(57)【要約】  本発明は、ネットワーク（１）のネットワークノード（２）間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法に関する。ネットワークノード（２）は例えば無線センサネットワークのセンサノードである。本発明においては、メッセージ（Ｆ）においてデータを伝送するために、ｎｏｎｃｅ値（Ｎ）が、メッセージ（Ｆ）の伝送時に更新されるカウンタ値（ＣＴＲ）と、ネットワーク（１）のネットワーク（２）が共通して使用する一定値（ＥＡＮＣＶ）とから形成される。メッセージ（Ｆ）において伝送されるデータの暗号化および復号化は、暗号化鍵（Ｋ）と形成されたｎｏｎｃｅ値（Ｎ）とを用いて行われる。本発明による方法は、殊にリプレイアタックに対する保護を提供するのと同時に、ネットワークノード（２）の最小限のリソース要求を達成する。
2012502572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク（１）のネットワークノード（２）間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法において、
メッセージ（Ｆ）において前記データを伝送するために、
ａ）前記メッセージ（Ｆ）の伝送時に更新されるカウンタ値（ＣＴＲ）と、前記ネットワーク（１）の前記ネットワーク（２）が共通して使用する一定値（ＥＡＮＣＶ）とからｎｏｎｃｅ値（Ｎ）を形成するステップと、
ｂ）前記メッセージ（Ｆ）において伝送されるデータを、暗号化鍵（Ｋ）と形成された前記ｎｏｎｃｅ値（Ｎ）とを用いて暗号化および復号化するステップとを実施することを特徴とする、データを暗号化により保護して伝送するための方法。
【請求項２】
ネットワークワイドで使用される共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）を、中央管理ネットワークノード（２−０）によって、前記ネットワーク（１）のその他のネットワークノード（２−ｉ）に提供する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワーク（１）の別の受信ネットワークノード（２−２）に前記メッセージ（Ｆ）を伝送する送信ネットワークノード（２−１）の送信ノードアドレス（ＳＡ）にさらに依存して前記ｎｏｎｃｅ値（Ｎ）を形成する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）を、前記中央管理ネットワークノード（２−０）から、ブロードキャストメッセージの送信またはユニキャストメッセージの送信によって、前記ネットワーク（１）のネットワークノード（２−ｉ）に伝送する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）を前記中央管理ネットワークノード（２−０）によって再構成する、請求項２または４記載の方法。
【請求項６】
共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）の再構成を、一定の時間間隔をおいて、または、伝送されたデータ量が所定のデータ量を上回ったとき、または、伝送されたメッセージ（Ｆ）の数が所定数を上回ったとき、または、前記ネットワーク（１）のネットワークノード（２−ｉ）においてカウンタ値が所定のカウンタ値に達したとき、または、所定のイベントが発生したとき、または、所定の条件を満たすデータが伝送されるときに行う、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記送信ネットワークノード（２−１）の前記送信ノードアドレス（ＳＡ）と、共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）と、前記送信ネットワークノード（２−１）の内部カウンタ（８）によって形成される前記カウンタ値（ＣＴＲ）との連結によって前記ｎｏｎｃｅ値（Ｎ）を形成する、請求項３記載の方法。
【請求項８】
前記送信ネットワークノード（２−１）の前記送信ノードアドレス（ＳＡ）と、共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）と、前記送信ネットワークノード（２−１）の内部カウンタ（８）によって形成される前記カウンタ値（ＣＴＲ）との連結のハッシュ関数によって前記ｎｏｎｃｅ値（Ｎ）を形成する、請求項３記載の方法。
【請求項９】
前記メッセージにおいて伝送される前記データの暗号化および復号化をＣＣＭアルゴリズムによって行う、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
伝送される前記メッセージ（Ｆ）は、送信ノードアドレス（ＳＡ）および受信ノードアドレス（ＥＡ）および前記送信ネットワークノード（２−１）の目下のカウンタ値（ＣＴＲ）を有するヘッダデータ（ＨＤＲ）と、暗号化されたデータを有する有効データ（ＰＬ）とを含む、請求項３から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記受信ネットワークノード（２−２）が、前記メッセージ（Ｆ）において伝送された前記送信ネットワークノードのカウンタ値（ＣＴＲ）を、前記メッセージ（Ｆ）において伝送された送信ノードアドレス（ＳＡ）に基づき選択された、前記受信ネットワークノード（２−２）の内部カウンタ（１４）のカウンタ値（ＣＴＲ’）と比較し、伝送されたカウンタ値（ＣＴＲ）が選択されたカウンタ値（ＣＴＲ’）よりも新しい場合には、伝送された前記カウンタ値（ＣＴＲ）と、共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）と、伝送された前記送信ノードアドレス（ＳＡ）とから受信側におけるｎｏｎｃｅ値（Ｎ’）を形成し、受信側において形成されたｎｏｎｃｅ値（Ｎ’）と前記受信ネットワークノード（２−２）に記憶されている鍵（Ｋ）とを、前記メッセージ（Ｆ）において暗号化されて伝送された前記データを復号化するために使用する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記メッセージ（Ｆ）を、前記送信ネットワークノード（２−１）から前記受信ネットワークノード（２−２）に無線インタフェースを介して伝送する、請求項３から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
メッセージ（Ｆ）において種々のデータを伝送する複数のネットワークノード（２）から構成されているネットワーク（１）において、
各ネットワークノード（２）は、
ａ）メッセージ（Ｆ）の伝送時に更新されるカウンタ値（ＣＴＲ）と、前記ネットワーク（１）のネットワークノード（２）が共通して使用する一定値（ＥＡＮＣＶ）とからｎｏｎｃｅ値（Ｎ）を形成するユニットと、
ｂ）前記メッセージ（Ｆ）において伝送される前記データを、暗号化鍵（Ｋ）と形成されたｎｏｎｃｅ値（Ｎ）とを用いて暗号化および復号化するユニットとを有することを特徴とする、ネットワーク。
【請求項１４】
前記ネットワーク（１）は中央管理ネットワークノード（２−０）を有し、該中央管理ネットワークノード（２−０）は共通の前記一定値（ＥＡＮＣＶ）を前記ネットワーク（１）のその他のネットワークノード（２−ｉ）に提供する、請求項１３記載のネットワークノード。
【請求項１５】
前記ネットワークノード（２）はそれぞれ少なくとも１つのセンサ（３）を有する、請求項１３または１４記載のネットワーク。
【請求項１６】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法を実行するプログラム命令を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１７】
請求項１６記載のコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とするデータ担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク、殊に無線センサネットワークのネットワークノード間において、データを暗号化により保護して伝送するための方法に関する。
【０００２】
無線センサネットワークまたはセンサアクチュエータネットワークＷＳＮ（Wireless Sensor Network）を多岐にわたり使用することができる。例えば、無線センサネットワークは製造装置の監視および制御、化学的なプロセスの監視および制御ならびにパイプラインの監視に使用される。無線センサネットワークにおいては、ネットワークの複数のセンサノードが無線インタフェースを介して通信する。データ伝送はデータ伝送プロトコルにしたがい行われる。無線インタフェースを介するデータ伝送のための公知のデータ伝送プロトコルは、プロトコル802.15.4、ZigBee、WirelessHARTならびにBluetoothである。センサノード間ではメッセージを用いて測定値および制御コマンドが交換される。
【０００３】
無線伝送されるメッセージが権限の無い第三者によって不正操作されることを阻止するために、ネットワークのノード間で交換されるデータは暗号化によって保護される。ネットワークノード、殊に無線センサネットワークにおけるネットワークノードはメモリスペースおよび計算能力に関して能力が制限されており、また殊にバッテリにより駆動される場合にはエネルギリソースが制限されているので、セキュリティについての効果的な解決手段が必要とされている。
【０００４】
伝送されるデータのセキュリティを高めるために、それらのデータは従来では鍵を用いて暗号化される。もっとも、簡単な暗号化鍵Ｋは必ずしも安全ではない。何故ならば、第三者にはいわゆる反射攻撃またはリプレイアタック（Replay-Attack）によりメッセージを不正に再送信する可能性が残されているからである。したがって、通常のネットワークではいわゆるｎｏｎｃｅ値が使用される。
【０００５】
ｎｏｎｃｅ値は一度限りの値もしくは一度しか使用できない値を表す。ｎｏｎｃｅ値は不正に再送信されたメッセージ（リプレイアタック）を識別するために使用される。その場合には、送信ノード、例えばセンサノードにおけるデータの暗号化、例えば測定データの暗号化は鍵Ｋおよびｎｏｎｃｅ値に依存して行われる。このｎｏｎｃｅ値は初期化ベクトルとも称される。送信ノードはメッセージないしフレームＦをネットワーク内の受信ノードに送信する。各ｎｏｎｃｅ値は各鍵と共に一度だけしか使用されない。したがって、メッセージの不正な再送信ないしリプレイアタックに対する有効な保護を達成するために、受信ノード側では受信したメッセージにおいて使用されているｎｏｎｃｅ値のワンタイム特性が検査される。さらには、例えば802.15.4またはWLANにおいてデータフレームを保護するために頻繁に使用される暗号化方法は、ｎｏｎｃｅ値ないし初期化ベクトルを各鍵と共に一度だけしか使用してはならないことを要求する。そうでない場合には、暗号化による保護が弱くなる。したがって、遅くともｎｏｎｃｅ値のための値領域が使用し尽くされるまでには、新たな鍵Ｋ’を準備しなければならない（鍵の変更：Re-Keying）。
【０００６】
もっとも、リプレイアタックに対する保護のためにｎｏｎｃｅ値を使用する場合には、受信側において、すなわち受信ノードの側において、既に使用されているｎｏｎｃｅ値に関する状態情報が記憶されなければならない。ネットワークを複数のノードから構成することができ、またネットワークの各ノードは潜在的にメッセージないしフレームを送信してくる可能性がある他のそれぞれのノードに関して、それらのそれぞれのノードによって既に使用されているｎｏｎｃｅ値に関する所属の状態情報を記憶する必要があるので、リソース負荷は状態情報を記憶するために必要とされるメモリスペースに起因して高くなる。各ノードにおける高いメモリ要求は殊に、ネットワークの種々のノード間において多数のネットワークのエンド・ツー・エンドのセキュリティ関係が存在する場合に生じる。何故ならば、ノードにおいてはエンド・ツー・エンドのセキュリティ関係のそれぞれに対して１つのｎｏｎｃｅ値を記憶しなければならないからである。
【０００７】
したがって本発明の課題は、ｎｏｎｃｅ値に関する状態情報を記憶するために必要とされるメモリスペースが少なくて済む、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法を提供することである。
【０００８】
この課題は、請求項１に記載されている特徴を備えた、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法によって解決される。
【０００９】
本発明によれば、メッセージにおいてデータを伝送するために以下のステップが実施される、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法が提供される：
ａ）ｎｏｎｃｅ値を、メッセージの伝送時に更新されるカウンタ値と、ネットワークのネットワークノードが共通して使用する一定値とから形成するステップ；
ｂ）メッセージにおいて伝送されるデータを、暗号化鍵と形成されたｎｏｎｃｅ値とを用いて暗号化および復号化するステップ。
【００１０】
本発明による方法の１つの実施形態においては、ネットワークワイドで使用される共通の一定値が中央管理ネットワークノードからネットワークのその他のネットワークノードに提供される。
【００１１】
このことは、ネットワークワイドで使用される一定値を簡単に管理でき、また必要に応じて、大きな手間を要することなく一定値を交換して、不正操作に対するネットワークのセキュリティを高めることができるという利点を有する。ネットワークワイドで使用される一定値は、ネットワークノードの個数に依存せずに、ネットワークノードにおいて一度だけ記憶されればよい。さらには、同一のｎｏｎｃｅ値がネットワークノードによって何度も使用されることを阻止するために、それらのネットワークノードは、例えば給電遮断時またはバッテリ交換時においても、カウンタ値を永続的に記憶する必要はない。何故ならば、ネットワークノードに給電を開始して動作を開始した後に、ネットワークノードにはネットワークワイドで使用されるその時点において最新の一定値を割り当てることができるからである。
【００１２】
本発明による方法の１つの実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値が付加的に、メッセージをネットワークの受信ネットワークノードに伝送する送信ネットワークノードの送信アドレスに依存して形成される。
【００１３】
これによってリプレイアタックに対するセキュリティはさらに高まる。
【００１４】
本発明による方法の１つの実施形態においては、共通の一定値が中央管理ネットワークノードから、ブロードキャストメッセージまたはユニキャストメッセージの送信によって、ネットワークのネットワークノードに伝送される。
【００１５】
これによって、ネットワークワイドで使用される共通の一定値を簡単且つ高速に更新することができる。
【００１６】
本発明による方法の別の実施形態においては、共通の一定値を中央管理ネットワークノードによって再構成することができる。
【００１７】
１つの考えられる実施形態においては、共通の一定値のこの再構成は固定の規則的な時間間隔をおいて行われる。代替的な実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値を形成するために使用される共通の一定値の再構成は、伝送されたデータ量が所定のデータ量を上回ると行われる。
【００１８】
本発明による方法の別の実施形態においては、伝送されるメッセージの数が所定数を上回ると、共通の一定値の再構成が行われる。
【００１９】
本発明による方法の別の実施形態においては、ネットワーク内の複数のネットワークノードのうちの１つにおいてカウンタ値が所定値に達すると、共通の一定値の再構成が行われる。
【００２０】
本発明による方法の別の実施形態においては、所定のイベントが発生すると、共通の一定値の再構成が行われる。
【００２１】
本発明による方法の別の実施形態においては、所定のイベントはネットワークへの付加的なネットワークノードの追加である。このようなネットワークノードの追加は、例えば、ネットワークノードが給電部への接続後にネットワークとの通信を開始する場合に行われる。
【００２２】
本発明による方法の別の実施形態においては、共通の一定値の再構成は所定の条件を満たすデータの伝送時に行われる。
【００２３】
共通の一定値を再構成するための種々の実施形態においては、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための本発明による方法は、非常に多くの用途にフレキシブルに使用することができ、また種々のセキュリティ要求に応じるものである。
【００２４】
本発明による方法の別の実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値が、送信ネットワークノードの送信ノードアドレスと、共通の一定値と、送信ネットワークノードの内部カウンタによって形成されるカウンタ値との連結ないしはチェーニングによって形成される。
【００２５】
この実施形態は、ｎｏｎｃｅ値を比較的僅かな回路技術的なコストで、またそれと同時に僅かな電流消費量ないしエネルギ消費量で形成できるという利点を提供する。
【００２６】
本発明による方法の別の実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値が、送信ネットワークノードの送信ノードアドレスと、共通の一定値と、送信ネットワークノードの内部カウンタによって形成されるカウンタ値との連結のハッシュ関数によって形成される。
【００２７】
この実施形態は、第三者が伝送されたメッセージを盗聴した場合でも、送信ネットワークにおいて目下使用されているｎｏｎｃｅ値を識別できず、したがって不正操作に対するセキュリティが高まるという利点を提供する。
【００２８】
本発明による方法の別の実施形態においては、メッセージにおいて伝送されるデータの暗号化および復号化がＣＣＭアルゴリズムによって行われる。
【００２９】
本発明による方法の１つの考えられる実施形態においては、伝送されるメッセージがヘッダデータを有し、このヘッダデータは送信ノードアドレスと、受信ノードアドレスと、送信ネットワークノードの目下のカウンタ値とを有し、また暗号化されたデータを含む有効データも有する。
【００３０】
本発明による方法の別の実施形態においては、受信ネットワークノードが、メッセージにおいて伝送される送信ネットワークノードのカウンタ値を、メッセージにおいて伝送される送信ノードアドレスに基づき選択された、受信ネットワークノードの内部カウンタのカウンタ値と比較し、伝送されたカウンタ値が選択されたカウンタ値よりも新しい場合には、伝送されたカウンタ値と、共通の一定値と、伝送された送信ノードアドレスとから受信側におけるｎｏｎｃｅ値が形成され、受信側において形成されたｎｏｎｃｅ値と受信ネットワークノードに記憶されている鍵とが、メッセージにおいて暗号化されて伝送されたデータを復号化するために使用される。
【００３１】
本発明による方法の別の実施形態においては、メッセージが無線インタフェースを介して送信ネットワークノードから受信ネットワークノードに伝送される。
【００３２】
さらに本発明によって、種々のデータをメッセージにおいて伝送する複数のネットワークノードから構成されており、各ネットワークノードが
ａ）ｎｏｎｃｅ値を、メッセージの伝送時に更新されるカウンタ値と、ネットワークのネットワークノードが共通して使用する一定値とから形成するユニットと、
ｂ）メッセージにおいて伝送されるデータを、暗号化鍵と形成されたｎｏｎｃｅ値とを用いて暗号化および復号化するユニットとを有する、
ネットワークが提供される。
【００３３】
本発明によるネットワークの実施形態においては、ネットワークが中央管理ネットワークノードを有し、この中央管理ネットワークノードは共通の一定値をネットワークのその他のネットワークノードに提供する。
【００３４】
本発明によるネットワークの１つの実施形態においては、各ネットワークノードがそれぞれ少なくとも１つのセンサを有する。さらに本発明によれば、メッセージにおいてデータを伝送するために以下のステップが実施される、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための方法を実施するプログラム命令を備えたコンピュータプログラムが提供される：
ａ）ｎｏｎｃｅ値を、メッセージの伝送時に更新されるカウンタ値と、ネットワークのネットワークノードが共通して使用する一定値とから形成するステップ；
ｂ）メッセージにおいて伝送されるデータを、暗号化鍵と形成されたｎｏｎｃｅ値とを用いて暗号化および復号化するステップ。
【００３５】
さらに本発明は、この種のコンピュータプログラムが記憶されるデータ担体に関する。
【００３６】
以下では本発明による特徴を説明するために、ネットワークのノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するための本発明による方法、ならびに本発明によるネットワークの有利な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】データを暗号化により保護して伝送するための本発明による方法の実施例を説明するための簡単なフローチャートを示す。
【図２】本発明によるネットワークの送信ノードと受信ノードとの間におけるメッセージの伝送を説明するための簡単なブロック図を示す。
【図３】本発明による方法において伝送されるメッセージの考えられるデータフォーマットを説明するための図を示す。
【図４】データの暗号化を説明するための、本発明によるネットワークに含まれるネットワークノードの実施例のブロック図を示す。
【図５】データの復号化を説明するための、本発明によるネットワークに含まれる受信ノードの実施例のブロック図を示す。
【図６】本発明による方法にしたがいネットワークノード間においてメッセージが伝送される、本発明によるネットワークの一実施例を示す。
【図７Ａ】本発明による方法において中央管理ネットワークノードによって共通の一定値を供給するためのヴァリエーションを示す。
【図７Ｂ】本発明による方法において中央管理ネットワークノードによって共通の一定値を供給するためのヴァリエーションを示す。
【図８】本発明にネットワークの一実施例を示す。
【図９】本発明によるネットワークの別の実施例を示す。
【図１０】本発明によるネットワークの別の実施例を示す。
【００３８】
図１から見て取れるように、本発明による方法は、ネットワークのネットワークノード間においてデータを暗号化により保護して伝送するために実質的に２つのステップを有する。
【００３９】
第１のステップＳ１においてｎｏｎｃｅ値が形成される。このｎｏｎｃｅ値Ｎは、続くメッセージないしフレームＦの伝送時に更新されるカウンタ値ＣＴＲと、一定値ＥＡＮＣＶ（Externally Assigned Nonce Contribution Value）とから形成される。このネットワークワイドで使用される共通の一定値ＥＡＮＣＶは、本発明によるネットワークのネットワークノードによって共通して使用される。１つの考えられる実施形態においては、ネットワークワイドで使用されるＥＡＮＣＶは中央管理ネットワークノードから、例えばブロードキャストメッセージまたはユニキャストメッセージを介して、ネットワークのその他のネットワークノードに提供される。１つの考えられる実施形態においては、管理ネットワークノードがブロードキャストメッセージを介して、一定値ＥＡＮＣＶをネットワークのその他の全てのネットワークノードに送信する。代替的な実施形態においては、管理ネットワークノードがその都度ユニキャストメッセージを介して、一定値ＥＡＮＣＶを各ネットワークノードに送信する。別の実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎがカウンタ値ＣＴＲおよび一定値ＥＡＮＣＶのみに依存して形成されるのではなく、付加的に、送信されたメッセージＦをネットワークの別の受信ネットワークノードに伝送する送信ネットワークノードの送信ノードアドレスＳＡにも依存して形成される。
【００４０】
ステップＳ１においてｎｏｎｃｅ値が形成された後に、ステップＳ２においては、メッセージＦにおいて伝送されるデータの暗号化または復号化が、その都度、暗号化鍵Ｋと形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎとを用いて行われる。データを保護して受信ネットワークノードに伝送しようとする送信ネットワークノードは、暗号化鍵Ｋと、送信側で形成されたｎｏｎｃｅ値とを用いてデータを暗号化する。
【００４１】
メッセージＦが受信されると、受信ノードによって対応する暗号化鍵Ｋおよびｎｏｎｃｅ値を用いてメッセージＦ復号化される。
【００４２】
図２は、本発明によるネットワーク１内での、ネットワーク１の送信ノード２−１から受信ノード２−２へのメッセージないしフレームＦの伝送を概略的に示す。ネットワーク１は複数のネットワークノード２から構成されており、それらのネットワークノードは種々のフレームＦを交換する。ネットワークないしフレームＦの伝送は、ネットワークのネットワークノード２間で直接的に行われるか、ネットワークの別のネットワークノードを介して間接的に行われる。ネットワークノード２は例えば、１つまたは複数のセンサを含むネットワークノードでよい。これらのセンサネットワークノードはセンサの検出した測定データをメッセージないしフレームＦにおいて、それらの測定データの評価のために他のネットワークノードに伝送する。センサは任意のセンサ、例えば温度測定センサなどでよい。本発明による方法の１つの有利な実施形態においては、測定データがメッセージないしデータパケットまたはフレームＦにおいて伝送される。
【００４３】
図３は、本発明による方法において使用できるような、考えられるデータフォーマットを示す。フレームＦはヘッダデータないし管理データＨＤＲを有する。これらのヘッダデータＨＤＲはフレームＦに関する情報、殊に、送信ノードの識別子または受信ノードの識別子に関する情報を含む。図３に示したように、ヘッダＨＤＲは殊に送信ノードアドレスＳＡ、受信ノードアドレスＥＡならびに別の管理データを含む。送信アドレスＳＡおよび受信アドレスＥＡは例えばＭＡＣアドレスでよい。
【００４４】
本発明による方法では、ヘッダＨＤＲはさらにカウンタ値ＣＴＲを含み、このカウンタ値ＣＴＲは例えば送信ノード２−１における内部カウンタによって形成される。このカウンタ値ＣＴＲは送信ノード２−１から受信ノード２−２へのメッセージＦの伝送時に更新される。この更新は通常の場合、カウンタ値ＣＴＲの増分を内容とする。データパケットないしフレームＦにおいて、ヘッダデータＨＤＲには有効データないしペイロードデータが続く。これらの有効データは例えば、送信ノード２−１の１つまたは複数のセンサからの暗号化されたデータである。送信ノード２−１のデータないし測定データは例えば、送信ノード２−１の位置ないし座標、またその位置ないし座標において生じている温度を表す。しかしながら、暗号化されたデータが制御データないし制御命令データを有していてもよい。図３に示したフレームＦの有効データは鍵Ｋおよびｎｏｎｃｅ値Ｎを用いて暗号化されている。さらには、メッセージないしフレームＦがチェックサムＣＫＳを含んでいてもよい。このチェックサムはディジタル署名または認証コード（Message Authentication Code）を有していてもよい。
【００４５】
送信ノード２−１の送信アドレスＳＡないし送信ノードの識別子、また更新されたカウンタ値（ＴＲ）を有する受信ノードの受信アドレスＥＡないし受信ノードの識別子の他に、図３に示したフレームＦのヘッダデータＨＤＲは、必要に応じて付加的な管理データ、例えばフレームタイプ、データフィールドの長さ、もしくは、データパケットに含まれる有効データの量（長さ）および別のフラグを含む。フレームないしメッセージのタイプは例えば、タイプがデータフレームであるのか、または、制御命令であるのか、または、応答命令であるのかを示すことができる。ヘッダＨＤＲ内において、例えば、セキュリティメカニズムがアクティブ化されている（Security Enable）こと、またはどのプロトコルバージョンが使用されるかを示すことができる。本発明による方法の１つの考えられる実施形態においては、メッセージＦにおいて伝送されるデータは、例えば802.15.4-2006に示されているようなＣＣＭアルゴリズムによって暗号化される。この暗号化方法により、秘匿性または完全性、もしくはそれら両方が保証される。
【００４６】
ネットワーク１のノード２間において交換される、図３に示したフレームＦないしメッセージＮを無線または有線により伝送することができる。ネットワークノード２間の無線通信は多くの工業的な用途において利点を提供する。この利点には、例えば、廉価な設置コスト、ケーブルにおける機械的な消耗または滑りコンタクトを回避するためのネットワークノード２のフレキシブルな設置、またネットワーク１の簡単な拡張可能性が含まれる。本発明による方法は、この種の無線ネットワーク１のネットワークノード２間におけるデータの暗号化により保護された伝送を実現し、殊に、不正に再送信されるメッセージないしリプレイアタックに対し保護されている。
【００４７】
図４は、本発明によるネットワーク１内のネットワークノード２のブロック回路図を示す。図４に示したブロック回路図は、送信ノード２−１におけるｎｏｎｃｅ値Ｎの形成と、暗号化鍵Ｋおよび形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎを用いたデータの暗号化を表す。図４に示した送信ノード２−１は２つのセンサ３Ａ，３Ｂを含み、これらのセンサ３Ａ，３Ｂは入出力ユニット４を介して測定データを暗号化装置５に供給する。本発明によるネットワーク１の送信ノード２は１つのセンサ３、または任意の数の複数の種々のセンサ３を有する。代替的な実施形態においては、ネットワークノード２はセンサを有しておらず、その代わりに、例えばメモリから読み出される別のデータが暗号化されて、メッセージＦにおいて別のネットワークノード２に伝送される。図４に示した暗号化装置５は例えば、暗号化アルゴリズムを実施するプロセッサＣＰＵでよい。暗号化アルゴリズムは例えばＣＣＭアルゴリズムである。基礎とするブロック暗号として、殊にＡＥＳアルゴリズムまたはＤＥＳアルゴリズムを使用することができる。入出力ユニット４から出力された、例えばセンサ３に由来するデータの暗号化は、メモリ６から読み出される暗号化鍵Ｋを用いて、また形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎに依存して行われる。メモリ６は例えば不揮発性のフラッシュメモリでよい。
【００４８】
暗号化に必要とされるｎｏｎｃｅ値Ｎはユニット７によって形成ないし生成される。この回路ないしユニット７はカウンタ値ＣＴＲおよび一定値ＥＡＮＣＶからｎｏｎｃｅ値を形成する。１つの考えられる実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎがユニット７によって、付加的に送信ノード２−１の送信アドレスＳＡに依存して形成される。図４から見て取れるように、送信ノード２−１は内部カウンタ８を含み、この内部カウンタ８はカウンタ値ＣＴＲを生成する。カウンタ値はメッセージＦの伝送時ないし送信時に更新される。更新は例えば、カウンタ値ＣＴＲが増分されることを内容としてもよい。代替的な実施形態においては、カウンタ値ＣＴＲの更新をカウンタ値の減分によって行ってもよい。別の実施形態においては、カウンタ値ＣＴＲの更新は、例えば擬似ランダム数列を算出するための、所定の算出規則にしたがった数列の算出によっても行うことができる。送信ノード２−１の送信アドレスＳＡならびに共通の一定値ＥＡＮＣＶを、図４に示したように、メモリ９から読み出すことができる。メモリ９は例えばＲＡＭメモリでよい。１つの実施形態においては、ユニット７はｎｏｎｃｅ値Ｎをカウンタ値ＣＴＲならびに一定値ＥＡＮＣＶから形成する。代替的な実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎの形成は付加的に、メモリ９から読み出された送信ノード２−１の送信アドレスＳＡに依存して行われる。
【００４９】
本発明による方法の１つの考えられる実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎがユニット７によって、送信ノード２−１の送信アドレスＳＡと、共通の一定値ＥＡＮＣＶと、送信ノードの内部カウンタ８によって形成されるカウンタ値ＣＴＲとの連結ないしはチェーニングによって形成される。この実施形態においては、それぞれのビット列が連結ないし相互に繋げられる。
Ｎ：＝ＳＡ｜ＥＡＮＣＶ｜ＣＴＲ
【００５０】
代替的な実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎがユニット７によってハッシュ関数、例えばMD5またはSHA1，SHA-256を用いて形成される。ハッシュ関数は送信ネットワークノード２−１の送信アドレスＳＡおよび共通の一定値ＥＡＮＣＶおよびカウンタ値ＣＴＲの連結に適用される。
Ｎ：＝ＨＡＳＨ（ＳＡ｜ＥＡＮＣＶ｜ＣＴＲ）
【００５１】
代替的な実施形態においては、送信ノードアドレスＳＡおよび一定値ＥＡＮＣＶおよびカウンタ値ＣＴＲをその他の任意の順序で連結することができるか、相互に繋げることができる。例えば、ｎｏｎｃｅ値を以下のように形成することもできる：
Ｎ：＝ＳＡ｜ＣＴＲ｜ＥＡＮＣＶ  または
Ｎ：ＥＡＮＣＶ｜ＳＡ｜ＣＴＲ  など
【００５２】
ユニット７は、回路技術的なコストを最小限にとどめるために、固定的に配線された回路でよい。代替的な実施形態においては、ユニット７によるｎｏｎｃｅ値Ｎの形成が、ｎｏｎｃｅ値Ｎを形成するための相応のプログラムの実施によって行われる。１つの考えられる実施形態においては、このようなｎｏｎｃｅ値生成プログラムを構成することができる。形成されたｎｏｎｃｅ値は暗号化ユニット５に供給される。暗号化ユニット５はそれ自体で固定的に配線された回路であるか、マイクロプロセッサから構成することができる。１つの考えられる実施形態においては、ｎｏｎｃｅ値Ｎの形成および暗号化が、相応のプロシージャの実施時に同一のマイクロプロセッサによって行われる。暗号化ユニット５は暗号化鍵Ｋと、ユニット７によって形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎとを用いてデータ、例えばセンサの測定データを暗号化する。暗号化を対称的または非対称的に行うことができる。暗号化されたデータは続いて、図３に示したように、有効データとしてフレームＦないしデータパケットにパックされる。このフレームＦはノード２−１の無線モジュール１０から送受信アンテナ１１を介して送信される。ノード２−１の電流供給は、図４に示したように、給電ユニット１２によって行われる。１つの有利な実施形態においては、ネットワーク１のノード２は自律的な電流供給部ないしエネルギ供給部、例えばバッテリまたは蓄電池または太陽電池を有する。
【００５３】
本発明による方法の１つの有利な実施形態においては、メモリ９に記憶されているネットワークワイドで使用される一定値ＥＡＮＣＶを中央管理ネットワークノードによって再構成することができる。図４に示したノード２−１が送受信アンテナ１１を介して、このノード２−１に宛てられたユニキャストメッセージまたはブロードキャストメッセージを受信すると、管理ネットワークノードから得られたネットワークワイドで使用される一定値ＥＡＮＣＶが無線モジュール１０からメモリ９に書き込まれる。続いて、送信ネットワークノード２−１はネットワークのその時点における最新の一定値ＥＡＮＣＶを暗号化に使用する。
【００５４】
一定値ＥＡＮＣＶをネットワーク１の全てのセンサノード２において再構成することができる。すなわち、ネットワーク１の各センサノード２はネットワークワイドに使用される新たな一定値ＥＡＮＣＶを受信し、記憶し、使用する。
【００５５】
１つの考えられる実施形態においては、ネットワークワイドで使用される一定値ＥＡＮＣＶの再構成が、一定の時間間隔をおいて、すなわち規則的な時間間隔で、例えば毎日または毎月行われる。
【００５６】
代替的な実施形態においては、ネットワーク１において伝送されるデータ量が所定の調整可能なデータ量閾値を上回ると、共通の一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。
【００５７】
代替的な実施形態においては、ネットワーク１において伝送されるメッセージＦが所定数を上回ると、管理ネットワークノードによって共通の一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。
【００５８】
別の考えられる実施形態においては、ネットワーク１内のノード２において伝送されるメッセージＦが所定数を上回ると、ネットワークワイドで使用される一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。
【００５９】
本発明による方法の別の実施形態においては、ネットワーク１内のカウンタが所定の数値に達すると、共通して使用される一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。例えば、管理ネットワークノードとして使用することができるゲートウェイまたはセンサノード２の内部カウンタが所定のカウンタ値ＣＴＲに達すると、一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。１つの考えられる実施形態においては、閾値を用途に応じて調整することができる。
【００６０】
本発明による方法の別の実施形態においては、共通の一定値ＥＡＮＣＶの再構成が所定のイベントの発生時に行われる。例えば、セキュリティ警報などの所定の状況がネットワーク１によって識別されると、共通の一定値ＥＡＮＣＶの再構成を自動的に開始することができる。このようにすることにより、比較的古いｎｏｎｃｅ値を不正に再送信すること、または、ネットワーク１の誤りの無い状態が誤って設定されること、もしくは、ネットワーク１の特別な状態が誤って設定されることは不可能になる。
【００６１】
本発明による方法の別の実施形態においては、暗号化されて伝送されたデータが所定の条件を満たすと、一定値ＥＡＮＣＶの再構成が行われる。例えば、センサネットワーク１において５ケルビンを上回る温度変化が検出されると、再構成を行うことができる。このようにして、比較的古い測定値、例えば５ケルビンを上回る差異を有する測定値が攻撃者によって不正に再送信されることはなくなる。このことは、攻撃者が測定メッセージを不正に再送信することによって生じる可能性がある最大の測定エラーが制限されることを意味する。
【００６２】
１つの考えられる実施形態においては、その時点における最新のＥＡＮＣＶ値もしくは再構成されたＥＡＮＣＶ値はネットワーク１の中央管理ネットワークノードからネットワークのノード２に割り当てられる。この割り当てを例えばブロードキャストメッセージによって行うことができる。代替的に、種々のネットワークノード２にはユニキャストメッセージを用いてそれぞれ別個に、再構成された一定値ＥＡＮＣＶが通知される。
【００６３】
代替的な実施形態においては、共通の一定値ＥＡＮＣＶをそれぞれのネットワークノードにおいて一定の時間間隔をおいて自動的に増分することができる、もしくは１ずつ高めることができる。例えば、各ネットワークノード２は自身のＥＡＮＣＶを毎晩１:００時に増分することができる。別の実施形態においては、ネットワーク１の別のノード２から送信されたメッセージＦにおいて使用されるＥＡＮＣＶ値に基づき、別のノード２が既に更新されたＥＡＮＣＶ値に切り替えたことが明らかになる。この場合、送信ノード２−１がＥＡＮＣＶ値を切り替えたことを識別した受信ノード２−２は自身のＥＡＮＣＶ値も同様に新たな値に設定することができる。
【００６４】
別の実施形態においては、ＥＡＮＣＶ値がいわゆるハッシュチェーンないしハッシュ鎖を形成する。この場合、更新されたＥＡＮＣＶとそれまでのＥＡＮＣＶ値がハッシュ関数、例えばMD5、SHA-1、SHA-256によって相互に結合される：
ハッシュ（新ＥＡＮＣＶ）＝旧ＥＡＮＣＶ
【００６５】
暗号化されたハッシュ関数は不可逆性なので、この暗号化されたハッシュ関数をそれまでの古いＥＡＮＣＶ値から特定することは事実上不可能である。新たなＥＡＮＣＶ値が既知となると、そのハッシュ値を算出することによって、新たなＥＡＮＣＶ値が適切であるか否かを検査することができる。したがってネットワークノード２への新たなハッシュ値の伝送は不正な操作から保護されている。
【００６６】
本発明による方法の別の実施形態においては、更新された新たなＥＡＮＣＶ値が再送信された後に、それまでのＥＡＮＣＶ値を所定の期間にわたり記憶し、さらに使用することができる。このようにして、オーバーラップ期間においては２つのＥＡＮＣＶ値を用いて通信することができる。これによって更新されたＥＡＮＣＶ値をまだ有していないネットワークノード２とメッセージを交換することもできる。このオーバーラップ期間ないし伝送時間においては、受信ノード２−２が２つのＥＡＮＣＶ値を使用して、どちらのＥＡＮＣＶ値によって復号化が成功するかを確認することができる。もっともこの実施形態においては、２つの復号化プロセスが必要となるので、計算コストは比較的高いものとなる。
【００６７】
代替的な実施形態においては、伝送されるメッセージＦのヘッダＨＤＲのビットないしフラグにおいて、復号のためにそれまでのＥＡＮＣＶ値と更新されたＥＡＮＣＶ値のどちらを使用すべきかを示すことができる。このようにして、どちらのＥＡＮＣＶ値を復号化に使用しなければならないかを一義的に示すことができる。指示フラグは更新が行われる度、もしくはネットワークワイドで共通して使用される一定値ＥＡＮＣＶが再構成される度に変更される。
【００６８】
図５は、本発明によるネットワーク１の受信ノード２−２内の復号化プロセスを説明するためのブロック回路図を示す。
【００６９】
本発明によるネットワーク１の有利な実施形態においては、ネットワーク１内の各ノード２が、図４に示したような送信ノード２−１としても、図５に示したような受信ノード２−２としても機能することができる。
【００７０】
図５に示した実施形態においては、受信ノード２−２に含まれる復号化（暗号解読）ユニットが、図４に示した暗号化ユニットと同じユニット、例えばＣＰＵないしプロセッサによって形成される。さらに、ｎｏｎｃｅ値Ｎ’の受信側の形成は、送信側におけるｎｏｎｃｅ値を形成するユニットと同じユニット７によって行われる。図５に示した実施例においては、受信ノード２−２が無線インタフェースを介して、伝送されたフレームＦないしメッセージＮを例えば図３に示したデータフォーマットで受信する。ユニット１３によって、受信したフレームＦのヘッダデータＨＤＲからは、伝送されたカウンタ値ＣＴＲならびに送信ノード２−１の送信アドレスＳＡが抽出される。伝送された送信ノードアドレスＳＡ−ＳＫに基づき、受信ノード２−２内の内部カウンタ１４が選択もしくはアドレッシングされる。内部カウンタ１４はカウンタ値ＣＴＲ’を提供する。図５に示した実施形態において、選択されたこのカウンタ値ＣＴＲ’は比較ユニット１５によって、メッセージもしくはフレームＦにおいて伝送されたカウンタ値ＣＴＲと比較される。伝送されたカウンタ値ＣＴＲが選択されたカウンタ値ＣＴＲ’よりも新しいものである場合には、比較ユニット１５は受信側のｎｏｎｃｅ値Ｎ’を形成するためにユニット７に対するイネーブル信号を形成する。受信ノード２−２におけるｎｏｎｃｅ値Ｎ’の形成は、図４に関連させて説明したように送信ノード２−１内のｎｏｎｃｅ値Ｎの形成と同様に行われる。受信側において形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎ’は復号化ユニット５ないしＣＰＵに供給され、この復号化ユニット５は鍵Ｋおよび受信側において形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎ’を用いてメッセージＦに含まれるデータを復号化する。復号化されたデータを例えば、受信ノード内のデータ処理ユニット１６によって処理ないし評価することができる。１つの考えられる実施形態においては、復号化アルゴリズムないし暗号解読アルゴリズムを実施する復号化ユニット５がｎｏｎｃｅ値Ｎ’を形成するためのユニット７を構成し、またデータ処理ユニット１６が例えばマイクロプロセッサの形態のユニットを構成する。代替的な実施形態においては、復号化ユニット５は、そのために別個に設けられている、固定的に配線された回路である。
【００７１】
本発明による方法の有利な実施形態においては、送信側または受信側において形成されたｎｏｎｃｅ値が一度だけ同一の鍵Ｋと共に使用される。ｎｏｎｃｅ値の考えられる値領域が使用し尽くされると、鍵Ｋを変更することができる。送信ノード２−１は、伝送すべきフレームないし伝送されたデータパケットを暗号化により保護するためにｎｏｎｃｅ値を構成ないし形成する。したがって受信ノード２−２は、データパケットないし受信したフレーム内に含まれている情報に基づき、また必要に応じて、記憶されている状態情報、例えばカウンタ値に基づき同一のｎｏｎｃｅ値を有する。ｎｏｎｃｅ値の最新性、すなわちｎｏｎｃｅ値が最新のものであるかを送信ノード２−１によって種々のやり方で保証することができ、また受信ノード２−２によって種々のやり方で検査することができる。図５に示した実施例においては、ｎｏｎｃｅ値の最新性を保証するためにカウンタ値ＣＴＲが使用される。受信ノードがｎｏｎｃｅ値の最新性を検査できるようにするために、受信ノード２−２は最後に受信したカウンタ値に関する情報を記憶し、それ以降は記憶されているカウンタ値よりも新しいｎｏｎｃｅ値のみを許容する。
【００７２】
送信ノード２−１または受信ノード２−２のユニット７によってｎｏｎｃｅ値を構成ないし形成する際に種々のパラメータを考慮することができる。１つの考えられる実施形態において、それらのパラメータはカウンタ値またはノードアドレスの他にプライオリティフィールドも含むことができる。カウンタ値としては、例えば、伝送されたフレームＦの数をカウントするフレームカウンタが適している。
【００７３】
ネットワーク１のネットワークノード２間においてデータを暗号化により保護して伝送するための本発明による方法は、同期された時刻を有していないネットワーク１にも殊に適している。例えば、本発明による方法は殊にワイヤレスセンサネットワークＷＳＮ、すなわち、同期された時刻情報が存在していない複数のセンサノードから構成されているネットワークに適している。
【００７４】
ｎｏｎｃｅ値Ｎの最新性を検査するために使用されるカウンタ値ＣＴＲのビット幅は有利には比較的広く、例えば３２ビット、４８ビットまたは６４ビットに選定される。何故ならば、カウンタ値のビット幅が広くなればなるほど、もしくはカウンタ値領域が大きくなればなるほど、鍵Ｋを求める必要性が一層少なくなり、また鍵Ｋの再構成の必要性も一層少なくなるからである。しかしながらカウンタ値ＣＴＲのビット幅を比較的狭く、例えば４ビット、８ビットまたは１６ビットに選定することもできる。このことは、使用されるカウンタ値ＣＴＲのために僅かなビットを記憶するだけでよく、殊に僅かなビットを伝送するだけで済むという利点を有する。
【００７５】
鍵Ｋおよび形成されたｎｏｎｃｅ値Ｎを用いたデータの暗号化を種々の暗号化アルゴリズムによって行うことができる。例えば、データをＡＥＳアルゴリズムまたはＤＥＳアルゴリズムを用いて暗号化し、フレームＦを不正操作から保護することができる。有利には、これらはＣＣＭモードにおいて使用される。
【００７６】
ｎｏｎｃｅ値Ｎを形成するために使用される一定値ＥＡＮＣＶは有利にはネットワークワイドで有効である。このことは、ネットワーク１の全てのネットワークノードが同一のＥＡＮＣＶ値を暗号化および復号化に使用することを意味する。１つのヴァリエーションにおいては、一定値ＥＡＮＣＶが相互通信のためにノードの部分グループに割り当てられるか、ネットワークノード２の一部に割り当てられる。
【００７７】
暗号化に使用される暗号化鍵Ｋは任意の鍵でよい。鍵は例えば、ネットワーク１の全てのネットワークノード２に既知であるネットワークキーでよい。代替的な実施形態においては、使用される鍵は、ネットワーク１の直接的に隣接している２つのネットワークノードに既知であるリンクキーでよい。別の実施形態においては、鍵Ｋは、通信の最終点ないしエンドノードである例えば２つのセンサノードまたは１つのセンサノードとゲートウェイノードに既知であるエンド・ツー・エンドキーでよい。別の実施形態においては、鍵Ｋはブロードキャストキーまたはマルチキャストキーである。暗号化に使用されるｎｏｎｃｅ値Ｎを、種々のパラメータのビット列と一定値ＥＡＮＣＶとの連結によって、例えば一定値ＥＡＮＣＶとカウンタ値ＣＴＲと送信ノードアドレスＳＡとの連結によって形成することができる。１つの考えられる実施形態においては、形成されるｎｏｎｃｅ値Ｎのビット幅は可変である。ＥＡＮＣＶ値の長さないしビット幅が過度に大きい場合、例えば、任意の長さのテキスト文字列である場合には、ハッシュ関数を用いて、固定の所定の長さを有するｎｏｎｃｅ値を算出することができる。
【００７８】
１つの有利な実施形態においては、その都度ネットワークないし部分ネットワークにおいて最新のものである有効な一定値ＥＡＮＣＶが中央管理ネットワークノードによってネットワーク１のネットワークノード２に割り当てられる。管理ネットワークノードは例えばゲートウェイ、ネットワーク管理サーバまたはセキュリティサーバ（セキュリティマネージャ）である。管理ネットワークノードによるネットワーク１の種々のノード２へのＥＡＮＣＶ値の割り当ては同様に暗号化により保護して行われる。
【００７９】
本発明による方法はいわゆるリプレイアタックに対する保護を提供する。第三者によって盗聴され、この第三者によって不正に再送信される、過去に伝送されたフレームＦを本発明による伝送方法において識別することができる。最新のものではないＥＡＮＣＶ値を使用して生成され不正に再送信されたフレームＦは受信ノード２−２によって受け付けられない。リプレイアタックに対する付加的な保護は、一緒に伝送されるカウンタ値ＣＴＲによって達成される。受信ノードは送信ノード２−１によって最後に受信されたカウンタ値ＣＴＲに関する情報を記憶する。本発明による方法においては、カウンタ値ＣＴＲが有利には比較的小さい値領域、例えば４ビット、８ビットまたは１６ビットから得られる。何故ならば、カウンタ値ＣＴＲは各一定値ＥＡＮＣＶに関してのみ一義的であればよいからである。
【００８０】
図６に示した例示的なネットワークにおいては、６個のネットワークノード２が無線インタフェースを介してゲートウェイノード２−０と通信する。図６に示した実施例においては、ゲートウェイノード２−０がネットワークワイドで使用される一定値ＥＡＮＣＶをその他のネットワークノード２−１〜２−６に提供する。センサノード２-１〜２−６はそれぞれ測定データ、例えば周囲温度を検出するための少なくとも１つのセンサを有する。それらの測定データは暗号化され、フレームＦとして測定データの評価のために伝送される。ＥＡＮＣＶ値は有利には中央管理ネットワークノードによって、すなわち無線センサネットワーク１のゲートウェイノード２−０によってその他のノード２−１〜２−６に伝送され、それらのノード２−１〜２−６はＥＡＮＣＶ値をさらなる使用のために記憶する。ＥＡＮＣＶ値は不正操作に対して保護されて伝送される。このことは例えば、中央のゲートウェイ２−０とセンサノード２−１〜２−６との間での保護された伝送によって行われる。代替的に、接続はハッシュチェーンを表し、このハッシュチェーンにおいては、更新されたＥＡＮＣＶ値のハッシュ値がそれまでのＥＡＮＣＶ値から導出される。
【００８１】
図７Ａ，７Ｂは、管理ネットワークノード２−０から残りのネットワークノードへとＥＡＮＣＶ値を伝送するための種々の代替的な実施形態を示す。図７Ａに示した代替的な実施形態においては、ＥＡＮＣＶ値がゲートウェイノード２−０からそれぞれユニキャストメッセージを用いてネットワーク１の種々のセンサノード２−１〜２−６に伝送される。このことは、各センサノード２−１〜２−６が別個にその時点において最新のＥＡＮＣＶ値を受け取ることを意味する。
【００８２】
図７Ｂに示した代替的な実施形態においては、ＥＡＮＣＶ値の伝送がブロードキャストメッセージまたはマルチキャストメッセージを用いて行われる。この伝送方式においては、その時点において最新のＥＡＮＣＶ値がゲートウェイノード２−０から中間ノードを介して転送される。この場合にはネットワーク１をフラッディングさせることができるので、全ての送信ノードはその時点において最新のＥＡＮＣＶ値を有する割り当てメッセージを受け取る。
【００８３】
図８は、本発明によるネットワーク１の別の実施例を示す。この実施例は、マルチホップメッシュトポロジを有するセンサネットワークである。
【００８４】
図９は、マルチホップネットワークトポロジを有する本発明によるネットワーク１の別の実施例を示す。
【００８５】
図１０は、シングルホップネットワークトポロジないしスター構造を有する本発明によるネットワーク１の別の実施例を示す。
【００８６】
図８〜図１０に示した実施例においては、ネットワークノード１が、それぞれ少なくとも１つのセンサを有する複数のセンサノードによって形成される。しかしながら本発明による方法は、センサノード２間のメッセージの伝送に制限されるものではなく、むしろネットワークノードは複数のアクチュエータ、もしくはセンサとアクチュエータの組み合わせを有することもできる。１つの考えられる実施形態においては、図６〜図１０に示したように、ゲートウェイ２−０はコンピュータネットワーク、例えばイントラネットまたは生産ネットワークと接続されている。１つの考えられる実施形態においては、ゲートウェイが複数設けられていてもよい。
【００８７】
さらに本発明によるネットワーク１は無線ネットワークに制限されるものではない。ネットワーク１の種々のネットワークノード２間でメッセージを有線で線路を介して伝送することもできる。
【００８８】
本発明によるネットワーク１においては、ノード２間の通信のために同一のＥＡＮＣＶ値が使用される。種々のノード２にはそれぞれ僅かなメモリスペースしか要求されない。何故ならば、通信相手の数および使用される鍵の数に依存せずに、共通のＥＡＮＣＶ値を記憶するだけでよいからである。つまり、例えば本発明による方法においては、１つの通信相手につき、または１つの鍵につき、または通信相手と鍵の１つの組み合わせにつき１つの値を記憶する必要は無い。したがって、ｎｏｎｃｅ長を効果的に長くできるのと同時に、記憶すべきデータ量も僅かなものにすることができる。これによって、鍵の変更（Re-Keying）の要求は回避されるか、鍵の変更は極稀にしか実施されない。これによって、カウンタ値領域を比較的小さいものにとどめることができる。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012502572.tif 000013
【国際調査報告】
2012502572.tif 000014
2012502572.tif 000015
2012502572.tif 000016
2012502572.tif 000017
2012502572.tif 000018
2012502572.tif 000019