JP2011097642A - オブジェクト間の通信方法及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一プロトコルを使用するオブジェクト集合全体の中で、同一ネットワークのオブジェクト同士で、命令を送受信する簡単な通信方法を提供する。
【解決手段】通信方法を、少なくとも１つのキーと数学的マッピングを格納するメモリを備える複数のオブジェクト間で行い、第１オブジェクト内で、メモリ内に格納するマッピングによるメモリ内に格納するキーの像であるマッピングにより、ある数値の像を計算するステップと、このオブジェクトにより、命令、前記数値及びその像を含むフレームを送信するステップと、このフレームを各他オブジェクトで受信するステップと、各他オブジェクト内で、メモリ内に格納するマッピングによる、メモリ内に格納するキーの像であるマッピングにより、ある数値の像を計算するステップと、前記数値の像を比較するステップと、これらの像が等しいとき命令を実行するステップとを備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、いくつかの変数及び少なくとも１つのキーに従属する同一の数学的マッピングＦを格納するメモリを各々備える複数のオブジェクトであって、同一のプロトコルによってこれらオブジェクト間で通信を行う、オフジェクト間通信方法に関する。
これらのオブジェクトは、例えば、住居用建造物又は商業用建造物内の技術的管理及び快適性の管理に使用される。

通信ネットワークにおいて生じる問題は、多様な出所、製造元及び機能性を有するネットワーク使用製品で、同一の通信ネットワーク資源を共有しなければならないことにある。

特に、ネットワーク利用者又はネットワーク利用機器が、ネットワーク内の全てのノードに対して命令を送信することを所望するとき、”ブロードキャスト”と呼ばれる形式のアドレッシングモードを使用する必要がしばしば生じる。ネットワーク内の通信が、無線波により達成されている場合には、この動作の影響が、関係するネットワークにだけ限定されずに、無線波の到達範囲に位置する同じプロトコルに応じる有する全ての製品に及ぶことになる。住居の例では、隣接する区画の製品が影響を被る恐れがある。

このような命令のブロードキャスト通信は、セキュリティ動作に対応していない。このような命令の例としては、センサ温度の測定がある。もし、この動作が、通信受信のアクノリッジ送信を要求するものであるならば、他のネットワークの受信機が不必要に起動されて、関係するネットワークは、混雑及び／又は飽和を生じる危険を被る恐れがある。

ネットワークは、暖房装置、空調装置、照明装置のコントロール、又は換気サッシ、太陽光遮蔽板、若しくは留め具のコントロールに使用することが可能である。これらの装置は、様々な製造メーカにより製造されているが、彼ら製造メーカは、従来の独自のものであった、通信ネットワークを１つにして共有し、動作、作用を統一できるようにすることで快適性及びエネルギー節約を増進して、通常は利益を受けるはずである。

通常は、いくつかの受信機とこれらをコントロール可能な同一の送信機との間の対、及び／又は同一の受信機とこれをコントロール可能ないくつかの送信機との間の対というような、命令を送信するオブジェクトと命令と受信するオブジェクトとの対を作ることは、このようなネットワークの構造に不可欠である。例えば、先行技術の既知の方法によれば、ツリー構造を構築することができる。

特許出願ＥＰ１ ０８５ ４８１は、マスタ送信機が認証キーを他の構成要素にブロードキャスト送信することを可能にする手段及び方法を開示する。
特に、一般に通信プロトコルは、命令の受信機が、受信した命令を送信する送信機がその命令を行うことを認められているか否かを、確かめるための１つ以上の認証手順を提供する。

低コストの双方向性装置の出現は、２つのユニット間のやりとりに基づいて構成されるべき認証を促進しており、たとえやりとりの一部が未承認の第３者に受信されていたとしたも、フールプルーフな手順を使用して認証が行われている。これらのやりとりのプロセスは、特に電子銀行アプリケーションにおいて開発されたものである。

米国特許第３，８０６，８７４は、このような方法を開示する。その一般的な原理は、各ユニットに”チャレンジ”手順と呼ばれる手順を実行するために使用される同一の非線形アルゴリズムを収納することにある。
命令送信機Ｂが、送信機の認証を要する命令受信機Ａに命令を送信しようとするときは、受信機Ａは送信機Ｂが命令を発する権限があるかどうかを検証する必要がある。これを行うために、命令の受信機Ａは、送信機Ｂに例えば乱数ＮＡを送信する。これら受信機、送信機の各々において、自機のアルゴリズムを援用してＮＡの像を計算する。そして計算が終了したとき、送信機Ｂは、その結果ＲＢを受信機Ａに送信し、受信機ＡはこのＲＢと自機の結果ＲＡとを比較する。もしＲＡ＝ＲＢとなれば、”チャレンジ”結果が肯定となって、送信機Ｂは受信機Ａに命令を送信することができる。

当然ながら、各リンクについて個別の計算アルゴリズムがあるわけではなく、これらは通信を行う必要のあるユニット内に複製されたものである。全てのユニットは、通常は同じアルゴリズムを共有している。アルゴリズムは、少なくとも１つの２変数関数Ｒ（Ｋ，Ｎ）であり、一方の変数は、事前の構成段階の通信リンクの設定期間に共有される共通キーＫである。他方の変数Ｎは、各”チャレンジ”手順の期間に送信される計算値であり、通常は乱数が使用される。

このようにして、（送信オブジェクトと受信オブジェクトとの）組合せを行う各手順では、２つのオブジェクト間において、認証キーＫの共有が必要となる。

先行技術によれば、同一のグループに属する全てのオブジェクトは同一の認証キーを共有するが、このキーは複数のポイントツーポイント通信を有効にするために、通常に使用される。

全体の集合の中から、自機をオブジェクトのグループにアドレスするための簡単な手段は、このグループに情報又は命令をブロードキャスト送信する際に、送信内容に共通の認証キーを有するメッセージを添付することである。これにより各受信機は、その受信したキーが自機が有するキーと同一であるか否かを確認することが可能となる。そして、その通信に関係しない受信機は、自機が無関係であると判断して、待機モードにスイッチすることができる。
しかしながら、この解決法は重大な欠陥を有している。特にこの方法は共通キーを公表しており、このためにネットワーク全体の全てのセキュリティを失わせる。

キーではなくグループ識別子により、同様の処理を行う方法も可能である。ここにグループ識別子は、ネットワークの全てのオブジェクト間で共有される。このときは、グループ識別子の共有を秘密でない手段により行う。この処理は簡単に思えるが、やはり欠点を有している。それは、秘密であることが不可欠な情報（キー）と、秘密でない情報（識別子）と結合することになり、必要とするメモリ資源の増大を招くことである。

本発明の目的は、これらの欠陥を解決する通信方法を提供することである。特に、オブジェクトから、同一の通信プロトコルを使用するオブジェクトの集合全体の中の、同一のネットワークのオブジェクトへ命令を送信すること、又はオブジェクトから、ネットワークに属するオブジェクトの集合全体の中の、オブジェクトのグループへ命令を送信することを可能とする、簡単で安全な通信方法を提供することを提案する。

また本発明の目的は、このような方法を実現することを可能とする装置を製造することである。

本発明による通信方法は、請求項１の特徴部分によって特徴付けられる。複数のオブジェクトは同一のネットワークに属している。

各オブジェクトが格納する１つのキー又は複数のキーは、事前の構成段階の期間に、いくつかのオブジェクトに共有される。

各オブジェクトが格納する１つのキー又は複数のキーは、同一の製造メーカ又は同一の製造メーカグループにより製造された各オブジェクト間で同一としてよい。

本発明による方法を実行する装置は、複数のオブジェクトＯを備え、各オブジェクトＯの各々は、同一の数学的マッピングを記憶するメモリと、他のオブジェクトと通信する通信手段と、乱数を生成するプログラム及び前記マッピングＦによる数値の像を計算するプログラムを備える論理処理ユニットとを備える。

添付する図面は、本発明による通信方法の実行モードと、本方法の実行のための装置の略図を、例示として示す。

本発明の方法の実現を可能とする装置の略図である。 本発明による方法のフローチャートである。 本発明の方法により通信するオブジェクトにより送信されたメッセージのフレーム内に含まれる情報を示す略図である。 本発明の方法の変形例により通信するオブジェクトにより送信されたメッセージのフレーム内に含まれる情報を示す略図である。

ネットワーク１に適用される通信方法は、図１に示されるオブジェクトＯ１、Ｏｉを備える。これらのオブジェクトは、メモリ５及び（無線通信信号を送受信する送受信機のような）通信手段３に連結する論理処理ユニットＵＬＴを各々備える。あるオブジェクトは、ユーザがネットワーク１上で活動することを可能にするユーザインタフェース２を提示する。

各オブジェクトのメモリ５は、２つの変数に従属する数学的なマッピングＦを格納する。このメモリ５は、秘密情報ともいうべきキーＫを含むことが意図されている。ネットワークのオブジェクトＯ１、Ｏｉは、単方向又は双方向の通信手段を各々備えている。

ここに参照符号Ｏｉは、ネットワーク内のオブジェクト番号ｉのオブジェクトを示し、参照符号Ｋｎｉは、キー番号ｎのオブジェクトＯｉのキーを示す。

通信方法のフローチャートを示す図２において、Ｏ１及びＯｉは同一の通信プロトコルを使用している。

オブジェクトＯ１及びＯｉは、それぞれキーＫ１１及びＫ１ｉをそのメモリ内に有している。この情報は、ネットワークの構成段階又はオブジェクトの製造段階の期間に、メモリ内に記録される。

事前の段階の期間にネットワークの構成が行われると、各オブジェクトＯ１及びＯｉがそれぞれネットワーク傾聴プログラム１００（ネットワークリスニングプログラム）を起動して、状態が一つになる（状態が一致する）。

矢印Ａ１により示されるアクション（例えば、オブジェクトＯ１のキーパッドのある組合せのボタンを押すなど）によって、命令転送プログラム１１０が作動される。

このプログラムは、ある乱数Ｎ１を生成し、マッピングＦによるＫ１１の像であるマッピングＦＫ１１による、この乱数Ｎ１の像Ｒ１１を生成し、図２の矢印に示されるフレームＴＧの送信を生じる。

このフレームは、図３に示すように、命令Ｃ１、送信オブジェクトＯ１により生成された乱数Ｎ１及びマッピングＦＫ１１による乱数Ｎ１の像Ｒ１１を含んでいる。

ネットワークの他のオブジェクトＯｉは、フレームＴＧを受信して、プログラム１２０を援用して各々フレームＴＧを分析する。

各オブジェクトＯｉ内のこのプログラム１２０は、フレームＴＧ内の各種の構成要素であるＣ１、Ｎ１及びＲ１１を特定し、それ自体マッピングＦによるＫ１ｉの像であるマッピングＦＫ１ｉによる、この乱数Ｎ１の像Ｒ１ｉを計算する。

その後、各オブジェクトＯｉにおいて、テストプログラム１３０が作動される。このプログラムは、オブジェクトＯｉによって計算された像Ｒ１ｉと、オブジェクトＯ１によって計算された像Ｒ１１とを比較する。

これら２つの値が等しいときは、各オブジェクトに特有のプログラム１４０ｉが作動される。このプログラムは、オブジェクトＯｉによる命令Ｃ１の実行を可能とする。このプログラムは、受信アクノリッジフレームＴ１ｉの、命令を送信した送信オブジェクトＯ１に対する任意の送信を生じる。そして、このプログラムはネットワーク傾聴プログラム１００を作動する。

オブジェクトＯｉにより計算された像Ｒ１ｉが、オブジェクトＯ１により計算された像Ｒ１１と異なるときには、命令はオブジェクトＯｉに影響を与えない。なぜならば、オブジェクトＯｉが有する計算結果が、ブロードキャスト送信されたフレームに添付される計算結果と異なるからである。そしてオブジェクトＯｉはネットワーク傾聴プログラム１００を作動させる。

送信オブジェクトＯ１により送信されたフレーム内に含まれる命令が、オブジェクトＯｉに影響を与えるには、オブジェクトＯｉは、送信オブジェクトＯ１内のメモリ内に含まれるキーＫ１１と、等しいキーＫ１ｉをメモリ内に有する必要がある。これらのキーは、ネットワーク構成段階の事前の段階において共有されなければならない。同一のキーを有するオブジェクトがグループを構成する。同一のプロトコルを援用して通信するオブジェクトの中から、グループ又はネットワークを作出する技法については、当業者に既知である。

また、キーがオブジェクトを構成する期間にメモリ内に記録されることとしてよく、そしてキーは、オブジェクトの製造メーカ又は製造メーカグループに共通であってもよい。

本発明はまた、同一のオブジェクトＯｉがいくつかの異なるグループに属する場合のために、オブジェクトＯｉが、いくつかのキーＫｎｉを識別しうる場合についても適用される。したがって説明すべき実行モードの変形は、使用されるキーに関する情報の項目がフレーム内に含まれるということである。最も単純な場合では、この情報項目は連番数字である。

例えば、このフレームにおける命令のブロードキャスト送信に使用する基準をキー”３”とするならば、このフレームを受信した全てのオブジェクトＯｉが、マッピングＦによるキーＫ３ｉの像であるマッピングを用いて、Ｎ１に関して計算を実行する。

最後に、１つのブロードキャストフレーム内で、２つの基準に関する選択的指示を実行しうる方法を図４に示す。命令Ｃ２を含むフィールドは特定のコードを含み、この特定のコードによって使用すべきキーの形式又は順番を特定することにより、多数の基準を有するブロードキャストと関係するか否かを指示することができる。

そしてフレームは、送信オブジェクトＯ１により生成された、少なくとも２つの数字Ｎ２及びＮ３と、送信オブジェクトＯ１に格納される２つの異なるキーに関連するマッピングによる、これらの数字Ｎ２及びＮ３のそれぞれの像Ｒ２１及びＲ３１を含む。

この場合では、プログラム１２０は、そのブロードキャスト（情報）が、そのオブジェクトに関与するものであるか否かを判断するために、Ｎ２とＲ２１との対について、並びにＮ３とＲ３１との対について反復されなければならない。これにより、フレーム内に送信された命令の実行を条件付けするような論理関数（logic function）を使用することが可能となる。例えば、これらテスト（例えば、プログラム１２０による像Ｒ２１及びＲ３１の計算と、テストプログラム１３０による比較）の一方又はその他方が成功したオブジェクト（例えば受信オブジェクトＯｉによって計算された像と、送信オブジェクトＯ１によって計算された像Ｒとが一致したとき）、若しくはこれらのテストの両方が成功したオブジェクトにより、その命令が実行されることとしてよい。

最後に、本方法は暗号化通信（encrypted transmission）に適用することができる。認証を実行するために適用される数学的又は論理的操作は、いかなる種類のものとしてよい。異なる各オブジェクト間で共有されるキーは、そのままで又は派生形で使用できることとしてよい。

本発明による方法は、特に、様々なオブジェクトが、例えば赤外線又は無線波によって離れて互いに通信するとき有益である。しかしながら、本発明の原理は、様々なオブジェクトが、有線によって互いに通信するときにも適用可能である。

本発明による方法は、特に家屋の快適及び／又はセキュリティのための家庭用自動ネットワーク調理器具と、この器具をコントロールできる命令送信機及び／又はセンサとの間の通信を可能とするために使用することができる。

１ ネットワーク
２ ユーザインタフェース
３ 通信手段
５ メモリ
Ｏ１、Ｏｉ オブジェクト
ＵＬＴ 論理処理ユニット

Claims (6)

1. 少なくとも１つの変数及び少なくとも１つのキーに従属する、同一の数学的マッピングＦを格納するメモリを各々備える複数のオブジェクトであって、該オブジェクト間で同一のプロトコルによって通信を行う、オブジェクト間の通信方法において、
   送信機である第１のオブジェクトＯ１によって、乱数等である１つの数値Ｎ１又は複数の数値Ｎｎ１を生成する生成ステップと、
   前記送信機Ｏ１内において、メモリ内に格納されるマッピングＦによる前記送信機Ｏ１が格納するキーＫ１１の像であるマッピングＦＫ１１による、前記数値Ｎ１の像Ｒ１１を計算する、又はメモリ内に格納されるマッピングＦによる前記送信機Ｏ１が格納する複数のキーＫｎ１の像である複数のマッピングＦＫｎ１による、前記複数の数値Ｎｎ１の複数の像Ｒｎ１を計算する計算ステップと、
   少なくとも１つの命令Ｃ１、並びに前記送信機Ｏ１により生成された前記数値Ｎ１及びその像Ｒ１、又は前記送信機Ｏ１により生成された前記数値Ｎｎ１及びそれらの像Ｒｎ１を、格納するフレームＴＧを前記送信機Ｏ１により送信する送信ステップと、
   受信機である他の各オブジェクトＯｉにより、前記フレームＴＧを受信する受信ステップと、
   各受信機Ｏｉ内において、メモリ内に格納されるマッピングＦによる各受信機Ｏｉが格納するキーＫ１ｉの像であるマッピングＦＫ１ｉによる、前記送信機Ｏ１により生成された前記数値Ｎ１の像Ｒ１ｉを計算する、又はメモリ内に格納されるマッピングＦによる各受信機Ｏｉが格納する複数のキーＫｎｉの像である複数のマッピングＦＫｎｉによる、前記送信機Ｏ１により生成された前記複数の数値Ｎｎ１の複数の像Ｒｎｉを計算する計算ステップと
   前記受信機Ｏｉ内において、各受信機Ｏｉに特有の像Ｒ１ｉと前記送信機Ｏ１に特有の像Ｒ１１と比較する、又は各受信機Ｏｉに特有の像Ｒｎｉと前記送信機Ｏ１に特有の像Ｒｎ１と比較する、比較ステップと、
   その像Ｒ１ｉが前記像Ｒ１１と等しいオブジェクトＯｉにより前記命令Ｃ１を実行する、又はその像Ｒｎｉ若しくはそのいくつかが前記像Ｒｎ１と等しいオブジェクトＯｉにより前記命令Ｃ１を実行する実行ステップと、を備える通信方法。
2. 前記オブジェクトが同一のネットワークに属している請求項１に記載の方法。
3. 各オブジェクトＯｉに格納される前記キーＫ１ｉ又は前記複数のキーＫｎｉは、事前の構成段階の期間に、各オブジェクトに共有される請求項１又は２に記載の方法。
4. 各オブジェクトＯｉに格納される前記キーＫ１ｉ又は前記複数のキーＫｎｉの１つは、同一の製造メーカに製造された各オブジェクトＯｉ間で同一である請求項１又は２に記載の方法。
5. 各オブジェクトＯｉに格納される前記キーＫ１ｉ又は前記複数のキーＫｎｉの１つは、同一の製造メーカのグループに製造された各オブジェクトＯｉ間で同一である請求項１又は２に記載の方法。
6. 請求項１〜５に記載の方法を実行し、複数のオブジェクトＯを備える装置であって、
   前記複数のオブジェクトＯの各々は、
   同一の数学的マッピングＦを記憶するメモリ（５）と、
   他のオブジェクトと通信する通信手段（３）と、
   乱数を生成するプログラム及び前記マッピングＦによる数値の像を計算するプログラムを備える論理処理ユニット（ＵＬＴ）と、を備える装置。

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