(57)【要約】  キー管理の方法が開示される。複数のデバイスを含むデバイスグループに新しいデバイスを加える場合、デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、デバイスグループ内の全ての他のデバイスのメッセージを暗号化するためのデバイスキーを保持し、デバイスグループは、デバイスグループ内の全てのデバイスキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、方法は、新しいデバイスとデバイスグループ内のグループマネージャーデバイスとの間に安全な接続を確立するステップと、デバイスグループ内のグループマネージャーデバイスによって、新しいデバイスにデバイスグループ内の全てのデバイスのデバイスキーを送信するステップと、新しいデバイスキーを生成して、デバイスグループ内の全ての他のデバイスに配布するステップとを含む。この手法は、ｋ―レジリエント方式に一般化できる。
2015500585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスを含むデバイスグループに新しいデバイスを加える方法であって、前記デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループは、自身のデバイスキーを含め、前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスの全てのデバイスキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、前記方法は、
前記新しいデバイスと前記グループマネージャーデバイスとの間に安全な接続を確立するステップと、
前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスに前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを送信するステップと、
前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスのうちの１つによって、前記新しいデバイスのデバイスキーを生成して、前記デバイスグループ内の他の全てのデバイスに配布するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記新しいデバイスの前記デバイスキーは、前記グループマネージャーデバイスによって生成及び配布される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デバイスグループ内の各デバイスが、各デバイスが保持するデバイスキーを変更するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
各デバイスが保持する前記デバイスキーを変更する前記ステップは、当該デバイスキーに一方向性関数を適用することによって実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記新しいデバイスに前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを送信する前に、前記グループマネージャーによって前記新しいデバイスを認証するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数のデバイスを含むデバイスグループから或るデバイスを除外する方法であって、前記デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスのメッセージを暗号化するためのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループは、自身のデバイスキーを含め、前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスの全てのデバイスキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、前記方法は、
前記デバイスグループ内に残るデバイスの任意の組み合わせによって、前記グループマネージャーデバイス以外のデバイスが自身の新しいデバイスキーを生成及び受信しないよう、前記デバイスグループ内に残る前記デバイスの新しいデバイスキーを生成して配布するステップを含む、方法。
【請求項７】
前記デバイスグループ内に残る各デバイスの前記新しいデバイスキーはランダムに生成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記デバイスグループ内に残る各デバイスの前記新しいデバイスキーは、前記デバイスグループから除外される前記或るデバイスのデバイスキー、及び前記デバイスグループ内に残る各デバイスの古い前記デバイスキーを用いて暗号化された後に配布される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
除外される前記或るデバイスは前記グループマネージャーデバイスであり、
前記デバイスグループ内に残る前記デバイスから新しいグループマネージャーデバイスを選出するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
ｎ（ｎ＞１）個のデバイスを含むデバイスグループのメンバーシップを管理する方法であって、前記デバイスグループは、前記デバイスグループ内の全てのキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、前記デバイスグループ内の各デバイスは、ｋ−レジリエント方式（ｋ＞１）により、アドレス指定されたデバイス及び前記グループマネージャーデバイスのみがメッセージを解読できるよう前記デバイスグループ全体又は前記デバイスグループの任意の部分集合へのメッセージを暗号化するために使用できるキー材料を保持し、前記方法は、
前記デバイスグループに新しいデバイスを加える場合、
前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスにより拡張される最大でｋ−１のメンバーを有する前記デバイスグループの部分集合、すなわち最大でｋのメンバーデバイスを有する部分集合の全てに対して、前記デバイスグループの当該部分集合内のデバイス、及び前記新しいデバイスを除く全てのデバイスによって解読できるようメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、前記デバイスグループの当該部分集合に含まれていない前記デバイスグループ内の全てのデバイスに前記部分集合ごとのキー材料を配布するステップと、
前記新しいデバイスと前記グループマネージャーデバイスとの間に安全な接続を確立するステップと、
前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスに前記キー材料を送信するステップとを含み、
前記デバイスグループからデバイスを除外する場合、
前記グループマネージャーデバイスによって、最大でｋのメンバーを有し、前記デバイスグループから除外される前記デバイスを含まない前記デバイスグループの全ての部分集合に対して、前記デバイスグループの当該部分集合内のデバイスを除く全てのデバイスが解読できるようメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、前記部分集合ごとのキー材料を、前記デバイスグループの当該部分集合に含まれていない前記デバイスグループの全てのデバイスに配布するステップを含む、方法。
【請求項１１】
前記デバイスグループに新しいデバイスを加える場合、前記新しいデバイスに前記キー材料を送信する前に、前記グループマネージャーによって前記新しいデバイスを認証するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
複数のデバイスを含むデバイスグループのデバイスグループマネージャーであって、前記デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループマネージャーは、自身のデバイスキーを含め、前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスの全てのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループマネージャーは、
コードを含むメモリと通信するプロセッサを含み、前記プロセッサは、前記メモリにアクセスすることにより、
新しいデバイスとの安全な通信を確立し、
前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを前記新しいデバイスに送信し、
前記新しいデバイスのデバイスキーを生成し、前記新しいデバイスを除く前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスに配布する、デバイスグループマネージャー。
【請求項１３】
前記コードはさらに、前記プロセッサに前記デバイスグループマネージャー内のデバイスキーを変更させる、請求項１２に記載のデバイスグループマネージャー。
【請求項１４】
前記デバイスキーの変更は、前記デバイスキーに一方向性関数を適用することを含む、請求項１３に記載のデバイスグループマネージャー。
【請求項１５】
前記コードはさらに、前記新しいデバイスに前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを送信する前に、前記プロセッサに前記新しいデバイスを認証させる、請求項１２に記載のデバイスグループマネージャー。
【請求項１６】
複数のデバイスを含むデバイスグループに新しいデバイスを加えるシステムであって、前記デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループは、自身のデバイスキーを含め、前記デバイスグループ内の全ての前記複数のデバイスのデバイスキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、前記グループマネージャーデバイスは、
前記新しいデバイスと安全な接続を確立し、
前記新しいデバイスに前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを送信し、
前記新しいデバイスのデバイスキーを生成し、前記新しいデバイスを除く前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスに配布する、システム。
【請求項１７】
前記グループマネージャーデバイスはさらに、各デバイスが保持するデバイスキーを変更する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記デバイスキーの変更は、前記デバイスキーに一方向性関数を適用することを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記グループマネージャーデバイスはさらに、前記新しいデバイスに全てのデバイスの前記デバイスキーを送信する前に、前記新しいデバイスを認証する、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、３５ＵＳＣ１１９に則り、２０１１年１２月１日に出願され、シリアル番号６１／５６５，５３０を与えられた米国仮出願“Management of Group Secrets by Group Members（グループメンバーによるグループシークレットの管理）”、及び２０１２年４月１０日に出願され、シリアル番号６１／６２２，１２０を付与された米国仮出願“Management of Group Secrets by Group Members”の優先権を主張し、これらの内容は全て参照により本願に組み込まれる。
【０００２】
さらに、本願は、３５ＵＳＣ３７１に則り、２０１１年９月２０日に出願され、シリアル番号６１／５３６，７６１を与えられた米国仮出願“Management of Group Secrets by Group Members”の優先権を主張する、２０１２年９月１４日に特許協力条約（ＰＣＴ）に基づき出願され、シリアル番号ＰＣＴ／ＩＢ２０１２／０５４７９７を与えられた特許出願“Management of Group Secrets by Group Members”、並びに２０１１年９月２７日に出願され、シリアル番号６１／５３９，７２３を与えられた米国仮出願“Management of Group Secrets by Group Members”、及び２０１２年１月１７日に出願され、シリアル番号６１／５８７，２６９を与えられた米国仮出願“Management of Group Secrets by Group Members”の優先権を主張する、２０１２年９月１４日に出願され、シリアル番号ＰＣＴ／ＩＢ２０１２／０５４８１１を与えられた特許出願“Management of Group Secrets by Group Members”の優先権を主張し、これらの内容の全てが参照により本願に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、グループシークレットの管理に関連し、より具体的には、グループメンバーがグループシークレットを管理する方法及びシステムに関連する。
【背景技術】
【０００４】
本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、キーを管理してグループメンバーに配布する中央権限を必要としない、グループの作成、グループメンバーシップの拡張及びグループメンバーシップの削減等を含むデバイスグループのキー管理を対象とする。いくつかの実施形態は、さらに、デバイスグループ内のデバイスが、任意のグループメンバーデバイスのサブグループに、アドレス指定されていないデバイスが解読できない安全（セキュア）なメッセージを送信することを可能にする。
【０００５】
メッセージ暗号化方式はよく知られていて、例えば、‘Zero Message Broadcasting’ （ZMB）又は‘Broadcast Encryption’（例えば、Amos Fiat and Moni Naor, Broadcast Encryption, 1993（以下、Fiat & Naor）参照）に基づき得る。Fiat & Naorは、Broadcast Encryption（ブロードキャスト暗号化）について論じている。一般的に、用語「ブロードキャスト暗号化」は、単純にブロードキャスト（一斉送信又は通信）の暗号化を意味し得る。しかし、Fiat & Naorが導入したところによれば、この用語は特定の意味を持つ。Fiat & Naorの「ブロードキャスト暗号化」は、送信者（ブロードキャスター）が、デバイスの所定のグループの部分集合にメッセージを安全にブロードキャストできるようにするために開発された。所定のグループはデバイスグループと呼ばれる。
【０００６】
Fiat & Naorのブロードキャスト暗号化の最も単純な適用例の中心的な概念は、デバイスグループ内の各デバイスが、自身のデバイスキーを除き、デバイスグループ内の全ての他のデバイスのデバイスキーを保持することである。図１に示されるように、表１００は各デバイスが有するキーのリストである。例えば、デバイス１は、デバイスグループキー、及びデバイスキー２〜Ｎを保持する。大きなグループに関しては、各デバイスにグループサイズ引く１より少ない数のキーを発行することで済むキー管理処理が存在し、例えば、2log（グループサイズ）のキーから全ての必要なキーを計算することができる。
【０００７】
メッセージの送信者がデバイスグループ内のデバイスの部分集合のアドレスにメッセージを安全に送信したい場合、送信者は、メッセージのプレインテキスト部として指定デバイスのＩＤを記入し、全ての非指定デバイスのデバイスキーの関数である暗号化キーを計算する。非指定デバイスのデバイスキーを使用するのは、指定デバイスは自身のキーを持っていないからである。送信者はメッセージを暗号化して配布する。デバイスグループ内の非指定デバイスは、解読に必要な自身のキーを保持していないのでメッセージを解読できない。デバイスグループ外のデバイスは、非指定デバイスのキーを保持していないのでメッセージを解読できない。デバイスグループ内の指定デバイスのみがメッセージを解読できる。当然ながら、デバイスグループに属するデバイスは、デバイスキーからメッセージキーを計算するためのアルゴリズムを知らなければならない。一般的に、かかるアルゴリズムはデバイスグループ外の他者に秘密にされなくてもよい。
【０００８】
関連する概念は、ｋ−レジリエンス（フォールトトレランス又は耐障害性）である。Krishnaram Kenthapadi，２００３年１１月１１日，“Broadcast Encryption”において、著者はｋ−レジリエンスを次のように定義している。ｎのユーザのセットＵからなるシステムにおいて、ユーザのセットＳとは別の全ての部分集合Ｔに関して、Ｓの全てのシークレットを保持し、且つＴに共通するシークレットについての「知識」を取得できる盗聴者が存在しない場合、ブロードキャスト方式は、セットＳに対してレジリエンスを有する又はレジリエントである。この定義は、セキュリティの情報理論的又は計算的定義と考えることができる。例えば、任意のセットＳ（サイズｋ）⊂Ｕに対してレジリエントである場合、方式はｋ−レジリエントである。
【０００９】
ｋ−レジリエンスを定義する他の方法として、全てのグループシークレットを得るために少なくともｋ＋１のメンバーが共謀又は協働しなければ無い場合、ブロードキャスト方式はｋ−レジリエントである。グループが知識を合わせるかかる攻撃は、共謀攻撃と呼ばれる。
【００１０】
上述の方式は１−レジリエントである。これは、上記定義から容易に理解することができ、任意のグループメンバーが欠損しているシークレット、すなわち自身のキーを任意の他のグループメンバーから教わることができるからである。
【００１１】
既存のｋ−レジリエントブロードキャスト暗号化方式の例は、Amos Fiat and Moni Naor，１９９３，Broadcast Encryption、及びKrishnaram Kenthapadi, ２００３年１１月１１日，Broadcast Encryptionに開示されている。
【００１２】
デバイスグループにメンバーを追加する場合、通常、全ての古いメンバーに新しいグループキーが発行されるか、又は、古いグループキーに一方向性関数が適用され、新しいメンバーに新しいキーが発行される。一方向性関数は、あらゆる入力に対して計算が簡単であるが、逆関数の計算が非常に難しい数学関数であることに留意されたい。このようにすることで、新しいメンバーは、グループに送信された古いメッセージを解読することができない。
【００１３】
デバイスグループ内の全てのデバイスへのメッセージ送信
デバイスグループ外のブロードキャスターが、デバイス内の全てのデバイスにメッセージをブロードキャストしようとする場合、非指定デバイスが存在せず、ブロードキャスターが使用するキーが無いため、上記の単純な方式には問題が生じる。解決策は、全てのデバイスが知っている特別なデバイスグループキーを使用することである。このデバイスグループキーは、存在しないデバイスのグループキーとして考えることもできる。ｋ−レジリエンス方式にも同様な解決策が存在する。
【００１４】
デバイスグループのメンバーがデバイスグループ内の全ての他のデバイスにメッセージを送信したい場合、同じ問題が生じる。よって、各デバイスは、デバイスグループ内の全ての他のデバイスのデバイスキーに加えて、デバイスグループキーを受け取る。したがって、ブロードキャスターはデバイスグループキーを用いてデバイスグループの全てのメンバーにメッセージを送信する。
【００１５】
ブロードキャスト暗号化方式の問題は、各デバイスが必要とするキーの配布、及びグループのメンバーシップの管理が中央権限に依存することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
米国仮出願第６１／５３６，７６１号は、かかる中央権限を必要とせず、グループデバイスが自らデバイスグループの構成及び管理を行い、さらに各デバイスが必要とするキーを管理するシステムを開示する。かかるシステムによれば、ｋ−レジリエント方式のデバイスグループに新しいデバイスを加えるとき、デバイスグループの新たなデバイスとｋ＋１のデバイスとの間に安全な接続が確立される。ｋが取り得る最小値は１であり、この場合、ユーザは新しいデバイスと、少なくとも２つの他のデバイスとの間に接続を確立する。安全な接続を確立するために近接場通信（ＮＦＣ）が使用される場合、新しいデバイスがデバイスグループ内のデバイスのうちの１つに、そして少なくとも他の１つに「接触」することを伴う。ＮＦＣは近距離無線技術のセットであり、接続を開始するには通常４ｃｍ以下の距離を必要とする。距離が非常に短いため、通信チャネルが確立されるとき、デバイスは互いに接触しそうになるか、又は実際に接触する。よって、ＮＦＣにおいて、「接触」はデバイスが実際に接触しているか、又は互いに非常に近いことを意味する。
【００１７】
上記米国仮出願において、グループシークレット管理に関して、デバイスグループ内の全デバイスが平等である。デバイスグループ内のあらゆるデバイスが、指定されたデバイスのみが解読できるように、デバイスグループの任意のデバイスの部分集合にメッセージを送信できる。グループシークレット管理を用いることにより、あらゆるデバイスをデバイスグループから除外することができる。デバイスグループからのデバイスの除外は、新しいグループシークレットを、除外されるデバイスによって知られることなくデバイスグループ内に残るデバイスに配布することを含む。これは、除外されるデバイスが持っていないキーを用いて新しいデバイスグループシークレットを暗号化することによって行われる。１−レジリエント方式において、除外されるデバイスは自身のキーを持っておらず、ｋ−レジリエント方式においては、除外されるデバイスは自身がメンバーであるデバイスグループの部分集合に属するキーを持っていない。
【発明を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、デバイスグループメンバーのうちの１つがグループマネージャーデバイスとして選出される。このデバイスは、デバイスグループを起こしたデバイスであることが好ましいが、デバイスグループのいずれのメンバーでもよい。グループマネージャーデバイスからメッセージが隠されることはなく、グループマネージャーデバイスはデバイスグループ内で起こることを全て知ることができる。特に、デバイスを除外するためのメッセージはグループマネージャーデバイスから隠されない。これは、グループマネージャーデバイスが全てのグループシークレットを知り得ることを意味し、デバイスグループに新たにデバイスが追加されるとき、追加されるデバイスとグループマネージャーデバイスとの間でのみ安全な接続が利用される。グループマネージャーデバイスは、全ての新しいグループシークレットを作成及び配布できる。よって、ｋ−レジリエント方式において、さもなければ新しいデバイスを追加するデバイスから隠さなければならない新しいグループシークレットを作成するために、ｋ個の他のデバイスへの安全な接続を確立することは不要である。いくつかの実施形態における他の利点は、グループマネージャーデバイスのデバイスキーをデバイスグループキーとして使用できる点であり、このキーを使用することにより、別のグループキーを作成して配布することなく、デバイスグループの全てのメンバーがデバイスグループの全てのメンバーが読み取ることができるようメッセージを暗号化することができる。デバイスグループからデバイスが除外されるいくつかの実施形態において、他の利点は、グループマネージャーデバイスが全ての新しいキーの生成及び配布を処理することができるので、新しいキーの生成及び配布のためにデバイスグループ内のデバイス間で協調する必要がない点である。
【００１９】
他の実施形態において、デバイスグループに新しいデバイスを追加する方法が説明される。デバイスグループは複数のデバイスを含み、デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、デバイスグループ内の全ての他のデバイスのメッセージを暗号化するためのデバイスキーを保持し、デバイスグループは、自身のデバイスキーを含め、デバイスグループ内のデバイスのデバイスキーを全て保持するグループマネージャーデバイスを含む。方法は、新しいデバイスと前記グループマネージャーデバイスとの間に安全な接続を確立するステップと、前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスに前記デバイスグループ内の全てのデバイスの前記デバイスキーを送信するステップと、前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスのうちの１つによって、前記新しいデバイスのデバイスキーを生成して、前記デバイスグループ内の他の全てのデバイスに配布するステップとを含む。
【００２０】
他の実施形態において、デバイスグループからデバイスを除外する方法が説明される。デバイスグループは複数のデバイスを含み、前記デバイスグループ内の各デバイスは、自身のデバイスキーを除き、前記デバイスグループ内の全ての他のデバイスのメッセージを暗号化するためのデバイスキーを保持し、前記デバイスグループは、自身のデバイスキーを含め、前記デバイスグループ内の前記複数のデバイスの全てのデバイスキーを保持するグループマネージャーデバイスを含む。方法は、前記デバイスグループ内に残るデバイスの任意の組み合わせによって、前記グループマネージャーデバイス以外のデバイスが自身の新しいデバイスキーを生成及び受信しないよう、前記デバイスグループ内に残る前記デバイスの新しいデバイスキーを生成して配布するステップを含む。
【００２１】
他の実施形態において、デバイスグループのメンバーシップを管理する方法が説明される。デバイスグループはｎ（ｎ＞１）個のデバイスを含み、前記デバイスグループは、前記デバイスグループ内の全てのキーを保持するグループマネージャーデバイスを含み、前記デバイスグループ内の各デバイスは、ｋ−レジリエント方式（ｋ＞１）により、アドレス指定されたデバイス及び前記グループマネージャーデバイスのみがメッセージを解読できるよう前記デバイスグループ全体又は前記デバイスグループの任意の部分集合へのメッセージを暗号化するために使用できるキー材料を保持する。 方法は、（ａ）前記デバイスグループに新しいデバイスを加える場合、前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスにより拡張される最大でｋ−１のメンバーを有する前記デバイスグループの部分集合、すなわち最大でｋのメンバーデバイスを有する部分集合の全てに対して、前記デバイスグループの当該部分集合内のデバイス、及び前記新しいデバイスを除く全てのデバイスによって解読できるようメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、前記デバイスグループの当該部分集合に含まれていない前記デバイスグループ内の全てのデバイスに前記部分集合ごとのキー材料を配布するステップと、前記新しいデバイスと前記グループマネージャーデバイスとの間に安全な接続を確立するステップと、前記グループマネージャーデバイスによって、前記新しいデバイスに前記キー材料を送信するステップとを含み、（ｂ）前記デバイスグループからデバイスを除外する場合、前記グループマネージャーデバイスによって、最大でｋのメンバーを有し、前記デバイスグループから除外される前記デバイスを含まない前記デバイスグループの全ての部分集合に対して、前記デバイスグループの当該部分集合内のデバイスを除く全てのデバイスが解読できるようメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、前記部分集合ごとのキー材料を、前記デバイスグループの当該部分集合に含まれていない前記デバイスグループの全てのデバイスに配布するステップを含む。
【００２２】
一実施形態において、グループマネージャーデバイスは、メッセージを他のデバイスグループメンバーが保持する全てのキーを用いて暗号化することにより、当該他のデバイスグループメンバーに対して自身がグループマネージャーデバイスであることを証明する。これがグループマネージャーデバイスであることの証明になるのは、この証明のために普通のデバイスが使用しなければならないキーの１つは、普通のデバイスが持っていない自身のキーだからである。グループマネージャーデバイスが他のグループメンバーに対して自身がグループマネージャーデバイスであることを証明することを望む状況は、例えば、グループマネージャーデバイスがグループマネージャーの役割を他のデバイスに移転したいときに生じ得る。役割を放棄するデバイスは、移転の前に新しいグループマネージャーデバイスに対して自身のグループマネージャーの役割を証明することができ、移転の後、新しいグループマネージャーデバイスは、自身のグループマネージャーの役割をメンバーに証明することができる。
【００２３】
一般的に、本発明の多様な側面は、本発明の範囲内において、あらゆる可能な方法で組み合わせられ得る、又は結合され得る。本発明として見なされる主題は、本明細書の末尾の特許請求の範囲において明記され、明確に主張されている。本発明の上記及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、及び付属の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、デバイスグループ内の各デバイスが保持するデバイスキーを含む表を示す。
【図２】図２は、新しいデバイスがデバイスグループに加わった後に形成される新しいデバイスグループを示す。
【図３】図３は、デバイスがデバイスグループに加わる場合のデバイスキー管理のフローチャートを示す。
【図４】図４は、デバイスがデバイスグループを離れた後に形成される新しいデバイスグループを示す。
【図５】図５は、デバイスがデバイスグループから離れる場合のデバイスキー管理のフローチャートを示す。
【図６】図６は、デバイスがｋ−レジリエント方式のデバイスグループに加わる場合のデバイスキー管理のフローチャートを示す。
【図７】図７は、デバイスがｋ−レジリエント方式のデバイスグループから離れる場合のデバイスキー管理のフローチャートを示す。
【図８】図８は、本発明の原理によるデバイスキー管理のためのシステム構成の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書で説明される本発明の図面及び記載は、本発明が明確に理解されるよう、関連する要素を説明するために簡素化され、明瞭さを目的として、多数の他の要素を除外している。しかし、これらの要素は当該技術分野において周知であり、且つ／又は本発明の理解を容易にしないので、かかる要素は本明細書では説明されない。本明細書の開示は、当業者によって知られる変形例及び改変例も対象とする。
【００２６】
本発明の一実施形態において、デバイスグループにデバイスを加えるとき、安全（セキュア）な接続は１つしか確立されない。安全な接続の確立は、あるデバイスが他のデバイスに「接触」することを含むＮＦＣを用いて実行され得る。この実施形態において、あるデバイスは、２つ以上の他のデバイスではなく、１つだけの他のデバイスに「接触」する。かかる単一の動作は、ユーザにとってより便利且つ直観的である。デバイスグループからのデバイスの除外は、安全な接続を必要としない。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、デバイスグループ内のデバイスのうちの少なくとも１つはグループマネージャーデバイスである。このグループマネージャーデバイスは、全てのグループシークレットを生成、処理、及び交換できる。したがって、キーを生成及び配布する外部パーティが存在しない場合において、デバイスグループにデバイスを追加することができる。
【００２８】
本明細書で示される例は、１−レジリエント（フォールトトレランス又は耐障害性）方式及びｋ−レジリエント方式に関する。ただし、実施形態はこれらに限定されない。
【００２９】
以下の本発明の一実施形態の説明は、１−レジリエント方式に関するものである。
【００３０】
１．デバイスグループにデバイスを追加する場合のデバイスキー及びデバイスグループキーの設定
図２を参照すると、デバイスグループ２１０は複数のメンバーデバイス、すなわちグループマネージャーデバイス２１１、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎを含む。新しいデバイスであるデバイス＿Ｎ＋１  ２２１がデバイスグループに加わると、新たなデバイスグループ２２０が形成される。明確さのために、Ｎ個のデバイスからなる元のグループを古いデバイスグループ２１０とし、拡張されたグループを新しいデバイスグループ２２０とする。デバイスグループ内の各デバイスは、他のデバイスと通信するためのネットワークインターフェイスと、メッセージの暗号化及び解読、並びに後述の処理を実行するためのハードウェア及びソフトウェア要素を有する処理ユニットとを少なくとも含むことを理解されたい。
【００３１】
図２に示されるように、古いデバイスグループ２１０には複数のデバイス、すなわちグループマネージャーデバイス２１１、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎが存在する。サイズがＮ＞１であるこのデバイスグループの一般的な例において、グループマネージャーデバイス２１１は全てのデバイスキーを保持し、１・・・Ｎ−１の他のデバイスは、それぞれ他のＮ−１のデバイスのデバイスキーを保持するが、自身のデバイスキーは保持しない（例えば、図１の表１００を参照）。
【００３２】
ただし、図２に示されるように古いデバイスグループ２１０が２つ以上のデバイスからなる初期状態のケースに対して、古いデバイスグループ２１０が１つのデバイスのみからなる場合、特別なケースが生じる。
【００３３】
Ｎ＝１の特別なケース、すなわち、古いデバイスグループ２１０が１つのデバイス（グループマネージャーデバイス＝デバイス＿１）からなる場合において、グループマネージャーデバイス２１１は実際には自身のデバイスキーを必要としない。単一のデバイスは、新しいデバイスであるデバイス＿Ｎ＋１  ２２１が加わる前に、グループマネージャーデバイスとして動作して自身のためにランダムなデバイスキーを生成する。グループマネージャーデバイス２１１がランダムなデバイスキーを生成した後のデバイス＿Ｎ＋１  ２２１をグループに追加する処理は、Ｎ＞１の一般的なケースと同様である。よって、次に図３を参照して説明を続ける。
【００３４】
図３は、Ｎ＞１の一般的なケース及びＮ＝１の特別なケースの両方における、デバイスグループに新しいデバイスを追加する処理フローを示す。ブロックは特定の順番で示されているが、示されている順番でステップを実行しなくてもよい。
【００３５】
この実施形態は、図３に示すように２つのオプションを有する。
−３３０においてグループマネージャーデバイス２１１の新しいデバイスキーを生成する；
−３５０において新しいデバイスキーを生成する。
【００３６】
Ｎ＝１である特別なケースの場合、上記のようにグループマネージャーデバイス２１１の新しいデバイスキーが生成される。Ｎ＞１の場合において、新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１が、古いデバイスグループ２１０のメンバー間で過去に交換されたメッセージを解読できないことが要求される場合、新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１は古いキーを教わらず、キーが新たに生成され、両方のオプションが適用されるべきである。
【００３７】
上記のオプションのうちの少なくとも１つが用いられる場合、余分な安全チャネルを設けることなく、新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１のデバイスキーを配布できる。
【００３８】
３１０において、グループマネージャーデバイス２１１と新しいデバイスであるデバイス＿Ｎ＋１  ２２１との間に安全な接続が確立される。安全な接続は、例えば近接場通信（ＮＦＣ）を用いた安全なペアリング、Bluetooth（登録商標）、又はWi-Fiアドホック若しくはWi-Fi Direct接続のWi-Fi Protected Setup（ＷＰＳ）を用いた安全且つ単純なペアリング、又は任意の他の適切な安全なペアリングであり得る。一実施形態において、新しいデバイス＿Ｎ＋１  ２２１は、古いデバイスグループ２１０からのグループマネージャーデバイス２１１と「安全にペアリングされている」。ここで、「安全にペアリングされている」とは、接続しているデバイス同士がペアリングされていると認証されており、ペアリングされているデバイス間で交換されているメッセージを他のデバイスが解読できないことを意味する。
【００３９】
３２０において、Ｎ＝１の特別なケースの場合、又は新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１が古いデバイスグループ２１０のメンバー間で過去に交換されたメッセージを解読できないことが要求される場合、３３０に移動し、グループマネージャーデバイス２１１の新しいデバイスキーが生成される。
【００４０】
Ｎ＝１である特別なケース、すなわち、古いデバイスグループ２１０が１つのデバイスからなるケースに関連して上述したように、単一のデバイスは、好ましくはグループマネージャーデバイス２１１のデバイスキーをランダムに生成する。
【００４１】
Ｎ＞１の場合、グループマネージャーデバイス２１１の新しいデバイスキーを生成するために、グループマネージャーデバイス２１１、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎは、グループマネージャーデバイス２１１の古いデバイスキーに一方向性関数を適用する。特定の一方向性関数は周知されているべきであるが、秘密でなくてもよい。グループマネージャーデバイス２１１のデバイスキーを新たに作成しない場合、ステップ３７０においてデバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎにデバイスキーを配布するためのメッセージがグループマネージャーデバイス２１１の古いデバイスキーを用いて暗号化されたとき、新しいデバイス２２１はこれらのメッセージを順次解読することができる。
【００４２】
３４０において、Ｎ＞１であり、古いデバイスグループ２１０のメンバー間で過去に交換されたメッセージを新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１が解読できないことが要求される場合、３５０に移動し、新しいデバイスキーが生成される。言い換えれば、古いデバイスグループ２１０のデバイスのキーが変更される。
【００４３】
３５０において、グループマネージャーデバイス２１１、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎは、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎが保持するデバイスキーのキー変更動作を実行する。キー変更動作は、３３０において用いられたものと同じ一方向性関数を用いてもよいし、異なる方法を用いてもよい。３５０における処理は選択任意であり、例えば、古いデバイスグループ２１０のメンバー間で過去に交換されたメッセージを新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１が解読できないことが要求されるか否かに依存する。
【００４４】
３６０において、キーが新しいデバイスに配布される。グループマネージャーデバイス２１１は、安全なチャネルを介して、新しいデバイス２２１にグループマネージャーデバイス２１１のデバイスキーを送信する。これは、Ｎ＝１及びＮ＞１の両方において実行される。
【００４５】
Ｎ＞１の場合、グループマネージャーデバイス２１１は、安全なチャネルを介して、デバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１ＮのＩＤ及び（場合によっては変更された）デバイスキーを新しいデバイス２２１に送信する。Ｎ＝１の場合、これは必要ない。
【００４６】
３７０において、新しいデバイス２２１のデバイスキーが生成されて配布される。
【００４７】
古いデバイスグループ内の任意の１つのデバイスがこの機能を実行できる。一般性を失うことなく、グループマネージャーデバイス２１１がこのステップを実行すると仮定すると、グループマネージャーデバイス２１１は、新しいデバイス２２１のデバイスキーとなるランダムな数字を生成する。グループマネージャーデバイス２１１は、古いデバイスグループの全てのメンバーに、新しいデバイス２２１のデバイスキーとともに新しいデバイス２２１に関する情報（例えば、ＩＤ、名前等）を送信する（Ｎ＝１の場合は必要ない）。これは、新しいデバイス２２１自身を除く新しいデバイスグループ２２０の全てのデバイスが、新しいデバイス２２１のキーを持つことを意味する。
【００４８】
この情報を送信する際、グループマネージャーデバイス２１１は、新しいデバイス２２１が自身のキーを知ることがないよう、好ましくは情報を暗号化する。一実施形態において、グループマネージャーデバイス２１１がこの送信の暗号化のために使用するキーは、グループマネージャーデバイス２１１の古いデバイスキーである。この場合、３３０において、グループマネージャーデバイス２１１の新しいデバイスキーが生成されていなければならない。図３の３５０においてデバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎのデバイスキーが変更される場合、上記送信のために古いデバイスグループ２１０のデバイスキーを使用することもできる。後者の場合、全ての他のデバイス＿２  ２１２、デバイス＿３  ２１３・・・デバイス＿Ｎ  ２１Ｎが保持し、新しいデバイス２２１が保持しないキーが存在しないため、メッセージは、古いデバイスグループ２１０の少なくとも２つのサブグループに送信される。
【００４９】
３３０及び３５０における選択任意の動作が実行されず、いずれのデバイスキーも新たに生成されない場合、新しいデバイス（デバイス＿Ｎ＋１）２２１が自身のデバイスキーを知るのを防ぐために、グループマネージャーデバイス２１１は、古いデバイスグループ２１０内の他のデバイスに新しいデバイス２２１のデバイスキーを伝える他の安全な方法を確立する。
【００５０】
上記の３３０及び３５０において、一実施形態ではキー変更に一方向性関数が用いられる。これは、新しいキーを配布しなくて済むという点で有利である。あるいは、新しいデバイスキーがランダムに生成され、古いデバイスキーを用いて、古いデバイスグループ２１０のデバイスに安全に配布されてもよい。後述の５２０及び５３０において、新しいデバイスキーをランダムに生成して、古いデバイスグループ２１０のデバイスに安全に配布する同様の方法が用いられる。
【００５１】
２．デバイスをデバイスグループから除外する場合のデバイスキー及びデバイスグループキーの設定
図４を参照すると、Ｎ個のデバイス（グループマネージャーデバイス４１１、デバイス＿２  ４１２、デバイス＿３  ４１３・・・デバイス＿Ｎ  ４１Ｎ）からなるデバイスグループ４１０が示されており（Ｎ＞１）、ここで、デバイス＿Ｎが古いデバイスグループから除外されようとしている。古いデバイスグループ４１０内に残るデバイスは、新しいデバイスグループ４２０を形成する。デバイスが除外される理由の例は、デバイスが故障している、売却された、又は譲渡された等を含む。
【００５２】
図５は、古いデバイスグループ４１０からデバイスを除外する高位の処理フローを示す。ブロックは特定の順番で示されているが、示されている特定の順番でステップを実行しなくてもよい。
【００５３】
この処理は、グループマネージャーデバイス４１１のみによって実行されてもよいし、グループマネージャーデバイス４１１、デバイス＿２  ４１２・・・デバイス＿Ｎ−１  ４１Ｎ−１のうちの２つ以上の任意の組み合わせによって実行されてもよい。しかし、一例において、グループマネージャーデバイス４１１がこの処理を実行すると１つのステップ５１０しか必要がないので、最も単純である。
【００５４】
５１０において、デバイスグループ内に残っているデバイス、すなわちグループマネージャーデバイス４１１、デバイス＿２  ４１２・・・デバイス＿Ｎ−１  ４１Ｎ−１からキー生成デバイスが選択される。
【００５５】
５２０において、この選択されたデバイスは、まだ新しいデバイスキーが生成されていない残っているデバイス、すなわちグループマネージャーデバイス４１１、デバイス＿２  ４１２・・・デバイス＿Ｎ−１  ４１Ｎ−１のうちのいずれかの又は全てのデバイスのために新しいデバイスキーを生成し、生成したデバイスキーを配布する。グループマネージャーデバイス４１１以外のデバイスは自身のデバイスキーを生成できないことに留意されたい。
【００５６】
新しいデバイスキーはランダムに生成される。新しいキーは既知の一方向性関数を使用して生成されるべきではない。除外されようとしているデバイス＿Ｎ  ４１Ｎも同じ方法で新しいデバイスキーを生成できるからである。選択されたデバイスは、各デバイスが自身の新しいデバイスキーを受信しないように、新しいデバイスグループ４２０内に残っているデバイスに生成した新しいデバイスキーを送信する。除外されるデバイス＿Ｎ  ４１Ｎは自身のキーを持っていないので、新しいデバイスキーは、送信前に、除外されるデバイス＿Ｎ  ４１Ｎのデバイスキーを使用することによって暗号化される。
【００５７】
５３０において、全てのデバイスに対して新しいデバイスキーが生成されて配布されたか否かが判定される。全てのデバイスキーが生成されて配布されている場合、処理は終了する。そうでない場合、処理は５１０において継続される。
【００５８】
新しいキーを生成して配布する代替的な手法は、全ての将来の通信を、少なくとも、除外されるデバイスのキーに基づかせる手法である。したがって、将来の通信用のキーは、除外されるあらゆるデバイスのキーを少なくとも含む。あるいは、最後に除外されたデバイスのみを利用してもよい。当業者は、除外されたデバイスに基づいてキーを生成する多様な方法を認識できるであろう。
【００５９】
上記実施形態において、デバイスは、メッセージを暗号化するためのキーを作成する。しかし、同じ方法を用いて、メッセージを認証するためのキーを生成してもよい。また、同じ方法を用いて、暗号化キー、認証、及び／又は他のキーを導出するためのいわゆるキー材料（ｋｅｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を生成してもよい。
【００６０】
３．デバイスグループからグループマネージャーデバイスを除外する場合のデバイスキー及びデバイスグループキーの設定
上記の処理により、新しいデバイスグループ４２０内のデバイス間で交換される、上記のようにして生成された新しいデバイスキーを用いて暗号化されたメッセージが、除外されるデバイスによって解読されない安全な方法で、普通のデバイスをデバイスグループから除外できる。
【００６１】
しかし、何らかの理由により、デバイスグループからグループマネージャーデバイスを除外する場合が考えられる。例えば、デバイスが故障した、売却された、又は譲渡された等である。
【００６２】
いずれの場合においても、新しいデバイスグループ４２０内の残りのデバイスから新しいグループマネージャーを選ばなければならない。
【００６３】
グループからデバイスを除外するための上記処理は、新たに選出されたグループマネージャーが古いグループマネージャーデバイスを排除することを伴い得る。しかし、この場合、古いグループマネージャーデバイスは、新しいデバイスグループ４２０内で交換されるメッセージを引き続き解読できる。これは、例えば古いグループマネージャーデバイスが故障した場合、又は新しいデバイスグループ４２０内のデバイス間で交換されるメッセージを古いグループマネージャーデバイスが解読するおそれが無い場合、許容される。
【００６４】
しかし、古いグループマネージャーデバイスが新しいデバイスグループ４２０内のデバイス間で交換されるメッセージを解読することを防ぐために、新しいデバイスキーの配布が他の安全な方法で、例えば、新しいデバイスグループ４２０内のデバイス間に安全な接続を設けることによって保護される、改良されたプロセスを伴ってもよい。
【００６５】
４．デバイスグループのグループマネージャーデバイスであることの証明
以下のプロセスは、デバイスグループ（２１０）のグループマネージャーデバイス（２１１）が、デバイスグループ（２１０）内の任意の他のデバイス（２１２、２１３、・・・、２１Ｎ）に対して自身がグループマネージャーデバイスであることを証明する例を提供する。一般性を失うことなく、グループマネージャーデバイス（２１１）が、他のデバイス、例えばデバイス＿３（２１３）に対して自身がグループマネージャーデバイスであると証明したいと仮定する。グループマネージャーデバイス（２１１）は、他のデバイス（デバイス＿３（２１３））が保持するデバイスグループ（２１０）内の全ての非グループマネージャーデバイス（２１２，２１２，２１３，・・・，２１Ｎ）からのデバイスキーを用いて、すなわち図１の表１のキー２、キー４、キー５、・・・、及びキーＮを用いてメッセージを暗号化し、このメッセージを他のデバイス＿３（２１３）に送信する。他のデバイスはこれを行うことができない。例えばデバイス＿２（２１２）は、自身のデバイスキーであるキー２を持っていない。当然ながら、グループマネージャーデバイス（２１１）は、上記のキーに加えて、他のデバイス＿３（２１３）が保持する他の任意のキーを使用してもよい。
【００６６】
ｋ−レジリエンス
上記実施形態において説明した手法は、ｋ−レジリエント方式にも適用され得る。ｋ−レジリエント方式において、メンバーの追加は、グループマネージャーデバイスとの安全な接続の確立を伴う。安全な接続及び通信を確立するにあたり、グループマネージャーデバイスは、既にグループのメンバーであるデバイスとではなく新しいデバイスと通信していることを確実にする。さもなければ、そのグループのメンバーがグループの全ての秘密にアクセスできてしまうからである。よって、好ましい一実施形態は、デバイス認証を含む。
【００６７】
メンバーを除外するとき、グループマネージャーデバイス４１１が単独で、又はデバイスの任意の組み合わせが新しいデバイスキーを生成し、例えば古いデバイスグループ４１０の適切なデバイスキーを使用して、それらを新しいデバイスグループ４２０内の他のデバイスに送信する。メンバーを除外するときにグループマネージャーデバイス４１１が使用されない場合、少なくともｋ＋１個のデバイスが新しいデバイスグループ４２０の新しいデバイスキーを生成して配布しなければならないことに留意されたい。また、グループマネージャーデバイス４１１がデバイスグループから除外される場合、新しいグループマネージャーデバイスが選出されなければならず、さらに新しいキー材料が古いグループマネージャーに対して秘密にされるべき場合、新しいキー材料の配布のために、新しいデバイスグループ４２０のメンバー間で安全なチャネルが用いられる。
【００６８】
この実施形態の方式は、ｋ＞１の場合、完全にｋ―レジリエントではない。これは、グループマネージャーデバイスが全てのキー材料を保持しており、デバイスグループ内のいずれか１つの普通のデバイスとグループマネージャーデバイスとの共謀攻撃により、普通のデバイスがデバイスグループの全てのキー材料を知ってしまうからである。この実施形態の方式は、デバイスグループの最大ｋの普通のメンバーの共謀に対して完全にｋ−レジリエンスである。
【００６９】
図６は、ｋ−レジリエント方式において、デバイスグループにデバイスを追加する高位の処理フローを示す。かかる方式において、デバイスグループ内の各デバイスは、指定されたデバイスのみが解読できるように、デバイスグループ全体又はデバイスグループの任意の部分集合へのメッセージを暗号化するために用いることができるキー材料を保持する。唯一の例外は、デバイスグループ全体の全てのキー材料を知る権利を持つグループマネージャーデバイスである。
【００７０】
グループマネージャーデバイスを含む２つ以上のデバイスの部分集合に関しては、キー材料を作成する必要がないことに留意されたい。
【００７１】
この場合、最大でｋ−１のメンバーを有するデバイスグループ内の部分集合が、新しいデバイスにより、最大でｋのメンバーデバイスの部分集合に拡張される。
【００７２】
６１０において、グループマネージャーデバイス２１１と新しいデバイス２２１との間に安全な接続が確立される。
【００７３】
６２０において、デバイスグループ内の各デバイスが、一方向性関数を用いてキー材料を変更する。グループマネージャーデバイス２１１は、全ての変更されたキー材料を保持する。古いデバイスグループ２１０内の他のデバイスは、保持することを許可されたキー材料しか持たない。
【００７４】
６３０において、グループマネージャーデバイス２１１は、安全な接続を介して、新しいデバイスに変更されたキー材料を送信する。
【００７５】
６４０において、グループデバイスマネージャー２１１は、新しいデバイス２２１によって拡張される最大でｋ−１のメンバーを有する古いデバイスグループ２１０の全てのデバイスの部分集合に対して、すなわち、最大でｋのメンバーデバイスの部分集合に対して、デバイスグループの当該部分集合内の（部分集合に含まれる）デバイス及び新しいデバイス以外の全てのデバイスが解読できるようにメッセージを暗号化するためのランダムなキー材料を作成する。グループマネージャーデバイス２１１は、当該部分集合に含まれていないデバイスグループ内の全てのデバイスに部分集合ごとのキー材料を配布する。グループマネージャーデバイス２１１は、他のデバイスが保持することを許可されていないキーを用いてメッセージを解読できないよう、古いキー材料を用いて、新しいキー材料を配布するためのメッセージを暗号化する。
【００７６】
ｋ−レジリエント方式においてデバイスグループからデバイスを除外するとき、グループマネージャーデバイス４１１は、最大でｋのメンバーを有し、デバイスグループから除外されるデバイスを含まないデバイスグループの部分集合全てに対して、デバイスグループの当該部分集合内の全てのデバイスが解読できないようにメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、デバイスグループの部分集合に含まれていないデバイスグループ内の全てのデバイスに配布する。図７は、デバイスを除外するステップ７１０を示す。代替的に、最大でｋのメンバーを有し、デバイスグループから除外されるデバイスを含まない全ての部分集合のためのキー材料は、普通のデバイスが、自身が属する部分集合のためのキー材料を生成できないような方法で、新しいデバイスグループ４２０のデバイスの組み合わせによって生成できる。新しいキー材料は、デバイスが保持することを許可されていないキー材料を知ることがないよう、古いデバイスグループ４１０のキー材料を用いて配布される。
【００７７】
グループマネージャーデバイス４１１を含む２つ以上のデバイスからなる部分集合に関してはキー材料を作成する必要がないことに留意されたい。
【００７８】
ｋ＝２であり、４つのデバイスからなるグループに５つ目のデバイスが追加され、後に除外された特定のケースに関して、ｋ−レジリエンスト方式をさらに明確にする。２−レジリエント方式は、指定されたデバイスへのメッセージの暗号化に使用されるキーを計算するのに、任意の１つの非指定デバイスの情報、及び任意の２つの非指定デバイスの組み合わされた情報があれば十分なことを意味する。
【００７９】
デバイスの追加（ｋ＝２）
開始の状態において、４つのデバイスＤ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４が存在する。デバイスＤ２、Ｄ３、及びＤ４はそれぞれ、自身がメンバーではない１つ及び２つのデバイスからなる全ての部分集合のキーを保持する。グループマネージャーデバイスＤ１を含む２つ以上のデバイスの部分集合のキー材料は作成する必要がないことに留意されたい。グループマネージャーデバイスＤ１は全てのキーを保持する。各デバイスが保持するキーに関しては、表１を参照されたい。
2015500585.tif 000003
【００８０】
表１において、例えば、Ｋ２はデバイスＤ２のみからなる部分集合のキーであり、Ｋ２３はデバイスＤ２及びＤ３からなる部分集合のキーである。
【００８１】
メッセージをある部分集合にアドレス指定するとき、使用されるキーは、アドレス指定されない全てのサイズ１及び２の部分集合のキーの関数である。例えば、デバイスＤ４によってデバイスＤ１のみがアドレス指定される場合、使用されるキーは、Ｄ２及びＤ３の両方が保持しないキーＫ２３、並びにキーＫ２及びＫ３の関数である。アドレス指定されないデバイスが１つのみの場合、使用されるキーはアドレス指定されないデバイスのキーである。
【００８２】
デバイスＤ５が追加される場合、以下のステップが実行される。この処理を理解しやすくするために、ｋ＝２である特定の場合について図６のフロー図を辿る。
【００８３】
６１０において、Ｄ５とグループマネージャーデバイスＤ１との間に安全な接続が確立される。
【００８４】
６２０において、デバイスグループ内の各デバイスは、一方向性関数を用いてキー材料を変更する。ここで、変更されたキーはアポストロフィー（’）を用いて示す。
【００８５】
６３０において、グループマネージャーデバイスＤ１は、自身が有する変更されたキー材料、すなわちＫ１’、Ｋ２’、Ｋ３’、Ｋ４’、Ｋ１２’、Ｋ１３’、Ｋ１４’、Ｋ２３’、Ｋ２４’、及びＫ３４’を新しいデバイスＤ５に送信する。
【００８６】
表２は、デバイス追加プロセスのこの時点において、全てのデバイスが保持するキーを示す。
2015500585.tif 000004
【００８７】
６４０において、デバイスグループ内のグループマネージャーデバイスＤ１は、新しいデバイスＤ５を除く、最大で２つのメンバーを有する新しいデバイスグループ内の全ての部分集合に対して、デバイスグループの当該部分集合内のデバイス及び新しいデバイス以外の全てのデバイスによって解読できるようにメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、この部分集合ごとのキー材料を、デバイスグループの当該部分集合に含まれていないデバイスグループ内の全てのデバイスに配布する。
【００８８】
すなわち、Ｄ１はＫ５’、Ｋ２５’、Ｋ３５’、及びＫ４５’を生成する。グループマネージャーデバイスＤ１を含む１つ以上のデバイスの部分集合に関してはキー材料を作成する必要がないことに留意されたい。
【００８９】
デバイスＤ１は、新しいデバイスＤ５が知らない古いデバイスキーＫ１を用いて、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４にＫ５’を配布する。
【００９０】
デバイスＤ１は、Ｄ２及び新しいデバイスＤ５がＫ２５’を知ることができないよう、古いデバイスキーＫ２を用いてＤ３及びＤ４にＫ２５’を配布する。Ｋ３５’及びＫ４５’が同様にデバイスＤ１によって配布され得る。
【００９１】
また、デバイスＤ１は、適切な暗号化キーを用いて、各デバイスに必要な新しいキーを別々に送信してもよく、例えばＤ１は、暗号化キーとしてキーＫ３４を用いてデバイスＤ２にＫ５’、Ｋ３５’、及びＫ４５’を送信できる。デバイスＤ３、Ｄ４、及びＤ５はこのキーを持っていない。Ｄ１によって新しいキーが同様にＤ３及びＤ４に配布され得る。
【００９２】
表３は、デバイス追加プロセスの終了時に全てのデバイスが保持するキーを示す。
2015500585.tif 000005
【００９３】
デバイスの除外（ｋ＝２）
２−レジリエント方式である特別な場合におけるデバイスの除外について述べる。開始の状況は、前述の例の５つのデバイスからなる（拡張された）グループである。２−レジリエント方式のデバイスグループからデバイスを除外するとき、デバイスグループ内に残るデバイスの２＋１＝３は、生成デバイス自身、及びデバイスグループから除外されるデバイスを除く、最大で２つのメンバーを有するデバイスグループの全ての部分集合に対して、デバイスグループの当該部分集合内の全てのデバイスによって解読できないようメッセージを暗号化するための部分集合ごとの新しいキー材料を生成し、デバイスグループの当該部分集合に含まれていない全てのデバイスに配布する。ただし、グループマネージャーデバイス４１１が全ての新しいキー材料を作成してもよい。この例において、除外されるデバイスはＤ５である。一般性を失うことなく、ここでは、グループマネージャーデバイスＤ１がデバイス除外ステップ７１０を実行すると仮定する。
【００９４】
Ｄ１は、キーＫ１”、Ｋ２”、Ｋ３”、Ｋ４”、Ｋ２３”、Ｋ２４”、及びＫ３４”を生成する。
【００９５】
デバイスＤ１は、デバイスＤ３、Ｄ４、及びＤ５が知ることができないよう、キーＫ３４’、Ｋ３５’、及びＫ４５’、さらに任意でＫ３’、Ｋ４’、及びＫ５’の関数であるキーを用いて、新しいキーＫ１”、Ｋ３”、Ｋ４”、及びＫ３４”をＤ２に配布する。
【００９６】
デバイスＤ１は、デバイスＤ２、Ｄ４、及びＤ５が知ることができないよう、キーＫ２４’、Ｋ２５’、及びＫ４５’、さらに任意でＫ２’、Ｋ４’、及びＫ５’の関数であるキーを用いて、新しいキーＫ１”、Ｋ２”、Ｋ４”、及びＫ２４”をＤ３に配布する。
【００９７】
デバイスＤ１は、デバイスＤ２、Ｄ３、及びＤ５が知ることができないよう、キーＫ２３’、Ｋ２５’、及びＫ３５’、さらに任意でＫ２’、Ｋ３’、及びＫ５’の関数であるキーを用いて、新しいキーＫ１”、Ｋ２”、Ｋ３”、及びＫ２３”をＤ４に配布する。
【００９８】
表４は、デバイス除外プロセスの終了時に全てのデバイスが保持するキーを示す。明瞭さのために、最初のキー、すなわち、アポストロフィー（’）又はクオーテーション（”）が付いていないキーは表から取り除かれている。
2015500585.tif 000006
【００９９】
新しいキー材料を生成するための代替的な方法の一例は以下の通りである
・Ｄ２がＫ１”、Ｋ３”、Ｋ４”、及びＫ３４”を生成する；
・Ｄ２がＫ５’を用いてＫ１”をＤ１、Ｄ３、及びＤ４に配布する；
・Ｄ２がＫ３５’、Ｋ３’、及びＫ５’を用いてＫ３”をＤ１及びＤ４に配布する；
・Ｄ２がＫ４５’、Ｋ４’、及びＫ５’を用いてＫ４”をＤ１及びＤ３に配布する；
・Ｄ２がＫ３４’、Ｋ３５’、及びＫ４５’、さらに任意でＫ３’、Ｋ４’、及びＫ５’を用いてＫ３４”をＤ１に配布する；
・Ｄ３がＫ２”及びＫ２４”を生成する；
・Ｄ３がＫ２５’、Ｋ２’、及びＫ５’を用いてＫ２”をＤ１及びＤ４に配布する；
・Ｄ３がＫ２４’、Ｋ２５’、及びＫ４５’、さらに任意でＫ２’、Ｋ４’、及びＫ５’を用いてＫ２４”をＤ１に配布する；
・Ｄ４がＫ２３”を生成し、Ｋ２３’、Ｋ２５’、及びＫ３５’、さらに任意でＫ２’、  Ｋ３’、及びＫ５’を用いてＤ１に配布する。
【０１００】
デバイスグループのグループマネージャーデバイスであることの証明（ｋ＝２）
デバイスグループ（表３参照）のグループマネージャーデバイスＤ１が、表３のデバイスグループ内の他のデバイスＤ２〜Ｄ５のいずれかに対して、自分がグループマネージャーデバイスであることを証明したいとき、以下のプロセスが実行されてもよい。一般性を失うことなく、グループマネージャーデバイスＤ１が、他のデバイス、例えば表３内のデバイスＤ３に対して証明しようとしていると仮定する。グループマネージャーデバイスＤ１は、他のデバイスＤ３が保持する、表３のデバイスグループ内の全ての非グループマネージャーデバイスＤ２〜Ｄ５からのキー材料、よって表３のＫ２’、Ｋ３’、Ｋ４’、Ｋ５’、Ｋ２３’、Ｋ２４’、Ｋ３４’、Ｋ２５’、Ｋ３５’、及びＫ４５’を用いてメッセージを暗号化し、このメッセージを他のデバイスＤ３に送信する。他のデバイスはこれを実行できない。例えば、Ｄ２はＫ２’、Ｋ２３’、Ｋ２４’、及びＫ２５’を持っていない。デバイスグループ内の全デバイスがグループマネージャーデバイスのデバイスキーＫ１’を知っているので、このキーは使用しなくてよい。当然ながら、グループマネージャーデバイスは、上述のキーに加えて、他のデバイスＤ３が保持している任意の他のキーを使用してもよい。また、グループマネージャーデバイスはより少ないキー、例えばＫ２’、Ｋ３’、Ｋ４’、及びＫ５’を使用することもできるが、この場合、２−レジリエンス特性が失われる。例えば、後者の場合、Ｄ２は、たった１つのデバイス（例えばＤ４）から自身に欠けているキー（Ｋ２’）を取得するだけで、自身がグループマネージャーデバイスであるというメッセージを偽ることができる。メッセージが表３のＫ２’、Ｋ３’、Ｋ４’、Ｋ５’、Ｋ２３’、Ｋ２４’、Ｋ３４’、Ｋ２５’、Ｋ３５’、及びＫ４５’を用いて暗号化された場合、Ｄ２は自身に欠けているキー（Ｋ２’、Ｋ２３’、Ｋ２４’、及びＫ２５’）を少なくとも２つの他のデバイス（例えばＤ４及びＤ５）から取得することになるので、方式は２−レジリエントである。
【０１０１】
上記例からわかるように、ｋ−レジリエント方式において必要なキーの数は、ｋ及びデバイスの総数に比例して急激に増加する。キーを減少させる方法は複数存在し（例えば、Amos Fiat and Moni Naor, Broadcast Encryption, １９９３参照）、これらの方法と本発明を組み合わせることにより、一部の実施形態の実装を単純化できる。
【０１０２】
本発明は、ＴＶ、ＰＣモニタ、（デジタル又はホーム）オーディオシステム、アクセスポイント、専用無線ドッキングステーション、及びＰＣ等に適用できる。
【０１０３】
上記の詳細な発明において、本発明が取り得る多様な形態のうちのいくつかを提示した。上記詳細な説明は、本発明が取り得る選択された形態の説明として理解されるべきであり、本発明の定義を限定するものではない。あらゆる均等物を含む請求項のみが、本発明の範囲を定めるものとする。
【０１０４】
最も好ましくは、本発明の原理は、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアの任意の組み合わせとして実現される。また、ソフトウェアは好ましくは、部品（部分）、いくつかのデバイス、及び／若しくはデバイスの組み合わせからなるプログラム記憶ユニット、又はコンピュータ読み取り可能記憶媒体上に具現化されるアプリケーションプログラムとして実装される。アプリケーションプログラムは、適切なアーキテクチャを有する装置にアップロードされ、実行されてもよい。好ましくは、装置は、１つ以上の中央処理ユニット（「ＣＰＵ」）、メモリ、及び入力／出力インターフェイス等のハードウェアを有するコンピュータプラットフォーム上に実装される。コンピュータプラットフォームは、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードをさらに含んでもよい。本明細書で説明される多様な処理（プロセス）及び機能は、コンピュータ又はプロセッサが明示されているか否かによらず、ＣＰＵによって実行され得るマイクロ命令コードの一部、アプリケーションプログラムの一部、又はこれらの組み合わせであり得る。また、追加データ記憶ユニット及び印刷ユニット等の他の多様な周辺機器ユニットがコンピュータプラットフォームに接続されてもよい。
【０１０５】
図８は、本明細書で述べた例示的な処理において示された本発明の原理を実現するための例示的なシステム構成８００を示す。この例示的なシステム構成８００において、ネットワーク８５０を介してデバイス８０５から通信データが受信され、デバイス８１０によって実行される１つ以上のプログラム（ソフトウェア又はファームウェア）に従って処理される。デバイス８１０の結果は、その後、ネットワーク８７０を介して表示のためのディスプレイ８８０、報告デバイス８９０、及び／又は２次処理システム８９５に送信されてもよい。
【０１０６】
デバイス８１０は、ネットワーク８５０を介して図示のデバイス８０５からデータを受信／送信する１つ以上の入力／出力デバイス８４０（すなわち、送受信機）を含む。その後、受信されたデータは、入力／出力デバイス８４０及びメモリ８３０と通信するプロセッサ８２０に伝送される。入力／出力デバイス８４０、プロセッサ８２０、及びメモリ８３０は、通信媒体８２５を介して通信してもよい。通信媒体８２５は、例えばＩＳＡ、ＰＣＩ、若しくはＰＣＭＣＩＡバス、回路、回路カード、若しくは他のデバイスの１つ以上の内部接続部、又はこれら及び他の通信メディアの部分若しくは組み合わせを表してもよい。
【０１０７】
デバイス８１０及び／又はプロセッサ８２０は、携帯型の計算機、特別用途又は汎用処理システム、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームコンピュータ、モバイル通信デバイス、ＰＤＡデバイス、及びタブレットコンピュータ等を表してもよく、これら及び他のデバイスの部分又は組み合わせが本明細書で説明される動作を実行してもよい。
【０１０８】
プロセッサ８２０は、コンピュータ命令コード、又はコード及び論理演算の組み合わせを実行可能なＰＡＬ、ＡＳＩＣ、及びＦＧＰＡ等の中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は専用ハードウェア／ソフトウェアでもよい。一実施形態において、プロセッサ８２０は、プロセッサによって実行されると本明細書で説明される動作を実行するコードを含んでもよい。コードはメモリ８３０内に含まれてもよく、ＣＤ−ＲＯＭ又はフロッピー（登録商標）ディスク等の有形の記憶媒体８８３から読み取り若しくはダウンロードされてもよく、キーボード若しくはキーパッド入力等の手動の入力デバイス８８５によって提供されてもよく、又は、必要に応じて磁気若しくは光学媒体（図示なし）から、又は第２Ｉ／Ｏデバイス８８７を介して読み取られてもよい。図示のように、プロセッサ８２０は、デバイス８８３、８８５、及び８８７によって提供される情報アイテムに、入力／出力デバイス８４０を介してアクセス可能でもよい。また、入力／出力デバイス８４０によって受信されたデータは、プロセッサ８２０によってすぐにアクセス可能でもよいし、メモリ８３０内に記憶されてもよい。また、プロセッサ８２０は、処理の結果をディスプレイ８８０、記録デバイス８９０、又は２次処理ユニット８９５に提供してもよい。
【０１０９】
当業者であれば認識するように、用語「プロセッサ」、「処理システム」、「コンピュータ」、又は「コンピュータシステム」は、１つ以上のメモリユニット及び他のデバイスと通信している１つ以上の処理ユニット、例えば、少なくとも１つの処理ユニットと電気的に接続され、通信している周辺機器を表し得る。また、図示のデバイスは、例えば直列、並列、ＩＳＡバス、マイクロチャネルバス、ＰＣＩバス、ＰＣＭＣＩＡバス、ＵＳＢ等の内部バス、又は回路、回路カード若しくは他のデバイスの１つ以上の内部接続部、又はこれら及び他の通信媒体の部分及び組み合わせ、又はそれぞれが有線若しくは無線であり得るインターネット、イントラネット、ＬＡＮ、及びＷＡＮ等の外部ネットワークを介して１つ以上の処理ユニットに電気的に接続されてもよい。他の実施形態において、本発明を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハードウェア回路を用いてもよい。例えば、本明細書で説明される要素は別々のハードウェア要素として実装されてもよく、又は単一のユニットに組み込まれてもよい。
【０１１０】
特定の値を決定するための説明された動作は順次実行されてもよいし、又は異なるプロセッサを用いて並行して実行されてもよいことが理解されるであろう。また、処理システム８１０は、各デバイス８０５と双方向通信してもよい。さらに、処理システム８１０は、例えばインターネット、イントラネット、広域通信網（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、地上波放送システム、ケーブルネットワーク、衛星ネットワーク、無線ネットワーク、電話ネットワーク（ＰＯＴＳ）等、又は上記及び他のタイプのネットワークの部分若しくは組み合わせによるグローバルコンピュータ通信ネットワークとのネットワーク接続部を介して１つ又は複数のサーバからデータを受信又は送信できる。ネットワーク８７０は、回路、回路カード又は他のデバイスの内部ネットワーク若しくは１つ以上の内部接続部、又はデバイス８１０内に含まれるこれら及び他の通信媒体の部分及び組み合わせ、又は例えばインターネット及びイントラネット等の外部ネットワークでもよい。
【０１１１】
基本的な構成要素に関連してデバイス８１０を詳細に説明したが、デバイス８０５が同様な基本的な構成要素を有してもよいことが認識されるであろう。デバイス８０５の動作の詳細な説明は繰り返されない。
【０１１２】
本発明の機能的な新規の特徴が、本発明の好ましい実施形態に適用された場合において図示、記載、及び指摘されてきたが、当業者は、本発明の趣旨から逸脱することなく、開示の装置の形態、細部、及び動作に関して、多様に省略、置換、及び変更を実施することができると理解されるであろう。実質的に同じ方法で同じ機能を果たし、同じ結果を生じる要素のあらゆる組み合わせが、明らかに本発明の範囲に含まれる。また、ある実施形態の要素を他の実施形態の要素と置換することも、完全に意図及び考慮される。
【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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【国際調査報告】
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