JP2019507971A - System and method for establishing a secondary communication channel for controlling an internet of things (IoT) device - Google Patents

System and method for establishing a secondary communication channel for controlling an internet of things (IoT) device Download PDF

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Abstract

IoTデバイスとクライアントデバイスとの間に二次の通信チャネルを確立するためのシステム及び方法が記載されている。例えば、方法の一実施形態は、一次の鍵のセットを使用して、IoTデバイスとIoTサービスとの間に一次の安全な通信チャネルを確立することと、一次の安全な通信チャネルを使用して二次の鍵交換を実行することであって、クライアントデバイス及びIoTデバイスは、それぞれ二次の鍵交換の後に二次の鍵のセットを提供される、ことと、一次の安全な通信チャネルが動作不能であることを検出することと、それに応じて、二次の鍵のセットを使用して、クライアントデバイスとIoTデバイスとの間に二次の安全な無線接続を確立することであって、クライアントデバイスは、二次の安全な無線接続を介してIoTデバイスによって利用可能にされたデータ及び機能へのアクセスが提供される、ことと、を含む。  Systems and methods for establishing a secondary communication channel between an IoT device and a client device are described. For example, one embodiment of the method uses a primary key set to establish a primary secure communication channel between the IoT device and the IoT service, and uses the primary secure communication channel. Performing a secondary key exchange, wherein the client device and the IoT device are each provided with a secondary key set after the secondary key exchange, and a primary secure communication channel is operating Detecting the inability and, accordingly, establishing a secondary secure wireless connection between the client device and the IoT device using the secondary key set, the client The device is provided with access to data and functions made available by the IoT device via a secondary secure wireless connection.

Description

(背景)
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デバイスを制御するための二次の通信チャネルを確立するためのシステム及び方法に関する。
(background)
The present invention relates generally to the field of computer systems. More specifically, the present invention relates to systems and methods for establishing a secondary communication channel to control an IoT device.

「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。   "Internet of Things" refers to the interconnection of devices that are uniquely identifiable within the Internet infrastructure. Finally, IoT has a broad spectrum that virtually any type of physical thing can provide information about itself or its surroundings and / or can be remotely controlled via a client device across the Internet It is expected to bring new types of applications.

本出願の譲受人は、IoTデバイスが安全な鍵交換を実行してIoTサービスとの安全な通信チャネルを確立するシステムを開発した。いったん安全な通信チャネルが確立されると、IoTサービスは、IoTデバイスからのデータを安全に制御して受信してもよい。しかし、場合によっては、例えば、IoTサービスがアクセス不可能であるとき(例えば、ネットワークコネクティビティが失われているとき)等に、第2のチャネルがIoTデバイスによって確立されるのを可能にすることが好ましい場合がある。
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。
The assignee of the present application has developed a system in which an IoT device performs secure key exchange to establish a secure communication channel with an IoT service. Once a secure communication channel is established, the IoT service may securely control and receive data from the IoT device. However, in some cases, for example, when the IoT service is inaccessible (eg, when network connectivity is lost), enabling the second channel to be established by the IoT device It may be preferable.
A better understanding of the present invention can be obtained from the following detailed description in conjunction with the following drawings.

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。7 illustrates different embodiments of the IoT system architecture. 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。7 illustrates different embodiments of the IoT system architecture. 本発明の一実施形態によるIoTデバイスを例示する。1 illustrates an IoT device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるIoTハブを例示する。1 illustrates an IoT hub according to an embodiment of the present invention. 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。Fig. 6 illustrates an embodiment of the invention for controlling and collecting data from IoT devices and generating notifications. 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。Fig. 6 illustrates an embodiment of the invention for controlling and collecting data from IoT devices and generating notifications. 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。FIG. 5 illustrates an embodiment of the present invention for collecting data from IoT devices and generating notifications from IoT hubs and / or IoT services. 中間モバイルデバイスが固定IoTデバイスからデータを収集し、データをIoTハブに提供する、システムの一実施形態を例示する。1 illustrates one embodiment of a system in which an intermediate mobile device collects data from fixed IoT devices and provides data to an IoT hub. 本発明の一実施形態で実装される中間接続ロジックを例示する。5 illustrates intermediate connection logic implemented in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention. プログラムコード及びデータ更新がIoTデバイスに提供される一実施形態を例示する。7 illustrates one embodiment in which program code and data updates are provided to an IoT device. プログラムコード及びデータ更新がIoTデバイスに提供される方法の一実施形態を例示する。4 illustrates one embodiment of how program code and data updates are provided to an IoT device. セキュリティアーキテクチャの一実施形態の高レベル図を例示する。7 illustrates a high level diagram of one embodiment of a security architecture. 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。1 illustrates one embodiment of an architecture in which a subscriber identity module (SIM) is used to store keys on an IoT device. 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例示する。1 illustrates one embodiment in which an IoT device is registered using barcode or QR code (registered trademark). バーコード又はQRコード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。8 illustrates one embodiment in which pairing is performed using barcodes or QR codes. 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。7 illustrates one embodiment of a method for programming a SIM using an IoT hub. 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。7 illustrates one embodiment of a method for registering an IoT device with an IoT hub and an IoT service. 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。7 illustrates one embodiment of a method for encrypting data sent to an IoT device. 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。5 illustrates different embodiments of the present invention for encrypting data between an IoT service and an IoT device. 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。5 illustrates different embodiments of the present invention for encrypting data between an IoT service and an IoT device. 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。Fig. 5 illustrates an embodiment of the invention for performing secure key exchange, generating a common secret, and generating a key stream using the secret. 本発明の一実施形態によるパケット構造を例示する。Fig. 6 illustrates a packet structure according to an embodiment of the present invention. 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。8 illustrates a technique used in one embodiment to read and write data to and from an IoT device without pairing with the IoT device formally. 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。FIG. 7 illustrates an exemplary set of command packets used in one embodiment of the present invention. 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。7 illustrates an exemplary sequence of transactions using command packets. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention. 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。6 illustrates a method for secure pairing according to an embodiment of the present invention. 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。6 illustrates a method for secure pairing according to an embodiment of the present invention. 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。6 illustrates a method for secure pairing according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるシステムアーキテクチャを例示する。1 illustrates a system architecture in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による一体式の安全IoTデバイスを例示する。1 illustrates an integrated secure IoT device according to one embodiment of the present invention. 一体式の安全IoTデバイスが、本発明の一実施形態によるドアに結合されてもよいことをここに例示する。It is illustrated here that an integral secure IoT device may be coupled to the door according to an embodiment of the present invention. 圧力センサを備える本発明の別の実施形態を例示する。5 illustrates another embodiment of the invention comprising a pressure sensor. 圧力センサを備える本発明の別の実施形態を例示する。5 illustrates another embodiment of the invention comprising a pressure sensor. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention. 二次の通信チャネルを支えるシステムアーキテクチャを例示する。1 illustrates a system architecture that supports secondary communication channels. 二次の通信チャネルを実装するための方法を例示する。7 illustrates a method for implementing a secondary communication channel. データ送信状態を識別するためのアドバタイジング間隔を調節するための本発明の一実施形態を例示する。5 illustrates one embodiment of the present invention for adjusting advertising intervals to identify data transmission conditions. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による典型的なコマンド及び応答パターンを例示する。FIG. 7 illustrates exemplary command and response patterns according to one embodiment of the present invention. 無線通信パターンを不明瞭化するための本発明の一実施形態を例示する。1 illustrates one embodiment of the present invention for obscuring wireless communication patterns. IoTサービスとIoTデバイス101との間の通信を曖昧化するための別の実施形態を例示する。7 illustrates another embodiment for obscuring communication between an IoT service and an IoT device 101. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による別の方法を例示する。5 illustrates another method according to an embodiment of the present invention. データ送信状態を識別するためのアドバタイジング間隔を調節するための本発明の一実施形態を例示する。5 illustrates one embodiment of the present invention for adjusting advertising intervals to identify data transmission conditions. 本発明の一実施形態による方法を例示する。5 illustrates a method according to an embodiment of the present invention.

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。   In the following description, for the purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention described below. However, it will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the present invention may be practiced without some of these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to avoid obscuring the underlying principles of embodiments of the present invention.

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。   One embodiment of the present invention includes the Internet of Things (IoT) platform that can be utilized by developers to design and build new IoT devices and applications. Specifically, one embodiment includes an IoT device including a predetermined networking protocol stack, and a basic hardware / software platform for an IoT hub where the IoT device is connected to the Internet. In addition, one embodiment includes IoT services through which the IoT hub and connected IoT devices may be accessed and managed as described below. In addition, one embodiment of the IoT platform includes an IoT application or web application (eg, running on a client device) that accesses and configures IoT services, hubs, and connected devices. Existing online retailers and other website operators can easily provide their own IoT functionality to their existing user base using the IoT platform described herein.

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。   FIG. 1A illustrates an overview of an architectural platform on which embodiments of the present invention can be implemented. Specifically, the illustrated embodiment includes a plurality of communicatively coupled via a local communication channel 130 to a central IoT hub 110, which is itself communicatively coupled to the IoT service 120 via the Internet 220. The IoT devices 101 to 105 are included. Each of the IoT devices 101-105 can be initially paired with the IoT hub 110 to enable each of the local communication channels 130 (e.g., using pairing techniques described below). In one embodiment, the IoT service 120 includes an end user database 122 for maintaining user account information and data collected from each user's IoT device. For example, if the IoT device includes sensors (eg, temperature sensors, accelerometers, heat sensors, motion detectors, etc.), the database 122 is continually updated to store data collected by the IoT devices 101-105 It can be done. The data stored in database 122 may then be delivered to the end user via an IoT application or browser installed on user device 135 (or via a desktop or other client computer system), and to a web client (eg, The website 130 that subscribes to the IoT service 120 may be made accessible.

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。   The IoT devices 101 to 105 collect information about themselves and their surroundings, and provide the collected information to the IoT service 120, the user device 135, and / or the external website 130 through the IoT hub 110. And various types of sensors may be provided. Some of the IoT devices 101-105 can perform designated functions in response to control commands sent via the IoT hub 110. Various examples and control commands of information collected by the IoT devices 101-105 are provided below. In one embodiment described below, the IoT device 101 is a user input device designed to record user preferences and transmit user preferences to the IoT service 120 and / or a website.

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。   In one embodiment, the IoT hub 110 includes a cellular radio that establishes a connection to the Internet 220 via a cellular service 115 such as 4G (eg, mobile WiMAX, LTE) or 5G cellular data service. Alternatively, or in addition, the IoT hub 110 can include a WiFi radio to establish a WiFi connection via a WiFi access point or router 116, which connects the IoT hub 110 to the Internet (e.g. Connect through Internet service providers that provide Internet services to users. It should be appreciated that the basic principles of the present invention are not limited to any particular type of communication channel or protocol.

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 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。   In one embodiment, the IoT devices 101-105 are ultra low power devices that can operate for long periods of time (eg, several years) on battery power. To conserve power, the local communication channel 130 can be implemented using low power wireless communication technologies such as Bluetooth Low Energy (LE). In this embodiment, each of the IoT devices 101-105 and the IoT hub 110 is equipped with a Bluetooth LE radio and a protocol stack.

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。   As mentioned above, in one embodiment, the IoT platform enables users to access and configure the connected IoT devices 101-105, the IoT hub 110, and / or the IoT service 120, It includes an IoT application or web application executed on the user device 135. In one embodiment, the application or web application may be designed by the operator of website 130 to provide IoT functionality to its user base. As illustrated, the website can maintain a user database 131 that contains account records associated with each user.

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WiFi116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ー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。   FIG. 1B illustrates additional connection options for multiple IoT hubs 110-111, 190. In this embodiment, a single user may have multiple hubs 110-111 installed on-site at a single user premises 180 (e.g., the user's home or business). This may be done, for example, to extend the radio range needed to connect all of the IoT devices 101-105. As mentioned above, if the user has multiple hubs 110, 111, they may be connected via a local communication channel (eg, Wifi, Ethernet, Powerline Networking, etc.). In one embodiment, each of the hubs 110-111 can establish a direct connection to the IoT service 120 via a cellular 115 or WiFi 116 connection (not explicitly shown in FIG. 1B). Alternatively, or in addition, one of the IoT hubs, such as IoT hub 110, can function as a "master" hub, which is associated with all other user premises 180, such as IoT hub 111 Provide connectivity and / or local services to the IoT hub (as shown by the dotted line connecting the IoT hub 110 and the IoT hub 111). For example, the master IoT hub 110 may be the only IoT hub that establishes a direct connection to the IoT service 120. In one embodiment, only the "master" IoT hub 110 is equipped with a cellular communication interface to establish a connection to the IoT service 120. Thus, all communication between the IoT service 120 and the other IoT hubs 111 flows through the master IoT hub 110. In this role, the master IoT hub 110 is responsible for the data exchanged between the other IoT hub 111 and the IoT service 120 (eg, serving some data requests locally if possible) Additional program code may be provided to perform the filtering operation.

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ーフェース)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ーフェースの下に結合する。   No matter how the IoT hubs 110-111 are connected, in one embodiment, the IoT service 120 logically associates the hub with the user and the installed application of all of the attached IoT devices 101-105 Coupled under a single generic user interface accessible via a user device having 135 (and / or a browser based interface).

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。   In this embodiment, the master IoT hub 110 and one or more slave IoT hubs 111 may be WiFi network 116, Ethernet network, and / or power-line communications (PLC) networking (eg, all or one of the networks). Unit may be implemented via the user's power line), and may be connected via a local network. In addition, for IoT hubs 110-111, each of the IoT devices 101-105 use any type of local network channel, such as WiFi, Ethernet, PLC or Bluetooth LE, to name a few. And may be interconnected with the IoT hubs 110-111.

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ー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ーフェース)を有するユーザデバイスを介してアクセス可能にする。   FIG. 1B also shows the IoT hub 190 installed on the second user premises 181. A substantially unlimited number of such IoT hubs 190 may be installed and configured to collect data from IoT devices 191-192 at user premises around the world. In one embodiment, two user premises 180-181 may be configured for the same user. For example, one user premises 180 may be the user's basic home and the other user premises 181 may be the user's vacation home. In such a case, the IoT service 120 logically associates the IoT hubs 110-111, 190 with the user, and attaches all attached IoT devices 101-105, 191-192 to a single comprehensive user interface. Coupled down and accessible via a user device having the installed application 135 (and / or a browser based interface).

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。   As illustrated in FIG. 2, an exemplary embodiment of the IoT device 101 includes a memory 210 for storing program code and data 201-203, and a low power microcontroller 200 for executing program code and processing data. . The memory 210 may be volatile memory such as dynamic random access memory (DRAM) or non-volatile memory such as flash memory. In one embodiment, non-volatile memory may be used for persistent storage and volatile memory may be used to execute program code and execute data. Furthermore, memory 210 may be integrated within low power microcontroller 200 and may be coupled to low power microcontroller 200 via a bus or communication fabric. The underlying principles of the present invention are not limited to any particular implementation of memory 210.

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。   As illustrated, the program code is an application that defines an application specific function set to be executed by the IoT device 201 and the library code 202, including a set of predefined building blocks that may be utilized by application developers of the IoT device 101. Program code 203 may be included. In one embodiment, library code 202 is a set of basic functions required to implement an IoT device, such as communication protocol stack 201, to enable communication between each IoT device 101 and IoT hub 110. including. As mentioned above, in one embodiment, communication protocol stack 201 includes a Bluetooth LE protocol stack. In this embodiment, the Bluetooth LE radio and antenna 207 may be integrated into the low power microcontroller 200. However, the basic principles of the invention are not limited to any particular communication protocol.

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LED209を含む。   The particular embodiment shown in FIG. 2 also includes multiple input devices or sensors 210 that receive user input and provide user input to the low power microcontroller, the low power microcontroller comprising application code 203 and library code 202. Process user input according to. In one embodiment, each of the input devices includes an LED 209 that provides feedback to the end user.

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)。   In addition, the illustrated embodiment includes a battery 208 for providing power to the low power microcontroller. In one embodiment, a non-rechargeable coin cell battery is used. However, in another embodiment, an integrated rechargeable battery can be used (e.g., rechargeable by connecting the IoT device to an AC power supply (not shown)).

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。   A speaker 205 is also provided for generating audio. In one embodiment, low power microcontroller 299 decodes the compressed audio stream (eg, MPEG-4 / Advanced Audio Coding (AAC) stream) to generate audio on speaker 205 Include audio decoding logic. Alternatively, digitally sampled audio for providing low end microcontroller 200 and / or application code / data 203 with verbal feedback to the end user when the user inputs a selection via input device 210. It can contain snippets.

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ーフェースをとることができる。   In one embodiment, one or more other / alternative I / O devices or sensors 250 may be included in the IoT device 101 based on the particular application for which the IoT device 101 is designed. For example, environmental sensors can be included to measure temperature, pressure, humidity, and the like. If the IoT device is used as a security device, security sensors and / or door lock openers may be included. Of course, these examples are provided for illustration only. The basic principles of the invention are not limited to any particular type of IoT device. In fact, given the highly programmable nature of low power microcontroller 200 with library code 202, application developers can easily develop new application code 203 and new I / O device 250, substantially It can interface with low power microcontrollers for any type of IoT application.

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。   In one embodiment, the low power microcontroller 200 also includes a secure key store for encrypting communications and / or storing cryptographic keys for generating signatures. Alternatively, the key may be secured in a subscriber identity module (SIM).

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。   In one embodiment, a wakeup receiver 207 is included to wake up the IoT device from a substantially powerless ultra-low power state. In one embodiment, the wakeup receiver 207 responds to the wakeup signal received from the wakeup transmitter 307 configured on the IoT hub 110 as shown in FIG. It is configured to get out of the power state. Specifically, in one embodiment, the transmitter 307 and receiver 207 together form an electrical resonant transformer circuit, such as a Tesla coil. In operation, when the hub 110 needs to recover the IoT device 101 from a very low power state, energy is transmitted from the transmitter 307 via a radio frequency signal to the receiver 207. Because of energy transfer, the IoT device 101 can be configured to consume substantially no power when it is in a low power state, as there is no need to continually "listen" to the signal from the hub (The device can be activated via network signaling, as in the case of network protocols). Rather, the microcontroller 200 of the IoT device 101 can be configured to wake up after being effectively powered down by using the energy electrically transmitted from the transmitter 307 to the receiver 207.

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)インターフェース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インターフェース(及びWiFiアンテナ)又はイーサネットインターフェースなどのローカルネットワークインターフェース(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。   As illustrated in FIG. 3, the IoT hub 110 also includes a memory 317 for storing program code and data 305, and hardware logic 301 such as a microcontroller for executing the program code and processing the data. . A wide area network (WAN) interface 302 and an antenna 310 couple the IoT hub 110 to a cellular service 115. Alternatively, as mentioned above, the IoT hub 110 may also include a local network interface (not shown) such as a WiFi interface (and a WiFi antenna) or an Ethernet interface to establish a local area network communication channel. In one embodiment, hardware logic 301 also includes a secure key store for encrypting communications and / or storing cryptographic keys for generating / verifying signatures. Alternatively, the key may be secured in a subscriber identity module (SIM).

ローカル通信インターフェース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ーフェース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インターフェース302及び/又はローカル通信インターフェース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。   The local communication interface 303 and the antenna 311 establish a local communication channel with each of the IoT devices 101-105. As mentioned above, in one embodiment, the local communication interface 303 / antenna 311 implements the Bluetooth LE standard. However, the underlying principles of the present invention are not limited to any particular protocol for establishing a local communication channel with the IoT devices 101-105. Although shown as separate units in FIG. 3, WAN interface 302 and / or local communication interface 303 may be incorporated within the same chip as hardware logic 301.

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ーフェース303及びWANインターフェース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。   In one embodiment, the program code and data include a communication protocol stack 308 that can include separate stacks for communicating via the local communication interface 303 and the WAN interface 302. In addition, device pairing program code and data 306 may be stored in memory so that the IoT hub can be paired with a new IoT device. In one embodiment, each new IoT device 101-105 is assigned a unique code that is communicated to the IoT hub 110 during the pairing process. For example, the unique code may be embedded in the barcode on the IoT device and may be read by the barcode reader 106 or may be communicated via the local communication channel 130. In another embodiment, a unique ID code is magnetically integrated into the IoT device, such as an IoT hub, such as a radio frequency ID (RFID) or near field communication (NFC) sensor, etc. And detect codes when the IoT device 101 moves within several inches of the IoT hub 110.

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。   In one embodiment, once the unique ID is communicated, the IoT hub 110 queries a local database (not shown), performs hashing to verify that the code is acceptable, and By communicating with the IoT service 120, the user device 135, and / or the website 130, the unique ID can be verified to validate the ID code. Once validated, in one embodiment, the IoT hub 110 pairs the IoT device 101 and pairing data to the memory 317 (which may include non-volatile memory as described above) Remember. Once pairing is complete, the IoT hub 110 can connect with the IoT device 101 to perform the various IoT functions described herein.

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ーフェースを含む。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。   In one embodiment, an organization running IoT services 120 can provide an IoT hub 110 and a base hardware / software platform so that developers can easily design new IoT services. Specifically, in addition to the IoT hub 110, the developer may be provided with a software development kit (SDK) for updating program code and data 305 executed in the hub 110. Good. In addition, for IoT devices 101, the SDK is based on IoT hardware (eg, low power microcontroller 200 and other components shown in FIG. 2) to facilitate the design of various different types of applications 101. May include a broad set of library code 202 designed for. In one embodiment, the SDK includes a graphical design interface that the developer need only specify inputs and outputs of the IoT device. All networking code, including the communication stack 201 that allows the IoT device 101 to connect to the hub 110 and the service 120, is already deployed for the developer. In addition, in one embodiment, the SDK also includes a library code base that facilitates the design of applications for mobile devices (e.g., iPhone (R) and Android (R) devices).

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。   In one embodiment, IoT hub 110 manages a continuous bi-directional stream of data between IoT devices 101-105 and IoT service 120. In situations where updates to / from IoT devices 101-105 are required in real time (e.g. situations where the user needs to see the current status of security devices or environmental measurements), the IoT hub An open TCP socket can be maintained to provide periodic updates to external website 130. The particular networking protocol used to provide the update may be adjusted based on the needs of the base application. For example, if it may not make sense to have a continuous bi-directional stream, a simple request / response protocol can be used to gather information when needed.

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。   In one embodiment, both the IoT hub 110 and the IoT devices 101-105 can be automatically updated via the network. Specifically, when a new update is available for the IoT hub 110, the update can be automatically downloaded and installed from the IoT service 120. It may first copy the updated code to local memory and execute it to verify the update before replacing the old program code. Similarly, if updates are available for each of the IoT devices 101-105, the updates may be initially downloaded by the IoT hub 110 and pushed out to each of the IoT devices 101-105. Each IoT device 101-105 can apply the update in a manner similar to that described above for the IoT hub and report the results of the update to the IoT hub 110. If the update is successful, the IoT hub 110 removes the update from its memory and (for example, keeps on checking for new updates for each IoT device) of the code installed on each IoT device The latest version can be recorded.

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。   In one embodiment, the IoT hub 110 is powered via A / C power. Specifically, the IoT hub 110 can include a power supply unit 390 with a transformer for converting the A / C voltage supplied via the A / C power cord to a lower DC voltage.

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。   FIG. 4A illustrates one embodiment of the present invention for performing universal remote control operations using an IoT system. Specifically, in this embodiment, the set of IoT devices 101-103 includes a variety of different types including air conditioners / heaters 430, lighting systems 431, and audiovisual equipment 432 (to name but a few) An infrared (IR) and / or radio frequency (RF) blasters 401-403 are provided for transmitting remote control codes for controlling the electronic devices of the invention. In the embodiment shown in FIG. 4A, the IoT devices 101-103 are also each equipped with sensors 404-406 for detecting the operation of the devices they control, as described below.

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。   For example, the sensor 404 in the IoT device 101 is a temperature and / or humidity sensor for detecting the current temperature / humidity and accordingly controlling the air conditioner / heater 430 based on the current desired temperature. It is also good. In this embodiment, the air conditioner / heater 430 is designed to be controlled via a remote control device (typically a remote control that itself incorporates a temperature sensor therein). is there. In one embodiment, the user provides the desired temperature to the IoT hub 110 via an application or browser installed on the user device 135. The control logic 412 running on the IoT hub 110 receives the current temperature / humidity data from the sensor 404 and, accordingly, controls the IR / RF blaster 401 according to the desired temperature / humidity. Send command to For example, if the temperature is below the desired temperature, the control logic 412 may send a command to the air conditioner / heater via the IR / RF blaster 401 to raise the temperature (eg, air conditioner) (By either turning off or turning on the heater). The command may include the necessary remote control code stored in the database 413 on the IoT hub 110. Alternatively or additionally, the IoT service 421 may implement control logic 421 to control the electronics 430-432 based on specified user preferences and stored control code 422.

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)。   The IoT device 102 in the illustrated embodiment is used to control the lighting 431. Specifically, the sensor 405 of the IoT device 102 is a light sensor or light detector configured to detect the current brightness of the light being provided by the lighting fixture 431 (or other lighting device) May be The user may specify a desired illumination level (including an on or off indication) to the IoT hub 110 via the user device 135. In response, the control logic 412 sends a command to the IR / RF blaster 402 to control the current intensity level of the illumination 431 (eg, brighten the illumination if the current intensity is too low, or Or dim the light if the current brightness is too high, or simply turn the light on or off).

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。   The IoT device 103 in the illustrated embodiment is configured to control audiovisual equipment 432 (eg, television, A / V receiver, cable / satellite receiver, AppleTVTM, etc.). The sensor 406 of the IoT device 103 is based on light generated by an audio sensor (eg, a microphone and associated logic) and / or a television to detect a current ambient volume level (eg, in a designated spectrum) It may be a light sensor to detect whether the television is on or off by measuring the light). Alternatively, sensor 406 may include a temperature sensor connected to the audiovisual device to detect whether the audio device is on or off based on the detected temperature. Again, in response to user input via the user device 135, the control logic 412 may send commands to the audiovisual device via the IR blaster 403 of the IoT device 103.

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。   It should be noted that the above are merely illustrative examples of an embodiment of the present invention. The basic principles of the invention are not limited to any particular type of sensor or device controlled by an IoT device.

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。   In embodiments where IoT devices 101-103 are coupled to IoT hub 110 via a Bluetooth LE connection, sensor data and commands are transmitted via a Bluetooth LE channel. However, the basic principles of the invention are not limited to Bluetooth LE or any other communication standard.

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)。   In one embodiment, the control code needed to control each of the electronic devices is stored in database 413 on IoT hub 110 and / or database 422 on IoT service 120. As illustrated in FIG. 4B, control code may be provided from the master database of control code 422 to the IoT hub 110 for different devices maintained on the IoT service 120. The end user may specify the type of electronic (or other) equipment controlled via the application or browser running on the user device 135, in response to remote control code learning on the IoT hub Module 491 may obtain the required IR / RF code from remote control code database 492 on IoT service 120 (eg, identify each electronic device with a unique ID).

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インターフェース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)。   In addition, in one embodiment, the IoT hub 110 allows the remote control code learning module 491 to "learn" a new remote control code directly from the original remote control 495 provided with the electronics. , IR / RF interface 490. For example, if the control code of the original remote control provided with the air conditioner 430 is not included in the remote control database, the user interacts with the IoT hub 110 via the application / browser on the user device 135 Then, various control codes generated by the original remote control device may be taught to the IoT hub 110 (eg, temperature increase, temperature decrease, etc.). As remote control codes are learned, they may be stored in the control code database 413 on the IoT hub 110 and / or sent back to the IoT service 120 to be included in the central remote control code database 492 (May be subsequently used by other users having the same air conditioner unit 430).

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。   In one embodiment, each of the IoT devices 101-103 has an extremely small form factor and is on or near their corresponding electronics 430-432 using double-sided tape, small nails, magnetic attachments, etc. It may be attached to In order to control one device, such as air conditioner 430, it is desirable to position IoT device 101 far enough to allow sensor 404 to accurately measure the ambient temperature in the home (eg, If you place the IoT device directly on the air conditioner, the temperature measurement will be too low when the air conditioner is operating and will be too high when the heater is operating). In contrast, the IoT device 102 used to control the lighting may be located on or near the lighting fixture 431 in order for the sensor 405 to detect the current lighting level.

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。   In addition to providing the general control functionality described, one embodiment of the IoT hub 110 and / or the IoT service 120 sends notifications to end users related to the current state of each electronic device. The notification may be a text message and / or an application specific notification, which may then be displayed on the display of the mobile device 135 of the user. For example, if the user's air conditioning unit is on for a long time but the temperature has not changed, the IoT hub 110 and / or the IoT service 120 sends a notification to the user that the air conditioning unit is not functioning properly. May be If the user is not at home (which may be detected via the motion sensor or may be based on the user's current detected position), the sensor 406 may be on the audiovisual device 430 Or if the sensor 405 indicates that the light is on, a notification may be sent to the user asking if the user wishes to turn off the audiovisual device 432 and / or the light 431. The same type of notification may be sent for any device type.

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。   When the user receives the notification, he / she may remotely control the electronic device 430-432 via an application or browser on the user device 135. In one embodiment, the user device 135 is a touch screen device, and the application or browser displays an image of a remote control including user selectable buttons for controlling the devices 430-432. After receiving the notification, the user may open the graphical remote control and turn off or adjust various different devices. If connected via IoT service 120, user preferences may be transferred from IoT service 120 to IoT hub 110, which will then control the device via control logic 412. . Alternatively, user input may be sent directly from user device 135 to IoT hub 110.

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。   In one embodiment, the user may program the control logic 412 on the IoT hub 110 to perform various automatic control functions on the electronic devices 430-432. In addition to maintaining the desired temperature, brightness level, and volume level described above, control logic 412 may automatically turn off the electronics when certain conditions are detected. For example, if the control logic 412 detects that the user is not at home and the air conditioner is not functioning, the control logic 412 may automatically turn off the air conditioner. Similarly, if the user is not at home and the sensor 406 indicates that the audiovisual device 430 is on, or if the sensor 405 indicates that the illumination is on, then the control logic 412 controls the audiovisual device and the illumination. The commands may be sent automatically via the IR / RF blasters 403 and 402 to turn off each of the

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。   FIG. 5 illustrates an additional embodiment of IoT devices 104 and 105 with sensors 503 and 504 for monitoring electronics 530 and 531. Specifically, the IoT device 104 of this embodiment includes a temperature sensor 503 that may be placed on or near the stove 530 to detect when the stove remains on. In one embodiment, the IoT device 104 transmits the current temperature measured by the temperature sensor 503 to the IoT hub 110 and / or the IoT service 120. If it is detected that the stove is on for more than a threshold period (eg, based on the measured temperature), control logic 512 may notify the end user of a notification to the user that stove 530 is on. It may be sent to the device 135. Additionally, in one embodiment, the IoT device 104 is either responsive to receiving an instruction from the user or automatically (if the control logic 512 is programmed by the user to do so) May include a control module 501 for turning the stove off. In one embodiment, the control logic 501 comprises a switch to shut off the electricity or gas to the stove 530. However, in other embodiments, control logic 501 may be integrated within the stove itself.

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。   FIG. 5 also illustrates an IoT device 105 having a motion sensor 504 for detecting the motion of certain types of electronic devices, such as a washer and / or dryer. Another sensor that may be used is an audio sensor (eg, a microphone and logic) to detect ambient volume levels. As with the other embodiments described above, this embodiment may send a notification to the end user if certain specified conditions are met (e.g. operation is detected for a long time, washing machine / Indicate that the dryer is not turned off). Although not shown in FIG. 5, the IoT device 105 also turns off the washer / dryer 531 (eg, by switching off electricity / gas) automatically and / or in response to user input. A control module may be provided.

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。   In one embodiment, a first IoT device having control logic and a switch may be configured to turn off all power in the user's home, and a second IoT device having control logic and a switch is , May be configured to turn off all the gas in the user's home. The IoT device with the sensor may then be located on or near an electrical or gas powered device in the user's home. If the user is notified that a particular device remains on (e.g. stove 530), the user sends a command to turn off all electricity or gas in the home to prevent damage It is also good. Alternatively, control logic 512 of IoT hub 110 and / or IoT service 120 may be configured to automatically turn off electricity or gas in such situations.

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)。
通信のための装置及び方法
中間デバイスを通じたデータ
In one embodiment, the IoT hub 110 and the IoT service 120 communicate at periodic intervals. If the IoT service 120 detects that the connection to the IoT hub 110 is broken (e.g., by not receiving a request or response from the IoT hub for a specified duration), the IoT service 120 may This information will be communicated to the end user's device 135 (eg, by sending a text message or an application specific notification).
Apparatus and method for communication-Data through an intermediate device

上述したように、Bluetooth LEなどのIoTデバイスを相互接続するために使用される無線技術は概して、近距離技術であるため、IoT実装のためのハブがIoTデバイスの範囲外にある場合、IoTデバイスは、IoTハブにデータを送信することができない(逆もまた同様)。   As mentioned above, the wireless technology used to interconnect IoT devices such as Bluetooth LE is generally a near-field technology, so if the hub for the IoT implementation is outside the scope of the IoT device, the IoT device Can not send data to the IoT hub (and vice versa).

この欠陥に対処するために、本発明の一実施形態は、モバイルデバイスが範囲内にあるとき、1つ以上のモバイルデバイスと周期的に接続するために、IoTハブの無線範囲外にあるIoTデバイスのための機構を提供する。いったん接続されると、IoTデバイスは、IoTハブに提供される必要がある任意のデータをモバイルデバイスに送信することができ、次いでモバイルデバイスは、IoTハブにデータを転送する。   To address this deficiency, one embodiment of the present invention is an IoT device that is outside the wireless range of the IoT hub to periodically connect with one or more mobile devices when the mobile device is in range. Provide a mechanism for Once connected, the IoT device can transmit to the mobile device any data that needs to be provided to the IoT hub, which then transfers the data to the IoT hub.

図6に例示するように、一実施形態は、IoTハブ110と、IoTハブ110の範囲外にあるIoTデバイス601と、モバイルデバイス611とを含む。範囲外のIoTデバイス601は、データを収集及び通信することが可能な任意の形態のIoTデバイスを含んでもよい。例えば、IoTデバイス601は、冷蔵庫内の利用可能な食料品、食料品を消費するユーザ、及び現在の温度を監視するように、冷蔵庫内に構成されたデータ収集デバイスを備えてもよい。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IoTデバイスにも限定されない。本明細書に記載される技術は、ほんの数例を挙げると、スマートメータ、コンロ、洗濯機、乾燥機、照明システム、HVACシステム、及び視聴覚機器に関するデータを収集及び送信するために使用されるデバイスを含む、任意のタイプのIoTデバイスを使用して実装されてもよい。   As illustrated in FIG. 6, one embodiment includes an IoT hub 110, an IoT device 601 that is out of range of the IoT hub 110, and a mobile device 611. Out-of-range IoT devices 601 may include any form of IoT device capable of collecting and communicating data. For example, the IoT device 601 may comprise available food products in the refrigerator, a user consuming the food product, and a data collection device configured in the refrigerator to monitor the current temperature. It will be appreciated that the basic principle of the invention is not limited to any particular type of IoT device. The technology described herein is used to collect and transmit data on smart meters, stoves, washers, dryers, lighting systems, HVAC systems, and audiovisual equipment, to name but a few. And may be implemented using any type of IoT device.

更に、動作中のモバイルデバイスである、図6に例示するIoTデバイス611は、データを通信及び記憶することが可能な任意の形態のモバイルデバイスであってもよい。例えば、一実施形態では、モバイルデバイス611は、本明細書に記載される技術を促進するために、アプリケーションがその上にインストールされたスマートフォンである。別の実施形態では、モバイルデバイス611は、ネックレス若しくはブレスレットに取り付けられた通信トークン、スマートウォッチ、又はフィットネスデバイスなど、装着可能なデバイスを含む。装着可能なトークンは、スマートフォンデバイスを所有しない高齢のユーザ又は他のユーザにとって特に有用であり得る。   Further, the IoT device 611 illustrated in FIG. 6, which is an operating mobile device, may be any form of mobile device capable of communicating and storing data. For example, in one embodiment, mobile device 611 is a smart phone with an application installed thereon to facilitate the techniques described herein. In another embodiment, the mobile device 611 comprises a wearable device such as a communication token attached to a necklace or bracelet, a smart watch, or a fitness device. Wearable tokens may be particularly useful for elderly users or other users who do not possess a smartphone device.

動作中、範囲外のIoTデバイス601は、モバイルデバイス611との接続性を周期的又は連続的にチェックしてもよい。接続を確立した後(例えば、ユーザが冷蔵庫の近くを移動する結果として)、IoTデバイス601上の任意の収集されたデータ605が、モバイルデバイス611上の一時データリポジトリ615に自動的に送信される。一実施形態では、IoTデバイス601及びモバイルデバイス611は、BTLEなどの低電力無線標準を使用して、ローカル無線通信チャネルを確立する。そのような場合、モバイルデバイス611は、既知のペアリング技術を使用してIoTデバイス601と最初にペアリングされてもよい。   In operation, the out-of-range IoT device 601 may periodically or continuously check connectivity with the mobile device 611. After establishing the connection (eg as a result of the user moving close to the refrigerator), any collected data 605 on the IoT device 601 is automatically sent to the temporary data repository 615 on the mobile device 611 . In one embodiment, the IoT device 601 and the mobile device 611 establish a local wireless communication channel using a low power wireless standard such as BTLE. In such case, mobile device 611 may be initially paired with IoT device 601 using known pairing techniques.

いったんデータが一時データリポジトリに伝送されると、モバイルデバイス611は、IoTハブ110との通信が確立されるとデータを送信する(例えば、ユーザがIoTハブ110の範囲内を歩くとき)。次いで、IoTハブは、中央データリポジトリ413にデータを記憶してもよく、かつ/又はインターネット上で、1つ以上のサービス及び/若しくは他のユーザデバイスにデータを送信してもよい。一実施形態では、モバイルデバイス611は、異なるタイプの通信チャネルを使用して、IoTハブ110にデータを提供してもよい(潜在的に、WiFiなどのより高出力の通信チャネル)。   Once the data is transmitted to the temporary data repository, the mobile device 611 transmits data once communication with the IoT hub 110 is established (eg, when the user walks within the IoT hub 110). The IoT hub may then store data in the central data repository 413 and / or send data over the Internet to one or more services and / or other user devices. In one embodiment, mobile device 611 may provide data to IoT hub 110 using a different type of communication channel (potentially a higher power communication channel such as WiFi).

範囲外のIoTデバイス601、モバイルデバイス611、及びIoTハブはすべて、本明細書に記載される技術を実装するためのプログラムコード及び/又はロジックにより構成されてもよい。図7に例示するように、例えば、本明細書に記載される動作を実行するために、IoTデバイス601は、中間接続ロジック及び/又はアプリケーションにより構成されてもよく、モバイルデバイス611は、中間接続ロジック/アプリケーションにより構成されてもよく、IoTハブ110は、中間接続ロジック/アプリケーション721により構成されてもよい。各デバイス上の中間接続ロジック/アプリケーションは、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。一実施形態では、IoTデバイス601の中間接続ロジック/アプリケーション701は、モバイルデバイス上の中間接続ロジック/アプリケーション711(デバイスアプリケーションとして実装されてもよい)との接続を検索及び確立して、一時データリポジトリ615にデータを伝送する。次いで、モバイルデバイス611上の中間接続ロジック/アプリケーション701は、中央データリポジトリ413にデータを記憶するIoTハブ上の中間接続ロジック/アプリケーションに、データを転送する。   Out of range IoT devices 601, mobile devices 611, and IoT hubs may all be configured with program code and / or logic to implement the techniques described herein. As illustrated in FIG. 7, for example, to perform the operations described herein, the IoT device 601 may be configured with intermediate connection logic and / or applications, and the mobile device 611 may be configured with an intermediate connection. It may be configured by logic / application, and the IoT hub 110 may be configured by intermediate connection logic / application 721. The intermediate connection logic / application on each device may be implemented in hardware, software, or any combination thereof. In one embodiment, the intermediate connection logic / application 701 of the IoT device 601 searches for and establishes a connection with the intermediate connection logic / application 711 (which may be implemented as a device application) on the mobile device to create a temporary data repository Transmit the data to 615. The intermediate connection logic / application 701 on the mobile device 611 then transfers the data to the intermediate connection logic / application on the IoT hub that stores the data in the central data repository 413.

図7に例示するように、各デバイス上の中間接続ロジック/アプリケーション701、711、721は、手元のアプリケーションに基づき構成されてもよい。例えば、冷蔵庫に関して、接続ロジック/アプリケーション701は、周期的ベースで少数のパケットを送信するだけでよい。他のアプリケーション(例えば、温度センサ)に対して、接続ロジック/アプリケーション701は、より頻繁な更新を送信する必要があり得る。   As illustrated in FIG. 7, the intermediate connection logic / applications 701, 711, 721 on each device may be configured based on the application at hand. For example, for a refrigerator, the connection logic / application 701 need only send a small number of packets on a periodic basis. For other applications (eg, temperature sensors), the connection logic / application 701 may need to send more frequent updates.

モバイルデバイス611よりはむしろ、一実施形態では、IoTデバイス601が、IoTハブ110の範囲内に位置する1つ以上の中間IoTデバイスとの無線接続を確立するように構成されてもよい。この実施形態では、IoTハブの範囲外の任意のIoTデバイス601が、他のIoTデバイスを使用して「チェーン」を形成することによってハブにリンクされてもよい。   Rather than the mobile device 611, in one embodiment, the IoT device 601 may be configured to establish a wireless connection with one or more intermediate IoT devices located within the IoT hub 110. In this embodiment, any IoT device 601 outside of the IoT hub may be linked to the hub by forming a "chain" using other IoT devices.

加えて、簡潔にするために、単一のモバイルデバイス611のみが図6及び図7に例示されるが、一実施形態では、異なるユーザの複数のそのようなモバイルデバイスは、IoTデバイス601と通信するように構成されてもよい。更に、同じ技術が、複数の他のIoTデバイスに対して実装されてもよく、それにより、自宅全体にわたって中間デバイスデータ収集システムを形成する。   Additionally, although only a single mobile device 611 is illustrated in FIGS. 6 and 7 for simplicity, in one embodiment, multiple such mobile devices of different users communicate with the IoT device 601 It may be configured to Furthermore, the same technology may be implemented for multiple other IoT devices, thereby forming an intermediate device data collection system throughout the home.

更に、一実施形態では、本明細書に記載される技術は、様々な異なるタイプの関連データを収集するために使用されてもよい。例えば、一実施形態では、モバイルデバイス611がIoTデバイス601と接続するたびに、ユーザの識別が、収集されたデータ605と共に含まれてもよい。このようにして、IoTシステムは、自宅内の異なるユーザの挙動を追跡するために使用されてもよい。例えば、冷蔵庫内で使用される場合、収集されたデータ605は、冷蔵庫のそばを通る各ユーザ、冷蔵庫を開ける各ユーザ、及び各ユーザによって消費される特定の食料品の識別を含んでもよい。異なるタイプのデータが、他のタイプのIoTデバイスから収集されてもよい。このデータを使用して、システムは、例えば、どのユーザが衣服を洗濯するのか、どのユーザが所与の日にテレビを観るのか、各ユーザが就寝及び起床する時間などを判定することが可能である。次いで、このクラウドソースデータのすべてが、IoTハブのデータリポジトリ413内にコンパイルされてもよく、かつ/又は外部サービス若しくはユーザに転送されてもよい。   Further, in one embodiment, the techniques described herein may be used to collect various different types of related data. For example, in one embodiment, each time mobile device 611 connects with IoT device 601, the identity of the user may be included along with the collected data 605. In this way, the IoT system may be used to track the behavior of different users in the home. For example, when used in a refrigerator, the collected data 605 may include identification of each user passing by the refrigerator, each user opening the refrigerator, and the particular food item consumed by each user. Different types of data may be collected from other types of IoT devices. Using this data, the system can determine, for example, which users wash their clothes, which users watch television on a given day, the time each user goes to bed and wakes up, etc. is there. All of this crowdsource data may then be compiled into the data repository 413 of the IoT hub and / or transferred to an external service or user.

本明細書に記載される技術の別の有益な用途は、補助を必要とし得る高齢のユーザを監視するためのものである。このアプリケーションに関して、モバイルデバイス611は、ユーザの自宅の異なる室内の情報を収集するために、高齢のユーザによって装着された非常に小型のトークンであってもよい。ユーザが冷蔵庫を開けるたびに、例えば、このデータは、収集されたデータ605と共に含まれ、トークンを介してIoTハブ110に伝送される。次いで、IoTハブは、1つ以上の外部ユーザ(例えば、高齢のユーザを世話する子供又は他の個人)にデータを提供してもよい。データが指定された期間(例えば、12時間)収集されていない場合、これは、高齢のユーザが自宅を動き回っていない、かつ/又は冷蔵庫を開けていないことを意味する。次いで、IoTハブ110又はIoTハブに接続された外部サービスは、これらの他の個人にアラート通知を送信し、彼らに高齢のユーザを確認するべきであることを通知してもよい。加えて、収集されたデータ605は、ユーザによって消費されている食品、並びに食料品店に行くことが必要であるかどうか、高齢のユーザがテレビを観ているかどうか、及びどれほど頻繁に観ているか、高齢のユーザが衣服を洗濯する頻度などの他の関連情報を含んでもよい。   Another useful application of the technology described herein is to monitor elderly users who may need assistance. For this application, mobile device 611 may be a very small token worn by an elderly user to collect information in different rooms of the user's home. Each time the user opens the refrigerator, for example, this data is included with the collected data 605 and transmitted to the IoT hub 110 via a token. The IoT hub may then provide data to one or more external users (eg, a child or other individual who cares for the elderly user). If the data has not been collected for a specified period of time (e.g. 12 hours), this means that the elderly user is not moving around home and / or has not opened the refrigerator. Then, the IoT hub 110 or an external service connected to the IoT hub may send alert notifications to these other individuals, notifying them that they should confirm an elderly user. In addition, the collected data 605 may be the food consumed by the user, as well as whether it is necessary to go to the grocery store, whether the elderly user is watching television and how often it is watching , And other relevant information such as the frequency with which the elderly user washes clothes.

別の実装例において、洗濯機、冷蔵庫、HVACシステムなどの電子デバイスに問題がある場合、収集されたデータは、交換される必要がある部品の指示を含んでもよい。そのような場合、通知は、問題を解決するための要求と共に技術者に送信されてもよい。次いで、技術者は、必要とされる交換部品を持って自宅に到着し得る。   In another implementation, if there is a problem with an electronic device such as a washing machine, refrigerator, HVAC system, etc., the collected data may include an indication of the parts that need to be replaced. In such cases, a notification may be sent to the technician with a request to solve the problem. The technician can then arrive at home with the required replacement parts.

本発明の一実施形態に従った方法が図8に例示される。本方法は、上記の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。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The method may be implemented in the context of the above architecture, but is not limited to any particular architecture.

801において、IoTハブの範囲外にあるIoTデバイスは、データ(例えば、冷蔵庫の扉の開放、使用された食料品など)を周期的に収集する。802において、IoTデバイスは、モバイルデバイスとの接続性を周期的又は連続的にチェックする(例えば、BTLE標準によって指定されたものなど、接続を確立するための標準的なローカル無線技術を使用して)。802において、モバイルデバイスへの接続が確立され、判定された場合、803において、収集されたデータは、803においてモバイルデバイスに伝送される。804において、モバイルデバイスは、IoTハブ、外部サービス、及び/又はユーザにデータを伝送する。述べられたように、モバイルデバイスは、それが既に接続されている場合(例えば、WiFiリンクを介して)、すぐにデータを送信し得る。   At 801, an IoT device that is outside the scope of the IoT hub periodically collects data (eg, opening a refrigerator door, used groceries, etc.). At 802, the IoT device periodically or continuously checks connectivity with the mobile device (e.g., using standard local wireless techniques to establish a connection, such as those specified by the BTLE standard) ). At 802, when a connection to the mobile device is established and determined, at 803, the collected data is transmitted at 803 to the mobile device. At 804, the mobile device transmits data to the IoT hub, an external service, and / or a user. As mentioned, the mobile device may transmit data immediately if it is already connected (eg, via a WiFi link).

IoTデバイスからデータを収集することに加えて、一実施形態では、本明細書に記載される技術は、データを更新するか、又は別様にIoTデバイスにデータを提供するために使用されてもよい。一例が図9Aに示され、それは、IoTデバイス601(又はそのようなIoTデバイスの群)上にインストールされる必要があるプログラムコード更新901を有する、IoTハブ110を示す。プログラムコード更新は、システム更新、パッチ、コンフィギュレーションデータ、及びIoTデバイスがユーザの要求通り動作するために必要とされる任意の他のデータを含んでもよい。一実施形態では、ユーザは、モバイルデバイス又はコンピュータを介してIoTデバイス601に対するコンフィギュレーションオプションを指定してもよく、それらは次いで、本明細書に記載される技術を使用して、IoTハブ110上に記憶され、かつIoTデバイスに提供される。具体的には、一実施形態では、IoTハブ110上の中間接続ロジック/アプリケーション721は、モバイルデバイス611上の中間接続ロジック/アプリケーション711と通信して、一時記憶装置615内にプログラムコード更新を記憶する。モバイルデバイス611がIoTデバイス601の範囲に入るとき、モバイルデバイス611上の中間接続ロジック/アプリケーション711は、IoTデバイス601上の中間/接続ロジック/アプリケーション701と接続して、デバイスにプログラムコード更新を提供する。一実施形態では、IoTデバイス601は次いで、新しいプログラムコード更新及び/又はデータをインストールするための自動更新プロセスに入ってもよい。   In addition to collecting data from IoT devices, in one embodiment, the techniques described herein may also be used to update data or otherwise provide data to IoT devices Good. An example is shown in FIG. 9A, which shows an IoT hub 110 with program code updates 901 that need to be installed on the IoT device 601 (or a group of such IoT devices). Program code updates may include system updates, patches, configuration data, and any other data needed for the IoT device to operate as requested by the user. In one embodiment, the user may specify configuration options for the IoT device 601 via the mobile device or computer, which in turn use the techniques described herein on the IoT hub 110. And stored in the IoT device. Specifically, in one embodiment, the intermediate connection logic / application 721 on the IoT hub 110 communicates with the intermediate connection logic / application 711 on the mobile device 611 to store program code updates in temporary storage 615 Do. When the mobile device 611 enters the range of the IoT device 601, the intermediate connection logic / application 711 on the mobile device 611 connects with the intermediate / connection logic / application 701 on the IoT device 601 to provide program code updates to the device Do. In one embodiment, the IoT device 601 may then enter an automatic update process for installing new program code updates and / or data.

IoTデバイスを更新するための方法が、図9Bに示される。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、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。   A method for updating an IoT device is shown in FIG. 9B. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

900において、新しいプログラムコード又はデータ更新は、IoTハブ及び/又は外部サービス(例えば、インターネット上でモバイルデバイスに連結された)上で利用可能になる。901において、モバイルデバイスは、IoTデバイスの代わりにプログラムコード又はデータ更新を受信及び記憶する。IoTデバイス及び/又はモバイルデバイスは、902において接続が確立されているかどうかを判定するために周期的にチェックする。903において接続が確立され、判定された場合、904において、更新は、IoTデバイスに伝送され、インストールされる。
改善されたセキュリティのための実施形態
At 900, new program code or data updates are available on the IoT hub and / or external services (eg, coupled to a mobile device over the Internet). At 901, the mobile device receives and stores program code or data updates on behalf of the IoT device. The IoT device and / or mobile device periodically checks at 902 to determine if a connection is established. If a connection is established and determined at 903, then at 904 the update is transmitted to the IoT device and installed.
Embodiments for Improved Security

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、以下に記載される実施形態によって使用される暗号鍵を記憶するための安全な鍵ストアを含む(例えば、図10〜図15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。   In one embodiment, the low power microcontroller 200 of each IoT device 101 and the low power logic / microcontroller 301 of the IoT hub 110 are secure keys for storing cryptographic keys used by the embodiments described below. Contains the store (see, eg, FIGS. 10-15 and the associated text). Alternatively, the key may be secured in a subscriber identity module (SIM), as described below.

図10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。   FIG. 10 illustrates public key infrastructure (PKI) technology and / or symmetric key exchange / encryption to encrypt communications between IoT service 120, IoT hub 110, and IoT devices 101 and 102. Illustrate high-level architecture using technology.

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。   An embodiment using a public / private key pair is described first, followed by an embodiment using a symmetric key exchange / encryption technique. Specifically, in one embodiment using PKI, a unique public / private key pair is associated with each IoT device 101-102, each IoT hub 110, and IoT service 120. In one embodiment, when a new IoT hub 110 is set up, its public key is provided to the IoT service 120, and when a new IoT device 101 is set up, its public key is distributed to both the IoT hub 110 and the IoT service 120. Provided. Various techniques for securely exchanging public keys between devices are described below. In one embodiment, a parent key in which all public keys are known to all of the receiving devices so that any receiving device can verify the validity of the public key by verifying the validity of the signature That is, it is signed by a kind of certificate). Thus, rather than merely exchanging the raw public key, these certificates will be exchanged.

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、安全な鍵ストア1001、1003を含む。次いで、セキュリティロジック1002、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1011、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1012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1021、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1013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1011内に記憶することができる。   As illustrated, in one embodiment, each IoT device 101, 102 includes a secure key store 1001, 1003, respectively, for security storing the secret key of each device. Security logic 1002, 1304 then performs the encryption / decryption operations described herein using the secret key stored securely. Similarly, the IoT hub 110 uses the IoT hub secret key and the secure storage device 1011 for storing the IoT devices 101 to 102 and the public key of the IoT service 120, and the encryption / decryption operation using the key. It includes security logic 1012 to execute. Finally, the IoT service 120 communicates with the IoT hub and devices using a secure storage device 1021 for security storing its own secret key, various IoT devices and the public key of the IoT hub, and the key. May include security logic 1013 to encrypt / decrypt. In one embodiment, when IoT hub 110 receives a public key certificate from the IoT device, IoT hub 110 validates it (eg, by verifying the signature using the parent key described above). Then, the public key can be extracted therefrom, and the public key can be stored in the secure key store 1011.

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1013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。   As an example, in one embodiment, the IoT service 120 sends a command or data (eg, a command to unlock the door, a request to read a sensor, data to be processed / displayed by the IoT device, etc.) to the IoT device 101 When necessary, the security logic 1013 encrypts the data / command using the IoT device's 101 public key to generate an encrypted IoT device packet. In one embodiment, the security logic 1013 then encrypts the IoT device packet using the public key of the IoT hub 110 to generate an IoT hub packet and sends the IoT hub packet to the IoT hub 110. In one embodiment, service 120 uses its private key or the above-mentioned parent key so that device 101 can verify that it has received an unaltered message from a trusted source. Sign the encrypted message. The device 101 may then use the public key corresponding to the private key and / or the parent key to verify the validity of the signature. As mentioned above, symmetric key exchange / encryption techniques may be used instead of public / private key encryption. In these embodiments, rather than storing one key privately and providing the corresponding public key to the other device, to each device for encryption and to validate the signature. You may provide a copy of the same symmetric key as that used in. One example of a symmetric key algorithm is the Advanced Encryption Standard (AES), but the basic principles of the invention are not limited to any type of specific symmetric key.

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。   Using a symmetric key implementation, each device 101 enters a secure key exchange protocol to exchange symmetric keys with the IoT hub 110. A secure key provisioning protocol such as Dynamic Symmetric Key Provisioning Protocol (DSKPP) may be used to exchange keys over a secure communication channel (e.g. Request for Comments) ) (RFC) 6063)). However, the basic principles of the invention are not limited to any particular key provisioning protocol.

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1012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1012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1012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。   Once symmetric keys are exchanged, they can be used by each device 101 and the IoT hub 110 to encrypt communications. Similarly, IoT hub 110 and IoT service 120 may perform secure symmetric key exchange and then encrypt communications using the exchanged symmetric key. In one embodiment, new symmetric keys are exchanged periodically between the device 101 and the hub 110 and between the hub 110 and the IoT service 120. In one embodiment, on each new communication session between device 101, hub 110 and service 120, a new symmetric key is exchanged (eg, a new key is generated for each communication session and exchanged securely) ). In one embodiment, if the security module 1012 in the IoT hub is trusted, the service 120 may negotiate a session key with the hub security module 1312 and then the security module 1012 negotiates a session key with each device 120 It will be. The message from service 120 is then decrypted and verified at hub security module 1012, and then re-encrypted for transmission to device 101.

一実施形態では、ハブセキュリティモジュール1012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。   In one embodiment, a one-time (permanent) installation key may be negotiated between the device 101 and the service 120 at installation time to prevent a security breach at the hub security module 1012. When sending a message to the device 101, the service 120 may first encrypt / MAC using this device installation key and then encrypt / MAC it using the hub's session key. The hub 110 will then verify and extract the encrypted device blob and send it to the device.

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。   In one embodiment of the invention, a counter mechanism is implemented to prevent replay attacks. For example, each successive communication from device 101 to hub 110 (or vice versa) may be assigned a continuously increasing counter value. Both the hub 110 and the device 101 track this value and verify that the value is correct in each successive communication between the devices. The same technology may be implemented between the hub 110 and the service 120. Using counters in this way will make it more difficult to spoof communication between devices (because the counter values will be incorrect). However, without this, the installation key shared between the service and the device will prevent network (hub) scale attacks on all devices.

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。   In one embodiment, when using public / private key encryption, the IoT hub 110 decrypts the IoT hub packet using its private key, generates an encrypted IoT device packet, and associates it To the selected IoT device 101. Then, the IoT device 101 decrypts the IoT device packet using the secret key to generate a command / data originating from the IoT service 120. The IoT device 101 may then process the data and / or execute commands. Using symmetric encryption, each device performs encryption and decryption using a shared symmetric key. In any case, each sending device may also sign the message with its private key so that the receiving device can verify the authenticity of the message.

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1002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1012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1002及び/又はIoTハブ110上のセキュリティロジック1012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1013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。   Different sets of keys may be used to encrypt the communication from the IoT device 101 to the IoT hub 110 and the communication to the IoT service 120. For example, using one public / private key configuration, in one embodiment, security logic 1002 on IoT device 101 encrypts data packets sent to IoT hub 110 using the public key of IoT hub 110. Do. Security logic 1012 on IoT hub 110 may then decrypt the data packet using the IoT hub's secret key. Similarly, security logic 1002 on IoT device 101 and / or security logic 1012 on IoT hub 110 may encrypt data packets sent to IoT service 120 using the IoT service 120's public key. May then be decrypted by the security logic 1013 on the IoT service 120 using the service's private key). Using a symmetric key, device 101 and hub 110 may share one symmetric key while hub and service 120 may share different symmetric keys.

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。   Although in the above description certain specific details have been described above, it should be noted that the basic principles of the invention can be implemented using various different encryption techniques. For example, while some embodiments described above use asymmetric public / private key pairs, other embodiments securely exchange between various IoT devices 101-102, IoT hub 110, and IoT service 120 Can use symmetric keys. Furthermore, in some embodiments, the data / command itself is not encrypted but a key is used to generate a signature on the data / command (or other data structure). The recipient may then use the key to validate the signature.

図11に例示するように、一実施形態では、各IoTデバイス101上の安全な鍵ストアは、プログラマブル加入者識別モジュール(SIM)1101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インターフェース1100内に据え付けられたプログラムされていないSIMカード1101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1101をSIMインターフェース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ーフェース1102に挿入する。次いで、IoTハブ上のプログラミングロジック1125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1101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1125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SIM1101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1401上に記憶してもよい。いったんSIM1101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。   As illustrated in FIG. 11, in one embodiment, the secure keystore on each IoT device 101 is implemented using a programmable subscriber identity module (SIM) 1101. In this embodiment, the IoT device 101 may be initially provided to the end user with an unprogrammed SIM card 1101 installed in the SIM interface 1100 on the IoT device 101. To program the SIM with one or more sets of cryptographic keys, the user retrieves the programmable SIM card 1101 from the SIM interface 500 and inserts it into the SIM programming interface 1102 on the IoT hub 110. The programming logic 1125 on the IoT hub then securely programs the SIM card 1101 to register / pair the IoT device 101 with the IoT hub 110 and the IoT service 120. In one embodiment, the public / private key pair may be randomly generated by the programming logic 1125, and then the public key of the pair may be stored in the secure storage device 411 of the IoT hub, The secret key may be stored in the programmable SIM 1101. In addition, the programming logic 525 may use the public key of the IoT hub 110, the IoT service 120, and / or any other IoT device 101 (for encryption of outgoing data by the security logic 1302 on the IoT device 101) ) May be stored on the SIM card 1401. Once the SIM 1101 is programmed, the new IoT device 101 is provisioned with the IoT service 120 using the SIM as a secure identifier (eg using existing technology to register the device using the SIM) obtain. After provisioning, both the IoT hub 110 and the IoT service 120 securely store a copy of the IoT device's public key for use in encrypting communications with the IoT device 101.

図11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。   The techniques described above with respect to FIG. 11 provide a great deal of flexibility in providing new IoT devices to end users. Rather than requiring users to register each SIM directly with a particular service provider for sale / purchase (as is currently done), the SIM can be directly configured by the end user via the IoT hub 110 It may be programmed and the results of the programming may be securely communicated to the IoT service 120. Therefore, new IoT devices 101 can be sold to end users from online or local retailers and IoT services 120 can be securely provisioned later.

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ーフェース1102に挿入されてもよい。   Although the registration and encryption techniques are described above in the specific context of a SIM (Subscriber Identity Module), the basic principle of the invention is not limited to "SIM" devices. Rather, the basic principles of the present invention may be implemented using any type of device having secure storage for storing cryptographic key sets. Furthermore, while the above embodiments include removable SIM devices, in one embodiment, the SIM device is not removable, but the IoT device itself may be inserted into the programming interface 1102 of the IoT hub 110.

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。   In one embodiment, rather than requiring the user to program the SIM (or other device), the SIM is preprogrammed into the IoT device 101 prior to distribution to the end user. In this embodiment, when the user sets up the IoT device 101, the various techniques described herein securely exchange cryptographic keys between the IoT hub 110 / IoT service 120 and the new IoT device 101. Can be used for

例えば、図12Aに例示するように、各IoTデバイス101又はSIM401は、IoTデバイス101及び/又はSIM1001を一意的に識別するバーコード又はQRコード1501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1201は、IoTデバイス101又はSIM1001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1201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12A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、その安全な鍵ストア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。   For example, as illustrated in FIG. 12A, each IoT device 101 or SIM 401 may be packaged with a barcode or QR code 1501 that uniquely identifies the IoT device 101 and / or SIM 1001. In one embodiment, the barcode or QR code 1201 includes an encoded representation of the IoT device 101 or SIM 1001 public key. Alternatively, the barcode or QR code 1201 may be used by the IoT hub 110 and / or the IoT service 120 to identify or generate a public key (eg, already stored in a secure storage device) Used as a pointer to the public key). The barcode or QR code 601 may be printed on a separate card (as shown in FIG. 12A) or may be printed directly on the IoT device itself. Regardless of where the barcode is printed, in one embodiment, the IoT hub 110 reads the barcode and obtains the obtained data on security logic 1012 on the IoT hub 110 and / or security logic on the IoT service 120 A barcode reader 206 is provided to provide to 1013. The security logic 1012 on the IoT hub 110 may then store the IoT device's public key in its secure keystore 1011, and the security logic 1013 on the IoT service 120 in its secure storage 1021. The public key may be stored (for use in later encrypted communication).

一実施形態では、バーコード又はQRコード1201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。   In one embodiment, the data contained within the barcode or QR code 1201 is also transmitted to the user device 135 (eg, an iPhone or Android device) using an installed IoT application or browser-based applet designed by the IoT service provider. Etc.). Once captured, the barcode data may be securely communicated to the IoT service 120 via a secure connection (eg, a secure sockets layer (SSL) connection, etc.). Barcode data may also be provided from client device 135 to IoT hub 110 via a secure local connection (eg, via a local WiFi or Bluetooth LE connection).

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。   Security logic 1002 on IoT device 101 and security logic 1012 on IoT hub 110 may be implemented using hardware, software, firmware, or any combination thereof. For example, in one embodiment, the security logic 1002, 1012 is a chip used to establish the local communication channel 130 between the IoT device 101 and the IoT hub 110 (eg, if the local channel 130 is a Bluetooth LE Is implemented in the Bluetooth LE chip). Regardless of the specific location of the security logic 1002, 1012, in one embodiment, the security logic 1002, 1012 is designed to establish a secure execution environment to execute certain types of program code. . This can be implemented, for example, by using TrustZone technology (available on some ARM processors) and / or trusted execution technology (designed by Intel). It will be appreciated that the basic principle of the invention is not limited to any particular type of secure implementation technology.

一実施形態では、バーコード又はQRコード1501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1501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。   In one embodiment, a barcode or QR code 1501 may be used to pair each IoT device 101 with the IoT hub 110. For example, instead of using the standard wireless pairing process currently used to pair Bluetooth LE devices, the IoT hub 110 is provided with a pairing code embedded in a barcode or QR code 1501 Then, the IoT hub may be paired with the corresponding IoT device.

図12B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1201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1201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1201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1280に提供する。一実施形態では、ローカル通信モジュール1280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1285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1280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。   FIG. 12B illustrates an embodiment in which the barcode reader 206 on the IoT hub 110 captures the barcode / QR code 1201 associated with the IoT device 101. As mentioned above, the barcode / QR code 1201 may be printed directly on the IoT device 101, or may be printed on a separate card provided with the IoT device 101. In any case, the barcode reader 206 reads the pairing code from the barcode / QR code 1201 and provides the pairing code to the local communication module 1280. In one embodiment, the local communication module 1280 is a Bluetooth LE chip and associated software, but the basic principles of the invention are not limited to any particular protocol standard. When the pairing code is received, it is stored in the secure storage device including the pairing data 1285, and the IoT device 101 and the IoT hub 110 are automatically paired. Each time an IoT hub is paired with a new IoT device in this manner, pairing data regarding the pairing is stored in the secure storage device 685. In one embodiment, when the local communication module 1280 of the IoT hub 110 receives the pairing code, it may use this code as a key to encrypt communication with the IoT device 101 over the local wireless channel.

同様に、IoTデバイス101側では、ローカル通信モジュール1590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1595内に記憶する。ペアリングデータ1295は、バーコード/QRコード1201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1295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1280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。   Similarly, on the IoT device 101 side, the local communication module 1590 stores pairing data indicating pairing with the IoT hub in the local secure storage device 1595. The pairing data 1295 may include a preprogrammed pairing code identified by the barcode / QR code 1201. The pairing data 1295 is also for pairing data received from the local communication module 1280 on the IoT hub 110 (eg, to encrypt communication with the IoT hub 110, necessary to establish a secure local communication channel) Additional keys) may be included.

したがって、バーコード/QRコード1201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はる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1201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。   Thus, the barcode / QR code 1201 can be used to perform local pairing in a much more secure manner than current wireless pairing protocols, as no pairing code is transmitted wirelessly. In addition, in one embodiment, the same bar code / QR code 1201 used for pairing is used to identify the encryption key, from IoT device 101 to IoT hub 110, and from IoT hub 110 to IoT service 120. You can build a secure connection to it.

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13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。   A method for programming a SIM card according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The method may be implemented within the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

1301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、1602において、ユーザは、空のSIMカードをIoTハブに挿入する。1303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、1304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13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。   At 1301, the user receives a new IoT device with an empty SIM card, and at 1602, the user inserts an empty SIM card into the IoT hub. At 1303, the user programs an empty SIM card with a set of one or more encryption keys. For example, as described above, in one embodiment, the IoT hub randomly generates a public / private key pair, stores the private key on the SIM card, and stores the public key in its local secure storage device. obtain. In addition, at 1304, at least a public key is sent to the IoT service so that it can be used to identify the IoT device and establish encrypted communication with the IoT device. As mentioned above, in one embodiment, programmable devices other than the "SIM" card may be used to perform the same function as the SIM card in the manner shown in FIG.

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14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。   A method for integrating a new IoT device into a network is illustrated in FIG. The method may be implemented within the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

1401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。1402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、803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。   At 1401, the user receives a new IoT device that has been pre-assigned an encryption key. At 1402, this key is securely provided to the IoT hub. As mentioned above, in one embodiment, this involves reading the barcode associated with the IoT device to identify the public key of the public / private key pair assigned to the device. The barcode may be read directly by the IoT hub or captured by the mobile device via an application or browser. In another embodiment, a secure communication channel such as a Bluetooth LE channel, a near field communication (NFC) channel, or a secure WiFi channel may be established between the IoT device and the IoT hub for key exchange Good. Regardless of how the key is sent, once received, the key is stored in the IoT hub device's secure keystore. As mentioned above, various secure execution technologies such as Secure Enclave, Trusted Execution Technology (TXT), and / or Trustzone are used at the IoT hub for key storage and protection It can be done. In addition, at 803, the key is securely transmitted to the IoT service, which stores the key in its own secure key store. The IoT service may then use this key to encrypt communication with the IoT device. Again, this exchange may be performed using a certificate / signed key. Within the hub 110, it is particularly important to prevent modification / addition / removal of stored keys.

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15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。   A method for securely communicating commands / data to an IoT device using a public / private key is illustrated in FIG. The method may be implemented within the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

1501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)。1502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。1503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、1504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、1505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。1506において、IoTデバイスは、データ/コマンドを処理する。   At 1501, the IoT service encrypts data / commands using the IoT device public key to create an IoT device packet. The IoT service then encrypts this IoT device packet using the IoT hub's public key to create an IoT hub packet (eg, create an IoT hub wrapper around the IoT device packet). At 1502, the IoT service sends an IoT hub packet to the IoT hub. At 1503, the IoT hub decrypts the IoT hub packet using the IoT hub's secret key to generate an IoT device packet. Then, at 1504, the IoT hub sends the IoT device packet to the IoT device, and the IoT device decrypts the IoT device packet at 1505 using the IoT device secret key to generate data / commands. At 1506, the IoT device processes data / commands.

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。
モノのインターネット(IoT)システムに安全な通信を確立するための装置及び方法
In certain embodiments that use symmetric keys, symmetric key exchange may be negotiated between each device (e.g., between each device and a hub, and between a hub and a service). When the key exchange is complete, each transmitting device encrypts and / or signs each transmission using the symmetric key and then transmits the data to the receiving device.
Device and method for establishing secure communication in the Internet of Things (IoT) system

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。   In one embodiment of the present invention, regardless of the intermediate device used to support the communication channel (e.g., the user's mobile device 611 and / or IoT hub 110, etc.), encryption and decryption of the data may be performed using the IoT service. It is performed between 120 and each IoT device 101. One embodiment of communicating via IoT hub 110 is illustrated in FIG. 16A, and another embodiment not requiring an IoT hub is illustrated in FIG. 16B.

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SKGM1640〜1641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。   First, in FIG. 16A, to encrypt / decrypt communication between the IoT device 101 and the IoT service 120, the IoT service 120 includes an encryption engine 1660 that manages a set of “service session keys” 1650, Each IoT device 101 includes an encryption engine 1661 that manages a set of “device session keys” 1651. When performing the security / encryption techniques described herein, the encryption engine generates a session public / private key pair to prevent access to the session private key of this pair (of others Different hardware modules can be relied on, including hardware security modules 1630-1631, and key stream generation modules 1640-1641 for generating key streams using derived secrets, among others. In one embodiment, service session key 1650 and device session key 1651 include associated public / private key pairs. For example, in one embodiment, the device session key 1651 on the IoT device 101 includes the public key of the IoT service 120 and the secret key of the IoT device 101. As described in detail below, in one embodiment, session public / private key pairs 1650 and 1651 are used by respective encryption engines, 1660 and 1661 respectively, to establish a secure communication session, and are identical The secret is generated and this secret is then used by the SKGMs 1640-1641 to generate a key stream that encrypts and decrypts the communication between the IoT service 120 and the IoT device 101. Additional details associated with the generation and use of secrets according to one embodiment of the present invention are provided below.

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。   In FIG. 16A, once the secret is generated using the keys 1650-1651, the client will always send a message to the IoT device 101 via the IoT service 120 as indicated by the clear transaction 1611. As used herein, "clear" means to indicate that the underlying message is not encrypted using the encryption techniques described herein. However, as illustrated, in one embodiment, a Secure Socket Layer (SSL) channel or other secure channel (eg, an Internet Protocol Security (IPSEC) channel) is a client to secure communications. It is established between the device 611 and the IoT service 120. The encryption engine 1660 on the IoT service 120 then encrypts the message using the generated secret and sends the encrypted message to the IoT hub 110 at 1602. Rather than using a secret to encrypt messages directly, in one embodiment, a secret and a counter value are used to generate a key stream, which is used to encrypt each message packet Turn The details of this embodiment are described below with respect to FIG.

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。   As illustrated, an SSL connection or other secure channel can be established between the IoT service 120 and the IoT hub 110. The IoT hub 110 (in one embodiment, having no ability to decrypt the message) sends an encrypted message to the IoT device at 1603 (eg, via a Bluetooth Low Energy (BTLE) communication channel). The encryption engine 1661 on the IoT device 101 may then decrypt the message using the secret to process the message content. In embodiments that use a secret to generate a key stream, the encryption engine 1661 generates the key stream using the secret and the counter value, and then uses the key stream to decrypt the message packet. Can.

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の動作を構成するコンフィギュレーションデータを含むことができる。   The message itself may include any form of communication between the IoT service 120 and the IoT device 101. For example, the message may include a command packet that instructs the IoT device 101 to perform a specific function, such as performing measurements and notifying the client device 611 of the results back, or It can include configuration data that constitutes an operation.

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。   If a response is required, the encryption engine 1661 on the IoT device 101 encrypts the response using the secret or derived keystream and sends an encrypted response to the IoT hub 110 at 1604, The hub 110 forwards the response to the IoT service 120 at 1605. The encryption engine 1660 on the IoT service 120 is then decrypted (eg, via SSL or other secure communication channel) at 1606, decrypting the response using the secret or derived key stream Sends a response to the client device 611.

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〜図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。   FIG. 16B illustrates an embodiment that does not require an IoT hub. Rather, in this embodiment, communication between the IoT device 101 and the IoT service 120 takes place via the client device 611 (e.g., as in the embodiment described above with respect to FIGS. 6-9B). In this embodiment, to send the message to the IoT device 101, the client device 611 sends a non-encrypted version of the message to the IoT service 120 at 1611. The encryption engine 1660 encrypts the message using the secret or derived key stream and sends the encrypted message back to the client device 611 at 1612. The client device 611 then forwards 1613 the encrypted message to the IoT device 101, and the encryption engine 1661 decrypts the message using the secret or derived key stream. The IoT device 101 may then process the message as described herein. If a response is required, the encryption engine 1661 encrypts the response using the secret and sends an encrypted response to the client device 611 at 1614, and the client device 611 IoT an encrypted response at 1615 Transfer to service 120 The encryption engine 1660 then decrypts the response and sends 1616 the decrypted response to the client device 611.

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。   FIG. 17 illustrates key exchange and key stream generation that may initially be performed between the IoT service 120 and the IoT device 101. In one embodiment, this key exchange may be performed each time IoT service 120 and IoT device 101 establish a new communication session. Alternatively, key exchange can be performed, and the exchanged session key can be used for a specified period of time (e.g., one day, one week, etc.). Although intermediate devices are not shown in FIG. 17 for simplicity, communication may occur via the IoT hub 110 and / or the client device 611.

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HSM1630(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。HSM1630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HSM1631(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。   In one embodiment, the encryption engine 1660 of the IoT service 120 may command the HSM 1630 (eg, CloudHSM provided by Amazon®, etc.) to generate a session public / private key pair. Send to The HSM 1630 can then prevent access to this pair of session private keys. Similarly, the encryption engine on the IoT device 101 generates a session public / private key pair to prevent access to the session private key of this pair (e.g. Atecc 508 HSM by Atmel Corporation) Can send commands to). It will be appreciated that the basic principle of the invention is not limited to any particular type of encryption engine or manufacturer.

一実施形態では、IoTサービス120は、1701で、HSM1630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HSM1631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。 In one embodiment, the IoT service 120 transmits the session public key generated using the HSM 1630 to the IoT device 101 at 1701. The IoT device uses its HSM 1631 to generate its own session public / private key pair and sends the public key of the pair to the IoT service 120 at 1702. In one embodiment, the encryption engine 1660-1661 uses the Elliptic curve Diffie-Hellman (ECDH) protocol, which consists of two parties with an elliptic curve public-private key pair. An arrangement of anonymous keys that can establish a shared secret. In one embodiment, using these techniques, at 1703, the encryption engine 1660 of the IoT service 120 generates a secret using the IoT device session public key and its own session private key. Similarly, at 1704, the encryption engine 1661 of the IoT device 101 uniquely generates the same secret using the session public key of the IoT service 120 and its own session private key. More specifically, in one embodiment, the encryption engine 1660 on the IoT service 120 generates a secret according to the formula secret = IoT device session public key * IoT service session private key, where ( * ) is It means that the IoT device session public key is dot-multiplied by the IoT service session private key. The encryption engine 1661 on the IoT device 101 generates a secret according to the formula secret = IoT service session public key * IoT device session private key, and the IoT service session public key is dotted with the IoT device session private key Ru. Eventually, both the IoT service 120 and the IoT device 101 have generated the same secret that is used to encrypt the communication as described below. In one embodiment, the encryption engine 1660-1661 relies on hardware modules such as KSGM, 1640-1641, respectively, to perform the above-described operations for generating a secret.

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KSGM1640〜1641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、KSGM1640〜1641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、KSGM1640と通信し、KSGM1640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。   Once the secret is determined, the secret can be used by the encryption engines 1660 and 1661 to directly encrypt and decrypt data. Alternatively, in one embodiment, the encryption engine 1660-1661 sends a command to the KSGM 1640-1641 to generate a new key stream using the secret to encrypt / decrypt each data packet (Ie, a new keystream data structure is generated for each packet). Specifically, one embodiment of the key stream generation module 1640-1641 is used in combination with a secret to generate a key stream, the counter value is incremented for each data packet, Galois / Counter mode Implement (Galois / Counter Mode) (GCM). Thus, to send a data packet to the IoT service 120, the encryption engine 1661 of the IoT device 101 uses the secret and the current counter value to cause the KSGM 1640 to 1641 to generate a new key stream, and the next key stream Increase the counter value to generate. The newly generated key stream is then used to encrypt the data packet, which is then sent to the IoT service 120. In one embodiment, the key stream is XOR'd with data to generate an encrypted data packet. In one embodiment, the IoT device 101 sends the counter value to the IoT service 120 along with the encrypted data packet. The encryption engine 1660 on the IoT service then communicates with the KSGM 1640, which uses the received counter values and secrets, and must use the same key stream (the same secret and counter values are used, so And the generated key stream is used to decrypt the data packet.

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、KSGM1641と通信し、KSGM1641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。   In one embodiment, data packets transmitted from IoT service 120 to IoT device 101 are encrypted in the same manner. Specifically, for each data packet, a counter is incremented and used with the secret to generate a new key stream. The key stream is then used to encrypt data (eg, performing an XOR of the data and key stream), and the encrypted data packet is sent to the IoT device 101 with the counter value. The encryption engine 1661 on the IoT device 101 then communicates with the KSGM 1641, which uses the counter value and the secret to generate the same key stream used to decrypt the data packet. Thus, in this embodiment, the encryption engines 1660-1661 use their own counter values to generate a keystream that encrypts data, and using the counter values received with the encrypted data packet, Generate a keystream that decrypts the data.

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。   In one embodiment, each encryption engine 1660-1661 tracks the last counter value it received from the other, whether the counter value was received out of sequence or the same counter value received more than once It includes sequencing logic to detect whether it has been done or not. If the counter value is received out of sequence, or if the same counter value is received more than once, this may indicate that a replay attack is being attempted. In response, the encryption engine 1660-1661 can disconnect from the communication channel and / or generate a security alert.

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。   FIG. 18 illustrates an exemplary encrypted data packet for use in one embodiment of the present invention, including a 4-byte counter value 1800, a variable-size encrypted data field 1801, and a 6-byte tag 1802. . In one embodiment, tag 1802 includes a checksum value that validates the decrypted data (if it is decrypted).

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。   As mentioned above, in one embodiment, the session public / private key pair 1650-1651 exchanged between the IoT service 120 and the IoT device 101 periodically and / or at the start of each new communication session It can be generated in response.

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〜図16B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)。   One embodiment of the present invention implements an additional technique for authenticating the session between the IoT service 120 and the IoT device 101. Specifically, in one embodiment, a hierarchy of public / private key pairs is used, including a parent key pair, a set of factory key pairs, and a set of IoT service key pairs and a set of IoT device key pairs. In one embodiment, the parent key pair includes a root of trust for all of the other key pairs and is managed in a single highly secure location (eg, managing an organization implementing the IoT system described herein) Down). The master secret key can be used to generate (and thereby authenticate) signatures on various other key pairs, such as factory key pairs. The signature can then be verified using the master public key. In one embodiment, each factory that manufactures IoT devices is assigned its own factory key pair, which can then be used to authenticate the IoT service key and the IoT device key . For example, in one embodiment, the factory secret key is used to generate a signature on the IoT service public key and the IoT device public key. These signatures can then be verified using the corresponding factory public key. Note that these IoT service / device public keys are not the same as the “session” public / private keys described above with respect to FIGS. 16A-16B. The session public / private key mentioned above is temporary (ie generated for service / device session) while IoT service / device key pair is permanent (ie generated at the factory) Will be

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〜図16B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。
With the above relationships between parent key, factory key, service / device key in mind, one embodiment of the present invention provides an additional layer of authentication and security between IoT service 120 and IoT device 101 Perform the following actions:
A. In one embodiment, the IoT service 120 initially generates a message that includes:
1. Unique ID of IoT Service:
・ Serial number of IoT service,
·Time stamp,
The ID of the factory key used to sign this unique ID,
・ Class of unique ID (ie, service),
・ Public key of IoT service,
-Signature over unique ID.
2. Factory certificate including:
·Time stamp,
The ID of the parent key used to sign the certificate,
・ Factory public key,
・ Signature of factory certificate.
3. IoT service session public key (as described above with respect to FIGS. 16A-16B).
4. IoT service session public key signature (eg signed with the secret key of the IoT service).
B. In one embodiment, the message is sent to the IoT device over a negotiation channel (described below). IoT devices analyze messages:
1. Verify the factory certificate signature (only if present in the message payload).
2. Verify the signature of the unique ID using the key identified by the unique ID.
3. Verify the IoT service session public key signature using the IoT service public key from a unique ID.
4. Save the public key of IoT service and the session public key of IoT service.
5. Generate an IoT device session key pair.
C. The IoT device then generates a message that includes:
1. Unique ID of IoT Device,
・ IoT device serial number,
·Time stamp,
The ID of the factory key used to sign this unique ID,
・ Class of unique ID (ie IoT device),
・ Public key of IoT device,
-Unique ID signature.
2. Session public key of IoT device.
3. Signed with the key of the IoT device (IoT device session public key + IoT service session public key).
D. This message is sent back to the IoT service. IoT services analyze messages:
1. Verify unique ID signature using factory public key.
2. Verify the session public key signature using the IoT device's public key.
3. Save session public key of IoT device.
E. The IoT service then generates a message that includes the signature of the IoT service key (IoT device session public key + IoT service session public key).
F. IoT devices analyze messages:
1. Verify the session public key signature using the IoT service's public key.
2. Generate a key stream from the IoT device session secret key and the session public key of the IoT service.
3. The IoT device then sends a "Messaging Available" message.
G. The IoT service then performs the following:
1. Generate key stream from IoT service session secret key and session public key of IoT device.
2. Create a new message on the messaging channel, including:
Generate and store random 2-byte values.
Set an attribute message with a boomerang attribute Id (described below) and a random value.
H. IoT Device Receives Messages:
1. Try to decipher the message.
2. Send an update with the same value as on the indicated attribute Id.
I. The IoT service recognizes that the message payload contains boomerang attribute updates:
1. Set the pairing state to true.
2. Send a pairing complete message on the negotiation channel.
J. The IoT device receives the message and sets the pairing state of the IoT device to true.

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。   Although the techniques described above have been described in terms of "IoT services" and "IoT devices", the basic principles of the present invention are: a secure communication channel between any two devices, including the user's client device, server, and Internet service It can be implemented to establish.

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
The techniques described above are highly secure because the secret key is not shared wirelessly (as opposed to the current Bluetooth pairing technique where the secret is sent from one party to the other). An attacker listening to the entire conversation will only have the public key, which is insufficient to generate a shared secret. These techniques also prevent man-in-the-middle attacks by exchanging signed public keys. In addition, since the GCM and separate counters are used on each device, any kind of "Replay Attack" (intermediate captures data and sends it again) is prevented. Some embodiments also prevent replay attacks by using an asymmetric counter.
Technology for exchanging data and commands without formally pairing devices

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。   GATT is an acronym for Generic Attribute Profile, which defines how two Bluetooth Low Energy (BTLE) devices transmit data back and forth. It makes use of a general data protocol called Attribute Protocol (ATT), which uses a simple lookup table, a service using 16 bit attribute IDs for each entry into the table, a characteristic , And used to store related data. It should be noted that "characteristics" may also be referred to as "attributes".

Bluetooth(登録商標)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、ブルートゥースデバイスは、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)。   On Bluetooth® devices, the most commonly used property is the “name” of the device (with property ID 10752 (0x2A00)). For example, a Bluetooth device can identify other Bluetooth devices in its vicinity by reading the "name" property issued by these other Bluetooth devices using GATT. Thus, a Bluetooth device has the inherent ability to exchange data without formally pairing / binding the device (note that "pairing" and "coupling" are sometimes used interchangeably) The rest of this discussion will use the term "pairing").

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。   One embodiment of the present invention utilizes this capability to communicate with BTLE enabled IoT devices without formally pairing with these devices. Pairing with each individual IoT device would be extremely inefficient because of the time required to pair and because only one paired connection can be established at a time.

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。   FIG. 19 illustrates one particular embodiment in which the Bluetooth (BT) device 1910 establishes a network socket abstraction with the BT communication module 1901 of the IoT device 101 without formally establishing a paired BT connection. . The BT device 1910 can be included in the IoT hub 110 and / or the client device 611 as shown in FIG. 16A. As illustrated, the BT communication module 1901 maintains a data structure that includes a property ID, a name associated with the property ID, and a list of values for the property ID. The values for each property can be stored in a 20 byte buffer identified by the property ID according to the current BT standard. However, the basic principles of the invention are not limited to any particular buffer size.

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)。   In the example of FIG. 19, the “name” property is a BT defined property assigned a specific value of “IoT device 14”. One embodiment of the present invention is the first set of additional properties used to negotiate a secure communication channel with BT device 1910 and the additional used for encrypted communication with BT device 1910 Specify a second set of properties of. In particular, the "negotiate write" characteristic identified by characteristic ID <65532> in the illustrated embodiment can be used to send an outgoing negotiation message and identified by characteristic ID <65533>. The "negotiate read" feature can be used to receive an incoming negotiation message. The “negotiation message” may include the message used by BT device 1910 and BT communication module 1901 to establish a secure communication channel as described herein. As an example, in FIG. 17, the IoT device 101 can receive the IoT service session public key 1701 via the "Negotiate Read" feature <65533>. The key 1701 can be sent from the IoT service 120 to the BTLE enabled IoT hub 110 or client device 611, which in turn use the GATT to negotiate a reading buffer identified by property ID <65533> The key 1701 can be written. The application logic 1902 of the IoT device can then read the key 1701 from the value buffer identified by the property ID <65533> and process it as described above (e.g. using it a secret Generate and generate keystreams using secrets, etc.)

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。   If the key 1701 is larger than 20 bytes (the maximum buffer size in some current implementations), the key can be written in 20-byte parts. For example, the first 20 bytes can be written to feature ID <65533> by the BT communication module 1903 and read by the IoT device application logic 1902, which in turn can use the acknowledgment message to identify the feature ID < The negotiated write value buffer identified by Using the GATT, the BT communication module 1903 can read this acknowledgment from the property ID <65532>, and correspondingly, reads the next 20 bytes of the key 1701 the negotiation read identified by the property ID <65533>. You can write to the value buffer. In this manner, network socket abstractions defined by property IDs <65532> and <65533> are established to exchange negotiation messages used to establish a secure communication channel.

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。   In one embodiment, once the secure communication channel is established, feature ID <65534> (for sending encrypted data packets from IoT device 101) and feature ID <65533> (for encrypted data packets with IoT device) A second network socket abstraction is established using (for receiving). That is, when the BT communication module 1903 has an encrypted data packet (for example, the encrypted message 1603 in FIG. 16A, etc.) to be transmitted, the BT communication module 1903 uses the message read value buffer identified by the characteristic ID <65533>. Use 20 bytes at a time to start writing encrypted data packets. The IoT device application logic 1902 then reads the encrypted data packet, 20 bytes at a time, from the reading buffer and, if necessary, acknowledges the message via the writing buffer identified by property ID <65532>. It is to be transmitted to the BT communication module 1903.

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。   In one embodiment, data and commands are exchanged between the two BT communication modules 1901 and 1903 using GET, SET and UPDATE commands described below. For example, BT communication module 1903 may identify feature ID <65533> and send a packet containing a SET command to write to the value field / buffer identified by feature ID <65533>, which is then: It can be read by the IoT device application logic 1902. In order to obtain data from the IoT device 101, the BT communication module 1903 may send a GET command directed to the value field / buffer identified by the feature ID <65534>. In response to the GET command, the BT communication module 1901 can transmit to the BT communication module 1903 an UPDATE packet including data from the value field / buffer identified by the characteristic ID <65534>. In addition, UPDATE packets can be sent automatically in response to changes in certain attributes on the IoT device 101. For example, if the IoT device is associated with a lighting system and the user turns on lighting, an UPDATE packet can be sent to reflect this change in the on / off attribute associated with the lighting application.

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(0X10)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。   FIG. 20 illustrates an exemplary packet format used for GET, SET, and UPDATE, according to one embodiment of the present invention. In one embodiment, these packets are sent after the message write <65534> and read message <65533> channels. In GET packet 2001, the first 1-byte field contains a value (0x10) that identifies the packet as a GET packet. The second one-byte field contains a request ID that uniquely identifies the current GET command (ie, identifies the current transaction with which the GET command is associated). For example, different request IDs can be assigned to each instance of a GET command sent from a service or device. This can be done, for example, by incrementing the counter and using the counter value as the request ID. However, the basic principle of the present invention is not limited to any particular method for setting the request ID.

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。   The 2-byte attribute ID identifies the application-specific attribute to which the packet was directed. For example, if a GET command is being sent to the IoT device 101 illustrated in FIG. 19, the attribute ID can be used to identify the specific application-specific value being requested. Returning to the above example, the GET command can be directed to an application specific attribute ID, such as the power state of the lighting system, which is a value that identifies whether the light is powered on or off. (Eg, 1 = on, 0 = off). If the IoT device 101 is a security device associated with a door, the value field can identify the current state of the door (eg, 1 = open, 0 = closed). In response to the GET command, a response can be sent that includes the current value identified by the attribute ID.

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。   The SET packet 2002 and the UPDATE packet 2003 illustrated in FIG. 20 also include the first 1-byte field identifying the type of packet (ie, SET and UPDATE), the second 1-byte field including the request ID, and the application. It contains a 2 byte Attribute ID field that identifies the defined attribute. In addition, the SET packet contains a 2-byte long value that identifies the length of the data contained in the n-byte value data field. The value data field contains commands that are executed on the IoT device and / or configuration data that configures the operation of the IoT device in some way (eg, set desired parameters, power off the IoT device, etc.) be able to. For example, if the IoT device 101 controls the speed of a fan, the value field can reflect the current speed of the fan.

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。   An UPDATE packet 2003 can be sent to provide an update of the result of the SET command. The UPDATE packet 2003 includes a 2-byte-long value field that identifies the length of an n-byte value data field that can include data associated with the result of the SET command. In addition, a 1-byte update status field can identify the current status of the variable being updated. For example, if the SET command attempts to turn off the light controlled by the IoT device, the update status field may indicate whether the light was turned off normally.

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(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、MCU200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コンフィギュレーション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。   FIG. 21 illustrates an exemplary sequence of transactions between the IoT service 120 and the IoT device 101 with SET and UPDATE commands. Intermediate devices such as IoT hubs and user mobile devices are not shown to avoid obscuring the basic principles of the present invention. At 2101, a SET command 2101 is sent from the IoT service to the IoT device 101 and received by the BT communication module 1901, which correspondingly updates the GATT value buffer identified by the characteristic ID at 2102 Do. The SET command is read from the value buffer by the low power microcontroller (MCU) 200 at 2103 (or by program code running on the low power MCU such as the IoT device application logic 1902 shown in FIG. 19). At 2104, the MCU 200 or program code performs an action in response to a SET command. For example, the SET command can include an attribute ID that specifies a new configuration parameter, such as a new temperature, or a state value, such as on / off (to cause the IoT device to enter an "on" or low power state) Can be included. Thus, at 2104 a new value is set to the IoT device, at 2105 an UPDATE command is returned, and at 2106 the actual value of the GATT value field is updated. In some cases, the actual value will be equal to the desired value. In other cases, the updated values may be different (ie, it may take time for the IoT device 101 to update certain types of values). Finally, at 2107, an UPDATE command including the actual value from the GATT value field is sent back to the IoT service 120.

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。   FIG. 22 illustrates a method for implementing a secure communication channel between an IoT service and an IoT device according to an embodiment of the present invention. The method may be implemented in the context of the network architecture described above, but is not limited to any particular architecture.

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。   At 2201, the IoT service creates an encrypted channel for communicating with the IoT hub using an elliptic curve digital signature algorithm (ECDSA) certificate. At 2202, the IoT service encrypts data / commands in the IoT device packet using the session secret to create an encrypted device packet. As mentioned above, session secrets can be uniquely generated by IoT devices and IoT services. At 2203, the IoT service sends the encrypted device packet to the IoT hub via the encrypted channel. At 2204, without decryption, the IoT hub passes the encrypted device packet to the IoT device. At 22-5, the IoT device decrypts the encrypted device packet using the session secret. As mentioned above, in one embodiment, this generates a keystream using the secret and counter value (provided with the encrypted device packet) and then decrypts the packet using the keystream Can be realized by At 2206, the IoT device then extracts and processes data and / or commands contained in the device packet.

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。   Thus, using the techniques described above, establish a two-way secure network socket abstraction between two BT enabled devices without formally pairing BT devices using standard pairing techniques be able to. Although these techniques are described above with respect to the IoT device 101 communicating with the IoT service 120, the basic principle of the present invention is implemented to negotiate and establish a secure communication channel between any two BT enabled devices Can.

図23A〜図23C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。   23A-23C illustrate a detailed method for pairing devices according to an embodiment of the present invention. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

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。   At 2301, the IoT service creates a packet that includes the serial number of the IoT service and the public key. At 2302, the IoT service signs the packet using the factory secret key. At 2303, the IoT service sends the packet to the IoT hub via the encrypted channel, and at 2304 the IoT hub forwards the packet to the IoT device via the unencrypted channel. At 2305, the IoT device verifies the signature of the packet, and at 2306, the IoT device generates a packet that includes the serial number of the IoT device and the public key. At 2307, the IoT device signs the packet using the factory secret key, and at 2308, the IoT device sends the packet to the IoT hub over the unencrypted channel.

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。   At 2309, the IoT hub forwards the packet to the IoT service via the encryption channel, and at 2310, the IoT service verifies the packet's signature. At 2311 the IoT service generates a session key pair, and at 2312 the IoT service generates a packet containing the session public key. The IoT service then signs the packet with the IoT service secret key at 2313, and at 2314 the IoT service sends the packet to the IoT hub via the encrypted channel.

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。   Moving to FIG. 23B, at 2315, the IoT hub forwards the packet to the IoT device via the unencrypted channel, and at 2316, the IoT device verifies the signature of the packet. At 2317, the IoT device generates a session key pair (eg, using the techniques described above), and at 2318 an IoT device packet is generated that includes the IoT device session public key. At 2319, the IoT device signs the IoT device packet with the IoT device secret key. At 2320, the IoT device sends the packet to the IoT hub via the unencrypted channel, and at 2321 the IoT hub forwards the packet to the IoT service via the encrypted channel.

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。   At 2322, the IoT service verifies the signature of the packet (eg, using the IoT device public key), and at 2323 the IoT service uses the IoT service secret key and the IoT device public key to Generate (as detailed above). At 2324, the IoT device generates a session secret (also as described above) using the IoT device secret key and the IoT service public key, and at 2325 the IoT device generates a random number to generate a session secret Use to encrypt that random number. At 2326, the IoT service sends the encrypted packet to the IoT hub via the encryption channel. At 2327, the IoT hub forwards the encrypted packet to the IoT device over the unencrypted channel. At 2328, the IoT device decrypts the packet using the session secret.

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。
一体成形部品ためのシステム及び方法
モノのインターネット(IoT)セキュリティセンサ
Moving on to FIG. 23C, at 2329, the IoT device re-encrypts the packet using the session secret, and at 2330, the IoT device sends the encrypted packet to the IoT hub via the unencrypted channel. At 2331, the IoT hub forwards the encrypted packet to the IoT service via the encryption channel. At 2332 the IoT service decrypts the packet using the session secret. At 2333, the IoT service verifies that the random number matches the random number sent by the IoT service. The IoT service then sends a packet at 2334 indicating that pairing is complete, and at 2335 all subsequent messages are encrypted using the session secret.
System and method for integrally molded parts Internet of things (IoT) security sensor

本発明の一実施形態は、一体成形のモノのインターネット(IoT)セキュリティセンサを備え、このセンサは、既存の無線ドア/窓センサの制約(例えば、位置調整、かさ高性、誤作動等)に対処する。図24は、ユーザの家庭又は事業所内の様々なドア及び/又は窓に結合されている、3つのかかるIoTデバイス2401〜2403を有するシステムアーキテクチャを示す。様々なシステム構成要素同士の間の相互作用は、上記のように生じてもよい。例えば、示しているアーキテクチャは、IoTハブ2405を含み、このIoTハブは、Bluetooth Low Energy(BTLE)チャネル等の低出力無線通信チャネルを介してIoTデバイス2401〜2403と通信し、一実施形態では、IoTクラウドサービス2420との通信チャネルを確立する。   One embodiment of the present invention comprises an integrally formed Internet of Things (IoT) security sensor, which is compatible with existing wireless door / window sensor constraints (eg, alignment, bulkiness, malfunction, etc.) deal with. FIG. 24 shows a system architecture having three such IoT devices 2401-2403 coupled to various doors and / or windows in the user's home or office. The interaction between the various system components may occur as described above. For example, the architecture shown includes an IoT hub 2405, which communicates with the IoT devices 2401-2403 via a low power wireless communication channel, such as a Bluetooth Low Energy (BTLE) channel, and in one embodiment Establish a communication channel with the IoT cloud service 2420.

示すように、IoTクラウドサービス2420は、IoTデバイスデータベース2430を含んでもよく、このデータベースは、システムに構成された(図24に示されない複数のIoTハブ及びデバイスを含んでもよい)IoTデバイス2401〜2403及びIoTハブ2405のそれぞれのためのデータベース記録を含む。IoTデバイス管理ロジック2415は、新たなIoTデバイスためのデータベース記録を作成し、IoTデバイス2401〜2403のそれぞれによって送信されたデータに応じてIoTデバイス記録を更新する。IoTデバイス管理ロジック2415は、また、上記の様々なセキュリティ/暗号化機能を実装することにより、(例えば、QRコード/バーコードを使用して)システムに新たなデバイスを付加し、IoTデバイス2401〜2403と通信するときに通信を暗号化するためのキーを使用するか、及び/又はデジタル署名を生成してもよい。一実施形態では、ユーザは、デバイス2401〜2403のそれぞれに関連した情報にアクセスしてもよく、及び/又はAndroid(登録商標)デバイス又はiPhone(登録商標)等のスマートフォンデバイスであってもよいユーザデバイス2410にインストールされたアプリを介してデバイスを制御してもよい。それに加えて、ユーザは、デスクトップ又はラップトップコンピュータにインストールされたブラウザ又はアプリケーションを介してIoTデバイスにアクセス又は制御してもよい。一実施形態では、ユーザデバイス2410のアプリ又はアプリケーションから送信された制御信号は、インターネット2422を介してIoTクラウドサービス2420に渡され、次いで、IoTクラウドサービス2420からIoTハブ2405まで、及び、IoTハブ2405からIoTデバイス2401〜2403のうちの1つ又は複数のものまで転送される。勿論、本発明の基礎原理は、ユーザが様々なIoTデバイス2401〜2403にアクセス/制御するといういかなる特定の態様にも限定されない。   As shown, the IoT cloud service 2420 may include an IoT device database 2430, which is configured into the system (which may include multiple IoT hubs and devices not shown in FIG. 24) IoT devices 2401-2403 And database records for each of the IoT hub 2405. The IoT device management logic 2415 creates database records for the new IoT device and updates the IoT device records according to the data sent by each of the IoT devices 2401-2403. The IoT Device Management Logic 2415 also adds new devices to the system (eg using QR code / bar code) by implementing the various security / encryption functions described above, A key may be used to encrypt the communication when communicating with 2403 and / or a digital signature may be generated. In one embodiment, the user may access information associated with each of the devices 2401-2403 and / or may be a smartphone device such as an Android® device or an iPhone®. The device may be controlled via an application installed on the device 2410. In addition, the user may access or control the IoT device via a browser or application installed on a desktop or laptop computer. In one embodiment, control signals transmitted from the application or application of the user device 2410 are passed to the IoT cloud service 2420 via the Internet 2422 and then from the IoT cloud service 2420 to the IoT hub 2405 and the IoT hub 2405 To one or more of the IoT devices 2401-2403. Of course, the underlying principles of the present invention are not limited to any particular manner in which the user accesses / controls the various IoT devices 2401-2403.

上記のように、一実施形態では、IoTデバイス2401〜2403は、ドア及び/又は窓に構成された一体成形のセキュリティデバイスを備える。図25は、例示的なIoTデバイス2401を示し、このデバイスは、(例えば、上記のようなBTLE等の低出力無線リンクを使用して)セキュリティ状態をIoTハブ2405に報告するためのラジオマイクロコントローラ2510、動作を検出するための加速計2502、及び、近くのオブジェクトから反射される電磁放射を生成及び感知するための近接センサ及びロジック2505を含む。一実施形態では、電磁放射は、赤外線(IR)放射である(すなわち、IRスペクトル内にある)。しかし、様々な別の形式の電磁放射が、本発明の基礎原理に従いながら使用されてもよい。   As noted above, in one embodiment, the IoT devices 2401-2403 comprise an integrally formed security device configured on the door and / or the window. FIG. 25 shows an exemplary IoT device 2401, a radio microcontroller for reporting security status to the IoT hub 2405 (e.g., using a low power radio link such as BTLE as described above) 2510, an accelerometer 2502 for detecting motion, and proximity sensors and logic 2505 for generating and sensing electromagnetic radiation reflected from nearby objects. In one embodiment, the electromagnetic radiation is infrared (IR) radiation (ie in the IR spectrum). However, various other types of electromagnetic radiation may be used in accordance with the basic principles of the present invention.

別の実施形態では、近接センサ2505は、現在のドア位置を検出するための磁力計を備える。例えば、磁力計は、地磁界の方向に対するドアの向きを検出するように構成されてもよい。磁力計は、ドアが閉じている位置及び開いている位置にあるときに、測定値をとることによって較正されてもよい。最新の磁力計測定値が、次いで、較正された測定値と比較されて、ドアが現在開いているか又は閉じているかを決定してもよい。   In another embodiment, the proximity sensor 2505 comprises a magnetometer for detecting the current door position. For example, the magnetometer may be configured to detect the orientation of the door relative to the direction of the geomagnetic field. The magnetometer may be calibrated by taking measurements when the door is in the closed and open positions. The latest magnetometer measurements may then be compared to the calibrated measurements to determine if the door is currently open or closed.

図25に示す例では、IoTデバイス2401は、側柱2521に面するドア2520の内側部分に付着されている。一実施形態では、例えば、それはドアと側柱(ドアが確保されるフレームの鉛直部分)との間に嵌合するのに十分なほど小さくてもよい。しかし、この特定の配置は、本発明の基礎原理に従うのに必要ではないことが留意されるべきである。更に、本発明の基礎原理は、また、ユーザの家庭又はオフィスの窓又は任意の別の可動オブジェクトに実装されてもよい。   In the example shown in FIG. 25, the IoT device 2401 is attached to the inside portion of the door 2520 facing the side post 2521. In one embodiment, for example, it may be small enough to fit between the door and the side post (the vertical portion of the frame in which the door is secured). However, it should be noted that this particular arrangement is not necessary to follow the basic principles of the invention. Furthermore, the basic principles of the present invention may also be implemented in the window of the user's home or office or any other moveable object.

作動中、ドア2520が静止しているとき、ラジオuC2510は、バッテリ寿命を保つために非常に低い電圧又はオフ状態に維持される。一実施形態では、ドアが動かされると、加速計2502が割り込んでラジオuC2510を起動させ、このことが、次に近接センサ/ロジック2505を使用して側柱2521がそれの前で静止しているか否かを「見る」。ドアが静止していない場合、近接センサは、ラジオuCがIoTハブ2405に送信する警告信号を生成してもよい。   In operation, when the door 2520 is stationary, the radio uC 2510 is maintained at a very low voltage or off state to preserve battery life. In one embodiment, when the door is moved, the accelerometer 2502 cuts in and activates the radio uC 2510, which in turn uses the proximity sensor / logic 2505 whether the side post 2521 is stationary in front "See" if not. If the door is not stationary, the proximity sensor may generate a warning signal that the radio uC sends to the IoT hub 2405.

一実施形態では、近接センサ/ロジック2505は、IR放射を伝送するためのIR送信機と、側柱2521から反射するIR放射を検出するためのIR検出器と、を備える。一実施形態では、近接センサ/ロジック2505は、反射されたIR放射の強度を測定する。近接センサ/ロジック2505は、次いで、ドアが閉じているときに存在することが知られた(例えば、下記で論じるように較正を介して収集されてもよい)示度と最新のIR示度を比較してもよい。示度が一致する(又は、指定閾値内にある)場合、近接センサ/ロジック2505は、ドアが閉じている位置にあると決定する。しかし、示度が一致しない(例えば、閾値外である)場合、近接センサ/ロジック2505は、ドアが開いていると決定し、ラジオuC2510を介してアラーム状態を生成してもよい。   In one embodiment, the proximity sensor / logic 2505 comprises an IR transmitter for transmitting IR radiation and an IR detector for detecting IR radiation reflected from the side posts 2521. In one embodiment, the proximity sensor / logic 2505 measures the intensity of the reflected IR radiation. The proximity sensor / logic 2505 is then known to be present when the door is closed (eg, may be collected via calibration as discussed below) and the latest IR readings You may compare. If the readings match (or are within the specified threshold), the proximity sensor / logic 2505 determines that the door is in the closed position. However, if the readings do not match (e.g., are outside the threshold), the proximity sensor / logic 2505 may determine that the door is open and may generate an alarm condition via the radio uC 2510.

一実施形態では、近接センサ/ロジック2505は、ドア2520の「閉じている」位置にIR示度を較正するための較正ロジックを含む。一実施形態では、IoTデバイス2401がドアに装着された後に、ユーザは、ドアが閉じている位置にあるときにユーザに確認することを要求するユーザデバイス2410のアプリを介して較正処理を実行する。いったんユーザが指示を与えると、示度を記録することになる近接センサ2505に通知するためにコマンドが送信されてもよい。これらの示度は、次いで、上記のような最新の示度と比較されることにより、ドアが、現時点で開いているか又は閉じているかを決定してもよい。   In one embodiment, the proximity sensor / logic 2505 includes calibration logic to calibrate the IR reading to the “closed” position of the door 2520. In one embodiment, after the IoT device 2401 is attached to the door, the user performs a calibration process via an application on the user device 2410 that requires the user to confirm when the door is in the closed position. . Once the user gives an indication, a command may be sent to notify the proximity sensor 2505 which will record the reading. These readings may then be compared to the latest readings as described above to determine if the door is currently open or closed.

図26は、IoTデバイス2401が、ドア2520の内面と側柱2521との間のドア2520の下側部分に設置されている一実施形態を示す。この実施形態のIoTデバイス2401は、近接センサ/ロジック2505だけがドア2520と側柱2521との間に設置され、同時に、IoTデバイス2401の残りの構成要素(例えば、ラジオuC及び加速計2502)がドアの面に設置されているという直角のフォームファクタを使用してもよい。この実施形態は、ドア2520と側柱2521との間に収まる部分が可能な限り薄い(例えば、場合によってはわずかに数ミリメートルである)ことを可能にし、同時に、(より嵩張る傾向があり得る)無線ラジオuC等の他の構成要素がドアの動きを妨げないことを可能にしてもよい。勿論、本発明の基礎原理は、構成要素のすべてがドア2520と側柱2521との間の単一パッケージに嵌合するのに十分なほど小さいようなIoTデバイス2401を含んでもよい。   FIG. 26 shows an embodiment in which the IoT device 2401 is installed in the lower part of the door 2520 between the inner surface of the door 2520 and the side post 2521. In this embodiment, only the proximity sensor / logic 2505 is installed between the door 2520 and the side pole 2521 in this embodiment, and at the same time, the remaining components of the IoT device 2401 (eg, radio uC and accelerometer 2502) A right angle form factor may be used, being installed on the face of the door. This embodiment allows the portion that fits between the door 2520 and the side post 2521 to be as thin as possible (e.g., in some cases only a few millimeters) while at the same time (which may tend to be more bulky) Other components such as the radio radio uC may be allowed to not impede the movement of the door. Of course, the underlying principles of the present invention may include an IoT device 2401 such that all of the components are small enough to fit in a single package between the door 2520 and the side post 2521.

更に、IoTデバイス2401が、側柱2521から最も遠く離れたドアの縁部等の別の位置に置かれてもよいことが理解されるであろう。この実施形態では、近接センサ/ロジック2505は、ドアの縁部とドア枠の直ぐ隣の部分との間のIR測定値をとってもよい。同様に、IoTデバイス2401は、また、窓の縁部に又はその近傍に置かれてもよい。この実施形態では、近接センサ/ロジック2505は、窓枠又は窓敷居等の近くの構造オブジェクトから跳ね返されたIR測定値をとることになる。繰り返しになるが、較正処理が、閉じている及び/又は開いている位置での測定値をとるために実装されてもよく、それに続く示度がこれらの測定値と比較されて、窓が開いているか又は閉じているかを決定してもよい。   Further, it will be appreciated that the IoT device 2401 may be placed at another location, such as the edge of the door farthest from the side post 2521. In this embodiment, the proximity sensor / logic 2505 may take IR measurements between the edge of the door and the immediate portion of the door frame. Similarly, the IoT device 2401 may also be placed at or near the edge of the window. In this embodiment, the proximity sensor / logic 2505 will take IR measurements that are bounced off nearby structural objects such as windows or window sills. Again, a calibration process may be implemented to take measurements at the closed and / or open positions, and subsequent readings may be compared to these measurements to open the window. It may be determined whether it is closed or closed.

様々な異なるタイプのセンサがIoTデバイス2401の内部で使用されるか又はそれに結合されることにより、ユーザの家庭又は事業所内のドア、窓、又は別の装置の位置を感知してもよい。いくつかの例示的な実施形態が以下で説明される。   Various different types of sensors may be used within or coupled to the IoT device 2401 to sense the position of a door, window, or other device within the user's home or office. Several exemplary embodiments are described below.

図27A〜図27Bに示すように、本発明の別の実施形態は、ドア2710の内側に結合された感圧抵抗器(force sensing resistor)(FSR)2702を含む。この示している実施形態では、FSR2702は、表すようにそれ自体がドアに直接装着されているゴムバンパ構成要素2701に装着される。FSR2702は、FSRリード線2704のセット(例えば、FSR2702に作用している最新の力を通信するワイヤのセット)を介してIoTデバイス2703に通信可能に取り付けられる。図27に示す実施形態のように、この実施形態では、IoTデバイス2703は、表すように、FSRセンサだけがドア2710と側柱との間に設置され、同時に、IoTデバイス2703の残りの構成要素(例えば、ラジオuC及び加速計2502)は、ドアの面に設置されるという直角のフォームファクタを有してもよい。IoTデバイス2703は、(上記の実施形態の場合のように)ラジオモジュールと、電源用の小型バッテリと、を含んでもよい。   As shown in FIGS. 27A-27B, another embodiment of the present invention includes a force sensing resistor (FSR) 2702 coupled to the inside of the door 2710. In this illustrated embodiment, the FSR 2702 is attached to a rubber bumper component 2701 which itself is directly attached to the door as shown. The FSR 2702 is communicatively attached to the IoT device 2703 via a set of FSR leads 2704 (e.g., a set of wires communicating the most recent force acting on the FSR 2702). As in the embodiment shown in FIG. 27, in this embodiment, the IoT device 2703 is, as represented, only the FSR sensor installed between the door 2710 and the side post, at the same time the remaining components of the IoT device 2703 (E.g., the radio uC and the accelerometer 2502) may have a right-angled form factor that is mounted on the face of the door. The IoT device 2703 may include a radio module (as in the above embodiment) and a small battery for power supply.

別の実施形態において、FSR2702は、ドアの内側縁部よりもむしろドア2710の外側縁部に装着されてもよく、また、ドア枠(例えば、側柱2521)に結合されてもよい。本発明の基礎原理は、IoTデバイス2703及びFSR2702のためのなんらかの特定の取付け位置に限定されない。更に、同一の基本原理が、ユーザの家庭又は事業所の窓又は別のデバイスにFSR2702を使用するために適用されてもよい。   In another embodiment, FSR 2702 may be attached to the outside edge of door 2710 rather than the inside edge of the door, and may be coupled to the door frame (eg, side post 2521). The underlying principles of the present invention are not limited to any particular attachment location for IoT device 2703 and FSR 2702. Furthermore, the same basic principles may be applied to use FSR 2702 in a window or another device of the user's home or office.

図27A〜図27Bに示す例において、感圧抵抗器(FSR)2702は、ドアの内側がドア枠の極近くに入るときを検出することができる。短い距離を越えて、FSR2702は、ドアによってFSRを通してドア枠に適用されている力の連続測定値を提供する。上記のように、FSR2702の一実施形態が、力をドアからFSRを通して枠まで伝達する小型ゴムバンパ2701に装着される。バンパ2701のサイズ及び稠度(consistency)は、様々なドア間隙に適応するように変えられてもよい。(例えば、ドアが閉じている結果として)FSRに作用する力に応じて、FSR2702は、IoTデバイス2703によって受信されて処理される、及び/又は自らを通してIoTハブ2405及びIoTサービス2420に送信される電気信号を生成する。例えば、異なる抵抗が、異なるレベルの作用力に対してFSR2702にわたって測定されてもよい(すなわち、一貫した電圧を仮定したときに異なる電流量をもたらす)。指定閾値力に達したとき、IoTデバイス2703(又は、IoTハブ2405又はサービス2420)は、このことがドアが「閉じている」位置にあることを意味すると解釈してもよい。閾値未満の力が検出されるとき、IoTデバイス2703、IoTハブ2405、又はIoTサービス2420は、このことがドアが部分的にだけ開いている(例えば、わずかに半開きで、それによって部分的にだけFSRを押し下げている)ことを意味すると解釈してもよい。力が検出されないとき、IoTデバイス2703、IoTハブ2410、及び/又はサービス2420は、ドアが開いていると断定してもよい。したがって、FSR2702等、小さいダイナミックレンジにわたって連続的な力の計測値を提供するセンサを使用することは、(単にオン又はオフである既存のセキュリティセンサと対照的に)ドア位置のより正確な判定を提供する。先の実施形態のように、FSR2702/IoTデバイス2703は、(二部式である磁気ドアセンサの現在の形式の反対であるように)ドア又はドア枠に完全に付着されてもよい一体式のデバイスとして実装されてもよい。   In the example shown in FIGS. 27A-27B, a pressure sensitive resistor (FSR) 2702 can detect when the inside of the door enters very close to the door frame. Beyond a short distance, the FSR 2702 provides a continuous measurement of the force being applied by the door through the FSR to the door frame. As noted above, one embodiment of the FSR 2702 is attached to a small rubber bumper 2701 that transmits forces from the door to the frame through the FSR. The size and consistency of bumper 2701 may be varied to accommodate different door clearances. Depending on the forces acting on the FSR (eg, as a result of the door closing), the FSR 2702 is received and processed by the IoT device 2703 and / or transmitted to the IoT hub 2405 and the IoT service 2420 through itself Generate an electrical signal. For example, different resistances may be measured across the FSR 2702 for different levels of force (ie, resulting in different amounts of current when assuming consistent voltages). When the specified threshold force is reached, the IoT device 2703 (or IoT hub 2405 or service 2420) may interpret this to mean that the door is in the "closed" position. When a force below the threshold is detected, the IoT device 2703, the IoT hub 2405, or the IoT service 2420 may have this partially open the door (e.g. slightly open, thereby only partially It may be interpreted to mean that the FSR is depressed). When no force is detected, the IoT device 2703, the IoT hub 2410, and / or the service 2420 may conclude that the door is open. Thus, using a sensor that provides continuous force measurements over a small dynamic range, such as the FSR 2702, will result in a more accurate determination of door position (as opposed to existing security sensors that are simply on or off) provide. As in the previous embodiment, the FSR 2702 / IoT device 2703 may be an all-in-one device that may be completely attached to the door or door frame (as opposed to the current type of magnetic door sensor that is two-part) May be implemented as

一実施形態では、ユーザは、最初にインストールされるときに、FSR2702/IoTデバイス2703を較正してもよい。例えば、ユーザデバイス2410のアプリによって、ユーザは、ドアが全閉である、全開である、及び半開であるときについての表示を提供することを要求されてもよい。センサ示度がそれぞれの位置でとられて、IoTデバイス2703、IoTハブ2410、及び/又はサービス2420によって記録されてもよい。これらの示度は、次いで最新の示度と比較されて、ドアの最新の状態を決定してもよい。例えば、最新の示度が、閉じているドアに対する記録された示度の指定範囲内にある場合、IoTデバイス2703、IoTハブ2410、及び/又はサービス2420は、ドアが現時点で閉じていると決定してもよい。同様の比較が、開いた及び半開の状態に対してなされてもよい。   In one embodiment, the user may calibrate the FSR 2702 / IoT device 2703 when initially installed. For example, the application of the user device 2410 may require the user to provide an indication of when the door is fully closed, fully open, and half open. Sensor readings may be taken at each location and recorded by IoT device 2703, IoT hub 2410, and / or service 2420. These readings may then be compared to the latest readings to determine the current state of the door. For example, if the latest reading is within the specified range of recorded readings for a closed door, IoT device 2703, IoT hub 2410, and / or service 2420 determine that the door is currently closed You may Similar comparisons may be made to the open and half open states.

接着剤、圧力嵌め、ゴム製品、又は取り付けられたブラケットを含む様々な取付け技術が、フォームファクタ及び設計目標によって使用されてもよい。図27A〜図27Bに示す実施形態において、例えば、接着剤が、ゴムバンパの裏材に適用されて、FSR2702及びIoTデバイス2703をドアに付着させてもよい。使用されてもよいFSRの一例は、Digi−Key Electronicsから利用可能なFSR 402 Round Force Sensing Resistorである。   Various attachment techniques may be used, depending on form factor and design goals, including adhesives, pressure fit, rubber products, or attached brackets. In the embodiment shown in FIGS. 27A-27B, for example, an adhesive may be applied to the backing of the rubber bumper to attach the FSR 2702 and the IoT device 2703 to the door. One example of an FSR that may be used is the FSR 402 Round Force Sensing Resistor available from Digi-Key Electronics.

別の実施形態は、図27A〜図27Bに示す特徴のすべてを含むだけでなく、パッケージに付加された圧電振動センサを含む。例えば、一実施形態では、圧電振動センサは、ゴムバンパ2701の下に設置されてもよく、又はその内部に一体化されてもよい。FSRと同様に、電気リード線が、IoTデバイス2703に圧電振動センサを通信可能に結合する。一実施形態では、圧電振動センサは、パッシブ型であって、力、曲げ、又は振動が作用すると、外部デバイスに電力供給を要求することなく高電圧を生成する。したがって、振動センサは、振動又は動きに応じて、ラジオマイクロコントローラ2510及びIoTデバイス2703内の別の構成要素を起動させるように構成されてもよく、それによって、これらの構成要素が、振動又は動きがない場合に、非常に低い電力状態に入ることを可能にする。振動センサは、例えば、ドアをノック/打撃することによって始動されてもよく、圧力/触覚センサとして作動してもよく、又は、単なる加速計(図25の加速計2502等)として構成されてもよい。   Another embodiment not only includes all of the features shown in FIGS. 27A-27B, but also includes a piezoelectric vibration sensor added to the package. For example, in one embodiment, the piezoelectric vibration sensor may be located below the rubber bumper 2701 or may be integrated therein. Similar to the FSR, electrical leads communicatively couple the piezoelectric vibration sensor to the IoT device 2703. In one embodiment, the piezoelectric vibration sensor is passive and generates high voltage without requiring power supply to the external device when force, bending or vibration is applied. Thus, the vibration sensor may be configured to activate another component in the radio microcontroller 2510 and the IoT device 2703 in response to the vibration or movement, whereby the component vibrates or moves. In the absence of, it is possible to enter a very low power state. The vibration sensor may be activated, for example, by knocking / striking a door, may act as a pressure / tactile sensor, or may be configured as a simple accelerometer (such as the accelerometer 2502 in FIG. 25). Good.

一実施形態では、図27A〜図27BのFSR2702は、板ばねに結合された歪みゲージによって置換される。ドアが閉まり、ばねと接触すると、歪みゲージ抵抗は、ばね面の歪みに応じて変化する。抵抗変化は、順に、ばね角度、そのためドア角度に相関するばね曲りに対応する。この実施形態の結果は、ドア角度についてのずっと大きい動作範囲が利用可能であることを除いて、上記のFSR実施形態と同様である。しかし、歪みゲージ回路は動作範囲を増大させるための増幅を必要とし、その結果、この設計は、FSR実施形態よりも大きい電力を消費する傾向がある場合がある。   In one embodiment, FSR 2702 of FIGS. 27A-27B is replaced by a strain gauge coupled to a leaf spring. As the door closes and contacts the spring, the strain gauge resistance changes in response to the strain on the spring surface. The resistance change corresponds, in turn, to the spring angle and thus to the spring deflection which is correlated to the door angle. The result of this embodiment is similar to the above FSR embodiment, except that a much larger operating range for the door angle is available. However, strain gauge circuits require amplification to increase the operating range, and as a result, this design may tend to consume more power than FSR embodiments.

別の実施形態では、図27A〜図27BのFSR2702センサ要素が、圧電フィルムと圧電抵抗フィルムとの組合せによって置換される。この実施形態の圧電フィルムは、圧電振動センサに対して上記のように作動して、力、曲げ、又は振動が作用すると、外部デバイスに電力供給を要求することなく、高電圧を生成する。しかし、圧電抵抗フィルムは、ピエゾ抵抗効果を利用し、力及び曲げに基づく可変抵抗を有する。一実施形態では、これらの2つのフィルムは、上記の板ばね/歪みゲージの組合せと同様の態様で使用されてもよい。しかし、別の実施形態では、圧電/圧電抵抗フィルムの組合せは、ドア機構のラッチ/ボルトスロット内部に取り付けられてもよく、導体のセットを介してIoTデバイス2703に通信可能に結合されてもよい。ラッチがロック固定されてセンサを変形させるか、又はアンラッチされてセンサを自由にしているか否かによって、ドアのロック固定状態が生成された電気信号から決定されてもよい。一実施形態では、取付けは、枠又はドアのいずれかで実行される。この実施形態では、フィルムは、ドアラッチ近くの面に接着/固着され、ラッチ経路の中に突き出ることにより、ラッチ動作がフィルムと接触する。先の実施形態のように、この実施形態は、設置後に較正されることにより、ドアの開閉状態は、圧電抵抗フィルムの対応する抵抗と相関させられてもよい。   In another embodiment, the FSR 2702 sensor element of FIGS. 27A-27B is replaced by a combination of a piezoelectric film and a piezoresistive film. The piezoelectric film of this embodiment operates as described above for the piezoelectric vibration sensor to generate high voltage without requiring power supply to the external device when force, bending or vibration is applied. However, piezoresistive films utilize piezoresistive effects and have variable resistance based on force and bending. In one embodiment, these two films may be used in the same manner as the leaf spring / strain gauge combination described above. However, in another embodiment, the combination of piezoelectric / piezoresistive films may be mounted inside the latch / bolt slot of the door mechanism and may be communicatively coupled to the IoT device 2703 via a set of conductors . A lock lock condition of the door may be determined from the generated electrical signal depending on whether the latch is lock locked to deform the sensor or unlatched to free the sensor. In one embodiment, the attachment is performed either at the frame or at the door. In this embodiment, the film is glued / adhered to the surface near the door latch and the latching action contacts the film by protruding into the latch path. As in the previous embodiment, this embodiment may be calibrated after installation so that the open and closed state of the door may be correlated with the corresponding resistance of the piezoresistive film.

更に別の実施形態は、図27A〜図27Bの実施形態と同一又は同様の構成要素を保有するけれども、ドア内部に取り付けられる。改装中又は組立て中のいずれかで、小さい空洞が、センサが表面の平面を越えて延在するFSRバンパだけによって中に設置されるドア又は枠の内部(ヒンジ取付け台)に作成される場合がある。このようにFSRセンサを埋め込むことによって、サイズ及びフォームファクタの関与がより小さくなり、そして、より大きい容量のバッテリが使用されることにより、ユニット寿命を10年まで延長してもよい。更に、この実施形態は、ほとんどプロファイルが見えず、視覚に入り込むことがはるかにより少ない。ユニットのサイズの制限は、バッテリの様式に依存する。   Yet another embodiment is attached to the interior of the door, although having the same or similar components as the embodiment of FIGS. 27A-27B. Either during retrofit or assembly, a small cavity may be created inside the door or frame (hinge mount) in which the sensor is installed only by the FSR bumper extending beyond the plane of the surface is there. By embedding the FSR sensor in this way, the contribution of size and form factor is less, and by using a battery of larger capacity, the unit life may be extended up to 10 years. Furthermore, this embodiment has almost no profile visible and much less penetration into vision. Unit size limitations depend on the type of battery.

標準的なドア2710の文脈で説明されるけれども、上記の実施形態のすべては、また、引戸及び引窓に適用できる。自在戸が、現在の提案される実装例のうちの最も複雑なものである。引窓又は引戸に取り付けられると、これらの実施形態は、純粋に直線の経路を有するにもかかわらず、同一の基礎機能を実行する。   Although described in the context of a standard door 2710, all of the above embodiments are also applicable to sliding doors and sliding windows. A universal door is the most complex of the currently proposed implementations. When attached to a sliding window or sliding door, these embodiments perform the same basic function despite having a purely linear path.

本発明の一実施形態に従う方法が図28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。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is shown in FIG. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular architecture.

2801において、ドア/窓は、最初に静止位置にある。2802において動きが検出される場合、2803において、無線uCがそれ自体の低電力/スリープ状態から起動される。2804において、無線uCは、(また問合せの前には低電力状態にあってもよい、及び/又は加速計によって活性化させられていてもよい)近接センサに近接示度をとることについて問い合わせる。それに応じて、近接センサは、2805において示度を作成して、ドア/窓が開いている又は閉じている位置のいずれにあるかを決定する。ドア/窓が開いていると2806において決定される場合、2807において、IoTハブ、IoTサービス、及び/又はユーザデバイスに送信され得るアラーム状態を生成してもよい。最終的に、アラーム状態が調べられた後に、アラーム状態は2809において無効にされてもよい。一実施形態では、アラーム状態は、IoTハブ、IoTサービス、及び/又はユーザのモバイルデバイスから送信される信号に応じて無効にされてもよい。ドア/窓が開いていると2806において決定されない場合、2808において、無線uCは低電力/スリープ状態に戻されてもよく、そして処理は2801まで戻る。   At 2801, the door / window is initially in the resting position. If motion is detected at 2802, then at 2803 the wireless uC is awakened from its own low power / sleep state. At 2804, the wireless uC queries the proximity sensor (which may also be in a low power state prior to query and / or may be activated by the accelerometer) for taking proximity readings. In response, the proximity sensor creates an reading at 2805 to determine if the door / window is in the open or closed position. If it is determined at 2806 that the door / window is open, then at 2807 an alarm condition may be generated that may be sent to the IoT hub, IoT service, and / or user device. Finally, after the alarm condition has been examined, the alarm condition may be disabled at 2809. In one embodiment, alarm conditions may be disabled in response to signals sent from the IoT hub, IoT service, and / or the mobile device of the user. If it is not determined at 2806 that the door / window is open, then at 2808 the wireless uC may be returned to the low power / sleep state and processing returns to 2801.

一実施形態では、ユーザは、ユーザの家庭が「保護された」状態にあるとき(例えば、ユーザが日中に家庭から離れるとき、又はユーザが眠っている夜に)、システムは上記のようにアラームを生成するように構成してもよい。別の時間の間に家庭が保護状態にないとき、IoTデバイス2401の様々な構成要素が、低電力/スリープ状態に入ってもよい。IoTハブ2405からの信号は、次いで、ユーザからの(例えば、ユーザデバイスのアプリを介する)手動入力に応じて、及び/又は毎日のスケジュール(例えば、日夜のユーザ指定時間に)に従って、IoTデバイス2401を動作モードに置いてもよい。   In one embodiment, when the user's home is in a "protected" state (e.g., when the user leaves home during the day, or at night when the user is sleeping), the system is as described above It may be configured to generate an alarm. Various components of the IoT device 2401 may enter a low power / sleep state when the home is not in a protected state for another time. The signal from the IoT hub 2405 is then responsive to a manual input from the user (e.g., via the user device's app) and / or according to a daily schedule (e.g. at a user specified time of day and night) May be placed in the operating mode.

様々な技術が、ドア及び窓にIoTデバイス2401を付着するために使用されてもよく、これらの技術は、例えば、接着剤(例えば、両面テープ)、IoTデバイスの筐体の取付け孔を通って嵌合するようにサイズ設定されたミニチュアねじを含む。
モノのインターネット(IoT)デバイスを制御するための二次通信チャネルを確立するためのシステム及び方法
Various techniques may be used to attach the IoT device 2401 to doors and windows, such as through adhesive (eg, double sided tape), mounting holes in the housing of the IoT device Includes miniature screws sized to mate.
System and method for establishing a secondary communication channel for controlling an internet of things (IoT) device

上記の本発明の実施形態において、安全なチャネルが、IoTハブ又はクライアントデバイスによってそれぞれのIoTデバイスとIoTサービスとの間に確立される(例えば、図16A〜図17及び関連する本文を参照)。いったん確立されると、IoTサービスは、それぞれのIoTデバイスを制御及び構成するためのコマンドを安全に送信してもよい。逆方向に、それぞれのIoTデバイスは、IoTサービスにデータを送信して戻してもよく、そこで、データはエンドユーザによって記憶及び/又はアクセスされてもよい。例として、ドア又は窓がユーザの家庭で開いているとき、この状態を検出するように構成されたIoTデバイスが、ドア/窓が開いているという表示を安全な通信チャネルを介してIoTサービスに送信してもよい。同様に、IoTデバイスがユーザのフロントドアの無線ロック固定具として構成される場合、ユーザは、コマンドをIoTサービスからIoTデバイスまで安全な通信チャネルを介して送信させて、フロントドアをロック解除してもよい。   In the embodiments of the invention described above, a secure channel is established by the IoT hub or client device between each IoT device and the IoT service (see, eg, FIGS. 16A-17 and the associated text). Once established, the IoT service may securely send commands to control and configure each IoT device. In the reverse direction, each IoT device may send data back to the IoT service, where the data may be stored and / or accessed by the end user. As an example, when a door or window is open at the user's home, an IoT device configured to detect this condition displays an indication that the door / window is open to the IoT service via a secure communication channel It may be sent. Similarly, if the IoT device is configured as a wireless lock fixture on the user's front door, the user sends a command from the IoT service to the IoT device via a secure communication channel to unlock the front door It is also good.

上記の構成は、IoTデバイスとIoTサービスとの間に実行可能な接続が存在することを仮定している。しかし、いくつかの例では、IoTサービスへの接続は、実行不可能であってもよい。例えば、IoTサービスがダウンしていてもよく、又は(例えば、セルラーデータネットワーク又は専用家庭インターネット接続を介する)IoTサービスへのインターネット接続が動作不能であってもよい。   The above configuration assumes that there is a viable connection between the IoT device and the IoT service. However, in some instances, the connection to the IoT service may not be feasible. For example, the IoT service may be down, or the Internet connection to the IoT service (eg, via a cellular data network or a dedicated home Internet connection) may be inoperable.

図29に示すように、この問題に対処するために、本発明の一実施形態は、ユーザのクライアントデバイス611とIoTデバイス101との間に二次の通信チャネル2910を確立するための技術を提供することにより、ユーザは、(IoTハブ110とIoTサービス120との間の通信経路上にバツ印で示されるように)IoTサービス120への接続が失われたときにさえ、IoTデバイス101からのデータを制御及び収集してもよい。したがって、IoTデバイス101が無線ドアロックである場合、ユーザは、たとえIoTサービス120への一次の通信チャネル2911が動作不能であっても、二次の通信チャネル2910を使用してユーザのフロントドアをロック解除してもよい。   As shown in FIG. 29, to address this issue, one embodiment of the present invention provides a technique for establishing a secondary communication channel 2910 between the user's client device 611 and the IoT device 101. By doing so, the user may receive a connection from the IoT device 101 even when the connection to the IoT service 120 is lost (as indicated by the cross on the communication path between the IoT hub 110 and the IoT service 120). Data may be controlled and collected. Thus, if the IoT device 101 is a wireless door lock, the user uses the secondary communication channel 2910 to use the front door of the user, even if the primary communication channel 2911 to the IoT service 120 is inoperable. You may unlock it.

一実施形態では、二次のチャネル2910は、Bluetooth Low Energy(BTLE)通信チャネルを備える。しかしながら、本発明の基本原理は、いかなる特定の無線通信プロトコルにも限定されない。   In one embodiment, the secondary channel 2910 comprises a Bluetooth Low Energy (BTLE) communication channel. However, the basic principles of the invention are not limited to any particular wireless communication protocol.

一実施形態では、二次のチャネル鍵2950〜2951のセットがクライアントデバイス611及びIoTデバイス101に記憶又は維持されることにより、IoTデバイス101とクライアントデバイス611との間に安全な二次の通信チャネル2910を確立するために使用される。二次のチャネル鍵2950〜2951は、安全な鍵交換プロトコルを使用して、クライアントデバイス611とIoTデバイス101との間で交換されてもよい。例えば、上記の同一の鍵交換プロトコル(又は、そのサブセット)は、クライアントデバイス611とIoTデバイス101との間で鍵を交換するために使用されてもよい。その代替として、鍵がランダムに生成されて、安全にIoTサービス120からIoTデバイス101及びクライアントデバイス611に(すなわち、IoTサービスへの接続が動作可能である期間の間に)提供されてもよい。   In one embodiment, a secure secondary communication channel between the IoT device 101 and the client device 611 by storing or maintaining a set of secondary channel keys 2950-2951 in the client device 611 and the IoT device 101. Used to establish 2910. Secondary channel keys 2950-2951 may be exchanged between client device 611 and IoT device 101 using a secure key exchange protocol. For example, the same key exchange protocol (or a subset thereof) described above may be used to exchange keys between client device 611 and IoT device 101. Alternatively, the key may be randomly generated and securely provided from the IoT service 120 to the IoT device 101 and the client device 611 (ie, during a period when the connection to the IoT service is operational).

いったん鍵が交換されてしまうと、クライアントデバイス611の暗号化エンジン2960は、それ自体の鍵2950を使用してIoTデバイス101との通信を暗号化してもよく、IoTデバイス101の暗号化エンジン1661は、それ自体の鍵2951を使用してクライアントデバイス611から受信された通信を復号してもよい。反対に、IoTデバイス101の暗号化エンジン1661は、それ自体の鍵を使用して通信を暗号化してもよく、クライアントデバイス611の暗号化エンジン2960は、それ自体の鍵を使用して通信を復号してもよい。   Once the keys are exchanged, the encryption engine 2960 of the client device 611 may encrypt communication with the IoT device 101 using its own key 2950, and the encryption engine 1661 of the IoT device 101 , Its own key 2951 may be used to decrypt the communication received from the client device 611. Conversely, encryption engine 1661 of IoT device 101 may encrypt communications using its own key, and encryption engine 2960 of client device 611 decrypts communications using its own key You may

クライアントデバイスに鍵を記憶することが上記の実施形態よりも安全ではないので、IoTデバイス101によって公表される機能は、第2の通信チャネル2910が使用されるときに限定されてもよい。第2のチャネル2910が使用されるときに公表/可能にされる機能は、また、製品に依存してもよい。例えば、ユーザは、IoTデバイス101からデータのサブセットを取り出すのを可能にされてもよく、及び/又は、IoTデバイス101を構成又は制御するためのコマンドのサブセットを提供されてもよい。例として、IoTデバイスは、「安全な」データとみなされるデータへのユーザーアクセスを拒んでもよく、(例えば、IoTデバイスのセキュリティコードを変える等の)「安全な」コマンドへのアクセスを拒んでもよい。   Because storing the key on the client device is less secure than the above embodiment, the functionality published by the IoT device 101 may be limited when the second communication channel 2910 is used. The functionality that is announced / enabled when the second channel 2910 is used may also be product dependent. For example, the user may be enabled to retrieve a subset of data from the IoT device 101, and / or be provided with a subset of commands to configure or control the IoT device 101. As an example, an IoT device may refuse user access to data considered to be "safe" data, and may refuse access to "secure" commands (eg, change the security code of the IoT device) .

無線ドアロック等の特定タイプのIoTデバイス101は、単一の単純な機能を有してもよい。一実施形態では、これらの機能へのアクセスは、追加のセキュリティの層を使用して、二次のチャネル2910を介して提供される。例えば、一実施形態では、IoTデバイスの認証モジュール2970は、N桁の数又は英数字パスワード等のセキュリティパスコード2971によって構成される。例えば、このことは、一次の安全な通信チャネル1911がIoTサービス120とIoTデバイス101との間に確立されるという期間中に実行されてもよい。IoTサービス120に接続すると、ユーザは、クライアントデバイス611のパスコードエントリアプリ2920を介してパスコードを選んでもよい。パスコードは、次いで、IoTサービス120から安全に送信されて、IoTデバイス101の安全な記憶装置内に安全に記憶されてもよい。   Certain types of IoT devices 101, such as wireless door locks, may have a single simple function. In one embodiment, access to these functions is provided via the secondary channel 2910 using an additional layer of security. For example, in one embodiment, the authentication module 2970 of the IoT device is configured with a security pass code 2971 such as an N-digit number or an alphanumeric password. For example, this may be performed during the time when the primary secure communication channel 1911 is established between the IoT service 120 and the IoT device 101. Once connected to the IoT service 120, the user may select a passcode via the passcode entry application 2920 of the client device 611. The passcode may then be securely transmitted from the IoT service 120 and stored securely in the secure storage of the IoT device 101.

その後、ユーザが(例えば、上記のような二次のチャネル鍵を使用して)クライアントデバイス611から二次の通信チャネル2910を確立するときに、IoTデバイス101は、ユーザに、安全なパスコードを入力することを促してもよい。ユーザがパスコードエントリアプリ2920から正しく安全なパスコードを入力する場合、認証モジュール2970が、ユーザを認証して、IoTデバイス101(又は、それの指定サブセット)によって実行されるべきデータ及び機能へのアクセスを提供することになる。一実施形態では、認証エンジン2970は、指定された数のパスコード試行が失敗した後に、二次の通信チャネル2910を切断することになる。例えば、IoTデバイス101が無線ドアロックである場合、パスコードは、ユーザの家庭へのエントリのためのセキュリティの追加の層として作用する。   Then, when the user establishes a secondary communication channel 2910 from the client device 611 (e.g., using the secondary channel key as described above), the IoT device 101 can provide the user with a secure passcode. You may be prompted to enter. If the user enters the correct secure passcode from the passcode entry application 2920, the authentication module 2970 authenticates the user to the data and functions to be performed by the IoT device 101 (or a designated subset of it). It will provide access. In one embodiment, authentication engine 2970 will disconnect the secondary communication channel 2910 after a specified number of passcode attempts have failed. For example, if the IoT device 101 is a wireless door lock, the passcode acts as an additional layer of security for entry into the user's home.

本発明の一実施形態に従う方法が図30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、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is shown in FIG. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

3001において、安全な接続が、(例えば、上記の安全な鍵交換技術を使用して、IoTデバイスによって)IoTサービスとIoTデバイスとの間に確立される。3002において、二次の鍵交換が、IoTデバイスとクライアントデバイスとの間で実行される。上記のように、このことは、(例えば、鍵のランダムなセットを生成して、IoTデバイス及びクライアントデバイスのそれぞれに鍵を安全に提供してもよい)クライアントデバイスとIoTデバイスとの間で直接、又はIoTサービスを介してを含む様々な方法で達成されてもよい。   At 3001, a secure connection is established between the IoT service and the IoT device (e.g., by the IoT device using the secure key exchange technique described above). At 3002, a secondary key exchange is performed between the IoT device and the client device. As noted above, this is directly between the client device and the IoT device (eg, which may generate a random set of keys to securely provide the key to each of the IoT device and client device) Or may be achieved in various ways, including through IoT services.

3003において、IoTデバイスは、安全なパスコードによってプログラミングされる。上記のように、このことは、ユーザにN桁の数値コード又は英数字コードを入力することを促す、ユーザのクライアントデバイスのアプリを介して実行されてもよい。パスコードは、IoTサービスとIoTデバイスとの間に確立された安全なチャネルを介してIoTデバイスに安全に送信されてもよい。   At 3003, the IoT device is programmed with a secure passcode. As noted above, this may be performed via an application on the user's client device, prompting the user to enter an N-digit numeric code or alphanumeric code. The passcode may be securely transmitted to the IoT device via a secure channel established between the IoT service and the IoT device.

一次の安全な接続の失敗が3004において決定される場合、3005において、クライアントデバイスとIoTデバイスとの間の二次の安全な接続が、二次の通信プロトコルを使用して確立されてもよい。一実施形態では、二次のプロトコルは、3002において交換された二次の鍵を使用して、IoTデバイスとクライアントデバイスとの間の通信を暗号化する。上記のように、基礎の無線通信プロトコルは、BTLE又は別のローカル無線プロトコルを使用して実装されてもよい。   If a primary secure connection failure is determined at 3004, at 3005, a secondary secure connection between the client device and the IoT device may be established using a secondary communication protocol. In one embodiment, the secondary protocol uses the secondary key exchanged at 3002 to encrypt communication between the IoT device and the client device. As mentioned above, the underlying wireless communication protocol may be implemented using BTLE or another local wireless protocol.

3006において、IoTデバイスは、ユーザにユーザのクライアントデバイスを介して安全なパスワードを入力することを促す。ユーザによる正しいパスコードの入力が3007において決定される場合、IoTデバイスは、3008においてそれ自体のデータ及び機能(又は、そのサブセット)へのアクセスを許可する。ユーザが正しいパスコードを入力しない場合、3009において、IoTデバイスへのアクセスが拒否される。   At 3006, the IoT device prompts the user to enter a secure password via the user's client device. If the correct passcode entry by the user is determined at 3007, the IoT device grants at 3008 access to its own data and functions (or a subset thereof). If the user does not enter the correct passcode, then at 3009, access to the IoT device is denied.

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。   Embodiments of the present invention may include the various steps described above. The process may be embodied in machine-executable instructions that may be used to cause a general purpose or special purpose processor to perform the process. Alternatively, these steps may be performed by specific hardware components including hardwired logic to perform the steps, or by any combination of programmed computer components and custom hardware components. Can.

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。   As described herein, the instructions are configured to perform certain operations or are stored in a memory in which predetermined functions or software instructions are embodied in a non-transitory computer readable medium. It may refer to a specific configuration of hardware, such as an application specific integrated circuit (ASIC) that has been Thus, the techniques shown in the drawings may be implemented using code and data stored and executed on one or more electronic devices (eg, end stations, network elements, etc.). Such electronic devices include non-transitory computer machine readable storage media (eg, magnetic disks, optical disks, random access memory, read only memory, flash memory devices, phase change memory), as well as temporary computer machine readable communication media (eg For example, code and data may be stored and / or internally using a computer machine readable storage medium such as a carrier wave, an infrared signal, an electrical, optical, acoustic or other form of propagated signal such as a digital signal. Or communicate with other electronic devices via a network). In addition, such electronic devices typically include one or more storage devices (non-transitory machine-readable storage media), user input / output devices (eg, keyboards, touch screens, and / or displays), and It includes a set of one or more processors coupled to one or more other components, such as network connections. The coupling of a set of processors to other components is typically performed through one or more buses and bridges (also called bus controllers). Each of the storage device and the signal carrying the network traffic represents one or more machine readable storage media and a machine readable communication medium. Thus, the storage device of a given electronic device typically stores code and / or data for execution on the set of one or more processors of the electronic device. It should be appreciated that one or more parts of the embodiments of the present invention may be implemented using different combinations of software, firmware and / or hardware.

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。   Throughout the detailed description, for the purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced without some of these specific details. In certain instances, known structures and functions have not been described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention. Accordingly, the scope and spirit of the present invention should be determined in terms of the following claims.

図31は、IoTデバイス101の一実施形態を示し、この実施形態において、BTLE通信インターフェース3110は、データが送信される準備ができているときにアドバタイジング間隔を調節するアドバタイジング間隔選択ロジック3111を含む。それに加えて、IoTハブ110のBTLE通信インターフェース3120は、アドバタイジング間隔の変化を検出し、確認応答を与え、及びデータを受信するためのアドバタイジング間隔検出ロジック3121を含む。   FIG. 31 illustrates one embodiment of an IoT device 101, in which BTLE communication interface 3110 includes advertising interval selection logic 3111 that adjusts the advertising interval when data is ready to be sent. In addition, BTLE communication interface 3120 of IoT hub 110 includes advertising interval detection logic 3121 for detecting changes in advertising intervals, providing acknowledgments, and receiving data.

特に、示している実施形態では、IoTデバイス101のアプリケーション3101は、それが送信されるべきデータを有することを示す。それに応じて、アドバタイジング間隔選択ロジック3111は、アドバタイジング間隔を修正してデータが送信されるべきこと(例えば、間隔を.75T又はなんらかの別の値に変えること等)をIoTハブ110に通知する。アドバタイジング間隔検出ロジック3121が変化を検出すると、BTLE通信インターフェース3120は、IoTデバイス101のBTLE通信インターフェース3110に接続して、それがデータを受信する準備ができていることを示す。IoTデバイス101のBTLE通信インターフェース3110は、次いで、IoTハブのBTLE通信インターフェース3120にデータを送信する。IoTハブは、次いで、自らを通してIoTサービス120に、及び/又はユーザのクライアントデバイス(図示せず)にデータを渡してもよい。データが送信された後に、アドバタイジング間隔選択ロジック3111は、次いで、通常のアドバタイジング間隔(例えば、AI=T)に戻ってもよい。   In particular, in the illustrated embodiment, the application 3101 of the IoT device 101 indicates that it has data to be transmitted. In response, the advertising interval selection logic 3111 notifies the IoT hub 110 that the advertising interval should be modified and data should be sent (e.g., changing the interval to .75T or some other value). When advertising interval detection logic 3121 detects a change, BTLE communication interface 3120 connects to BTLE communication interface 3110 of IoT device 101 to indicate that it is ready to receive data. The BTLE communication interface 3110 of the IoT device 101 then sends data to the BTLE communication interface 3120 of the IoT hub. The IoT hub may then pass data through to itself to the IoT service 120 and / or to the user's client device (not shown). After the data has been sent, advertising interval selection logic 3111 may then return to the normal advertising interval (eg, AI = T).

本発明の一実施形態では、安全な通信チャネルが、上記のセキュリティ/暗号化技術のうちの1つ又は複数を使用して、IoTデバイス101とIoTサービス120との間に確立される(例えば、図16A〜図23C及び関連する本文を参照)。例えば、一実施形態では、IoTサービス120は、上記のようにIoTデバイス101との鍵交換を実行して、IoTデバイス101とIoTサービス120との間のすべての通信を暗号化する。   In one embodiment of the present invention, a secure communication channel is established between the IoT device 101 and the IoT service 120 using one or more of the security / encryption techniques described above (eg, 16A-23C and related text). For example, in one embodiment, the IoT service 120 performs key exchange with the IoT device 101 as described above to encrypt all communication between the IoT device 101 and the IoT service 120.

本発明の一実施形態に従う方法が図32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、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

3200において、IoTデバイスは、(例えば、時間Tによって分離される)アドバタイジングパケットを生成するときに、標準のアドバタイジング間隔を使用する。3202において、IoTデバイスは、送るべきデータを有することが3201において決定されるまで、標準のアドバタイジング間隔を維持する。次いで、3203において、IoTデバイスは、アドバタイジング間隔を切り換えて送信するべきデータを有することを示す。3204において、IoTハブ又は別のネットワークデバイスは、IoTデバイスとの接続を確立することにより、IoTデバイスがそれ自体のデータを送信するのを可能にする。最終的に、3205において、IoTデバイスは、それ自体の保留データをIoTハブに送信する。   At 3200, the IoT device uses a standard advertising interval when generating advertising packets (e.g., separated by time T). At 3202, the IoT device maintains a standard advertising interval until it is determined at 3201 to have data to send. Then, at 3203, the IoT device indicates to switch advertising intervals to have data to transmit. At 3204, the IoT hub or another network device enables the IoT device to transmit its own data by establishing a connection with the IoT device. Finally, at 3205, the IoT device sends its own pending data to the IoT hub.

アドバタイジング間隔技術がBTLEプロトコルと関連して本明細書に記載されているけれども、本発明の基礎原理は、BTLEに限定されないことを留意すべきである。実際に、本発明の基礎原理は、デバイス同士の間に無線通信を確立するためのアドバタイジング間隔を選択する任意のシステムに実装されてもよい。   It should be noted that although the advertising interval technology is described herein in connection with the BTLE protocol, the underlying principles of the present invention are not limited to BTLE. In fact, the underlying principles of the present invention may be implemented in any system that selects advertising intervals for establishing wireless communication between devices.

それに加えて、専用のIoTハブ110が上記の多くの実施形態に示されているけれども、専用のIoTハブハードウェアプラットホームが本発明の基礎原理に従うのに必要ではない。例えば、上記の様々なIoTハブは、iPhones(登録商標)及びAndroid(登録商標)デバイス等の様々な別のネットワーキングデバイス内で実行されるソフトウェアとして実装されてもよい。実際に、本明細書に記載されたIoTハブは、(例えば、BTLE又は別のローカル無線プロトコルを使用して)IoTデバイスと通信することができる、及び(例えば、WiFi又はセルラーのデータ接続を使用してIoTサービスに)インターネットを介して接続を確立することができる任意のデバイスに実装されてもよい。
無線通信パターンを曖昧化するための装置及び方法
In addition, although a dedicated IoT hub 110 is shown in many of the above embodiments, a dedicated IoT hub hardware platform is not required to follow the basic principles of the present invention. For example, the various IoT hubs described above may be implemented as software executing in various other networking devices such as iPhones® and Android® devices. In fact, the IoT hub described herein can communicate with the IoT device (e.g., using BTLE or another local wireless protocol), and (e.g., use a WiFi or cellular data connection) It may be implemented in any device that can establish a connection via the Internet)).
Apparatus and method for obscuring wireless communication patterns

たとえIoTサービスとIoTデバイスとの間で送信されるデータが上記の技術を使用して暗号化されるとしても、IoTサービスとIoTデバイスとの間の無線トランザクションが収集されて分析されることによりユーザ行動を決定する。例えば、図33に示すように、IoTサービス120は、IoTデバイスが無線ドアロックである場合に、指定時点t0においてIoTデバイスにコマンド3302を送信して、ドアをロック解除する等の特定の機能を実行してもよい。示すように、コマンドは、IoTハブ110のWANインターフェース3321及びローカル無線通信インターフェース3320を通して(又は、IoTハブ機能を実装するモバイルデバイス又は別のデバイスを介して)渡されてもよい。IoTデバイス101のアプリケーション特有のプログラムコード3315は、次いで、3303においてコマンドを実行して、第2の時間t1においてローカル無線通信モジュール3310に応答を提供してもよい。無線通信モジュールは、次いで、t2において応答3304を送信する。一般に、無線リンクを介して送信されるコマンド3302と、コマンド3303の実行と、IoTサービスに送信して戻される応答3304との間のタイミングは、すべて予測可能な様式で生じることになる。例えば、コマンド3302を受信すると、アプリケーション3315は、概してそのコマンドを実行することと、応答3304を返すこととに同一の時間を要してもよい。したがって、無線通信を聴いている何者かは、通信パターンを暗号解読して、ユーザがユーザのドアをロック解除(又はロック固定)している、又は、様々な別のデバイス特有の機能を実行していることを理解し得る。 Even if the data sent between the IoT service and the IoT device is encrypted using the above technology, the wireless transaction between the IoT service and the IoT device is collected and analyzed Determine the action. For example, as shown in FIG. 33, IoT service 120, when IoT device is a wireless door lock, sends a command 3302 to the IoT device at the designated time t 0, the particular function, such as unlocking the door May be performed. As shown, the commands may be passed through the WAN interface 3321 and the local wireless communication interface 3320 of the IoT hub 110 (or via a mobile device or another device implementing the IoT hub function). Application specific program code 3315 for IoT device 101 may then execute the command at 3303, may provide a response to the local wireless communication module 3310 in the second time t 1. Wireless communication module then sends a response 3304 at t 2. Generally, the timing between the command 3302 sent over the wireless link, the execution of the command 3303 and the response 3304 sent back to the IoT service will all occur in a predictable manner. For example, upon receiving command 3302, application 3315 may generally take the same time to execute the command and return response 3304. Thus, someone listening to the wireless communication decrypts the communication pattern and the user unlocks (or locks) the user's door or performs various other device-specific functions. Understand what you are doing.

これらの懸念に対処するために、本発明の一実施形態は、IoTデバイス101とIoTサービス120との間の通信パターンを不明瞭化又は曖昧化するための技術を実行する。図34は、かかる一実施形態を示し、この実施形態では、IoTデバイス101のサービスプログラムコード3321及び/又はローカル無線通信インターフェース3310は、本明細書に記載された様々な技術を実装するためのメッセージ通信曖昧化ロジック3411、3410を含む。特に、一実施形態では、t0においてコマンド3302を受信すると、アプリケーション3315は、t1においてそれ自体のアプリケーション特有の機能を実行して応答を提供する。しかし、図33に示す実施形態とは対照的に、図34では、メッセージ通信曖昧化ロジック3410は、応答3404を送信するためのタイミング遅延を導入する。したがって、t2において応答を送信する代わりに、それはt2+Nにおいて応答を送信し、ここで、Nは、時間の指定範囲内でランダムに選択された値であってもよい。タイミングを変えることに加えて、一実施形態では、メッセージ通信曖昧化ロジック3410は、別の技術を実行して指定の又はランダムな量だけ応答3404のサイズを修正する(例えば、応答パケットにM個の追加のバイトを付加する)等、応答を曖昧化してもよい。この態様では、IoTサービスとIoTデバイスとの間のトランザクションは、先の実施形態におけるよりも予測が難しくなる。 To address these concerns, one embodiment of the present invention implements techniques for obfuscating or obscuring the communication patterns between the IoT device 101 and the IoT service 120. FIG. 34 illustrates one such embodiment in which service program code 3321 and / or local wireless communication interface 3310 of IoT device 101 are messages for implementing the various techniques described herein. Communication disambiguating logic 3411, 3410 is included. In particular, in one embodiment, upon receiving the command 3302 at t 0, the application 3315 provides a response by executing its own application-specific functions of the t 1. However, in contrast to the embodiment shown in FIG. 33, in FIG. 34, the message communication disambiguating logic 3410 introduces a timing delay for sending the response 3404. Thus, instead of sending a response at t 2 , it sends a response at t 2 + N, where N may be a randomly selected value within a specified range of time. In addition to changing timing, in one embodiment, the message communication disambiguating logic 3410 performs another technique to modify the size of the response 3404 by a specified or random amount (eg, M in response packets) The response may be obscured, such as appending additional bytes of In this aspect, transactions between the IoT service and the IoT device are more difficult to predict than in the previous embodiments.

図35は、IoTサービス120とIoTデバイス101との間の通信を曖昧化するための別の実施形態を示す。この実施形態では、IoTサービス120のメッセージ通信曖昧化ロジック3411は、コマンドパケット3302の前後のいずれかにおいて曖昧化パケット3501を送信する。図35に示す特定の例では、それは、前に(すなわち、時間txにおいて)送信される。一実施形態では、曖昧化パケット3501は、暗号化されたメッセージを含み、このメッセージは、IoTデバイス101のメッセージ通信曖昧化ロジック3410に(例えば、図35の値Lによって識別される100ms、200ms等の)将来のなんらかの特定時間において返信メッセージ3502を送信させる。応答3502を送信する前に待機するための特定の時間は、曖昧化パケット3501において指定されてもよい。その代替として、待機時間の長さは、IoTデバイス101のメッセージ通信曖昧化ロジック3410によって指定されてもよい。例えば、時間の長さは、IoTサービス120のメッセージ通信曖昧化ロジック3411によって、又はIoTデバイス101のメッセージ通信曖昧化ロジック3410によってランダムに選択されてもよい。応答が送信される時間をランダム化することは、ハッカーが真のトラフィック2602、2604と(本質的にノーオペレーショントラフィックである)曖昧化トラフィック2801、2802との間で区別することを困難にする。示すように、IoTデバイス101のメッセージ通信曖昧化ロジック2710は、それでも実際の応答2604を送信するためのランダムな遅延を実装して、トラフィックを更に曖昧化してもよい。 FIG. 35 shows another embodiment for obscuring communication between the IoT service 120 and the IoT device 101. In this embodiment, the message communication disambiguating logic 3411 of the IoT service 120 sends the disambiguating packet 3501 either before or after the command packet 3302. In the particular example shown in FIG. 35, it is sent earlier (ie, at time t x ). In one embodiment, the disambiguating packet 3501 comprises an encrypted message, which is sent to the messaging communication disguising logic 3410 of the IoT device 101 (eg, 100 ms, 200 ms, etc. identified by the value L in FIG. 35) Send a reply message 3502 at some specific time in the future). The specific time to wait before sending the response 3502 may be specified in the disambiguating packet 3501. Alternatively, the length of the waiting time may be specified by the message communication disambiguating logic 3410 of the IoT device 101. For example, the length of time may be randomly selected by the messaging communication logic 3411 of the IoT service 120 or by the messaging logic 3410 of the IoT device 101. Randomizing the times at which responses are sent makes it difficult for hackers to distinguish between true traffic 2602, 2604 and obfuscated traffic 2801, 2802 (which is essentially no operation traffic). As shown, the message communication disambiguating logic 2710 of the IoT device 101 may still implement a random delay to send the actual response 2604 to further obscure the traffic.

それに加えて、一実施形態では、曖昧化パケット2801は、IoTデバイス101のメッセージ通信曖昧化ロジック2710に1つ又は複数のおとりアドバタイズメントパケット2804を送信することを命令してもよい。上記の安全BTLE技術を使用するIoTデバイスは、なんらかのプログラミング可能な間隔において、それらが自らが利用可能であることを示すRF「チャープ」を送信するという「アドバタイジング」を実行する。誰でも、このアドバタズメントパケットを盗聴及び傍聴することができる。アドバタイズメントの部分として、1ビットが使用されて、IoTサービス120がIoTデバイスが読み出すためのデータを有することを示す。このように、IoTサービス120が曖昧化パケット2801を送信するとき、それは、また、デバイスが将来のいくつかのプログラミング可能な時間において、おとりアドバタイズメントを送信することを要求してもよい。この追加機構は、(明瞭である)アドバタイズメントを盗聴するハッカーが真のものとおとりとの間で区別するのを困難にする。   Additionally, in one embodiment, the disambiguating packet 2801 may instruct the messaging communication disguising logic 2710 of the IoT device 101 to send one or more decoy advertisement packets 2804. IoT devices using the secure BTLE technology described above perform "advertising" that they transmit an RF "chirp" indicating that they are available at some programmable interval. Anyone can eavesdrop and listen to this advertisement packet. As part of the advertisement, one bit is used to indicate that the IoT service 120 has data for the IoT device to read. Thus, when the IoT service 120 sends an obfuscation packet 2801, it may also require the device to send decoy advertisements at some future programmable time. This additional mechanism makes it difficult for hackers who eavesdrop on advertisements (which are clear) to distinguish between true and decoy.

一実施形態では、上記の様々な曖昧化技術は、IoTデバイス101の曖昧化ルール2712及びIoTサービス120の曖昧化ルール2713のセットに基づいてプログラミング可能である。ルール2712は、例えば、曖昧化パケット2801、応答2802、及びおとりアドバタイズメント2804に対して使用されるべき特定のタイミングを指定してもよい。一実施形態では、ルール2712、2713は、システムの最新の状態変数2720、2721にそれぞれ従って、メッセージ通信曖昧化ロジック2710、2711の動作を指定する。最新の状態変数2720、2721は、通信が曖昧化されている対象のIoTデバイス101のタイプ、IoTデバイス101の最新のバッテリレベル、時刻、最新の天気等の高水準因子を含んでもよい。例えば、特定のIoTデバイス101は、予測可能な周期的な通信パターンを本来的に生成してはならない。かかるIoTデバイスに対して、本明細書に記載された曖昧化技術は、最小のものに設定されてもよい。更に、IoTデバイス101のバッテリ寿命が短い(例えば、閾値を下回る)場合、より少ない数の曖昧化パケット2801及びおとりアドバタイズメント2804が、バッテリ寿命を保つために生成されてもよい。勿論、様々な異なるタイプのルールが、本発明の基礎原理に従いながら指定されてもよい。   In one embodiment, the various disambiguation techniques described above are programmable based on the set of disambiguation rules 2712 of the IoT device 101 and the disambiguation rules 2713 of the IoT service 120. The rules 2712 may specify, for example, particular timings to be used for the disambiguating packet 2801, the response 2802, and the decoy advertisement 2804. In one embodiment, rules 2712 2713 specify the operation of messaging communication disambiguating logic 2710 2711 according to the latest state variables 2720 2721 respectively of the system. The latest state variables 2720, 2721 may include high-level factors such as the type of IoT device 101 for which communication is being obscured, the latest battery level of the IoT device 101, the time of day, the latest weather, and so on. For example, a particular IoT device 101 should not inherently generate predictable periodic communication patterns. For such IoT devices, the obfuscation techniques described herein may be set to a minimum. Further, if the battery life of the IoT device 101 is short (eg, below a threshold), a smaller number of obfuscated packets 2801 and decoy advertisements 2804 may be generated to preserve battery life. Of course, various different types of rules may be specified in accordance with the basic principles of the present invention.

本発明の一実施形態に従う方法が図29に示されている。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てもよいけれども、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。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is shown in FIG. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

2900において、IoTデバイスは、IoTサービスからコマンドを受信し、2901においてコマンドを実行する。2902において、メッセージ通信曖昧化ロジックは、応答のタイミングを調節する。上記のように、このことは、ランダムな又は予め選択されたタイミング遅延を挿入することによって達成されてもよい。2903において、IoTデバイスは、調節されたタイミングに従って応答を送信する。   At 2900, the IoT device receives a command from the IoT service and executes the command at 2901. At 2902, the message communication disambiguating logic adjusts the timing of the response. As mentioned above, this may be achieved by inserting random or pre-selected timing delays. At 2903, the IoT device sends a response according to the adjusted timing.

一実施形態に従う別の方法が図30に示されている。3000において、IoTサービスは、IoTデバイスにコマンド(例えば、ドアをロック解除するためのコマンド)を送信する。3001において、IoTサービスは、IoTデバイスに曖昧化パケットを送信する。上記のように、曖昧化パケットは、コマンドの前後のいずれかにおいて送信されてもよい。3002において、IoTデバイスは、コマンドを実行して(例えば、ドアをロック解除して)応答を送信する。一実施形態では、タイミング遅延は、(例えば、図29に関して説明されたような)応答のために使用されてもよい。3003において、IoTデバイスは、曖昧化パケットに曖昧化応答を送信する。一実施形態では、曖昧化パケットは、タイミングが応答のために使用されることを示す。別の実施形態では、IoTデバイスは、(例えば、指定範囲内のランダムな時間長を選択して)応答のためのタイミングを決定する。曖昧化応答は、選択されたタイミングによって、応答の前後のいずれかにおいてコマンドに送信されてもよい。3004において、IoTデバイスは、曖昧化パケットに応じて、おとりアドバタイズメントを送信する。おとりアドバタイズメントは、単独で、又は曖昧化応答の送信に付加して送信されてもよい。   Another method according to one embodiment is shown in FIG. At 3000, the IoT service sends a command (eg, a command to unlock the door) to the IoT device. At 3001, the IoT service sends an obfuscation packet to the IoT device. As mentioned above, the disambiguating packet may be sent either before or after the command. At 3002, the IoT device executes a command (eg, unlocks the door) and sends a response. In one embodiment, timing delays may be used for responses (eg, as described with respect to FIG. 29). At 3003, the IoT device sends an obfuscation response to the obfuscation packet. In one embodiment, the obfuscation packet indicates that timing is used for the response. In another embodiment, the IoT device determines the timing for the response (eg, selecting a random length of time within a specified range). The obfuscated response may be sent to the command either before or after the response, depending on the timing selected. At 3004, the IoT device sends decoy advertisements in response to the obfuscated packet. The decoy advertisement may be sent alone or in addition to the sending of the obfuscation response.

図24は、IoTデバイス101の一実施形態を示し、この実施形態では、BTLE通信インターフェース2410が、データが送信される準備ができているときにアドバタイジング間隔を調節するアドバタイジング間隔選択ロジック2411を含む。それに加えて、IoTハブ110のBTLE通信インターフェース2420は、アドバタイジング間隔検出ロジック2421を含むことにより、アドバタイジング間隔の変化を検出し、確認応答を与え、データを受信する。   FIG. 24 illustrates one embodiment of an IoT device 101, in which BTLE communication interface 2410 includes advertising interval selection logic 2411 that adjusts the advertising interval when data is ready to be sent. In addition, the BTLE communication interface 2420 of the IoT hub 110 includes an advertising interval detection logic 2421 to detect changes in the advertising interval, provide acknowledgments, and receive data.

特に、示している実施形態では、IoTデバイス101のアプリケーション2401は、送信されるべきデータが有することを示す。それに応じて、アドバタイジング間隔選択ロジック2411は、アドバタイジング間隔を修正することにより、データが送信されるべきこと(例えば、間隔を.75T、又はなんらかの別の値に変えること等)をIoTハブ110に通知する。アドバタイジング間隔検出ロジック2421が変化を検出すると、BTLE通信インターフェース2420は、IoTデバイス101のBTLE通信インターフェース2410に接続して、それがデータを受信する準備ができていることを示す。IoTデバイス101のBTLE通信インターフェース2410は、次いで、IoTハブのBTLE通信インターフェース2420にデータを送信する。IoTハブは、次いで、自らを通してIoTサービス120に、及び/又はユーザのクライアントデバイス(図示せず)にデータを渡してもよい。データが送信された後に、アドバタイジング間隔選択ロジック2411は、次いで、通常のアドバタイジング間隔(例えばAI=T)に戻ってもよい。   In particular, in the illustrated embodiment, the application 2401 of the IoT device 101 indicates that the data to be transmitted has. In response, advertising interval selection logic 2411 notifies IoT hub 110 that the data should be sent (eg, changing the interval to .75 T, or some other value) by modifying the advertising interval. Do. When advertising interval detection logic 2421 detects a change, BTLE communication interface 2420 connects to BTLE communication interface 2410 of IoT device 101 to indicate that it is ready to receive data. The BTLE communication interface 2410 of the IoT device 101 then sends data to the BTLE communication interface 2420 of the IoT hub. The IoT hub may then pass data through to itself to the IoT service 120 and / or to the user's client device (not shown). After the data has been sent, advertising interval selection logic 2411 may then return to the normal advertising interval (eg, AI = T).

本発明の一実施形態では、安全な通信チャネルが、上記のセキュリティ/暗号化技術のうちの1つ又は複数を使用して、IoTデバイス101とIoTサービス120との間に確立される(例えば、図16A〜23C及び関連する本文を参照)。例えば、一実施形態では、IoTサービス120は、上記のようにIoTデバイス101との鍵交換を実行して、IoTデバイス101とIoTサービス120との間のすべての通信を暗号化する。   In one embodiment of the present invention, a secure communication channel is established between the IoT device 101 and the IoT service 120 using one or more of the security / encryption techniques described above (eg, 16A-23C and related text). For example, in one embodiment, the IoT service 120 performs key exchange with the IoT device 101 as described above to encrypt all communication between the IoT device 101 and the IoT service 120.

本発明の一実施形態に従う方法が図25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、いかなる特定のシステムアーキテクチャにも限定されない。   A method in accordance with one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The method may be implemented in the context of the system architecture described above, but is not limited to any particular system architecture.

2500において、(例えば、時間Tによって分離された)アドバタイジングパケットを生成するときに、IoTデバイスは、標準のアドバタイジング間隔を使用する。IoTデバイスは、2502において、それが送るべきデータを有することが2501において決定されるまで、標準のアドバタイジング間隔を維持する。次いで、2503において、IoTデバイスは、アドバタイジング間隔を切り換えることにより、送信するべきデータを有することを示す。2504において、IoTハブ又は別のネットワークデバイスは、IoTデバイスとの接続を確立することにより、IoTデバイスがそれ自体のデータを送信するのを可能にする。最終的に、2505において、IoTデバイスは、それ自体の保留データをIoTハブに送信する。   At 2500, the IoT device uses a standard advertising interval when generating advertising packets (eg, separated by time T). The IoT device maintains a standard advertising interval at 2502 until it is determined at 2501 that it has data to send. Then, at 2503, the IoT device indicates that it has data to transmit by switching the advertising interval. At 2504, the IoT hub or another network device enables the IoT device to transmit its own data by establishing a connection with the IoT device. Finally, at 2505, the IoT device sends its own pending data to the IoT hub.

Claims (66)

モノのインターネット(IoT)デバイスとクライアントデバイスとの間に二次の通信チャネルを確立する方法であって、
一次の鍵のセットを使用して前記IoTデバイスとIoTサービスとの間に一次の安全な通信チャネルを確立することと、
前記一次の安全な通信チャネルを使用して二次の鍵交換を実行することであって、前記クライアントデバイス及び前記IoTデバイスは、それぞれ前記二次の鍵交換の後に二次の鍵のセットを提供される、ことと、
前記一次の安全な通信チャネルが動作不能であることを検出することと、
それに応じて、前記二次の鍵のセットを使用して、前記クライアントデバイスと前記IoTデバイスとの間に二次の安全な無線接続を確立することであって、前記クライアントデバイスは、前記二次の安全な無線接続を介して前記IoTデバイスによって利用可能にされたデータ及び/又は機能へのアクセスを提供される、ことと、
を含む、方法。
A method of establishing a secondary communication channel between an Internet of Things (IoT) device and a client device, comprising:
Establishing a primary secure communication channel between the IoT device and the IoT service using a primary key set;
Performing the secondary key exchange using the primary secure communication channel, wherein the client device and the IoT device respectively provide a set of secondary keys after the secondary key exchange To be done
Detecting that the primary secure communication channel is inoperable;
Accordingly, establishing a secondary secure wireless connection between the client device and the IoT device using the set of secondary keys, the client device being configured to: Providing access to data and / or functions made available by the IoT device via a secure wireless connection of
Method, including.
前記二次の安全な無線接続を介する前記データ及び/又は機能へのアクセスは、前記一次の安全な通信チャネルを介して接続されるときよりも前記データ及び/又は機能へのより限定されたアクセスを含む、請求項1に記載の方法。   Access to the data and / or functions via the secondary secure wireless connection is more limited access to the data and / or functions than when connected via the primary secure communication channel The method of claim 1, comprising: パスコードを前記IoTデバイスに記憶することと、
ユーザに前記パスコードを前記クライアントデバイスから入力することを要求することと、
前記ユーザが正しいパスコードを前記無線デバイスから入力する場合にだけ、前記IoTデバイスの前記データ及び/又は機能へのアクセスを提供することと、を更に含む、請求項1に記載の方法。
Storing a pass code in the IoT device;
Requesting the user to enter the passcode from the client device;
The method according to claim 1, further comprising: providing access to the data and / or functionality of the IoT device only if the user inputs a correct passcode from the wireless device.
前記パスコードを前記IoTデバイスに記憶する前に、最初に前記パスコードを前記クライアントデバイスのアプリから受信することを更に含み、前記ユーザが前記パスコードを選び、前記パスコードは、前記一次の安全な通信チャネルを介して前記IoTデバイスに送信される、請求項3に記載の方法。   The method further comprises first receiving the passcode from an application of the client device prior to storing the passcode in the IoT device, the user selecting the passcode, the passcode indicating the first order safety The method according to claim 3, wherein the method is transmitted to the IoT device via a common communication channel. 前記二次の安全な無線接続を確立すると、前記ユーザに前記パスコードを入力することを促すために、前記クライアントデバイスの前記アプリを実行することを更に含み、前記パスコードは、前記IoTデバイスが前記データ及び/又は機能へのアクセスを提供する前に、前記アプリから前記IoTデバイスに送信される、請求項4に記載の方法。   The method further comprises executing the application of the client device to prompt the user to enter the passcode upon establishing the secondary secure wireless connection, the passcode comprising: The method according to claim 4, wherein the application transmits to the IoT device before providing access to the data and / or functions. 前記IoTデバイスは、無線ドアロックを備え、前記二次の安全な通信チャネルを介してアクセスされるべき少なくとも1つの機能が、前記ドアロックをロック解除することを含む、請求項5に記載の方法。   6. The method according to claim 5, wherein the IoT device comprises a wireless door lock and at least one function to be accessed via the secondary secure communication channel comprises unlocking the door lock. . 一次の鍵のセットを使用して、前記IoTデバイスとIoTサービスとの間に一次の安全な通信チャネルを確立することが、
IoTハブ又はクライアントデバイスを通して前記IoTサービスと前記IoTデバイスとの間に通信を確立することと、
サービス公開鍵及びサービス秘密鍵を前記IoTサービス上の第1の暗号化エンジンの鍵生成ロジックによって生成することと、
デバイス公開鍵及びデバイス秘密鍵を前記IoTデバイス上の第2の暗号化エンジンの鍵生成ロジックによって生成することと、
前記サービス公開鍵を前記第1の暗号化エンジンから前記第2の暗号化エンジンに送信し、前記デバイス公開鍵を前記第2の暗号化エンジンから前記第1の暗号化エンジンに送信することと、
前記デバイス公開鍵及び前記サービス秘密鍵を使用して秘密を生成することと、
前記サービス公開鍵及び前記デバイス秘密鍵を使用して同一の前記秘密を生成することと、
前記秘密を使用して又は前記秘密から派生したデータ構造を使用して、前記第1の暗号化エンジンと前記第2の暗号化エンジンとの間で送信されるデータパケットを暗号化及び復号することと、
を含む、請求項1に記載の方法。
Establishing a primary secure communication channel between the IoT device and the IoT service using a primary key set,
Establishing communication between the IoT service and the IoT device through an IoT hub or client device;
Generating a service public key and a service secret key by key generation logic of a first encryption engine on the IoT service;
Generating a device public key and a device secret key by key generation logic of a second encryption engine on the IoT device;
Transmitting the service public key from the first encryption engine to the second encryption engine, and transmitting the device public key from the second encryption engine to the first encryption engine.
Generating a secret using the device public key and the service private key;
Generating the same secret using the service public key and the device private key;
Encrypting and decrypting data packets transmitted between the first encryption engine and the second encryption engine using the secret or using a data structure derived from the secret When,
The method of claim 1, comprising:
前記鍵生成ロジックは、ハードウェアセキュリティモジュール(HSM)を備える、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the key generation logic comprises a hardware security module (HSM). 前記秘密から派生した前記データ構造は、前記第1の暗号化エンジンによって生成された第1の鍵ストリームと、前記第2の暗号化エンジンによって生成された第2の鍵ストリームと、を備える、請求項8に記載の方法。   The data structure derived from the secret comprises a first key stream generated by the first encryption engine and a second key stream generated by the second encryption engine. The method according to item 8. 第1のカウンタは、前記第1の暗号化エンジンと関連し、第2のカウンタは、前記第2の暗号化エンジンと関連し、前記第1の暗号化エンジンは、前記第2の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第1のカウンタを増加させ、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第2のカウンタを増加させる、請求項9に記載の方法。   A first counter is associated with the first encryption engine, a second counter is associated with the second encryption engine, and the first encryption engine is associated with the second encryption engine And the second encryption engine increments the second counter responsive to each data packet sent to the first encryption engine. The method according to claim 9, wherein 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成し、前記第2の暗号化エンジンは、前記第2のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第2の鍵ストリームを生成する、請求項10に記載の方法。   The first encryption engine generates the first key stream using the current counter value of the first counter and the secret, and the second encryption engine generates the second key stream. The method according to claim 10, wherein the second key stream is generated using a current counter value of and the secret. 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成するための楕円曲線方法(ECM)モジュールを備え、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第2の鍵ストリームを生成するためのECMモジュールを備える、請求項11に記載の方法。   The first encryption engine comprises an elliptic curve method (ECM) module for generating the first key stream using the first counter value and the secret, and the second encryption engine The method according to claim 11, comprising an ECM module for generating the second key stream using the first counter value and the secret. 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1の鍵ストリームを使用して第1のデータパケットを暗号化することにより、第1の暗号化されたデータパケットを生成し、
前記第1の暗号化されたデータパケットを前記第1のカウンタの現在のカウンタ値と共に前記第2の暗号化エンジンに送信する、請求項11に記載の方法。
The first encryption engine generates a first encrypted data packet by encrypting a first data packet using the first key stream,
The method according to claim 11, wherein the first encrypted data packet is sent to the second encryption engine along with the current counter value of the first counter.
前記第2の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成し、前記第1の鍵ストリームを使用して前記暗号化されたデータパケットを復号する、請求項13に記載の方法。   The second encryption engine generates the first key stream using the current counter value of the first counter and the secret, and the encryption is performed using the first key stream The method according to claim 13, wherein said data packet is decoded. システムであって、
一次の鍵のセットを使用してIoTサービスとの一次の安全な通信チャネルを確立するためのIoTデバイスを備え、
前記IoTデバイスは、前記一次の安全な通信チャネルを使用して二次の鍵交換を実行し、
クライアントデバイス及び前記IoTデバイスは、前記二次の鍵交換の後に、それぞれ二次の鍵のセットを提供され、
前記IoTデバイス及び/又はクライアントデバイスは、前記一次の安全な通信チャネルが動作不能であることを検出し、
前記IoTデバイス及び/又はクライアントデバイスは、それに応じて、前記二次の鍵のセットを使用して前記クライアントデバイスと前記IoTデバイスとの間に二次の安全な無線接続を確立し、
前記クライアントデバイスは、前記二次の安全な無線接続を介して前記IoTデバイスによって利用可能にされたデータ及び/又は機能へのアクセスを提供される、システム。
A system,
With an IoT device to establish a primary secure communication channel with the IoT service using a primary key set,
The IoT device performs secondary key exchange using the primary secure communication channel,
The client device and the IoT device are each provided with a set of secondary keys after the secondary key exchange,
The IoT device and / or client device detects that the primary secure communication channel is inoperable,
The IoT device and / or the client device accordingly establish a secondary secure wireless connection between the client device and the IoT device using the set of secondary keys,
The system, wherein the client device is provided access to data and / or functions made available by the IoT device via the secondary secure wireless connection.
前記二次の安全な無線接続を介するデータ及び/又は機能への前記アクセスは、前記一次の安全な通信チャネルを介して接続されるときよりも、前記データ及び/又は機能へのより限定されたアクセスを含む、請求項15に記載のシステム。   The access to data and / or functions via the secondary secure wireless connection is more limited to the data and / or functions than when connected via the primary secure communication channel The system of claim 15, comprising access. 前記IoTデバイスにパスコードを記憶し、ユーザに前記クライアントデバイスから前記パスコードを入力することを促すための認証モジュールを更に備え、
前記認証モジュールは、前記ユーザが前記無線デバイスから正しいパスコードを入力する場合にだけ、前記IoTデバイスの前記データ及び/又は機能へのアクセスを提供する、請求項15に記載のシステム。
An authentication module for storing a passcode on the IoT device and prompting a user to input the passcode from the client device, further comprising:
16. The system of claim 15, wherein the authentication module provides access to the data and / or functionality of the IoT device only if the user enters the correct passcode from the wireless device.
前記パスコードは、前記パスコードを前記IoTデバイスに記憶する前に、最初に前記クライアントデバイスのアプリから受信され、前記ユーザが前記パスコードを選び、前記パスコードは、前記一次の安全な通信チャネルを介して前記IoTデバイスに送信される、請求項17に記載のシステム。   The passcode is first received from an application of the client device before storing the passcode in the IoT device, the user selects the passcode, and the passcode is the primary secure communication channel The system according to claim 17, which is sent to the IoT device via. 前記クライアントデバイスで実行される前記アプリが、前記二次の安全な無線接続を確立すると、前記ユーザに前記パスコードを入力することを促すことを更に備え、前記パスコードは、前記IoTデバイスが前記データ及び/又は機能へのアクセスを提供する前に、前記アプリから前記IoTデバイスに送信される、請求項18に記載のシステム。   The application executed on the client device further comprises prompting the user to enter the passcode when the secondary secure wireless connection is established, the passcode comprising: The system according to claim 18, wherein the application transmits to the IoT device before providing access to data and / or functions. 前記IoTデバイスは、無線ドアロックを備え、前記二次の安全な通信チャネルを介してアクセスされるべき少なくとも1つの機能が、前記ドアロックをロック固定又はロック解除することを含む、請求項19に記載のシステム。   20. The IoT device comprises a wireless door lock, wherein at least one function to be accessed via the secondary secure communication channel comprises locking or unlocking the door lock. System described. 一次の鍵のセットを使用して、前記IoTデバイスとIoTサービスとの間に一次の安全な通信チャネルを確立することが、
前記IoTサービスが、IoTハブ又はクライアントデバイスを通して前記IoTデバイスとの通信を確立することと、
サービス公開鍵及びサービス秘密鍵を生成するための鍵生成ロジックを備える、IoTサービス上の第1の暗号化エンジンと、
デバイス公開鍵及びデバイス秘密鍵を生成するための鍵生成ロジックを備える、IoTデバイス上の第2の暗号化エンジンと、を備え、
第1の暗号化エンジンは、第2の暗号化エンジンにサービス公開鍵を送信するためのものであって、第2の暗号化エンジンは、第1の暗号化エンジンにデバイス公開鍵を送信するためのものであり、
第1の暗号化エンジンは、デバイス公開鍵及びサービス秘密鍵を使用して秘密を生成するためのものであり、
前記第2の暗号化エンジンは、前記サービス公開鍵及び前記デバイス秘密鍵を使用して同一の前記秘密を生成するためのものであり、
いったん前記秘密が生成されると、前記第1の暗号化エンジン及び前記第2の暗号化エンジンは、前記秘密を使用して又は前記秘密から派生したデータ構造を使用して、前記第1の暗号化エンジンと前記第2の暗号化エンジンとの間で送信されるデータパケットを暗号化及び復号する、請求項15に記載のシステム。
Establishing a primary secure communication channel between the IoT device and the IoT service using a primary key set,
Establishing communication with the IoT device through the IoT hub or client device;
A first encryption engine on the IoT service, comprising key generation logic for generating a service public key and a service secret key;
A second encryption engine on the IoT device, comprising key generation logic for generating a device public key and a device secret key,
The first encryption engine is for transmitting the service public key to the second encryption engine, and the second encryption engine is for transmitting the device public key to the first encryption engine It is
The first encryption engine is for generating a secret using the device public key and the service private key,
The second encryption engine is for generating the same secret using the service public key and the device secret key,
Once the secret is generated, the first encryption engine and the second encryption engine use the secret or use a data structure derived from the secret to generate the first cipher. 16. The system of claim 15, wherein the system encrypts and decrypts data packets transmitted between an encryption engine and the second encryption engine.
前記鍵生成ロジックは、ハードウェアセキュリティモジュール(HSM)を備える、請求項21に記載のシステム。   22. The system of claim 21, wherein the key generation logic comprises a hardware security module (HSM). 前記秘密から派生したデータ構造は、前記第1の暗号化エンジンによって生成された第1の鍵ストリームと、前記第2の暗号化エンジンによって生成された第2の鍵ストリームと、を備える、請求項22に記載のシステム。   The data structure derived from the secret comprises a first key stream generated by the first encryption engine and a second key stream generated by the second encryption engine. The system according to 22. 前記第1の暗号化エンジンと関連する第1のカウンタと、前記第2の暗号化エンジンと関連する第2のカウンタと、を更に備え、前記第1の暗号化エンジンは、前記第2の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第1のカウンタを増加させ、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第2のカウンタを増加させる、請求項23に記載のシステム。   The system further comprises a first counter associated with the first encryption engine and a second counter associated with the second encryption engine, the first encryption engine comprising the second encryption engine. Said second counter responsive to each data packet sent to said first encryption engine, and said second counter responsive to each data packet sent to said second encryption engine. 24. The system of claim 23, wherein: システムであって、
モノのインターネット(IoT)サービスとの通信を確立するために無線通信インターフェースを備えるIoTデバイスであって、
前記IoTデバイスは、前記IoTサービスから受信されたコマンドを実行し、それに応じて応答を生成するためのアプリケーションを含む、前記IoTデバイスと、
前記応答を前記IoTサービスに送信するためのタイミングを修正するためのメッセージング曖昧化ロジックと、を備える、システム。
A system,
An IoT device comprising a wireless communication interface to establish communication with an Internet of Things (IoT) service, comprising:
The IoT device comprises an application for executing commands received from the IoT service and generating responses accordingly.
Messaging obfuscation logic to modify timing for sending the response to the IoT service.
前記メッセージング曖昧化ロジックは、前記応答に可変遅延を導入することによって、前記応答を送信するための前記タイミングを修正する、請求項25に記載のシステム。   26. The system of claim 25, wherein the messaging disambiguation logic corrects the timing for sending the response by introducing a variable delay into the response. 前記メッセージング曖昧化ロジックは、それぞれの応答についての前記可変遅延のために使用されるべきランダムな遅延を生成する、請求項26に記載のシステム。   27. The system of claim 26, wherein the messaging disambiguation logic generates a random delay to be used for the variable delay for each response. 前記IoTデバイスを前記IoTサービスに通信可能に結合するためのIoTハブ又はモバイルデバイスを更に備え、前記IoTデバイスは、前記無線通信インターフェースを使用して前記IoTハブ又はモバイルデバイスへのローカル無線接続を確立し、前記IoTハブは、インターネットを介して前記IoTサービスへの接続を確立する、請求項25に記載のシステム。   An IoT hub or mobile device for communicatively coupling the IoT device to the IoT service, the IoT device establishing a local wireless connection to the IoT hub or mobile device using the wireless communication interface The system according to claim 25, wherein the IoT hub establishes a connection to the IoT service via the Internet. 前記IoTサービスで実行されるサービス側メッセージング曖昧化ロジックを更に備え、前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、1つ又は複数の曖昧化パケットを前記IoTデバイスに送信し、前記曖昧化パケットに応じて、前記IoTデバイスの前記メッセージング曖昧化ロジックは、指定時点において曖昧化返信を生成する、請求項25に記載のシステム。   The method further comprises service-side messaging disambiguation logic executed on the IoT service, the service-side messaging disambiguation logic sending one or more disambiguation packets to the IoT device, responsive to the disambiguation packets, 26. The system of claim 25, wherein the messaging disambiguation logic of the IoT device generates an obfuscated reply at a specified time. 前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックによって送信されるそれぞれの曖昧化パケットは、前記曖昧化返信が送られるべき時点を示すタイミングデータを含む、請求項29に記載のシステム。   30. The system of claim 29, wherein each obfuscation packet sent by the service-side messaging disambiguation logic includes timing data indicating when the obfuscation reply should be sent. 前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、いつ曖昧化パケットが送信されるべきかを決定するための、及び前記タイミングデータを生成するための曖昧化ルールのセットを備える、請求項30に記載のシステム。   31. The system of claim 30, wherein the service-side messaging disambiguation logic comprises a set of disambiguation rules to determine when an disambiguation packet should be sent and to generate the timing data. 前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、指定範囲内のランダムに選択されたタイミングデータを生成し、前記ランダムに選択されたタイミングデータは、前記IoTデバイスからランダムに送信される曖昧化返信をもたらす、請求項31に記載のシステム。   The service-side messaging disambiguation logic generates randomly selected timing data within a specified range, and the randomly selected timing data results in an obfuscated reply randomly transmitted from the IoT device A system according to item 31. 前記IoTデバイスの前記メッセージング曖昧化ロジックは、前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックから送信された前記曖昧化パケットのうちの1つ又は複数のものに応じる1つ又は複数のおとりアドバタイズメントを送信するべきである、請求項29に記載のシステム。   The messaging disambiguation logic of the IoT device should send one or more decoy advertisements in response to one or more of the disambiguation packets sent from the service-side messaging disambiguation logic 30. The system of claim 29, wherein システムであって、
モノのインターネット(IoT)サービスとの通信を確立するための無線通信インターフェースを備えるIoTデバイスであって、
前記IoTデバイスは、前記IoTサービスから受信されたコマンドを実行するための、及びそれに応じて応答を生成するためのアプリケーションを含む、IoTデバイスと、
前記IoTサービスで実行されるサービス側メッセージング曖昧化ロジックであって、前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、前記IoTデバイスに1つ又は複数の曖昧化パケットを送信し、前記曖昧化パケットに応じて、前記IoTデバイスは、指定時点において曖昧化返信を生成する、サービス側メッセージング曖昧化ロジックと、
を備える、システム。
A system,
An IoT device comprising a wireless communication interface for establishing communication with an Internet of Things (IoT) service, comprising:
The IoT device comprises an application for executing commands received from the IoT service and for generating responses accordingly.
Service-side messaging disambiguation logic executed on the IoT service, wherein the service-side messaging disambiguation logic sends one or more disambiguation packets to the IoT device, responsive to the disambiguation packets: The IoT device generates an obfuscated reply at a specified time, service side messaging obfuscation logic,
A system comprising:
前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックによって送信されたそれぞれの曖昧化パケットは、前記曖昧化返信が送信されるべき時点を示すタイミングデータを含む、請求項34に記載のシステム。   35. The system of claim 34, wherein each disambiguation packet sent by the service-side messaging disambiguation logic includes timing data indicating when the disambiguation reply should be sent. 前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、いつ曖昧化パケットが送信されるべきかについて決定するため、及び前記タイミングデータを生成するための曖昧化ルールのセットを備える、請求項35に記載のシステム。   36. The system of claim 35, wherein the service-side messaging disambiguation logic comprises a set of disambiguation rules to determine when disambiguation packets should be sent and to generate the timing data. 前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、指定範囲内のランダムに選択されたタイミングデータを生成し、前記ランダムに選択されたタイミングデータは、前記IoTデバイスからランダムに送信される曖昧化返信をもたらす、請求項36に記載のシステム。   The service-side messaging disambiguation logic generates randomly selected timing data within a specified range, and the randomly selected timing data results in an obfuscated reply randomly transmitted from the IoT device A system according to item 36. 前記IoTデバイスの前記メッセージング曖昧化ロジックは、前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックから送信された前記曖昧化パケットのうちの1つ又は複数のものに応じる1つ又は複数のおとりアドバタイズメントを送信するべきである、請求項34に記載のシステム。   The messaging disambiguation logic of the IoT device should send one or more decoy advertisements in response to one or more of the disambiguation packets sent from the service-side messaging disambiguation logic 35. The system of claim 34. 前記曖昧化ルールは、曖昧化パケットを生成すること、及び/又は前記IoTデバイスと関連した最新の状態変数に基づいてタイミングデータを設定することを指定する、請求項36に記載のシステム。   37. The system of claim 36, wherein the obscuring rules specify generating an obscuring packet and / or setting timing data based on latest state variables associated with the IoT device. 前記最新の状態変数は、前記IoTデバイスの最新のバッテリレベル、及び/又はIoTデバイスタイプの表示を含む、請求項39に記載のシステム。   40. The system of claim 39, wherein the updated state variable includes an updated battery level of the IoT device and / or an indication of an IoT device type. 相対的に低いバッテリレベルに対して、及び/又はIoTデバイスの特定のタイプに対して、前記サービス側メッセージング曖昧化ロジックは、相対的により少ない曖昧化パケットを送信するべきである、請求項40に記載のシステム。   41. The service-side messaging disambiguating logic should send relatively less obfuscated packets, for relatively low battery levels, and / or for particular types of IoT devices. System described. 方法であって、
コマンドをモノのインターネット(IoT)サービスからIoTデバイスに送信することと、
曖昧化パケットを前記IoTサービスから前記IoTデバイスに送信することと、
結果を生成するために前記IoTデバイスで前記コマンドを実行することと、
前記結果を前記IoTデバイスから前記IoTサービスに送信することと、
曖昧化返信を前記IoTデバイスから前記IoTサービスに送信することと、
を含む、方法。
Method,
Sending commands from the Internet of Things (IoT) service to the IoT device;
Sending an obfuscation packet from the IoT service to the IoT device;
Executing the command on the IoT device to generate a result;
Sending the result from the IoT device to the IoT service;
Sending an ambiguous reply from the IoT device to the IoT service;
Method, including.
前記曖昧化返信を送信する前に、待機するべき第1の時間長を決定することと、
前記第1の時間長を待機した後に前記曖昧化返信を送信することと、を更に含む、請求項42に記載の方法。
Determining a first length of time to wait before sending the obfuscated reply;
43. The method of claim 42, further comprising: sending the obscuring reply after waiting for the first length of time.
前記第1の時間長は、前記IoTサービスから送信される前記曖昧化パケット内で指定される、請求項43に記載の方法。   44. The method of claim 43, wherein the first length of time is specified in the obfuscated packet sent from the IoT service. システムであって、
ローカルワイヤレスネットワークチャネルを介してモノのインターネット(IoT)ハブとの通信を確立するための第1の無線ネットワーキングインターフェースを備えるIoTデバイスであって、前記第1の無線ネットワーキングインターフェースは、アドバタイジングパケット同士の間に第1のアドバタイジング間隔を実装する、IoTデバイスと、
前記IoTデバイスが前記IoTハブに送信されるべきデータを有することを検出すると、前記第1の無線ネットワーキングインターフェースに、アドバタイジングパケットに対して第2のアドバタイジング間隔を使用させるためのアドバタイジング間隔選択ロジックであって、前記IoTハブは、前記IoTデバイスが前記第2のアドバタイジング間隔への変更に基づいて送信されるべきデータを有することを検出する、アドバタイジング間隔選択ロジックと、
を備える、システム。
A system,
An IoT device comprising a first wireless networking interface for establishing communication with an Internet of Things (IoT) hub via a local wireless network channel, wherein the first wireless networking interface is between advertising packets Implement the first advertising interval on the IoT device,
Advertising interval selection logic for causing the first wireless networking interface to use a second advertising interval for advertising packets when it detects that the IoT device has data to be sent to the IoT hub. Advertising interval selection logic, wherein the IoT hub detects that the IoT device has data to be transmitted based on a change to the second advertising interval;
A system comprising:
前記第1のアドバタイジング間隔は、第1の時間長Tを含み、前記第2のアドバタイジング間隔は、第2の時間長T/nを含み、ここでnは正値である、請求項45に記載のシステム。   46. The apparatus of claim 45, wherein the first advertising interval comprises a first time length T, and the second advertising interval comprises a second time length T / n, where n is a positive value. System. 前記無線ネットワーキングインターフェースは、Bluetooth Low Energy(BTLE)インターフェースを備え、前記ローカル無線ネットワークチャネルは、BTLEチャネルを備え、前記第1のアドバタイジング間隔は、標準のBTLEアドバタイジング間隔を備える、請求項45に記載のシステム。   46. The apparatus of claim 45, wherein the wireless networking interface comprises a Bluetooth Low Energy (BTLE) interface, the local wireless network channel comprises a BTLE channel, and the first advertising interval comprises a standard BTLE advertising interval. system. 前記IoTハブは、前記IoTデバイスが送信されるべきデータを有することを表示する前記第2のアドバタイジング間隔を検出するためのアドバタイジング間隔検出ロジックを備える第2の無線ネットワーキングインターフェースを備える、請求項45に記載のシステム。   The method according to claim 45, wherein the IoT hub comprises a second wireless networking interface comprising advertising interval detection logic for detecting the second advertising interval indicating that the IoT device has data to be transmitted. System described. 前記第2のアドバタイジング間隔を検出すると、前記第2の無線ネットワーキングインターフェースは、それが前記データを送信してもよいという表示を前記第1の無線ネットワーキングインターフェースに送信するべきである、請求項48に記載のシステム。   51. The method of claim 48, wherein upon detecting the second advertising interval, the second wireless networking interface should send an indication to the first wireless networking interface that it may transmit the data. System described. 前記表示を受信すると、前記第1の無線ネットワーキングインターフェースは、前記データを前記第2の無線ネットワーキングインターフェースに送信する、請求項49に記載のシステム。   50. The system of claim 49, wherein upon receiving the indication, the first wireless networking interface transmits the data to the second wireless networking interface. 前記インターネットを介して前記IoTハブに通信可能に結合されるIoTサービスを更に備え、前記IoTサービスは、前記IoTハブを通して前記IoTデバイスとの安全な通信チャネルを確立し、前記IoTハブは、前記IoTデバイスから受信された前記データを前記IoTサービスに送信する、請求項50に記載のシステム。   The IoT service further includes an IoT service communicably coupled to the IoT hub via the Internet, wherein the IoT service establishes a secure communication channel with the IoT device through the IoT hub, and the IoT hub is configured to 51. The system of claim 50, transmitting the data received from a device to the IoT service. サービス公開鍵及びサービス秘密鍵を生成するための鍵生成ロジックを備える、IoTサービス上の第1の暗号化エンジンと、
デバイス公開鍵及びデバイス秘密鍵を生成するための鍵生成ロジックを備える、IoTデバイス上の第2の暗号化エンジンと、を更に備え、
前記第1の暗号化エンジンは、前記第2の暗号化エンジンに前記サービス公開鍵を送信するためのものであって、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1の暗号化エンジンに前記デバイス公開鍵を送信するためのものであり、
前記第1の暗号化エンジンは、前記デバイス公開鍵及び前記サービス秘密鍵を使用して秘密を生成するためのものであり、
前記第2の暗号化エンジンは、前記サービス公開鍵及び前記デバイス秘密鍵を使用して同一の前記秘密を生成するためのものであり、
いったん前記秘密が生成されると、前記第1の暗号化エンジン及び前記第2の暗号化エンジンは、前記秘密を使用して又は前記秘密から派生したデータ構造を使用して、前記第1の暗号化エンジンと前記第2の暗号化エンジンとの間で送信されるデータパケットを暗号化及び復号する、請求項51に記載のシステム。
A first encryption engine on the IoT service, comprising key generation logic for generating a service public key and a service secret key;
And a second encryption engine on the IoT device, comprising key generation logic for generating a device public key and a device private key.
The first encryption engine is for transmitting the service public key to the second encryption engine, and the second encryption engine transmits the device to the first encryption engine. For sending the public key,
The first encryption engine is for generating a secret using the device public key and the service secret key,
The second encryption engine is for generating the same secret using the service public key and the device secret key,
Once the secret is generated, the first encryption engine and the second encryption engine use the secret or use a data structure derived from the secret to generate the first cipher. 52. The system of claim 51, wherein the system encrypts and decrypts data packets sent between an encryption engine and the second encryption engine.
前記鍵生成ロジックは、ハードウェアセキュリティモジュール(HSM)を備える、請求項52に記載のシステム。   53. The system of claim 52, wherein the key generation logic comprises a hardware security module (HSM). 前記秘密から派生した前記データ構造は、前記第1の暗号化エンジンによって生成された第1の鍵ストリームと、前記第2の暗号化エンジンによって生成された第2の鍵ストリームと、を備える、請求項52に記載のシステム。   The data structure derived from the secret comprises a first key stream generated by the first encryption engine and a second key stream generated by the second encryption engine. 52. A system according to item 52. 前記第1の暗号化エンジンと関連する第1のカウンタと、前記第2の暗号化エンジンと関連する第2のカウンタと、を更に備え、前記第1の暗号化エンジンは、前記第2の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第1のカウンタを増加させ、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1の暗号化エンジンに送信される各データパケットに応じる前記第2のカウンタを増加させる、請求項54に記載のシステム。   The system further comprises a first counter associated with the first encryption engine and a second counter associated with the second encryption engine, the first encryption engine comprising the second encryption engine. Said second counter responsive to each data packet sent to said first encryption engine, and said second counter responsive to each data packet sent to said second encryption engine. 55. The system of claim 54, wherein is increased. 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成し、前記第2の暗号化エンジンは、前記第2のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第2の鍵ストリームを生成する、請求項55に記載のシステム。   The first encryption engine generates the first key stream using the current counter value of the first counter and the secret, and the second encryption engine generates the second key stream. 56. The system of claim 55, wherein the second key stream is generated using a current counter value of and the secret. 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成するための楕円曲線方法(ECM)モジュールを備え、前記第2の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタ値及び前記第1の秘密を使用して前記第2の鍵ストリームを生成するためのECMモジュールを備える、請求項56に記載のシステム。   The first encryption engine comprises an elliptic curve method (ECM) module for generating the first key stream using the first counter value and the secret, and the second encryption engine 57. The system of claim 56, comprising an ECM module for generating the second key stream using the first counter value and the first secret. 前記第1の暗号化エンジンは、前記第1の鍵ストリームを使用して第1のデータパケットを暗号化することにより、第1の暗号化されたデータパケットを生成し、前記第1の暗号化されたデータパケットを前記第1のカウンタの現在のカウンタ値と共に前記第2の暗号化エンジンに送信する、請求項56に記載のシステム。   The first encryption engine generates a first encrypted data packet by encrypting a first data packet using the first key stream, the first encryption 57. The system of claim 56, further comprising transmitting an encrypted data packet to the second encryption engine along with the current counter value of the first counter. 前記第2の暗号化エンジンは、前記第1のカウンタの現在のカウンタ値及び前記秘密を使用して前記第1の鍵ストリームを生成し、前記第1の鍵ストリームを使用して前記暗号化されたデータパケットを復号する、請求項58に記載のシステム。   The second encryption engine generates the first key stream using the current counter value of the first counter and the secret, and the encryption is performed using the first key stream 59. The system of claim 58, wherein said data packet is decoded. 方法であって、
モノのインターネット(IoT)デバイスのための第1のアドバタイジング間隔を選択することであって、前記第1のアドバタイジング間隔は、アドバタイジングパケットの送信のためのタイミングを指定する、ことと、
前記IoTデバイスがIoTハブに送信するべきデータを有することを検出することと、
前記アドバタイジング間隔を第2のアドバタイジング間隔に動的に修正することであって、前記第2のアドバタイジング間隔は、前記IoTデバイスが送信するべきデータを有することを前記IoTハブに通知する、ことと、
前記IoTデバイスから前記データを送信するために前記IoTハブから指示を受信することと、
前記データを前記IoTデバイスから送信することと、
を含む方法。
Method,
Selecting a first advertising interval for the Internet of Things (IoT) device, wherein the first advertising interval specifies a timing for the transmission of advertising packets;
Detecting that the IoT device has data to send to the IoT hub;
Dynamically modifying the advertising interval to a second advertising interval, wherein the second advertising interval informs the IoT hub that the IoT device has data to send;
Receiving instructions from the IoT hub to transmit the data from the IoT device;
Transmitting the data from the IoT device;
Method including.
前記第1のアドバタイジング間隔は、第1の時間長Tを含み、前記第2のアドバタイジング間隔は、第2の時間長T/nを含み、ここでnは正値である、請求項60に記載の方法。   61. The apparatus of claim 60, wherein the first advertising interval comprises a first length of time T, and the second advertising interval comprises a second length of time T / n, where n is a positive value. the method of. 前記第1及び第2のアドバタイジング間隔は、Bluetooth Low Energy(BTLE)アドバタイジング間隔を含む、請求項60に記載の方法。   61. The method of claim 60, wherein the first and second advertising intervals comprise Bluetooth Low Energy (BTLE) advertising intervals. 前記IoTデバイスは、前記第1及び第2のアドバタイジング間隔によってアドバタイジングパケットを送信するための第1のBTLEネットワークインターフェースを備え、前記IoTハブは、前記第1及び第2のアドバタイジング間隔によって送信された前記アドバタイジングパケットを検出するための第2のBTLEネットワークインターフェースを備える、請求項60に記載の方法。   The IoT device comprises a first BTLE network interface for transmitting advertising packets according to the first and second advertising intervals, and the IoT hub transmits the advertising packets according to the first and second advertising intervals. 61. The method of claim 60, comprising a second BTLE network interface for detecting advertising packets. 前記第2のアドバタイジング間隔を検出すると、前記第2の無線ネットワーキングインターフェースは、それが前記データを送信してもよいという表示を前記第1の無線ネットワーキングインターフェースに送信するべきである、請求項63に記載の方法。   64. When detecting the second advertising interval, the second wireless networking interface should send an indication to the first wireless networking interface that it may send the data. Method described. 前記表示を受信すると、前記第1の無線ネットワーキングインターフェースは、前記データを前記第2の無線ネットワーキングインターフェースに送信する、請求項64に記載の方法。   65. The method of claim 64, wherein upon receiving the indication, the first wireless networking interface transmits the data to the second wireless networking interface. IoTサービスを前記インターネットを介して前記IoTハブに通信可能に結合することを更に含み、前記IoTサービスは、前記IoTハブを通して前記IoTデバイスと安全な通信チャネルを確立し、前記IoTハブは、前記IoTデバイスから受信された前記データを前記IoTサービスに送信する、請求項65に記載の方法。   The method further includes communicatively coupling an IoT service to the IoT hub via the Internet, wherein the IoT service establishes a secure communication channel with the IoT device through the IoT hub, the IoT hub is configured to: 66. The method of claim 65, transmitting the data received from a device to the IoT service.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10631150B2 (en) 2017-06-28 2020-04-21 Canon Kabushiki Kaisha Communication apparatus, information processing apparatus, and control methods
JP6976463B1 (en) * 2020-06-09 2021-12-08 三菱電機株式会社 Wireless connection method for Bluetooth devices

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109756450B (en) 2017-11-03 2021-06-15 华为技术有限公司 Method, device and system for communication of Internet of things and storage medium
CN108933650B (en) 2018-06-28 2020-02-14 阿里巴巴集团控股有限公司 Data encryption and decryption method and device
CN116094846A (en) * 2023-04-10 2023-05-09 睿云联(厦门)网络通讯技术有限公司 Remote operation and maintenance system and method based on TCP long connection

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01307341A (en) * 1988-06-06 1989-12-12 Fujitsu Ltd Mobile body data ciphered communication system
US7055027B1 (en) * 1999-03-22 2006-05-30 Microsoft Corporation System and method for trusted inspection of a data stream
JP2006526184A (en) * 2003-05-12 2006-11-16 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Network security method and network security system
JP2012204919A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Kddi Corp Backup communication circuit sharing system
US8782774B1 (en) * 2013-03-07 2014-07-15 Cloudflare, Inc. Secure session capability using public-key cryptography without access to the private key
WO2015002581A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Key establishment for constrained resource devices

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8132247B2 (en) * 2007-08-03 2012-03-06 Citrix Systems, Inc. Systems and methods for authorizing a client in an SSL VPN session failover environment
US20100306572A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-02 Alexandro Salvarani Apparatus and method to facilitate high availability in secure network transport
US20140258405A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-11 Sean Perkin Interactive Digital Content Sharing Among Users
US9348689B2 (en) * 2014-10-07 2016-05-24 Belkin International Inc. Backup-instructing broadcast to network devices responsive to detection of failure risk

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01307341A (en) * 1988-06-06 1989-12-12 Fujitsu Ltd Mobile body data ciphered communication system
US7055027B1 (en) * 1999-03-22 2006-05-30 Microsoft Corporation System and method for trusted inspection of a data stream
JP2006526184A (en) * 2003-05-12 2006-11-16 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Network security method and network security system
JP2012204919A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Kddi Corp Backup communication circuit sharing system
US8782774B1 (en) * 2013-03-07 2014-07-15 Cloudflare, Inc. Secure session capability using public-key cryptography without access to the private key
WO2015002581A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Key establishment for constrained resource devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10631150B2 (en) 2017-06-28 2020-04-21 Canon Kabushiki Kaisha Communication apparatus, information processing apparatus, and control methods
JP6976463B1 (en) * 2020-06-09 2021-12-08 三菱電機株式会社 Wireless connection method for Bluetooth devices
WO2021250764A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-16 三菱電機株式会社 Wireless connection method for bluetooth device

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