まれるＭＡ−ＩＤフィールドである。
【００６４】
ブロック７７２は、１つ以上の情報パラメータを含み得るオプションのパラメータフィールドである。各情報パラメータには、ブロック７８０、情報の種類を識別する下位要素識別子と、情報の長さを識別する長さブロック７８２と、情報を含むデータブロック７８４と、が含まれる。
【００６５】
図７Ａに戻ると、正常なアソシエーション後、サプリカントＭＰ及びＭＡは、必要ならば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証に進む。ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ交換は、ＩＥＥＥ８０２．１１データフレームで搬送されるＥＡＰＯＬメッセージを用いて、サプリカントＭＰとＭＡとの間で送られる。ＭＡは、サプリカントＭＰとのＩＥＥＥ８０２．１Ｘ交換を開始し、メッシュＥＡＰメッセージトランスポート・プロトコルを用いて、８０２．１Ｘ交換をＭＫＤにトランスポートする。
【００６６】
事前共有鍵が用いられていない場合、ＥＡＰ認証７２５は、サプリカント１２０とオンラインＡＡＡサーバ１０５との間で行われ、ＭＡ１１５は、ＥＡＰメッセージのトランスポートを円滑化する。サプリカント１２０が、ＥＡＰ認証７２５に従って、受け入れられると、ＭＡ１１５は、サプリカント１２０用のＰＭＫ−ＭＡ２２０を取得する。サプリカント１２０が拒否されると、ＭＡ１１５は、サプリカント１２０を分離する段階等の手順に従う。
【００６７】
ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ認証を正常に完了すると、ＭＫＤは、それ及びサプリカントＭＰに関連付けられたＭＳＫ及び認可属性を受信する。メッシュ鍵階層構造が、このサプリカントに既に存在する場合、ＭＫＤは、古いＰＭＫ−ＭＫＤ及びＰＭＫ−ＭＡセキュリティ・アソシエーションを削除する。そして、ＰＭＫ−ＭＫＤ及びＰＭＫ−ＭＫＤ名を算出する。ＰＭＫ−ＭＫＤセキュリティ・アソシエーションには、
●ＭＳＤ−ＩＤ
●ＰＭＫ−ＭＫＤ
●ＰＭＫ−ＭＫＤ名
●ＳＰＡ
●ＰＭＫ−ＭＫＤ寿命を含む認可情報
が含まれる。
【００６８】
次に、ＭＫＤは、ＭＡ用のＰＭＫ−ＭＡを生成する。ＰＭＫ−ＭＡセキュリティ・アソシエーションには、
●ＰＭＫ−ＭＡ、
●ＰＭＫ−ＭＡ寿命、
●ＰＭＫ−ＭＡ名、
●ＭＡ−ＩＤ、
●ＰＭＫ−ＭＫＤ名
●ＳＰＡ
が含まれる。
【００６９】
そして、ＭＫＤは、ＰＭＫ−ＭＡをＭＡに配信する。一旦、ＰＭＫ−ＭＡが配信されると、ＭＡ及びサプリカントＭＰは、次に、ＥＭＳＡ４段階ハンドシェーク（７３０、７３５、７４０、７４５）を実施する。４段階ハンドシェークは、ＭＡ１１５によって開始され、例えば、８０２．１１規格に基づき実施される。ハンドシェークは、ＥＡＰＯＬ鍵メッセージを用いて搬送される。例えば、ハンドシェークメッセージ伝達は、８０２．１１規格に基づき実装され得る。
【００７０】
４段階ハンドシェーク＃１メッセージ７３０は、ＡＮｏｎｃｅを含むＥＡＰＯＬ鍵メッセージから構成されており、この場合、ＡＮｏｎｃｅは、ＰＭＫ−ＭＡ２２０の配信中に、ＭＫＤ１１０からＭＡ１１５によって受信された値である（サプリカント１２０用の鍵導出を実施するためにＭＫＤ１１０によって用いられる値である）。
【００７１】
４段階ハンドシェーク＃１メッセージ７３０を受信した後、サプリカント１２０は、ランダムなノンス（ＳＮｏｎｃｅ）を生成し、ＰＴＫ２２５を算出する。
４段階ハンドシェーク＃２メッセージ７３５は、ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮＩＥ、ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＧＴＫ  ＫＤＥを含むＥＡＰＯＬ鍵メッセージから構成される。
ここで、
●ＳＮｏｎｃｅは、ランダムなノンスによって選択されたサプリカント１２０である。
●ＭＩＣは、ＥＡＰＯＬ鍵メッセージ（ＭＩＣフィールド＝０）の本文について算出されたメッセージ完全性コードである。
●ＲＳＮＩＥ：ＰＭＫＩＤフィールドが、ＰＭＫ−ＭＡ名を含む。他の全てのフィールドは、アソシエーション要求メッセージにおけるＲＳＮＩＥに合致する。
●ＭＳＤＩＥ：アソシエーション応答におけるのと全く同じ
●ＥＭＳＡＩＥ：アソシエーション応答におけるのと全く同じ
●ＧＴＫ  ＫＤＥは、サプリカント１２０のＧＴＫを含むグループ時間鍵データカプセルである。
【００７２】
当分野において公知のように、ＭＩＣは、算出値であり、データに付随して、その完全性について確実性を提供し得る算出値である。ＭＩＣ算出値への入力値には、保護されるデータ及び秘密鍵が含まれる。ＭＩＣは、データ起源の真正性及びメッセージ完全性を受信者に提供する。データ起源の真正性は、送信者が、秘密鍵を所有する人であったことを受信者に保証する。２人の当事者だけが秘密鍵を知っている場合、それは、送信者のアイデンティティの保証を受信者に提供する。メッセージ完全性は、保護されたデータが、送信中に変更されなかったことを受信者に保証する。本明細書で用いるＭＩＣは、暗号化技術の分野で公知なように、“メッセージ認証コード”に類似している。本発明の幾つかの実施形態によれば、ＭＩＣの動作は、更に、データ起源の真正性及びメッセージ完全性を提供し得る様々な他の種類のデータ起源情報を用いて、実施し得ることを当業者は、認識されるであろう。
【００７３】
４段階ハンドシェーク＃２メッセージ７３５を受信した後、ＭＡ１１５は、ＰＴＫ２２５を算出し、ＭＩＣを検証する。ＭＡ１１５は、ＰＭＫ−ＭＡ名を算出し、それが４段階ハンドシェーク＃２メッセージ７３５において送られる値に整合することを検証する。ＭＡ１１５は、他の内容が予想された通りであることを検証する。最後に、ＭＡ１１５は、サプリカント１２０からのマルチキャストトラフィックの復号に用いるためのＧＴＫをインストールする。
【００７４】
４段階ハンドシェーク＃３メッセージ７４０は、ＡＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮＩＥ、ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、ＧＴＫ  ＫＤＥ、及び寿命ＫＤＥを含むＥＡＰＯＬ鍵メッセージから構成される。ここで、
●ＡＮｏｎｃｅは、ハンドシェークメッセージ＃１の値と同じである。
●ＭＩＣは、ＥＡＰＯＬ鍵フレーム（ＭＩＣフィールド＝０）の本文について算出される。
●ＲＳＮＩＥ：ＰＭＫＩＤフィールドは、ＰＭＫ−ＭＡ名を含む。他の全てのフィールドは、アソシエーション応答メッセージのＲＳＮＩＥに合致する。
●ＭＳＤＩＥ：アソシエーション応答におけるのと全く同じ
●ＥＭＳＡＩＥ：アソシエーション応答におけるのと全く同じ
●ＧＴＫ  ＫＤＥは、ＭＡ１１５のＧＴＫを含むグループ時間鍵データカプセルである。
●寿命ＫＤＥは、ＰＭＫ−ＭＡの寿命における残りの秒数を含む４オクテットフィールドである。
【００７５】
４段階ハンドシェーク＃３メッセージ７４０を受信した後、サプリカント１２０は、ＭＩＣを検証し、内容が予想された通りであることを検証する。サプリカント１２０は、ＭＡからのマルチキャストトラフィックの復号に用いるためのＧＴＫをインストールする。
【００７６】
４段階ハンドシェーク＃４メッセージ７４５は、ＭＩＣを含むＥＡＰＯＬ鍵メッセージから構成されるが、ここで、ＭＩＣは、ＥＡＰＯＬ鍵フレーム（ＭＩＣフィールド＝０）の本文について算出される。
【００７７】
４段階ハンドシェーク＃４メッセージ７４５を受信した後、ＭＡ１１５は、ＭＩＣを検証する。有効な場合、ＭＡ１１５は、サプリカント１２０との通信のために、ＰＴＫ２２５をインストールする。
【００７８】
手順が正常に完了した後、サプリカント１２０及びメッシュ・オーセンティケータ１１５は、関連付けられ、ＰＴＫ２２５は、２つのメッシュ点（即ち、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との）間のデータトラフィックの保護に用いられる。ＭＡ１１５によって、サプリカント１２０は、８０２．１Ｘ制御式ポートを介して、トラフィックを送り得るが、これには、ＰＴＫ２２５を用いてトラフィックを保護することが必要である。
【００７９】
図８は、本発明の幾つかの実施形態に基づく、第１連絡中のメッシュ・オーセンティケータの代表的な動作８００を示すフローチャートである。図示するように、動作は、ステップ８０５で始まり、ここで、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＳＤＩＥを含んだサプリカントからのアソシエーション要求を受信する。次に、ステップ８１０において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＳＤＩＥがメッシュ・オーセンティケータのセキュリティドメインをアドバタイズすることを検証し、また更に、選択されたＲＳＮＩＥポリシーがローカルポリシーに整合することを検証する。次に、ステップ８１５において、全ての内容が、検証され容認可能であったかどうかを判断する。内容が検証されなかった場合、動作は、ステップ８８５に進み、そこで、サプリカントのリンクは、切断され、動作が終了する。
【００８０】
ステップ８１５において、内容が検証される場合、動作は、ステップ８２０に継続され、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＲＳＮＩＥを構築し、アソシエーション応答を送るために用いる。言い換えると、メッシュ・オーセンティケータは、サプリカントと連携して、認証を許可する。メッシュ・オーセンティケータは、鍵文脈をサプリカントに提供し、サプリカントは、鍵の導出が可能になる（ＰＭＫ−ＭＡ）。
【００８１】
次に、ステップ８２５において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＫＤによる通信用のＥＡＰトランスポート・プロトコルを用いて、サプリカントとのＥＡＰ認証を開始する。言い換えると、ＭＡは、サプリカントから受信されたＥＡＰメッセージをＡＡＡクライアントに、また、その反対にトランスポートし、サプリカントの認証を可能にする。次に、ステップ８３０において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＫＤによる鍵転送プロトコルを実行して、ＰＭＫ−ＭＡを取得する。ＭＡは、サプリカントの代わりに導出鍵を取得する。
【００８２】
次に、ステップ８３５において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＫＤから受信されたＡＮｏｎｃｅを含む４段階ハンドシェーク＃１メッセージを構築する。次に、ステップ８４０において、メッシュ・オーセンティケータは、４段階ハンドシェーク＃２メッセージを待機し、それを受信する。次に、メッシュ・オーセンティケータは、４段階ハンドシェーク＃２メッセージにおけるＳＮｏｎｃｅを用いて、ＰＴＫを算出する。ステップ８５０において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＩＣが有効であることを確認する。それが有効ではない場合、動作は、ステップ８４５に戻る。それが有効である場合、メッシュ・オーセンティケータは、ステップ８５５において、メッセージ内容が正しいかどうかを判断する。メッセージ内容が正しくない場合、動作は、ステップ８８５に進み、そこで、サプリカントのリンクは、切断され、動作が終了する。
【００８３】
メッセージ内容が正しい場合、動作は、ステップ８６０に進み、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、ＧＴＫを復号し、サプリカントのマルチキャストトラフィックを受信するためにそれをインストールする。次に、ステップ８６５において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＡのＧＴＫを含むＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、ＲＳＮＩＥ、及び鍵データカプセル（ＫＤＥ）を構築する。メッシュ・オーセンティケータは、更に、ＰＴＫを用いて、これらを暗号化し、４段階ハンドシェーク＃３メッセージに挿入する。メッシュ・オーセンティケータは、更に、ＭＩＣを算出し、メッセージに挿入し、そして、そのメッセージをサプリカントに送る。
【００８４】
次に、ステップ８７０において、メッシュ・オーセンティケータは、４段階ハンドシェーク＃４メッセージを待機し、それを受信する。そして、ステップ８７５において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＩＣが有効かどうかを判断する。ＭＩＣが有効ではない場合、動作は、ステップ８７０に戻る。ＭＩＣが有効である場合、動作は、ステップ８８０に継続し、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、８０２．１Ｘ制御式ポートを開き、サプリカントで用いるためにＰＴＫをインストールする。そして、動作が終了する。
【００８５】
図９は、本発明の幾つかの実施形態に基づく高速セキュリティ・アソシエーション中の代表的なネットワーク動作９００のメッセージ伝達図を示す。簡易ＥＭＳＡハンドシェークメカニズムは、初期ＥＭＳＡ認証を完了したサプリカントＭＰがその発見及び選択手順を完了した後、開始し得る。このメカニズムによって、サプリカントＭＰは、ＭＡとノンスを交換し、アソシエーションの前にＰＴＫを確立し得る。
【００８６】
サプリカントＭＰは、ＭＡが、（ＭＳＤＩＥによってアドバタイズされる）メッシュセキュリティドメイン、及びサプリカントＭＰが初期ＥＭＳＡ認証を実施した（メッシュＩＤ  ＩＥによってアドバタイズされる）メッシュのメンバでない限り、ＭＡとの簡易ＥＭＳＡハンドシェークを開始しない。簡易ＥＭＳＡハンドシェークメカニズムを実施する場合、サプリカントＭＰは、４メッセージ交換を開始する。
【００８７】
図９に示すように、メッシュ・オーセンティケータが、サプリカントの接続を可能にするサービスをアドバタイズした後、動作は、サプリカント１２０及びメッシュ・オーセンティケータ１１５が、例えば、８０２．１１規格に基づく認証管理フレームを用いて、認証メッセージ９０５を交換して始まる。次に、メッシュ・オーセンティケータ１１５とメッシュ鍵ディストリビュータ１１０との間の鍵配信９１０が、実施され、そこで、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、導出鍵を得て、サプリカント１２０とのハンドシェークが可能になる。そして、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、ＰＴＫを導出して、サプリカントとのリンクをセキュアにし、その後、例えば、８０２．１１規格に基づくアソシエーションフレームを用いて、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間のアソシエーションが、実施される。最後に、サプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間のルーティング設定９２０が、完了する。
【００８８】
図１０は、本発明の幾つかの実施形態に基づくサプリカント１２０とメッシュ・オーセンティケータ１１５との間の高速リンク確立のための通信を更に詳述するメッセージ伝達図１０００を示す。図１０に示すように、認証メッセージ＃１  １００５は、サプリカント１２０からメッシュ・オーセンティケータ１１５に送られる。認証メッセージ１  １００５には、以下のものが含まれる：
●ＭＳＤＩＥ：そのビーコン及びプローブ応答においてＭＡによってアドバタイズされた通りに構成される。
●ＥＭＳＡＩＥ：以下を含む；
●ＭＡ−ＩＤは、メッシュ・オーセンティケータ１１５のＭＡＣアドレスに設定される、
●ＳＮｏｎｃｅは、サプリカント１２０によってランダムに選択された値に設定される、
●ゼロに設定された他の全てのフィールド。
●ＲＳＮ  ＩＥ：
●ＰＭＫＩＤフィールドは、サプリカントの初期ＥＭＳＡ認証中に得たＰＭＫ−ＭＫＤ名を含む、
●他の全てのフィールドは、サプリカント１２０の構成に従って設定される。
【００８９】
ＭＡは、第１メッセージを受信した後、ＰＭＫ−ＭＡ名を算出する。ＰＭＫ−ＭＡ名によって識別される鍵を保有していない場合、鍵転送プロトコルを用いて、それをＭＫＤから検索し得る。
【００９０】
そして、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、認証メッセージ＃２  １０１０をサプリカント１２０に送る。認証メッセージ＃２  １０１０には、次のものが含まれる：
●ＭＳＤＩＥ：そのビーコン及びプローブ応答においてＭＡによってアドバタイズされた通りに構成される。
●ＥＭＳＡＩＥ：以下を含む；
●第１認証メッセージ１００５からのＳＮｏｎｃｅ
●ＭＡ−ＩＤ：ＭＡのＭＡＣアドレス
●ＡＮｏｎｃｅ：ＭＡによってランダムに選択された値に設定される
●ゼロに設定された他の全てのフィールド
●ＲＳＮ  ＩＥ：
●第１認証メッセージ１００５にあるように設定されたＰＭＫＩＤフィールド
●ビーコン−プローブ応答においてＭＡによってアドバタイズされたＲＳＮＩＥにあるような他の全てのフィールド。
【００９１】
認証メッセージ＃２  １０１０が伝達された後、サプリカント１２０は、ＰＭＫ−ＭＡ及びＰＭＫ−ＭＡ名を算出し得る。更に、サプリカント及びＭＡは、双方共、ＰＴＫ及びＰＴＫ名を算出する。
【００９２】
次に、サプリカント１２０は、アソシエーション要求１０１５をメッシュ・オーセンティケータ１１５に送る。アソシエーション要求ＩＥには、以下のものが含まれる：
●ＭＳＤＩＥ：第１認証メッセージ１００５にある通り
●ＥＭＳＡＩＥ：以下を含む；
●第２認証メッセージ１０１０にあるようなＡＮｏｎｃｅ、ＳＮｏｎｃｅ、及びＭＡ−ＩＤ
●サプリカントＭＰのＧＴＫ（ＰＴＫを用いて暗号化済み）
●ＭＩＣを算出するために用いられる暗号アルゴリズムを示すように設定されたＭＩＣ制御フィールドのＭＩＣアルゴリズムサブフィールド
●ＭＩＣ制御フィールドの情報要素カウントフィールドは、このフレームにおける情報要素の数３に設定される。
【００９３】
●ＭＩＣは、ＰＴＫを用いて、ＭＩＣアルゴリズムサブフィールドによって選択されたアルゴリズムによって、以下の順番での連結により、算出される。即ち、
○ＳＰＡ（サプリカントＭＡＣアドレス）
○ＭＡ  ＭＡＣアドレス
○トランザクションシーケンス番号（１オクテット）、値３に設定
○ＭＳＤＩＥの内容
○ＥＭＳＡＩＥの内容、ＭＩＣフィールドは０に設定
○ＲＳＮＩＥの内容
●ゼロに設定された他の全てのフィールド
●ＲＳＮ  ＩＥ：ＰＭＫＩＤフィールドは、ＰＭＫ−ＭＡ名を含んでおり、他の全てのフィールドは、サプリカント１２０の構成に基づき設定される。
【００９４】
ＭＡは、ＥＭＳＡＩＥにおけるＭＩＣを検証し、メッセージが正しくない場合、それを廃棄する。ＭＡは、ＧＴＫのアンラップを行い、サプリカントから受信されるブロードキャストメッセージの復号に用いるためにインストールする。
【００９５】
最後に、メッシュ・オーセンティケータ１１５は、アソシエーション応答１０２０をサプリカント１２０に送る。アソシエーション応答ＩＥには、以下のものが含まれる：
●ＭＳＤＩＥ：第２認証メッセージ１０１０にある通り
●ＥＭＳＡＩＥ：以下を含む；
●第２認証メッセージ１０１０にあるようなＭＡ−ＩＤ、ＡＮｏｎｃｅ、及びＳＮｏｎｃｅ
●ＭＡのＧＴＫ（ＰＴＫを用いて暗号化済み）
●ＭＩＣを算出するために用いられる暗号アルゴリズムを示すように設定されたＭＩＣ制御フィールドのＭＩＣアルゴリズムサブフィールド
●ＭＩＣ制御フィールドの情報要素カウントフィールドは、このフレームにおける情報要素の数３に設定するものとする。
【００９６】
●ＭＩＣは、ＰＴＫを用いて、ＭＩＣアルゴリズムサブフィールドによって選択されたアルゴリズムによって、以下の順番での連結により、算出される。即ち、
○ＳＰＡ（サプリカントＭＡＣアドレス）
○ＭＡ  ＭＡＣアドレス
○トランザクションシーケンス番号（１オクテット）、値４に設定
○ＭＳＤＩＥの内容
○ＥＭＳＡＩＥの内容、ＭＩＣフィールドは０に設定
○ＲＳＮＩＥの内容
●ゼロに設定された他の全てのフィールド
●ＲＳＮ  ＩＥ：ＰＭＫＩＤフィールドは、ＰＭＫ−ＭＡ名を含んでおり、他の全てのフィールドは、ビーコン−プローブ応答において、ＭＡによってアドバタイズされるＲＳＮＩＥにあるように構成される。
【００９７】
サプリカント１２０は、ＥＭＳＡＩＥのＭＩＣを検証し、メッセージが正しくない場合、それを廃棄する。サプリカント１２０は、ＧＴＫのアンラップを行い、ＭＡ１１５から受信されるブロードキャストメッセージの復号に用いるために、それをインストールする。
【００９８】
手順が正常に完了した後、ＭＰは、関連付けられ、ＰＴＫは、２つのＭＰ間のデータトラフィックの保護に用いられる。ＭＡによって、サプリカントは、８０２．１Ｘ制御式ポートを介して、ＰＴＫを用いて、保護されたトラフィックを送り得る。
【００９９】
図１１は、本発明の幾つかの実施形態に基づく高速リンク確立中のメッシュ・オーセンティケータの代表的動作１１００を示すフローチャートである。図１１に示すように、動作は、ステップ１１０５で始まり、この時、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＳＤＩＥを含む認証メッセージを受信する。次に、ステップ１１１０において、メッシュ・オーセンティケータは、受信認証要求のＭＳＤＩＥがＭＡのセキュリティドメインをアドバタイズすること、及びＲＳＮＩＥポリシーがローカルポリシーに整合することを検証する。次に、ステップ１１１５において、内容が検証されたかどうかを判断する。内容が検証されなかった場合、動作は、終了する。内容が検証された場合、動作は、ステップ１１２０に続き、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、それが、ＰＭＫ−ＭＡ名によって呼ばれる鍵のローカルコピーを有するかどうかを判断する。ローカルコピーを有しない場合、動作は、ステップ１１２５に進み、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、第１認証メッセージにおいて識別されたＭＫＤにより、鍵転送プロトコルを実行して、ＰＭＫ−ＭＡを受信する。
【０１００】
次に、メッシュ・オーセンティケータが、鍵のローカルコピーを有する場合、動作は、ステップ１１３０に進み、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、ランダムなＡＮｏｎｃｅを選択し、ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＲＳＮＩＥを構築し、認証メッセージ＃２を送る。
【０１０１】
次に、ステップ１１３５において、メッシュ・オーセンティケータは、第１の受信認証メッセージからのＳＮｏｎｃｅ及びローカルに選択されたＡＮｏｎｃｅを用いて、ＰＴＫを算出する。そして、メッシュ・オーセンティケータは、ステップ１１４０において、アソシエーション要求ＩＥを待機し、受信する。受信すると、動作は、ステップ１１４５に続き、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＩＣが有効であるかどうかを判断する。ＭＩＣが有効でない場合、動作は、ステップ１１４０に戻る。ＭＩＣが有効である場合、動作は、ステップ１１５０に続き、そこで、メッシュ・オーセンティケータは、サプリカントのマルチキャストトラフィックを受信するためのＧＴＫを復号し、インストールする。
【０１０２】
次に、ステップ１１５５において、メッシュ・オーセンティケータは、ＭＳＤＩＥ、ＥＭＳＡＩＥ、及びＲＳＮＩＥを構築し、ＰＴＫを用いて、そのＧＴＫを暗号化し、それをＥＭＳＡＩＥに挿入し、ＭＩＣを算出し、それをＥＭＳＡＩＥに挿入し、アソシエーション応答を構築し送る。最後に、メッシュ・オーセンティケータは、それ自体とサプリカントとの間のユニキャスト・トラフィックを保護するためのＰＴＫをインストールする。
【０１０３】
本発明は、認証を２つのステップ、即ち、初期の第１連絡ステップ（ＡＡＡベースの認証）と、第１連絡中に生成された鍵材料を再利用する“軽量”ステップとに分離する。
本発明は、更に、オーセンティケータの役割を２つの部分に分割する。メッシュ・オーセンティケータの第１の役割は、８０２．１Ｘポートアクセスエンティティ（ＰＡＥ）を実装し、４段階ハンドシェークを介して、サプリカントメッシュ点での暗号化に用いられる一時鍵を導出し、鍵ディストリビュータとのバックエンド通信を取り扱うことである。メッシュ・オーセンティケータの第２の役割は、ＡＡＡクライアントを実装し、また、第１連絡又は高速セキュリティ・アソシエーション中に、メッシュ点を認証するために用いられる鍵を導出する鍵ディストリビュータとしてのものである。鍵ディストリビュータ及びオンラインのＡＡＡサーバは、これらのメッセージがメッシュリンク上でトランスポートされることなく、Ｒａｄｉｕｓを用いて、互いに通信を行い得る。
【０１０４】
本発明は、更に、レイヤ２プロトコルを用いて、鍵配信課題を解決する。これは、ＥＡＰ認証メッセージをサプリカントメッシュ点から鍵ディストリビュータにトンネルさせる。更に、メッシュ鍵ディストリビュータから鍵材料の配信を引き出す。これらのタスクを効率的に実施し、また、レイヤ２において指定し得るプロトコル及びフレームタイプを用いる。
【０１０５】
上記明細書において、本発明の特定の実施形態について述べた。しかしながら、当業者が理解されるように、以下の請求項に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行い得る。従って、明細書及び図は、限定的であるというよりもむしろ例示的であると見なすべきものであり、また、全てのそのような修正は、本発明の範囲内に含まれるものとする。恩恵、利点、問題に対する解決策、及び何らかの恩恵、利点、又は解決策を生じさせる又はより顕著にし得るあらゆる要素（１つ以上）は、全ての請求項の決定的な、必要な、若しくは不可欠な特徴又は要素と解釈すべきものではない。本発明は、添付の請求項によってのみ規定され、本出願の係属中になされるあらゆる補正や発効時のそれら請求項の全ての等価なものを含む。
【図１】
2010503330.tif 000003
【図２】
2010503330.tif 000004
【図３】
2010503330.tif 000005
【図４Ａ】
2010503330.tif 000006
【図４Ｂ】
2010503330.tif 000007
2010503330.tif 000008
【図５】
2010503330.tif 000009
【図６】
2010503330.tif 000010
【図７Ａ】
2010503330.tif 000011
【図７Ｂ】
2010503330.tif 000012
【図８】
2010503330.tif 000013
【図９】
2010503330.tif 000014
【図１０】
2010503330.tif 000015
【図１１】
2010503330.tif 000016
【国際調査報告】
2010503330.tif 000017