知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ アー・ベー・ベー・パワー・グリッズ・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフトの特許一覧
特表2024-515154セキュアキー管理デバイス、認証システム、広域ネットワーク、およびセッションキーを生成する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-05
(54)【発明の名称】セキュアキー管理デバイス、認証システム、広域ネットワーク、およびセッションキーを生成する方法
(51)【国際特許分類】
H04L 9/08 20060101AFI20240329BHJP
G06F 21/60 20130101ALI20240329BHJP
【ＦＩ】
H04L9/08 B
G06F21/60 360
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023554853
(86)(22)【出願日】2022-01-20
(85)【翻訳文提出日】2023-10-16
(86)【国際出願番号】 EP2022051217
(87)【国際公開番号】W WO2022189053
(87)【国際公開日】2022-09-15
(31)【優先権主張番号】21161344.3
(32)【優先日】2021-03-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519431812
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マルティネス・サラサール，ハロルド・ロベルト
(72)【発明者】
【氏名】ボース，アリジット・クマール
(72)【発明者】
【氏名】オポチンスキ，パベウ
(57)【要約】
本開示は、エンドデバイス（ＥＤ）と、ネットワークサーバ（ＮＳ）と、アプリケーションサーバ（ＡＳ）と、参加サーバ（ＪＳ）とを備える広域ネットワーク用のセキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に関する。セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）は、秘密キー情報の保存のためのセキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）と、参加サーバ（ＪＳ）とセキュアにデータを交換するためのセキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）と、少なくとも１つの処理コンポーネントとを備える。少なくとも１つの処理コンポーネントは、少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）を生成し、セキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）に保存し、少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、エンドデバイス（ＥＤ）の一意識別子（Ｓ／Ｎ）とに基づいて、少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成し、生成された少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）をエンドデバイス（ＥＤ）に提供し、参加サーバから、セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、エンドデバイス（ＥＤ）の一意識別子（Ｓ／Ｎ）と、セッション情報（ＳＩＤ）とを含む第１のリクエストを受信し、セキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）に保存されている少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、第１のリクエストに含まれているエンドデバイス（ＥＤ）の一意識別子（Ｓ／Ｎ）およびセッション情報（ＳＩＤ）とに基づいて、少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成し、少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を、セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して参加サーバ（ＪＳ）に提供するように構成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンドデバイス（ＥＤ）と、ネットワークサーバ（ＮＳ）と、アプリケーションサーバ（ＡＳ）と、参加サーバ（ＪＳ）とを備える広域ネットワーク用のセキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）であって、－ 秘密キー情報の保存のためのセキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）と、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）とセキュアにデータを交換するためのセキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）と、
－ 少なくとも１つの処理コンポーネント（ＰＣ）であって、
－ 少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）を生成し、前記セキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）に保存し、
－ 前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、前記エンドデバイス（ＥＤ）の一意識別子（Ｓ／Ｎ）とに基づいて、少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成し、生成された前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を前記エンドデバイス（ＥＤ）に提供し、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）から、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）と、セッション情報（ＳＩＤ）とを含む第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を受信し、
－ 前記セキュアストレージコンポーネント（ＳＳＣ）に保存されている前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、前記第１のリクエストに含まれている前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）および前記セッション情報（ＳＩＤ）とに基づいて、少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成し、
－ 前記少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して前記参加サーバ（ＪＳ）に提供するように構成されている、少なくとも１つの処理コンポーネント（ＰＣ）と、
を備える、セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）。
【請求項2】
広域ネットワークにおいてエンドデバイス（ＥＤ）を認証するための認証システムであって、－ 請求項１に記載のセキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）と、
－ 前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に接続された参加サーバ（ＪＳ）と、
を備え、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）の少なくとも１つの処理コンポーネントは、
－ 前記エンドデバイス（ＥＤ）から、前記エンドデバイス（ＥＤ）のアドレス情報を含む第２のリクエストを受信し、
－ 前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に、前記第２のリクエストの前記アドレス情報に基づいて前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を提供し、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）から前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して受信した前記少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を、前記ネットワークサーバ（ＮＳ）および前記アプリケーションサーバ（ＡＳ）のうちの少なくとも一方に転送するように構成されている、認証システム。
【請求項3】
－ 事前登録手順中に、前記エンドデバイス（ＥＤ）と、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）とに接続可能な登録デバイス（ＲＤ）を更に備え、－ 前記登録デバイス（ＲＤ）の少なくとも１つの処理コンポーネントは、前記事前登録手順中に、
－ 前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）を決定するステップと、
－ 前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）を含む第３のリクエストを前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に提供するステップと、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって提供された前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を受信するステップと、
－ 前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を前記エンドデバイス（ＥＤ）にセキュアに保存するステップと、
を実行するように構成されている、請求項２に記載の認証システム。
【請求項4】
前記登録デバイス（ＲＤ）の前記少なくとも１つの処理コンポーネントは、前記事前登録手順中に、－ 前記広域ネットワークにおける前記エンドデバイス（ＥＤ）をアドレス指定するためのエンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）を決定するステップと、
－ 前記エンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）を前記エンドデバイス（ＥＤ）に保存するステップと、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）に登録メッセージを提供するステップであって、前記登録メッセージは、前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）と、前記エンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）と、任意選択で、前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成するために使用された前記マスターキー（Ｋａ）に関連するバージョンデータ（Ｋｎ）とを含む、提供するステップと、
を実行するように更に構成されている、請求項３に記載の認証システム。
【請求項5】
広域ネットワークであって、－ 請求項２から４のいずれか１項に記載の認証システムと、
－ 少なくとも１つのエンドデバイス（ＥＤ）と、
－ 少なくとも１つのネットワークサーバ（ＮＳ）と、
－ 少なくとも１つのアプリケーションサーバ（ＡＳ）と、
を備え、
－ 前記少なくとも１つのエンドデバイス（ＥＤ）は、前記ネットワークサーバ（ＮＳ）にデータパケットを送るように構成され、前記データパケットは、ネットワーク層上およびアプリケーション層上で暗号化され、
－ 前記少なくともネットワークサーバ（ＮＳ）は、前記参加サーバ（ＪＳ）から受信した少なくとも１つのネットワークセッションキー（ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＮｗｋＳＥｎｃＫＥｙ）を使用して前記ネットワーク層上の前記データパケットを復号し、前記部分的に復号されたデータパケットを前記アプリケーションサーバ（ＡＳ）に転送するように構成され、
－ 前記少なくともアプリケーションサーバ（ＡＳ）は、前記参加サーバ（ＪＳ）から受信した少なくとも１つのアプリケーションセッションキー（ＡｐｐＳＫｅｙ）を使用して、前記アプリケーション層上の前記データパケットを復号するように構成されている、広域ネットワーク。
【請求項6】
前記広域ネットワークは、前記エンドデバイス（ＥＤ）を含む低電力ワイヤレスアクセスネットワークドメインと、前記アプリケーションサーバ（ＡＳ）を含むコアネットワークドメインと、を備え、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）は、前記低電力ワイヤレスアクセスネットワークドメインおよび／または有線の前記コアネットワークドメインの外部にある前記参加サーバ（ＪＳ）とデータを交換するために構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のエンティティ。
【請求項7】
前記広域ネットワークは、ＬｏＲａＷＡＮネットワークであり、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）は、前記ＬｏＲａＷＡＮネットワークのアドレス空間の外部の前記参加サーバ（ＪＳ）とデータを交換するために構成され、前記セッション情報（ＳＩＤ）は、参加ノンス、ネットワークｉｄ、およびデバイスノンスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のエンティティ。
【請求項8】
セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に事前登録されたエンドデバイス（ＥＤ）と、ネットワークサーバ（ＮＳ）と、アプリケーションサーバ（ＡＳ）と、参加サーバ（ＪＳ）とを備える広域ネットワークで使用するセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成する方法であって、－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記参加サーバ（ＪＳ）から、セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、前記エンドデバイス（ＥＤ）の一意識別子（Ｓ／Ｎ）と、セッション情報（ＳＩＤ）とを含む第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を、受信することと、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に保存されている少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）に含まれている前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）および前記セッション情報（ＳＩＤ）とに基づいて、少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成することと、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記生成された少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して前記参加サーバ（ＪＳ）に提供することと、
を含む、方法。
【請求項9】
前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、少なくとも１つのネットワークセッションキー（ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＮｗｋＳＥｎｃＫＥｙ）および少なくとも１つのアプリケーションセッションキー（ＡｐｐＳＫｅｙ）が生成され、前記参加サーバ（ＪＳ）に提供される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成する前記ステップは、－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に保存されている前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）に含まれている前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）とを使用する少なくとも１つの第１の暗号関数（ＦＡ、ＦＢ）に基づいて、前記エンドデバイス（ＥＤ）の少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成することと、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、生成された前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）と、前記第１のリクエストに含まれている前記セッション情報（ＳＩＤ）とを使用する少なくとも１つの第２の暗号関数に基づいて、前記少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を生成することと、
を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項11】
前記エンドデバイス（ＥＤ）は、事前登録手順において、前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を受信する前記ステップの前に、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に事前登録され、前記事前登録手順は、－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）を生成し、前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）を前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）内に保存することと、
－ 前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）によって、前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）と、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に提供された前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）とに基づいて、少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成することと、
－ 生成された前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を前記エンドデバイス（ＥＤ）に提供することと、
を含む、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
－ 前記少なくとも１つのマスターキー（Ｋａ）を生成する前記ステップは、所定条件の後に繰り返され、－ 前記事前登録手順中に、前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成するために使用された前記マスターキー（Ｋａ）に関連するバージョンデータ（Ｋｎ）が前記エンドデバイス（ＥＤ）に提供され、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）から受信した前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）は、前記バージョンデータ（Ｋｎ）を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）によって、前記エンドデバイス（ＥＤ）から、前記エンドデバイス（ＥＤ）のアドレス情報を含む第２のリクエストを受信することと、－ 前記参加サーバ（ＪＳ）によって、前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）に、前記第２のリクエストの前記アドレス情報に基づいて前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を提供することと、
－ 前記セキュアインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、前記セキュアキー管理デバイス（ＳＫＭＤ）から受信した前記少なくとも１つのセッションキー（ＳＫｅｙ）を、前記ネットワークサーバ（ＮＳ）および前記アプリケーションサーバ（ＡＳ）のうちの少なくとも一方に転送することと、
を更に含む、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記第２のリクエストの前記アドレス情報は、前記エンドデバイス（ＥＤ）のエンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）を含み、前記方法は、－ 前記事前登録手順中に、前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）と、前記エンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）と、任意選択で、前記少なくとも１つのルートキー（ＲＫｅｙ）を生成するために使用された前記マスターキー（Ｋａ）に関連するバージョンデータ（Ｋｎ）とを、前記参加サーバ（ＪＳ）に提供することと、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）によって、前記第２のリクエストに含まれている前記エンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）を、前記エンドデバイス（ＥＤ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）にマッピングすることと、
－ 前記参加サーバ（ＪＳ）によって、前記エンドデバイスアドレス識別子（ＤｅｖＥＵＩ）の前記一意識別子（Ｓ／Ｎ）への前記マッピングに基づいて、前記第１のリクエスト（ＲＥＱ１）を生成することと、
を更に含む、請求項１１または１２のいずれか１項を引用する請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
命令を保存するデータストレージデバイスであって、前記命令は、ネットワーク化されたコンピューティングデバイスの少なくとも１つの処理デバイスによって実行されると、請求項８から１４のいずれか１項に記載の方法のステップを実施する、データストレージデバイス。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セキュアなセッションキー管理のためのデバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
米国特許出願公開第２０２０／０ ２８８ ３１２号には、端末と、端末にネットワークサービスを提供できる通信ネットワークサーバと、ネットワークおよびネットワークサーバを介して端末にアプリケーションサービスを提供できるアプリケーションサーバとを含む通信システムが開示されている。
【0003】
ＷＯ２０１８／１４８２４４Ａ１には、アプリケーションプロバイダが、デバイスのデプロイメント前に、グループマスターキーをネットワークプロバイダに転送するキープロビジョニング手順が開示されている。このキープロビジョニング手順により、ネットワークプロバイダは、デバイスを一意のキーで管理する必要なく、システム内の多数のデバイスを認証することができる。
【0004】
米国特許第１０ ８８０ ７４３号には、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイスのアクティベーションおよびエンドツーエンドベースの自動オンボーディングのための一元化された中立システムと、ＩｏＴデバイスとＩｏＴプラットフォームとの間のセキュアな通信の確立のための技術について説明されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
広域ネットワークにおいてキーをセキュアに管理するための改良されたデバイス、システム、および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の態様によれば、エンドデバイスと、ネットワークサーバと、アプリケーションサーバと、参加サーバとを備える広域ネットワーク用のセキュアキー管理デバイスが提供される。セキュアキー管理デバイスは、秘密キー情報の保存のためのセキュアストレージコンポーネントと、参加サーバとセキュアにデータを交換するためのセキュアインターフェースと、少なくとも１つの処理コンポーネントとを備える。少なくとも１つの処理コンポーネントは、少なくとも１つのマスターキーを生成し、セキュアストレージコンポーネントに保存し、少なくとも１つのマスターキーと、エンドデバイスの一意識別子とに基づいて、少なくとも１つのルートキーを生成し、生成された少なくとも１つのルートキーをエンドデバイスに提供し、参加サーバから、セキュアインターフェースを介して、エンドデバイスの一意識別子と、セッション情報とを含む第１のリクエストを受信し、セキュアストレージコンポーネントに保存されている少なくとも１つのマスターキーと、第１のリクエストに含まれているエンドデバイスの一意識別子およびセッション情報とに基づいて、少なくとも１つのセッションキーを生成し、少なくとも１つのセッションキーを、セキュアインターフェースを介して参加サーバに提供するように構成されている。
【0007】
セキュアな管理内にマスターキーを保存することで、キーの管理と保存のための一元化されたセキュアな環境を確立できる。ルートキーおよびセッションキーを、マスターキーからオンザフライで派生させて、セキュアインターフェースを介して参加サーバに提供できるため、参加サーバなどの広域ネットワークのリモートまたは公開コンポーネント内にセキュリティ上重要なデータを保存する必要がなくなる。
【0008】
第２の態様によれば、広域ネットワークにおいてエンドデバイスを認証するための認証システムが提供される。この認証システムは、第１の態様によるセキュアキー管理デバイスと、セキュアインターフェースを介してセキュアキー管理デバイスに接続された参加サーバとを備える。参加サーバの少なくとも１つの処理コンポーネントは、エンドデバイスから、エンドデバイスのアドレス情報を含む第２のリクエストを受信し、セキュアインターフェースを介してセキュアキー管理デバイスに、第２のリクエストのアドレス情報に基づいて第１のリクエストを提供し、セキュアキー管理デバイスからセキュアインターフェースを介して受信した少なくとも１つのセッションキーを、ネットワークサーバおよびアプリケーションサーバのうちの少なくとも一方に転送するように構成されている。
【0009】
セキュアキー管理デバイスから少なくとも１つのセッションキーをオンデマンドで要求することにより、認証システムの参加サーバは、ルートキーへのローカルアクセスなしで、標準に準拠した方法で広域ネットワークからのクエリに応答できる。
【0010】
第３の態様によれば、第２の態様による認証システムと、少なくとも１つのエンドデバイスと、少なくとも１つのネットワークサーバと、少なくとも１つのアプリケーションサーバとを備える広域ネットワークが提供される。少なくとも１つのエンドデバイスは、ネットワークサーバにデータパケットを送るように構成され、データパケットは、ネットワーク層上およびアプリケーション層上で暗号化され、少なくともネットワークサーバは、参加サーバから受信した少なくとも１つのネットワークセッションキーを使用してネットワーク層上のデータパケットを復号し、部分的に復号されたデータパケットをアプリケーションサーバに転送するように構成され、少なくともアプリケーションサーバは、参加サーバから受信した少なくとも１つのアプリケーションセッションキーを使用して、アプリケーション層上のデータパケットを復号するように構成されている。
【0011】
上記の広域ネットワークは、ルートキーなどのセキュリティ上重要なデータを中間ネットワークコンポーネントから隠すことで高度なネットワークセキュリティを提供し、したがって、エンドデバイスとアプリケーションサーバとの通信のエンドツーエンドのセキュリティを確保する。
【0012】
第４の態様によれば、広域ネットワークで使用するセッションキーを生成する方法が提供される。広域ネットワークは、セキュアキー管理デバイスに事前登録されたエンドデバイスと、ネットワークサーバと、アプリケーションサーバと、参加サーバとを備える。この方法は、セキュアキー管理デバイスによって、参加サーバから、セキュアインターフェースを介して、エンドデバイスの一意識別子と、セッション情報とを含む第１のリクエストを受信することと、セキュアキー管理デバイスによって、セキュアキー管理デバイスに保存されている少なくとも１つのマスターキーと、第１のリクエストに含まれているエンドデバイスの一意識別子およびセッション情報とに基づいて、少なくとも１つのセッションキーを生成することと、セキュアキー管理デバイスによって、生成された少なくとも１つのセッションキーを、セキュアインターフェースを介して参加サーバに提供することとを含む。
【0013】
上記の方法では、セキュアキー管理デバイスによってセッションキーをオンザフライで生成できる。
【0014】
第５の態様によれば、広域ネットワークで使用するために、エンドデバイスをセキュアキー管理デバイスに事前登録する方法が提供される。事前登録手順は、セキュアキー管理デバイスによって、少なくとも１つのマスターキーを生成し、少なくとも１つのマスターキーをセキュアキー管理デバイス内に保存することと、セキュアキー管理デバイスによって、少なくとも１つのマスターキーと、セキュアキー管理デバイスに提供されたエンドデバイスの一意識別子とに基づいて、少なくとも１つのルートキーを生成することと、生成された少なくとも１つのルートキーをエンドデバイスに提供することとを含む。
【0015】
第５の態様による方法は、第４の態様による第１のリクエストを受信するステップを実行する前に、エンドデバイスをセキュアキー管理デバイスに事前登録するために使用できる。
【0016】
第６の態様によれば、命令を保存するデータストレージデバイスであって、命令は、ネットワーク化されたコンピューティングデバイスの少なくとも１つの処理デバイスによって実行されると、第４または第５の態様による方法のステップを実施する、データストレージデバイス。
【0017】
少なくとも１つの実施形態によれば、広域ネットワークはＬｏＲａＷＡＮネットワークであり、セキュアインターフェースは、ＬｏＲａＷＡＮネットワークのアドレス空間の外部の参加サーバとデータを交換するために構成されているため、ＬｏＲａＷＡＮネットワークからセキュアキー管理デバイスが隠される。
【0018】
少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つのマスターキーを生成するステップは、所定条件の後に繰り返される。事前登録手順中に、少なくとも１つのルートキーを生成するために使用されたマスターキーに関連するバージョンデータがエンドデバイスに提供される。この実施形態では、参加サーバから受信した第１のリクエストは、バージョンデータを更に含む。
【0019】
例えば、所定の時間の経過後やセキュリティ違反の後に、マスターキーのバージョンデータを変更して追跡することで、侵害されたキーの影響を制限することができるため、サイバーセキュリティが更に強化される。
【0020】
少なくとも１つの実施形態によれば、第２のリクエストのアドレス情報は、エンドデバイスのエンドデバイスアドレス識別子を含む。事前登録手順中に、エンドデバイスの一意識別子と、エンドデバイスアドレス識別子と、任意選択で、少なくとも１つのルートキーを生成するために使用されたマスターキーに関連するバージョンデータとが、参加サーバに提供される。参加サーバは、第２のリクエストに含まれているエンドデバイスアドレス識別子をエンドデバイスの一意識別子にマッピングし、エンドデバイスアドレス識別子の一意識別子へのマッピングに基づいて、第１のリクエストを生成する。これにより、セキュアキー管理デバイスからエンドデバイスアドレス識別子が隠される。
【0021】
本開示の更なる態様および実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
上記および添付の特許請求の範囲に記載されているデバイスならびにシステムは、セッションキーを生成する方法に適している。したがって、デバイスおよびシステムに関連して説明されている特徴および利点は、この方法で使用でき、その逆も同様である。
上記および添付の特許請求の範囲に記載されているデバイスならびにシステムは、セッションキーを生成する方法に適している。したがって、デバイスおよびシステムに関連して説明されている特徴および利点は、この方法で使用でき、その逆も同様である。
【0022】
本開示は、いくつかの態様から構成されている。これらの態様のうちの１つに関して記載されているどの特徴も、それぞれの特徴が特定の態様のコンテキストで明示的に言及されていない場合でも、他の態様に関しても本明細書では開示されている。
【0023】
更に理解を深めるために、添付の図が含まれている。図では、同じ構造および／または機能の要素を、同じ参照記号で参照する場合がある。図に示す実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示の一実施形態によるセキュアキー管理デバイスの概略ブロック図である。
【図2】本開示の実施形態による様々な方法のステップの概略シーケンス図である。
【図3】ＬｏＲａＷＡＮシステムに典型的であるＷＡＮアーキテクチャの概略ブロック図である。
【図4】ＬｏＲａＷＡＮエンティティにおけるセキュアな通信フローの概略ブロック図である。
【図5】本開示の一実施形態による認証システムを含む広域ネットワークの概略ブロック図である。
【図6】本開示の一実施形態による広域ネットワークにおける、セキュアキー管理デバイスの初期化、エンドデバイスの事前登録および参加処理の概略シーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本開示は、様々な修正や代替形態に対応することができるが、その具体的な内容は図中の例によって示されており、詳細に説明する。ただし、その意図は、本開示を説明した特定の実施形態に限定することではないことを理解する必要がある。反対に、添付の特許請求の範囲に定義された本開示の範囲内にあるすべての修正、均等物、および代替物を対象にすることを意図している。
【0026】
本開示は、低電力およびワイヤレスベースのＬｏＲａＷＡＮベースのシステムなど、広域ネットワークにおいてルートキーを初期化、生成、およびプロビジョニングするための改良されたシステムおよび方法を示すことを目標とする。
【0027】
例として、このセクションでは、ＬｏＲａＷＡＮベースのシステムのワークフローの背景と、そのキー管理における既存の課題について説明する。本開示は、この既存の課題に取り組み、サイバーセキュリティを向上させることに重点を置いている。
【0028】
図１は、本開示の一実施形態によるセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの概略ブロック図を示している。セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは、秘密キー情報を保存するためのセキュアストレージコンポーネントＳＳＣと、保存した命令を実行するための処理コンポーネントＰＣと、広域ネットワーク（ＷＡＮ）の参加サーバなどの他のエンティティとセキュアにデータを交換するためのセキュアインターフェースＩ／Ｆとを備える。
【0029】
説明した本実施形態では、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは、サーバコンピュータが１つまたはいくつかのデータネットワークにデプロイされるときに、プログラム命令の保存および実行に適した従来のコンポーネントを備えるサーバコンピュータとして実装することができる。セキュアストレージコンポーネントＳＳＣは、私有暗号化キーおよび／または他の秘密キー情報およびパラメータなど、セキュリティ上重要な情報をセキュアに保存するように設計されたハードウェアセキュアモジュール（ＨＳＭ：ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｅｃｕｒｅ ｍｏｄｕｌｅ）の一部であり得る。ＨＳＭは、不正なデータアクセスから保護され、典型的には、暗号関数を実行するように構成された処理コンポーネントも備える。このようにして、私有キーなどのセキュリティ上重要な情報が、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの動作中にＨＳＭから離れることは決してない。
【0030】
説明した本実施例では、処理コンポーネントＰＣの一部または全部もＨＳＭの一部である。例えば、処理コンポーネントＰＣの第１の部分がＨＳＭ内にあり得、すでに暗号化されたデータパケットの受信や送信など、セキュリティ上重要ではない動作を実行するために使用される処理コンポーネントＰＣの第２の部分が、サーバコンピュータの異なる部分に実装され得る。
【0031】
説明した本実施例では、セキュアインターフェースＩ／Ｆはネットワークインターフェースもしくはユーザコンソール、またはそれらの組合せであり得る。例えば、セキュアストレージコンポーネントＳＳＣに保存された私有キーに基づく標準の暗号化方法で保護されている従来のネットワーク機器を使用して、セキュアインターフェースＩ／Ｆを介してセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに入るまたはそこから出る情報を保護できる。
【0032】
図２は、本開示の実施形態による様々な操作方法のステップの概略シーケンス図を示している。図２は、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤのコンポーネントＳＳＣ、コンポーネントＰＣ、およびＩ／Ｆ間の内部インタラクションと、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤと外部ユーザとのインタラクションの両方を示している。
【0033】
図２の上部に示すセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの初期化中に、例えば、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤとして構成されたネットワークサーバを最初にセットアップまたは起動することによって、処理コンポーネントＰＣは、少なくとも１つのマスターキーＫａを生成し、生成されたマスターキーＫａをセキュアストレージコンポーネントＳＳＣに保存する。例えば、処理コンポーネントは、事前定義された暗号関数に基づいて秘密マスターキーを生成するために、ランダムまたは擬似ランダムのシード値を取得できる。セキュリティを向上させるために、マスターキーＫａは、後で詳しく説明するように、時々変更されることがある。この場合、マスターキーＫａの各バージョンは、対応するバージョンデータＫｎとともに、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤのセキュアストレージコンポーネントＳＳＣに保存される。秘密マスターキーＫａデータがセキュアストレージコンポーネントＳＳＣにセキュアに保存されると、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは動作のための準備が整う。
【0034】
図２の中央部に示す別のプロセスでは、ユーザは特定のエンドデバイスをセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに事前登録できる。このために、ユーザはまず、処理コンポーネントＰＣに、登録するエンドデバイスの一意識別子Ｓ／Ｎを提供する。例えば、ユーザがエンドデバイスのシリアルナンバーを手動で入力してもよい。あるいは、以下に詳述するように、エンドデバイスのシリアルナンバーが、プレコミッショニングデバイスを使用して、エンドデバイスの製造業者によって、製造プロセスの最後に自動的に提供されてもよい（図２には図示せず）。このようなプレコミッショニングデバイスは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに直接かつセキュアに接続されたマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）インターフェースを有し得る。
【0035】
提供されたシリアルナンバーで識別されるエンドデバイスに関連付けられた少なくとも１つのルートキーＲＫｅｙを生成するために、処理コンポーネントＰＣはセキュアストレージコンポーネントＳＳＣからアクティブ秘密マスターキーＫａを取得する。次に、適切な暗号関数に基づいて、エンドデバイスのルートキーＲＫｅｙが、一意識別子Ｓ／ＮおよびアクティブマスターキーＫａに基づいて、処理コンポーネントＰＣによって生成される。
【0036】
最後のステップでは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤによって生成されたルートキーＲＫｅｙがエンドデバイスに提供される（図２には図示せず）。例えば、ルートキーＲＫｅｙをエンドデバイスに直接プログラミングするために、ルートキーＲＫｅｙは、プレコミッショニングデバイスのＭ２Ｍインターフェースを介して電子的に通信し返されてもよい。したがって、エンドデバイスの登録中に、送信された情報のペーパートレイルを保持する必要がない。
【0037】
特定のデバイスおよびアプリケーションのセキュリティ要件に応じて、ルートキーＲＫｅｙおよび一意識別子Ｓ／Ｎ、ならびにエンドデバイスアドレス識別子などの任意の他のセキュリティ上重要なデータは、エンドデバイスのセキュアエレメント（ＳＥ：ｓｅｃｕｒｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）に保存され得る。比較的低いセキュリティレベルの場合、この情報はエンドデバイスの従来の不揮発性メモリに保存されることもある。この場合、対応するハッシュ値をエンドデバイスに保存して、保存したデータが後で操作されるのを回避することができる。
【0038】
このプロセスの最後には、エンドデバイスは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤのアクティブマスターキーＫａに関連付けられ、カスタマに対してデプロイしたり、以下により詳しく説明するように、ＷＡＮアプリケーションでエンドデバイスとして使用したりすることができる。また、以下に詳述するように、参加サーバなどの更なるエンティティが関与する追加のアクティベーション手順によって、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに間接的にリンクすることもできる。
【0039】
エンドデバイスの動作中に、エンドデバイスは、ＷＡＮのアプリケーションサーバで実行されている特定のアプリケーションにコンタクトしようとする場合がある。エンドデバイスとアプリケーションサーバとの間に、対応する通信チャネルが確立される前に、データパケットのルーティングを担当するネットワークサーバまたはアドレス指定されたアプリケーションサーバは、エンドデバイスとのセキュアな通信のために１つまたは複数のセッションキーを要求し得る。この手順の一部として、図２の下部に示すように、エンドデバイスとネットワークサーバまたはアプリケーションサーバとの間の通信をセキュアにするためのセッションキーがそれぞれ、更なるプロセスにおいて生成される。
【0040】
したがって、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの処理コンポーネントＰＣは、セキュアインターフェースＩ／Ｆを介して、一意識別子Ｓ／Ｎおよびセッション情報ＳＩＤを含む第１のリクエストＲＥＱ１を受信し得る。リクエストＲＥＱ１は、以下により詳細に説明するように、ネットワークサーバまたはアプリケーションサーバにセッションキーを提供するための対応する参加リクエストを受信した参加サーバから出され得る。第１のリクエストＲＥＱ１に応答して、処理コンポーネントＰＣはセキュアストレージコンポーネントＳＳＣからマスターキーＫａを取得する。次に、一意識別子Ｓ／Ｎ、セッション情報ＳＩＤ、およびマスターキーＫａに基づいて、処理コンポーネントＰＣはエンドデバイスに固有の１つまたは複数のセッションキーＳＫｅｙを生成する。このキーは、第１のレスポンスＲＳＰ１の一部として、セキュアインターフェースＩ／Ｆを介して要求側エンティティに返される。特に、処理コンポーネントＰＣはレスポンスＲＳＰ１を参加サーバに返すことができ、次に参加サーバはセッションキーＳＫｅｙを要求側エンティティ（エンドデバイスと通信するネットワークサーバやアプリケーションサーバなど）に提供する。
【0041】
マスターキーＫａがセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤから決して離れることがないという事実に注目する。更に、事前登録時にエンドデバイスに提供されるルートキーＲＫｅｙは、セキュアインターフェースＩ／Ｆを介してセッションキーを要求するエンティティに提供されない。したがって、参加サーバは、基盤となるマスターキーまたはルートキーの知識を得ることはない。そのため、参加サーバが、例えばハッキングされて侵害された場合でも、潜在的な侵入者は、エンドデバイスが使用する秘密マスターキーＫａまたはルートキーＲＫｅｙに関するいかなる情報も得ることはできない。
【0042】
【0043】
図３は、ＬｏＲａＷＡＮベースのシステムの参加エンティティの各々を示している。プロセス全体のワークフローについては、以下のセクションでも説明する。このセクションでは、この図とリストされているワークフローの両方は、ＬｏＲａＷＡＮ仕様バージョン１．１に従って指定されている。この内容は本明細書に含まれている。
【0044】
図３のシステムは、エンドデバイスＥＤと、ネットワークサーバＮＳと、アプリケーションサーバＡＳと、アプリケーションＡｐｐと、参加サーバＪＳとを備えている。わかりやすくするために、図３には、これらのエンティティのうちの１つだけを示している。しかし、実際の実装では、説明する各エンティティの多くのインスタンスが存在する可能性がある。
【0045】
エンドデバイスＥＤは、ＬｏＲａＷＡＮ通信ネットワークを介してデータを転送できるＬｏＲａＷＡＮ通信インターフェースを有するデバイスである。ネットワークサーバＮＳは、ＬｏＲａＷＡＮ通信プロトコルを介して転送されるエンドデバイスＥＤからのデータパケットをリッスンするＬｏＲａＷＡＮ通信ネットワークプロバイダサーバである。ネットワークサーバＮＳは、任意のデータパケットを受信すると、そこに含まれるＬｏＲａＷＡＮアプリケーションデータペイロードをアプリケーションサーバＡＳに更に転送する。アプリケーションサーバＡＳは、ネットワークサーバＮＳからアプリケーションレベルのデータを取得し、次にデータペイロードをエンドアプリケーションＡｐｐに更に転送するサーバであり、このエンドアプリケーションＡｐｐから、データがモニタリングされるか、制御されるか、または他の方法で消費される。例えば、アプリケーションＡｐｐは、エネルギー分配ネットワークの動作状態をモニタリングするモニタリングアプリケーションであるか、またはエンドデバイスとして機能する多数のスマートメーターをクエリする課金アプリケーションであり得る。
【0046】
参加サーバＪＳは、従来、ネットワークセッションキーの配布、すなわち、１つまたは複数のネットワークサーバへの「ネットワークレベル」セッションキーのセットの配布、および１つまたは複数のアプリケーションサーバＡＳへの、「アプリケーションセッションキー」とも呼ばれ、ＬｏＲａＷＡＮ仕様では「ＡｐｐＳＫｅｙ」と参照される「アプリケーションレベル」キーの配布を管理するキー管理サーバである。
【0047】
このために、従来のセットアップでは、参加サーバＪＳは、１つまたは複数のルートキー、すなわち、初期キーまたはベースキーを保存する。ＬｏＲａＷＡＮ仕様バージョン１．１で使用される初期キーは、ネットワークルートキー（ＮｗｋＫｅｙ）とアプリケーションキー（ＡｐｐＫｅｙ）であり、これらはＡＥＳ１２８ビットキーである。これらのキーを更に使用して、ＷＡＮのネットワーク層とアプリケーション層の両方で、サイバー攻撃からＬｏＲａＷＡＮトラフィックの転送をセキュアにするために使用されるセッションキーが派生される。ＬｏＲａＷＡＮ仕様バージョン１．０によれば、すべてのセッションキーを派生させるために、単一のルートキー、すなわち、アプリケーションキー（ＡｐｐＫｅｙ）のみが使用されるという事実に注目する。
【0048】
標準によれば、ＬｏＲａＷＡＮ通信インフラストラクチャへのＬｏＲａＷＡＮ参加手順は、「オーバージエアーアクティベーション」（ＯＴＡＡ）または「アクティベーションバイパーソナライゼーション」（ＡＢＰ）と呼ばれる２つの方法のいずれかで実行できる。対応する手順については、ＬｏＲａＷＡＮ１．１仕様２、２０１７、ＬｏＲａ Ａｌｌｉａｎｃｅ，Ｉｎｃ．のセクション６．２および６．３で説明している。この内容は、参照により含まれている。
【0049】
デバイスのアクティベーション中に、エンドデバイスＥＤを次のデータ項目で初期化する必要がある。
【0050】
ａ．ＪｏｉｎＥＵＩ：これは、エンドデバイスＥＤが適切な参加サーバＪＳと通信できるように、参加サーバＪＳのＩＥＥＥ ＥＵＩ６４アドレスの形式の識別子である。これは、ＯＴＡＡを選択したい場合にのみ、各エンドデバイスＥＤ内に保存する必要がある。
【0051】
ｂ．ＤｅｖＥＵＩ：これは、ＬｏＲａＷＡＮ通信トラフィックをリッスンしているネットワークサーバＮＳが各エンドデバイスＥＤを正しく識別できるように、各エンドデバイスＥＤのＩＥＥＥ ＥＵＩ６４アドレスの形式の識別子である。このデータは、エンドデバイスＥＤがＯＴＡＡを選択したい場合に必要であるが、ＡＢＰでは必須ではない。ただし、このデータは各エンドデバイスＥＤ内に保存することが推奨される。
【0052】
・ＮｗｋＫｅｙ：これは、「ネットワークセッションキー」、すなわち、ネットワークレベルセッションキーのセット、例えば、ＬｏＲａＷＡＮ標準バージョン１．１におけるＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、およびＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙを派生させるために使用されるキーである。これらのネットワークレベルセッションキーは、ネットワーク層でのＬｏＲａＷＡＮ通信トラフィック、すなわち、エンドデバイスＥＤとネットワークサーバＮＳとの間の通信を保護するために使用される。このデータは、ＡＢＰモードで動作するときには、各エンドデバイスＥＤ内に保存する必要はない。
【0053】
・ＡｐｐＫｅｙ：これは、「アプリケーションセッションキー」とも呼ばれる「アプリケーションレベル」セッションキー（例えば、ＬｏＲａＷＡＮ標準のバージョン１．１におけるＡｐｐＳＫｅｙ）を派生させるためのキーである。アプリケーションセッションキーは、アプリケーション層でのＬｏＲａＷＡＮ通信トラフィック、すなわち、ＯＳＩアプリケーション層７でのネットワークサーバを介したエンドデバイスＥＤとアプリケーションサーバＡＳとの間の通信を保護するために使用される。このデータは、エンドデバイスＥＤをＡＢＰモードで動作するときには、エンドデバイスＥＤ内に保存する必要はない。
【0054】
図４は、ＬｏＲａＷＡＮベースの通信システムの以下に示す参加エンティティの各々に配置されたセッションキーに支援されるこのセキュアな通信のフローを示している。
【0055】
ＬｏＲａＷＡＮ通信ネットワークでは、エンドデバイスＥＤは、ルートネットワークキー（すなわち、ＮｗｋＫｅｙ）から派生する「ネットワークセッションキー」（すなわち、転送ネットワークセッション整合性キーＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、サービングネットワークセッション整合性キーＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、およびネットワークセッション暗号化キーＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ）に支援されて、ネットワークサーバＮＳとセキュアに通信する。したがって、エンドデバイスＥＤは、例えば、ＭＡＣペイロードおよびコマンドの暗号化により、ＬｏＲａＷＡＮデータをネットワークサーバＮＳにセキュアに送信する。同様に、エンドデバイスＥＤとアプリケーションサーバＡＳとの間で交換されるアプリケーションレベルデータが暗号化されている。つまり、エンドデバイスＥＤは、「ネットワークセッションキー」に支援されてネットワーク層と、「アプリケーションセッションキー」に支援されてアプリケーション層の両方での暗号動作を実行する。
【0056】
ＬｏＲａＷＡＮデータを受信すると、ネットワークサーバＮＳは更に、データをアプリケーションサーバＡＳにセキュアに送信する。なお、このステップでは、ＬｏＲａＷＡＮデータのアプリケーションペイロードセグメントは、各エンドデバイスＥＤによって「アプリケーションセッションキー」に支援されてすでに暗号化されているため、ネットワークサーバＮＳは暗号動作を実行する必要がない。したがって、ネットワークサーバＮＳは単にそのＬｏＲａＷＡＮデータを、ＬｏＲａＷＡＮデータのインダイジェストなどの更なる処理のためにアプリケーションサーバＡＳに転送し、モニタリングかまたは制御のいずれかのために、例えば、セキュアな通信プロトコルなどの通信プロトコルによってＬｏＲａＷＡＮデータをエンドアプリケーションＡＰＰに送信することができる。
【0057】
図４にも示すように、ＬｏＲａＷＡＮは複数の物理ネットワークにまたがる場合があることに留意されたい。例えば、第１の物理ネットワークＰＨＹ１はＬｏＲａ低電力ワイヤレスアクセスネットワークであり、第２の物理ネットワークＰＨＹ２は有線コアネットワークである場合がある。図４に示す実施例では、ネットワークサーバＮＳは、第１の物理ネットワークＰＨＹ１と第２の物理ネットワークＰＨＹ２との間のゲートウェイとしても機能する。ただし、この機能は、ネットワークサーバが、第１の物理ネットワークＰＨＹ１または第２の物理ネットワークＰＨＹ２のうちのいずれか一方に配置された状態で、異なるデバイスに実装されることも可能である。
【0058】
ＬｏＲａＷＡＮ標準（仕様のバージョン１．０と１．１の両方を含む）は、ＬｏＲａＷＡＮ通信トラフィックをセキュアにするために後で使用される、オーバージエアーアクティベーション（ＯＴＡＡ）中にセッションキー － 「ネットワークセッションキー、すなわち、ネットワークレベルセッションキーのセット」および「アプリケーションセッションキー」を生成するために使用されるルートキーのセット、すなわち、ＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙを初期化してセキュアに管理する方法を規定していない。また、この標準では、「ネットワークセッションキー」および「アプリケーションセッションキー」をセキュアに取り扱うためのメカニズムも規定していない。したがって、上記のキーをセキュアに管理するためのセキュアワークフローが規定されていない。セキュアエレメント（ＳＥ）およびハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）を使用してセキュアに保存することだけが規定されている。
【0059】
しかし、発明者によって認識されているように、それらの管理のためのワークフロー全体、すなわち、これらのルートキーおよびセッションキーの生成、転送、ならびに更新は、システムのセキュリティ全体に重要である。これらのステップを実行する際のワークフローが脆弱であると、ＬｏＲａＷＡＮベースのシステムのサイバー脆弱性につながる可能性がある。これらのルートキーの初期セットのセキュアな管理は、システムのサイバーセキュリティ管理全体に最も重要な側面である。したがって、本開示は、これらのルートキー、ならびに派生した「ネットワークセッションキー」および「アプリケーションセッションキー」をセキュアに管理するための方法およびシステムを提供する。
【0060】
次のセクションでは、図５および図６に関して、ＬｏＲａＷＡＮネットワークのコンテキストにおける特定の実施例に、開示するソリューションを適用する方法について詳述する。この開示するソリューションは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤと呼ばれる別のエンティティをＬｏＲａシステムに導入することで、上記の課題のうちの少なくともいくつかに取り組む。このエンティティは、ルートキー（すなわち、ＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙ）、ならびにその派生セッションキー、つまり、ネットワークセッションキー（すなわち、ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、およびＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ）、およびアプリケーションセッションキー（すなわち、ＡｐｐＳＫｅｙ）のセキュアな生成と転送を処理する。
【0061】
図５は、システムのセットアップと、ステップＡ～Ｇで構成される、説明するワークフローの両方を概略的に示している。
【0062】
これらの以下のシーケンスステップでは、キーが生成されてから使用したキーが送信される。その目的を成功裏に達成するためのこれらのステップの前提条件、したがって、必要条件は、エンドデバイスＥＤごとに参加サーバＪＳ内でセキュアに事前に生成されて、事前に保存されている必要のある「ＪｏｉｎＮｏｎｃｅ」、「ＮｅｔＩＤ」、および「ＤｅｖＮｏｎｃｅ」の初期化である。
【0063】
ステップＡ～Ｆは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに関する図５に関して以下に説明されている。セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは、ＬｏＲａＷＡＮシステムの他の参加者から物理的に分離している別個のエンティティである。図５に示すように、以下にリストする個々のステップＡ～Ｇは、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの処理コンポーネントＰＣによって実行される。ただし、ステップＢおよびＥは除く。
【0064】
ステップＡ：起動時に、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤはマスターキーＫａを生成して保存する。Ｋ１はマスターキーＫａの第１のバージョンを表す。第１のマスターキーＫ１は、対応するバージョンデータＫｎとともに、例えば、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤのハードウェアセキュリティモジュールに保存され得る。このキーＫ１は更に、以下に更に説明するようにエンドデバイスＥＤごとに異なるルートキー（すなわち、ＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙ）の生成に使用される。この第１のマスターキーＫ１を一定回数反復して使用した後、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは第２のマスターキーＫ２を生成する。このマスターキーＫ２も、対応するバージョンデータＫｎとともに、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤによって保存され、この傾向は継続する。この特定回数は、ローカルセキュリティポリシーによって決定することができる。当然ながら、他のセキュリティ違反の侵入が検出された後など、手動で新しいマスターキーの生成を強制することも可能である。
【0065】
ステップＢ：セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤには、各エンドデバイスＥＤのシリアルナンバーを入力することができるインターフェースがある。これは、人間または、任意のコンピュータ化されたファイルから各エンドデバイスＥＤのこれらの事前定義されたシリアルナンバーを読み取り、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤ内にそれらを入力するコンピュータ化されたスクリプトなどの任意の方法で入力できる。
【0066】
ステップＣ：新しいエンドデバイスＥＤごとに、ＮｗｋＫｅｙが、また、ＬｏＲａＷＡＮ仕様バージョン１．１に準拠したエンドデバイスＥＤに対しては、ＡｐｐＫｅｙも、それらのシリアルナンバーと現在アクティブなマスターキーＫａとに基づいて生成され、エンドデバイスＥＤに保存される。例えば、ＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙは、エンドデバイスＥＤのセキュアエレメントに保存され得る。マスターキーＫａ自体もそのバージョンデータＫｎもエンドデバイスＥＤには保存されないことに留意されたい。
【0067】
暗号キー生成関数で使用される入力パラメータは次のとおりである。
－ アクティブマスターキーＫａ
－ 各エンドデバイスのシリアルナンバー。一意に区別される各エンドデバイスＥＤの各々のデバイス識別子Ｓ／Ｎとして機能する。
－ アクティブマスターキーＫａ
－ 各エンドデバイスのシリアルナンバー。一意に区別される各エンドデバイスＥＤの各々のデバイス識別子Ｓ／Ｎとして機能する。
【0068】
したがって、各エンドデバイスＥＤについて、キー生成関数は次のようになる。
ＮｗｋＫｅｙ＝ＦＡ（Ｋａ，Ｓ／Ｎ）
ＡｐｐＫｅｙ＝ＦＢ（Ｋａ，Ｓ／Ｎ）、
ここで、ＦＡおよびＦＢは、別々に選択された任意の最新式の暗号関数である。正確な関数は、一般的に、適用される標準に依存し、本開示によって限定されるものではない。
ＮｗｋＫｅｙ＝ＦＡ（Ｋａ，Ｓ／Ｎ）
ＡｐｐＫｅｙ＝ＦＢ（Ｋａ，Ｓ／Ｎ）、
ここで、ＦＡおよびＦＢは、別々に選択された任意の最新式の暗号関数である。正確な関数は、一般的に、適用される標準に依存し、本開示によって限定されるものではない。
【0069】
したがって、ステップＣを実行した後、新しいエンドデバイスＥＤには、異なる、一意のＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙが含まれる。
【0070】
ステップＤ：参加サーバＪＳには、インターフェースもある。このインターフェースを介して、一意識別子Ｓ／Ｎとして機能する各エンドデバイスのシリアルナンバー、ＷＡＮ内のエンドデバイスＥＤのエンドデバイスアドレス識別子ＤｅｖＥＵＩ、およびステップＣでＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙを生成するために使用したマスターキーＫａのバージョンデータＫｎ（マスターキーＫａ自体ではない）を入力することができる。ここでも、これは、人間または、任意のコンピュータ化されたファイルから各エンドデバイスＥＤのこれらの事前定義されたシリアルナンバーを読み取り、参加サーバＪＳ内にそれらを入力するコンピュータ化されたスクリプトなどの任意の方法で入力できる。
【0071】
ステップＥ：参加およびアクティベーションプロセス中に、参加サーバＪＳはセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤからネットワークセッションキー（すなわち、ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、およびＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ）、およびアプリケーションセッションキー（すなわち、ＡｐｐＳＫｅｙ）を要求する。このために、参加サーバＪＳは、Ｊｏｉｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ内で参加サーバＪＳに提供されたエンドデバイスＥＤのＤｅｖＥＵＩを使用して、エンドデバイスＥＤのシリアルナンバーと、ステップＤにおいて参加サーバＪＳに提供されたエンドデバイスのルートキーＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙの生成に使用されたマスターキーＫａのバージョンデータＫｎとを見出す。次に、参加サーバＪＳは、ＬｏＲａＷＡＮ標準で説明されているように、エンドデバイスＥＤの一意識別子Ｓ／Ｎとして機能するシリアルナンバー、マスターキーＫａのバージョンデータＫｎ、参加ノンス（「ＪｏｉｎＮｏｎｃｅ」）、ネットワークｉｄ（「ＮｅｔＩＤ」）、およびデバイスノンス（「ＤｅｖＮｏｎｃｅ」）を含むＳｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ Ｒｅｑｕｅｓｔを提供する。Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ Ｒｅｑｕｅｓｔの転送は、任意の最新式のセキュアな通信プロトコルによって実行される。
【0072】
ステップＦ：ステップＥからそれぞれの値を得ると、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは、次のステップを使用した、対応するＬｏＲａＷＡＮ標準で規定されたキー生成アルゴリズムを使用して、それぞれのエンドデバイスＥＤのネットワークセッションキー（すなわち、ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、およびＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ）およびアプリケーションセッションキー（すなわち、ＡｐｐＳＫｅｙ）を生成する。
【0073】
－ 参加およびアクティベーションプロセスで説明されているエンドデバイスＥＤのステップＥからのデータを用いるＦＡおよびＦＢを使用したＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙの生成。
【0074】
－ 「ＪｏｉｎＮｏｎｃｅ」、「ＮｅｔＩＤ」、「ＤｅｖＮｏｎｃｅ」、ＮｗｋＫｅｙ、およびＡｐｐＫｅｙに基づくＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ、ならびにＡｐｐＳＫｅｙの生成。
【0075】
ＮｗｋＫｅｙおよびＡｐｐＫｅｙ、ならびにＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ、およびＡｐｐＳＫｅｙを生成する上記のステップは、オンザフライで実行することができ、すなわち、生成されたキーをセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤに保存することなく実行することができることに留意されたい。これにより、システムセキュリティが更に向上される。
【0076】
ステップＧ：セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤは、Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅの一部として、参加およびアクティベーションプロセスでエンドデバイスＥＤ用にステップ０で生成されたセッションキーを、参加サーバＪＳにセキュアに送る。データは、任意の最新式のセキュアな通信プロトコルを使用して送信される。参加サーバＪＳは、必要に応じて、Ｊｏｉｎ Ａｃｃｅｐｔの一部として、これらのセッションキーを１つまたは複数の要求側ネットワークサーバＮＳおよび／またはアプリケーションサーバＡＳに転送する。参加サーバＪＳは、これらのセッションキーのローカルコピーを保持しない。
【0077】
図５に更に示すように、ステップＢ、Ｃ、およびＤは、エンドデバイスＥＤ、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤ、および／または参加サーバＪＳとの通信用に１つまたはいくつかの対応するインターフェースを有する、デバイス製造業者ＯＥＭの登録デバイスＲＤによって実行され得るか、またはその制御下で実行され得る。一実施形態では、これらのインターフェースは、ＬｏＲａＷＡＮネットワークアドレス空間および／または通信プロトコルの外部にあるセキュアなマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）インターフェースである。
【0078】
図６は、ＬｏＲａＷＡＮでのセキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの初期化と、エンドデバイスＥＤの事前登録と参加の完全なフローを詳述した例示的なシーケンス図を示す。参照しやすくするために、開示された手順の更なるステップとともに、上記のステップＡ～Ｆを図６に再掲する。
【0079】
上記の方法は、部分的または全体としてソフトウェアで実装され得る。このために、データストレージデバイスは、命令を保存し得る。この命令は、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤの処理コンポーネントＰＣなど、ネットワーク化されたコンピューティングデバイスの少なくとも１つの処理デバイスで実行されると、コンピューティングデバイスがその役割を有する方法のそれらの部分を実装するステップ、例えば、セキュアキー管理デバイスＳＫＭＤ、参加サーバＪＳ、登録デバイスＲＤ、エンドデバイスＥＤなどによって実行されるステップを実行する。
【0080】
上記の図１、図２、図５、および図６に示されている実施形態は、改良されたデバイス、システム、および方法の例示的な実施形態を示しており、したがって、改良されたデバイス、システム、および方法によるすべての実施形態の完全なリストを構成するものではない。実際のデバイス、システム、および方法は、例えば、配置、デバイス、交換されるメッセージ、およびパラメータに関して、示されている実施形態とは異なる場合がある。
【0081】
参照符号
ＡＰＰ エンドアプリケーション
ＡＳ アプリケーションサーバ
ＥＤ エンドデバイス
Ｉ／Ｆ セキュアインターフェース
ＪＳ 参加サーバ
ＮＳ ネットワークサーバ
ＯＥＭ デバイス製造業者
ＰＣ 処理コンポーネント
ＳＫＭＤ セキュアキー管理デバイス
ＳＳＣ セキュアストレージコンポーネント
ＡｐｐＫｅｙ アプリケーションルートキー
ＡｐｐＳＫｅｙ アプリケーションセッションキー
ＤｅｖＥＵＩ エンドデバイスアドレス識別子
Ｋａ （アクティブ）マスターキー
Ｋｎ （マスターキーの）バージョンデータ
ＮｗｋＫｅｙ ネットワークルートキー
ＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ、ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ ネットワークセッションキー
ＲＫｅｙ ルートキー
ＲＥＱ１ 第１のリクエスト
ＲＳＰ１ 第１のレスポンス
ＳＩＤ セッション情報
ＳＫｅｙ セッションキー
Ｓ／Ｎ （エンドデバイスの）一意識別子
ＡＰＰ エンドアプリケーション
ＡＳ アプリケーションサーバ
ＥＤ エンドデバイス
Ｉ／Ｆ セキュアインターフェース
ＪＳ 参加サーバ
ＮＳ ネットワークサーバ
ＯＥＭ デバイス製造業者
ＰＣ 処理コンポーネント
ＳＫＭＤ セキュアキー管理デバイス
ＳＳＣ セキュアストレージコンポーネント
ＡｐｐＫｅｙ アプリケーションルートキー
ＡｐｐＳＫｅｙ アプリケーションセッションキー
ＤｅｖＥＵＩ エンドデバイスアドレス識別子
Ｋａ （アクティブ）マスターキー
Ｋｎ （マスターキーの）バージョンデータ
ＮｗｋＫｅｙ ネットワークルートキー
ＮｗｋＳＥｎｃＫｅｙ、ＦＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ、ＳＮｗｋＳＩｎｔＫｅｙ ネットワークセッションキー
ＲＫｅｙ ルートキー
ＲＥＱ１ 第１のリクエスト
ＲＳＰ１ 第１のレスポンス
ＳＩＤ セッション情報
ＳＫｅｙ セッションキー
Ｓ／Ｎ （エンドデバイスの）一意識別子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6(A)】
【図6(B)】
【国際調査報告】