(57)【要約】  本発明は、予め相互に信頼関係が存在しない、リソースに制約がある複数のノードに対して安全な無線ネットワークの形成する方法および装置に関する。本方法を用いて、要求元ノードに対して隣接ノードのリストを生成し、次いで要求元ノードと認証エンティティとの間で安全なチャネルを確立することができる。安全なチャネルを介して受信されたマスターセッション鍵に基づいて各々の隣接ノードとのセキュリティ関連付けが確立される。
2016521030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードを含む通信ネットワークにおいて、前記通信ネットワーク上でリソースに制約があるノード間の安全な無線ネットワークを形成する方法であって、
−  リソースに制約があるノードのうち、要求元ノードに対して、リソースに制約がある隣接ノードのリストＬＶを生成し（４０４）、これにより前記リストが前記要求元ノードに隣接するリソースに制約がある前記ノードの属性を含めるステップと、
−  前記要求元ノードに対する共有鍵（ｎＫＧＳ）を生成するためのマスター鍵を生成することにより、前記要求元ノードと認証エンティティとの間で安全なチャネルを確立するステップ（４１０）と、
−  前記安全なチャネルを介して、リソースに制約がある隣接ノードの属性の前記リストを前記認証エンティティへ送信するステップ（４１１）と、
−  前記安全なチャネルを介して、前記リスト内のリソースに制約がある前記隣接ノード同士で共有されるマスターセッション鍵（ｎＭＳＫｓ）を前記認証エンティティから受信するステップ（４１３）と、
−  リソースに制約がある各隣接ノードとのセキュリティ関連付けを確立し（４１４、４１６）、これにより前記リソースに制約がある隣接ノードの対応する前記マスターセッション鍵に基づいて各々のセキュリティ関連付けを確立するステップとを含む方法。
【請求項２】
隣接ノードのリストの生成するステップが、
−  前記要求元ノードに隣接するノードを探索するステップ（４０２）と、
−  探索された前記隣接ノードのうち、関連する隣接ノードのリストを選択するステップ（４０４）とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記探索ステップ（４０２）が、同一リンク上で１ホップの距離に位置するノードを探索するプロトコルを実行する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
関連する隣接ノードを選択する前記ステップ（４０４）が、同一セキュリティ権限に従う隣接ノードの選択を含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
関連する隣接ノードを選択する前記ステップ（４０４）が、同一管理ドメインに含まれる隣接ノードの選択を含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
安全なチャネルを確立する前記ステップ（４１０）が、
−  前記認証エンティティによる認証ステップ（４０６）と、
−  隣接ノード同士で共有される鍵を生成するためのマスター鍵を生成するステップ（４０８）とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記認証ステップが拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の実行を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
マスターセッション鍵を受信する前記ステップ（４１３）の前に、リストＬＶに含まれ且つ自身のリストＬＶに前記要求元ノードが含まれている各ノードに対する複数のマスターセッション鍵を前記認証エンティティにより生成するステップ（４１２）を更に含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
鍵を生成する前記ステップ（４０８、４１２）が、前記鍵を導出すべくチョッピング関数を用いる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ノードのネットワークが、モバイルアドホックネットワーク型のネットワークであり、レベル２および／またはレベル３の通信に基づく、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
通信ネットワーク上のリソースに制約があるノード間で安全な無線ネットワークを形成するシステムであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法のステップを実行するためのリソースを含むシステム。
【請求項１２】
コンピュータソフトウエアプログラムであって、前記プログラムがコンピュータ上で動作する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法のステップを実行するコード命令を含むコンピュータソフトウエアプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークのセキュリティ、特にリソースに制約があるネットワークのセキュリティの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械間通信を伴うエマージェントネットワーク、無線センサネットワーク、および車両用ネットワーク等のリソースに制約があるネットワークは、コンピューティング、メモリおよびエネルギー容量に制約がある装置またはノードを含んでいる。
【０００３】
リソースに制約があるネットワーク用の既存のセキュリティ解決策は、予測的なアプローチに基づいている。これらの解決策の大多数において、ネットワークを形成するノードは、ネットワーク認証およびアクセス制御に用いる共有鍵を備えているものと仮定される。これらの鍵は、各ネットワークノードで手動で予めインストールされているため、鍵または証明書の管理専用のインフラが存在する。
【０００４】
特定の既存解決策では、ノードに手動で予め配信された鍵の使用により、リソースに制約があるネットワークの通信セキュリティが保証される。
【０００５】
他の解決策は、Ｂ．Ｌａｉらによる文献「Ｓｃａｌａｂｌｅ  ｓｅｓｓｉｏｎ  ｋｅｙ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  ａｎｄ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、２００２年、またはＥ．Ｙｕｅｋｓｅｌらによる文献「ＺｉｇＢｅｅ−２００７  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １３ｒｄ  Ｎｏｒｄｉｃ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｓｅｃｕｒｅ  ＩＴ−ｓｙｓｔｅｍｓ（ＮｏｒｄＳｅｃ  ２００８年）、６５〜８２頁、２００８年に記述されているように、全てのノードに共通のネットワーク鍵を用いる。しかし、このアプローチでは鍵の不正使用に対してネットワークが脆弱になる。更に、ネットワーク上の各ノードで鍵を共有するのはメモリ容量消費の観点からコストが高く、拡張可能な解決策が得られない。また、１個のノードは一般に、無作為に選択されることが多いネットワーク上のノードの一部としか鍵を共有しない。
【０００６】
従って、ある種の解決策は、Ｄ．Ｗ．Ｃａｒｍａｎによる文献「Ｎｅｗ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、第１巻、Ｎｏ．１、３〜１５頁、２００５年、またはＦ．Ｄｅｌｇｏｓｈａらによる文献「ＭＫＰＳ：ａ  ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｋｅｙ−ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ｉｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、Ｔｈｅ  ＡＣＭ  Ｉｎｔ’ｌ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２００７年）、またはＡ．ＧｕｐｔａおよびＪ．Ｋｕｒｉによる文献「Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｈｉｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、２００８年に記述されているように、ノードのペアにより共有された鍵を用いる。
【０００７】
しかし、最初のノードが、所定の鍵を一切共有していない目標ノードと通信する必要がある場合、当該ノードは、目標ノードと鍵を共有する可能性があるネットワーク上のノードの協働を含む信頼関係を確立する必要がある。最初のノードはまた、目標ノードとの共通鍵を得るべくローカルまたはリモートサーバにリクエストを送信してもよい。このアプローチは、Ｙ．Ｑｉｕらによる文献「Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ｋｅｙ  Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｉｎ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＫＥＭＰ）」、ＩＥＴＦ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ  ｄｒａｆｔ−ｑｉｕ−ｒｏｌｌ−ｋｅｍｐ−０１、２０１２年、３月１２日に記述されている。この解決策では、最初のノードは、一度に１個のノードとしか鍵を共有することができない。このアプローチは、アクセス制御を目的とする共通鍵の配信と合わせて、あるノードの認証を自身の隣接ルータ上で自身の認証サーバを介して行えるようにするものである。ノードレベルで共有鍵が局所的に生成されるのに対し、ルータレベルでは、鍵はサーバにより安全なチャネルで送信される。他の隣接ノードとのセキュリティ関連付けを確立するためには、最初のノードは、各隣接ノードに対してプロトコル（ＫＥＭＰ）を、新規の隣接ルータが関与しているかのような仕方で再実行しなければならない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｂ．Ｌａｉらによる「Ｓｃａｌａｂｌｅ  ｓｅｓｓｉｏｎ  ｋｅｙ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」，ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  ａｎｄ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００２年
【非特許文献２】Ｅ．Ｙｕｅｋｓｅｌらによる「ＺｉｇＢｅｅ−２００７  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １３ｒｄ  Ｎｏｒｄｉｃ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｓｅｃｕｒｅ  ＩＴ−ｓｙｓｔｅｍｓ（ＮｏｒｄＳｅｃ  ２００８），６５〜８２頁，２００８年
【非特許文献３】Ｄ．Ｗ．Ｃａｒｍａｎによる「Ｎｅｗ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，第１巻，Ｎｏ．１，３〜１５頁，２００５年
【非特許文献４】Ｆ．Ｄｅｌｇｏｓｈａらによる「ＭＫＰＳ：ａ  ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｋｅｙ−ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ｉｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」，Ｔｈｅ  ＡＣＭ  Ｉｎｔ’ｌ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２００７年）
【非特許文献５】Ａ．ＧｕｐｔａおよびＪ．Ｋｕｒｉによる「Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｈｉｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００８年
【非特許文献６】Ｙ．Ｑｉｕらによる「Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ｋｅｙ  Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｉｎ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＫＥＭＰ）」，ＩＥＴＦ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ  ｄｒａｆｔ−ｑｉｕ−ｒｏｌｌ−ｋｅｍｐ−０１，２０１２年、３月１２日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
公知のアプローチは、代替的な解決策を提供するものの、リソースに制約があるネットワーク内の多数の隣接ノード間で共有鍵を確立すべく、リソース、ノードレベルまたは通過帯域におけるエネルギー消費の観点から充分に高速且つ効果的な解決策を構成しない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書で提案する本発明は、上記要件を達成できるようにするものである。
【００１１】
本発明で提供する解決策は、従来のアプローチの不利な点を相殺しながら、リソースに制約があるノードのネットワークの動的な形成を可能にする。
【００１２】
本発明の目的は、予め相互に信頼関係が存在しない、リソースに制約がある複数のノードに対して安全なネットワークの形成する方法を提供することである。
【００１３】
有利には、ネットワークの形成に専用のローカルセキュリティインフラを必要とせず、且つリモート信頼エンティティに基づいている。
【００１４】
本発明の更なる目的は、ノードに対して必要な全ての暗号化ハードウェアを安全に割り当て、特に隣接ノード同士で共有する鍵を当該ノードに割り当てることにより、当該ノードを認証すると共に、リソースに制約があるネットワークへ当該ノードから安全にアクセスさせる機器である。
【００１５】
有利には、本発明は、アクセスネットワークの管理ドメインと、リソースに制約があるネットワークの管理ドメインとの間で信頼関係の存在を必要としない。リモートインフラを有するアクセスネットワークは、安全なネットワークを形成するノードが組み込まれた管理ドメインとの信頼関係が無い異なる管理ドメインに含まれていてよい。
【００１６】
更に有利には、本発明は、ノードの漸進的追加を許すと同時に、そのように形成された安全なネットワークへのアクセスを確保する。
【００１７】
有利には、本発明は、リソースに制約があるネットワークの隣接ノード間におけるセキュリティ関連付けを確立すべく交換されるメッセージの個数の減少させることができる。安全なネットワークを構成するノード間で確立された暗号ハードウェアは、メッセージの配信を担うリモート信頼エンティティを除いて、当該ノード以外のエンティティに開示されない。具体的には、リモートインフラを有するアクセスネットワーク上のエンティティは、当該暗号ハードウェアを認識していない。
【００１８】
更に有利には、本発明により、ノードは安全なインフラ上での認証を単一のステップで完了し、自身の隣接ノードと共有する鍵の同時取得を完了することができる。
【００１９】
有利には、本発明は、リソースに制約がある装置が、敵対的またはアクセスが困難な環境で安全なネットワークの生成を必要とする状況において実装できる。
【００２０】
従って、本発明は、救急サービス、消火サービス、警察、自警団または人道支援団体等の緊急時サービスにより実施される活動に適用できる。具体的には、これらは、大事件、火事、またはテロ行為等の危機的状況における活動を含んでいて、活動を調整して危機管理を向上させる目的で対応サービスが使用する機器間での通信の確立を必要とする。
【００２１】
このように各種サービス間で確立された安全なネットワークにより、要件および影響の評価が容易になり、属性、インフラまたは人口集団へのアクセスに関する情報を提供する。異なる緊急時サービス間の通信は従って、資金、器材、および人的リソースの最適化された割り当てを可能にすることにより、迅速な対応力を向上させる。ネットワークセキュリティは必要な特徴であって、サードパーティのアクセスネットワーク、例えばセルラネットワークを介した緊急時サービスによりアクセスされるリモートセキュリティインフラに基づいていてよい。
【００２２】
本発明を有利に適用できる更なる事例は、敵対的な環境に設置されるセンサ／アクチュエータである。センサまたはアクチュエータは、不可欠な情報を取得したり環境を制御すべく敵対的またはアクセスが困難な環境、すなわち戦場、事故または災害の場合の救護ゾーンに設置されることがある。これらの装置は、人間の介在無しに動作しなければならない。しかし、専用のセキュリティインフラは当該装置の環境に組み込むことができず、従ってこれらの装置は自身のセキュリティ管理のために信頼できないサードパーティのインフラ、すなわちセルラネットワーク、衛星ネットワークまたは外国製の通信設備を用いる必要がある。従って、本発明はこのような装置を自己組織化して安全なネットワークを形成させることができる。
【００２３】
有利には、本発明は、適用に際して、ネットワークの構成装置間におけるセキュリティ関連付けを動的、迅速且つ効果的に生成可能にするものであり、この生成はノードがネットワークに組み込まれるに従い漸進的になされる。
【００２４】
所望の結果の実現するための方法、装置およびコンピュータのソフトウエアプログラムを提案する。
【００２５】
具体的には、複数のノードを含む通信ネットワークにおいて、当該通信ネットワーク上でリソースに制約があるノード間の安全な無線ネットワークを形成する方法であって、本方法は、
−  リソースに制約があるノードのうち、要求元ノードに対して、リソースに制約がある隣接ノードのリストＬＶを生成し、これにより当該リストが当該要求元ノードに隣接するリソースに制約がある前記ノードの属性を含めるステップと、
−  当該要求元ノードに対する共有鍵（ｎＫＧＳ）を生成するためのマスター鍵を生成することにより、当該要求元ノードと認証エンティティとの間で安全なチャネルを確立するステップと、
−  当該安全なチャネルを介して、リソースに制約がある隣接ノードの属性の当該リストを当該認証エンティティへ送信するステップと、
−  当該安全なチャネルを介して、前記リスト内のリソースに制約がある隣接ノード同士で共有されるマスターセッション鍵（ｎＭＳＫｓ）を当該認証エンティティから受信するステップと、
−  リソースに制約がある各隣接ノードとのセキュリティ関連付けを確立し、これにより当該リソースに制約がある隣接ノードの対応するマスターセッション鍵に基づいて各々のセキュリティ関連付けを確立するステップとを含んでいる。
【００２６】
実施形態の一形式において、隣接ノードのリストを生成するステップは、
−  要求元ノードに隣接するノードを探索するステップと、
−  探索された隣接ノードのうち、関連する隣接ノードのリストを選択するステップとを含んでいる。
【００２７】
有利には、隣接ノードを探索するステップは、同一リンク上で１ホップの距離に位置するノードを探索するプロトコルを実行する。
【００２８】
実施形態の特定の形式において、関連する隣接ノードを選択するステップは、同一セキュリティ権限に従う隣接ノードの選択を含んでいる。
【００２９】
一変型例において、関連する隣接ノードを選択するステップは、同一管理ドメインに含まれる隣接ノードの選択を含んでいる。
【００３０】
実施形態の一形式において、安全なチャネルを確立するステップは、
−  認証エンティティによる認証ステップと、
−  隣接ノード同士で共有される鍵を生成するためのマスター鍵を生成するステップとを含んでいる。
【００３１】
有利には、認証を行うステップは、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の実行を含んでいる。
【００３２】
実施形態の一形式において、本方法は、マスターセッション鍵を受信するステップの前に、リストＬＶに含まれ且つ自身のリストＬＶに要求元ノードが含まれている各ノードに対する複数のマスターセッション鍵を認証エンティティにより生成するステップを含んでいる。
【００３３】
有利には、鍵を生成するステップは、当該鍵を導出すべくチョッピング関数を用いる。
【００３４】
優先的な実装例において、ノードのネットワークは、モバイルアドホックネットワーク型のネットワークであって、レベル２および／またはレベル３の通信に基づいている。
【００３５】
有利には、本発明は、通信ネットワーク上のリソースに制約があるノード間で安全な無線ネットワークを形成するシステムとして実装され、上述の方法のステップを実行するためのリソースを含んでいる。
【００３６】
コンピュータ上で動作するコンピュータソフトウエアプログラムが、上述の方法のステップを実行するためのコード命令を含んでいる。
【００３７】
本発明の各種態様および利点を、以下の図面を参照しながら本発明の非限定的な実施形態の好適な形式の記述と合わせて示す。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明が有利に実装された通信インフラのトポロジカルな表現を示す。
【図２】本発明に記述する方法による、ノードの認証およびリソースに制約があるネットワークへのアクセス制御のために実行されるステップを示す。
【図３】ＥＡＰプロトコルに基づく実施形態の形式で、要求元ノードおよび隣接ノードの鍵の階層的ランキングを示す。
【図４】本発明の優先的な実装例における、ネットワーク上のノードと認証サーバとの間で完了したやり取りを示す。
【図５】安全なネットワークに新規ノードの逐次含めるべく、本発明による方法により実行されるステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１に、本発明が有利に実装された通信インフラ１００の一例を示す。ネットワーク１０２は、リソースに制約がある複数のノード（１０４、１０６）を含んでいる。
【００４０】
本発明の事例において、ノードは、リソースに制約があるネットワークに接続する、リソースに制約がある固定または移動通信機器である。
【００４１】
優先的な実装例において、ネットワークは、所定のインフラがなくとも自己組織化が可能な無線ネットワークであるモバイルアドホックネットワーク型、すなわちＭＡＮＥＴである。リソースに制約があるネットワークの例として、産業界に導入されているセンサのネットワークまたは車両用ネットワークが含まれる。
【００４２】
ネットワーク内で、多数のノード（１０６）が、リモートインフラに関連付けられたリソースまたはサービスへのアクセスを望む。従って、本発明は、ノード（１０６）のグループが、移動型または固定型のいずれにせよ、安全な無線ネットワークの形成を意図している一般的な状況にあてはまる。この状況において、注目するノード（１０６）は、リモートセキュリティエンティティ（１１２）と通信すべく、ｗｉｆｉ端末またはセルラアンテナ等のアクセスポイント（１１０）を介してネットワークアクセスインフラ（１０８）に接続する。優先的な実装例において、リモートセキュリティエンティティ（１１２）は、少なくとも１個の認証サーバを含んでいる。
【００４３】
ノード認証を担う認証サーバ（１１２）は、グループ（１０６）内の各ノードの認証に必要な暗号データを格納する。以下に詳述するように、各ノードは、自身の認証に続いて、認証済みの隣接ノード同士で共有される鍵を受信する。これらの鍵は、形成されたネットワーク内での安全な通信を確立すべく用いられる。
【００４４】
リソースに制約があるネットワーク上のノードは、セルラネットワークまたはインターネット等のサードパーティ通信ネットワーク（１０８）を介してリモートセキュリティエンティティにアクセスする。ネットワークアクセスインフラ（１０８）は、ルータ（１１４）および／または中間サーバ（１１６）等の中間エンティティを組み込むことができる。
【００４５】
説明を簡潔にすべく、しかも本発明を限定することなく、図１に示す例は、有限個数のエンティティおよび接続を示しているが、当業者であれば、本発明に記述する原理を拡張して複数且つ多様なノードおよび各種サーバ、ブリッジまたは接続（無線、移動型、特大容量）を含めることが可能であろう。
【００４６】
ノード（１０２）のネットワークは、レベル２の通信（例えば、８０２．１５．４または８０２．１１）および／またはレベル３の通信（例えば、ＩＰ）に基づいていてよい。適用されるプロトコルに応じて、マルチキャストまたはブロードキャスト通信スキームを用いてもよい。
【００４７】
図２に、本発明で開示する方法による、リソースに制約があるネットワークに新規に組み込まれたノードの認証およびアクセス制御のために実行されるステップを示す。当該処理は、新規ノードがリソースに制約があるネットワークへの接続を要求する場合に開始される（２００）。
【００４８】
第１のステップ（２０２）は、隣接ノードの探索を含んでいる。当該ステップは、リソースに制約があるネットワークへの接続を要求しているノードが自身の隣接ノードを探索できるようにする。
【００４９】
優先的な実装例において、同一リンク上で１ホップの距離に位置するノードの探索を可能にするプロトコルが用いられる。この種のプロトコルの例は、Ｔ．Ｎａｒｔｅｎらによる「Ｎｅｉｇｈｂｏｒ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ｆｏｒ  ＩＰ  ｖｅｒｓｉｏｎ６（ＩＰｖ６）」、（ＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ４８６１、２００７年９月に記述されている。
【００５０】
「要求フラッディングスキーム」と呼ばれる一定数のホップを含むフラッディングによる他の単純なアプローチもまた、複数ホップの距離に位置する隣接ノードの探索に利用できる。
【００５１】
代替的にまたは追加的に、ノードはまた例えば、呼び出しメッセージ、例えば隣接ノードにより周期的へ送信される「Ｈｅｌｌｏ」メッセージ、の受信を参照することにより自身の隣接ノードを探索することができる。
【００５２】
探索フェーズは、隣接ノードの探索プロトコルが完了したならば終了する。使用するプロトコルに応じて、探索フェーズは、例えば待機時間の満了（タイムアウト）時に終了してもよい。
【００５３】
ステップ２０２は、関連する隣接ノードの要求元ノードによる選択を可能にする。当該フェーズの完了時点で、要求元ノードは選択した隣接ノードの属性のリスト「Ｌｖ」を保持している。
【００５４】
選択基準として、要求元ノードは同一セキュリティ権限を有する隣接ノードの関連付けを選択することができる。他の変型実装例おいて、関連する隣接ノードの選択は、同一管理ドメインへの包含に基づいてよい。
【００５５】
特定の形式の実施形態において、選択された属性は、Ｂ．ＡｂｏｂａおよびＭ．Ｂｅａｄｌｅｓによる文献「Ｔｈｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ」、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ２４８６、１９９９年１月に記述されているようにネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）シンタックスを用いることができる。この場合、選択は属性の「レルム」ドメイン要素に基づいていてよく、これにより要求元ノードは自身と同一のドメインを共有する隣接ノードを選択する。
【００５６】
処理はステップ２０４へ進んでエンドツーエンド認証を行う。当該ステップは、リソースに制約があるネットワークのアクセス権を得るべく、リモートエンティティ上で要求元ノードの認証を可能にする。優先的な実装例において、Ｂ．Ａｂｏｂａらによる文献「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＥＡＰ）」、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ３７４８、２００４年６月に記述されているように「拡張可能認証プロトコル」型のプロトコルが用いられる。認証プロトコルの別の例として、３ＧＰＰ  ＵＭＴＳおよびＬＴＥ通信で用いられるＡＫＡプロトコル（認証および鍵一致）がある。
【００５７】
当該ステップを行う間、要求元ノードとリモートエンティティとの間で安全なチャネルが確立されている。共有チャネルは特に機密性および完全性の両方について保護されている。安全なチャネルにより、要求元ノードとリモートエンティティが共通鍵を共有することができる。当該鍵は一般に「隣接鍵生成シード」（ｎＫＧＳ）と呼ばれる。後述するように、当該安全なチャネルにより、ｎＭＳＫと記述する、隣接要素と共有される鍵の送信を可能にする。
【００５８】
優先的な実装例において、使用する認証プロトコルが（ＥＡＰ）である場合、ｎＫＧＳ鍵は、ＥＡＰプロトコルを用いる認証と合わせて生成され、ノードと認証エンティティの間でしか共有されない「拡張マスターセッション鍵」（ＥＭＳＫ）と呼ばれる鍵から導出される。
【００５９】
次ステップ（２０６）において、要求元ノードは、選択された隣接ノードの属性のリストを安全なエンドツーエンドチャネルを介してリモートエンティティへ送信する。要求元ノードはまた、例えば、送信チャネルの密度または品質に関する情報を含む、自身の隣接環境に関する追加的な情報を送信することができる。
【００６０】
当該リストを受信したならば、リモートエンティティは、自身のリスト「ＬＶ」に要求元ノードが追加されている各々の隣接ノードのマスター鍵（ｎＫＧＳ）から、マスターセッション鍵（ｎＭＳＫ）または「隣接マスターセッション鍵」を導出する。自身のリストＬＶに要求元ノードを有する全ての隣接ノードに対して一連のマスターセッション鍵ｎＭＳＫが生成される。
【００６１】
リモートエンティティは次いで、このように導出された一連の鍵（ｎＭＳＫ）を安全なチャネルを介して要求元ノードへ送信する。このように導出された各々の鍵は次いで、要求元ノードと対応する隣接ノードとの間で共有される。
【００６２】
リモートエンティティからの応答メッセージは、他の鍵、例えばグループ鍵および／または例えばローカルネットワークサーバの属性を含む他の情報を含んでいてよい。
【００６３】
導出された鍵を後続のステップ２０８で用いて、受信された鍵（ｎＭＳＫ）に基づいて、要求元ノードと対応する隣接ノードとの間でセキュリティ関連付けを確立する。
【００６４】
図３に、ＥＡＰプロトコルに基づく実施形態の形式による、要求元ノードと自身の隣接ノードに対する鍵の階層的ランキングを示す。リモートエンティティ上での認証成功（３０２）に続いて、同じく認証過程で生成されたＥＭＳＫ鍵（３０４）からマスター鍵ｎＫＧＳ（３０６）が導出される。次いでマスターセッション鍵（３０８−１、３０８−２等）が、要求元ノードのリスト「ＬＶ」内で識別されていて且つ自身のリスト内に要求元ノードが含まれている各々の隣接ノードに対して導出される。
【００６５】
図４に、ＥＡＰプロトコルに基づく本発明の優先的な実装例における、ネットワーク上のノードと認証サーバとの間で完了したやり取りを示す。
【００６６】
隣接ノードの探索フェーズ（４０２）を通じて、要求元ノードは、選択された隣接ノードの属性を含むリスト「Ｌｖ」を生成する（４０４）。次いで、ＥＡＰ認証プロトコルを用いて、リモート認証エンティティにより認証処理を確立する（４０６）。認証を行う間、ＥＡＰプロトコルに従いＥＭＳＫ鍵が導出される。当該ＥＭＳＫ鍵に基づいて、隣接ノード同士で共有される鍵を生成するためのマスター鍵ｎＫＧＳが導出される（４０８）。
【００６７】
実施形態の一形式において、以下の関数の適用により、暗号チョッピング関数（Ｈ）を用いてマスター鍵を導出する。
ｎＫＧＳｎｏｅｕｄ＝Ｈ（ＥＭＳＫ、“ｎＭＳＫ生成シード”）
【００６８】
認証を行う間、要求元ノードは、機密性および完全性の両方に関してリモート認証エンティティとの安全なチャネルを確立する（４１０）。当該チャネルを用いて、選択された隣接ノードの属性のリストＬＶを認証サーバへ送信する。選択されたノードの属性のリストＬＶをサーバが受信したならば、複数のマスターセッション鍵が生成される（４１２）。リモートエンティティは、リストに含まれていて且つ自身のリストＬＶ内で要求元ノードを自身で選択している各ノードに対するマスターセッション鍵ｎＭＳＫを導出する。各マスターセッション鍵は、当該隣接ノード関連付けられた共有鍵ｎＫＧＳｖｏｉｓｉｎを生成すべくマスター鍵を用いて生成される（４１４）。
【００６９】
実施形態の一形式において、リスト内のノードに対するマスターセッション鍵ｎＭＳＫを導出すべく、以下の関数に従い、暗号チョッピング関数（Ｈ）および「ネットワークアクセス識別子」（ＮＡＩ）属性を用いる。
ｎＭＳＫＮＡＩ＝Ｈ（ｎＫＧＳｖｏｉｓｉｎ、ＮＡＩ）
ここで、ノードのＮＡＩ属性は、ネットワーク上で認証されたノードに対するネットワークアクセス識別子である。
【００７０】
チョッピング関数による共有鍵ｎＫＧＳ生成用のマスター鍵およびマスターセッション鍵ｎＭＳＫｓの導出を一例として示す。当業者には、例えばＲＦＣ５８６９「ＨＭＡＣ方式の抽出拡張鍵導出関数（ＨＫＤＦ）」に記述されているような他の任意の鍵導出関数をこの目的に利用できることが理解されよう。
【００７１】
このように導出されたマスターセッション鍵｛ｎＭＳＫｓ｝はリモートエンティティにより、安全なチャネルを介して要求元ノードへ送信される。
【００７２】
要求元ノードは、受信した｛ｎＭＳＫｓ｝鍵を用いて隣接ノードとのセキュリティ関連付けを確立する（４１６）。
【００７３】
３個のノード（ノード１、ノード２、ノード３）の例を用いて、図５に、安全なネットワークに新規ノードを逐次含める本発明の方法で実行されるステップを示す。上述のように、本発明は隣接ノード用に安全なネットワークの漸進的な形成を可能にする。
【００７４】
図２に関して記述したように、第１の要求元ノード（ノード１）が、ステップ２０２〜２０８の実行により、隣接ノードを探索する処理、およびリモートエンティティ上での認証処理を開始する。
【００７５】
優先的な実装例において、アクセスポイントの範囲内にある（１１０）ノードが最初にリモートエンティティ上で認証される（１１２）。認証の成功に続いて、要求元ノードは、自身の隣接ノードの探索要求に応答する（５０２）。要求元ノードは次いで、隣接ノードから受信した認証要求を中継して、隣接ノードとのセキュリティ関連付けを確立する（５０４）。このように認証された隣接ノードは、認証済みの第１のノードと同じ動作、すなわちノード２に対してステップ（５０６、５０８）、ノード３に対してステップ（５１０、５１２）の各々を実行する。
【００７６】
従って、要求元ノードは自身の認証と合わせてリモートエンティティから一連のマスターセッション鍵｛ｎＭＳＫｓ｝を受信し、隣接ノードが自身のマスター鍵（ｎＫＧＳ１、ｎＫＧＳ２等）の各々に基づいて自身の鍵（ｎＭＳＫ２、ｎＭＳＫ３等）のローカル導出を実行する。
【００７７】
多数のノードが自身の認証要求を同時に送信する特定の状況において、リモートサーバは、あるノードの好適な認証用の優先的なプロトコルを自身の１個または複数の隣接ノードに先行して確立することができる。
【００７８】
当業者には、本発明の原理を保持しながら、好適な方法に変更を加えてもよいことが理解されよう。従って、本明細書の記述する例が好適なプロトコルに基づくものであるが、他の認証プロトコルを用いることも可能である。
【００７９】
本発明は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素に基づいて実装できる。本発明は、コンピュータ可読媒体上のコンピュータソフトウエアプログラムとして利用できる。当該媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、または赤外線の送信媒体であってよい。この種の媒体は、例えば、半導体メモリ（ランダムアクセスメモリＲＡＭ、読出し専用メモリＲＯＭ、テープ、磁気または光学ディスクまたはディスケット（コンパクトディスク−読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−読み出し／書き込み（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）およびＤＶＤ））を含んでいる。
【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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【国際調査報告】
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