特許 7072123 トラステッド実行環境を加速されたグラフィック処理ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-11

(45)【発行日】2022-05-19

(54)【発明の名称】トラステッド実行環境を加速されたグラフィック処理ユニット

(51)【国際特許分類】

   G06F 21/62 20130101AFI20220512BHJP

   G06F 21/71 20130101ALI20220512BHJP

   G06F 13/10 20060101ALI20220512BHJP

   G06F 9/455 20060101ALI20220512BHJP

【ＦＩ】

G06F21/62

G06F21/71

G06F13/10 330C

G06F9/455 150

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021529291

(86)(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(86)【国際出願番号】 US2020017929

(87)【国際公開番号】W WO2020167949

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-05-24

(31)【優先権主張番号】16/787,610

(32)【優先日】2020-02-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/804,888

(32)【優先日】2019-02-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504080663

【氏名又は名称】エヌイーシー ラボラトリーズ アメリカ インク

【氏名又は名称原語表記】ＮＥＣ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】キム、 チャン、 ファン

(72)【発明者】

【氏名】リー、 ジュンワン

(72)【発明者】

【氏名】ジー、 カンクック

(72)【発明者】

【氏名】リ、 ジチュン

(72)【発明者】

【氏名】アーマッド、 アディル

(72)【発明者】

【氏名】チェン、 ハイフォン

【審査官】局 成矢

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１９０２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１４６０５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３４６８１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１７０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０３７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７４１４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５２６７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】町田 卓謙 ほか，Intel SGXに関する調査・分析および実機検証，２０１７年 暗号と情報セキュリティシンポジウム（ＳＣＩＳ２０１７），日本，2017年01月24日，ｐ．１－８

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ２１／６２

Ｇ０６Ｆ ２１／７１

Ｇ０６Ｆ １３／１０

Ｇ０６Ｆ ９／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実施するための方法であって、
エンクレーブに格納されたユーザアプリケーションとハイパーバイザにロードされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）ドライバとの間に第１の信頼されたチャネルを確立すること（６４０）であって、前記第１の信頼されたチャネルを確立することは、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、オペレーティングシステム（ＯＳ）の物理メモリ内の前記エンクレーブと前記ＧＰＵドライバとの間に前記第１の信頼されたチャネルを分離することであることと、
前記ＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間に第２の信頼されたチャネルを確立すること（６５０）と、
前記ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を用いて前記エンクレーブと前記ハイパーバイザとを含む統合されたＴＥＥを起動すること（６６０）とを含む方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、
前記アプリケーションコードの実行中に、前記統合されたＴＥＥは、ソフトウェアスタックおよびハードウェア空間全体における前記アプリケーションコードの機密性とデータ実行とを保護する方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、
前記第１の信頼されたチャネルと前記第２の信頼されたチャネルとを介して前記ＧＰＵデバイスを使用して計算を加速することをさらに含み、前記第１の信頼されたチャネルおよび前記第２の信頼されたチャネルは、前記統合されたＴＥＥによって保護される方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法において、
前記第２の信頼されたチャネルを確立することは、前記ＥＰＴ内のページ権限を活用して、前記物理メモリ内の前記ＧＰＵドライバと前記ＧＰＵデバイスとの間で共有されるページにマークを付けることをさらに含む方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法において、
前記ＧＰＵドライバおよび対応するユーザランタイムは、共有メモリを介して、機密コードと機密データとの少なくとも１つを転送し、ワークロードを前記ＧＰＵデバイスへオフロードする方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法において、
前記ハイパーバイザによって、機密コードと機密データとの少なくとも１つを含むページに、前記ＥＰＴ内にて前記ＧＰＵドライバと前記エンクレーブとによってのみアクセス可能なものとして、前記共有メモリを介して送信が実装されるたびにマークを付ける方法。

【請求項7】

請求項５に記載の方法において、
信頼されていないソフトウェアによる前記共有メモリへのアクセスの試みに応答して、前記ハイパーバイザへのトラップを発生させ、前記試みを不正アクセスとして検出することをさらに含む方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法において、
前記第２の信頼されたチャネルを確立することは、さらに、
前記ＧＰＵデバイスと前記ＧＰＵドライバとがやり取りする各ハードウェア空間へのアクセスごとに前記ＧＰＵドライバの認証を実行することを含む方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法において、
前記ＧＰＵドライバ以外のソフトウェアによるアクセスの試みに応答して、
前記ハイパーバイザへのアクセスをトラップすることと、
認証によって前記アクセスを防止することとの少なくとも１つを実装する方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法において、
前記ＧＰＵドライバを前記ハイパーバイザにロードすることは、さらに、
最も特権のある中央処理ユニット（ＣＰＵ）モードから前記ハイパーバイザを実行することと、
前記ＧＰＵドライバを、権限のより低いモードで実行される他のソフトウェアから分離することとを含む方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法において、
前記ユーザアプリケーションを前記エンクレーブにロードすることは、さらに、
初期化されていないエンクレーブにページを追加する命令を使用して、保護されたページとして前記ユーザアプリケーションとランタイムとの機密コードとデータとをエンクレーブに追加することを含む方法。

【請求項12】

計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実施するコンピュータシステムであって、
メモリデバイスに動作可能に結合されたプロセッサデバイスを有し、該プロセッサデバイスは、
エンクレーブに格納されたユーザアプリケーションとハイパーバイザにロードされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）ドライバとの間に第１の信頼されたチャネルを確立（１４０）し、前記第１の信頼されたチャネルを確立することは、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、オペレーティングシステム（ＯＳ）の物理メモリ内の前記エンクレーブと前記ＧＰＵドライバとの間に前記第１の信頼されたチャネルを分離することであり、
前記ＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間に第２の信頼されたチャネルを確立（１５０）し、
前記ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を用いて前記エンクレーブと前記ハイパーバイザとを含む統合されたＴＥＥを起動する（１６０）ように構成されたコンピュータシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記アプリケーションコードの実行中に、前記統合されたＴＥＥは、ソフトウェアスタックおよびハードウェア空間全体における前記アプリケーションコードの機密性とデータ実行とを保護するシステム。

【請求項14】

請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサデバイスは、さらに、
前記第１の信頼されたチャネルと前記第２の信頼されたチャネルとを介して前記ＧＰＵデバイスを使用して計算を加速し、前記第１の信頼されたチャネルおよび前記第２の信頼されたチャネルは、前記統合されたＴＥＥによって保護されるように構成されるシステム。

【請求項15】

請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記第２の信頼されたチャネルを確立するとき、前記プロセッサデバイスは、
前記ＥＰＴ内のページ権限を活用して、前記物理メモリ内の前記ＧＰＵドライバと前記ＧＰＵデバイスとの間で共有されるページにマークを付けるように構成されるシステム。

【請求項16】

請求項１５に記載のシステムにおいて、
前記ＧＰＵドライバおよび対応するユーザランタイムは、共有メモリを介して機密コードと機密データとの少なくとも１つを転送し、ワークロードを前記ＧＰＵデバイスへオフロードするシステム。

【請求項17】

請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサデバイスは、さらに、
前記ハイパーバイザによって、機密コードと機密データとの少なくとも１つを含むページに、前記ＥＰＴ内にて前記ＧＰＵドライバと前記エンクレーブとによってのみアクセス可能なものとして、前記共有メモリを介して送信が実装されるたびに、マークを付けるように構成されるシステム。

【請求項18】

請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記プロセッサデバイスは、さらに、
信頼されていないソフトウェアによる前記共有メモリへのアクセスの試みに応答して、前記ハイパーバイザへのトラップを発生させ、前記試みを不正アクセスとして検出するように構成されるシステム。

【請求項19】

請求項１２に記載のシステムにおいて、
前記第２の信頼されたチャネルを確立するとき、前記プロセッサデバイスは、さらに、
前記ＧＰＵデバイスと前記ＧＰＵドライバとがやり取りする各ハードウェア空間へのアクセスごとに前記ＧＰＵドライバの認証を実行するように構成されるシステム。

【請求項20】

計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、共に実施されるプログラム命令を有する非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を備え、該プログラム命令は、コンピュータデバイスに方法を実行させるために、前記コンピュータデバイスによって実行可能なプログラム命令であり、前記方法は、
エンクレーブに格納されたユーザアプリケーションとハイパーバイザにロードされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）ドライバとの間に第１の信頼されたチャネルを確立すること（６４０）であって、前記第１の信頼されたチャネルを確立することは、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、オペレーティングシステム（ＯＳ）の物理メモリ内の前記エンクレーブと前記ＧＰＵドライバとの間に前記第１の信頼されたチャネルを分離することであることと、
前記ＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間に第２の信頼されるチャネルを確立すること（６５０）と、
前記ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を用いて前記エンクレーブと前記ハイパーバイザとを含む統合されたＴＥＥを起動すること（６６０）とを含むコンピュータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願情報
本出願は、２０２０年２月１１日に出願された米国特許出願第１６／７８７，６１０号の優先権を主張し、この出願は、２０１９年２月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／８０４，８８８号の優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本発明は、トラステッド実行環境に関し、より詳細には、計算アクセラレーションに関する。
関連技術の説明

【0003】

クラウドコンピューティングは、共有されたコンピューティング環境である。機密コードおよびデータの機密性は、クラウドユーザおよびクラウドプロバイダにとって問題である。機密性の問題に対処するために、ハードウェア製造者は中央処理ユニット（ＣＰＵ）の信頼できるハードウェア上にスキームを実装した。これらのハードウェア方式は、信頼されていないソフトウェアから分離して機密性の高いコードとデータとをロードし実行できる、強い機密性と完全性保護とを備えたトラステッド実行環境（ＴＥＥ）を提供する。

【発明の概要】

【0004】

本発明の一態様によれば、計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するための方法が提供される。この方法は、エンクレーブに格納されたユーザアプリケーションとハイパーバイザにロードされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）ドライバとの間に第１の信頼されたチャネルを確立することを含む。第１の信頼されたチャネルを確立することは、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、オペレーティングシステム（ＯＳ）の物理メモリ内の前記エンクレーブと前記ＧＰＵドライバとの間に前記第１の信頼されたチャネルを分離することであることを含む。前記方法は、前記ＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間に第２の信頼されるチャネルを確立することを含む。前記方法はまた、前記ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を用いて前記エンクレーブと前記ハイパーバイザとを含む統合されたＴＥＥを起動することを含む。

【0005】

本発明の別の態様によれば、計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するためのシステムが提供される。システムは、メモリデバイスに動作可能に結合されたプロセッサデバイスを有し、該プロセッサデバイスは、エンクレーブに格納されたユーザアプリケーションとハイパーバイザにロードされたグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）ドライバとの間に第１の信頼されたチャネルを確立するように構成される。第１の信頼されたチャネルを確立することは、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、オペレーティングシステム（ＯＳ）の物理メモリ内の前記エンクレーブと前記ＧＰＵドライバとの間に前記第１の信頼されたチャネルを分離することを含む。前記プロセッサデバイスは、前記ＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間に第２の信頼されたチャネルを確立する。前記プロセッサデバイスはまた、前記ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を用いて前記エンクレーブと前記ハイパーバイザとを含む統合されたＴＥＥを起動する。

【0006】

これらおよび他の特徴および利点は、添付の図面に関連して読まれるべき、その例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本開示は、以下の図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明において詳細を提供する。

【0008】

【図1】本発明の一実施形態による、安全なエンクレーブのためのグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）アクセラレーションを実施するための高レベルなシステムを示すブロック図である。

【0009】

【図2】本発明の一実施形態による、エンクレーブ作成およびユーザアプリケーションローディングを実施するための構成要素を示すブロック図である。

【0010】

【図3】本発明の一実施形態による、ハイパーバイザにロードするＧＰＵドライバを実装するための構成要素を示すブロック図である。

【0011】

【図4】本発明の一実施形態による、実装するための構成要素を示すブロック図である。

【0012】

【図5】本発明の一実施形態による、実装するための構成要素を示すブロック図である。

【0013】

【図6】本発明の一実施形態による、実装するための構成要素を示すブロック図である。

【0014】

【図7】本発明の一実施形態による、計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するための高レベルシステムを示す概略およびブロック図である。

【0015】

【図8】本発明の一実施形態による、計算アクセラレーションを用いてＴＥＥをサポートするシステムアーキテクチャを実装するための方法を示すフロー図である。

【0016】

【図9】本発明の一実施形態による、計算アクセラレーションを用いてＴＥＥをサポートするシステムアーキテクチャを実装するための方法を示す概略およびブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施形態によれば、（中央処理ユニット（ＣＰＵ）およびアクセラレータのハードウェア設計に対する変更を実装することなく）計算アクセラレーションを用いてトラステッド実行環境（ＴＥＥ）をサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するためのシステムおよび方法が提供される。統合されたＴＥＥを作成するために、システムアーキテクチャは、ユーザアプリケーションおよびＧＰＵドライバを、それぞれ、安全なエンクレーブおよびハイパーバイザにロードするために、複数のステージを通って進む。また、システムは、攻撃者がメモリおよびバス内のハードウェアチャネルから機密コードおよびデータを漏洩するのを防ぐために、ＧＰＵドライバとエンクレーブとの間およびＧＰＵドライバとＧＰＵデバイスとの間の信頼されたチャネルを確立する。

【0018】

システムおよび方法は、ユーザアプリケーションとアクセラレータとの間のすべてのサーフェス（例えば、インターフェース）において機密コードおよびデータを保護する統合されたＴＥＥを可能にする。統合されたＴＥＥは、オリジナルＴＥＥの保護範囲を「ｅｎｃｌａｖｅ ｏｎｌｙ」からｅｎｃｌａｖｅ ｐｌｕｓ ｅｎｃｌａｖｅ－ＧＰＵ通信に拡張する。この機密コードは、ＧＰＵ内で実行されるコードである。アプリケーションにはＧＰＵコードが含まれているが、実行されない。アプリケーションは、汎用ＧＰＵライブラリ（例えば、ＮＶＩＤＩＡ^TM（登録商標）＿ＣＵＤＡ^TM（登録商標）などのグラフィカル処理ユニットでの汎用コンピューティング用のパラレルコンピューティングプラットフォームおよびプログラミングモデル）とＧＰＵドライバとを使用してＧＰＵ計算の前にＧＰＵにＧＰＵコード（およびデータ）を送信する。ソフトウェアスタックでは、保護されたサーフェスには、ユーザ空間でのアプリケーションの実行とランタイム、およびカーネル空間でのＧＰＵドライバが含まれる。ハードウェア空間では、アーキテクチャは、機密コードとデータとがそれぞれ存在し、送信されるメモリとバスとを保護する。

【0019】

一実施形態では、システムは、ＴＥＥおよび仮想化のためのハードウェアサポートを利用して、統合されたＴＥＥを実現（例えば、実装）する。特に、システムは、ハードウェア支援仮想化スキームを使用して、ＧＰＵによる高速化でＴＥＥを実装する。例えば、システムは、小さな（例えば、軽量で、比較的小さなリソースを使用し、制限された等）、動的にロード可能なハイパーバイザでデバイスドライバを実行することができる。ＴＥＥ内では、ユーザ空間コードおよびデータはエンクレーブ内で実行され、デバイスドライバは他の信頼できないプログラムから分離してハイパーバイザ内で実行される。

【0020】

本明細書に記載する実施形態は、完全にハードウェアであってもよく、完全にソフトウェアであってもよく、または、ハードウェアおよびソフトウェア要素の両方を含むものであってもよい。好ましい実施形態では、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含むが、これらに限定されないソフトウェアで実施される。

【0021】

実施形態は、コンピュータまたは任意の命令実行システムによって、またはそれに関連して使用するためのプログラムコードを提供する、コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品を含むことができる。コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれに関連して使用するためのプログラムを格納、通信、伝搬、またはトランスポートする任意の装置を含むことができる。媒体は、磁気、光学、電子、電磁気、赤外線、または半導体システム（または装置またはデバイス）、または伝搬媒体とすることができる。媒体は、半導体または固体ステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスクおよび光ディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含むことができる。

【0022】

各コンピュータプログラムは、本明細書に記載する手順を実行するために、記憶媒体または装置がコンピュータによって読み取られるときに、コンピュータの操作を構成し制御するために、汎用または特殊目的のプログラム可能コンピュータによって読み取り可能な、機械読み取り可能な記憶媒体または装置（例えば、プログラムメモリまたは磁気ディスク）に実体的に記憶することができる。本発明のシステムはまた、コンピュータプログラムで構成された、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で実施されるものと考えることができ、その場合、構成された記憶媒体は、コンピュータを特定の所定の方法で動作させて、本明細書に記載する機能を実行させる。

【0023】

プログラムコードを記憶および／または実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを介してメモリ要素に直接的または間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサを含んでもよい。メモリ要素は、プログラムコードの実際の実行中に採用されるローカルメモリ、バルクストレージ、および実行中にバルクストレージからコードが検索される回数を減らすために少なくとも何らかのプログラムコードの一時記憶を提供するキャッシュメモリを含むことができる。入力／出力またはＩ／Ｏ装置（キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などを含むが、これらに限定されない）は、直接または介在するＩ／Ｏコントローラを介してシステムに結合され得る。

【0024】

介在する専用ネットワークまたは公衆ネットワークを介して、データ処理システムを他のデータ処理システムあるいはリモートプリンタまたはストレージデバイスに結合できるようにするために、ネットワークアダプタをシステムに結合することもできる。モデム、ケーブルモデム、およびイーサネット（登録商標）カードは、現在使用可能なネットワークアダプタのタイプの一例に過ぎない。

【0025】

ここで、同様の数字が同じまたは同様の要素を表した図と、最初に図１とを詳細に参照すると、安全なエンクレーブのためのグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）加速を実施するための高レベルシステムが、本発明の一実施形態にしたがって例示的に示されている。

【0026】

図１に示すように、システム１００は、安全なエンクレーブのための信頼できるＧＰＵアクセラレーションのためのワークフローを実施する構成要素を含む。システム１００は、エンクレーブ作成１１０、エンクレーブへロードするユーザアプリケーション１２０、ハイパーバイザへロードするＧＰＵ１３０、エンクレーブドライバの信頼されたチャネル確立１４０、ドライバデバイスの信頼されたチャネル確立１５０およびエンクレーブ起動１６０のための構成要素を含む。エンクレーブは、コンピューティングシステムの他の部分から細分化されたセクションである。ハイパーバイザ（例えば、仮想マシンモニタ（ＶＭＭ））には、コンピュータソフトウェア、メモリなどのコンピューティングシステムのリソースを共有することによって仮想マシンを作成および実行するファームウェアまたはハードウェアおよび処理を含めることができる。

【0027】

システム１００は、エンクレーブ作成１１０、エンクレーブへロードするユーザアプリケーション（ａｐｐ）１２０、ハイパーバイザへロードするＧＰＵ１３０、エンクレーブドライバの信頼されたチャネル確立１４０、ドライバデバイスの信頼されたチャネル確立１５０およびエンクレーブ起動１６０を実施するための構成要素を含む。

【0028】

統合されたＴＥＥを生成するために、システムアーキテクチャは、ユーザアプリケーション（エンクレーブ１２０にロードするユーザアプリケーション（ａｐｐ）１２０）およびＧＰＵドライバを、それぞれ、安全なエンクレーブおよびハイパーバイザ（ハイパーバイザにロードするＧＰＵ１３０）にロードするために、構成要素（または代替として、複数のステージ）を実装する。ＴＥＥは、１つまたは複数のエンクレーブをサポートする環境を指す。例示的な実施形態は、エンクレーブ内のＧＰＵアクセラレーションをサポートするＴＥＥを提供する。対照的に、ハードウェアスキームは、以下の理由により、元々エンクレーブ内部のＧＰＵアクセラレーションをサポートしないＴＥＥを提供する。第１に、ハードウェアスキームによって提供されるＴＥＥは、ＣＰＵ内部の計算のみを保護するように設計されており、したがって、ＧＰＵはＴＥＥの範囲外である。第２に、ＧＰＵは周辺デバイス（ほとんどＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩ）カードとして実装されている）であり、ＣＰＵに依存して、（１）必要なコードとデータを送信し、（２）計算の前後にそれぞれ結果データを受信する。例示的な実施形態は、エンクレーブ境界を離れ、周辺デバイスとの間で送信されるコードまたはデータを保護するＴＥＥを提供する。例示的な実施形態は、これらのＧＰＵコードおよびデータを信頼できないプログラムから保護することによって、エンクレーブのための安全な計算アクセラレーションを提供する。例示的な実施形態は、エンクレーブ内部のユーザアプリケーションとＧＰＵハードウェアとの間のミドルマンとして機能するＧＰＵドライバを保護するために、ＴＥＥの範囲を拡張する。ＧＰＵドライバは、ハイパーバイザで実行され、それによって、ＧＰＵドライバは、危険にさらされたオペレーティングシステムから分離することができる。エンクレーブとＧＰＵドライバとの間で、送信されたコードおよびデータは暗号化によって保護される（例えば、エンクレーブドライバの信頼されたチャネルの確立１４０およびドライバ装置の信頼されたチャネルの確立１５０に基づいて）。ＧＰＵドライバとＧＰＵハードウェアとの間では、コードおよびデータの送信に使用されるハードウェア空間がハイパーバイザによって監視される。ハイパーバイザは、ハイパーバイザ内のＧＰＵドライバのみがハードウェア空間にアクセスできることを保証する。他のいかなるアクセスも許可されず、ハイパーバイザにページフォルトを生成させる。

【0029】

エンクレーブは、保護する機密コードとデータとをロードするメモリのプライベート領域である。ＣＰＵは、保護されたコードとデータとがエンクレーブ内部のコードによってのみアクセス可能であることを保証する。エンクレーブ外のコードは、実行時にこれらのコードとデータとにアクセスできない。ハイパーバイザは、ベアメタルコンピュータ上で直接実行され、１つまたは複数のオペレーティングシステムを管理するプログラムである。ＣＰＵは、オペレーティングシステムよりも高い特権モードでハイパーバイザを実行するため、危険にさらされたオペレーティングシステムから安全である。これを可能にするテクノロジは、仮想化と呼ばれる。安全なエンクレーブは、統合されたセキュリティを提供する安全なコンピューティングインフラストラクチャを通じてデータを保護できる。ハイパーバイザは、ゲストオペレーティングシステムに仮想オペレーティングプラットフォームを提供し、ゲストオペレーティングシステムの実行を管理する。さまざまなオペレーティングシステムの複数のインスタンスが、仮想化されたハードウェアリソースを共有できる。システム１００はまた、攻撃者がメモリおよびバス内のハードウェアチャネルから機密コードおよびデータを漏らさないようにするために、ＧＰＵドライバとエンクレーブとの間（例えば、エンクレーブドライバの信頼されたチャネル確立１４０に基づいて）およびＧＰＵドライバとＧＰＵ装置との間（例えば、ドライバ装置の信頼されたチャネル確立１５０に基づいて）に信頼されたチャネルを確立することができる。

【0030】

一実施形態では、システムアーキテクチャは、ＣＰＵおよびアクセラレータのハードウェア設計にいかなる相補的な変更も実装することなく、計算アクセラレーションを用いてＴＥＥのサポートを提供する。システム１００は、ユーザアプリケーションとアクセラレータとの間のすべての面における機密コードおよびデータを保護する統合されたＴＥＥを可能にする。ソフトウェアスタック（例えば、共通の目標を達成するために連動して動作するプログラムのグループ）において、保護された表面は、カーネル空間におけるアクセラレータドライバと同様に、ユーザ空間におけるアプリケーションの実行とランタイムとを含む。ハードウェア空間（例えば、コンピューティングシステムの物理設計内）では、アーキテクチャは、機密コードおよびデータがそれぞれ存在し、送信されるメモリおよびバスを保護する。

【0031】

例示的な実施形態によれば、システム１００は、統合されたＴＥＥを実現するために、ＴＥＥおよび仮想化のためのハードウェアサポートを活用する。例えば、システムは、（１）セキュリティ関連命令コード（ＩＮＴＥＬ^TM（登録商標）－ＳＧＸ^TM（登録商標）など）を使用して、エンクレーブ内部でユーザアプリケーションを実行し、（２）仮想化スキーム（ＩＮＴＥＬ^TM（登録商標）－ＶＭＸ^TM（登録商標）など）を使用して、その中でハイパーバイザおよびＧＰＵドライバを実行することができる。統合されたＴＥＥは、セキュリティ関連の命令コードと仮想化スキームとを組み合わせ、暗号化によりセキュリティ関連の命令コードと仮想化スキームとの間の通信を保護する。さらに、システムは、ハイパーバイザ内のＧＰＵドライバのみがＧＰＵハードウェアにアクセスできるようにする。特に、システム１００は、ハードウェア支援仮想化スキームを使用して、動的にロード可能な小さなハイパーバイザでデバイスドライバを実行する。これにより、システム１００は、ＧＰＵを用いてアクセラレーションを実施することができる。ＴＥＥ内では、ユーザ空間コードおよびデータはエンクレーブ内で実行され（エンクレーブ起動１６０の後）、デバイスドライバは他の信頼できないプログラムから分離してハイパーバイザ内で実行される。システム１００は、ハードウェアスキームをシステムアーキテクチャにおいて安全に機能させるために、統合されたＴＥＥを提供するために協調するように設計されておらず、独立したハードウェアスキームに対処するプロセスを実装する。さらに、システム１００は、ＣＰＵとアクセラレータとの間のチャネルを（例えば、効率的に）安全にするために、（例えば、使用しない）暗号化操作の使用を回避することができる。データ暗号化では、高い入出力（ＩＯ）帯域幅を有するアクセラレータ（例えば、ＧＰＵおよびＴＰＵ）は、容認できないほど大きなオーバヘッドをもたらす可能性がある。メモリおよびバスの分離を有する装置１００の設計は、ＴＥＥ内のプログラムエンティティが、転送されたコードおよびデータを秘密に保ちながら、信頼されたパスを介して高いスケーラビリティで効率的に通信することができることを保証する。

【0032】

次に図２を参照すると、本発明の一実施形態による、エンクレーブ作成１１０およびユーザアプリケーションローディング１２０を実施するための構成要素（またはサブプロセス）のブロック図が例示的に示されている。

【0033】

図２に示すように、ＧＰＵアクセラレーションを用いてユーザアプリケーションをロードして実行する必要がある場合、統合されたＴＥＥは、まず、（例えば、ユーザによって与えられた公開鍵および測定ハッシュ２２０を使用して、新しいエンクレーブをインスタンス化する命令を使用することによって）安全なエンクレーブ２１０を作成する。例えば、有効な公開鍵と測定ハッシュがないと、セキュリティ関連の命令コードは、実行のためのエンクレーブを初期化する命令が実行されたときに、後でエンクレーブの初期化が失敗することを保証することができる。ユーザアプリケーションおよびランタイム１２０の機密コードおよびデータは、初期化されていないエンクレーブにページを追加する命令を使用して、保護されたページとしてエンクレーブに追加することができる。次に、エンクレーブに実行を転送する命令（エンクレーブを入力するなど）が実行される。続いてエンクレーブを実行用に初期化する命令が実行されると、エンクレーブはＧＰＵドライバをロードするコードを実行する。一旦ロードされると、ユーザアプリケーションおよびランタイムは、（例えば、他の）信頼されていないソフトウェア２３０から分離される（例えば、強力に分離される）ことができる。例えば、安全なエンクレーブを実装して、機密性の高いアプリケーションコードとデータとを、ＣＰＵ上で実行されている信頼できないプログラムから保護できる。信頼できないプログラムには、エンクレーブ外のアプリケーションコードに加えて、オペレーティングシステム（ＯＳ）、ハイパーバイザ、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）などの特権システムソフトウェアを含めることができる。これらは、攻撃者によって侵害される可能性がある。

【0034】

ここで図３を参照すると、ハイパーバイザへロードするＧＰＵドライバ１３０を実施するための構成要素（またはサブプロセス）のブロック図が、本発明の一実施形態に従って例示的に示されている。

【0035】

図３に示すように、エンクレーブは、ＧＰＵドライバ３２０のみを実行するために専用の（例えば、小さな、限られたリソースを使用する等の）ハイパーバイザ３１０を動的に起動する。最も特権的なＣＰＵモード３３０から実行されると、ハイパーバイザ３１０は、より特権的でないモード（ユーザモードおよびカーネルモードを含む）で実行される他のソフトウェアからＧＰＵドライバ３２０を分離する。これは、ドライバ実行の機密性が、信頼されていないアプリケーション（および／またはオペレーティングシステム（ＯＳ））を制御する攻撃者に対して保護されることを保証する。このハイパーバイザ３１０の信頼されるコンピューティングベースおよびランタイムオーバーヘッドのサイズは、ハイパーバイザ３１０が、複数の仮想マシンを管理する本格的なハイパーバイザとは異なり、ＧＰＵドライバ３２０を実行するために必須の小さな機能を実装する（例えば、限定されるだけであるなど）ので、最小限に抑えることができる。

【0036】

図４は、本発明の一実施形態に従って例示的に示される、エンクレーブとＧＰＵドライバ１４０との間の信頼されたチャネル確立を実施するための構成要素（またはサブプロセス）のブロック図である。

【0037】

システム１００は、例えばハードウェア支援仮想化スキームによって提供される拡張ページテーブル（ＥＰＴ）３５０内のページ許可３５５を利用して、ＯＳの物理メモリ内のエンクレーブ２１０とＧＰＵドライバ３２０との間のチャネル３６０を分離することができる。ＧＰＵドライバ３２０および対応するユーザランタイムは、ワークロードをＧＰＵデバイス（図４には示されていない）にオフロードするために、共有メモリを介して機密コードおよびデータを転送する。ハイパーバイザ３１０は、メモリを介して送信が行われるときはいつでも、コードおよびデータを含むページを、ＧＰＵドライバ３２０およびＥＰＴ３５０内のエンクレーブ２１０によってのみアクセス可能であるとマークする。信頼できないソフトウェアがメモリへのアクセスを試みる場合、ＣＰＵは、次に、ハイパーバイザ３１０へのトラップ（例えば、同期割り込みを含むことができる例外または障害）を発生させ、それにより、信頼できないソフトウェアによるアクセスの試みが不正アクセスとして検出される。送信が完了すると、ハイパーバイザ３１０は、対応するページが後で他の使用のためにマークされていないことを保証することができる。システム１００は、ページのコンテンツをゼロアウトして、機密情報を残さないようにすることができる。

【0038】

図５は、本発明の一実施形態に従って例示的に示された、ＧＰＵドライバと装置１５０との間の信頼されたチャネル確立を実施するための構成要素（またはサブプロセス）のブロック図である。

【0039】

ハイパーバイザ３１０内のＧＰＵドライバ３２０は、アクセラレーションをサポートするためにＧＰＵデバイス３４０を管理および制御するように実装される。ＧＰＵドライバ３２０およびＧＰＵデバイス３４０は、ＩＯポート、物理メモリおよび割り込み空間のような複数のハードウェア空間を介して相互作用することができる。これらの各空間へのアクセス（例えば、デバイス構成およびコード／データ送信）のたびにＧＰＵドライバ３２０の認証を介して、ハイパーバイザ３１０は、ＧＰＵドライバ３２０がロードされ実行される間、信頼されたＧＰＵドライバ３２０のみがＧＰＵデバイス３４０への排他的アクセスを有することを保証する。これらの空間への他の任意のソフトウェアからのアクセスは、ハイパーバイザ３１０（物理メモリ空間）へトラップするか、または認証によって防止される（ＩＯポートおよび割り込み空間）。

【0040】

信頼されたチャネル３７０が、ＧＰＵドライバ３２０とＧＰＵデバイス３４０との間に確立される。物理メモリ空間の場合、ハイパーバイザ３１０は、ＥＰＴ３５０を活用して、例えば、図４に関して上述したように、エンクレーブ２１０とＧＰＵドライバ３２０との間の信頼されたチャネル確立と同様に、物理メモリ内のＧＰＵドライバ３２０とＧＰＵデバイス３４０との間で共有されるページにマークを付ける。例えば、システム１００は、Ｄｉｆｆｉｅ－Ｈｅｌｌｍａｎ鍵交換を使用し、鍵を使用してエンクレーブとＧＰＵドライバとの間のコードおよびデータを暗号化および復号化することができる。

【0041】

次に図６を参照すると、本発明の一実施形態による、エンクレーブ起動１６０を実施するための構成要素（またはサブプロセス）のブロック図が例示的に示されている。

【0042】

エンクレーブ２１０の初期化、安全なアプリケーションおよびドライバローディング、ならびに信頼されたチャネル確立の後、エンクレーブはアプリケーションコード４１０の実行を開始する。実行中、統合されたＴＥＥ（例えば、エンクレーブ２１０を介して）は、攻撃者が標的とする可能性のあるソフトウェアスタックおよびハードウェア空間全体における機密性（アプリケーション）コード４１０およびデータ実行の機密性を保護する。ユーザアプリケーションは、ＴＥＥによって保護された信頼されたチャネルを介して、ＧＰＵデバイス３４０（図６には図示せず）を使用して計算を安全に加速することができる。

【0043】

次に図７を参照すると、本発明の一実施形態による、計算アクセラレーションを用いてＴＥＥをサポートするシステムアーキテクチャを実装するための例示的なコンピュータシステム（例えば、サーバまたはネットワークデバイス）が示されている。コンピュータシステム５００は、システムバス５０２を介して他の構成要素に動作可能に結合された少なくとも１つのグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）５０３および処理デバイス（ＣＰＵ）５０５を含む。キャッシュ５０６、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５０８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ５２０、ネットワークアダプタ５９０、ユーザインタフェースアダプタ５５０、ログ検索アーキテクチャ１００および表示アダプタ５６０は、システムバス５０２に動作可能に結合することができる。

【0044】

第１の記憶デバイス５２２および第２の記憶デバイス５２９は、Ｉ／Ｏアダプタ５２０によってシステムバス５０２に動作可能に結合することができる。記憶デバイス５２２，５２９は、ディスク記憶デバイス（例えば、磁気または光ディスク記憶デバイス）、ソリッドステート磁気デバイスなどのいずれであってもよい。記憶デバイス５２２，５２９は、同じタイプの記憶デバイスであっても、異なるタイプの記憶デバイスであってもよい。記憶デバイス５２２，５２９のいずれかまたは両方を、システムイベントの様々なログ（例えば、異種ログ）を記憶するためのデータストアまたはデータベースとして動作するように構成することができる。ログ検索アーキテクチャ１００は、本明細書で説明するソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むことができる。

【0045】

トランシーバ５９５は、ネットワークアダプタ５９０によってシステムバス５０２に動作可能に結合することができる。ディスプレイデバイス５６２は、ディスプレイアダプタ５６０によってシステムバス５０２に動作可能に結合される。ログデータ５７５は、例えばログ検索アーキテクチャ１００を介して、システムバス５０２に直接または間接的に動作可能に結合することができる。ログ検索アーキテクチャ１００は、（例えば、ログデータ５７５を介して）一組のクエリログに基づいて履歴データベースから最も類似したログの集合を検索することによって、システム異常検出のために構成することができる。

【0046】

第１のユーザ入力デバイス５５２および第２のユーザ入力デバイス５５９は、ユーザインタフェースアダプタ５５０によってシステムバス５０２に動作可能に結合することができる。ユーザ入力デバイス５５２，５５９は、センサ、キーボード、マウス、キーパッド、ジョイスティック、画像キャプチャデバイス、動作検出デバイス、電力測定デバイス、マイクロフォン、前述のデバイスのうちの少なくとも２つの機能を組み込んだデバイスなどのうちの任意のものとすることができる。もちろん、本発明によれば、他のタイプの入力デバイスを使用することもできる。ユーザ入力デバイス５５２，５５９は、同じタイプのユーザ入力デバイスまたは異なるタイプのユーザ入力デバイスとすることができる。ユーザ入力デバイス５５２，５５９は、システム５００との間で情報を入出力するために使用することができる。

【0047】

本発明の他の実施形態は、任意選択で、マザーボード、または代替的に／追加的に別の記憶媒体、オペレーティングシステム、１つまたは複数のアプリケーションソフトウェアを含むことができ、ならびに１つまたは複数の通信インターフェース（例えば、ＲＳ２３２、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢ）を含むことができる。本発明の実施形態に任意選択で含まれるか、またはそれと一体化可能なコンピューティングデバイスの有用な例には、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、ラップトップ、モバイルコンピューティングデバイス、タブレットＰＣおよびサーバが含まれるが、これらに限定されない。本発明の実施形態によれば、イベントレコードログソースは、コンピュータ記憶媒体とすることができる。

【0048】

もちろん、コンピュータシステム５００は、当業者によって容易に企図されるように、他の要素（図示せず）を含むこともでき、また、特定の要素を省略することもできる。例えば、当業者によって容易に理解されるように、他の様々な入力デバイスおよび／または出力デバイスを、その特定の実装に応じて、コンピュータシステム５００に含めることができる。例えば、様々なタイプの無線および／または有線の入力および／または出力デバイスを使用することができる。さらに、様々な構成の追加のプロセッサ、コントローラ、メモリなども、当業者には容易に理解されるように利用することができる。コンピュータシステム５００のこれらおよび他の変形は、本明細書で提供される本発明の教示を前提として、当業者によって容易に企図される。

【0049】

複数のコンピューティングデバイスは、クラスタ化されたコンピューティングデバイスおよびサーババンク／ファームなどの１つ以上のリソースを分散および共有するような方法で、コンピュータネットワークを形成するために動作可能にリンクすることができることが理解されるべきである。本発明の実施形態では、前述の要素（例えば、デバイス、媒体、ソース、またはモジュール）の各々は、システムの少なくとも１つの他の要素に（例えば、ワイヤレス電子接続を介して）直接的または間接的に通信可能に接続することができる。以下により詳細に記載されるように、本発明のいくつかの実施形態は、単一のコンピューティングデバイス内に完全に含まれ得る。しかしながら、他の実施形態は、複数の相互接続されたまたはネットワーク化されたデバイスおよびリソースを包含することができる。

【0050】

システム５００は、（中央処理ユニット（ＣＰＵ）およびアクセラレータのハードウェア設計に対する変更を実装することなく）計算加速を伴うＴＥＥをサポートするためのシステムアーキテクチャを実装する。システム５００は、ユーザアプリケーションとアクセラレータとの間のすべてのサーフェス（例えば、インターフェース）において機密コードおよびデータを保護する統一されたＴＥＥを可能にする。

【0051】

次に図８を参照すると、本発明の一実施形態に従って例示的に示された、計算アクセラレーションを伴うＴＥＥをサポートするためのシステムアーキテクチャを実装するための方法６００が示されている。

【0052】

ブロック６１０において、システム１００はエンクレーブ２１０を作成する。例えば、システム１００は、ユーザによって与えられた公開鍵および測定ハッシュ２２０を使用して、安全なエンクレーブ２１０を作成する。

【0053】

ブロック６２０において、システム１００は、安全なエンクレーブにロードするユーザアプリケーションをロードする。有効な公開鍵および測定ハッシュがなければ、システム１００は、初期化命令が実行された後でエンクレーブの初期化が失敗することを保証することができる。システム１００は、ＧＰＵドライバ３２０をロードするコードを実行することができる。

【0054】

ブロック６３０において、システム１００は、ＧＰＵドライバ３２０をハイパーバイザ３１０にロードする。例えば、エンクレーブ２１０は、ＧＰＵドライバ３２０を実行するだけの専用のハイパーバイザ３１０を動的に起動することができる。ハイパーバイザ３１０は、最も特権のあるＣＰＵモードから実行すると、ＧＰＵドライバ３２０を、より特権のないモード（ユーザモードおよびカーネルモードを含む）で実行する他のソフトウェアから分離する。

【0055】

ブロック６４０において、システム１００は、エンクレーブ２１０とＧＰＵドライバ３２０との間に信頼されたチャネルを確立する。例えば、システム１００は、拡張ページテーブル（ＥＰＴ）内のページ権限を活用して、ＯＳの物理メモリ内のエンクレーブ２１０とＧＰＵドライバ３２０との間のチャネルを分離することができる。例えば、仮想化技術（例えば、Ｉｎｔｅｌ ＶＭＸ)は、ハイパーバイザがオペレーティングシステムのために管理するＥＰＴを提供することができる。このページテーブルは、オペレーティングシステムが管理し、オペレーティングシステムから非表示にするページテーブルとは異なる。実施例では、ハイパーバイザ（１）は、コードおよびデータを送信するためにＧＰＵドライバおよびＧＰＵハードウェアによって使用されるページを同定し、（２）同定されたページに「アクセス不能」権限を設定することによってページを保護する。

【0056】

ブロック６５０において、システム１００は、ＧＰＵドライバ３２０とＧＰＵデバイス３４０との間に信頼されたチャネルを確立する。例えば、ＧＰＵデバイス３４０によるアクセス毎にＧＰＵドライバ３２０を認証することによって、ハイパーバイザ３１０は、ＧＰＵドライバ３２０がロードされ実行されている間に、信頼されたＧＰＵドライバ３２０のみがＧＰＵデバイス３４０への排他的アクセスを有することを保証する。ＥＰＴのページがＧＰＵドライバまたはＧＰＵハードウェアによってアクセスされると、ハードウェアはページフォルトを生成し（アクセス不能に構成されているため）、ハイパーバイザはページが正当に（すなわち、信頼されたＧＰＵドライバまたはハードウェアによって）アクセスされているかどうかをチェックする機会を受け取る。

【0057】

ブロック６６０で、システム１００は、エンクレーブ２１０とハイパーバイザ３１０とを含む統合されたＴＥＥを起動する。システム１００は、ユーザアプリケーションのアプリケーションコードの実行を開始する。

【0058】

次に図９を参照すると、本発明の一実施形態による、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ（ＩｏＴ）システムまたはデバイスまたはインフラストラクチャにおいて統一されたＴＥＥを実装するための例示的な方法７００が例示的に示されている。

【0059】

ＩｏＴは、インターネットインフラストラクチャを介してコンピューティングデバイスと組み込みデバイスとの高度な接続を可能にする。ＩｏＴは、マシン間通信（Ｍ２Ｍ）を含み、接続されたマシンを連続的に監視して、任意の異常またはバグを検出し、それらを迅速に解決してダウンタイムを最小限に抑えることが重要である。

【0060】

モバイルネットワーク７０５は、例えば、着用可能な、埋め込み可能な、または摂取可能な電子デバイスおよびＩｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ（ＩｏＴ）センサと通信することができる。着用可能な、埋め込み可能な、または摂取可能なデバイスは、少なくとも健康および健康監視デバイス、ならびにフィットネスデバイスを含むことができる。着用可能な、埋め込み可能な、または摂取可能なデバイスは、少なくとも埋め込み可能なデバイス、スマートウォッチ、頭部装着型デバイス、セキュリティおよび予防デバイス、ならびにゲームおよびライフスタイルデバイスをさらに含むことができる。ＩｏＴセンサは、少なくともホーム自動化アプリケーション、自動車アプリケーション、ユーザインターフェースアプリケーション、ライフスタイルおよび／または娯楽アプリケーション、都市および／またはインフラストラクチャアプリケーション、玩具、ヘルスケア、フィットネス、小売タグおよび／またはトラッカ、プラットフォームおよび構成要素などに組み込むことができる。本明細書で説明されるモバイルネットワーク７０５は、任意のタイプの使用、アプリケーション、または操作のために、任意のタイプの電子デバイスと通信することができる。

【0061】

ＩｏＴ(Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ)は、ネットワーク化、センシング、ビッグデータおよび人工知能技術を利用して、製品またはサービスのための完全なシステムを提供する高度な自動化および分析システムである。これらのシステムは、任意の産業またはシステムに適用された場合に、より高い透明性、制御および性能を可能にする。

【0062】

ＩｏＴシステムは、その独特の柔軟性および任意の環境において適切である能力を通して、産業間でアプリケーションを有する。ＩｏＴシステムは、スマートデバイスと強力なイネーブリングテクノロジとによって、データ収集、自動化、操作、およびはるかに多くの機能を強化する。

【0063】

ＩｏＴシステムは、ユーザがシステム内でより深い自動化、分析、および統合を達成することを可能にする。ＩｏＴは、これらの領域の到達範囲およびそれらの精度を改善する。ＩｏＴは、感知、ネットワーク化およびロボット工学のために、既存の技術および新興の技術を利用する。ＩｏＴの特徴には、人工知能、接続性、センサ、能動的係合および小型デバイス使用が含まれる。様々な実施形態では、本発明のモバイルネットワーク７０５は、様々な異なるデバイスおよび／またはシステムと通信することができる。例えば、モバイルネットワーク７０５は、着用可能または携帯型電子デバイス７２０と通信することができる。着用可能／携帯型電子デバイス７２０は、スマート衣類などの埋め込み可能デバイスを含むことができる。着用可能／携帯型デバイス７２０は、スマート時計、ならびにスマートジュエリーを含むことができる。着用可能／携帯型デバイス７２０は、フィットネス監視デバイス、健康および健康監視デバイス、頭部装着型デバイス（例えば、スマート眼鏡）、セキュリティおよび防止システム、ゲームおよびライフスタイルデバイス、スマートフォン／タブレット、メディアプレーヤ、および／またはコンピュータ／コンピューティングデバイスをさらに含むことができる。

【0064】

本発明のモバイルネットワーク７０５は、ホーム自動化７２５、自動車用７３０、ユーザインターフェース７３５、ライフスタイルおよび／または娯楽７４０、小売り７４５、タグおよび／またはトラッカ７５０、プラットフォームおよび構成要素７５５、玩具７６０、および／またはヘルスケア７６５などの様々なアプリケーションのために、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ（ＩｏＴ）センサ７１５とさらに通信することができる。もちろん、当業者は、本明細書で説明されるものに限定されない、任意のタイプのアプリケーションのための任意のタイプの電子デバイスと通信するそのようなモバイルネットワーク７０５を企図することができる。

【0065】

統合されたＴＥＥ７１０は、共有コンピューティング環境としてのクラウドコンピューティングなどのＩｏＴシステムおよびモバイルネットワーク７０５の実装に使用することができ、クラウドユーザおよびクラウドプロバイダの機密コードおよびデータの機密性を保護することができる。

【0066】

本明細書に記載する実施形態は、完全にハードウェアであってもよく、完全にソフトウェアであってもよく、または、ハードウェアおよびソフトウェア要素の両方を含むものであってもよい。好ましい実施形態では、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含むが、これらに限定されないソフトウェアで実施される。

【0067】

実施形態は、コンピュータまたは任意の命令実行システムによって、またはそれに関連して使用するためのプログラムコードを提供する、コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品を含むことができる。コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれに関連して使用するためのプログラムを格納、通信、伝搬、またはトランスポートする任意の装置を含むことができる。媒体は、磁気、光学、電子、電磁気、赤外線、または半導体システム（または装置またはデバイス）、または伝搬媒体とすることができる。媒体は、半導体または固体ステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスクおよび光ディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含むことができる。

【0068】

各コンピュータプログラムは、本明細書に記載する手順を実行するために、記憶媒体または装置がコンピュータによって読み取られるときに、コンピュータの操作を構成し制御するために、汎用または特殊目的のプログラム可能コンピュータによって読み取り可能な、機械読み取り可能な記憶媒体または装置（例えば、プログラムメモリまたは磁気ディスク）に実体的に記憶することができる。本発明のシステムはまた、コンピュータプログラムで構成された、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で実施されるものと考えることができ、その場合、構成された記憶媒体は、コンピュータを特定の所定の方法で動作させて、本明細書に記載する機能を実行させる。

【0069】

プログラムコードを記憶および／または実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを介してメモリ要素に直接的または間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサを含んでもよい。メモリ要素は、プログラムコードの実際の実行中に採用されるローカルメモリ、バルクストレージ、および実行中にバルクストレージからコードが検索される回数を減らすために少なくとも何らかのプログラムコードの一時記憶を提供するキャッシュメモリを含むことができる。入力／出力またはＩ／Ｏ装置（キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などを含むが、これらに限定されない）は、直接または介在するＩ／Ｏコントローラを介してシステムに結合され得る。

【0070】

介在する専用ネットワークまたは公衆ネットワークを介して、データ処理システムを他のデータ処理システムあるいはリモートプリンタまたはストレージデバイスに結合できるようにするために、ネットワークアダプタをシステムに結合することもできる。モデム、ケーブルモデム、およびイーサネット（登録商標）カードは、現在使用可能なネットワークアダプタのタイプの一例に過ぎない。

【0071】

本明細書において、本発明の「一実施形態」又は「一実施形態」とは、その他の変形例と同様に、その実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、特性等が、本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味するものであり、「一実施形態において」又は「一実施形態において」の語句の出現、並びに本明細書全体の様々な箇所に出現する他の変形例は、必ずしも全て同一の実施形態を意味するものではない。しかしながら、本明細書で提供される本発明の教示を前提として、１つまたは複数の実施形態の特徴を組み合わせることができることを理解されたい。

【0072】

以下の「／」、「および／または」、および「少なくとも１つ」、例えば、「Ａ／Ｂ」、「Ａおよび／またはＢ」、および「ＡおよびＢの少なくとも１つ」のいずれかの使用は、第１のリストされた実施例（Ａ）のみの選択、または第２のリストされた実施例（Ｂ）のみの選択、または両方の実施例（ＡおよびＢ）の選択を包含することが意図されることを理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」、および「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」の場合、このような句は、第１のリストされた実施例（Ａ）のみの選択、または第２のリストされた実施例（Ｂ）のみの選択、または第３のリストされた実施例（Ｃ）のみの選択、または第１および第２のリストされた実施例（ＡおよびＢ）のみの選択、または 第１および第３のリストされた実施例（ＡおよびＣ）のみの選択、または第２および第３のリストされた実施例（ＢおよびＣ）のみの選択、または３つすべての実施例（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することを意図する。これは、列挙された項目の数だけ拡張することができる。

【0073】

上記は、あらゆる点で例示的かつ例示的であるが、限定的ではないと理解されるべきであり、本明細書に開示される本発明の範囲は、詳細な説明からではなく、むしろ特許法によって許容される全範囲に従って解釈されるような特許請求の範囲から決定されるべきである。本明細書に示され、説明された実施形態は、本発明の例示にすぎず、当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正を実施することができることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施することができる。このように、本発明の態様を、特許法によって要求される詳細および特殊性と共に説明してきたが、特許状によって保護されることが請求され、望まれるものは、添付の特許請求の範囲に記載されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】