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特許7075345モノのインターネット（ＩｏＴ）システムにおける自動的無線ネットワーク認証のためのシステム及び方法
(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】2022-05-17
(45)【発行日】2022-05-25
(54)【発明の名称】モノのインターネット（ＩｏＴ）システムにおける自動的無線ネットワーク認証のためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
H04W 76/10 20180101AFI20220518BHJP
H04W 84/10 20090101ALI20220518BHJP
H04W 84/12 20090101ALI20220518BHJP
H04W 12/088 20210101ALI20220518BHJP
H04W 88/06 20090101ALI20220518BHJP
【ＦＩ】
H04W76/10
H04W84/10 110
H04W84/12
H04W12/088
H04W88/06
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018535040
(86)(22)【出願日】2017-01-04
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-04-18
(86)【国際出願番号】 US2017012199
(87)【国際公開番号】W WO2017120243
(87)【国際公開日】2017-07-13
【審査請求日】2020-01-06
(31)【優先権主張番号】14/987,253
(32)【優先日】2016-01-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515290745
【氏名又は名称】アフェロ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｆｅｒｏ， Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(72)【発明者】
【氏名】リウ クリフ
(72)【発明者】
【氏名】ポインター ロビー
(72)【発明者】
【氏名】クイン ケリー
【審査官】伊東 和重
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６５２１７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のユーザを含む複数のユーザと関連付けられたデータを記憶するための記憶装置を含むＩｏＴサービスであって、前記データがそれぞれの前記複数のユーザと関連付けられた１つ以上のＩｏＴデバイスにおける情報を含む、前記ＩｏＴサービスと、
インターネットを介して前記ＩｏＴサービスに接続しようと試みる複数のＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブであって、
該複数のＩｏＴデバイスが、前記第１のユーザの第１のＩｏＴデバイス及び第２のＩｏＴデバイスを含み、該第２のＩｏＴデバイスは、前記第１のユーザには最初から関連付けられてはいない新しいＩｏＴデバイスを含んでいる、前記複数のＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブと、
モノのインターネット（ＩｏＴ）ハブにおいて、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＴＬＥ）通信プロトコルを使用する、１つ以上の前記ＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブと第１のローカル無線接続を確立するためのＢＴＬＥインタフェースを含む第１のローカル無線通信インタフェースと、
１つ以上の前記ＩｏＴデバイス、ＩｏＴエクステンダハブ又は他のＷｉＦｉデバイスとのＷｉＦｉ接続を確立するためのＷｉＦｉ通信インタフェースであって、
前記第２のＩｏＴデバイスにおいて、予めプログラムされた非表示サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）と一致するＳＳＩＤとともに予めプログラムされている、前記ＷｉＦｉ通信インタフェースと、
前記ＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブのすべて又はサブセットの代わりに前記インターネットを介してネットワーク接続を確立するネットワークルータと、
前記ＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブから接続要求を受信し、前記ＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブが適切な認証を使用するとき、前記接続要求を認める認証モジュールであって、
前記ＷｉＦｉ通信インタフェースに接続する前記ＩｏＴデバイス又はＩｏＴエクステンダハブのための第１のＷｉＦｉパスコードを含む、前記認証モジュールと、及び、
認証されたホスト名で指定された前記ＩｏＴサービスのサーバ宛ての要求以外のすべての入／出接続要求をブロックする前記ＩｏＴのファイアウォールであって、
前記ＩｏＴハブに接続することを許可された前記複数のＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブの全て又はサブセットを含むように前記ＩｏＴサービスによって遠隔的に更新可能なホワイトリストを含み、前記ＩｏＴサービスは、新しいＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブが前記第１のユーザに与えられたとき、前記ホワイトリストを自動的に更新するようになっているファイアウォールと、を含む、
前記モノのインターネット（ＩｏＴ）ハブと、
を備えた、システムにおいて、
ＩｏＴアプリケーション（ＩｏＴ ａｐｐ）は前記ＩｏＴサービスとの通信チャネルを確立するように前記第１のユーザのモバイルデバイスにインストールされ、前記ＩｏＴハブの前記ＷｉＦｉ通信インタフェースに関連付けられ、第１のＷｉＦｉパスコードを前記ＩｏＴサービスに送信するようになっており、この場合、前記第１のＷｉＦｉパスコードは前記ＷｉＦｉ通信インタフェースに接続するように使用可能になっており、
前記第１のユーザの前記第２のＩｏＴデバイスは、前記ＩｏＴハブを介して又は前記第１のユーザの前記モバイルデバイスにインストールされた前記ＩｏＴ ａｐｐを介して前記ＩｏＴサービスに登録する要求を送信するようになっており、この場合、前記ＩｏＴサービスは、前記第２のＩｏＴデバイスを前記第１のユーザのアカウントに関連付けており、前記第１のＷｉＦｉパスコードを前記第２のＩｏＴデバイスに送信するようになっており、そして、
前記第２のＩｏＴデバイスは、前記第１のＷｉＦｉパスコード及び予めプログラムされたＳＳＩＤを使用して、前記ＩｏＴハブによって与えられた前記第１のユーザのＷｉＦｉネットワーク上での接続を確立するようになっている、システム。
【請求項2】
前記認証モジュールが、既知の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを有するＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブからの接続要求以外の接続要求を拒否するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記認証モジュールが、前記第１のＷｉＦｉパスコードを用いて予め構成されており、前記認証モジュールは、前記予め構成された前記第１のＷｉＦｉパスコードを使用するこれらのＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブに対する前記接続要求を認める、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１のユーザの第２のＩｏＴデバイスはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＴＬＥ）接続を用いて前記ＩｏＴハブ又は前記モバイルデバイスにインストールされる前記ＩｏＴ ａｐｐと接続されるようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記記憶装置は、異なるユーザのためのＷｉＦｉネットワークのためのＷｉＦｉパスコードを記憶するように前記ＩｏＴサービスに維持されるデータベースであって、前記第１のＷｉＦｉパスコード、前記ＩｏＴデバイスから前記ＷｉＦｉパスコードを受け取るためのＩｏＴクラウドサービス、ユーザのモバイルデバイス又はＩｏＴハブを含むデータベースを含んでおり、前記ＩｏＴクラウドサービスは前記データベースに前記ＷｉＦｉパスコードを記憶するようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１のＷｉＦｉパスコードは、前記ＩｏＴサービスが前記第１のＷｉＦｉパスコードにアクセスすることを防止するように前記ＩｏＴサービスに知られていない第１のシークレットを用いて暗号化されるようになっている、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記ＩｏＴハブ、前記第１のユーザの前記モバイルデバイス上の第１のＩｏＴデバイス又はＩｏＴ ａｐｐ上の資格情報管理モジュールをさらに含み、前記ＩｏＴサービス上の資格情報管理モジュールへの接続を確立するように前記第１のＷｉＦｉパスコードを前記ＩｏＴクラウドサービスに与えるようになっている、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記ホワイトリストは、前記ＩｏＴハブへの接続を許可されたそれぞれのＩｏＴデバイス及び／又はＩｏＴエクステンダハブを一意的に識別する識別データをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記識別データは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを含む、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、コンピュータシステムの分野に関する。より具体的には、本発明は、ＩｏＴシステムにおける自動的無線ネットワーク認証のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
「モノのインターネット」は、インターネットインフラストラクチャ内に、一意的に識別可能に組み込まれたデバイスの相互接続を指す。最終的に、ＩｏＴは、事実上あらゆるタイプの物理的なモノが、それ自体若しくはその周囲についての情報を提供し得、及び／又はインターネットをわたってクライアントデバイスを介して遠隔制御され得る、広範囲の新しいタイプのアプリケーションをもたらすことが期待される。
【0003】
ユーザが、ＷｉＦｉに対応したＩｏＴデバイスなどの新しいＷｉＦｉ使用可能なデバイスを手に入れたとき、この新しいデバイスとユーザのホームネットワークの間で登録プロセスが実行される必要がある。このプロセスは、ユーザがＷｉＦｉ資格情報を覚えていない場合、又はデバイスがＷｉＦｉカバレッジエリアの外にある場合、厄介であり得る。更に、デバイスがＷｉＦｉネットワークのカバレッジ縁部にある場合、低カバレッジ状態により登録プロセスが損なわれるため、登録は失敗し、その結果アクセスポイントは新しいデバイスの登録を拒絶することになる。自宅やビジネス内部に複数のＷｉＦｉネットワークを有するユーザにとって、問題はより複雑である。このような状況では、各ネットワークは、それ自体の登録プロセスを必要とすることになる。
【0004】
最終的に、ユーザは、プライベートネットワークをホストする自宅又はビジネス内部にいなくては、新しいデバイスの登録を確立することができない。それ故に、相手先ブランド製造会社（ＯＥＭ）は、初期状態でユーザのＷｉＦｉネットワークに接続する準備ができたデバイスをユーザに送ることができない。
【0005】
本発明のより良好な理解は、以下の図面と併せた以下の詳細な説明から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1A】ＩｏＴシステムアーキテクチャの異なる実施形態を例示する。
【図1B】ＩｏＴシステムアーキテクチャの異なる実施形態を例示する。
【図2】本発明の一実施形態によるＩｏＴデバイスを例示する。
【図3】本発明の一実施形態によるＩｏＴハブを例示する。
【図4A】ＩｏＴデバイスからのデータを制御及び収集し、通知を生成するための本発明の実施形態を例示する。
【図4B】ＩｏＴデバイスからのデータを制御及び収集し、通知を生成するための本発明の実施形態を例示する。
【図5】ＩｏＴデバイスからのデータを収集し、ＩｏＴハブ及び／又はＩｏＴサービスからの通知を生成するための本発明の実施形態を例示する。
【図6】暗号化及びデジタル署名などの改善されたセキュリティ技術を実装する本発明の実施形態を例示する。
【図7】ＩｏＴデバイス上に鍵を記憶するために加入者識別モジュール（subscriber identity module）（ＳＩＭ）が使用されるアーキテクチャの一実施形態を例示する。
【図8A】バーコード又はＱＲコード（登録商標）を使用してＩｏＴデバイスが登録される一実施形態を示す。
【図8B】バーコード又はＱＲコード（登録商標）を使用してペアリングが実行される一実施形態を例示する。
【図9】ＩｏＴハブを使用してＳＩＭをプログラミングするための方法の一実施形態を例示する。
【図10】ＩｏＴデバイスをＩｏＴハブ及びＩｏＴサービスに登録するための方法の一実施形態を例示する。
【図11】ＩｏＴデバイスに送信されるデータを暗号化するための方法の一実施形態を例示する。
【図12】ネットワーク資格情報を収集及び記憶するためのアーキテクチャの一実施形態を例示する。
【図13】ユーザを無線アクセスポイントに登録するためのアーキテクチャの一実施形態を例示する。
【図14】ネットワーク資格情報を収集及び記憶するための方法の一実施形態を例示する。
【図15】記憶された資格情報を使用して新しいデバイスを登録するための方法の一実施形態を例示する。
【図16A】ＩｏＴサービスとＩｏＴデバイスとの間でデータを暗号化するための本発明の異なる実施形態を例示する。
【図16B】ＩｏＴサービスとＩｏＴデバイスとの間でデータを暗号化するための本発明の異なる実施形態を例示する。
【図17】安全な鍵交換を実行し、共通シークレットを生成し、シークレットを使用してキーストリームを生成するための本発明の実施形態を例示する。
【図18】本発明の一実施形態によるパケット構造を例示する。
【図19】ＩｏＴデバイスと正式にペアリングすることなくＩｏＴデバイスとの間でデータを読み書きするための一実施形態に用いられる技術を例示する。
【図20】本発明の一実施形態で用いられるコマンドパケットの例示的なセットを例示する。
【図21】コマンドパケットを使用したトランザクションの例示的なシーケンスを例示する。
【図22】本発明の一実施形態による方法を例示する。
【図23A】本発明の一実施形態による安全なペアリングのための方法を例示する。
【図23B】本発明の一実施形態による安全なペアリングのための方法を例示する。
【図23C】本発明の一実施形態による安全なペアリングのための方法を例示する。
【図24】ＷｉＦｉセキュリティデータを用いてＩｏＴハブを構成するためのシステムの一実施形態を例示する。
【図25】本発明の一実施形態で用いられるシステムアーキテクチャを例示する。
【図26】本発明の一実施形態による方法を例示する。
【図27】認証ロジック及びファイアウォールを有するＷｉＦｉルータを備えるマスターＩｏＴハブの一実施形態を例示する。
【図28】本発明の一実施形態による方法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下の説明では、説明を目的として、以下に記載される本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が示される。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの特定の詳細のうちのいくつかを用いずに実施され得ることは、当業者には明らかである。他の例では、本発明の実施形態の根本的な原理を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造及びデバイスをブロック図の形態で示す。
【0008】
本発明の一実施形態は、新しいＩｏＴデバイス及びアプリケーションを設計及び構築するために開発者によって利用され得るモノのインターネット（ＩｏＴ）プラットフォームを含む。具体的には、一実施形態は、既定のネットワーキングプロトコルスタックを含むＩｏＴデバイス、及びＩｏＴデバイスがインターネットに連結されるＩｏＴハブ用の基本ハードウェア／ソフトウェアプラットフォームを含む。加えて、一実施形態は、ＩｏＴサービスを含み、これを通じてＩｏＴハブ及び接続されたＩｏＴデバイスが、以下に説明するようにアクセスされ、管理され得る。加えて、ＩｏＴプラットフォームの一実施形態は、ＩｏＴサービス、ハブ、及び接続されたデバイスにアクセスし、それらを構成する、ＩｏＴアプリケーション又はウェブアプリケーション（例えば、クライアントデバイス上で実行される）を含む。既存のオンライン小売業者及び他のウェブサイトオペレータは、本明細書に記載されたＩｏＴプラットフォームを利用して、既存のユーザベースに独自のＩｏＴ機能を容易に提供することができる。
【0009】
図１Ａは、本発明の実施形態を実装することができるアーキテクチャプラットフォームの概要を例示する。具体的には、図示の実施形態は、それ自体インターネット２２０を介してＩｏＴサービス１２０に通信可能に連結されている中央ＩｏＴハブ１１０に、ローカル通信チャネル１３０を介して通信可能に連結された複数のＩｏＴデバイス１０１～１０５を含む。ＩｏＴデバイス１０１～１０５のそれぞれは、ローカル通信チャネル１３０のそれぞれを有効にするために、ＩｏＴハブ１１０と最初にペアリングすることができる（例えば、後述するペアリング技術を使用して）。一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は、各ユーザのＩｏＴデバイスから収集されたユーザアカウント情報及びデータを維持するためのエンドユーザデータベース１２２を含む。例えば、ＩｏＴデバイスがセンサ（例えば、温度センサ、加速度計、熱センサ、動作検出器など）を含む場合、データベース１２２は、ＩｏＴデバイス１０１～１０５により収集されるデータを記憶するように継続的に更新され得る。次いで、データベース１２２内に記憶されたデータは、ユーザデバイス１３５上にインストールされたＩｏＴアプリケーション又はブラウザを介して（又はデスクトップ若しくは他のクライアントコンピュータシステムを介して）エンドユーザに、かつウェブクライアント（例えば、ＩｏＴサービス１２０に加入しているウェブサイト１３０など）に、アクセス可能にされてもよい。
【0010】
ＩｏＴデバイス１０１～１０５には、それ自体及びその周辺に関する情報を収集し、収集された情報を、ＩｏＴハブ１１０を介してＩｏＴサービス１２０、ユーザデバイス１３５、及び／又は外部ウェブサイト１３０に提供するための様々なタイプのセンサが備わっていてもよい。ＩｏＴデバイス１０１～１０５のうちのいくつかは、ＩｏＴハブ１１０を介して送信される制御コマンドに応答して、指定された機能を実行することができる。ＩｏＴデバイス１０１～１０５によって収集される情報の様々な具体例及び制御コマンドが以下に提供される。以下に説明する一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１は、ユーザ選択を記録し、ユーザ選択をＩｏＴサービス１２０及び／又はウェブサイトに送信するように設計されたユーザ入力デバイスである。
【0011】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０は、４Ｇ（例えば、モバイルＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ）又は５Ｇセルラーデータサービスなどのセルラーサービス１１５を介してインターネット２２０への接続を確立するセルラー無線を含む。代替的に、又は加えて、ＩｏＴハブ１１０は、ＷｉＦｉアクセスポイント又はルータ１１６を介してＷｉＦｉ接続を確立するためのＷｉＦｉ無線を含むことができ、これは、ＩｏＴハブ１１０をインターネットに（例えば、エンドユーザにインターネットサービスを提供するインターネットサービスプロバイダを介して）連結する。当然のことながら、本発明の基本的な原理は、特定のタイプの通信チャネル又はプロトコルに限定されないことに留意すべきである。
【0012】
一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０５は、電池電力で長期間（例えば、数年）動作することができる超低電力デバイスである。電力を節約するために、ローカル通信チャネル１３０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＬＥ）などの低電力無線通信技術を使用して実装することができる。この実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０５及びＩｏＴハブ１１０のそれぞれには、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ無線及びプロトコルスタックが備わっている。
【0013】
上述したように、一実施形態では、ＩｏＴプラットフォームは、ユーザが、接続されたＩｏＴデバイス１０１～１０５、ＩｏＴハブ１１０、及び／又はＩｏＴサービス１２０にアクセスし、それらを構成することを可能にする、ユーザデバイス１３５上で実行されるＩｏＴアプリケーション又はウェブアプリケーションを含む。一実施形態では、アプリケーション又はウェブアプリケーションは、そのユーザベースにＩｏＴ機能を提供するように、ウェブサイト１３０のオペレータによって設計されてもよい。例示したように、ウェブサイトは、各ユーザに関連するアカウント記録を含むユーザデータベース１３１を維持することができる。
【0014】
図１Ｂは、複数のＩｏＴハブ１１０～１１１、１９０に対する追加の接続オプションを例示する。この実施形態では、単一のユーザが、単一のユーザ構内１８０（例えば、ユーザの自宅又はビジネス）にオンサイトでインストールされた複数のハブ１１０～１１１を有することができる。これは、例えば、ＩｏＴデバイス１０１～１０５のすべてを接続するのに必要な無線範囲を拡張するために行われ得る。上述したように、ユーザが複数のハブ１１０、１１１を有する場合、それらは、ローカル通信チャネル（例えば、Ｗｉｆｉ、イーサネット（登録商標）、電力線ネットワーキングなど）を介して接続されてもよい。一実施形態では、ハブ１１０～１１１のそれぞれは、セルラー１１５又はＷｉＦｉ １１６接続（図１Ｂには明示されていない）を介してＩｏＴサービス１２０への直接接続を確立することができる。代替的に、又は加えて、ＩｏＴハブ１１０などのＩｏＴハブのうちの１つは、「マスター」ハブとして機能することができ、これは、ＩｏＴハブ１１１などのユーザ構内１８０上の他のすべてのＩｏＴハブに接続性及び／又はローカルサービスを提供する（ＩｏＴハブ１１０とＩｏＴハブ１１１を接続する点線で示すように）。例えば、マスターＩｏＴハブ１１０は、ＩｏＴサービス１２０への直接接続を確立する唯一のＩｏＴハブであってもよい。一実施形態では、「マスター」ＩｏＴハブ１１０のみに、ＩｏＴサービス１２０への接続を確立するためのセルラー通信インタフェースが備わっている。このように、ＩｏＴサービス１２０と他のＩｏＴハブ１１１との間のすべての通信は、マスターＩｏＴハブ１１０を通って流れる。この役割において、マスターＩｏＴハブ１１０には、他のＩｏＴハブ１１１とＩｏＴサービス１２０との間で交換されるデータ（例えば、可能であれば、いくつかのデータ要求にローカルでサービスする）に対してフィルタリング動作を実行するための追加のプログラムコードが提供され得る。
【0015】
ＩｏＴハブ１１０～１１１がどのように接続されていようとも、一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は、ハブをユーザと論理的に関連付け、取り付けられたＩｏＴデバイス１０１～１０５のすべてを、インストールされたアプリケーション１３５（及び／又はブラウザベースのインタフェース）を有するユーザデバイスを介してアクセス可能な、単一の包括的なユーザインタフェースの下に結合する。
【0016】
この実施形態では、マスターＩｏＴハブ１１０及び１つ以上のスレーブＩｏＴハブ１１１は、ＷｉＦｉネットワーク１１６、イーサネットネットワーク、及び／又は電力線通信（power-line communications）（ＰＬＣ）ネットワーキング（例えば、ネットワークの全部若しくは一部がユーザの電力線を介して実行される）とすることができる、ローカルネットワークを介して接続してもよい。加えて、ＩｏＴハブ１１０～１１１に対して、ＩｏＴデバイス１０１～１０５のそれぞれは、いくつか例を挙げると、ＷｉＦｉ、イーサネット、ＰＬＣ、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥなどの、任意のタイプのローカルネットワークチャネルを使用して、ＩｏＴハブ１１０～１１１と相互接続してもよい。
【0017】
図１Ｂはまた、第２のユーザ構内１８１にインストールされたＩｏＴハブ１９０を示す。実質的に無制限の数のそのようなＩｏＴハブ１９０は、世界中のユーザ構内のＩｏＴデバイス１９１～１９２からデータを収集するようにインストールされ、構成され得る。一実施形態では、２つのユーザ構内１８０～１８１は、同じユーザに対して構成されてもよい。例えば、一方のユーザ構内１８０がユーザの基本的なホームであり、他方のユーザ構内１８１がユーザのバケーションホームであってもよい。そのような場合、ＩｏＴサービス１２０は、ＩｏＴハブ１１０～１１１、１９０をユーザと論理的に関連付け、取り付けられたすべてのＩｏＴデバイス１０１～１０５、１９１～１９２を、単一の包括的なユーザインタフェースの下に結合し、インストールされたアプリケーション１３５（及び／又はブラウザベースのインタフェース）を有するユーザデバイスを介してアクセス可能にする。
【0018】
図２に例示するように、ＩｏＴデバイス１０１の例示的な実施形態は、プログラムコード及びデータ２０１～２０３を記憶するメモリ２１０と、プログラムコードを実行しデータを処理する低電力マイクロコントローラ２００とを含む。メモリ２１０は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（dynamic random access memory）（ＤＲＡＭ）などの揮発性メモリであってもよいし、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリであってもよい。一実施形態では、不揮発性メモリを永続記憶に使用し、揮発性メモリをプログラムコードの実行及びデータの実行に使用することができる。更に、メモリ２１０は、低電力マイクロコントローラ２００内に統合されてもよく、バス又は通信ファブリックを介して低電力マイクロコントローラ２００に連結されてもよい。本発明の根本的な原理は、メモリ２１０のいかなる特定の実装にも限定されない。
【0019】
例示したように、プログラムコードは、ＩｏＴデバイス１０１のアプリケーション開発者によって利用され得る既定のビルディングブロックのセットを含む、ＩｏＴデバイス２０１及びライブラリコード２０２によって実行される特定用途向けの機能セットを定義するアプリケーションプログラムコード２０３を含むことができる。一実施形態では、ライブラリコード２０２は、各ＩｏＴデバイス１０１とＩｏＴハブ１１０との間の通信を可能にするための通信プロトコルスタック２０１などのＩｏＴデバイスを実装するために必要とされる基本機能のセットを含む。上述したように、一実施形態では、通信プロトコルスタック２０１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥプロトコルスタックを含む。この実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ無線機及びアンテナ２０７は、低電力マイクロコントローラ２００内に統合されてもよい。しかしながら、本発明の基本原理は、いかなる特定の通信プロトコルにも限定されない。
【0020】
図２に示す特定の実施形態はまた、ユーザ入力を受信し、ユーザ入力を低電力マイクロコントローラに提供する複数の入力デバイス又はセンサ２１０を含み、低電力マイクロコントローラは、アプリケーションコード２０３及びライブラリコード２０２に従ってユーザ入力を処理する。一実施形態では、入力デバイスのそれぞれは、エンドユーザにフィードバックを提供するＬＥＤ ２０９を含む。
【0021】
加えて、例示した実施形態は、低電力マイクロコントローラに電力を供給するための電池２０８を含む。一実施形態では、非充電式コイン型電池が使用される。しかしながら、別の実施形態では、統合された充電式電池を使用することができる（例えば、交流電源（図示せず）にＩｏＴデバイスを接続することによって再充電可能）。
【0022】
オーディオを発生するためのスピーカ２０５も設けられている。一実施形態では、低電力マイクロコントローラ２９９は、スピーカ２０５上にオーディオを発生するために圧縮されたオーディオストリーム（例えば、ＭＰＥＧ－４／アドバンストオーディオコーディング（Advanced Audio Coding）（ＡＡＣ）ストリーム）を復号するための、オーディオ復号ロジックを含む。代替的に、低出力マイクロコントローラ２００及び／又はアプリケーションコード／データ２０３が、ユーザが入力デバイス２１０を介して選択を入力すると、エンドユーザに口頭のフィードバックを提供するための、デジタルでサンプリングされたオーディオスニペットを含むことができる。
【0023】
一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１が設計される特定用途に基づいて、１つ以上の他の／代替のＩ／Ｏデバイス又はセンサ２５０が、ＩｏＴデバイス１０１に含まれてもよい。例えば、温度、圧力、湿度などを測定するために環境センサを含めることができる。ＩｏＴデバイスがセキュリティデバイスとして使用される場合には、セキュリティセンサ及び／又はドアロックオープナが含まれてもよい。当然のことながら、これらの例は、単に例示のために提供されている。本発明の基本原理は、いかなる特定のタイプのＩｏＴデバイスにも限定されない。実際に、ライブラリコード２０２が備わった低電力マイクロコントローラ２００の高度にプログラマブルな性質を考慮すると、アプリケーション開発者は、新しいアプリケーションコード２０３及び新しいＩ／Ｏデバイス２５０を容易に開発して、実質的に任意のタイプのＩｏＴアプリケーションのために低電力マイクロコントローラとインタフェースをとることができる。
【0024】
一実施形態では、低電力マイクロコントローラ２００はまた、通信を暗号化するための、及び／又は署名を生成するための暗号鍵を記憶するための安全な鍵ストアを含む。代替的に、鍵は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）内に確保されてもよい。
【0025】
一実施形態では、実質的に電力を消費していない超低電力状態からＩｏＴデバイスを起動させるために、ウェイクアップ受信機２０７が含まれる。一実施形態では、ウェイクアップ受信機２０７は、図３に示すように、ＩｏＴハブ１１０上に構成されたウェイクアップ送信機３０７から受信されたウェイクアップ信号に応答して、ＩｏＴデバイス１０１をこの低電力状態から出させるように構成される。具体的には、一実施形態では、送信機３０７と受信機２０７は共に、テスラコイルなどの電気共振トランス回路を形成する。動作中、ハブ１１０が非常に低い電力状態からＩｏＴデバイス１０１を復帰させる必要がある場合、エネルギは送信機３０７から受信機２０７への無線周波数信号を介して送信される。エネルギ移動の理由で、ＩｏＴデバイス１０１は、それが低電力状態にあるときには、ハブからの信号を継続的に「聞く」必要がないので、実質的に電力を消費しないように構成することができる（ネットワーク信号を介してデバイスを起動させることができる、ネットワークプロトコルの場合と同様に）。むしろ、ＩｏＴデバイス１０１のマイクロコントローラ２００は、送信機３０７から受信機２０７に電気的に送信されたエネルギを使用することによって、事実上パワーダウンされた後にウェイクアップするように構成することができる。
【0026】
図３に例示するように、ＩｏＴハブ１１０はまた、プログラムコード及びデータ３０５を記憶するためのメモリ３１７と、プログラムコードを実行しデータを処理するためのマイクロコントローラなどのハードウェアロジック３０１とを含む。広域ネットワーク（wide area network）（ＷＡＮ）インタフェース３０２及びアンテナ３１０は、ＩｏＴハブ１１０をセルラーサービス１１５に連結する。代替的に、上述したように、ＩｏＴハブ１１０は、ローカルエリアネットワーク通信チャネルを確立するためにＷｉＦｉインタフェース（及びＷｉＦｉアンテナ）又はイーサネットインタフェースなどのローカルネットワークインタフェース（図示せず）を含むこともできる。一実施形態では、ハードウェアロジック３０１はまた、通信を暗号化するための、及び／又は署名を生成／検証するための暗号鍵を記憶するための安全な鍵ストアを含む。代替的に、鍵は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）内に確保されてもよい。
【0027】
ローカル通信インタフェース３０３及びアンテナ３１１は、ＩｏＴデバイス１０１～１０５のそれぞれとのローカル通信チャネルを確立する。上述したように、一実施形態では、ローカル通信インタフェース３０３／アンテナ３１１はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ規格を実装する。しかしながら、本発明の根底にある原理は、ＩｏＴデバイス１０１～１０５とのローカル通信チャネルを確立するためのいかなる特定のプロトコルにも限定されない。図３においては別個のユニットとして示されているが、ＷＡＮインタフェース３０２及び／又はローカル通信インタフェース３０３は、ハードウェアロジック３０１と同じチップ内に組み込まれてもよい。
【0028】
一実施形態では、プログラムコード及びデータは、ローカル通信インタフェース３０３及びＷＡＮインタフェース３０２を介して通信するための別個のスタックを含むことができる通信プロトコルスタック３０８を含む。加えて、デバイスペアリングプログラムコード及びデータ３０６は、ＩｏＴハブを新しいＩｏＴデバイスとペアリングすることができるようにメモリに記憶され得る。一実施形態では、各新しいＩｏＴデバイス１０１～１０５には、ペアリングプロセス中にＩｏＴハブ１１０に通信される一意的なコードが割り当てられる。例えば、一意的なコードは、ＩｏＴデバイス上のバーコードに組み込まれてもよく、かつバーコードリーダ１０６によって読み取られてもよく、又はローカル通信チャネル１３０を介して通信されてもよい。別の実施形態では、一意的なＩＤコードがＩｏＴデバイスに磁気的に組み込まれ、ＩｏＴハブは、無線周波数ＩＤ（radio frequency ID）（ＲＦＩＤ）又は近距離通信（near field communication）（ＮＦＣ）センサなどの磁気センサを有し、ＩｏＴデバイス１０１がＩｏＴハブ１１０の数インチ内で移動するとき、コードを検出する。
【0029】
一実施形態では、一意的なＩＤが通信されると、ＩｏＴハブ１１０は、ローカルデータベース（図示せず）に問い合わせること、コードが許容可能であることを検証するためにハッシュを実行すること、並びに／又はＩｏＴサービス１２０、ユーザデバイス１３５、及び／若しくはウェブサイト１３０と通信することによって、一意的なＩＤを検証して、ＩＤコードの妥当性を確認することができる。妥当性が確認されると、一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０は、ＩｏＴデバイス１０１をペアリングし、メモリ３１７（これは、上述したように、不揮発性メモリを含むことができる）にペアリングデータを記憶する。ペアリングが完了すると、ＩｏＴハブ１１０は、本明細書に記載の様々なＩｏＴ機能を実行するためにＩｏＴデバイス１０１と接続することができる。
【0030】
一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０を実行する組織は、開発者が新しいＩｏＴサービスを容易に設計できるように、ＩｏＴハブ１１０及び基本ハードウェア／ソフトウェアプラットフォームを提供することができる。具体的には、ＩｏＴハブ１１０に加えて、開発者には、ハブ１１０内で実行されるプログラムコード及びデータ３０５を更新するためのソフトウェア開発キット（software development kit）（ＳＤＫ）が提供されてもよい。加えて、ＩｏＴデバイス１０１については、ＳＤＫは、様々な異なるタイプのアプリケーション１０１の設計を容易にするために、ベースのＩｏＴハードウェア（例えば、低電力マイクロコントローラ２００及び図２に示す他の構成要素）用に設計された広範なライブラリコード２０２のセットを含んでもよい。一実施形態では、ＳＤＫは、開発者がＩｏＴデバイスの入力と出力を指定するだけでよいグラフィカルデザインインタフェースを含む。ＩｏＴデバイス１０１がハブ１１０及びサービス１２０に接続することを可能にする通信スタック２０１を含むネットワーキングコードはすべて、開発者のために既に配置されている。加えて、一実施形態では、ＳＤＫは、モバイルデバイス（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）及びＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）デバイス）用のアプリケーションの設計を容易にするライブラリコードベースも含む。
【0031】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０は、ＩｏＴデバイス１０１～１０５とＩｏＴサービス１２０との間のデータの連続的な双方向ストリームを管理する。ＩｏＴデバイス１０１～１０５への／からの更新がリアルタイムで要求される状況（例えば、ユーザがセキュリティデバイス又は環境測定値の現在の状態を見る必要がある状況）では、ＩｏＴハブは、ユーザデバイス１３５及び／又は外部のウェブサイト１３０に定期的な更新を提供するためにオープンＴＣＰソケットを維持することができる。更新を提供するために使用される特定のネットワーキングプロトコルは、基本用途のニーズに基づいて調整されてもよい。例えば、連続的な双方向ストリームを有することが理にかなっていない可能性がある場合、必要なときに情報を収集するために単純な要求／応答プロトコルを使用することができる。
【0032】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴデバイス１０１～１０５の両方が、ネットワークを介して自動的に更新可能である。具体的には、ＩｏＴハブ１１０について新しい更新が利用可能であるとき、ＩｏＴサービス１２０から更新を自動的にダウンロードしてインストールすることができる。それは、古いプログラムコードを交換する前に、まず、更新されたコードをローカルメモリにコピーし、実行して、更新を検証し得る。同様に、ＩｏＴデバイス１０１～１０５のそれぞれについて更新が利用可能である場合、更新は、ＩｏＴハブ１１０によって最初にダウンロードされ、ＩｏＴデバイス１０１～１０５のそれぞれにプッシュアウトされてもよい。各ＩｏＴデバイス１０１～１０５は、ＩｏＴハブに関して上述したのと同様の方法で更新を適用し、更新の結果をＩｏＴハブ１１０に報告することができる。更新が成功した場合、ＩｏＴハブ１１０は、更新をそのメモリから削除し、（例えば、各ＩｏＴデバイスについての新しい更新を確認し続けることができるように）それぞれのＩｏＴデバイスにインストールされているコードの最新バージョンを記録することができる。
【0033】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０は、Ａ／Ｃ電力を介して給電される。具体的には、ＩｏＴハブ１１０は、Ａ／Ｃ電源コードを介して供給されるＡ／Ｃ電圧をより低いＤＣ電圧に変換するための変圧器を備えた電源ユニット３９０を含むことができる。
【0034】
図４Ａは、ＩｏＴシステムを使用してユニバーサル遠隔制御操作を実行するための、本発明の一実施形態を例示する。具体的には、この実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０３のセットには、（ほんの数例を挙げると）空気調節装置／ヒータ４３０、照明システム４３１、及び視聴覚機器４３２を含む、様々な異なるタイプの電子機器を制御する遠隔制御コードを送信するための、赤外線（infrared）（ＩＲ）及び／又は無線周波数（radio frequency）（ＲＦ）ブラスタ４０１～４０３がそれぞれ備わっている。図４Ａに示される実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０３にはまた、以下に説明するように、それらが制御するデバイスの動作を検出するためのセンサ４０４～４０６がそれぞれ備わっている。
【0035】
例えば、ＩｏＴデバイス１０１におけるセンサ４０４は、現在の温度／湿度を検知し、それに応じて、現在の所望の温度に基づき空気調節装置／ヒータ４３０を制御するための温度及び／又は湿度センサであってもよい。この実施形態では、空気調節装置／ヒータ４３０は、遠隔制御デバイス（典型的には、それ自体が温度センサをその中に組み込んだ遠隔制御装置）を介して制御されるように設計されるものである。一実施形態では、ユーザは、ユーザデバイス１３５上にインストールされたアプリケーション又はブラウザを介して、所望の温度をＩｏＴハブ１１０に提供する。ＩｏＴハブ１１０上で実行される制御ロジック４１２は、センサ４０４から現在の温度／湿度データを受信し、それに応じて、所望の温度／湿度に従ってＩＲ／ＲＦブラスタ４０１を制御するように、ＩｏＴデバイス１０１にコマンドを送信する。例えば、温度が所望の温度未満である場合、制御ロジック４１２は、温度を上げるように、ＩＲ／ＲＦブラスタ４０１を介して空気調節装置／ヒータにコマンドを送信してもよい（例えば、空気調節装置をオフにすることか、又はヒータをオンにすることのいずれかによって）。コマンドは、ＩｏＴハブ１１０上のデータベース４１３に記憶された必要な遠隔制御コードを含んでもよい。代替的に、又は加えて、ＩｏＴサービス４２１は、指定されたユーザ選好及び記憶された制御コード４２２に基づき電子機器４３０～４３２を制御するために、制御ロジック４２１を実装してもよい。
【0036】
例示した実施例におけるＩｏＴデバイス１０２は、照明４３１を制御するために使用される。具体的には、ＩｏＴデバイス１０２のセンサ４０５は、照明設備４３１（又は他の照明装置）によってもたらされている光の現在の輝度を検出するように構成された光センサ又は光検出器であってもよい。ユーザは、ユーザデバイス１３５を介して、ＩｏＴハブ１１０に所望の照明レベル（オン又はオフの表示を含む）を指定してもよい。それに応答して、制御ロジック４１２は、照明４３１の現在の輝度レベルを制御するように、ＩＲ／ＲＦブラスタ４０２にコマンドを送信する（例えば、現在の輝度が低すぎる場合は照明を明るくするか、若しくは現在の輝度が高すぎる場合は照明を暗くするか、又は単純に照明をオン若しくはオフにする）。
【0037】
例示した実施例におけるＩｏＴデバイス１０３は、視聴覚機器４３２（例えば、テレビ、Ａ／Ｖ受信機、ケーブル／衛星受信機、ＡｐｐｌｅＴＶ（商標）など）を制御するように構成される。ＩｏＴデバイス１０３のセンサ４０６は、現在の周囲音量レベルを検出するためのオーディオセンサ（例えば、マイクロホン及び関連ロジック）、並びに／又はテレビによって生成された光に基づき、（例えば、指定されたスペクトル内の光を測定することによって）テレビがオンであるか、それともオフであるかを検出するための光センサであってもよい。代替的に、センサ４０６は、検出された温度に基づき、オーディオ機器がオンであるか、それともオフであるかを検出するための、視聴覚機器に接続された温度センサを含んでもよい。この場合も、ユーザデバイス１３５を介したユーザ入力に応答して、制御ロジック４１２は、ＩｏＴデバイス１０３のＩＲブラスタ４０３を介して視聴覚機器にコマンドを送信してもよい。
【0038】
上記が本発明の一実施形態の単なる例示した実施例であることに留意すべきである。本発明の基本原理は、ＩｏＴデバイスによって制御されるいかなる特定のタイプのセンサ又は機器にも限定されない。
【0039】
ＩｏＴデバイス１０１～１０３がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ接続を介してＩｏＴハブ１１０に連結される実施形態では、センサデータ及びコマンドは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥチャネルを介して送信される。しかしながら、本発明の基本原理は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ又はいずれの他の通信標準にも限定されない。
【0040】
一実施形態では、電子機器のそれぞれを制御するために必要とされる制御コードは、ＩｏＴハブ１１０上のデータベース４１３及び／又はＩｏＴサービス１２０上のデータベース４２２に記憶される。図４Ｂに例示するように、制御コードは、ＩｏＴサービス１２０上で維持される異なる機器に対して、制御コード４２２のマスターデータベースからＩｏＴハブ１１０に提供されてもよい。エンドユーザは、ユーザデバイス１３５上で実行されるアプリケーション又はブラウザを介して制御される電子（又は他の）機器のタイプを指定してもよく、それに応答して、ＩｏＴハブ上の遠隔制御コード学習モジュール４９１は、ＩｏＴサービス１２０上の遠隔制御コードデータベース４９２から、必要とされるＩＲ／ＲＦコードを取得してもよい（例えば、一意的なＩＤを有する各電子機器を識別する）。
【0041】
加えて、一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０には、遠隔制御コード学習モジュール４９１が、電子機器と共に提供された元の遠隔制御装置４９５から直接新しい遠隔制御コードを「学習」することを可能にする、ＩＲ／ＲＦインタフェース４９０が備わっている。例えば、空気調節装置４３０と共に提供された元の遠隔制御装置の制御コードが、遠隔制御データベースに含まれていない場合、ユーザは、ユーザデバイス１３５上のアプリケーション／ブラウザを介してＩｏＴハブ１１０と対話して、元の遠隔制御装置によって生成される様々な制御コードをＩｏＴハブ１１０に教えてもよい（例えば、温度を上げる、温度を下げるなど）。遠隔制御コードが学習されると、それらは、ＩｏＴハブ１１０上の制御コードデータベース４１３に記憶されてもよく、かつ／又は中央遠隔制御コードデータベース４９２に含められるように、ＩｏＴサービス１２０に送り返されてもよい（続いて、同じ空気調節装置ユニット４３０を有する他のユーザによって使用されてもよい）。
【0042】
一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０３のそれぞれは、極端に小さいフォームファクタを有し、両面テープ、小さい釘、磁気アタッチメントなどを使用して、それらの対応する電子機器４３０～４３２の上又は付近に取り付けられてもよい。空気調節装置４３０などの１つの機器を制御するために、ＩｏＴデバイス１０１を十分に離して配置し、センサ４０４が自宅内の周囲温度を正確に測定することができるようにすることが望ましい（例えば、空気調節装置上に直接ＩｏＴデバイスを配置すると、温度測定値は、空気調節装置が作動しているときは低すぎになり、ヒータが作動しているときは高すぎになるであろう）。対照的に、照明を制御するために使用されるＩｏＴデバイス１０２は、センサ４０５が現在の照明レベルを検出するために、照明設備４３１の上又は付近に配置されてもよい。
【0043】
記載される一般的な制御機能を提供することに加えて、ＩｏＴハブ１１０及び／又はＩｏＴサービス１２０の一実施形態は、各電子機器の現在の状態に関連した通知をエンドユーザに送信する。通知は、テキストメッセージ及び／又はアプリケーション特有の通知であってもよく、次いで、通知は、ユーザのモバイルデバイス１３５のディスプレイ上に表示されてもよい。例えば、ユーザの空気調節装置が長期間オンであるが温度が変化していない場合、ＩｏＴハブ１１０及び／又はＩｏＴサービス１２０は、空気調節装置が適切に機能していないという通知をユーザに送信してもよい。ユーザが自宅におらず（このことは、動作センサを介して検出されてもよく、若しくはユーザの現在の検出された位置に基づいてもよい）、センサ４０６が、視聴覚機器４３０がオンであることを示すか、又はセンサ４０５が、照明がオンであることを示す場合、ユーザが視聴覚機器４３２及び／又は照明４３１をオフにすることを希望するか尋ねる通知がユーザに送信されてもよい。同じタイプの通知が、任意の機器のタイプに対して送信されてもよい。
【0044】
ユーザが通知を受信すると、彼／彼女は、ユーザデバイス１３５上のアプリケーション又はブラウザを介して電子機器４３０～４３２を遠隔制御してもよい。一実施形態では、ユーザデバイス１３５は、タッチスクリーンデバイスであり、アプリケーション又はブラウザは、機器４３０～４３２を制御するためのユーザが選択可能なボタンを含む遠隔制御装置の画像を表示する。通知を受信した後、ユーザは、グラフィカル遠隔制御装置を開き、様々な異なる機器をオフにするか、又は調節してもよい。ＩｏＴサービス１２０を介して接続されている場合、ユーザの選択は、ＩｏＴサービス１２０からＩｏＴハブ１１０に転送されてもよく、ＩｏＴハブ１１０は、次いで制御ロジック４１２を介して機器を制御することになる。代替的に、ユーザ入力は、ユーザデバイス１３５からＩｏＴハブ１１０に直接送信されてもよい。
【0045】
一実施形態では、ユーザは、電子機器４３０～４３２に対して様々な自動制御機能を実行するように、ＩｏＴハブ１１０上の制御ロジック４１２をプログラミングしてもよい。上記の所望の温度、輝度レベル、及び音量レベルを維持することに加えて、制御ロジック４１２は、ある特定の条件が検出された場合に電子機器を自動的にオフにしてもよい。例えば、制御ロジック４１２が、ユーザが自宅にいないこと、及び空気調節装置が機能していないことを検出する場合、制御ロジック４１２は、空気調節装置を自動的にオフにしてもよい。同様に、ユーザが自宅におらず、センサ４０６が、視聴覚機器４３０がオンであることを示すか、又はセンサ４０５が、照明がオンであることを示す場合、制御ロジック４１２は、視聴覚機器及び照明をそれぞれオフにするように、ＩＲ／ＲＦブラスタ４０３及び４０２を介してコマンドを自動的に送信してもよい。
【0046】
図５は、電子機器５３０及び５３１を監視するためのセンサ５０３及び５０４が備わった、ＩｏＴデバイス１０４及び１０５の追加の実施形態を例示する。具体的には、この実施形態のＩｏＴデバイス１０４は、コンロがオンのままであるときを検出するためにコンロ５３０の上又は付近に配置されてもよい、温度センサ５０３を含む。一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０４は、温度センサ５０３によって測定された現在の温度をＩｏＴハブ１１０及び／又はＩｏＴサービス１２０に送信する。コンロが閾値期間を超えてオンであることが検出される場合（例えば、測定された温度に基づき）、制御ロジック５１２は、コンロ５３０がオンであることをユーザに通知する通知を、エンドユーザのデバイス１３５に送信してもよい。加えて、一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０４は、ユーザからの命令を受信することに応答して、又は自動的に（制御ロジック５１２がそうするようにユーザによってプログラミングされる場合）、のいずれかによって、コンロをオフにするための制御モジュール５０１を含んでもよい。一実施形態では、制御ロジック５０１は、コンロ５３０への電気又はガスを遮断するためのスイッチを備える。しかしながら、他の実施形態では、制御ロジック５０１は、コンロ自体内に統合されてもよい。
【0047】
図５はまた、洗濯機及び／又は乾燥機などのある特定のタイプの電子機器の動作を検出するための動作センサ５０４を有する、ＩｏＴデバイス１０５を例示する。使用され得る別のセンサは、周囲の音量レベルを検出するためのオーディオセンサ（例えば、マイクロホン及びロジック）である。上記の他の実施形態のように、この実施形態は、ある特定の指定された条件が満たされた場合、エンドユーザに通知を送信してもよい（例えば、動作が長期間検出され、洗濯機／乾燥機がオフになっていないことを示す場合）。図５に示されないが、ＩｏＴデバイス１０５にはまた、自動的に、かつ／又はユーザ入力に応答して、（例えば、電気／ガスをオフに切り替えることによって）洗濯機／乾燥機５３１をオフにするための制御モジュールが備わっていてもよい。
【0048】
一実施形態では、制御ロジック及びスイッチを有する第１のＩｏＴデバイスは、ユーザの自宅内のすべての電力をオフにするように構成されてもよく、制御ロジック及びスイッチを有する第２のＩｏＴデバイスは、ユーザの自宅内のすべてのガスをオフにするように構成されてもよい。次いで、センサを有するＩｏＴデバイスは、ユーザの自宅内の電気又はガス駆動の機器の上又は付近に位置付けられてもよい。特定の機器がオンのままである（例えば、コンロ５３０）ことをユーザが通知された場合、ユーザは、自宅内のすべての電気又はガスをオフにするコマンドを送信して、損害を防止してもよい。代替的に、ＩｏＴハブ１１０及び／又はＩｏＴサービス１２０の制御ロジック５１２は、そのような状況において電気又はガスを自動的にオフにするように構成されてもよい。
【0049】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０は、周期的な間隔で通信する。ＩｏＴサービス１２０が、ＩｏＴハブ１１０への接続が切れていることを検出する場合（例えば、指定された継続時間、ＩｏＴハブからの要求又は応答を受信していないことによって）、ＩｏＴサービス１２０は、この情報をエンドユーザのデバイス１３５に通信することになる（例えば、テキストメッセージ又はアプリケーション特有の通知を送信することによって）。
改善されたセキュリティのための実施形態
改善されたセキュリティのための実施形態
【0050】
一実施形態では、各ＩｏＴデバイス１０１の低電力マイクロコントローラ２００及びＩｏＴハブ１１０の低電力ロジック／マイクロコントローラ３０１は、以下に説明する実施形態によって使用される暗号化鍵を記憶するための安全な鍵ストアを含む（例えば、図６～１１及び関連する文章を参照されたい）。代替的に、鍵は、後述するように、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）内に確保されてもよい。
【0051】
図６は、ＩｏＴサービス１２０、ＩｏＴハブ１１０、並びにＩｏＴデバイス１０１及び１０２の間の通信を暗号化するために公開鍵インフラストラクチャ（public key infrastructure）（ＰＫＩ）技術及び／又は対称鍵交換／暗号化技術を使用する、高レベルアーキテクチャを例示する。
【0052】
公開／秘密鍵ペアを使用する実施形態をまず説明し、続いて、対称鍵交換／暗号化技術を使用する実施形態を説明する。具体的には、ＰＫＩを使用するある実施形態において、一意的な公開／秘密鍵ペアが、各ＩｏＴデバイス１０１～１０２、各ＩｏＴハブ１１０、及びＩｏＴサービス１２０に関連付けられる。一実施形態では、新しいＩｏＴハブ１１０がセットアップされるとき、その公開鍵がＩｏＴサービス１２０に提供され、新しいＩｏＴデバイス１０１がセットアップされるとき、その公開鍵がＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０の両方に提供される。デバイス間で公開鍵を安全に交換するための様々な技術を以下に説明する。一実施形態では、いかなる受信デバイスも、署名の妥当性を確認することによって公開鍵の妥当性を検証することができるように、すべての公開鍵が、受信デバイスのすべてに既知である親鍵（すなわち、一種の証明書）によって署名される。したがって、未加工の公開鍵を単に交換するのではなく、むしろこれらの証明書が交換されることになる。
【0053】
例示したように、一実施形態では、各ＩｏＴデバイス１０１、１０２は、各デバイスの秘密鍵を記憶するセキュリティのために、それぞれ、安全な鍵記憶装置６０１、６０３を含む。次いで、セキュリティロジック６０２、１３０４が、安全に記憶された秘密鍵を用いて、本明細書に記載される暗号化／解読動作を実行する。同様に、ＩｏＴハブ１１０は、ＩｏＴハブ秘密鍵、並びにＩｏＴデバイス１０１～１０２及びＩｏＴサービス１２０の公開鍵を記憶するための安全な記憶装置６１１、並びに、鍵を使用して暗号化／解読動作を実行するためのセキュリティロジック６１２を含む。最後に、ＩｏＴサービス１２０は、それ自体の秘密鍵、様々なＩｏＴデバイス及びＩｏＴハブの公開鍵を記憶するセキュリティのための安全な記憶装置６２１、並びに鍵を使用してＩｏＴハブ及びデバイスとの通信を暗号化／解読するためのセキュリティロジック６１３を含んでもよい。一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０がＩｏＴデバイスから公開鍵証明書を受信すると、ＩｏＴハブ１１０は、それを（例えば、上記の親鍵を使用して署名の妥当性を確認することにより）検証し、次いで、その中から公開鍵を抽出し、その公開鍵をその安全な鍵ストア６１１内に記憶することができる。
【0054】
例として、一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０が、コマンド又はデータ（例えば、ドアを開錠するコマンド、センサを読み取る要求、ＩｏＴデバイスにより処理／表示されるべきデータなど）をＩｏＴデバイス１０１に送信する必要があるとき、セキュリティロジック６１３は、ＩｏＴデバイス１０１の公開鍵を使用してそのデータ／コマンドを暗号化して、暗号化されたＩｏＴデバイスパケットを生成する。一実施形態では、次いで、セキュリティロジック１０１３は、ＩｏＴハブ１１０の公開鍵を使用し、ＩｏＴデバイスパケットを暗号化して、ＩｏＴハブパケットを生成し、ＩｏＴハブパケットをＩｏＴハブ１１０に送信する。一実施形態では、デバイス１０１が、それが信頼されるソースから変更されていないメッセージを受信していることを検証することができるように、サービス１２０は、その秘密鍵又は上述の親鍵を用いて、暗号化されたメッセージに署名する。次いで、デバイス１０１は、秘密鍵及び／又は親鍵に対応する公開鍵を使用して、署名の妥当性を確認してもよい。上述したように、対称鍵交換／暗号化技術が、公開／秘密鍵暗号化の代わりに使用されてもよい。これらの実施形態では、１つの鍵をプライベートに記憶し、対応する公開鍵を他のデバイスに提供するのではなく、それぞれのデバイスに、暗号化のために、かつ署名の妥当性を確認するために使用されるものと同じ対称鍵のコピーを提供してもよい。対称鍵アルゴリズムの一例は高度暗号化標準（Advanced Encryption Standard）（ＡＥＳ）であるが、本発明の基本原理は、いかなるタイプの特定の対称鍵にも限定されない。
【0055】
ある対称鍵実装形態を使用すると、各デバイス１０１は、ＩｏＴハブ１１０と対称鍵を交換するために、安全な鍵交換プロトコルに入る。動的対称鍵プロビジョニングプロトコル（Dynamic Symmetric Key Provisioning Protocol）（ＤＳＫＰＰ）などの安全な鍵プロビジョニングプロトコルが、安全な通信チャネルを介して鍵を交換するために使用され得る（例えば、コメント要求（Request for Comments）（ＲＦＣ）６０６３を参照されたい）。しかしながら、本発明の基本原理は、いかなる特定の鍵プロビジョニングプロトコルにも限定されるものではない。
【0056】
対称鍵が交換されると、それらは、各デバイス１０１及びＩｏＴハブ１１０によって、通信を暗号化するために使用され得る。同様に、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０は、安全な対称鍵交換を実行し、次いで、交換された対称鍵を使用して通信を暗号化し得る。一実施形態では、新しい対称鍵が、デバイス１０１とハブ１１０との間、及びハブ１１０とＩｏＴサービス１２０との間で定期的に交換される。一実施形態では、デバイス１０１、ハブ１１０、及びサービス１２０の間での新しい通信セッションのたびに、新しい対称鍵が交換される（例えば、通信セッションごとに新しい鍵が生成され、安全に交換される）。一実施形態では、ＩｏＴハブ内のセキュリティモジュール６１２が信頼される場合、サービス１２０は、ハブセキュリティモジュール１３１２とセッション鍵を交渉し得、次いで、セキュリティモジュール６１２が、各デバイス１２０とセッション鍵を交渉することになる。次いで、サービス１２０からのメッセージは、ハブセキュリティモジュール６１２で解読及び検証され、その後、デバイス１０１への送信のために再暗号化される。
【0057】
一実施形態では、ハブセキュリティモジュール６１２でのセキュリティ侵害を防止するために、１回限りの（恒久的な）インストール鍵が、インストール時にデバイス１０１とサービス１２０との間で交渉されてもよい。メッセージをデバイス１０１に送るとき、サービス１２０は、まずこのデバイスインストール鍵を用いて暗号化／ＭＡＣし、次いでハブのセッション鍵を用いてそれを暗号化／ＭＡＣし得る。次いで、ハブ１１０は、暗号化されたデバイスブロブを検証及び抽出し、それをデバイスに送ることになる。
【0058】
本発明の一実施形態では、リプレイアタックを防止するためにカウンタ機構が実装される。例えば、デバイス１０１からハブ１１０へ（又は逆もまた同様）の連続する通信それぞれに、継続的に増加するカウンタ値が割り当てられ得る。ハブ１１０とデバイス１０１との両方がこの値を追跡し、デバイス間での連続する通信それぞれにおいてその値が正しいことを検証する。これと同じ技術が、ハブ１１０とサービス１２０との間に実装され得る。この方法でカウンタを使用すると、各デバイス間での通信を偽装することがより困難になるであろう（カウンタ値が誤ったものになるため）。しかしながら、これを用いずとも、サービスとデバイスとの間で共有されたインストール鍵は、すべてのデバイスに対するネットワーク（ハブ）規模の攻撃を防止するであろう。
【0059】
一実施形態では、公開／秘密鍵暗号化を使用するとき、ＩｏＴハブ１１０は、その秘密鍵を使用してＩｏＴハブパケットを解読し、暗号化されたＩｏＴデバイスパケットを生成し、それを、関連付けられたＩｏＴデバイス１０１に送信する。次いで、ＩｏＴデバイス１０１は、その秘密鍵を使用してＩｏＴデバイスパケットを解読して、ＩｏＴサービス１２０を起点とするコマンド／データを生成する。次いで、ＩｏＴデバイス１０１は、データを処理し、かつ／又はコマンドを実行してもよい。対称暗号化を使用すると、各デバイスは、共有された対称鍵を用いて暗号化及び解読を行う。いずれかの場合であれば、各送信デバイスはまた、受信デバイスがメッセージの信頼性を検証することができるように、その秘密鍵を用いてメッセージに署名してもよい。
【0060】
異なる鍵のセットが、ＩｏＴデバイス１０１からＩｏＴハブ１１０への通信及びＩｏＴサービス１２０への通信を暗号化するために使用されてもよい。例えば、ある公開／秘密鍵構成を使用すると、一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１上のセキュリティロジック６０２が、ＩｏＴハブ１１０の公開鍵を使用して、ＩｏＴハブ１１０に送信されたデータパケットを暗号化する。次いで、ＩｏＴハブ１１０上のセキュリティロジック６１２は、ＩｏＴハブの秘密鍵を使用して、データパケットを解読し得る。同様に、ＩｏＴデバイス１０１上のセキュリティロジック６０２及び／又はＩｏＴハブ１１０上のセキュリティロジック６１２は、ＩｏＴサービス１２０の公開鍵を使用して、ＩｏＴサービス１２０に送信されたデータパケットを暗号化し得る（これは次いで、ＩｏＴサービス１２０上のセキュリティロジック６１３によって、サービスの秘密鍵を使用して解読され得る）。対称鍵を使用すると、デバイス１０１及びハブ１１０は、ある対称鍵を共有し得、一方でハブ及びサービス１２０は、異なる対称鍵を共有し得る。
【0061】
上記の説明において、ある特定の具体的詳細が上に記載されているが、本発明の基本原理は様々な異なる暗号化技術を使用して実装され得ることに留意すべきである。例えば、上述した一部の実施形態は非対称の公開／秘密鍵ペアを使用するが、別の実施形態は、様々なＩｏＴデバイス１０１～１０２、ＩｏＴハブ１１０、及びＩｏＴサービス１２０の間で安全に交換される対称鍵を使用し得る。更に、一部の実施形態では、データ／コマンド自体は暗号化されないが、データ／コマンド（又は他のデータ構造）上の署名を生成するために鍵が使用される。次いで、受信者が、その鍵を使用して署名の妥当性を確認し得る。
【0062】
図７に例示するように、一実施形態では、各ＩｏＴデバイス１０１上の安全な鍵記憶装置は、プログラマブル加入者識別モジュール（ＳＩＭ）７０１を使用して実装される。この実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１は、ＩｏＴデバイス１０１上のＳＩＭインタフェース７００内に据え付けられたプログラムされていないＳＩＭカード７０１と共にエンドユーザに最初に提供され得る。１つ以上の暗号鍵のセットを用いてＳＩＭをプログラミングするために、ユーザは、プログラマブルＳＩＭカード７０１をＳＩＭインタフェース５００から取り出し、それをＩｏＴハブ１１０上のＳＩＭプログラミングインタフェース７０２に挿入する。次いで、ＩｏＴハブ上のプログラミングロジック７２５が、ＩｏＴデバイス１０１をＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０に登録／ペアリングするように、ＳＩＭカード７０１を安全にプログラミングする。一実施形態では、公開／秘密鍵ペアは、プログラミングロジック７２５によってランダムに生成されてもよく、次いで、このペアの公開鍵は、ＩｏＴハブの安全な記憶デバイス４１１内に記憶されてもよく、一方で秘密鍵は、プログラマブルＳＩＭ ７０１内に記憶されてもよい。加えて、プログラミングロジック５２５は、ＩｏＴハブ１１０、ＩｏＴサービス１２０、及び／又は任意の他のＩｏＴデバイス１０１の公開鍵を、（ＩｏＴデバイス１０１上のセキュリティロジック１３０２による発信データの暗号化に使用するために）ＳＩＭカード６０１上に記憶してもよい。ＳＩＭ ７０１がプログラミングされると、新しいＩｏＴデバイス１０１に、ＳＩＭを安全な識別子として使用して（例えば、ＳＩＭを用いてデバイスを登録するための既存の技術を使用して）ＩｏＴサービス１２０がプロビジョニングされ得る。プロビジョニング後、ＩｏＴハブ１１０とＩｏＴサービス１２０との両方が、ＩｏＴデバイスの公開鍵のコピーを、ＩｏＴデバイス１０１との通信を暗号化する際に使用されるように安全に記憶する。
【0063】
図７に関して上述した技術は、新しいＩｏＴデバイスをエンドユーザに提供する際に多大な柔軟性を提供する。（現在行われているのと同様に）ユーザが販売／購入の際に各ＳＩＭを特定のサービスプロバイダに直接登録することを要するのではなく、ＳＩＭは、エンドユーザによりＩｏＴハブ１１０を介して直接プログラミングされてもよく、プログラミングの結果は、ＩｏＴサービス１２０に安全に通信され得る。それ故に、新しいＩｏＴデバイス１０１がオンライン又はローカルの小売業者からエンドユーザに販売され、後にＩｏＴサービス１２０が安全にプロビジョニングされ得る。
【0064】
ＳＩＭ（加入者識別モジュール）という具体的な文脈において登録及び暗号化技術を上述したが、本発明の基本原理は「ＳＩＭ」デバイスに限定されない。むしろ、本発明の基本原理は、暗号鍵セットを記憶するための安全な記憶装置を有する、いかなるタイプのデバイスを使用して実装されてもよい。更に、上記の実施形態は取り外し可能なＳＩＭデバイスを含むのに対し、一実施形態では、ＳＩＭデバイスは取り外し可能でないが、ＩｏＴデバイス自体が、ＩｏＴハブ１１０のプログラミングインタフェース７０２に挿入されてもよい。
【0065】
一実施形態では、ユーザがＳＩＭ（又は他のデバイス）をプログラミングすることを要するのではなく、ＳＩＭは、エンドユーザへの流通前に、ＩｏＴデバイス１０１に予めプログラミングされる。この実施形態において、ユーザがＩｏＴデバイス１０１をセットアップするとき、本明細書に記載される様々な技術が、ＩｏＴハブ１１０／ＩｏＴサービス１２０と新しいＩｏＴデバイス１０１との間で暗号鍵を安全に交換するために使用され得る。
【0066】
例えば、図８Ａに例示するように、各ＩｏＴデバイス１０１又はＳＩＭ ４０１は、ＩｏＴデバイス１０１及び／又はＳＩＭ ７０１を一意的に識別するバーコード又はＱＲコード７０１と共に梱包されていてもよい。一実施形態では、バーコード又はＱＲコード８０１は、ＩｏＴデバイス１０１又はＳＩＭ １００１の公開鍵の符号化表現を含む。代替的に、バーコード又はＱＲコード８０１は、ＩｏＴハブ１１０及び／又はＩｏＴサービス１２０によって、公開鍵を識別又は生成するために使用されてもよい（例えば、安全な記憶装置内に既に記憶されている公開鍵に対するポインタとして使用される）。バーコード又はＱＲコード６０１は、別個のカード上に（図８Ａに示されるように）印刷されてもよく、又はＩｏＴデバイス自体上に直接印刷されてもよい。バーコードが印刷される場所に関わらず、一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０には、バーコードを読み取り、得られたデータをＩｏＴハブ１１０上のセキュリティロジック１０１２及び／又はＩｏＴサービス１２０上のセキュリティロジック１０１３に提供するための、バーコードリーダ２０６が備わっている。次いで、ＩｏＴハブ１１０上のセキュリティロジック１０１２は、その安全な鍵記憶装置１０１１内にＩｏＴデバイスの公開鍵を記憶してもよく、ＩｏＴサービス１２０上のセキュリティロジック１０１３は、その安全な記憶装置１０２１内に公開鍵を（後の暗号化通信に使用するために）記憶してもよい。
【0067】
一実施形態では、バーコード又はＱＲコード８０１内に含まれるデータはまた、インストールされたＩｏＴアプリケーション又はＩｏＴサービスプロバイダにより設計されたブラウザベースのアプレットを用いて、ユーザデバイス１３５（例えば、ｉＰｈｏｎｅ又はＡｎｄｒｏｉｄデバイスなど）によりキャプチャされてもよい。キャプチャされると、バーコードデータは、安全な接続（例えば、セキュアソケットレイヤー（secure sockets layer）（ＳＳＬ）接続など）を介して、ＩｏＴサービス１２０に安全に通信され得る。バーコードデータはまた、安全なローカル接続を介して（例えば、ローカルＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ接続を介して）、クライアントデバイス１３５からＩｏＴハブ１１０に提供されてもよい。
【0068】
ＩｏＴデバイス１０１上のセキュリティロジック１００２及びＩｏＴハブ１１０上のセキュリティロジック１０１２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを使用して実装され得る。例えば、一実施形態では、セキュリティロジック１００２、１０１２は、ＩｏＴデバイス１０１とＩｏＴハブ１１０との間にローカル通信チャネル１３０を確立するために使用されるチップ（例えば、ローカルチャネル１３０がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥである場合は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥチップ）内に実装される。セキュリティロジック１００２、１０１２の具体的な位置に関わらず、一実施形態では、セキュリティロジック１００２、１０１２は、ある特定のタイプのプログラムコードを実行するために安全な実行環境を確立するように設計される。これは、例えば、ＴｒｕｓｔＺｏｎｅ技術（一部のＡＲＭプロセッサで利用可能）及び／又はトラステッド・エグゼキューション・テクノロジー（Ｉｎｔｅｌにより設計）を使用することによって、実装され得る。当然のことながら、本発明の基本原理は、いかなる特定のタイプの安全な実行技術にも限定されない。
【0069】
一実施形態では、バーコード又はＱＲコード７０１は、各ＩｏＴデバイス１０１をＩｏＴハブ１１０とペアリングするために使用され得る。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥデバイスをペアリングするために現在使用されている標準的な無線ペアリングプロセスを使用するのではなく、バーコード又はＱＲコード７０１内に組み込まれたペアリングコードをＩｏＴハブ１１０に提供して、ＩｏＴハブを対応するＩｏＴデバイスとペアリングしてもよい。
【0070】
図８Ｂは、ＩｏＴハブ１１０上のバーコードリーダ２０６が、ＩｏＴデバイス１０１に関連付けられたバーコード／ＱＲコード８０１をキャプチャする、一実施形態を例示する。上述したように、バーコード／ＱＲコード８０１は、ＩｏＴデバイス１０１上に直接印刷されてもよく、又はＩｏＴデバイス１０１と共に提供される別個のカード上に印刷されてもよい。いずれの場合においても、バーコードリーダ２０６は、バーコード／ＱＲコード８０１からペアリングコードを読み取り、このペアリングコードをローカル通信モジュール８８０に提供する。一実施形態では、ローカル通信モジュール８８０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥチップ及び関連付けられたソフトウェアであるが、本発明の基本原理は、いかなる特定のプロトコル標準にも限定されない。ペアリングコードが受信されると、それは、ペアリングデータ８８５を含む安全な記憶装置内に記憶され、ＩｏＴデバイス１０１とＩｏＴハブ１１０とが自動的にペアリングされる。この方法でＩｏＴハブが新しいＩｏＴデバイスとペアリングされるたびに、そのペアリングに関するペアリングデータが、安全な記憶装置６８５内に記憶される。一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０のローカル通信モジュール８８０がペアリングコードを受信すると、それは、このコードを鍵として使用して、ローカル無線チャネルを介したＩｏＴデバイス１０１との通信を暗号化し得る。
【0071】
同様に、ＩｏＴデバイス１０１側では、ローカル通信モジュール８９０が、ＩｏＴハブとのペアリングを示すペアリングデータを、ローカルの安全な記憶デバイス８９５内に記憶する。ペアリングデータ８９５は、バーコード／ＱＲコード８０１で識別される予めプログラミングされたペアリングコードを含んでもよい。ペアリングデータ８９５はまた、安全なローカル通信チャネルを確立するために必要な、ＩｏＴハブ１１０上のローカル通信モジュール８８０から受信されるペアリングデータ（例えば、ＩｏＴハブ１１０との通信を暗号化するための追加の鍵）を含んでもよい。
【0072】
したがって、バーコード／ＱＲコード８０１は、ペアリングコードが無線で送信されないため、現在の無線ペアリングプロトコルよりも遥かに安全な方法でローカルペアリングを実行するために使用され得る。加えて、一実施形態では、ペアリングに使用されるものと同じバーコード／ＱＲコード８０１を使用して暗号鍵を識別し、ＩｏＴデバイス１０１からＩｏＴハブ１１０へ、かつＩｏＴハブ１１０からＩｏＴサービス１２０への安全な接続を構築することができる。
【0073】
本発明の一実施形態によるＳＩＭカードをプログラミングするための方法が、図９に例示される。本方法は、上述のシステムアーキテクチャ内で実装され得るが、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。
【0074】
９０１において、ユーザは、空のＳＩＭカードを備えた新しいＩｏＴデバイスを受け取り、８０２において、ユーザは、空のＳＩＭカードをＩｏＴハブに挿入する。９０３において、ユーザは、１つ以上の暗号鍵のセットを用いて空のＳＩＭカードをプログラミングする。例えば、上述のように、一実施形態において、ＩｏＴハブは、公開／秘密鍵ペアをランダムに生成し、秘密鍵をＳＩＭカード上に、かつ公開鍵をそのローカルの安全な記憶装置内に記憶し得る。加えて、９０４において、ＩｏＴデバイスを識別し、かつＩｏＴデバイスとの暗号化通信を確立するために使用され得るように、少なくとも公開鍵がＩｏＴサービスに送信される。上述したように、一実施形態では、「ＳＩＭ」カード以外のプログラマブルデバイスが、図９に示される方法でＳＩＭカードと同じ機能を実行するために使用されてもよい。
【0075】
新しいＩｏＴデバイスをネットワークに統合するための方法が、図１０に例示される。本方法は、上述のシステムアーキテクチャ内で実装され得るが、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。
【0076】
１００１において、ユーザは、暗号鍵が予め割り当てられている新しいＩｏＴデバイスを受け取る。１００２において、この鍵がＩｏＴハブに安全に提供される。上述のように、一実施形態では、これは、ＩｏＴデバイスに関連付けられたバーコードを読み取って、デバイスに割り当てられた公開／秘密鍵ペアの公開鍵を識別することを伴う。バーコードは、ＩｏＴハブによって直接読み取られても、又はアプリケーション若しくはブラウザを介してモバイルデバイスによってキャプチャされてもよい。別の実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥチャネル、近距離通信（ＮＦＣ）チャネル、又は安全なＷｉＦｉチャネルなどの安全な通信チャネルが、鍵の交換のためにＩｏＴデバイスとＩｏＴハブとの間に確立されてもよい。鍵の送信方法に関わらず、受信されると、鍵はＩｏＴハブデバイスの安全な鍵ストア内に記憶される。上述のように、セキュアエンクレーブ、トラステッド・エグゼキューション・テクノロジー（Trusted Execution Technology）（ＴＸＴ）、及び／又はＴｒｕｓｔｚｏｎｅなどの様々な安全な実行技術が、鍵の記憶及び保護のためにＩｏＴハブで使用され得る。加えて、１００３において、鍵はＩｏＴサービスに安全に送信され、ＩｏＴサービスは、この鍵をそれ自体の安全な鍵ストア内に記憶する。ＩｏＴサービスは次いで、この鍵を使用して、ＩｏＴデバイスとの通信を暗号化し得る。この場合も、この交換は、証明書／署名付き鍵を使用して実行されてもよい。ハブ１１０内では、記憶された鍵の改変／追加／除去を防止することが特に重要である。
【0077】
公開／秘密鍵を使用してコマンド／データをＩｏＴデバイスに安全に通信するための方法が、図１１に例示される。本方法は、上述のシステムアーキテクチャ内で実装され得るが、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。
【0078】
１１０１において、ＩｏＴサービスは、ＩｏＴデバイス公開鍵を使用してデータ／コマンドを暗号化して、ＩｏＴデバイスパケットを作成する。次いで、ＩｏＴサービスは、ＩｏＴハブの公開鍵を使用し、このＩｏＴデバイスパケットを暗号化して、ＩｏＴハブパケットを作成する（例えば、ＩｏＴデバイスパケット周囲のＩｏＴハブラッパーを作成する）。１１０２において、ＩｏＴサービスは、ＩｏＴハブパケットをＩｏＴハブに送信する。１１０３において、ＩｏＴハブは、ＩｏＴハブの秘密鍵を使用してＩｏＴハブパケットを解読して、ＩｏＴデバイスパケットを生成する。次いで、１１０４において、ＩｏＴハブは、ＩｏＴデバイスパケットをＩｏＴデバイスに送信し、ＩｏＴデバイスは、１１０５において、ＩｏＴデバイス秘密鍵を使用してＩｏＴデバイスパケットを解読して、データ／コマンドを生成する。１１０６において、ＩｏＴデバイスは、データ／コマンドを処理する。
【0079】
対称鍵を使用するある実施形態において、対称鍵交換は、各デバイス間（例えば、各デバイスとハブと、及びハブとサービスとの間）で交渉され得る。鍵交換が完了すると、各送信デバイスは、対称鍵を使用して各送信を暗号化し、かつ／又はそれに署名し、その後、データを受信デバイスに送信する。
自動的無線ネットワーク認証のための実施形態
自動的無線ネットワーク認証のための実施形態
【0080】
ＩｏＴハブをＷｉＦｉネットワークなどのローカル無線ネットワークに接続するためには、ユーザは、ネットワークセキュリティ鍵又はパスワードなどのネットワーク資格情報を提供しなければならない。ユーザＩＤ／パスワードの組み合わせなどの他の認証層が必要とされることもある。一実施形態では、ＩｏＴハブが、ユーザにより提供されたネットワーク資格情報を使用してローカル無線ネットワークに無事接続すると、ＩｏＴハブは、このネットワーク資格情報をＩｏＴサービス１２０などの安全な記憶位置に安全に送信する。続いて、ユーザが新しいＩｏＴデバイスを受け取るとき、このＩｏＴデバイスは、ネットワーク資格情報要求をＩｏＴハブに送信するように構成されていてもよい。それに応答して、ＩｏＴハブは、この要求をＩｏＴサービス１２０に転送することができ、ＩｏＴサービス１２０は、例えば、ＩｏＴデバイス、ユーザ、及び／又はそれへの接続が必要とされるアクセスポイントの識別を使用して、資格情報データベース内でルックアップを行い、関連するネットワーク資格情報を識別することができる。ネットワーク資格情報が識別され得る場合、ネットワーク資格情報がＩｏＴデバイスに送り返され、次いで、ＩｏＴデバイスは、このネットワーク資格情報を使用してローカル無線ネットワークにシームレスに接続する。
【0081】
図１２は、ＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０が本明細書に記載の資格情報処理技術を実装する、例示的なシステムアーキテクチャを例示する。例示したように、ユーザは、ネットワークセキュリティ鍵又はパスワードなどのネットワーク資格情報をユーザデバイス１３５（これは、モバイルスマートフォンデバイス、装着可能なデータ処理デバイス、ラップトップコンピュータ、又はデスクトップコンピュータであり得る）を介してＩｏＴハブ１２０２に提供し得る。ユーザデバイス１３５は、最初に有線接続又はＢＴＬＥなどの近距離無線接続を通じてＩｏＴハブ１２０２に接続し、ユーザは、ＩｏＴハブ１２０２と接続するように構成されたアプリケーション又はブラウザを介して資格情報を提供する。
【0082】
一実施形態では、ネットワーク資格情報は、Ｗｉ－Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ（ＷＰＡ）又はＷｉ－Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ ＩＩ（ＷＰＡ２）などのセキュリティ鍵を含む。この実施形態では、ネットワーク資格情報は、ＷＰＡパーソナル実装用の事前共有鍵（ＰＳＫ）の形態であってもよく、又はＷＰＡエンタープライズ（これは、ＲＡＤＩＵＳ認証サーバ及び様々な形態の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を利用できる）により使用されるものなどのより先進の認証技術に依拠してもよい。
【0083】
使用される特定の認証／暗号化技術に関わらず、必要なネットワーク資格情報をユーザが提供すると、ＩｏＴハブ１２０２は、その資格情報を使用してＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００への安全な無線接続を確立し、次いで、ＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００が、インターネット１２２２をわたってクラウドサービス１２２０への接続を提供する。一実施形態では、ＩｏＴハブ１２１０上の資格情報管理モジュール１２１０は、クラウドサービス１２２０上の資格情報管理モジュール１２１５との接続を確立する（例えば、これは、上記のＩｏＴサービス１２０又は外部ウェブサイト１３０であってもよい）。
【0084】
一実施形態では、上記の鍵ベースの技術のうち１つ以上を用いて、ＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０とクラウドサービス１２２０上の資格情報管理モジュール１２１５の間の接続が必ず安全であるようにしてもよい（例えば、対称鍵又は非対称鍵を使用してすべてのネットワートラフィックを暗号化することにより）。安全な接続が確立されると、ＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０は、ネットワーク資格情報のコピーをクラウドサービス上の資格情報管理モジュール１２１５に送信し、資格情報管理モジュール１２１５は、資格情報のコピーを安全な資格情報データベース１２３０内に記憶する。資格情報データベース１２３０は、ＩｏＴハブ１２０２を一意的に識別するデータ、ＩｏＴハブ１２０２に関連付けられたユーザアカウントを一意的に識別するデータ、及び／又はＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００を一意的に識別するデータ（ネットワーク資格情報が必ず正しいユーザ及びＷｉＦｉアクセスポイント／ルータに関連付けられるようにするために）を含んでもよい。
【0085】
図１３に例示するように、ネットワーク資格情報が資格情報データベース１２３０内に記憶された後で、ユーザが新しいＩｏＴデバイス１３００を購入すると、このＩｏＴデバイスは、そのローカル無線インタフェース（例えば、ＢＴＬＥ）を有効にし、カバレッジ内に有効なデバイス（例えば、ＩｏＴハブ１２０２、他のＩｏＴデバイス、又はユーザのモバイルデバイス）がないか検索することになる。図１３に示される特定の実施形態では、ＩｏＴデバイス１３００は、ＩｏＴハブ１２０２を検出し、それに接続している。一実施形態では、接続が確立されると、ネットワーク登録モジュール１３１０が、ネットワーク資格情報要求をＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０に送信する。資格情報要求は、ＩｏＴデバイス１３００が接続することを希望するＷｉＦＩアクセスポイント／ルータ１２００を識別するデータ（例えば、ＳＳＩＤ、ＭＡＣアドレス、又はＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００を一意的に識別する他のデータ）、並びにＩｏＴデバイス１３００を一意的に識別するデータを含んでもよい。
【0086】
次いで、資格情報管理モジュール１２１０は、資格情報管理要求をクラウドサービス１２２０上の資格情報管理モジュール１２１５に安全に送信し、資格情報管理モジュール１２１５は、ユーザ、ＩｏＴデバイス１３００、及び／又はＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００を一意的に識別するデータを使用して資格情報データベース１２３０内でルックアップを行う。この場合も、任意の鍵ベースのセキュリティ技術を使用して、ＩｏＴハブとクラウドサービスの間の接続が必ず安全であるようにしてもよい。要求の中で提供されたデータに基づいて資格情報が発見された場合、資格情報管理モジュール１２１５は、ネットワーク資格情報をＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０に安全に送り返し、次いで、資格情報管理モジュール１２１０は、そのネットワーク資格情報をＩｏＴデバイス１３００のネットワーク登録モジュール１３１０に提供する。次いで、ＩｏＴデバイス１３００は、ネットワーク資格情報を使用してＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００への安全な接続を自動的に確立する。結果として、ユーザは、ＷｉＦｉアクセスポイント／ルータ１２００に接続するために新しいＩｏＴデバイス１３００を手動で構成する必要がない。むしろ、ネットワーク資格情報が既にクラウドサービス１２２０上のそのユーザのアカウントに関連付けられているため、ネットワーク資格情報はＩｏＴデバイス１３００に自動的に提供され得、次いで、ＩｏＴデバイス１３００はシームレスにネットワークに接続することになる。
【0087】
上述したように、図１３はＩｏＴハブ１２０２を通じて接続するＩｏＴデバイス１３００を例示しているものの、ＩｏＴデバイス１３００は、ＩｏＴハブ１２０２が範囲内にない場合、別のＩｏＴデバイスを通じて接続してもよい。次いで、他のＩｏＴデバイス（これは、ＩｏＴハブに接続されている）が、新しいＩｏＴデバイスをＩｏＴハブ１２０２上の資格情報管理モジュール１２１０に連結してもよい。同様に、ＩｏＴハブと別のＩｏＴの両方が利用不可能（例えば、範囲外）である場合、ＩｏＴデバイス１３００は、ユーザのモバイルデバイス１３５に接続するように構成されてもよく、モバイルデバイス１３５は、クラウドサービス上の資格情報管理モジュール１２１５に（直接、又はＩｏＴハブ１２０２を通じて、のいずれかにより）接続するためのブラウザ／アプリケーションを含んでもよい。
【0088】
一実施形態では、ＩｏＴハブ１３００上のネットワーク登録モジュール１３１０は、まずＩｏＴハブ１２０２を、次いで別のＩｏＴデバイスを、次いでユーザモバイルデバイスを検索するように構成される。次いで、ネットワーク登録モジュール１３１０は、上記デバイスのうち最初のものに接続し、接続を提供することになる。上記の接続は、ＢＴＬＥを含むが、それに限定されない任意の種類のローカル通信プロトコルを使用して形成することができる。
【0089】
一実施形態では、ネットワーク資格情報は、ＩｏＴハブ１２０２によりアクセス可能な安全な記憶デバイス内にローカルに記憶されてもよく、又はＩｏＴハブ１２０２内に収容されてもよい（クラウドサービス１２２０上に遠隔にネットワーク資格情報を記憶することに加えて、又はその代わりに）。それ故に、この実施形態では、ネットワーク資格情報は、クラウドサービス１２２０への遠隔クエリの必要性なしに提供され得る。
【0090】
「クラウドサービス」及び「ＩｏＴクラウドサービス」という用語は、本明細書に記載のＩｏＴデバイス用のネットワーク資格情報を記憶及び提供することができるインターネット上の任意のサービスを指し得る（例えば、上記のＩｏＴサービス及び外部サービスなど）。一実施形態では、クラウドサービス１２２０は、ＩｏＴハブ及びＩｏＴデバイスをエンドユーザに提供する主体と同じ主体により所有及び運営される。別の実施形態では、ＩｏＴデバイスのうち少なくとも一部は、本明細書に記載の技術がクラウドサービス１２２０を使用して必ず実装され得るように、クラウドサービスと協調するＯＥＭにより設計及び販売されてもよい（例えば、合意された事業協定を介して）。
【0091】
本発明の一実施形態に従ってネットワーク資格情報を収集及び記憶するための方法が、図１４に例示される。本方法は、上記のシステムアーキテクチャとの関連で実装され得るが、いかなる特定のアーキテクチャにも限定されない。
【0092】
１４０１において、ユーザがネットワーク資格情報をＩｏＴハブに提供する。資格情報は、例えば、ユーザのデータ処理デバイス上にインストールされたブラウザ又はアプリケーション内で実行されるネットワーク設定ウィザードを通じて提供されてもよく、データ処理デバイスは、有線接続又はローカル無線接続（例えば、ＢＴＬＥ）を通じてＩｏＴハブに接続し得る。ネットワーク資格情報が提供されると、１４０２において、ＩｏＴハブは、インターネットをわたってＩｏＴクラウドサービスへの安全な接続を確立し、１４０３において、ネットワーク資格情報をＩｏＴクラウドサービスに安全に送信する。１４０４において、ＩｏＴクラウドサービスは、そのデータベース内にネットワーク資格情報を記憶し、資格情報をＩｏＴクラウドサービス上のユーザのアカウントに、及び／又はそのためにネットワーク資格情報が使用されている特定のＷｉＦｉアクセスポイント／ルータに関連付ける。
【0093】
図１５は、記憶されたネットワーク資格情報を使用して新しいＩｏＴデバイスをシームレスに更新するための、本発明の一実施形態に従った方法を例示する。本方法は、上記のシステムアーキテクチャとの関連で実装され得るが、いかなる特定のアーキテクチャにも限定されない。
【0094】
１５０１において、ユーザが新しいＩｏＴデバイスを受け取る。ＩｏＴデバイスは、ＩｏＴクラウドサービスから、及び／又はＩｏＴクラウドサービスと関係があるＯＥＭから注文したものであってもよい。いずれの場合も、新しいＩｏＴデバイスは、新しいＩｏＴデバイスを受け取ったユーザのアカウントに関連付けられている。
【0095】
１５０２において、新しいＩｏＴデバイスが電源オンされると、新しいＩｏＴデバイスは最初にローカルＩｏＴハブを検索する。上述したように、検索は、ＢＴＬＥなどのローカル無線プロトコルを使用して行われてもよい。新しいＩｏＴデバイスがＩｏＴハブを発見できない場合（例えば、それが範囲外にあるため）、次いで、新しいＩｏＴデバイスは、別のＩｏＴデバイス及び／又はエンドユーザのモバイルデバイスを検索してもよい（ＩｏＴクラウドサービスへの接続を有効にするためにモバイルデバイス上にインストールされたアプリケーション又はブラウザにより）。
【0096】
１５０３において、新しいＩｏＴデバイスがＩｏＴハブ、別のＩｏＴデバイス、又はユーザのモバイルデバイスの存在を検出したかどうかに関する判定がなされる。ＩｏＴハブが検出された場合、次いで１５０４において、新しいＩｏＴデバイスはＩｏＴハブに接続し、１５０５において、ＩｏＴハブは新しいＩｏＴデバイスに代わってネットワーク資格情報をクラウドサービスから取得し、資格情報を新しいＩｏＴデバイスに提供する。１５１０において、新しいＩｏＴデバイスは、ネットワーク資格情報を使用して無線ネットワークに登録する。
【0097】
新しいＩｏＴデバイスが別のＩｏＴデバイスを検出した場合、次いで１５０６において、新しいＩｏＴデバイスはその別のＩｏＴデバイスに接続し、１５０７において、ＩｏＴデバイスはネットワーク資格情報をＩｏＴクラウドサービスから取得し、それを新しいＩｏＴデバイスに提供する。一実施形態では、これは、ＩｏＴハブを通じて達成され得る（すなわち、その別のデバイスがＩｏＴハブに接続されている場合）。この場合も、１５１０において、新しいＩｏＴデバイスは、ネットワーク資格情報を使用して無線ネットワークに登録する。
【0098】
新しいＩｏＴデバイスがユーザのモバイルデバイスを検出した場合、次いで１５０８において、新しいＩｏＴデバイスはそのモバイルデバイスに接続する。一実施形態では、接続は、接続ウィザードなどのアプリケーション又はユーザのモバイルデバイス上のブラウザで実行可能なコードにより管理される。１５０９において、ＩｏＴデバイスは、ネットワーク資格情報をＩｏＴクラウドサービスから取得し、それを新しいＩｏＴデバイスに提供する。一実施形態では、これは、ＩｏＴハブを通じて達成され得る（すなわち、その別のデバイスがＩｏＴハブに接続されている場合）。１５１０において、新しいＩｏＴデバイスは、ネットワーク資格情報を使用して無線ネットワークに登録する。
【0099】
上述したように、一実施形態では、新しいモバイルデバイス上で実行されるネットワーク登録モジュール１３１０は、接続優先度スキームを利用して、電源オンされたときにネットワーク登録モジュール１３１０が検索すべきデバイスの順序を決定する。一実施形態では、ネットワーク登録モジュール１３１０は、最初にＩｏＴハブを検索し、１つも見つけることができなかった場合、他のＩｏＴデバイスを検索することになる。１つもないか、又は利用可能である場合、次いで、ネットワーク登録モジュール１３１０は、ユーザのモバイルデバイスに接続することを試みる。代替的に、新しいＩｏＴデバイスは、単純に新しいＩｏＴデバイスが発見した最初のデバイスに接続してもよく、かつ／又は新しいＩｏＴデバイスが最も高い信号強度（すなわち、ＲＳＳＩ値）を見出したデバイスに接続してもよい。本発明の基本原理を順守しながら、様々な他の接続技術をネットワーク登録モジュール１３１０内にプログラミングすることができる。
モノのインターネット（ＩｏＴ）システム内で安全な通信チャネルを確立するための装置及び方法
モノのインターネット（ＩｏＴ）システム内で安全な通信チャネルを確立するための装置及び方法
【0100】
本発明の一実施形態では、通信チャネルをサポートするために使用される中間デバイス（例えば、ユーザのモバイルデバイス６１１及び／又はＩｏＴハブ１１０など）に関わらず、データの暗号化及び解読は、ＩｏＴサービス１２０と各ＩｏＴデバイス１０１との間で実行される。ＩｏＴハブ１１０を介して通信する一実施形態が図１６Ａに例示され、ＩｏＴハブを必要としない別の実施形態が図１６Ｂに例示される。
【0101】
最初に図１６Ａで、ＩｏＴデバイス１０１とＩｏＴサービス１２０との間の通信を暗号化／解読するために、ＩｏＴサービス１２０は、「サービスセッション鍵」１６５０のセットを管理する暗号化エンジン１６６０を含み、各ＩｏＴデバイス１０１は、「デバイスセッション鍵」１６５１のセットを管理する暗号化エンジン１６６１を含む。暗号化エンジンは、本明細書に記載するセキュリティ／暗号化技術を実行するとき、セッション公開／秘密鍵ペアを生成して、このペアのセッション秘密鍵へのアクセスを防止するための（他のものの中でも）ハードウェアセキュリティモジュール１６３０～１６３１、及び導出したシークレットを使用してキーストリームを生成するためのキーストリーム生成モジュール１６４０～１６４１を含む、異なるハードウェアモジュールに依拠することができる。一実施形態では、サービスセッション鍵１６５０及びデバイスセッション鍵１６５１は、関連する公開／秘密鍵ペアを含む。例えば、一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１上のデバイスセッション鍵１６５１は、ＩｏＴサービス１２０の公開鍵、及びＩｏＴデバイス１０１の秘密鍵を含む。以下に詳細に説明するように、一実施形態では、安全な通信セッションを確立するために、セッション公開／秘密鍵ペア１６５０及び１６５１がそれぞれの暗号化エンジン、それぞれ１６６０及び１６６１によって使用されて、同じシークレットを生成し、このシークレットは次にＳＫＧＭ １６４０～１６４１によって使用されて、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間の通信を暗号化及び解読するキーストリームを生成する。本発明の一実施形態によるシークレットの生成及び使用に関連付けられた追加の詳細は、以下に提供される。
【0102】
図１６Ａで、鍵１６５０～１６５１を使用してシークレットが生成されると、クライアントは、クリアトランザクション１６１１によって示されるように常にＩｏＴサービス１２０を介してＩｏＴデバイス１０１にメッセージを送信することになる。本明細書で使用されるとき「クリア」は、根本的なメッセージが本明細書に記載された暗号化技術を使用して暗号化されていないことを示すことを意味する。しかし、例示したように、一実施形態では、セキュアソケットレイヤー（ＳＳＬ）チャネル又は他の安全なチャネル（例えば、インターネットプロトコルセキュリティ（Internet Protocol Security）（ＩＰＳＥＣ）チャネル）は、通信を保護するためにクライアントデバイス６１１とＩｏＴサービス１２０との間で確立される。ＩｏＴサービス１２０上の暗号化エンジン１６６０は、次に、生成されたシークレットを使用してメッセージを暗号化して、１６０２で暗号化メッセージをＩｏＴハブ１１０に送信する。メッセージを直接暗号化するためにシークレットを使用するのではなく、一実施形態では、シークレット及びカウンタ値を使用して、キーストリームを生成し、このキーストリームを使用して、それぞれのメッセージパケットを暗号化する。この実施形態の詳細は、図１７に関して以下に説明する。
【0103】
例示したように、ＳＳＬ接続又は他の安全なチャネルは、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴハブ１１０との間で確立することができる。ＩｏＴハブ１１０（一実施形態ではメッセージを解読する能力を有さない）は、１６０３で（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＴＬＥ）通信チャネルを介して）暗号化メッセージをＩｏＴデバイスに送信する。ＩｏＴデバイス１０１上の暗号化エンジン１６６１は、次に、シークレットを使用してメッセージを解読して、メッセージコンテンツを処理することができる。キーストリームを生成するためにシークレットを使用する実施形態では、暗号化エンジン１６６１は、シークレット及びカウンタ値を使用してキーストリームを生成し、次にメッセージパケットの解読のためにキーストリームを使用することができる。
【0104】
メッセージ自体は、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間の任意の形態の通信を含むことができる。例えば、メッセージは、測定を行ってその結果をクライアントデバイス６１１に通知して返すことなどの特定の機能を実行することをＩｏＴデバイス１０１に命令するコマンドパケットを含むことができる、又はＩｏＴデバイス１０１の動作を構成する構成データを含むことができる。
【0105】
応答が必要とされる場合、ＩｏＴデバイス１０１上の暗号化エンジン１６６１は、シークレット又は導出されたキーストリームを使用して、応答を暗号化し、１６０４で暗号化応答をＩｏＴハブ１１０に送信し、ＩｏＴハブ１１０は、１６０５で応答をＩｏＴサービス１２０に転送する。ＩｏＴサービス１２０上の暗号化エンジン１６６０は、次に、シークレット又は導出されたキーストリームを使用して応答を解読して、１６０６で（例えば、ＳＳＬ又は他の安全な通信チャネルを介して）解読された応答をクライアントデバイス６１１に送信する。
【0106】
図１６Ｂは、ＩｏＴハブを必要としない実施形態を例示する。むしろ、この実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１とＩｏＴサービス１２０との間の通信は、クライアントデバイス６１１を介して行われる（例えば、図６～９Ｂに関して上述した実施形態におけるように）。この実施形態では、メッセージをＩｏＴデバイス１０１に送信するために、クライアントデバイス６１１は、１６１１でメッセージの非暗号化バージョンをＩｏＴサービス１２０に送信する。暗号化エンジン１６６０は、シークレット又は導出されたキーストリームを使用してメッセージを暗号化して、１６１２で暗号化メッセージをクライアントデバイス６１１に返送する。クライアントデバイス６１１は、次に、１６１３で暗号化メッセージをＩｏＴデバイス１０１に転送し、暗号化エンジン１６６１は、シークレット又は導出されたキーストリームを使用してメッセージを解読する。ＩｏＴデバイス１０１は、次に、本明細書に記載されたようにメッセージを処理することができる。応答が必要とされる場合、暗号化エンジン１６６１は、シークレットを使用して、応答を暗号化し、１６１４で暗号化応答をクライアントデバイス６１１に送信し、クライアントデバイス６１１は、１６１５で暗号化応答をＩｏＴサービス１２０に転送する。暗号化エンジン１６６０は、次に、応答を解読して、１６１６で解読された応答をクライアントデバイス６１１に送信する。
【0107】
図１７は、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間で最初に実行することができる鍵交換及びキーストリーム生成を例示する。一実施形態では、この鍵交換は、ＩｏＴサービス１２０及びＩｏＴデバイス１０１が新しい通信セッションを確立するたびに実行することができる。代替的に、鍵交換を実行することができ、交換されたセッション鍵を指定された期間（例えば、一日、一週間など）使用することができる。簡潔にするために図１７に中間デバイスは示されていないが、通信は、ＩｏＴハブ１１０及び／又はクライアントデバイス６１１を介して行うことができる。
【0108】
一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０の暗号化エンジン１６６０は、セッション公開／秘密鍵ペアを生成するために、コマンドをＨＳＭ １６３０（例えば、Ａｍａｚｏｎ（登録商標）によって提供されるＣｌｏｕｄＨＳＭなどとすることができる）に送信する。ＨＳＭ １６３０は、その後、このペアのセッション秘密鍵へのアクセスを防止することができる。同様に、ＩｏＴデバイス１０１上の暗号化エンジンは、セッション公開／秘密鍵ペアを生成してこのペアのセッション秘密鍵へのアクセスを防止するＨＳＭ １６３１（例えば、Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（登録商標）によるＡｔｅｃｃ５０８ ＨＳＭなどの）にコマンドを送信することができる。当然のことながら、本発明の基本原理は、いかなる特定のタイプの暗号化エンジン又は製造業者にも限定されない。
【0109】
一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は、１７０１で、ＨＳＭ １６３０を使用して生成されたそのセッション公開鍵をＩｏＴデバイス１０１に送信する。ＩｏＴデバイスは、そのＨＳＭ １６３１を使用して、それ自体のセッション公開／秘密鍵ペアを生成し、１７０２でそのペアの公開鍵をＩｏＴサービス１２０に送信する。一実施形態では、暗号化エンジン１６６０～１６６１は、楕円曲線Ｄｉｆｆｉｅ－Ｈｅｌｌｍａｎ（Elliptic curve Diffie-Hellman）（ＥＣＤＨ）プロトコルを使用し、このプロトコルは、楕円曲線公開－秘密鍵ペアを有する２つの当事者が共有シークレットを確立することができる匿名鍵の取り決めである。一実施形態では、これらの技術を使用して、１７０３で、ＩｏＴサービス１２０の暗号化エンジン１６６０は、ＩｏＴデバイスセッション公開鍵及びそれ自体のセッション秘密鍵を使用してシークレットを生成する。同様に、１７０４で、ＩｏＴデバイス１０１の暗号化エンジン１６６１は、ＩｏＴサービス１２０のセッション公開鍵及びそれ自体のセッション秘密鍵を使用して同じシークレットを独自に生成する。より具体的には、一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０上の暗号化エンジン１６６０は、シークレット＝ＩｏＴデバイスセッション公開鍵*ＩｏＴサービスセッション秘密鍵という式に従って、シークレットを生成し、ここで（*）は、ＩｏＴデバイスセッション公開鍵がＩｏＴサービスセッション秘密鍵によって点乗積されることを意味する。ＩｏＴデバイス１０１上の暗号化エンジン１６６１は、シークレット＝ＩｏＴサービスセッション公開鍵*ＩｏＴデバイスセッション秘密鍵という式に従って、シークレットを生成し、ＩｏＴサービスセッション公開鍵は、ＩｏＴデバイスセッション秘密鍵によって点乗積される。結局、ＩｏＴサービス１２０及びＩｏＴデバイス１０１は両方とも、以下に説明するように通信を暗号化するのに使用される同じシークレットを生成した。一実施形態では、暗号化エンジン１６６０～１６６１は、シークレットを生成するための上記の動作を実行するＫＳＧＭ、それぞれ１６４０～１６４１などのハードウェアモジュールに依拠する。
【0110】
シークレットが決定されると、シークレットは、暗号化エンジン１６６０及び１６６１によって使用されて、データを直接暗号化及び解読することができる。代替的に、一実施形態では、暗号化エンジン１６６０～１６６１は、コマンドをＫＳＧＭ １６４０～１６４１に送信して、それぞれのデータパケットを暗号化／解読するためにシークレットを使用して新しいキーストリームを生成する（すなわち、それぞれのパケットに対して新しいキーストリームデータ構造が生成される）。具体的には、キーストリーム生成モジュール１６４０～１６４１の一実施形態は、それぞれのデータパケットに対してカウンタ値が増加され、キーストリームを生成するためにシークレットと組み合わせて使用される、Ｇａｌｏｉｓ／カウンタモード（Galois/Counter Mode）（ＧＣＭ）を実装する。したがって、データパケットをＩｏＴサービス１２０に送信するために、ＩｏＴデバイス１０１の暗号化エンジン１６６１は、シークレット及び現在のカウンタ値を使用して、ＫＳＧＭ １６４０～１６４１に新しいキーストリームを生成させ、次のキーストリームを生成するためにカウンタ値を増加させる。次に、新たに生成されたキーストリームを使用して、データパケットを暗号化し、その後、ＩｏＴサービス１２０に送信される。一実施形態では、キーストリームは、データでＸＯＲされて、暗号化データパケットを生成する。一実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１は、カウンタ値を暗号化データパケットと共にＩｏＴサービス１２０に送信する。ＩｏＴサービス上の暗号化エンジン１６６０は、次に、ＫＳＧＭ １６４０と通信し、ＫＳＧＭ １６４０は、受信したカウンタ値及びシークレットを使用して、キーストリーム（同じシークレット及びカウンタ値が使用されるので同じキーストリームでなければならない）を生成し、生成されたキーストリームを使用して、データパケットを解読する。
【0111】
一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０からＩｏＴデバイス１０１に送信されるデータパケットは、同じ方法で暗号化される。具体的には、それぞれのデータパケットに対してカウンタが増加されて、シークレットと共に使用されて、新しいキーストリームを生成する。キーストリームは、次に、データを暗号化するために使用され（例えば、データ及びキーストリームのＸＯＲを実行して）、暗号化データパケットは、カウンタ値と共にＩｏＴデバイス１０１に送信される。ＩｏＴデバイス１０１上の暗号化エンジン１６６１は、次に、ＫＳＧＭ １６４１と通信し、ＫＳＧＭ １６４１は、カウンタ値及びシークレットを使用して、データパケットを解読するために使用される同じキーストリームを生成する。したがって、この実施形態では、暗号化エンジン１６６０～１６６１は、それら自体のカウンタ値を使用して、データを暗号化するキーストリームを生成し、暗号化データパケットと共に受信したカウンタ値を使用して、データを解読するキーストリームを生成する。
【0112】
一実施形態では、それぞれの暗号化エンジン１６６０～１６６１は、それが他方から受信した最後のカウンタ値を追跡し、カウンタ値がシーケンス外で受信されたか否か又は同じカウンタ値が１回より多く受信されたか否かを検出するシーケンシングロジックを含む。カウンタ値がシーケンス外で受信された場合、又は同じカウンタ値が１回より多く受信された場合、これは、リプレイアタックが試みられていることを示し得る。それに応答して、暗号化エンジン１６６０～１６６１は、通信チャネルから接続を切ることができる、及び／又はセキュリティアラートを生成することができる。
【0113】
図１８は、４バイトのカウンタ値１８００と、可変サイズの暗号化データフィールド１８０１と、６バイトのタグ１８０２とを含む、本発明の一実施形態で用いられる例示的な暗号化データパケットを例示する。一実施形態では、タグ１８０２は、解読されたデータ（それが解読されたら）の妥当性を確認するチェックサム値を含む。
【0114】
上述したように、一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間で交換されたセッション公開／秘密鍵ペア１６５０～１６５１は、定期的に、及び／又はそれぞれの新しい通信セッションの開始に応答して生成することができる。
【0115】
本発明の一実施形態は、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間のセッションを認証するための追加の技術を実装する。具体的には、一実施形態では、親鍵ペア、工場鍵ペアのセット、並びにＩｏＴサービス鍵ペアのセット及びＩｏＴデバイス鍵ペアのセットを含む、公開／秘密鍵ペアの階層が使用される。一実施形態では、親鍵ペアは、他の鍵ペアのすべてに対する信頼のルートを含み、単一の高度に安全な場所に（例えば、本明細書に記載されたＩｏＴシステムを実装する組織の管理下に）維持される。マスター秘密鍵を使用して、工場鍵ペアなどの様々な他の鍵ペアの上に署名を生成する（及びそれによって認証する）ことができる。署名は、次に、マスター公開鍵を使用して検証することができる。一実施形態では、ＩｏＴデバイスを製造するそれぞれの工場は、それ自体の工場鍵ペアを割り当てられ、工場鍵ペアは、次に、ＩｏＴサービス鍵及びＩｏＴデバイス鍵を認証するために使用することができる。例えば、一実施形態では、工場秘密鍵を使用して、ＩｏＴサービス公開鍵及びＩｏＴデバイス公開鍵の上に署名を生成する。これらの署名は、次に、対応する工場公開鍵を使用して検証することができる。これらのＩｏＴサービス／デバイス公開鍵は、図１６Ａ～Ｂに関して上述した「セッション」公開／秘密鍵と同じではないことに留意されたい。上述したセッション公開／秘密鍵は、一時的であり（すなわち、サービス／デバイスセッションに対して生成される）、一方、ＩｏＴサービス／デバイス鍵ペアは、恒久的なものである（すなわち、工場で生成される）。
【0116】
親鍵、工場鍵、サービス／デバイス鍵の間の上述の関係を念頭に、本発明の一実施形態は、ＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間の認証及びセキュリティの追加のレイヤを提供するために、以下の動作を実行する。
Ａ．一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は、最初に、以下を含むメッセージを生成する。
１．ＩｏＴサービスの一意的なＩＤ：
・ＩｏＴサービスのシリアルナンバー、
・タイムスタンプ、
・この一意的なＩＤに署名するために使用される工場鍵のＩＤ、
・一意的なＩＤ（すなわち、サービス）のクラス、
・ＩｏＴサービスの公開鍵、
・一意的なＩＤの上の署名。
２．以下を含む工場証明書：
・タイムスタンプ、
・証明書に署名するために使用される親鍵のＩＤ、
・工場公開鍵、
・工場証明書の署名。
３．ＩｏＴサービスセッション公開鍵（図１６Ａ～Ｂに関して上述したような）
４．ＩｏＴサービスセッション公開鍵署名（例えば、ＩｏＴサービスの秘密鍵で署名された）。
Ｂ．一実施形態では、メッセージは、交渉チャネル（以下に説明する）上でＩｏＴデバイスに送信される。ＩｏＴデバイスは、メッセージを解析して：
１．工場証明書の署名（メッセージペイロード内に存在する場合のみ）を検証する。
２．一意的なＩＤによって識別された鍵を使用して一意的なＩＤの署名を検証する。
３．一意的なＩＤからのＩｏＴサービスの公開鍵を使用してＩｏＴサービスセッション公開鍵署名を検証する。
４．ＩｏＴサービスの公開鍵、並びにＩｏＴサービスのセッション公開鍵を保存する。
５．ＩｏＴデバイスセッション鍵ペアを生成する。
Ｃ．ＩｏＴデバイスは、次に、以下を含むメッセージを生成する：
１．ＩｏＴデバイスの一意的なＩＤ、
・ＩｏＴデバイスのシリアルナンバー、
・タイムスタンプ、
・この一意的なＩＤに署名するために使用される工場鍵のＩＤ、
・一意的なＩＤ（すなわち、ＩｏＴデバイス）のクラス、
・ＩｏＴデバイスの公開鍵、
・一意的なＩＤの署名。
２．ＩｏＴデバイスのセッション公開鍵。
３．ＩｏＴデバイスの鍵で署名された（ＩｏＴデバイスセッション公開鍵＋ＩｏＴサービスセッション公開鍵）の署名。
Ｄ．このメッセージは、ＩｏＴサービスに返送される。ＩｏＴサービスは、メッセージを解析して：
１．工場公開鍵を使用して一意的なＩＤの署名を検証する。
２．ＩｏＴデバイスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
３．ＩｏＴデバイスのセッション公開鍵を保存する。
Ｅ．ＩｏＴサービスは、次に、ＩｏＴサービスの鍵で署名された（ＩｏＴデバイスセッション公開鍵＋ＩｏＴサービスセッション公開鍵）の署名を含むメッセージを生成する。
Ｆ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを解析して：
１．ＩｏＴサービスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
２．ＩｏＴデバイスセッション秘密鍵及びＩｏＴサービスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
３．ＩｏＴデバイスは、次に、「メッセージング利用可能」メッセージを送信する。
Ｇ．ＩｏＴサービスは、次に、以下を実行する：
１．ＩｏＴサービスセッション秘密鍵及びＩｏＴデバイスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
２．以下を含めて、メッセージングチャネル上で新しいメッセージを作成する：
・ランダムな２バイト値を生成して記憶する。
・ブーメラン属性Ｉｄ（以下に説明する）及びランダム値を有する属性メッセージを設定する。
Ｈ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを受信して：
１．メッセージを解読することを試みる。
２．示された属性Ｉｄ上と同じ値を有する更新を送信する。
Ｉ．ＩｏＴサービスは、メッセージペイロードがブーメラン属性更新を含むことを認識する：
１．そのペアリング状態を真に設定する。
２．交渉チャネル上でペアリング完了メッセージを送信する。
Ｊ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを受信して、ＩｏＴデバイスのペアリング状態を真に設定する。
Ａ．一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は、最初に、以下を含むメッセージを生成する。
１．ＩｏＴサービスの一意的なＩＤ：
・ＩｏＴサービスのシリアルナンバー、
・タイムスタンプ、
・この一意的なＩＤに署名するために使用される工場鍵のＩＤ、
・一意的なＩＤ（すなわち、サービス）のクラス、
・ＩｏＴサービスの公開鍵、
・一意的なＩＤの上の署名。
２．以下を含む工場証明書：
・タイムスタンプ、
・証明書に署名するために使用される親鍵のＩＤ、
・工場公開鍵、
・工場証明書の署名。
３．ＩｏＴサービスセッション公開鍵（図１６Ａ～Ｂに関して上述したような）
４．ＩｏＴサービスセッション公開鍵署名（例えば、ＩｏＴサービスの秘密鍵で署名された）。
Ｂ．一実施形態では、メッセージは、交渉チャネル（以下に説明する）上でＩｏＴデバイスに送信される。ＩｏＴデバイスは、メッセージを解析して：
１．工場証明書の署名（メッセージペイロード内に存在する場合のみ）を検証する。
２．一意的なＩＤによって識別された鍵を使用して一意的なＩＤの署名を検証する。
３．一意的なＩＤからのＩｏＴサービスの公開鍵を使用してＩｏＴサービスセッション公開鍵署名を検証する。
４．ＩｏＴサービスの公開鍵、並びにＩｏＴサービスのセッション公開鍵を保存する。
５．ＩｏＴデバイスセッション鍵ペアを生成する。
Ｃ．ＩｏＴデバイスは、次に、以下を含むメッセージを生成する：
１．ＩｏＴデバイスの一意的なＩＤ、
・ＩｏＴデバイスのシリアルナンバー、
・タイムスタンプ、
・この一意的なＩＤに署名するために使用される工場鍵のＩＤ、
・一意的なＩＤ（すなわち、ＩｏＴデバイス）のクラス、
・ＩｏＴデバイスの公開鍵、
・一意的なＩＤの署名。
２．ＩｏＴデバイスのセッション公開鍵。
３．ＩｏＴデバイスの鍵で署名された（ＩｏＴデバイスセッション公開鍵＋ＩｏＴサービスセッション公開鍵）の署名。
Ｄ．このメッセージは、ＩｏＴサービスに返送される。ＩｏＴサービスは、メッセージを解析して：
１．工場公開鍵を使用して一意的なＩＤの署名を検証する。
２．ＩｏＴデバイスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
３．ＩｏＴデバイスのセッション公開鍵を保存する。
Ｅ．ＩｏＴサービスは、次に、ＩｏＴサービスの鍵で署名された（ＩｏＴデバイスセッション公開鍵＋ＩｏＴサービスセッション公開鍵）の署名を含むメッセージを生成する。
Ｆ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを解析して：
１．ＩｏＴサービスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
２．ＩｏＴデバイスセッション秘密鍵及びＩｏＴサービスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
３．ＩｏＴデバイスは、次に、「メッセージング利用可能」メッセージを送信する。
Ｇ．ＩｏＴサービスは、次に、以下を実行する：
１．ＩｏＴサービスセッション秘密鍵及びＩｏＴデバイスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
２．以下を含めて、メッセージングチャネル上で新しいメッセージを作成する：
・ランダムな２バイト値を生成して記憶する。
・ブーメラン属性Ｉｄ（以下に説明する）及びランダム値を有する属性メッセージを設定する。
Ｈ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを受信して：
１．メッセージを解読することを試みる。
２．示された属性Ｉｄ上と同じ値を有する更新を送信する。
Ｉ．ＩｏＴサービスは、メッセージペイロードがブーメラン属性更新を含むことを認識する：
１．そのペアリング状態を真に設定する。
２．交渉チャネル上でペアリング完了メッセージを送信する。
Ｊ．ＩｏＴデバイスは、メッセージを受信して、ＩｏＴデバイスのペアリング状態を真に設定する。
【0117】
上述の技術は「ＩｏＴサービス」及び「ＩｏＴデバイス」に関して説明したが、本発明の基本原理は、ユーザのクライアントデバイス、サーバ、及びインターネットサービスを含む、任意の２つのデバイス間で安全な通信チャネルを確立するように実装することができる。
【0118】
上述の技術は、秘密鍵が無線で共有されない（シークレットが片方の当事者から他方に送信される現在のＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング技術と対照的に）ので、高度に安全である。会話全体を聞いている攻撃者は、公開鍵を有するのみということになり、これは、共有シークレットを生成するために不十分である。これらの技術はまた、署名された公開鍵を交換することによる中間者攻撃を防止する。加えて、ＧＣＭ及び別個のカウンタがそれぞれのデバイス上で使用されるため、任意の種類の「リプレイアタック」（中間者がデータをキャプチャしてそれを再度送信する）が防止される。いくつかの実施形態はまた、非対称カウンタを使用することによりリプレイアタックを防止する。
デバイスを正式にペアリングすることなくデータ及びコマンドを交換するための技術
デバイスを正式にペアリングすることなくデータ及びコマンドを交換するための技術
【0119】
ＧＡＴＴは、一般属性プロファイル（Generic Attribute Profile）に対する頭字語であり、これは、２つのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＴＬＥ）デバイスがデータを往復して伝送する方法を規定する。これは、属性プロトコル（Attribute Protocol）（ＡＴＴ）と呼ばれる一般データプロトコルを利用し、このプロトコルは、簡単なルックアップテーブルに、テーブルへの入力ごとに１６ビットの特性ＩＤを使用してサービス、特性、及び関連データを記憶するために使用される。一方で「特性」は、「属性」と呼ばれることもあることに留意されたい。
【0120】
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイス上で、最も一般的に使用される特性は、デバイスの「名前」（特性ＩＤ １０７５２（０ｘ２Ａ００）を有する）である。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスは、その近傍内の他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスを、ＧＡＴＴを使用してこれらの他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスによって発行された「名前」特性を読み取ることにより、識別することができる。したがって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスは、デバイスを正式にペアリング／結合することなくデータを交換するための固有の能力を有する（「ペアリング」と「結合」とが時として交換可能に使用される点に留意されたい。この議論の残りは、用語「ペアリング」を使用することになる）。
【0121】
本発明の一実施形態は、ＢＴＬＥ対応ＩｏＴデバイスと、これらのデバイスと正式にペアリングすることなく通信するために、この能力を利用する。それぞれの個別のＩｏＴデバイスとのペアリングは、ペアリングするために必要とされる時間のため、及び同時に１つのペアリングされた接続のみを確立することができるため、著しく非効率であろう。
【0122】
図１９は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＢＴ）デバイス１９１０が、ペアリングされたＢＴ接続を正式に確立することなくＩｏＴデバイス１０１のＢＴ通信モジュール１９０１とのネットワークソケットアブストラクションを確立する、特定の一実施形態を例示する。ＢＴデバイス１９１０は、図１６Ａに示すようなＩｏＴハブ１１０及び／又はクライアントデバイス６１１内に含めることができる。例示したように、ＢＴ通信モジュール１９０１は、特性ＩＤ、それらの特性ＩＤに関連付けられた名前、及びそれらの特性ＩＤに対する値のリストを含むデータ構造を維持する。それぞれの特性に対する値は、現在のＢＴ標準に従って特性ＩＤにより識別された２０バイトのバッファに記憶することができる。しかしながら、本発明の基本原理は、いかなる特定のバッファサイズにも限定されない。
【0123】
図１９の実施例では、「名前」特性は、「ＩｏＴデバイス１４」の特定の値を割り当てられたＢＴで規定された特性である。本発明の一実施形態は、ＢＴデバイス１９１０との安全な通信チャネルを交渉するために使用される追加の特性の第１のセット、及びＢＴデバイス１９１０との暗号化通信のために使用される追加の特性の第２のセットを指定する。具体的には、例示した実施例で特性ＩＤ＜６５５３２＞により識別された「交渉書込」特性は、発信交渉メッセージを送信するために使用することができ、特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別された「交渉読取」特性は、受信交渉メッセージを受信するために使用することができる。「交渉メッセージ」は、本明細書に記載されたような安全な通信チャネルを確立するためにＢＴデバイス１９１０及びＢＴ通信モジュール１９０１によって使用されるメッセージを含むことができる。例として、図１７で、ＩｏＴデバイス１０１は、「交渉読取」特性＜６５５３３＞を介してＩｏＴサービスセッション公開鍵１７０１を受信することができる。鍵１７０１は、ＩｏＴサービス１２０からＢＴＬＥ対応ＩｏＴハブ１１０又はクライアントデバイス６１１に送信することができ、それらは、次に、ＧＡＴＴを使用して、特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別された交渉読取値バッファに鍵１７０１を書込むことができる。ＩｏＴデバイスのアプリケーションロジック１９０２は、次に、特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別された値バッファから鍵１７０１を読み取って、上述したようにそれを処理することができる（例えば、それを使用してシークレットを生成し、シークレットを使用してキーストリームを生成するなど）。
【0124】
鍵１７０１が２０バイト（一部の現在の実装形態での最大バッファサイズ）より大きい場合は、鍵は２０バイトの部分に書き込むことができる。例えば、最初の２０バイトは、ＢＴ通信モジュール１９０３によって特性ＩＤ＜６５５３３＞に書き込んで、ＩｏＴデバイスアプリケーションロジック１９０２によって読み取ることができ、ＩｏＴデバイスアプリケーションロジック１９０２は、次に、確認応答メッセージを特性ＩＤ＜６５５３２＞により識別された交渉書込値バッファに書込むことができる。ＧＡＴＴを使用して、ＢＴ通信モジュール１９０３は、この確認応答を特性ＩＤ＜６５５３２＞から読み取ることができ、それに応じて、鍵１７０１の次の２０バイトを特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別された交渉読取値バッファに書込むことができる。この方法で、特性ＩＤ＜６５５３２＞及び＜６５５３３＞により規定されたネットワークソケットアブストラクションは、安全な通信チャネルを確立するために使用される交渉メッセージを交換するために確立される。
【0125】
一実施形態では、安全な通信チャネルが確立されると、特性ＩＤ＜６５５３４＞（ＩｏＴデバイス１０１から暗号化データパケットを送信するための）及び特性ＩＤ＜６５５３３＞（ＩｏＴデバイスにより暗号化データパケットを受信するための）を使用して、第２のネットワークソケットアブストラクションが確立される。すなわち、ＢＴ通信モジュール１９０３が送信する暗号化データパケット（例えば、図１６Ａの暗号化メッセージ１６０３などの）を有するとき、ＢＴ通信モジュール１９０３は、特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別されたメッセージ読取値バッファを使用して一度に２０バイト、暗号化データパケットを書込み始める。ＩｏＴデバイスアプリケーションロジック１９０２は、次に、読取値バッファから一度に２０バイト、暗号化データパケットを読み取り、必要に応じて特性ＩＤ＜６５５３２＞により識別された書込値バッファを介して確認応答メッセージをＢＴ通信モジュール１９０３に送信することになる。
【0126】
一実施形態では、後述するＧＥＴ、ＳＥＴ、及びＵＰＤＡＴＥのコマンドを使用して、２つのＢＴ通信モジュール１９０１と１９０３との間でデータ及びコマンドを交換する。例えば、ＢＴ通信モジュール１９０３は、特性ＩＤ＜６５５３３＞を識別しＳＥＴコマンドを含むパケットを送信して、特性ＩＤ＜６５５３３＞により識別された値フィールド／バッファに書込むことができ、それは次に、ＩｏＴデバイスアプリケーションロジック１９０２によって読み取ることができる。ＩｏＴデバイス１０１からデータを取得するために、ＢＴ通信モジュール１９０３は、特性ＩＤ＜６５５３４＞により識別された値フィールド／バッファに向けられたＧＥＴコマンドを送信することができる。ＧＥＴコマンドに応答して、ＢＴ通信モジュール１９０１は、特性ＩＤ＜６５５３４＞により識別された値フィールド／バッファからのデータを含むＵＰＤＡＴＥパケットをＢＴ通信モジュール１９０３に送信することができる。加えて、ＵＰＤＡＴＥパケットは、ＩｏＴデバイス１０１上の特定の属性の変化に応答して、自動的に送信することができる。例えば、ＩｏＴデバイスが照明システムに関連付けられていて、ユーザが照明をオンにする場合、ＵＰＤＡＴＥパケットを送信して、照明アプリケーションに関連付けられたオン／オフ属性にこの変化を反映することができる。
【0127】
図２０は、本発明の一実施形態による、ＧＥＴ、ＳＥＴ、及びＵＰＤＡＴＥ用に使用される例示的なパケット形式を例示する。一実施形態では、これらのパケットは、交渉の後に、メッセージ書込＜６５５３４＞及びメッセージ読取＜６５５３３＞チャネルを介して送信される。ＧＥＴパケット２００１では、最初の１バイトのフィールドは、パケットをＧＥＴパケットとして識別する値（０×１０）を含む。２番目の１バイトのフィールドは、現在のＧＥＴコマンドを一意的に識別する（すなわち、ＧＥＴコマンドが関連付けられた現在のトランザクションを識別する）要求ＩＤを含む。例えば、サービス又はデバイスから送信されたＧＥＴコマンドのそれぞれのインスタンスに、異なる要求ＩＤを割り当てることができる。これは、例えば、カウンタを増加させて、カウンタ値を要求ＩＤとして使用することにより、実行することができる。しかしながら、本発明の基本原理は、要求ＩＤを設定するためのいかなる特定の方法にも限定されるものではない。
【0128】
２バイトの属性ＩＤは、パケットが向けられたアプリケーション特有の属性を識別する。例えば、ＧＥＴコマンドが図１９に例示したＩｏＴデバイス１０１に送信されている場合、属性ＩＤを使用して、要求されている特定のアプリケーション特有の値を識別することができる。上述の実施例に戻って、ＧＥＴコマンドは、照明システムの電源状態などのアプリケーション特有の属性ＩＤに向けることができ、この属性ＩＤは、照明が電源がオン又はオフになっているかを識別する値（例えば、１＝オン、０＝オフ）を含む。ＩｏＴデバイス１０１がドアに関連付けられたセキュリティ装置である場合、値フィールドは、ドアの現在の状態（例えば、１＝開いている、０＝閉じている）を識別することができる。ＧＥＴコマンドに応答して、属性ＩＤにより識別された現在の値を含む応答を送信することができる。
【0129】
図２０に例示したＳＥＴパケット２００２及びＵＰＤＡＴＥパケット２００３もまた、パケットのタイプ（すなわち、ＳＥＴ及びＵＰＤＡＴＥ）を識別する最初の１バイトのフィールド、要求ＩＤを含む２番目の１バイトのフィールド、及びアプリケーションで定義された属性を識別する２バイトの属性ＩＤフィールドを含む。加えて、ＳＥＴパケットは、ｎバイトの値データフィールドに含まれたデータの長さを識別する２バイト長の値を含む。値データフィールドは、ＩｏＴデバイス上で実行されるコマンド、及び／又はなんらかの方法でＩｏＴデバイスの動作を構成する（例えば、所望のパラメータを設定する、ＩｏＴデバイスの電源を切るなど）コンフィギュレーションデータを含むことができる。例えば、ＩｏＴデバイス１０１がファンの速度を制御する場合、値フィールドは、現在のファンの速度を反映することができる。
【0130】
ＵＰＤＡＴＥパケット２００３は、ＳＥＴコマンドの結果の更新を提供するために送信することができる。ＵＰＤＡＴＥパケット２００３は、ＳＥＴコマンドの結果に関連したデータを含むことができるｎバイトの値データフィールドの長さを識別する、２バイト長の値フィールドを含む。加えて、１バイトの更新状態フィールドは、更新されている変数の現在の状態を識別することができる。例えば、ＳＥＴコマンドがＩｏＴデバイスにより制御された照明をオフにすることを試みた場合、更新状態フィールドは、照明が正常にオフにされたか否かを示すことができる。
【0131】
図２１は、ＳＥＴ及びＵＰＤＡＴＥコマンドを伴うＩｏＴサービス１２０とＩｏＴデバイス１０１との間の例示的なトランザクションのシーケンスを例示する。ＩｏＴハブ及びユーザのモバイルデバイスなどの中間デバイスは、本発明の基本原理を不明瞭にすることを避けるために示されていない。２１０１で、ＳＥＴコマンド２１０１は、ＩｏＴサービスからＩｏＴデバイス１０１に送信されて、ＢＴ通信モジュール１９０１により受信され、ＢＴ通信モジュール１９０１は、それに応じて、２１０２で特性ＩＤにより識別されたＧＡＴＴ値バッファを更新する。ＳＥＴコマンドは、２１０３で低電力マイクロコントローラ（low power microcontroller）（ＭＣＵ）２００により（又は図１９に示すＩｏＴデバイスアプリケーションロジック１９０２などの低電力ＭＣＵ上で実行されているプログラムコードにより）値バッファから読み取られる。２１０４で、ＭＣＵ ２００又はプログラムコードは、ＳＥＴコマンドに応答して動作を実行する。例えば、ＳＥＴコマンドは、新しい温度などの新しい構成パラメータを指定する属性ＩＤを含むことができる、又はオン／オフなどの状態値（ＩｏＴデバイスを「オン」又は低電力状態に入らせるための）を含むことができる。したがって、２１０４で、新しい値がＩｏＴデバイスに設定され、２１０５でＵＰＤＡＴＥコマンドが返され、２１０６でＧＡＴＴ値フィールドの実際の値が更新される。場合により、実際の値は、所望の値に等しいであろう。他の場合では、更新された値は、異なることがある（すなわち、ＩｏＴデバイス１０１がある特定のタイプの値を更新するのに時間がかかることがあるため）。最終的に、２１０７で、ＧＡＴＴ値フィールドからの実際の値を含むＵＰＤＡＴＥコマンドがＩｏＴサービス１２０に返送される。
【0132】
図２２は、本発明の一実施形態によるＩｏＴサービスとＩｏＴデバイスとの間で安全な通信チャネルを実装するための方法を例示する。本方法は、上述のネットワークアーキテクチャとの関連で実装され得るが、いかなる特定のアーキテクチャにも限定されない。
【0133】
２２０１で、ＩｏＴサービスは、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（elliptic curve digital signature algorithm）（ＥＣＤＳＡ）証明書を使用してＩｏＴハブと通信するための暗号化チャネルを作成する。２２０２で、ＩｏＴサービスは、セッションシークレットを使用してＩｏＴデバイスパケット内のデータ／コマンドを暗号化して、暗号化デバイスパケットを作成する。上述したように、セッションシークレットは、ＩｏＴデバイス及びＩｏＴサービスによって独自に生成することができる。２２０３で、ＩｏＴサービスは、暗号化チャネルを介して暗号化デバイスパケットをＩｏＴハブに送信する。２２０４で、解読することなく、ＩｏＴハブは、暗号化デバイスパケットをＩｏＴデバイスに渡す。２２－５で、ＩｏＴデバイスは、セッションシークレットを使用して、暗号化デバイスパケットを解読する。上述したように、一実施形態では、これは、シークレット及びカウンタ値（暗号化デバイスパケットと共に提供される）を使用してキーストリームを生成し、次にキーストリームを使用してパケットを解読することにより実現することができる。２２０６で、ＩｏＴデバイスは、次に、デバイスパケットに含まれたデータ及び／又はコマンドを抽出して処理する。
【0134】
したがって、上述の技術を使用して、標準的なペアリング技術を使用して、ＢＴデバイスを正式にペアリングすることなく、２つのＢＴ対応デバイス間で双方向の安全なネットワークソケットアブストラクションを確立することができる。これらの技術は、ＩｏＴサービス１２０と通信するＩｏＴデバイス１０１に関して上述したが、本発明の基本原理は、任意の２つのＢＴ対応デバイス間で安全な通信チャネルを交渉して確立するように実装することができる。
【0135】
図２３Ａ～Ｃは、本発明の一実施形態によるデバイスをペアリングするための詳細な方法を例示する。本方法は、上述のシステムアーキテクチャとの関連で実装され得るが、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。
【0136】
２３０１で、ＩｏＴサービスは、ＩｏＴサービスのシリアルナンバー及び公開鍵を含むパケットを作成する。２３０２で、ＩｏＴサービスは、工場秘密鍵を使用してパケットに署名する。２３０３で、ＩｏＴサービスは、暗号化チャネルを介してＩｏＴハブにパケットを送信し、２３０４で、ＩｏＴハブは、非暗号化チャネルを介してＩｏＴデバイスにパケットを転送する。２３０５で、ＩｏＴデバイスは、パケットの署名を検証し、２３０６で、ＩｏＴデバイスは、ＩｏＴデバイスのシリアルナンバー及び公開鍵を含むパケットを生成する。２３０７で、ＩｏＴデバイスは、工場秘密鍵を使用してパケットに署名し、２３０８で、ＩｏＴデバイスは、非暗号化チャネルを介してＩｏＴハブにパケットを送信する。
【0137】
２３０９で、ＩｏＴハブは、暗号化チャネルを介してパケットをＩｏＴサービスに転送し、２３１０で、ＩｏＴサービスは、パケットの署名を検証する。２３１１で、ＩｏＴサービスは、セッション鍵ペアを生成し、２３１２で、ＩｏＴサービスは、セッション公開鍵を含むパケットを生成する。ＩｏＴサービスは、次に、２３１３で、ＩｏＴサービス秘密鍵でパケットに署名し、２３１４で、ＩｏＴサービスは、暗号化チャネルを介してパケットをＩｏＴハブに送信する。
【0138】
図２３Ｂに移って、２３１５で、ＩｏＴハブは、非暗号化チャネルを介してパケットをＩｏＴデバイスに転送し、２３１６で、ＩｏＴデバイスは、パケットの署名を検証する。２３１７で、ＩｏＴデバイスは、セッション鍵ペアを生成し（例えば、上述の技術を使用して）、２３１８で、ＩｏＴデバイスセッション公開鍵を含むＩｏＴデバイスパケットが生成される。２３１９で、ＩｏＴデバイスは、ＩｏＴデバイス秘密鍵でＩｏＴデバイスパケットに署名する。２３２０で、ＩｏＴデバイスは、非暗号化チャネルを介してＩｏＴハブにパケットを送信し、２３２１で、ＩｏＴハブは、暗号化チャネルを介してＩｏＴサービスにパケットを転送する。
【0139】
２３２２で、ＩｏＴサービスは、パケットの署名を検証し（例えば、ＩｏＴデバイス公開鍵を使用して）、２３２３で、ＩｏＴサービスは、ＩｏＴサービス秘密鍵及びＩｏＴデバイス公開鍵を使用して、セッションシークレットを生成する（先に詳細に説明したように）。２３２４で、ＩｏＴデバイスは、ＩｏＴデバイス秘密鍵及びＩｏＴサービス公開鍵を使用して、セッションシークレットを生成し（また、上述したように）、２３２５で、ＩｏＴデバイスは、乱数を生成して、セッションシークレットを使用してその乱数を暗号化する。２３２６で、ＩｏＴサービスは、暗号化チャネルを介して暗号化パケットをＩｏＴハブに送信する。２３２７で、ＩｏＴハブは、非暗号化チャネルを介して暗号化パケットをＩｏＴデバイスに転送する。２３２８で、ＩｏＴデバイスは、セッションシークレットを使用してパケットを解読する。
【0140】
図２３Ｃに移って、２３２９で、ＩｏＴデバイスは、セッションシークレットを使用してパケットを再暗号化し、２３３０で、ＩｏＴデバイスは、非暗号化チャネルを介して暗号化パケットをＩｏＴハブに送信する。２３３１で、ＩｏＴハブは、暗号化チャネルを介して暗号化パケットをＩｏＴサービスに転送する。２３３２で、ＩｏＴサービスは、セッションシークレットを使用してパケットを解読する。２３３３で、ＩｏＴサービスは、乱数がＩｏＴサービスが送信した乱数と一致することを検証する。ＩｏＴサービスは、次に、２３３４で、ペアリングが完了したことを示すパケットを送信し、２３３５で、その後のメッセージはすべて、セッションシークレットを使用して暗号化される。
ＩｏＴシステムにおいてＷｉＦｉセキュリティデータを共有するための装置及び方法
ＩｏＴシステムにおいてＷｉＦｉセキュリティデータを共有するための装置及び方法
【0141】
上述したように、特定のＩｏＴデバイス及びＩｏＴハブは、ＷｉＦｉネットワークを介して通信チャネルを確立するように構成され得る。そのような安全なＷｉＦｉネットワークを介した接続を確立する際、構成を実行して、ＷｉＦｉキーをＩｏＴデバイス／ハブに提供する必要がある。以下に記載される本発明の実施形態は、ＷｉＦｉキーなどのセキュリティデータを共有することによって、ＩｏＴハブを安全なＷｉＦｉチャネルに接続し、それにより構成プロセスを簡略化するための技術を含む。
【0142】
図２４に例示されるように、本発明の一実施形態は、（上述した以前の実施形態のように）インターネット２２０を介して複数のＩｏＴデバイス１０１～１０３をＩｏＴサービス１２０に接続するように設計されたＩｏＴハブ１１０との関連で実行される。一実施形態では、上述したセキュリティ技術を使用して、ＩｏＴハブ１１０にＷｉＦｉキー及びローカルＷｉＦｉルータ１１６のＳＳＩＤなど他のデータを安全に提供する。一実施形態では、ＩｏＴハブ１１０を構成するために、クライアントデバイス１３５上のアプリは、ＩｏＴハブの機能を一時的に実行して、ＩｏＴハブ１１０をＩｏＴサービスに通信可能に連結する。次いで、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０は、安全な通信チャネルを確立して、後述されるＩｏＴハブにＷｉＦｉセキュリティデータを提供する。
【0143】
特に、図２５は、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０が安全な通信チャネルを確立するために暗号化エンジン１６６０～１６６１、安全な鍵ストア１６５０～１６５１、ＫＳＧＭモジュール１６４０～１６４１、及びＨＳＭモジュール１６３０～１６３１を含む上述した様々なセキュリティ構成要素をどのように含むかを例示する。これらの構成要素は、実質的に上述のように動作して、ＩｏＴハブ１１０をＩｏＴサービス１２０に安全に接続する。一実施形態では、クライアントデバイス１３５上で実行されるクライアントアプリ２５０５（又は他のプログラムコード）は、ＩｏＴハブ１１０及びＩｏＴサービス１２０と、後述のようにＷｉＦｉセキュリティデータを暗号化するために使用されるシークレットを生成し、共有するためのセキュリティモジュール２５０２との間に通信チャネルを確立するためのハブ／サービス接続ロジック２５０３を含む。一実施形態では、クライアントデバイス１３０は、ＩｏＴハブ１１０とのＢＴＬＥ接続及びＩｏＴサービス１２０とのＷｉＦｉ又はセルラーデータ接続を形成して、ＩｏＴハブ１１０とＩｏＴサービス１２０との間の接続を確立する。
【0144】
上述したように、一実施形態では、ＢＴＬＥ接続がＩｏＴハブ１１０とクライアントデバイス１３５との間で形成され、ＷｉＦｉ／セルラー接続がクライアントデバイス１３５とＩｏＴサービス１２０との間で形成された後で、ＩｏＴサービス１２０は、上述したＥＣＤＨ鍵交換技術を用いたＩｏＴハブによって認証する。この実施形態では、クライアントデバイス１３５上のハブ／サービス接続ロジック２５０３は、上述したＩｏＴハブと同じ又は類似の機能を実行する（例えば、双方向通信チャネルを形成してデータトラフィックにＩｏＴハブ１１０とＩｏＴサービス１２０との間を通過させる）。
【0145】
一実施形態では、クライアントアプリ２５０５のセキュリティモジュール２５０２は、暗号化に使用されるシークレットを生成し、そのシークレットをＩｏＴハブにＢＴＬＥ通信チャネルを介して送信する。一実施形態では、シークレットは、３２バイト乱数を含む（例えば、上述した鍵ストリームと類似の方法で生成される）。攻撃者は、シークレットを使用する基本となるデータにアクセスしないので、この実施形態では、シークレットは平文で送信されてもよい（例えば、ＷｉＦｉキー及び関連データ）。
【0146】
クライアントアプリ２５０５は次に、ＷｉＦｉキー及び他のＷｉＦｉデータ（例えば、ＳＳＩＤなど）を取得し、シークレットを使用して暗号化し、これをＩｏＴサービス１２０も送信する。一実施形態では、クライアントアプリ２５０５は、この情報を直接ユーザに要求する（例えば、ＧＵＩ経由で鍵を入力するようにユーザに求める）。他の実施形態では、クライアントアプリ２５０５は、エンドユーザによる認証の後にこの情報をローカルの安全な記憶装置から取得する。ＩｏＴサービス１２０は、セキュリティモジュール２５０２によって生成されたシークレットを有しないので、ＷｉＦｉキー及び他のデータを読み取ることができない。
【0147】
一実施形態では、ＩｏＴサービス１２０は次に、（既に暗号化された）鍵及び他のデータを暗号化し、ハブ／サービス接続ロジック２５０３を介して、２回暗号化された鍵／データをＩｏＴハブ１１０に送信する。この実施形態のクライアントアプリ２５０５は、ＩｏＴサービス１２０及びＩｏＴハブ１１０のみがセッションシークレットを有するので、このトラフィックを読み取ることができない（例えば、図１６Ａ～図２３Ｃ及び関連した文章を参照）。したがって、２回暗号化された鍵及び他のデータを受信すると、ＩｏＴハブ１１０は、セッションシークレットを使用して２回暗号化された鍵／データを解読して、暗号化された鍵／データを生成する（セキュリティモジュール２５０２によって生成されたシークレットを使用して暗号化されたバージョン）。
【0148】
一実施形態では、ＩｏＴハブ上のＷｉＦｉデータ処理ロジック２５１０は次に、セキュリティモジュール２５０２によって提供されるシークレットを使用して、暗号化された鍵及び他のデータを解読し、完全に解読されたＷｉＦｉキー及び関連したデータをもたらす。次にローカルＷｉＦｉルータ１１６との安全な通信チャネルを確立するために、ＷｉＦｉキー及びデータ（例えば、ＷｉＦｉルータ１１６のＳＳＩＤ）を使用してもよい。次にＩｏＴサービス１２０と接続するために、この接続を使用してもよい。
【0149】
本発明の一実施形態に従う方法が図２６に示されている。本方法は、上記のシステムアーキテクチャとの関連で実装され得るが、いかなる特定のアーキテクチャにも限定されない。
【0150】
２６０１において、ＩｏＴサービスは、セッションシークレットを使用して暗号化された通信チャネルを作成して、クライアントデバイスを介してＩｏＴハブと通信する。２６０２において、クライアントデバイス上のアプリは、暗号化に使用されるシークレットを生成し、ＩｏＴハブにシークレットを送信する。２６０３において、クライアントデバイス上のアプリは、ＷｉＦｉキーを取得し、シークレットを使用してＷｉＦｉキーを暗号化し、ＩｏＴサービスに送信する。上述したように、ＷｉＦｉキーを取得することは、ユーザが手動でキーを入力すること又はクライアントデバイス上の安全な記憶装置からキーを読み取ることを伴い得る。
【0151】
２６０４において、ＩｏＴサービスは、既に暗号化された鍵を暗号化して２回暗号化された鍵を生成し、クライアントデバイスアプリを介してＩｏＴハブに送信する。２６０５において、ＩｏＴハブは、ＩｏＴハブとＩｏＴサービスとの間の安全な通信チャネルを形成するのに使用されるセッションシークレットを使用して２回暗号化された鍵を解読する。結果として生じる暗号化された鍵は、クライアントデバイス上のアプリによって生成されたシークレットを使用して暗号化されたバージョンである。２６０６において、ＩｏＴハブは、アプリによって提供されるシークレットを使用して暗号化された鍵を解読し、暗号化されていない鍵をもたらす。最後に、２６０７において、ＩｏＴハブは、暗号化されていないＷｉＦｉキーを使用して、ＩｏＴサービスに接続するために使用する安全なＷｉＦｉ接続を確立する。
モノのインターネット（ＩｏＴ）システムにおける自動的無線ネットワーク認証のためのシステム及び方法
モノのインターネット（ＩｏＴ）システムにおける自動的無線ネットワーク認証のためのシステム及び方法
【0152】
本発明の一実施形態は、安全にかつ自動的に新しいＩｏＴデバイス及びＩｏＴハブをＷｉＦｉルータに接続するための技術を実装する。この実施形態は、最初に１つ以上のエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１及び／又はＩｏＴデバイス１０５へのローカル無線接続を形成するマスターＩｏＴハブ２７１６を含む図２７に関して記述される。本明細書で使用するとき、「エクステンダ」ＩｏＴハブは、ＩｏＴデバイス１０１～１０４（例えば、マスターＩｏＴハブ２７１６の範囲外であるＩｏＴデバイス）をＩｏＴシステムに接続するためにマスターＩｏＴハブ２７１６の無線範囲を拡大するＩｏＴハブである。例えば、ＩｏＴデバイス１０１～１０４は、（本明細書に記述される様々な技術を使用して）ＩｏＴエクステンダハブ２７１０～２７１１とのＢＴＬＥ接続を形成することができ、エクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１は、マスターＩｏＴハブ２７１６へのＷｉＦｉ接続を形成する。例示したように、マスターＩｏＴハブ２７１６はまた、範囲内の特定のＩｏＴデバイス１０５への直接的なローカル無線接続も形成することができる（例えば、ＢＴＬＥ又はＷｉＦｉ接続）。
【0153】
ＩｏＴハブのすべての機能を実行することに加えて、マスターＩｏＴハブ２７１６の一実施形態はまた、様々なＩｏＴデバイス１０１～１０５及びＩｏＴエクステンダハブ２７１０～２７１１をＩｏＴサービス１２０にインターネット２２０を介して接続するＷｉＦｉルータでもある。一実施形態では、マスターＩｏＴハブ２７１６は、ローカルネットワーク上の様々なＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１を認証するための認証モジュール２７２０を含む。具体的には、一実施形態では、認証モジュール２７２０は、非表示サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）を、様々なＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１の中に予めプログラミングされている既知のコモンネームと共に使用する。例えば、「＿ａｆｅｒｏ」などのＳＳＩＤは、認証モジュール２７２０によって使用されてもよく、各ＩｏＴデバイス１０１～１０４及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１は、これらのハブ／デバイスが自動的にマスターＩｏＴハブ２７１６に接続し得るように、このＳＳＩＤを用いて予めプログラミングされていてもよい。加えて、認証ロジック２７２０は、ＷＰＡ２パスフレーズなどのセキュリティパスフレーズを必要とし得る。一実施形態では、各ＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１はまた、ユーザインストール中にマスターＩｏＴハブ２７１６に自動的に接続するように、このパスフレーズを用いて予めプログラミングされている。
【0154】
一実施形態では、ファイアウォール２７３０は、既知のホスト名を有するＩｏＴサービス１２０（又は他の外部サービス）内部の小さいサーバ群に対するものを除くすべての入接続要求及び出接続要求を阻止するように、マスターＩｏＴハブ２７１６上に実装されている。この実施形態では、ＩｏＴデバイス１０１～１０５は、マスターＩｏＴハブ２７１６を通じてＩｏＴサービス１２０を使用し得るが、マスターＩｏＴハブ２７１６内にプログラミングされたもの以外のどんなサーバに接続することも許可されない。この方法で、ＩｏＴデバイス１０１～１０４は、エンドユーザによって安全に構成され、ＩｏＴサービス１２０に接続され得る。
【0155】
加えて、追加のセキュリティの層のために、マスターＩｏＴハブ２７１６に接続することを許可されているすべてのＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１を指定するホワイトリストを用いて、認証モジュール２７２０又はファイアウォール２７３０をプログラミングしてもよい。一実施形態では、それぞれ認可されたＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスは、ホワイトリストに含まれている。ホワイトリスト上にあるそれらのＩｏＴデバイス及びエクステンダＩｏＴハブだけが、マスターＩｏＴハブ２７１６を通って接続することを許可されている。ＩｏＴサービス１２０は、新しいＩｏＴデバイス１０１～１０５及びエクステンダＩｏＴハブ２７１０～２７１１がエンドユーザに提供されるときに周期的にホワイトリストを更新してもよい。
【0156】
一実施形態では、本明細書に記載された様々な機能を実行するように既存のＷｉＦｉルータを構成してもよい。例えば、ＩｏＴサービス１２０のサーバからのもの以外のすべての入／出接続をブロックするように、ＷｉＦｉルータのファイアウォール２７３０をプログラミングしてもよい。加えて、ホワイトリスト上にあるＭＡＣアドレスを有するＩｏＴデバイス及びＩｏＴエクステンダハブからの接続だけを許可するように、ファイアウォール２７３０を構成してもよい（上述したように周期的に又は動的にＩｏＴサービス１２０から更新されてもよい）。加えて、ＷｉＦｉルータは、ＩｏＴデバイス１０１～１０５及びＩｏＴエクステンダハブ２７１０～２７１１に予め構成された、非表示ＳＳＩＤ及びパスフレーズを用いてプログラミングされてもよい。
【0157】
本発明の一実施形態による方法が図２８に示されている。本方法は、上述のシステムアーキテクチャ上で実装され得るが、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。
【0158】
２８０１において、マスターＩｏＴハブは、非表示ＳＳＩＤ及びパスフレーズを用いてプログラミングされる。２８０２において、１つ以上のエクステンダＩｏＴハブ及び／又はＩｏＴデバイスは、ＳＳＩＤ及びパスフレーズを使用してマスターＩｏＴハブに接続する。２８０３において、マスターＩｏＴハブ上のファイアウォールは、指定したサーバ群（例えば、ＩｏＴサービス内部のサーバ）に対するもの以外のすべての入接続要求及び出接続要求をブロックするようにプログラミングされる。２８０４において、ＩｏＴハブは、ＩｏＴデバイス及び／又はエクステンダＩｏＴハブのＭＡＣアドレスのホワイトリストを用いてプログラミングされる。２８０５において、ＩｏＴデバイス及び／又はエクステンダＩｏＴハブは、マスターＩｏＴハブを通じて接続しようと試みる。接続要求が（例えば、ＩｏＴサービス内の）２８０７で判定される認可されたサーバ宛てでない場合は、次にその接続試行は、２８０９でブロックされる。サーバが認可されている場合は、次に２８０７において、ＩｏＴデバイス又はエクステンダＩｏＴハブのＭＡＣアドレスがホワイトリストに含まれるかどうか判定される。そうでない場合、その接続は、２８０９でブロックされる。そうである場合、その接続は、２８０８で確立される。
【0159】
本発明の実施形態は、上で説明した様々な工程を含み得る。本工程は、汎用又は特殊目的のプロセッサに本工程を実行させるために使用され得る、機械実行可能な命令において具現化することができる。代替的に、これらの工程は、工程を実行するためのハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェア構成要素によって、又はプログラミングされたコンピュータ構成要素及びカスタムハードウェア構成要素の任意の組み合わせによって、実行することができる。
【0160】
本明細書に記載される場合に、命令は、ある特定の動作を行うように構成されるか、又は所定の機能若しくはソフトウェア命令が非一時的コンピュータ可読媒体中に具現化されたメモリ内に記憶されている、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの、ハードウェアの特定の構成を指し得る。したがって、図面に示される技術は、１つ以上の電子デバイス（例えば、エンドステーション、ネットワーク要素など）上に記憶及び実行されるコード及びデータを使用して実装され得る。そのような電子デバイスは、非一時的コンピュータ機械可読記憶媒体（例えば、磁気ディスク、光ディスク、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリデバイス、相変化メモリ）、並びに一時的なコンピュータ機械可読通信媒体（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号などの電気的、光学的、音響的又は他の形態の伝搬信号）などのコンピュータ機械可読記憶媒体を使用して、コード及びデータを記憶及び（内部で及び／又はネットワークを介して他の電子デバイスと）通信する。加えて、そのような電子デバイスは、典型的に、１つ以上の記憶デバイス（非一時的機械可読記憶媒体）、ユーザ入力／出力デバイス（例えば、キーボード、タッチスクリーン、及び／又はディスプレイ）、並びにネットワーク接続などの、１つ以上の他の構成要素に連結された１つ以上のプロセッサのセットを含む。プロセッサの組と他の構成要素との連結は、典型的には、１つ以上のバス及びブリッジ（バスコントローラとも呼ばれる）を通じて行われる。記憶デバイスとネットワークトラフィックを運ぶ信号のそれぞれは、１つ以上の機械可読記憶媒体及び機械可読通信媒体を表す。したがって、所与の電子デバイスの記憶デバイスは、その電子デバイスの１つ以上のプロセッサのセット上で実行するためのコード及び／又はデータを、典型的に記憶する。当然のことながら、本発明の実施形態の１つ以上の部分は、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアの異なる組み合わせを使用して実装されてもよい。
【0161】
この詳細な説明全体を通じて、説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細を記載した。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細の一部がなくても実施され得ることは、当業者にとって明らかであろう。ある特定の例では、既知の構造及び機能は、本発明の主題を不明瞭にすることを回避するために、詳述しなかった。したがって、本発明の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲の観点から判断されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】