(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのサーバによって実施される、中心車両と呼ばれる第１の車両（１００）と少なくとも第２の車両との間の信頼の関係のセットアップを予期するための方法であって、２つの相互作用区域（１３０、１４０）が、中心車両（１００）の位置に相対的に定義され、交換区域と呼ばれる第１の相互作用区域（１３０）が中心車両（１００）を含み、事前認証区域と呼ばれる第２の相互作用区域（１４０）が、前記第２の車両によって、それが交換区域（１３０）に入るために横断されなければならないというように定義され、方法が、
第２の車両が、中心車両（１００）に関連付けられた事前認証区域（１４０）内に位置特定されるかどうかを検出するステップと、
中心車両（１００）および第２の車両を、まだ認証されていない場合に認証するステップと、
認証が成功すると、少なくとも１つのクレデンシャルを中心車両（１００）および第２の車両に提供して、信頼の関係をセットアップして、中心車両（１００）に関連付けられた交換区域内に第２の車両が存在するときにそれが既に確立されているようにするステップとを備える、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのクレデンシャルが、データを安全に交換するために使用される暗号鍵である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
事前認証区域（１４０）が、交換区域（１３０）を囲む区域として定義される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１のおよび第２の暗号鍵ペアが、中心車両（１００）と、交換区域（１３０）内に位置特定されるときの第２の車両との間で、データを安全に交換するために使用され、暗号鍵ペアが、秘密鍵と、公開鍵とを含み、第１のペアの秘密鍵、および第２のペアの公開鍵が、中心車両（１００）においてプロビジョニングされ、第２のペアの秘密鍵、および第１のペアの公開鍵が、第２の車両においてプロビジョニングされる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１の鍵ペアの秘密鍵が、中心車両（１００）によって使用されて、第２の車両に送信されるデータに署名する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第２の鍵ペアの秘密鍵が、第２の車両によって使用されて、中心車両（１００）に送信されるデータに署名する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
中心車両（１００）の位置特定、および第２の車両の位置特定を推定するステップを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
中心車両と呼ばれる第１の車両（１００）と少なくとも第２の車両との間の信頼の関係のセットアップのためのシステムであって、
第１のおよび第２の車両と無線で通信するように適合され、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実装するように構成された少なくとも１つのサーバを備える、システム。
【請求項９】
前記第１のおよび第２の車両を位置特定することを担う第１のサーバ（２００）と、車両がいずれの相互作用区域（１３０、１４０）内に位置特定されるかを検出し、前記第１のおよび第２の車両を認証し、中心車両（１００）に関連付けられた事前認証区域（１４０）内に第２の車両が位置特定される場合、中心車両（１００）に関連付けられた交換区域内に第２の車両がいるときにデータを安全に交換するために使用される少なくとも１つの暗号鍵を、中心車両（１００）および第２の車両に提供することによって、中心車両（１００）と少なくとも１つの第２の車両との間の信頼される関係を確立することを担う第２のサーバ（２０１）とを備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも１つのサーバが、第１のおよび第２の車両（３００、３０１）のうちの少なくとも１つに実装される（３０３、３０４、３０５、３０６）、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
少なくとも１つのサーバが、無線通信ネットワークを通じて車両に遠隔で接続される、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１２】
第１のおよび第２の車両が、それらの位置を推定し、それを少なくとも１つのサーバに報告して、サーバが、中心車両（１００）に関連付けられたいずれの相互作用区域（１３０、１４０）内に車両が位置特定されるかを決定することを可能にするように構成される、請求項８から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
第１のおよび第２の車両のうちの少なくとも１つが、その速度および／または加速度を表す少なくとも１つのベクトルを決定し、それを少なくとも１つのサーバに報告するように構成され、相互作用区域の形状が、このベクトルに応じて適合される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
中心車両に関連付けられた相互作用区域の外に位置特定される第２の車両が、それにもかかわらず、その報告された速度および／または加速度ベクトルが、前記第２の車両が前記事前認証区域に向かって移動すること、および、ノルムまたはベクトルが所与のしきい値より大きいことを示す場合には、事前認証区域内に位置特定されるとみなされる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
中心車両（１００）と呼ばれる第１の車両に組み込まれるように適合された第１の無線通信デバイスであって、中心車両が、前記中心車両（１００）の位置に相対的に定義される２つの相互作用区域（１３０、１４０）に関連付けられ、交換区域と呼ばれる第１の相互作用区域（１３０）が中心車両（１００）を含み、事前認証区域と呼ばれる第２の相互作用区域（１４０）が、第２の車両に関して、それが交換区域（１３０）に入るために横断されなければならないというように定義され、第１の無線通信デバイスが、
第２の車両に組み込まれるように構成された少なくとも１つの第２の無線通信デバイスと通信し、第２の車両が事前認証区域内に位置特定されるときに、その認証が成功すると、少なくとも１つのクレデンシャルを受信して、信頼の関係をセットアップして、中心車両（１００）に関連付けられた交換区域内に第２の車両が存在するときにそれが既に確立されているように構成される、第１の無線通信デバイス。
【請求項１６】
第２の無線通信デバイスにデータを、前記データと、プロビジョニングされたセッション鍵のうちの少なくとも１つをデータに適用することによって決定された署名とを含むメッセージの形態で送信するように構成された、請求項１５に記載の第１の無線通信デバイス（１００）。
【請求項１７】
データ、およびその関連付けられた署名が、中心車両の識別子と一緒に送信される、請求項１６に記載の第１の無線通信デバイス（１００）。
【請求項１８】
デジタル署名に関連付けられたメッセージにおいて第２の無線通信デバイスからデータを受信し、受信された署名を、受信されたデータが信頼されうることを確かめるために、プロビジョニングされたセッション鍵のうちの１つを使用して検証するように構成された、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の第１の無線通信デバイス（１００）。
【請求項１９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実装するように構成された、サーバコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の無線通信デバイスと少なくとも１つの第２の無線通信デバイスとの間のデータ交換を最適化するための方法に関する。本発明は、モノのインターネット、およびビークルツーエブリシング（ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）（Ｖ２Ｘ）技術に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、ＩＴＵ−Ｙ．２０６０勧告においてモノのインターネット（ＩｏＴ）を、「既存の相互運用可能な情報および通信技術、ならびに進化するそのような情報および通信技術に基づいて（物理的および仮想の）モノを互いに接続することによって高度なサービスを可能にする、情報社会のための地球規模のインフラストラクチャ」と定義する。モノのインターネットは、デバイス間の直接の通信を可能にする技術を指すマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）通信を含む様々な技術を統合する。さらに、Ｍ２Ｍ通信は、ビークルツーエブリシング（Ｖ２Ｘ）、すなわち、車両に組み込まれた第１の無線通信デバイスと、第２の車両、インフラストラクチャ、または歩行者などの別の物体上に実装された第２の無線通信デバイスとの間の通信のコンテキストにおいて使用されることが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｙ．２０６０勧告
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩｏＴデバイスの数は、急速に増加しており、自動車に組み込まれた無線通信デバイスのようなデバイスは、巨大な量のデータを扱う必要があることになる。自律的車両のような一部のシナリオにおいて、他のデバイスから受信されたデータに基づいてクリティカルな決定が即時に行われなければならない。セキュリティの点で、この情報が信頼でき、認証されたデバイスに由来することが非常に重要である。これらの目的を実現するために、様々な無線通信デバイスは、可能な限り早く互いを信頼しなければならない。１つの問題は、多数の周囲のデバイスの識別（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）および信頼レベルを検証することに時間がかかることである。したがって、無線通信デバイス間のこの信頼関係に関する確立の速度を高める必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、中心車両と呼ばれる第１の車両と少なくとも第２の車両との間の信頼の関係のセットアップを予期する（ａｎｔｉｃｉｐａｔｅ）ための方法に関し、２つの相互作用区域が、中心車両の位置に相対的に定義され、交換区域と呼ばれる第１の相互作用区域が中心車両を含み、事前認証区域と呼ばれる第２の相互作用区域が、前記第２の車両によって、それが交換区域に入るために横断されなければならないというように定義され、方法が：
−  第２の車両が、中心車両に関連付けられた事前認証区域内に位置特定されるかどうかを検出するステップと、
−  中心車両および第２の車両を、まだ認証されていない場合に認証するステップと、
−  認証が成功すると、少なくとも１つのクレデンシャルを中心車両および第２の車両に提供して、信頼の関係をセットアップして、中心車両に関連付けられた交換区域内に第２の車両が存在するときにそれが既に確立されているようにするステップとを備える。
【０００６】
例によれば、少なくとも１つのクレデンシャルは、データを安全に交換するために使用される暗号鍵である。
【０００７】
例によれば、事前認証区域は、交換区域を囲む区域として定義される。
【０００８】
例によれば、第１のおよび第２の暗号鍵ペアが、中心車両と、交換区域内に位置特定されるときの第２の車両との間で、データを安全に交換するために使用され、暗号鍵ペアは、秘密鍵と、公開鍵とを含み、第１のペアの秘密鍵、および第２のペアの公開鍵は、中心車両においてプロビジョニングされ、第２のペアの秘密鍵、および第１のペアの公開鍵は、第２の無線通信中心車両においてプロビジョニングされる。
【０００９】
例によれば、第１の鍵ペアの秘密鍵は、中心車両によって使用されて、第２の車両に送信されるデータに署名する。
【００１０】
例によれば、第２の鍵ペアの秘密鍵は、第２の無線通信デバイスによって使用されて、中心車両に送信されるデータに署名する。
【００１１】
例によれば、方法は、中心車両の位置特定、および第２の車両の位置特定を推定するステップを備える。
【００１２】
本発明は、中心車両と呼ばれる第１の車両と少なくとも１つの第２の車両との間のデータの安全な交換を最適化するためのシステムに関し、システムは、第１のおよび第２の車両と無線で通信するように適合され、前段で説明される方法を実装するように構成された少なくとも１つのサーバを備える。
【００１３】
例によれば、システムは、前記第１のおよび第２の車両を位置特定することを担う第１のサーバと、車両がいずれの相互作用区域内に位置特定されるかを検出し、前記第１のおよび第２の車両を認証し、中心車両に関連付けられた事前認証区域内に第２の車両が位置特定される場合、中心車両に関連付けられた交換区域内に第２の車両がいるときにデータを安全に交換するために使用される少なくとも１つの暗号鍵を、中心車両および第２の車両に提供することによって、中心車両と少なくとも１つの第２の車両との間の信頼される関係を確立することを担う第２のサーバとを備える。
【００１４】
例によれば、少なくとも１つのサーバは、第１のおよび第２の車両のうちの少なくとも１つに実装される。
【００１５】
例によれば、少なくとも１つのサーバは、無線通信ネットワークを通じて車両に遠隔で接続される。
【００１６】
例によれば、第１のおよび第２の車両は、それらの位置を推定し、それを少なくとも１つのサーバに報告して、サーバが、中心車両に関連付けられたいずれの相互作用区域内に車両が位置特定されるかを決定することを可能にするように構成される。
【００１７】
例によれば、第１のおよび第２の車両のうちの少なくとも１つが、その速度および／または加速度を表す少なくとも１つのベクトルを決定し、それを少なくとも１つのサーバに報告するように構成され、相互作用区域の形状は、このベクトルに応じて適合される。
【００１８】
例によれば、中心車両に関連付けられた相互作用区域の外に位置特定される第２の車両が、それにもかかわらず、その報告された速度および／または加速度ベクトルが、前記第２の車両が前記事前認証区域に向かって移動すること、および、ノルムまたはベクトルが所与のしきい値より大きいことを示す場合には、事前認証区域内に位置特定されるとみなされる。
【００１９】
また、本発明は、中心車両と呼ばれる第１の車両に組み込まれるように適合された第１の無線通信デバイスにも関し、中心車両は、前記中心車両の位置に相対的に定義される２つの相互作用区域に関連付けられ、交換区域と呼ばれる第１の相互作用区域が中心車両を含み、事前認証区域と呼ばれる第２の相互作用区域が、第２の車両によって、それが交換区域に入るために横断されなければならないというように定義され、第１の無線通信デバイスは、第２の車両に組み込まれるように構成された少なくとも１つの第２の無線通信デバイスと通信し、第２の車両が事前認証区域内に位置特定されるときに、その認証が成功すると、少なくとも１つのクレデンシャルを受信して、信頼の関係をセットアップして、中心車両に関連付けられた交換区域内に第２の車両が存在するときにそれが既に確立されているように構成される。
【００２０】
例によれば、第１の無線通信デバイスは、第２の無線通信デバイスにデータを、前記データと、プロビジョニングされたセッション鍵のうちの少なくとも１つをそのデータに適用することによって決定された署名とを含むメッセージの形態で送信するように構成される。
【００２１】
例によれば、データ、およびその関連付けられた署名は、中心車両の識別子と一緒に送信される。
【００２２】
例によれば、第１の無線通信デバイスは、デジタル署名に関連付けられたメッセージにおいて第２の無線通信デバイスからデータを受信し、受信された署名を、受信されたデータが信頼されうることを確かめるために、プロビジョニングされたセッション鍵のうちの１つを使用して検証するように構成される。
【００２３】
また、本発明は、前段で説明される方法を実装するように構成されたサーバコンピュータにも関する。
【００２４】
本発明のさらなる特徴および利点は、以下の図面と併せて、指針的であり、限定的ではない例として与えられる、本発明の好ましい一実施形態の詳細な説明を読んだ後、より明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の車両に組み込まれた第１の無線通信デバイスと第２の車両に組み込まれた少なくとも１つの第２の無線通信デバイスとの間で信頼される関係を事前確立する原理を示す図である。
【図２】車両間の信頼される関係が少なくとも１つの遠隔サーバによって確立される、本発明の実施形態を示すシーケンス図の第１の例である。
【図３】無線通信デバイス間の信頼される関係が無線通信デバイス自らによって確立される、本発明の実施形態を示すシーケンス図の第２の例である。
【図４】いくつかの無線通信デバイス間の信頼される関係の確立を最適化するために考慮されることが可能ないくつかの改良形態を示す概略図である。
【図５Ａ】無線通信デバイスを組み込む車両の動きおよび環境が、車両に関連付けられた相互作用区域の形状およびサイズを適応させるために、どのように考慮に入れられることが可能であるかを示す図である。
【図５Ｂ】無線通信デバイスを組み込む車両の動きおよび環境が、車両に関連付けられた相互作用区域の形状およびサイズを適応させるために、どのように考慮に入れられることが可能であるかを示す図である。
【図５Ｃ】無線通信デバイスを組み込む車両の動きおよび環境が、車両に関連付けられた相互作用区域の形状およびサイズを適応させるために、どのように考慮に入れられることが可能であるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、移動するデバイス間の高速データ交換の扱いを最適化する方法である。その目的で、デバイスの識別が、実際のデータ通信が行われる前に信頼される関係を確立するための前処理である。
【００２７】
本発明の重要な態様によれば、第１の車両および第２の車両が、必要な場合、事前認証され、暗号鍵などのセキュリティクレデンシャルを事前プロビジョニングされる。このプロビジョニングは、２つの車両がデータを交換する必要があるとき、信頼の関係が既に確立されており、そうするためにさらなる遅延が要求されないように予期される。
【００２８】
以下の説明において、無線通信デバイスは、無線インターフェース上でデータを送信および受信する、または、できるデバイスを表す。そのようなデバイスは、ハードウェアとソフトウェアの組合せにより実装されることが可能であり、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ）などの１つまたはいくつかの無線技術をサポートすることが可能である。
【００２９】
この説明において、車両側のタスクのほとんどは、車両に組み込まれるように適合された無線通信デバイスによって実装されるとして示される。しかし、本発明は、車両に組み込まれるように、および、無線通信デバイスと協働するように適合された、関与する他のハードウェアおよび／またはソフトウェアエンティティによって実装されることも可能である。したがって、無線通信デバイスは、車両自体であると解釈されることも可能である。
【００３０】
本発明の態様によれば、無線通信デバイスが、その近辺に入ってくる第２の無線通信デバイスの認証を予期し、信頼される関係を確立する。すると、２つの無線通信デバイスは、必要とされるときにデータを迅速に交換する位置にいる。
【００３１】
図１は、第１の無線通信デバイスと少なくとも１つの第２の無線通信デバイスとの間で信頼される関係を事前確立する原理を示す。
【００３２】
第１の無線通信デバイス１００が、図の中心に表される。提案される方法は、この第１の無線通信デバイス１００と、それとデータを交換する可能性がある、１つまたはいくつかの第２の無線通信デバイスとの間で信頼される関係を作るために処理ステージのセットを実行する。
【００３３】
その目的で、２つのタイプの相互作用区域が定義される。相互作用区域は、「中心デバイス」としても表される無線通信デバイスに関連付けられた区域である。所与の中心デバイスに関連付けられた相互作用区域に入る無線通信デバイスに関して、それらのデバイス間の信頼される関係は、既に確立されている、または間もなく確立される、のいずれかである。信頼される関係は、２つのデバイスが認証され、データを安全に交換することができるとき、確立されているとみなされる。
【００３４】
第１の相互作用区域１３０は、交換区域として表され、無線通信デバイス１０１−１０４が第１の１００とデータを交換することになっている区域である。図１において、交換区域１３０は、第１の無線通信デバイス１００を中心とする円によって区切られる。この単純な例は、説明の目的で採用されること、および交換区域の他の構成が、提案される方法の範囲に入るとみなされることも可能であることが、当業者には認識されよう。４つの無線通信デバイス１０１−１０４が、この区域内に位置している。
【００３５】
第２の相互作用区域１４０は、事前認証区域と呼ばれ、交換区域１３０を囲むように選択される。第２の相互作用区域１４０は、所与の交換区域に間もなく入る無線通信デバイスが、その関連付けられた事前認証区域を必然的に横断しなければならないようになっている。
【００３６】
この例によれば、事前認証区域１４０は、交換区域を区切る円と、デバイス１００を中心とするより大きい直径の第２の円との間に位置特定される区域に対応する。５つの無線通信デバイス１１０−１１４が、この区域上に位置する。
【００３７】
図１において、交換区域１３０および事前認証区域１４０は、円などの曲線を使用して定義される面として定義される。しかし、現実の実装において、これらは、球、回転楕円体、または円筒などの体積として定義される可能性がある。
【００３８】
事前認証区域は、無線通信デバイス１１０−１１４が、中心デバイス１００とデータを交換していないが、それらの位置のため、近い将来にデバイス１００とデータを交換する可能性があるとして識別される区域である。言い換えると、無線通信デバイスが事前認証区域１４０内に位置特定されるとき、それは、中心デバイス１００に関連付けられた交換区域１３０にすぐに入る可能性がある候補として識別される。
【００３９】
無線通信デバイスは、最新技術の技法を使用して位置特定され、それらの位置は、所与の無線通信デバイスが、システムの別の無線通信デバイス１００に関して定義される、事前認証区域１４０内にいるかどうか、または交換区域１３０内にいるかどうかを決定することを可能にする。
【００４０】
無線通信デバイス、例えば、デバイス１１２が、中心デバイスに関連付けられた事前認証区域１４０内にいることが位置特定された場合、次に、認証手続きが、中心／第１のデバイス、および事前認証区域内に位置特定されるデバイスが信頼されることが可能であるかどうかを識別する目的で起動される。認証ステップは、既存の技術を使用して実施されることが可能である。
【００４１】
認証は、各デバイスが他方のデバイスの識別を評価するプロセスである。
【００４２】
認証ステップは、通信デバイス間で直接に、または信頼されるサードパーティを介して間接的に、既存の技術を使用して実装されることが可能である。
【００４３】
例えば、認証プロトコルは、鍵または証明書に基づくことが可能である。無線通信デバイスは、デバイス製造業者、政府、監督官庁（技術的監督）、または自動車修理工場などの認証局によって署名された無線通信デバイスの証明書を顕示することが可能である。
【００４４】
直接の認証の場合、各無線通信デバイスが、他方のデバイスの完全な証明チェーンを検証することができる。
【００４５】
間接的な認証の場合、各無線通信デバイスが、他方のデバイスを認証するために集中型の認証サーバに頼ることが可能である。
【００４６】
この例によれば、認証ステップは最初に、所与の無線通信デバイスの識別を検証すること、およびこの無線通信デバイスが信頼され、したがって、他の通信デバイスと通信することを可能とされうることを検証することを目指す。
【００４７】
実施形態によれば、信頼されるとして登録された無線通信デバイスのリストを保持する１つまたはいくつかのサーバを備える検証システムが、使用されることが可能である。これらのサーバは、通信ネットワークに含められ、または接続されて、事前認証区域内に位置特定される無線通信デバイスの認証を実行することを可能にする。
【００４８】
ひとたび認証されると、無線通信デバイス１００と１１２の間の信頼される関係は、両方のデバイスに、交換区域１３０内にいるときにデータを安全に交換するために１つまたはいくつかのセッション鍵をプロビジョニングすることによって強化されることが可能である。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、事前認証区域１４０に入り、正しく認証される各無線通信デバイス１１０−１１４に関して、少なくとも暗号鍵１７０−１７４が提供される。また、関連付けられた１つまたはいくつかの暗号鍵が中心デバイス１００においてプロビジョニングされることも行われる。すると、ひとたび交換区域１３０に入ると、事前認証された無線通信デバイス１０１−１０４は、それらの暗号鍵１６１−１６４を使用して、中心デバイス１００と交換されるデータを暗号化する、および／またはそのようなデータに署名することが可能である。
【００５０】
この例によれば、無線通信デバイス１２１および１２２は、事前認証区域１４０の外にあり、したがって、認証されない。その結果、中心デバイス１００とのデータ交換は、不可能である。
【００５１】
一実施形態において、無線通信デバイスは、通信ネットワークを通じて１つまたはいくつかの遠隔サーバと通信することができる。通信ネットワークは、例えば、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）またはＵＭＴＳ（ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム）などの無線通信ネットワークを実施する技術である。他の技術が、無論、本発明のコンテキストにおいて考慮されることが可能である。例えば、衛星ベースの通信ネットワーク１５０が、その目的で使用されることが可能である。
【００５２】
本発明の態様によれば、通信システムは：無線通信デバイスを位置特定すること、無線通信デバイスが、後続のデバイスの事前認証区域内、または交換区域内に位置特定されるかどうかを決定すること、およびデータを安全に交換するために要求されるセッション鍵をプロビジョニングすることのうちの、１つまたはいくつかの機能を実装する１つまたはいくつかのサーバを備える。
【００５３】
図２は、無線通信デバイス間の信頼される関係が少なくとも１つの遠隔サーバによって確立される、本発明の実施形態を示すシーケンス図の例を提供する。
【００５４】
この例において、第１のサーバ２００は、位置特定サービスを提供することを担う。位置特定サービスは、例えば、デバイスが目的地に到達するためにたどる経路を監視することを含む。信頼される関係エンティティ２０１と呼ばれる第２のサーバが、いずれの無線通信デバイスが、他の１つまたはいくつかの無線通信デバイスに相対的ないずれの相互作用区域内にいるかを決定することを担う。３つの無線通信デバイス２０２、２０３、２０４も表される。第１のおよび第２のサーバは、国、州、都市、または地区などの特定された地理的区域に関連付けられることが可能である。
【００５５】
このシーケンス図において表される第１の段階２１０は、データ収集段階である。この例において、位置特定サーバ２００が、無線通信デバイス２０２および２０３からデータを収集する。無線通信デバイス２０２は、その座標を、周期的に、または検出されたイベント、例えば、事前定義された値より大きい距離に対応する移動に基づいて、報告する２１１、２１３。座標は、Ｇａｌｉｌｅｏ、全地球測位システム（ＧＰＳ）、Ｇｌｏｎａｓｓなどの衛星ベースのシステム、または既存の無線ネットワークを使用する三角測量などの他の技術を使用する、様々な位置特定技術を使用して推定されることが可能である。
【００５６】
無線通信デバイス２０３も、その位置を位置特定サーバ２００に同様に報告している２１２、２１４。
【００５７】
例えば、位置は、緯度、経度、および高度などの地理的座標のセットとして報告される。
【００５８】
座標に加えて、他のデータが報告されることも可能である。例えば、速度および／または加速度ベクトルが、無線通信デバイスによって計算され、次に、位置特定サーバ２００に送信されることが可能である。代替として、これらのベクトルは、信頼される関係エンティティ２０１によって報告された座標に基づいて位置特定サーバ２００によって計算されることが可能である。この代替は、無線インターフェースを通じて通過するシグナリングの量を低減する利点を有する。しかし、デバイスによってベクトルを計算すること、および報告することの方が、速度および加速度ベクトルを導き出すためにより多くの位置特定推定（すなわち、推定される座標）が使用されることが可能であるので、より正確であることが可能である。
【００５９】
第２の段階２２０は、いずれの無線通信デバイスがいずれの相互作用区域内にいるかを推定することを目指す。このことは、システムに属する無線通信デバイスのそれぞれに関して、または選択されたサブセットに関して、例えば、高速道路に、または国道に位置する無線通信デバイスに関して行われることが可能である。この例によれば、信頼される関係エンティティ２０１が、これらの推定を担う。それは、位置特定サーバ２００にアクセスし２２１、その目的で要求される位置特定データを収集する。
【００６０】
以下の推定が、信頼される関係エンティティ２０１によって実行されることが可能である：
−  所与の無線通信デバイスに関して、いずれの他の無線通信デバイスが事前認証区域内にいるかを決定する；
−  所与の無線通信デバイスに関して、いずれの他の無線通信デバイスが交換区域内にいるかを決定する；
−  所与の事前認証区域内に位置特定される無線通信デバイスに関して、それらのうちのいずれがまだ認証されていないかを決定する。
【００６１】
図２のシーケンス図に提示される第３の段階２３０は、所与の中心デバイスに関連付けられた事前認証区域内に位置特定されるときに、無線通信デバイス間で信頼される関係をセットアップすることを目指す。この例において、無線通信デバイス２０３は、無線通信デバイス２０２に関連付けられた事前認証区域内に位置特定される。その結果、無線通信デバイス２０２および２０３の識別が、信頼される関係エンティティ２０１によって検証される２３１。これらの識別が正しく検証された場合、１つまたはいくつかのセッション鍵が、無線通信デバイス２０２および２０３にそれぞれ配信される２３４、２３５。このステージで、信頼される関係が、これら２つの無線通信デバイス間で確立されたとみなされる。
【００６２】
第４の段階２４０は、データ交換に対応する。このステージで、無線通信デバイス２３０が、無線通信デバイス２０２の交換区域内に位置特定される。例として、無線通信デバイス２０２を組み込む車両が、危険のためにブレーキをかけており、これは、無線通信デバイス２０２に関連付けられた交換区域内に位置特定されるすべての車両に報告されるように構成されたイベントである。その結果、シグナリングメッセージが、無線通信デバイス２０２によって無線通信デバイス２０３に送信される２４１。このメッセージは、例えば、「危険が存在するため、私はブレーキをかけます」という情報を運ぶビットシーケンスと、無線通信デバイス２０２の識別子と、署名とを含む。
【００６３】
実施形態によれば、署名は、前述したビットシーケンスに、無線通信デバイス２０２、２０３において段階２３０中にプロビジョニングされたセッション鍵を適用することによって計算される。次に、署名は、やはりその目的でプロビジョニングされているセッション鍵を使用して無線通信デバイス２０３によって検証される。
【００６４】
データ交換段階２４０中、無線通信デバイスは、既に認証されており、信頼される関係が既に確立されている。有利には、タイムクリティカルな情報を運ぶメッセージは、データが利用可能になるとすぐに単純明快な様態で送信される。位置特定マネージャ２００または信頼される関係エンティティ２０１とのさらなるシグナリング交換は、もはや要求されない。可能な限り速く情報を得ることは、自動的意思決定などのアプリケーションに関して無線通信デバイスに非常に重要である。その場合、所与のメッセージの受信者は、適切な決定を行うことができる。決定の例は、「私は、私が受信した情報を信頼するので、私は、衝突を回避するようにブレーキをかける必要がある」である。
【００６５】
正しく認証されておらず、要求されるセッション鍵をプロビジョニングされてもいない無線通信デバイス２０４によって送信された２５０データは、受信する無線通信デバイスが、そのメッセージに関連付けられた署名を確かめることができないので、無視される。
【００６６】
図３は、無線通信デバイス間の信頼される関係が、それら自身によって確立される、本発明の実施形態を示すシーケンス図の例を提供する。
【００６７】
この例において、３つの無線通信デバイス３００、３０１、３０２が表される。それらのうちの２つ３００、３０１が、信頼される関係を確立することができる一方で、第３の無線通信デバイス３０２は、信頼できないとみなされる。図２で提示される実施形態とは異なり、信頼される関係は、いかなる遠隔サーバをも使用することなしに確立される。前述したサーバの機能は、無線通信デバイスによって実装される。
【００６８】
無線通信デバイスは、異なる処理段階３１０、３２０、３３０を実装するために一緒に通信することができる。その目的で、無線通信デバイスは、少なくとも２つのモジュールを組み込む。第１のモジュール３０３、３０５は、位置特定モジュールとして表され、第２のモジュール３０４、３０６は、信頼される関係モジュールとして表され、これらのモジュールの機能は、それぞれ、無線通信デバイスを位置特定すること、およびデータ交換の目的で要求されるときに無線通信デバイス間で信頼される関係を確立することである。これらのモジュールは、ソフトウェアで、ハードウェアで、またはハードウェアとソフトウェアの組合せで実装されることが可能である。さらに、この例において、２つのモジュールは、機能のセットを実行するように表される。機能の同一のセットが、単一のモジュールを使用しても、任意の数の別々のモジュールを使用しても無線通信デバイスにおいて実行されることが可能であることが、当業者には理解されよう。
【００６９】
シーケンス図に示される第１の段階３１０は、データ収集段階である。例えば、無線通信デバイス３００が、所与の技術を使用してその位置を推定し、座標が、周期的に、および／または特定のイベントに基づいて、別の無線通信デバイス３０１に送信される３１１。また、このことは、同様に逆方向でも行われ、すなわち、無線通信デバイス３０１が、所与の技術を使用してその位置を推定し、推定された座標を、周期的に、および／または特定のイベントに基づいて、他方の無線通信デバイス３００に送信する３１２。
【００７０】
推定された座標は、第１の無線通信デバイスから第２の無線通信デバイスに直接に、またはＵＭＴＳもしくはＬＴＥネットワークなどの無線通信ネットワークを使用して交換されることが可能である。また、無線アドホックネットワークが使用されることも可能である。その場合、インフラストラクチャはまったく要求されない。
【００７１】
第２の段階３２０は、所与の中心デバイスによって、その他の無線通信デバイスのなかでいずれが、相互作用区域内に位置特定されるデバイスであるか、および、特に、それらのなかでいずれが、前記中心デバイスに関連付けられた事前認証区域内にいるかを決定することを目指す。例えば、無線通信デバイス３００の信頼される関係モジュール３０４が、無線通信デバイス３０１がデバイス３００の事前認証区域内にいるかどうかを、段階３１０中に収集された座標により推定する３２１。同様に、無線通信デバイス３０１の信頼される関係モジュール３０５が、無線通信デバイス３００がデバイス３０１の事前認証区域内にいるかどうかを、段階３１０中に収集された座標により推定する３２２。
【００７２】
図３に示される第３の段階３３０は、無線通信デバイス３００と、デバイス３００に関連付けられた事前認証区域内に位置特定される無線通信デバイス３０１との間の信頼される関係の確立に対応する。最初に、各無線通信デバイス３００、３０１の識別を検証することを目的として相互認証が開始される３３１、３３２、３３３。このことは、デバイスによって自律的に行われることも、外部の信頼されるサーバを使用することによって行われることも可能である。
【００７３】
次に、少なくともセッション鍵が、さらなるデータ交換のために使用されるように共有される３３４。例として、無線通信デバイス３００が、第１の秘密鍵と、第１の公開鍵とを含む第１の鍵ペアを生成し、無線通信デバイス３０１が、第２の秘密鍵と、第２の公開鍵とを含む第２の鍵ペアを生成する。次に、第１のおよび第２の公開鍵が、２つの無線通信デバイスの間で交換される。秘密鍵は、或るデバイスから別のデバイスに送信されるメッセージの署名を生成するために使用されることが可能であり、交換される公開鍵は、受信されたメッセージが信頼される無線通信デバイスによって送信されていることを確かめるために使用されることが可能である。
【００７４】
別の態様によれば、セッション鍵の決定は、楕円曲線技術、およびデバイス内の組み込まれた証明書に基づくことが可能である。
【００７５】
第４の段階３４０は、無線通信デバイス３００と無線通信デバイス３０１の間のデータ交換３４１に対応する。このステージで、無線通信デバイス３０１は、無線通信デバイス３００の交換区域内に位置特定される。メッセージが、無線通信デバイス３０１によって無線通信デバイス３００に送信されることが可能である。このメッセージは、例えば、「危険が存在するため、私はブレーキをかけます」という情報を運ぶビットシーケンスと、無線通信デバイス３０１の識別子と、署名とを含む。署名は、前述したビットシーケンスにセッション鍵、例えば、デバイス３０１によって安全に格納された秘密鍵を適用することによって計算される。署名は、段階３３０中に共有した対応する公開鍵を使用して検証される。データ交換３４０中、信頼される関係が、デバイス３００とデバイス３０１の間で既に確立されている。したがって、タイムクリティカルな情報を運ぶメッセージは、データが利用可能になるとすぐに単純明快な様態で送信されることが可能である。さらなるシグナリング交換は、まったく要求されない。
【００７６】
正しく認証されておらず、要求されるセッション鍵をプロビジョニングされてもいない無線通信デバイス３０２によって送信された３４２データは、受信する無線通信デバイスが、そのメッセージに関連付けられた署名を確かめることができないので、無視される。
【００７７】
図４は、いくつかの無線通信デバイス間の信頼される関係の確立を最適化するために考慮されることが可能ないくつかの改良を示す概略図である。
【００７８】
中心デバイス４００が、この図の中心に表される。それは、２つの相互作用区域に関連付けられる。第１の相互作用区域は、交換区域４１０であり、そこでは、無線通信デバイス４０１と中心デバイス４００の間で信頼される関係が既に確立されているので、無線通信デバイス４０１が中心デバイス４００とデータを交換することができる。第２の相互作用区域は、事前認証区域４２０である。３つの無線通信デバイス４２１、４２２、４４１が、この区域４２０内で検出されているので、それらが、交換区域４１０に入るときに中心デバイス４１０と迅速にデータを交換するように信頼される関係が確立される。この信頼される関係は、無線通信デバイスの識別を検証すること、および無線通信デバイスに、交換されるデータに署名するために後に使用されるセッション鍵を提供することを示唆する。
【００７９】
前述した２つの相互作用区域４１０、４２０の外に、他の無線通信デバイス４３１、４４２、４４３、４４４、４５０、４５１が存在してもよい。方法は、１つまたはいくつかの無線通信デバイスを、それらが現実には外にある場合でさえ、事前認証区域内に存在するとみなすことによって最適化されることが可能である。
【００８０】
一実施形態によれば、無線通信デバイスの速度ベクトルが、システムによって推定される。所与の無線通信デバイスのノルムおよび／または方向に依存して、それは、事前認証区域４２０内に位置するとみなされることが可能である。
【００８１】
例として、無線通信デバイス４３１が、事前認証区域の外に位置する。しかし、その速度ベクトル４６０は、システムが、デバイス４３１が事前認証区域４２０に入ることを予期することを可能にする。したがって、デバイス４３１の識別を検証すること、およびこのデバイスにセッション鍵を割り当てることによって、信頼される関係を確立することが決定されることが可能である。逆に、無線通信デバイス４５０は動いておらず、無線通信デバイス４５１は速度ベクトル４６２に関連付けられており、そのノルムおよび方向が、デバイス４５１が近い将来に事前認証区域に入ることはないことを示す。したがって、これら２つの無線通信デバイス４５０、４５１に関して、信頼される関係を確立することは要求されない。無線通信デバイスの位置特定に加えて、速度ベクトルのノルムおよび／または方向を監視することは、例として与えられる。代替形態および最適化が考慮されることも可能である。例えば、速度ベクトルの代わりに、加速度ベクトルが監視されることが可能である。加速度ベクトルのノルムおよび方向が、速度ベクトルのそれらに加えて考慮に入れられることも可能である。
【００８２】
別の例によれば、無線通信デバイス４４１、４４２、４４３、４４４のセットが、一緒に移動することになっている車両の一団に属する様々な車両に組み込まれることが可能である。車両の一団に属する第１の無線通信デバイス４４１が事前認証区域４２０内に位置するとき、同一の一団のその他の車両に組み込まれた無線通信デバイス４４２、４４３、４４４もまた、その区域に入っているとみなされることが可能であり、したがって、信頼される関係が、その一団全体４４０に関して確立されることが可能である。
【００８３】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、無線通信デバイスを組み込む車両の動きおよび環境が、その関連付けられた相互作用区域の形状およびサイズを適応させるために、どのように考慮に入れられることが可能であるかを示す。これらの図に示される相互作用区域のサイズおよび形状は、単に説明を目的とする。システム構成に依存して、相互作用区域のサイズは異なってよいことが、当業者には理解されよう。例えば、相互作用区域の輪郭と、その区域に関連付けられた無線通信区域との間の距離は、数メートルから数キロメートルに及ぶ。
【００８４】
図５Ａは、関連付けられた２つの相互作用区域５００、５０１とともに、無線通信デバイスを組み込んだ車両、例えば、自動車５３０を示す。第１の相互作用区域５００は、データ交換区域であり、この例において、回転楕円体の内側の体積によって定義される。回転楕円体は、その長軸を中心に回転された楕円である。この例において、長軸は、無線通信デバイス５３０に関連付けられた速度ベクトルの方向に対応する。第２の相互作用区域５０１、すなわち、事前認証区域は、この例において、第１の回転楕円体を包含する第２の回転楕円体によって定義される体積から交換区域を引くことによって獲得される体積に対応する。この例によれば、楕円のパラメータは、速度ベクトル５３１のノルムおよび方向に応じて選択される。
【００８５】
また、図５Ｂも、関連付けられた２つの相互作用区域５１０、５１１とともに、無線通信デバイスを組み込んだ車両、例えば、自動車５２２を表す。この例は、速度ベクトル５３３のノルムが、速度ベクトル５３１のノルムと比べてかなり大きいこと以外は、図５Ａで示されるものに類似した状況に対応する。その結果は、２つの相互作用区域５１０、５１１を定義するために使用される２つの回転楕円体がより大きいことである。車両は、より速く動くので、相互作用区域のサイズを増加させることが有用である。別の態様によれば、速度が減少している場合、相互作用区域のサイズがそれに相応して低減されることが可能である。
【００８６】
図５Ｃは、車両５３４、例えば、自動車が、２つの相互作用区域、すなわち、データ交換区域である第１の区域５２０、および事前認証区域である第２の区域５２１に関連付けられた無線通信デバイスを組み込む、第３の状況を表す。前述の状況に関して、相互作用区域は、回転楕円体を使用して定義される。この例によれば、速度ベクトル５３５に加えて、ナビゲーションコンテキストが考慮に入れられる。ここでは、車両５３４は、交差点に接近している。したがって、車両５４０、５４１、および５４２とデータを交換する位置にいることが有用である可能性がある。その場合、回転楕円体は、交差点に接近している可能な限り多数の車両を包含するためにほとんど２つの球のような形状をしている。
【００８７】
別の実施形態において、無線通信デバイスに関して特定された経路が、相互作用区域の形状を定義するために使用されることが可能である。例えば、目的地、道路タイプ、方向、および速度などのデータが、その目的で使用されることが可能である。経路は、例えば、位置特定マネージャによって特定される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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