JP2019017102A - IoTデバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】IoTネットワークにおいて、動的に個人キーを生成して分配するIoTデバイスを提供する。【解決手段】第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−n(nは2以上の自然数)を有するIoTネットワーク200の第1のIoTデバイスは、IoTネットワーク内でマスターデバイスとして動作するかどうかを動的に決定し、マスターデバイスに決定されれば、IoTネットワーク内の他のIoTデバイスの個人キーを生成して分配して管理することによって、IoTのセキュリティを強化しつつ、ハッキングなどの攻撃を防御可能なIoTデバイスを提供する。【選択図】図2

Description

本発明は、IoTネットワークにおいて、動的に個人キーを生成して分配するIoTデバイスに関する。
IoT(Internet of Things:モノのインターネット)はあらゆるモノにセンサーと通信機能を内蔵してインターネットにつなげる技術を意味する。IoT技術によれば、コンピュータや移動通信端末などの装置だけでなく、家電製品やウェアラブルデバイスなどの多種多様の装置をインターネットにつなぐことができる。本願明細書においてIoT技術が適用されている装置を「IoTデバイス」と称する。
一方、これらのIoTデバイスは相互に通信を行う場合、主に無線通信技術を用いてデータを送受信する。したがって、悪意のある使用者によってデータが違法に収集されたり、データが改ざんされたりすることがある。これを防ぐためには、IoTのセキュリティを強化する必要がある。
例えば、韓国東国大学慶州キャンパスの産学協力団により2015年8月26日付で出願され、2017年1月23日付で登録された「IoTにおける情報セキュリティ方法およびこれを用いた情報セキュリティシステム」という名称の韓国登録特許第10−1701052号公報(特許文献1)には、公開キー(暗号化キー)および個人キー(復号化キー)を生成してアップロード端末(またはクライアント端末)へ伝送する認証センター(Certification Center)を用いた方法が開示されている。
しかし、韓国登録特許第10−1701052号公報に開示されている方法によれば、アップロード端末は認証センターを通じて公開キーを受信した後、クライアント保存センター(Cloud Storage Center)にデータを伝送し、クライアント端末は認証センターを通じて復号キーを受信した後、クライアント保存センターからデータを受信する機能のみを行うことができる。すなわち、韓国登録特許第10−1701052号公報に開示されている方法によれば、認証センターはデータの暗号化、または復号化のために必ず必要である。したがって、認証センターがハッキングなどの攻撃を受ける場合は、アップロード端末(または、クライアント端末)はデータの送受信が正常に行われない。また韓国登録特許第10−1701052号公報に開示されている方法は、アップロード端末がクライアント保存センターにデータを伝送したり、クライアント端末がクライアント保存センターからデータを受信したりする場合のみ適用され、一般的なIoTデバイス同士データを送受信する場合は適用されない。
また例えば、慶北大学産学協力団により2014年6月24日付で出願され、2015年11月24日付で登録された「IoTにおいてのセキュリティ提供方法」という名称の韓国登録特許第10−1572805号公報(特許文献2)には、予め指定されたイメージ情報をセキュリティキーで利用する方法が開示されている。
しかし、韓国登録特許第10−1572805号公報に開示されている方法は、IoTデバイスが予め指定されたイメージ情報を共有する場合にのみ適用され、一般的なIoTデバイス同士データを送受信する場合は適用されない。
韓国登録特許第10−1701052号公報 韓国登録特許第10−1572805号公報
そこで本発明は、IoTネットワーク内でマスターデバイスとして動作するかどうかを動的に決定し、マスターデバイスに決まれば、IoTネットワーク内の他のIoTデバイスの個人キーを生成して分配して管理することにより、IoTのセキュリティを強化しつつハッキングなどの攻撃を防御することができるIoTデバイスを提供することを目的とする。
前記技術的課題を達成するために、本発明は、
第1のIoT(Internet of Things)デバイス乃至第nのIoTデバイス(nは2以上の自然数)を有するIoTネットワークの第1のIoTデバイスであって、
マスターキーを保存して、前記マスターキーを基に個人キーを生成するキー生成ロジックを備えるキー生成部と、
前記IoTネットワークに含まれる第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスと通信を行う通信部と、
前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスがマスターデバイスなのかどうかを決める処理(a)と、前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスであれば、前記キー生成部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの各々に対応する第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成して、前記通信部を通じて前記第2の個人キー乃至前記第nの個人キーを前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ各々伝送する処理(b)と、前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスでなければ、前記通信部を通じて前記マスターデバイスの前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つから前記第1のIoTデバイスに対応する第1の個人キーを受信する処理(c)と、を行う演算部と、
を有する第1のIoTデバイスを提供する。
本発明によれば、IoTネットワーク内でマスターデバイスとして動作するかどうかを動的に決定し、マスターデバイスに決まれば、IoTネットワーク内の他のIoTデバイスの個人キーを生成して分配して管理することにより、IoTのセキュリティを強化しつつ、ハッキングなどの攻撃を防御可能なIoTデバイスを提供することができる。
本発明に係るIoTデバイスの例示的な構成を示すブロック図である。 本発明に係るIoTデバイスを有するIoTネットワークの例示的な構成を示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。 本発明に係るIoTデバイスにおいて、演算部の処理を例示的に示す図面である。
以下、本発明のIoT(モノのインターネット)デバイスの実施例を添付した図面を参照しながらさらに詳しく説明する。一方、本発明の実施例を説明するための図面において、説明の便宜上実際の構成のうち一部のみ図示したり、一部を省略して図示したり、変形して図示したり、または蓄積が異なるように図示したりすることがある。
図1は、本発明に係るIoTデバイス100の例示的な構成を示すブロック図である。
図1を参照すれば、本発明に係るIoTデバイス100は、キー生成部110、通信部150および演算部170を有する。
キー生成部110は、マスターキー115を保存する。またキー生成部110は第1のノーマルキー125をさらに保存することができる。また、キー生成部110は第1の個人キー130および第1のサブ個人キー135のうち少なくとも一つをさらに保存することができる。
また、キー生成部110は、マスターキー115を基に個人キーを生成するキー生成ロジック120を備える。
キー生成ロジック120は、マスターキーを用いてキーを誘導する機能を備える。例えば誘導されるキー(Derived Key)はマスターキー(Master Key)および誘導データ(Derivation Data)を暗号化することにより生成される。
これを簡単に以下のように示す。
Derived Key=Encrypt(Master Key、Derivation Data)
Encrypt(A、B)は、AおよびBを用いた暗号化関数である。
キー生成ロジック120は、マスターキー115を基に個人キーを生成する。すなわち、予め保存されたマスターキー115と誘導データ(Derivation Data)を用いて個人キーを誘導することができる。
誘導データ(Derivation Data)は、後述するように、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nの各々に対応する第1のノーマルキー125乃至第nのノーマルキーのうち少なくとも一つである。
すなわち、後述する第1のノーマルキー125乃至第nのノーマルキーは、キー生成ロジック120にてマスターキー115と共に使われ、個人キーを生成することができるように構成されたデータである。
第1のノーマルキー125乃至第nのノーマルキーは、公開キーとして使われることもある。例えば、第1のIoTデバイス100−1の公開キーで第1のノーマルキー125が使われ、第nのIoTデバイス100−nの公開キーで第nのノーマルキーが使われることがある。
しかし、第1のノーマルキー125が第1のIoTデバイス100−1の公開キーでなければ、第1のIoTデバイス100−1が第1のノーマルキー125ではない他の公開キーを使うこともできる。同じく、第nのノーマルキーが第nのIoTデバイス100−nの公開キーでなければ、第nのIoTデバイス100−nが第nのノーマルキーでない他の公開キーを使うこともできる。
キー生成ロジック120は、第1の暗号化レベルおよび第2の暗号化レベルのいずれか一つで個人キーを誘導することができる。例えば、第1の暗号化レベルは128ビットキーを生成し、第2の暗号化レベルは8ビットキーを生成することもできる。
望ましくは、キー生成部110は物理的に複製不可に構成される。キー生成部110は、通信部150および演算部170とは独立的に構成されることがある。例えば、キー生成部110は外部の違法接近が不可能なEMV(Europay MasterCard Visa)規格に沿って製造されたEMVチップ、または外部の違法接近が不可能なセキュリティブロック(Trust Elements)を有するTEE(Trusted Execution Environment)規格に沿って製造されたTEEチップを用いて実現ることができる。
したがって、マスターキー115およびキー生成ロジック120は、非常に高いセキュリティレベルによってキー生成部110内に維持される。同じく、後述する第1のノーマルキー125、第1の個人キー130および第1のサブ個人キー135も、非常に高いセキュリティレベルによってキー生成部110内に維持されることがある。
通信部150は、本発明に係るIoTデバイス100を有するIoTネットワークの他のIoTデバイスとの通信を行う。
図2は、本発明に係るIoTデバイスを有するIoTネットワークの例示的な構成を示す図面である。
図2を参照すれば、IoTネットワーク200は、第1のIoTデバイス100−1、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nを有する(但し、nは2以上の自然数)。IoTネットワーク200に含まれるIoTデバイスの個数は可変的であり、例えば図2に示すIoTネットワーク200に第n+1のIoTデバイス100−(n+1)が追加されたり、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのうち少なくとも一つがIoTネットワーク200から除外されたりすることがある。例えば第2のIoTデバイス100−2が誤作動した場合、第2のIoTデバイス100−2はIoTネットワーク200から除外されることがある。
本発明に係るIoTデバイス100は、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのうち少なくとも一つである。例えば本発明に係るIoTデバイス100は第1のIoTデバイス100−1である。またはIoTネットワーク200に含まれる第1のIoTデバイス100−1、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの各々は全て本発明に係るIoTデバイス100により作動する。
すなわち、第2のIoTデバイス100−2は、キー生成部(図示せず)、通信部(図示せず)および演算部(図示せず)を有し、同じく第nのIoTデバイス100−nは、キー生成部(図示せず)、通信部(図示せず)および演算部(図示せず)を有する。
第2のIoTデバイス100−2のキー生成部は、第1のIoTデバイス100−1のマスターキーと同一であるか、或いは他のマスターキーを保存しながらキー生成ロジック(図示せず)を備える。また、第2のIoTデバイス100−2のキー生成部は第2のノーマルキーを予め保存でき、さらに第2の個人キーおよび第2のサブ個人キーを保存することもできる。同じく第nのIoTデバイス100−nのキー生成部は、第1のIoTデバイス100−1のマスターキーと同一であるか、或いは他のマスターキーを保存しながらキー生成ロジック(図示せず)を備える。また、第nのIoTデバイス100−nのキー生成部は、第nのノーマルキーを予め保存することができ、第nの個人キーおよび第nのサブ個人キーをさらに保存することもできる。
ノーマルキー、すなわち第1のノーマルキー乃至第nのノーマルキーは、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのうち対応されるものに予め保存される。ノーマルキーは、例えば第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nの製造会社、または使用者の政策によって決定されるキーである。ノーマルキーは、例えば第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nがIoTネットワーク200内に含まれるかどうかを決めることができる値としても使われる。すなわち、特定の政策によって決定されたノーマルキーを有するIoTデバイスのみがIoTネットワーク200内に追加される。例えば、特定の自動車製造会社の政策によって決定されたノーマルキーを有するIoTデバイスのみが特定の自動車内のIoTネットワークに追加される。
ノーマルキーは、上述のように公開キーとしても使われるが、公開キーとして使われない場合もある。
以下、本発明に係るIoTデバイス100が図2に示す第1のIoTデバイス100−1であると仮定して、本発明に係るIoTデバイス100を説明する。第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの具体的な構成は、第1のIoTデバイス100−1と異なることがある。しかし、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの各々は、キー生成部110、通信部150および演算部170を有する。したがって、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの個人キーを生成して管理する動作は、第1のIoTデバイス100−1の動作と実質的に同一であるため、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nは詳しい説明を省略する。
通信部150は、上述するように、本発明に係るIoTデバイス100を有するIoTネットワーク200の他のIoTデバイスと通信を行う。例えば、本発明に係るIoTデバイス100は、第1のIoTデバイス100−1であるため、通信部150はIoTネットワーク200に含まれる第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nと通信を行う。
演算部170は、下記のような処理を行う。
(1)IoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスなのかどうかを決める処理
マスターデバイスはIoTネットワーク200内に含まれる第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つである。マスターデバイスは、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nの個人キー、すなわち第1の個人キー乃至第nの個人キーを生成して別の装置、すなわち第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのうちマスターデバイスではないデバイスへ伝送するデバイスである。例えば第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスである場合、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nをスレーブデバイスと呼ぶことができる。
図3の(a)〜(c)は、本発明に係るIoTデバイスにおける演算部170の処理を例示的に示す図面である。図3の(a)は演算部170がIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスなのかどうかを決める処理を示す。
上述するように、本発明に係るIoTデバイス100は、第1のIoTデバイス100−1であるため、演算部170はIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスなのかどうかを決める処理を行う。
図3の(a)を参照すると、演算部170は通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nへ、ネットワーク参加信号(図3の(a)の「Attending Signal」)を伝送する(S10)。
望ましくは、演算部170は第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nにネットワーク参加信号を伝送した後、通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの各々からネットワーク参加信号(図3の(a)の「Attending Signal」)に対する応答信号(図示せず)を受信することもできる。応答信号はネットワーク参加信号と類似の形式を有する。
次に、演算部170は第1のIoTデバイス100−1の固有識別情報、または任意に決定された値を基にタイマー(図示せず)を動作させる(S15)。
タイマーは演算部170に内蔵された機能のうち一つである。第1のIoTデバイス100−1の固有識別情報は第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nとは重複しない識別情報であり、望ましくは第1のIoTデバイス100−1にのみ対応するように構成されている固有識別情報である。第1のIoTデバイス100−1の固有識別情報は、例えば第1のIoTデバイス100−1に対応する半導体の放射性同位元素を基に決定された固有値である。
タイマーの動作が終わるまで(S20)、通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがマスターデバイスに決まったことを表す信号が、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つから受信されなければ、演算部170は第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決定する(S25)。
第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決定した後、演算部170は、望ましくは通信部150を通じて第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスに決まったことを表す信号(図3の(a)の「Master Signal」)を第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nへ伝送することができる(S30)。
すなわち、演算部170はIoTネットワーク200に含まれる第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nに第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスに決まったことを通知することができる。
一方、第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスに一旦決まった後も、演算部170は第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決めることができる。
図3の(b)は演算部170がIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決めた後に、再び第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決める処理を図示する。
図3の(b)を参照すれば、演算部170はS25を通じて第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決めた後、予め指定された条件が満たされたら、第1のIoTデバイス100−1を前記マスターデバイスではないものに決める(S35)。
予め指定された条件は、例えば下記の通りである。
まず、IoTネットワーク200に少なくとも一つのIoTデバイスが追加される場合である。すなわち、図2に示すIoTネットワーク200において、第n+1のIoTデバイス100−(n+1)が追加される場合である。
次に、IoTネットワーク200において、少なくとも一つのIoTデバイスが除外される場合である。すなわち、図2に示すIoTネットワーク200において、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つが除外される場合である。
例えば、第2のIoTデバイス100−2が誤作動する場合、または第2のIoTデバイス100−2が故障してこれ以上動作が不可能な場合、第2のIoTデバイス100−2はIoTネットワーク200から除外される。
このようにIoTネットワーク200に含まれるIoTデバイスの個数が変更される場合、第1のIoTデバイス100−1がそのままマスターデバイスとして動作される。例えば第2のIoTデバイス100−2がIoTネットワーク200から除外される場合、第1のIoTデバイス100−1がそのままマスターデバイスで動作することができる。また、第n+1のIoTデバイス100−(n+1)が追加される場合も、第1のIoTデバイス100−1がそのままマスターデバイスで動作することができる。第n+1のIoTデバイス100−(n+1)が追加されたら、第n+1のIoTデバイス100−(n+1)は第1のIoTデバイス100−1に第n+1のノーマルキーを伝送する。演算部170はキー生成ロジック120を通じて、マスターキー115および第n+1のノーマルキーを用いて第n+1の個人キーを生成して、通信部150を用いて第n+1の個人キーを第n+1のIoTデバイス100−(n+1)へ伝送する。
ところが、IoTネットワーク200に含まれるIoTデバイスの個数が変更される場合、また新たにマスターデバイスが決定されることがある。
すなわち、新しく追加されたIoTデバイスを有し、上述のような新たにマスターデバイスを決める処理が行われることがある。演算部170は例えば図3の(a)に示すS10〜S30を通じて、再び第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決めることができる。または、後述する図3の(c)に関する説明を参照すると、演算部170は第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決めることもできる。
一方、演算部170は図3の(a)に示すS10〜S30を行わずに、直ちに第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決めることもできる。すなわち、第1のIoTデバイス100−1を一旦マスターデバイスに決め、再び第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスではないものに決めれば、演算部170はネットワーク参加信号(図3の(a)の「Attending Signal」)そのものを伝送しなくても、第1のIoTデバイス100−1を自動的にマスターデバイスではないものに決めることができる。
次に、IoTネットワーク200において、第1のIoTデバイス100−1がハッキングなどの外部の攻撃を受ける場合である。
第1のIoTデバイス100−1がハッキングなどの攻撃を受ける場合、第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスで動作し続ければ、セキュリティ上問題が発生することがある。
したがって、演算部170は第1のIoTデバイス100−1を前記マスターデバイスではないものに決める(S35)。この場合も、演算部170は、図3の(a)に図示のS10〜S30を行わずに、直ちに第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決めることもできる。すなわち、第1のIoTデバイス100−1がハッキングなどの攻撃を受ける場合、演算部170はネットワーク参加信号(図3の(a)の「Attending Signal」)そのものを伝送しなくても、第1のIoTデバイス100−1を自動的にマスターデバイスではないものに決めることができる。
S35を行った後、演算部170は、望ましくはS35を通じて第1のIoTデバイス100−1を前記マスターデバイスではないものに決めた後、通信部150を通じて、第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスではないことを示す信号(図3の(b)の「Cancel Signal」)を、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nへ伝送することができる(S40)。
図3の(c)は演算部170がIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決める処理、およびその後にマスターデバイスから第1の個人キーを受信する処理を示す。
図3の(c)を参照すると、演算部170はS15に沿ってタイマーを動作させた後、タイマーの動作が終わる前に、通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つから、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがマスターデバイスに決まったことを表す信号(図3の(c)の「Master Signal」)を受信する(S45)。
演算部170は、S45を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがマスターデバイスに決まったことを表す信号(図3の(c)の「Master Signal」)を受信すれば、第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスではないものに決める。
図3の(c)のS50およびS55に関する説明は後述する。
(2)個人キーらを生成して伝送する処理
演算部170は第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスであれば、下記のような処理を行う。すなわち、図3の(a)を参照した説明において、演算部170が第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決めたら、演算部170は下記のような処理を行う。
図4は、演算部170がIoTネットワーク200内で第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの個人キー、すなわち第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成して伝送する処理を示す。
図4を参照すると、演算部170は通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのノーマルキー、すなわち第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを受信する(S60)。
次に、演算部170はキー生成部110を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nに対応する個人キー、すなわち第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成する(S65)。演算部170は、例えば上述したキー生成ロジック120に第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを代入して、第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成する(S65)。
キー生成ロジック120は、上述したEncrypt関数を用いて第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成することができる。例えば第2の個人キーはEncrypt(マスターキー、第2のノーマルキー)を用いて生成され、第nの個人キーはEncrypt(マスターキー、第nのノーマルキー)を用いて生成される。
次に、演算部170はS65を通じて生成された第2の個人キー乃至第nの個人キーを、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの各々へ伝送する(S70)。例えば、演算部170は通信部150を通じて第2の個人キーを第2のIoTデバイス100−2へ伝送する。同じく、演算部170は通信部150を通じて第nの個人キーを第nのIoTデバイス100−nへ伝送する。
一方、演算部170は、第1のIoTデバイス100−1をマスターデバイスに決めた場合にも、第1のIoTデバイス100−1の個人キー、すなわち第1の個人キーを生成することができる。
図5は、演算部170が第1のIoTデバイス100−1の個人キー、すなわち第1の個人キーを生成する処理を示す。
キー生成部110は第1のIoTデバイス100−1のノーマルキー、すなわち第1のノーマルキー(図1の125)をさらに保存することができる。
演算部170はキー生成部110を通じてマスターキー(図1の115)および第1のノーマルキー(図1の125)を用いて、第1の個人キー(図1の130)を生成することができる(S75)。
上述と同様に、第1の個人キー(図1の130)はEncrypt(マスターキー、第1のノーマルキー)を用いて生成されることがある。
一方、キー生成部110はS75を通じて生成された第1の個人キー(図1の130)をさらに保存することもできる。
(3)第1の個人キーを受信する処理
演算部170は、第1のIoTデバイス100−1がマスターデバイスでなければ、下記のような処理を行う。
図3の(c)を再び参照すると、S45を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがマスターデバイスに決まったことを表す信号(図3の(c)の「Master Signal」)を受信したら、演算部170は通信部150を通じてマスターデバイス、すなわち第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つのマスターデバイスに第1のノーマルキー(図1の125)を伝送する(S50)。
次に、演算部170はマスターデバイスから第1の個人キーを受信する(S55)。
望ましく、キー生成部110は第1の個人キー(図1の130)をさらに保存することができる。
このようなプロセスを通じて、第1のIoTデバイス100−1が暗号化通信を行う際に使用することができる第1の個人キー(図1の130)がマスターデバイスから獲得される。
一方、演算部170は下記のような処理をさらに行うことができる。
(4)IoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1がサブマスターデバイスなのかどうかを決める処理
図6は、演算部170がIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1がサブマスターデバイスなのかどうかを決める処理を示す。サブマスターデバイスは第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つであり、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nのうちサブマスターデバイスではないデバイスはサブスレーブデバイスとも呼ぶことができる。
図6を参照すると、演算部170は通信部150を通じて、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nにネットワーク参加信号(図6の「Attending Signal」)を伝送する(S110)。図6のS110は図3の(a)のS10と似ているが、図6のS110はサブマスターデバイスを決めるためにネットワーク参加信号(図6の「Attending Signal」)を伝送し、図3の(a)のS10はマスターデバイスを決めるためにネットワーク参加信号(図3の(a)の「Attending Signal」)を伝送する点で異なる。
次に、演算部170はタイマーを動作する(S115)。タイマーが終わるまで(S120)、通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがサブマスターデバイスに決まったことを表す信号が、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つから受信されなければ、演算部170は第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスに決める(S125)。
第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスに決めた後、演算部170は、望ましくは通信部150を通じて第1のIoTデバイス100−1がサブマスターデバイスに決まったことを表す信号(図6の「Sub−Master Signal」)を、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nへ伝送することができる(S130)。
図6のS110〜S130はサブマスターデバイスを決めるためのものであり、図3の(a)のS10〜S30はマスターデバイスを決めるためのものであるという点を除けば、図6のS110〜S130は図3の(a)のS10〜S30と実質的に同一であるため、詳しい説明を省略する。
図7は、演算部170がIoTネットワーク200内で第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスではないものに決める処理、およびその後にマスターデバイスから第1のサブ個人キーを受信する処理を示す。
図7を参照すると、演算部170はS115に沿ってタイマーを動作した後、タイマーが終わる前に、通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つから、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがサブマスターデバイスに決まったことを表す信号(図7の「Sub−Master Signal」)を受信する(S145)。
演算部170は、S145を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがサブマスターデバイスに決まったことを表す信号(図7の「Sub−Master Signal」)を受信したら、第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスではないものに決める。
図7のS150およびS155に関する説明は後述する。
(5)第1のサブ個人キーを受信する処理
演算部170は第1のIoTデバイス100−1がサブマスターデバイスでなければ、以下のような処理を行う。
図7を再び参照すると、S145を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのいずれか一つがサブマスターデバイスに決まったことを表す信号(図7の「Sub−Master Signal」)を受信したら、演算部170は通信部150を通じてサブマスターデバイス、すなわち第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのうちサブマスターデバイスに決まったいずれか一つに第1のノーマルキー(図1の125)を伝送する(S150)。
次に、演算部170はサブマスターデバイスから第1のサブ個人キー(図1の135)を受信する(S155)。
望ましくは、キー生成部110は第1のサブ個人キー(図1の135)をさらに保存することができる。
このようなプロセスを通じて、第1のIoTデバイス100−1が暗号化通信を行う際に使われる第1のサブ個人キー(図1の135)がサブマスターデバイスから獲得される。
(6)サブ個人キーを生成して伝送する処理
演算部170は、第1のIoTデバイス100−1がサブマスターデバイスであれば、下記のような処理を行う。すなわち、図6を参照した説明において、演算部170が第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスに決めたら、演算部170は下記のような処理を行う。
図8は演算部170がIoTネットワーク200内で第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのサブ個人キー、すなわち第2のサブ個人キー乃至第nのサブ個人キーを生成して伝送する処理を示す。
図8を参照すると、演算部170は通信部150を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nのノーマルキー、すなわち第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを各々受信する(S160)。
次に、演算部170はキー生成部110を通じて第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nに対応するサブ個人キー、すなわち第2のサブ個人キー乃至第nのサブ個人キーを生成する(S65)。演算部170は、例えば上述したキー生成ロジック120に第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを代入して、第2のサブ個人キー乃至第nのサブ個人キーを生成する(S165)。
キー生成ロジック120は、上述したEncrypt関数を用いて第2のサブ個人キー乃至第nのサブ個人キーを生成することができる。例えば、第2のサブ個人キーはEncrypt(マスターキー、第2のノーマルキー)を用いて生成され、第nのサブ個人キーはEncrypt(マスターキー、第nのノーマルキー)を用いて生成される。
上述したように、キー生成ロジック120は、第1の暗号化レベルおよび第2の暗号化レベルのいずれか一つに個人キーを誘導することができる。例えば、第1の暗号化レベルは128ビットキーを生成し、第2の暗号化レベルは8ビットキーを生成することもできる。
例えば、個人キーは第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nがセキュリティに敏感なデータを送受信する際に使われ、サブ個人キーは第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nがセキュリティにやや敏感なデータを送受信する際に使われることがある。
例えば、ヘルスチェックおよびログ伝達などのデータはセキュリティにやや敏感なデータであるため、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nの間でサブ個人キーを用いて送受信される。
一方、検出データおよび制御信号などのデータはセキュリティに敏感なデータであるため、第1のIoTデバイス100−1乃至第nのIoTデバイス100−nの間で個人キーを用いて送受信される。
次に、演算部170はS165を通じて生成された第2のサブ個人キー乃至第nのサブ個人キーを、第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nの各々へ伝送する(S170)。
例えば、演算部170は通信部150を通じて第2のサブ個人キーを第2のIoTデバイス100−2に伝送する。同じく、演算部170は通信部150を通じて第nのサブ個人キーを第nのIoTデバイス100−nへ伝送する。
一方、演算部170は第1のIoTデバイス100−1をサブマスターデバイスに決めた場合も、第1のIoTデバイス100−1のサブ個人キー、すなわち第1のサブ個人キーを生成することができる。
図9は、演算部170が第1のIoTデバイス100−1のサブ個人キー、すなわち第1のサブ個人キーを生成する処理を示す。
キー生成部110は、第1のIoTデバイス100−1のノーマルキー、すなわち第1のノーマルキー(図1の125)をさらに保存することができる。
演算部170は、キー生成部110を通じてマスターキー(図1の115)および第1のノーマルキー(図1の125)を用いて第1のサブ個人キーを生成することができる(S175)。
上述と同様に、具体的には、第1のサブ個人キーはEncrypt(マスターキー、第1のノーマルキー)を用いて生成される。
上述したように、キー生成ロジック120は第1の暗号化レベルで個人キーを生成して、第2の暗号化レベルでサブ個人キーを生成することができる。すなわち、第1の個人キー(図1の130)と第1のサブ個人キー(図1の135)は暗号化レベルが異なることが望ましい。
望ましくは、キー生成部110は第1のサブ個人キー(図1の135)をさらに保存することができる。
(7)第1の個人キーの暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理
演算部170は、第1のIoTデバイス100−1の第1の個人キー(図1の130)の暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理をさらに行うことができる。
図10は、演算部170が第1の個人キー(図1の130)の暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理を示す。
図10を参照すると、演算部170は第1のIoTデバイス100−1が第2のIoTデバイス100−2乃至第nのIoTデバイス100−nとデータを送受信する場合、第1の個人キー(図1の130)の暗号化レベルに対応してデータを暗号化する(S80)。
例えば、第1の個人キー(図1の130)が128ビットレベルであれば、演算部170は128ビットレベルに対応するようにデータを暗号化する。
(8)第1の個人キー、または第1のサブ個人キーを用いてデータを暗号化する処理
演算部170は第1のIoTデバイス100−1の第1の個人キー(図1の130)の暗号化レベル、または第1のサブ個人キー(図1の135)の暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理をさらに行うことができる。
図11は、演算部170が第1の個人キー(図1の130)の暗号化レベル、または第1のサブ個人キー(図1の135)の暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理を示す。
例えば、第1の個人キー(図1の130)が128ビットレベルであれば、演算部170は128ビットレベルに対応するようにデータを暗号化する。
例えば、第1のサブ個人キー(図1の130)が8ビットレベルであれば、演算部170は8ビットレベルに対応するようにデータを暗号化する。
演算部170は、用途に適するように暗号化レベルを異ならせることによって暗号化に伴う演算処理の負荷を最小限に抑え、暗号化に要する処理時間を節減することができる。
例えば、演算部170はキー生成部110と同様に、EMV(Europay MasterCard Visa)規格に沿って製造されたEMVチップ、またはTEE(Trusted Execution Environment)規格に沿って製造されたTEEチップを用いて実現されることがある。
しかし、演算部170はEMVチップ、またはTEEチップだけでなく、他の形態のチップを用いて、例えばコンピュータ機能を備えたプロセッサによって実現されることもある。
以上説明した通り、本発明によればIoTネットワーク内でマスターデバイスとして動作するかどうかを動的に決定し、マスターデバイスに決まれば、IoTネットワーク内の他のIoTデバイスの個人キーを生成して分配して管理することによって、IoTのセキュリティを強化しつつ、ハッキングなどの攻撃を防御可能なIoTデバイスを提供することができる。
また、個人キーおよびサブ個人キーを用いることによって、用途によって暗号化レベルを異ならせることができる。したがって、暗号化に伴う演算処理の負荷を最小限に抑え、暗号化に要する処理時間を節減することができる。
以上本発明の構成を詳しく説明したが、これは単に本発明を例示的に説明したに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を超えない範囲内で様々な変形が可能である。
したがって、本願明細書に開示されている実施例は本発明を限定するためのものでなく説明するためのものであり、このような実施例により本発明の思想と範囲が限定される訳ではない。本発明の範囲は以下の請求範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。
本発明によれば、IoTネットワーク内でマスターデバイスとして動作するかどうかを動的に決定し、マスターデバイスに決まればIoTネットワーク内の他のIoTデバイスの個人キーを生成して分配して管理することによって、IoTのセキュリティを強化しつつ、ハッキングなどの攻撃を防御することができるIoTデバイスを提供することができる。また、個人キーおよびサブ個人キーを用いることにより、用途によって暗号化レベルを異ならせることができる。したがって、暗号化による演算処理の負荷を最小限に抑え、暗号化に要する処理時間を節減することができる。

Claims (19)

  1. 第1のIoT(Internet of Things)デバイス乃至第nのIoTデバイス(nは2以上の自然数)を有するIoTネットワークの第1のIoTデバイスであって、
    マスターキー及び第1のノーマルキーを保存して、前記マスターキーを基に個人キーを生成するキー生成ロジックを備えるキー生成部と、
    前記IoTネットワークに含まれる第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスと通信を行う通信部と、
    (a)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスがマスターデバイスなのかどうかを決める処理と、(b)前記処理(a)によって、前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスに決まれば、前記キー生成部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの各々に対応する第2の個人キー乃至第nの個人キーを生成して、前記通信部を通じて前記第2の個人キー乃至前記第nの個人キーを前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ各々伝送する処理と、(c)前記処理(a)によって、前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスではないと決まれば、前記通信部を通じて前記マスターデバイスの前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つから前記第1のIoTデバイスに対応する第1の個人キーを受信する処理とを行う演算部と、
    を有し、
    前記処理(b)は、
    (b‐1)前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの各々から前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを各々受信する処理と、
    (b‐2)前記通信部を通じて前記第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを受信した後、前記キー生成部を通じて前記マスターキーおよび前記第2のノーマルキー乃至前記第nのノーマルキーを用いて前記第2の個人キー乃至前記第nの個人キーを生成する処理と、
    (b‐3)前記通信部を通じて前記第2の個人キー乃至前記第nの個人キーを前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ各々伝送する処理と、を有し、
    前記処理(c)は、
    (c‐1)前記通信部を通じて前記第1のノーマルキーを前記マスターデバイスへ伝送する処理を有する第1のIoTデバイス。
  2. 前記処理(a)は、
    (a−1)前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへネットワーク参加信号を伝送する処理と、
    (a−2)前記第1のIoTデバイスの固有識別情報、または任意に決定された値を基にタイマーを動作させる処理と、
    (a−3)前記タイマーの動作が終了するまで、前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つが前記マスターデバイスに決まったことを表す信号が、前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つから受信されなければ、前記第1のIoTデバイスを前記マスターデバイスに決める処理と、
    を有する請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  3. 前記演算部は、
    (a−4)前記第1のIoTデバイスを前記マスターデバイスに決めれば、前記通信部を通じて前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスに決まったことを表す信号を、前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ伝送する処理、
    をさらに行うように構成されている請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  4. 前記演算部は、
    (a−5)前記第1のIoTデバイスを前記マスターデバイスに決めた後、予め指定された条件を満たせば、前記第1のIoTデバイスを前記マスターデバイスではないものに決める処理、
    をさらに行うように構成されている請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  5. 前記演算部は、
    (a−6)前記処理(a−5)を行った後、前記通信部を通じて前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスではないことを表す信号を、前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ伝送する処理、
    をさらに行うように構成されている請求項4に記載の第1のIoTデバイス。
  6. 前記予め指定された条件は、前記IoTネットワークに少なくとも一つのIoTデバイスが追加される場合、前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのうち少なくとも一つが前記IoTネットワークから除外される場合、および前記第1のIoTデバイスが攻撃を受ける場合のいずれか一つである請求項4に記載の第1のIoTデバイス。
  7. 前記演算部は、
    (d)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記マスターデバイスであれば、前記キー生成部を通じて前記マスターキーおよび前記第1のノーマルキーを用いて前記第1の個人キーを生成する処理、
    を行う請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  8. 前記キー生成部は前記第1の個人キーをさらに保存する請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  9. 前記演算部は、
    (e)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスがサブマスター(Sub−Master)デバイスなのかどうかを決める処理と、
    (f)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記サブマスターデバイスであれば、前記キー生成部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの第2のサブ個人キー(Sub−private key)乃至第nのサブ個人キーを各々生成して、前記通信部を通じて前記第2のサブ個人キー乃至前記第nのサブ個人キーを前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ各々伝送する処理と、
    (g)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記サブマスターデバイスでなければ、前記通信部を通じて前記マスターデバイスの前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つから前記第1のIoTデバイスに対応する第1のサブ個人キーを受信する処理と、
    をさらに行う請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  10. 前記処理(e)は、
    (e−1)前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへネットワーク参加信号を伝送する処理と、
    (e−2)前記第1のIoTデバイスの固有識別情報、または任意に決定された値を基にタイマーを動作させる処理と、
    (e−3)前記タイマーの動作が終了するまで、前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つが前記サブマスターデバイスに決まったことを表す信号が、前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスのいずれか一つから受信されなければ、前記第1のIoTデバイスを前記サブマスターデバイスに決める処理と、
    を有する請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  11. 前記演算部は、
    (e−4)前記第1のIoTデバイスを前記サブマスターデバイスに決めれば、前記通信部を通じて前記第1のIoTデバイスが前記サブマスターデバイスに決まったことを表す信号を前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ伝送する処理、
    をさらに行うように構成されている請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  12. 前記処理(f)は、
    (f−1)前記通信部を通じて前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの各々から前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスの第2のノーマルキー乃至第nのノーマルキーを各々受信する処理と、
    (f−2)前記キー生成部を通じて、前記マスターキーおよび前記第2のノーマルキー乃至前記第nのノーマルキーを用いて前記第2のサブ個人キー乃至前記第nのサブ個人キーを生成する処理と、
    (f−3)前記通信部を通じて前記第2のサブ個人キー乃至前記第nのサブ個人キーを前記第2のIoTデバイス乃至前記第nのIoTデバイスへ各々伝送する処理と、
    を有する請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  13. 前記処理(g)は、
    (g−1)前記通信部を通じて前記第1のノーマルキーを前記サブマスターデバイスへ伝送する処理、
    を有する請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  14. 前記演算部は、
    (h)前記IoTネットワーク内で前記第1のIoTデバイスが前記サブマスターデバイスであれば、前記キー生成部を通じて前記マスターキーおよび前記第1のノーマルキーを用いて前記第1のサブ個人キーを生成する処理、
    をさらに行う請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  15. 前記演算部は、
    (i)前記第1の個人キーの暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理、
    をさらに行う請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  16. 前記演算部は、
    (j)前記第1の個人キーの暗号化レベル、または前記第1のサブ個人キーの暗号化レベルに対応してデータを暗号化する処理、
    をさらに行う請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  17. 前記キー生成ロジックは、第1の暗号化レベルおよび第2の暗号化レベルのいずれかで前記個人キーを生成し、
    前記第1の個人キーおよび前記第1のサブ個人キーは暗号化レベルが異なる請求項9に記載の第1のIoTデバイス。
  18. 前記キー生成部および前記演算部のうち少なくとも一つは、EMV(Europay MasterCard Visa)チップまたはTEE(Trusted Execution Environment)規格に沿って製造されたTEEチップを有する請求項1に記載の第1のIoTデバイス。
  19. 前記ノーマルキーは公開キーである請求項1〜18のいずれか1項に記載の第1のIoTデバイス。
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