JP2022527757A - 物理複製困難関数を使用したコンピューティングデバイスのｉｄの生成 - Google Patents

物理複製困難関数を使用したコンピューティングデバイスのｉｄの生成 Download PDF

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Abstract

方法は、コンピューティングデバイスにより、デバイスシークレットを生成することであって、当該生成することは、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、デバイスシークレットを生成することであって、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値はＫＤＦへの入力である、デバイスシークレットを生成することと、を含む、当該生成することと、生成されたデバイスシークレットをコンピューティングデバイスのメモリに格納することと、を含む。

Description

［関連出願］
本出願は、２０１９年３月２５日に出願された「ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＡＮ ＩＤＥＮＴＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＵＳＩＮＧ Ａ ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＵＮＣＬＯＮＡＢＬＥ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１６／３６３，２０４号に対する優先権を主張し、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本出願は、Ｐｉｓａｓａｌｅ他により２０１８年５月３日に出願された「ＫＥＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＥＣＵＲＥ ＳＴＯＲＡＧＥ ＩＮ Ａ ＮＯＩＳＹ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／９７０，６６０号の関連出願であり、その出願の内容全体は、参照により本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれるものとする。
本出願は、Ｍｏｎｄｅｌｌｏ他により２０１７年１２月２２日に出願された「ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＵＮＣＬＯＮＡＢＬＥ ＦＵＮＣＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＭＥＳＳＡＧＥ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＣＯＤＥ」と題する米国特許出願第１５／８５３，４９８号の関連出願であり、その出願の内容全体は、参照により本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれるものとする。
本出願は、Ｍｏｎｄｅｌｌｏ他により２０１８年４月２７日に出願された「ＳＥＣＵＲＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＣＲＥＴ ＫＥＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＮＯＴＯＮＩＣ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題する米国特許出願第１５／９６５，７３１号の関連出願であり、その出願の内容全体は、参照により本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれるものとする。
［技術分野］
本明細書に開示される少なくともいくつかの実施形態は、概して、コンピューティングデバイスのＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）に関し、より具体的には、物理複製困難関数を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを生成することに関するが、これに限定されない。
物理複製困難関数（ＰＵＦ）は、例えば、マイクロプロセッサなどの半導体デバイスの一意的なＩＤとして機能できるデジタル値を提供する。ＰＵＦは、例えば、半導体製造中に自然に発生する物理的変動に基づいており、これにより、物理的変動以外の点では同一である半導体チップを区別することが可能となる。
ＰＵＦは通常、暗号化で使用される。ＰＵＦは、例えば、物理的構造で具現化される物理的エンティティであり得る。ＰＵＦは、多くの場合、集積回路で実施され、通常、セキュリティ要件の高いアプリケーションで使用される。例えば、ＰＵＦは、一意的で改竄不可能なデバイス識別子として使用され得る。ＰＵＦはまた、安全な鍵生成に使用され得、ランダム性のソースとして使用され得る。
デバイス識別に関する一実施例では、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴプラットフォームは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔが提供するクラウドサービスの集合である。Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴプラットフォームは、デバイスＩＤ構成エンジン（ＤＩＣＥ）及び多数の異なる種類のハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）に対応する。ＤＩＣＥは、Ｔｒｕｓｔｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ（ＴＣＧ）におけるデバイスの識別及び証明の今後の標準であり、これにより、製造業者はシリコンゲートを使用してハードウェアに基づいたデバイス識別を作成することが可能となる。ＨＳＭは、デバイスＩＤを保護し、ハードウェアベースのデバイス証明及びゼロタッチプロビジョニングなどの高度な機能を提供するために、使用される。
ＤＩＣＥは、スケーラブルなセキュリティフレームワークを提供し、これは、ＨＳＭフットプリントを使用して、認証、セキュアブート、及びリモート証明などのセキュリティソリューションを構築する際に使用する信頼のアンカーを設定する。ＤＩＣＥは、ＩｏＴデバイスを特徴付ける現在の制約コンピューティング環境に役立ち、Ｔｒｕｓｔｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ（ＴＣＧ）及びトラステッドプラットフォームモジュール（ＴＰＭ）など、より従来型のセキュリティフレームワーク標準に代わるものを提供する。Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴプラットフォームは、いくつかのシリコンベンダーのＨＳＭにおいて、ＤＩＣＥ用のＨＳＭサポートを有する。
信頼サービスに関する一実施例では、堅牢なモノのインターネット（ＲＩｏＴ）は、コンピューティングデバイスに信頼サービスを提供するためのアーキテクチャである。信頼サービスには、デバイスＩＤ、証明、及びデータの整合性が含まれる。ＲＩｏＴアーキテクチャを使用して、マルウェアにより侵害されたデバイスの信頼をリモートで再構築することができる。また、ＲＩｏＴサービスは、非常に小さなデバイスでも低コストで提供することができる。
セキュリティ技術の向上により、現場の製品に対するソフトウェア更新をより頻繁に行う必要が生じている。しかし、これらの更新は、人間の関与なしに管理及び検証されなければならない。これらの技術的な問題に対処するために、ＲＩｏＴを使用することができる。
ＲＩｏＴは、数多くのセキュリティシナリオの暗号化動作及び鍵管理の基盤を提供する。認証、整合性検証、及びデータ保護には、暗号化及び復号化するための暗号鍵、並びにデータをハッシュ及び署名するための機構が必要である。ほとんどのインターネット接続デバイスも、他のデバイスとの安全な通信のために暗号化を使用する。
ＲＩｏＴにより提供される暗号化サービスには、デバイスＩＤ、データ保護、及び証明が含まれる。デバイスＩＤに関しては、デバイスは通常、暗号鍵の所持を証明することにより、自身の認証を行う。デバイスに対応付けられた鍵が抽出され複製された場合、デバイスのなりすましが起こり得る。
データ保護に関しては、デバイスは通常、暗号化を使用して、ローカルに格納されたデータを暗号化し、整合性を保護する。暗号鍵にアクセスできるのは認可されたコードのみである場合、認可されていないソフトウェアは、データを復号化または変更することはできない。
証明に関しては、デバイスは時に、デバイスが実行しているコードと、デバイスのセキュリティ構成とを報告する必要がある。例えば、デバイスが最新のコードを実行していることを証明するために、証明書が使用される。
鍵がソフトウェアのみで管理される場合、ソフトウェアコンポーネントのバグにより、鍵の漏洩が生じ得る。ソフトウェアのみのシステムの場合、鍵の漏洩後に信頼を回復する主な方法は、更新されたソフトウェアをインストールし、デバイスに新たな鍵をプロビジョニングすることである。これは、サーバ及びモバイルデバイスにとって時間のかかることであり、デバイスに物理的にアクセスできない場合は不可能である。
安全なリモート再プロビジョニングを行うためのいくつかの手法では、ハードウェアベースのセキュリティが使用される。ソフトウェアレベルの攻撃により、ハッカーはハードウェア保護化された鍵を使用することができるようになり得るが、それらを抽出することはできず、よって、ハードウェア保護化された鍵は、侵害されたシステムの安全な再プロビジョニングを行うための有用な構成要素である。トラステッドプラットフォームモジュール、すなわちＴＰＭは、鍵のハードウェア保護化を提供し、またそれが実行されていることをデバイスがソフトウェアに報告（証明）することを可能にするセキュリティモジュールの例である。従って、侵害されたＴＰＭ搭載デバイスは、安全に新たな鍵を発行され得、証明レポートを提供することができる。
ＴＰＭは、コンピューティングプラットフォームで幅広く利用可能である（例えばＳｏＣ統合及びプロセッサモード分離ファームウェアＴＰＭを使用する）。しかし、ＴＰＭは、多くの場合、実用的ではない。例えば、小型のＩｏＴデバイスの場合、コスト及び電力のニーズを大幅に増やすことなく、ＴＰＭに対応することは不可能である。
小型のコンピューティングデバイスにデバイスセキュリティを提供するためにＲＩｏＴを使用できるが、任意のプロセッサまたはコンピュータシステムに適用することもできる。ＲＩｏＴコア外のソフトウェアコンポーネントが侵害された場合、ＲＩｏＴは安全なパッチ適用及び再プロビジョニングを提供する。ＲＩｏＴはまた、暗号鍵保護の異なる手法を使用する。ＲＩｏＴフレームワークが使用する最も保護された暗号鍵は、ブート中に短時間しか利用できない。
添付図面の図において、実施形態は、限定ではなく例として示され、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
一実施形態による、コンピューティングデバイスのＩＤを検証するホストデバイスを示す。 一実施形態による、ＩＤコンポーネントと、検証コンポーネントとを有する例示的なコンピューティングシステムを示す。 一実施形態による、車両の例示的なコンピューティングデバイスを示す。 一実施形態による、車両の例示的なコンピューティングデバイスと通信する例示的なホストデバイスを示す。 一実施形態による、ホストデバイスのために識別子、証明書、及び鍵を生成するアプリケーションボードを示す。 一実施形態による、層を使用して段階的にブートする例示的なコンピューティングシステムを示す。 一実施形態による、非対称生成器を使用して識別子、証明書、及び鍵を生成する例示的なコンピューティングデバイスを示す。 一実施形態による、復号化動作を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証する検証コンポーネントを示す。 一実施形態による、証明書を検証する例示的なプロセスのブロック図を示す。 一実施形態による、識別子、証明書、及び鍵を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証する方法を示す。 一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイスからの入力を受信したメッセージ認証コード（ＭＡＣ）の出力から、一意鍵を生成するシステムを示す。 一実施形態による、セレクタモジュールが選択した１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力を受信したＭＡＣの出力から、一意鍵を生成するシステムを示す。 一実施形態による、１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力と、単調カウンタからの入力（及び／またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの別の鮮度機構からの入力）を受信したＭＡＣの出力から、一意鍵を生成するシステムを示す。 一実施形態による、１つ以上のＰＵＦから提供される１つ以上の入力値を使用して、ＭＡＣから出力を生成する方法を示す。 一実施形態による、１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力と、単調カウンタからの入力（及び／またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの別の鮮度機構からの入力）を受信したＭＡＣの出力から、ルート鍵を生成し、追加のＭＡＣを加えてセッション鍵を生成するシステムを示す。 一実施形態による、難読化鍵を不揮発性メモリに格納するコンピューティングデバイスを示す。 一実施形態による、難読化プロセス中に生成される中間鍵の例を示す。 一実施形態による、図１６の難読化プロセス中に生成される別の中間鍵の例を示す。 一実施形態による、難読化鍵を生成し、不揮発性メモリに格納する方法を示す。 一実施形態による、鍵投入に基づいて初期鍵を生成し、初期鍵を難読化し、難読化鍵を不揮発性メモリに格納するコンピューティングデバイスを示す。 一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用してＩＤを生成するコンピューティングデバイスを示す。 一実施形態による、システムの単調カウンタが提供する初期値を、システムの改竄が起こったか否かの判定に使用するために送信するシステムを示す。 一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを生成する方法を示す。
本明細書の少なくともいくつかの実施形態は、１つ以上のコンピューティングデバイスのＩＤの検証に関する。様々な実施形態では、ホストデバイスは、コンピューティングデバイスにメッセージを送信することにより、コンピューティングデバイスのＩＤを検証する。コンピューティングデバイスは、メッセージを使用して識別子、証明書、及び鍵を生成し、これらはホストデバイスに送信される。ホストデバイスは、生成された識別子、証明書、及び鍵を使用して、コンピューティングデバイスのＩＤを検証する。
別の実施形態は、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを生成することに関する。後述される様々な実施形態では、前述のようにホストデバイスがＩＤを検証する前に、上記のコンピューティングデバイスは、少なくとも１つのＰＵＦを使用して自身のＩＤを生成し得る。１つ以上のＰＵＦを使用してＩＤを生成することに関する様々な実施形態が、「ＰＵＦを使用したコンピューティングデバイスのＩＤの生成」というタイトルの下記の節で説明される。
ＩＤの検証に関するいくつかの実施例では、コンピューティングデバイスはフラッシュメモリデバイスであり得る。いくつかの実施例では、コンピューティングシステム（例えば自律走行車両のアプリケーションコントローラ）に強力なレベルのセキュリティ機能を追加するために、フラッシュメモリが活用される。
フラッシュメモリは、数多くのコンピュータシステムで使用されている。シリアルＮＯＲ、パラレルＮＯＲ、シリアルＮＡＮＤ、パラレルＮＡＮＤ、ｅ．ＭＭＣ、ＵＦＳなど、様々な種類のフラッシュメモリが今日存在する。これらのソケットは、様々な業界及びアプリケーションにわたるほとんどの組み込みシステムで使用されている。
例えば、シリアルＮＯＲは、医療機器、ファクトリーオートメーションボード、自動車用ＥＣＵ、スマートメーター、及びインターネットゲートウェイなどの多様なアプリケーションで使用される。これらのアプリケーションにわたり使用されるチップセットアーキテクチャ（プロセッサ、コントローラ、またはＳｏＣ）、オペレーティングシステム、及びサプライチェーンの多様性を考えると、フラッシュメモリは、これらのシステムの共通構成要素である。
今日のコンピュータシステムの障害許容力は、通常、デバイスに統合され、かつデバイスが提供するセキュリティ機能のソリューションにより活用される、信頼の基点の場所により、特徴付けられる。信頼の基点に関するさらなる情報は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）が特別刊行物８００－１６４で作成した定義を参照されたい。既存の業界では、信頼の基点の様々な実施態様が、ハードウェアとソフトウェアの機能を組み合わせてシステムレベルで使用されており、これにより、手法の断片化及び混乱したセキュリティレベルという技術的な問題が生じる。この複雑な数々のオプションはまた、クリティカルコードとデータが格納されている不揮発性メモリをどのように防御するかという重要な制約に苦しむ。
既存の手法は、プロセッサ、及びハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）などの他のセキュア素子に依存して、それらのシステムに重要なセキュリティサービスを提供する。これにより、別個のフラッシュメモリコンポーネントがシステムクリティカルコード及びデータを格納する多くのシステムでは、ブートの最低レベルでセキュリティギャップが生じた。多くのハッカーが、より高いレベルのコードから身を隠して削除に抵抗することができる高度標的型攻撃（ＡＰＴ）を、フラッシュを標的にして作成する。これらの事例の多くの場合、フラッシュメモリは、新たな悪意のあるコードで再イメージ化または書き換えられ、これにより、そのデバイスの整合性は弱体化する。
ＩＤの検証に関連する本開示の様々な実施形態は、上記の技術的問題の技術的ソリューションを提供する。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイスは、ハードウェアベースの信頼の基点をフラッシュメモリデバイスに統合し、これにより、ＩｏＴデバイスの強力な暗号化ＩＤ及び正常性管理が可能となる。重要なセキュリティプリミティブをメモリ内に移動することにより、メモリ自体に格納されているコード及びデータの整合性を保護することがより簡潔になる。この手法により、実施態様の複雑さ及び費用を最小限に抑えながら、システムレベルのセキュリティを大幅に向上することができる。
一実施形態では、新しいＩｏＴデバイス管理機能は、フラッシュメモリ及び関連ソフトウェアを使用して、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴクラウドによるデバイスのオンボーディング及び管理を可能にすることで、フラッシュメモリを活用する。一実施例では、ソリューションは、重要なデバイスプロビジョニングサービス（例えばＡｚｕｒｅ ＩｏＴハブデバイスプロビジョニングサービス（ＤＰＳ））の基盤となる暗号化ＩＤを提供する。一実施例では、このＤＰＳは、有効なメモリと連動して、正しいＩｏＴハブ並びに他のサービスへのデバイスのゼロタッチプロビジョニングを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、上記の機能を実施するために、デバイスＩＤ構成エンジン（ＤＩＣＥ）が使用される（ＤＩＣＥは、Ｔｒｕｓｔｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ（ＴＣＧ）の今後の標準である）。一実施例では、有効なメモリは、信頼できるハードウェアにのみ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｚｕｒｅ ＩｏＴクラウドへのアクセス権を得ることを許可する。一実施例では、ＩｏＴデバイスの正常性及びＩＤは、クリティカルコードが通常格納されているメモリで検証される。各ＩｏＴデバイスの一意的なＩＤにより、ブートプロセスから開始して、新たなレベルでエンドツーエンドデバイス整合性を提供できるようになった。これにより、ハードウェアベースデバイスの証明及びプロビジョニング、並びに必要に応じてデバイスの管理改善などの追加機能を有効化することができる。
一実施形態では、方法は、コンピューティングデバイス（例えばシリアルＮＯＲフラッシュメモリデバイス）により、ホストデバイス（例えば車両のＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、またはアプリケーションコントローラ）からのメッセージを受信することと、コンピューティングデバイスにより、識別子（例えば公開識別子ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃ）、証明書（例えばＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）、及び鍵（例えばＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ）を生成することであって、識別子はコンピューティングデバイスのＩＤに対応付けられ、証明書はメッセージを使用して生成される、当該生成することと、コンピューティングデバイスにより、識別子、証明書、及び鍵をホストデバイスに送信することであって、ホストデバイスは、識別子、証明書、及び鍵を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証するように構成される、当該送信することと、を含む。
いくつかの実施形態では、上記のコンピューティングデバイス（例えばフラッシュメモリデバイス）は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ機能を統合し、これは、前述の識別子、証明書、及び鍵を生成するために使用され、ホストデバイスによりコンピューティングデバイスのＩＤを検証するために使用される。一実施例では、コンピューティングデバイスは、プリミティブ鍵として機能するデバイスシークレットを格納し、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの層の間の一連の識別ステップは、デバイスシークレットに基づく。一実施例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ機能の層Ｌ０及び層Ｌ１は、ハードウェア及び／またはソフトウェアを使用して、コンピューティングデバイスで実施される。一実施例では、層Ｌ０は、ハードウェアでのみ実施される。
図１は、一実施形態による、コンピューティングデバイス１４１のＩＤを検証するホストデバイス１５１を示す。ホストデバイス１５１は、コンピューティングデバイス１４１にメッセージを送信する。一実施形態では、ホストデバイス１５１は、鮮度機構を含み（図示せず）、これは、リプレイ攻撃を回避するために、コンピューティングデバイス１４１にメッセージを送信する際使用する鮮度を生成する。一実施例では、コンピューティングデバイス１４１に送信される各メッセージは、単調カウンタにより生成された鮮度を含む。
一実施例では、メッセージは、空の文字列、従来の既知の文字列（例えばホストデバイス１５１の製造業者またはオペレータが知っている英数字の文字列）である、または別の値（例えばコンピューティングデバイスに割り当てられたＩＤ値）であり得る。一実施例では、メッセージは、デバイスの一意的なＩＤ（ＵＩＤ）である。
メッセージの受信に応じて、コンピューティングデバイス１４１は、識別子、証明書、及び鍵を生成する。識別子は、コンピューティングデバイス１４１のＩＤに対応付けられる。コンピューティングデバイス１４１は、ＩＤコンポーネント１４７の動作及び／またはコンピューティングデバイス１４１の他の機能を制御する１つ以上のプロセッサ１４３を含む。
識別子、証明書、及び鍵は、ＩＤコンポーネント１４７により生成され、デバイスシークレット１４９に基づく。一実施例では、デバイスシークレット１４９は、コンピューティングデバイス１４１のメモリに格納された一意的なデバイスシークレット（ＵＤＳ）である。一実施例では、ＩＤコンポーネント１４７は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを実施するためのプリミティブ鍵として、ＵＤＳを使用する。識別子、証明書、及び鍵は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの層Ｌ１から出力される（例えば図６を参照）。一実施形態では、層Ｌ１のＩＤは、コンピューティングデバイス１４１自体のＩＤ、コンピューティングデバイス１４１の製造業者、コンピューティングデバイス１４１をコンポーネントとして含むモノ（ｔｈｉｎｇ）の製造業者、及び／またはコンピューティングデバイス１４１のメモリに格納されたアプリケーションまたは他のソフトウェアに、対応する。一実施例では、アプリケーションＩＤ（例えばＩＤ番号）が、携帯電話、テレビ、ＳＴＢなどに存在し、モノを識別するために文字と数字の一意的な組み合わせが使用される。
一実施例では、層Ｌ１のＩＤは、ＡＳＣＩＩ文字列である。例えば、ＩＤは、モノの名前と連結された製造業者名であり得る（例えばＬＧ｜ＴＶ＿ｍｏｄｅｌ＿１２３＿ｙｅａｒ＿２０１８など）。一実施例では、ＩＤは、１６進形式で表され得る（例えば５３ ６１ ６Ｄ ７３ ７５ ６Ｅ ６７ ２０ ７Ｃ ２０ ５４ ５６ ５Ｆ ６Ｄ ６Ｆ ６４ ６５ ６Ｃ ５Ｆ ３１ ３２ ３３ ５Ｆ ７９ ６５ ６１ ７２ ５Ｆ ３２ ３０ ３１ ３８）。
一実施形態では、製造業者は、生産されているアイテムのクラスまたは集合のＵＤＳを使用し得る。別の実施形態では、各アイテムは、自身の一意的なＵＤＳを有し得る。例えば、テレビのＵＤＳは、ＵＤＳ＝０ｘ１２２３４…４４４４であり得、ラップトップのＵＤＳは、ＵＤＳ＝０ｘａａｂｂ…．００３２２であり得る。
一実施形態では、デバイスシークレット１４９は、コンピューティングデバイス１４１によりメモリ１４５に格納された秘密鍵である。ＩＤコンポーネント１４７は、秘密鍵をメッセージ認証コード（ＭＡＣ）への入力として使用して、派生シークレットを生成する。一実施例では、派生シークレットは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルにおける融合派生シークレット（ＦＤＳ）である。
一実施例では、メモリ１４５は、コンピューティングデバイス１４１をブートするための初期ブートコードを格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。ＦＤＳは、ブート動作中にプロセッサ１４３により初期ブートコードへ提供される鍵である。一実施例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの層Ｌ０には、ＲＯＭが対応する。
ホストデバイス１５１は、コンピューティングデバイス１４１のＩＤを検証する検証コンポーネント１５３への入力として、識別子、証明書、及び鍵を使用する。一実施形態では、検証コンポーネント１５３は、識別子を使用して少なくとも１つの復号化動作を実行し、結果を提供する。結果は鍵と比較され、コンピューティングデバイス１４１のＩＤが有効であるか否かが判定される。有効である場合、ホストデバイス１５１は、コンピューティングデバイス１４１から受信した鍵を使用して、コンピューティングデバイス１４１とのさらなる通信を実行する。例えば、ホストデバイス１５１が「三要素」（識別子、証明書、及び鍵）を一度検証すると、コンピューティングデバイス１４１とホストデバイス１５１との間で交換される任意の他の情報を証明するのに、鍵を使用することができる。
一実施形態では、デジタル識別は、多数の「モノ」に割り当てられる（例えばモノのインターネットのように）。一実施例では、モノは、車両などの物理オブジェクト、または車両内に存在する物理アイテムである。一実施例では、モノは人または動物である。例えば、各人または各動物に、一意的なデジタル識別子が割り当てられ得る。
いくつかの事例では、製品の製造業者は、各製品が本物であると証明できることを望んでいる。現在、この問題は、モノを信頼できる販売者からのみ購入すること、または購入したモノが本物であることを保証するある種の法的証明書を使用して他人から購入することにより、解決されている。しかし、モノが盗まれた事例で、モノが電子ＩＤを有さない場合、モノが不正使用されないようにモノをブロックするまたは位置特定することは、困難である。一実施例では、位置特定は、モノが公共インフラストラクチャとインタラクションを試みる時のＩＤに基づく。一実施例では、ブロックは、公共インフラストラクチャを使用したいモノのＩＤの証明不能性に基づく。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、コンピューティングデバイス１４１に対応する信頼のチェーンに一意的な署名を対応付けるために、ＩＤコンポーネント１４７を使用してＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを実施する。コンピューティングデバイス１４１は、層Ｌ０及び層Ｌ１を確立する。信頼のチェーンは、層Ｌ２、…を確立するホストデバイス１５１により継続される。一実施例では、任意の定義された環境（例えば地理的パラメータにより定義された信頼ゾーン）内のあらゆるオブジェクト、人、及び動物に、一意的な識別子を割り当てることができる。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、ＩＤを割り当てることが望まれるモノのコンポーネントである。例えば、モノは、コンピューティングデバイス１４１を含む自律走行車両であり得る。例えば、コンピューティングデバイス１４１は、車両のアプリケーションコントローラにより使用されるフラッシュメモリであり得る。
コンピューティングデバイス１４１が製造される時、製造業者は、ＵＤＳをメモリ１４５に投入し得る。一実施例では、ＵＤＳは、コンピューティングデバイス１４１を使用して追加の製造処理を行う顧客により承諾され、顧客と共有され得る。別の実施例では、ＵＤＳは、元の製造業者によりランダムに生成され、その後、安全なインフラストラクチャを使用して（例えばインターネットなどのネットワークを介して）顧客に伝達され得る。
一実施例では、顧客は、コンピューティングデバイス１４１を組み込んだ車両の製造業者であり得る。多数の事例では、車両製造業者は、コンピューティングデバイス１４１の販売者が分からないように、ＵＤＳを変更することを望む。このような事例では、顧客は、ホストデバイス１５１によりコンピューティングデバイス１４１に提供される認証済み置換コマンドを使用して、ＵＤＳを置換し得る。
いくつかの実施形態では、顧客は、顧客不変情報をコンピューティングデバイス１４１のメモリ１４５に投入し得る。一実施例では、不変情報は、一意的なＦＤＳを生成するために使用され、差別化要因としてのみ使用されるわけではない。顧客不変情報は、顧客が製造する様々なオブジェクトを区別するために使用される。例えば、顧客不変情報は、プリミティブ情報を定義する文字及び／または数字の組み合わせであり得る（例えば日付、時刻、ロット位置、ウェーハ位置、ウェーハ内ｘ、ｙ位置など、以上の情報の一部または全ての組み合わせであり得る）。
例えば、多数の事例では、不変情報には、ユーザ（例えば製造業者からデバイスを受け取った顧客）が実行する暗号化機能構成からのデータも含まれる。この構成または設定は、認証済みコマンド（実行する鍵の知識を必要とするコマンド）を使用することによってのみ、実行することができる。ユーザは、鍵の知識を有している（例えば製造業者から安全なインフラストラクチャを介して鍵を提供されていることに基づく）。不変情報は、コンピューティングデバイスの暗号化ＩＤの形式を表し、これは、デバイスの一意的なＩＤ（ＵＩＤ）とは異なる。一実施例では、不変情報集合に暗号構成を含めることにより、不変情報を自己カスタマイズするのに役立つツールがユーザに提供される。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、鮮度を生成する鮮度機構を含む。鮮度は、ホストデバイス１５１に送信される時に、識別子、証明書、及び鍵と共に提供され得る。鮮度は、ホストデバイス１５１との他の通信でも使用され得る。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、アプリケーションボード上のコンポーネントである。アプリケーションボード上の別のコンポーネント（図示せず）は、デバイスシークレット１４９の知識（例えば投入されたＵＤＳの知識）を使用して、コンピューティングデバイス１４１のＩＤを検証し得る。コンポーネントは、ＵＤＳの所持を証明するために、コンピューティングデバイス１４１に対し、メッセージ認証コードを使用して出力を生成することを要求する。例えば、メッセージ認証コードは、次のようになり得る：ＨＭＡＣ（ＵＤＳ，“アプリケーションボードメッセージ｜鮮度”）。
別の実施形態では、ＦＤＳは、デバイスの所持を証明するための基準としても使用され得る（例えば秘密鍵（複数可）の知識）。ＦＤＳは、次のようにＵＤＳから派生する：ＦＤＳ＝ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６［ＵＤＳ，ＳＨＡ２５６（“Ｌ１のＩＤ”）］。従って、メッセージ認証コードは次のようになり得る：ＨＭＡＣ（ＦＤＳ，“アプリケーションボードメッセージ｜鮮度”）。
図２は、一実施形態による、ＩＤコンポーネント１０７と、検証コンポーネント１０９とを有する例示的なコンピューティングシステムを示す。ホストシステム１０１は、バス１０３を介してメモリシステム１０５と通信する。メモリシステム１０５の処理デバイス１１１は、不揮発性メモリ１２１のメモリ領域１１１、１１３、…、１１９への読み出し／書き込みアクセス権を有する。一実施例では、ホストシステム１０１はまた、揮発性メモリ１２３からデータを読み出し、揮発性メモリ１２３にデータを書き込む。一実施例では、ＩＤコンポーネント１０７は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの層Ｌ０及び層Ｌ１に対応する。一実施例では、不揮発性メモリ１２１は、ブートコードを格納する。
検証コンポーネント１０９は、メモリシステム１０５のＩＤを検証するために使用される。検証コンポーネント１０９は、例えば前述のように、ホストシステム１０１からホストメッセージを受信したことに応じて、ＩＤコンポーネント１０７により生成された識別子、証明書、及び鍵を含む三要素を使用する。
ＩＤコンポーネント１０７は、図１のＩＤコンポーネント１４７の実施例である。検証コンポーネント１０９は、図１の検証コンポーネント１５３の実施例である。
メモリシステム１０５は、鍵ストレージ１５７と、鍵生成器１５９とを含む。一実施例では、鍵ストレージ１５７は、ルート鍵、セッション鍵、ＵＤＳ（ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ）、及び／またはメモリシステム１０５による暗号化動作に使用される他の鍵を格納し得る。
一実施例では、鍵生成器１５９は公開鍵を生成し、公開鍵は、ホストシステム１０１に送信され、検証コンポーネント１０９による検証に使用される。公開鍵は、前述のように識別子及び証明書も含む三要素の一部として送信される。
メモリシステム１０５は、鮮度生成器１５５を含む。一実施例では、鮮度生成器１５５は、認証済みコマンドに使用され得る。一実施例では、複数の鮮度生成器１５５が使用され得る。一実施例では、鮮度生成器１５５は、ホストシステム１０１により使用可能である。
一実施例では、処理デバイス１１１及びメモリ領域１１１、１１３、…、１１９は、同じチップまたはダイ上に存在する。いくつかの実施形態では、メモリ領域は、ホストシステム１０１及び／または処理デバイス１１１が機械学習処理中に使用するデータ、あるいはホストシステム１０１または処理デバイス１１１上で実行されるソフトウェアプロセス（複数可）が生成する他のランタイムデータを、格納する。
コンピューティングシステムは、メモリシステム１０５に書き込みコンポーネントを含み得、これは、ホストシステム１０１からの新たなデータを記録するためのメモリ領域１１１（例えばフラッシュメモリの記録セグメント）を選択する。コンピューティングシステム１００はさらに、ホストシステム１０１に書き込みコンポーネントを含み得、これは、メモリシステム１０５内の書き込みコンポーネントと連動して、メモリ領域１１１の選択を少なくとも促進する。
一実施例では、揮発性メモリ１２３は、ホストシステム１０１の処理デバイス（図示せず）のためのシステムメモリとして使用される。一実施形態では、ホストシステム１０１のプロセスは、データを書き込むためのメモリ領域を選択する。一実施例では、ホストシステム１０１は、自律走行車両で実行されるセンサ及び／またはソフトウェアプロセスからのデータに部分的に基づいて、メモリ領域を選択し得る。一実施例では、前述のデータは、ホストシステム１０１により処理デバイス１１１に提供され、処理デバイス１１１は、メモリ領域を選択する。
いくつかの実施形態では、ホストシステム１０１または処理デバイス１１１は、ＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９の少なくとも一部を含む。別の実施形態では、または組み合わせでは、処理デバイス１１１及び／またはホストシステム１０１内の処理デバイスは、ＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９の少なくとも一部を含む。例えば、処理デバイス１１１及び／またはホストシステム１０１の処理デバイスは、ＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９を実施する論理回路を含み得る。例えば、ホストシステム１０１のコントローラまたは処理デバイス（例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡ、またはＧＰＵ）は、本明細書で説明されるＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９の動作を実行するためにメモリに格納された命令を実行するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ＩＤコンポーネント１０７は、メモリシステム１０５に配置された集積回路チップで実施される。別の実施形態では、ホストシステム１０１の検証コンポーネント１０９は、ホストシステム１０１のオペレーティングシステム、デバイスドライバ、またはアプリケーションの一部である。
メモリシステム１０５の例として、メモリバスを介して中央処理装置（ＣＰＵ）に接続されたメモリモジュールが挙げられる。メモリモジュールの例には、デュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭ）、スモールアウトラインＤＩＭＭ（ＳＯ－ＤＩＭＭ）、不揮発性デュアルインラインメモリモジュール（ＮＶＤＩＭＭ）などが挙げられる。いくつかの実施形態では、メモリシステムは、メモリ機能及びストレージ機能の両方を提供するハイブリッドメモリ／ストレージシステムであり得る。通常、ホストシステムは、１つ以上のメモリ領域を含むメモリシステムを利用し得る。ホストシステムは、メモリシステムに格納するデータを提供し得、メモリシステムからデータを取得することを要求し得る。一実施例では、ホストは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含む様々な種類のメモリにアクセスできる。
ホストシステム１０１は、車両内コントローラ、ネットワークサーバ、モバイルデバイス、携帯電話、組み込みシステム（例えばシステムオンチップ（ＳＯＣ）と内部メモリまたは外部メモリとを有する組込みシステム）、またはメモリと処理デバイスとを含む任意のコンピューティングデバイスといった、コンピューティングデバイスであり得る。ホストシステム１０１は、メモリシステム１０５を含み得、またはメモリシステム１０５に接続され得、これにより、ホストシステム１０１は、メモリシステム１０５からデータを読み出すこと、またはメモリシステム１０５にデータを書き込むことができる。ホストシステム１０１は、物理ホストインターフェースを介してメモリシステム１０５に接続され得る。本明細書で使用される「接続される」は、通常、コンポーネント間の接続を指し、これは、有線または無線に拘わらず、電気、光、磁気などの接続を含む間接通信接続または直接通信接続（例えば介在コンポーネントのない通信接続）であり得る。物理ホストインターフェースの例には、シリアルアドバンストテクノロジーアタッチメント（ＳＡＴＡ）インターフェース、周辺コンポーネント相互接続エクスプレス（ＰＣＩｅ）インターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、ファイバーチャネル、シリアルアタッチドＳＣＳＩ（ＳＡＳ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリバスなどが挙げられるが、これらに限定されない。物理ホストインターフェースを使用して、ホストシステム１０１とメモリシステム１０５との間でデータが送信され得る。物理ホストインターフェースは、メモリシステム１０５とホストシステム１０１との間で制御信号、アドレス信号、データ信号、及び他の信号を渡すためのインターフェースを提供し得る。
図２は、例としてのメモリシステム１０５を示す。通常、ホストシステム１０１は、同一の通信接続、複数の別個の通信接続、及び／または通信接続の組み合わせを介して、複数のメモリシステムにアクセスし得る。
ホストシステム１０１は、処理デバイスとコントローラとを含み得る。ホストシステム１０１の処理デバイスは、例えばマイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、プロセッサの処理コア、実行ユニットなどであり得る。いくつかの事例では、ホストシステムのコントローラは、メモリコントローラ、メモリ管理ユニット、及び／またはイニシエータと称され得る。一実施例では、コントローラは、ホストシステム１０１とメモリシステム１０５との間のバス１０３を介した通信を制御する。これらの通信は、前述のようにメモリシステム１０５のＩＤを検証するためのホストメッセージの送信を含む。
ホストシステム１０１のコントローラは、メモリシステム１０５のコントローラと通信して、不揮発性メモリ１２１のメモリ領域でのデータの読み出し、データの書き込み、またはデータの消去などの動作を実行し得る。いくつかの事例では、コントローラは、処理デバイス１１１の同じパッケージ内に統合される。別の事例では、コントローラは、処理デバイス１１１のパッケージとは分離される。コントローラ及び／または処理デバイスは、１つ以上の集積回路及び／またはディスクリートコンポーネント、バッファメモリ、キャッシュメモリ、またはこれらの組み合わせなどのハードウェアを含み得る。コントローラ及び／または処理デバイスは、マイクロコントローラ、専用論理回路（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）、または別の好適なプロセッサであり得る。
一実施形態では、メモリ領域１１１、１１３、…、１１９は、異なる種類の不揮発性メモリコンポーネントの任意の組み合わせを含み得る。さらに、メモリ領域のメモリセルは、データを格納するために使用されるユニットを参照することができるメモリページまたはデータブロックとして、グループ化され得る。いくつかの実施形態では、揮発性メモリ１２３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、及び同期式ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）であり得るが、これらに限定されない。
一実施形態では、メモリシステム１０５の１つ以上のコントローラは、メモリ領域１１１、１１３、…、１１９と通信して、データの読み出し、データの書き込み、またはデータの消去などの動作を実行し得る。各コントローラは、１つ以上の集積回路及び／またはディスクリートコンポーネント、バッファメモリ、またはこれらの組み合わせなどのハードウェアを含み得る。各コントローラは、マイクロコントローラ、専用論理回路（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）、または別の好適なプロセッサであり得る。コントローラ（複数可）は、ローカルメモリに格納された命令を実行するように構成された処理デバイス（プロセッサ）を含み得る。一実施例では、コントローラのローカルメモリは、メモリシステム１０５とホストシステム１０１との間の通信の処理を含むメモリシステム１０５の動作を制御する様々なプロセス、動作、論理フロー、及びルーチンを実行するための命令を格納するように構成された組み込みメモリを含む。いくつかの実施形態では、ローカルメモリは、メモリポインタ、フェッチされたデータなどを格納するメモリレジスタを含み得る。ローカルメモリはまた、マイクロコードを格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）も含み得る。
通常、メモリシステム１０５のコントローラ（複数可）は、ホストシステム１０１及び／または処理デバイス１１１からコマンドまたは操作を受信し得、コマンドまたは操作を、メモリ領域のデータ書き込みカウンタに基づいたメモリ領域の選択を達成する命令または好適なコマンドに変換し得る。コントローラは、ウェアレベリング、ガベージコレクション動作、エラー検出及びエラー訂正コード（ＥＣＣ）動作、暗号化動作、キャッシュ動作、及びメモリ領域に対応付けられた論理ブロックアドレスと物理ブロックアドレスとのアドレス変換など、他の動作も担当し得る。コントローラはさらに、物理ホストインターフェースを介してホストシステム１０１と通信するためのホストインターフェース回路を含み得る。ホストインターフェース回路は、ホストシステムから受信したコマンドを、メモリ領域のうちの１つ以上にアクセスするためのコマンド命令に変換し、並びにメモリ領域に関連する応答を、ホストシステム１０１への情報に変換し得る。
メモリシステム１０５はまた、図示されていない追加の回路またはコンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、メモリシステム１０５は、キャッシュまたはバッファ（例えばＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）と、１つ以上のコントローラからアドレスを受信し、アドレスを復号化してメモリ領域にアクセスし得るアドレス回路（例えば行デコーダ及び列デコーダ）とを含み得る。
いくつかの実施形態では、ホストシステム１０１またはメモリシステム１０５のコントローラ、及び／または処理デバイス１１１は、ＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９の少なくとも一部を含む。例えば、コントローラ及び／または処理デバイス１１１は、ＩＤコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９を実施する論理回路を含み得る。例えば、処理デバイス（プロセッサ）は、本明細書で説明されるように、メモリ領域への読み出し／書き込みアクセスをＩＤコンポーネント１０７に提供する動作を実行するためのメモリに格納された命令を、実行するように構成され得る。いくつかの実施形態では、検証コンポーネント１０９は、オペレーティングシステム、デバイスドライバ、またはアプリケーションの一部である。
図３は、一実施形態による、車両１００の例示的なコンピューティングデバイスを示す。例えば、車両１００は、自律走行車両、非自律走行車両、緊急車両、またはサービス車両などであり得る。
車両１００は、車載コンピュータなどの車両コンピューティングデバイス１１０を含む。車両コンピューティングデバイス１１０は、図１のホストデバイス１５１の実施例である。別の実施例では、車両コンピューティングデバイス１１０は、図２のホストシステム１０１の実施例であり、メモリ１６０は、メモリシステム１０５の実施例である。
車両コンピューティングデバイス１１０は、プロセッサ１２０を含み、プロセッサ１２０は、リーダ、ライタ、及び／または後述の機能を実行可能な他のコンピューティングデバイスなどの車両通信コンポーネント１３０に接続され、車両通信コンポーネント１３０は、アンテナ１４０に接続される（またはアンテナ１４０を含む）。車両通信コンポーネント１３０は、不揮発性フラッシュメモリなどのメモリ１６０に接続されたプロセッサ１５０を含むが、実施形態は、このような種類のメモリデバイスにそれほど限定されない。
一実施例では、メモリ１６０は、車両（例えば運転手、乗客、及び運搬物）に関連する全ての情報を格納するように適合され、これにより、後述のように、車両１００は、チェックポイントに近づくと、通信インターフェース（例えばいわゆるＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコル）を使用して、この情報を提供することができる。
一実施例では、車両情報（車両ＩＤ／プレート番号など）は、車両メモリ１６０に既に格納されており、車両１００は、例えば、通信コンポーネント１３０を介して、及び既知のＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルまたは同様のプロトコルを使用して、乗客の電子ＩＤ及び／または運ばれる荷物、商品などのＩＤを識別し、次にこの情報をメモリ１６０に格納することができる。一実施例では、電子ＩＤ、輸送される荷物及び商品コンテナは、無線トランスポンダ、ＮＦＣ、ブルートゥース、ＲＦＩＤ、タッチレスセンサ、及び磁気バーなどを備えており、通信コンポーネント１３０は、リーダ及び／または電磁場を使用して、このようなリモートソースから必要な情報を取得し得る。
一実施例では、全ての乗客ＩＤ及び／または運ばれる荷物、商品などのＩＤは、通信コンポーネントとデータを交換することができる電子デバイスを備えている。これらの電子デバイスは、電力供給を有しているため能動型であり得る、または電子デバイスがちょうど近くに存在する時に必要な電力供給を行う外部電源により起動され電力供給され得る、という意味で、能動素子または受動素子であり得る。
レンタカーまたは自律走行車両は、リーダ及び／または電磁場を使用して、車両内または車両近くで情報を取得することができ、あるいは、例えば事前予約によりレンタルシステムがレンタカーの運転手の情報を既に有している場合は、リモートソースからでも情報を受信し得る。車両をピックアップするために運転手が到着した時に、リアルタイムでさらなる確認が行われ得る。
同様に、車両１００により運ばれる輸送荷物及び商品に関する（また乗客に関する）全ての情報は、常に最新であるように維持され得る。このようにするために、無線トランスポンダが、荷物及び商品に対応付けられる、または乗客に所有されることにより、乗客の電子ＩＤ及び／または運ばれる荷物及び商品のＩＤは、リアルタイムで更新される（図示せず）。
一実施例では、車両通信コンポーネント１３０と近接ソース（例えば商品トランスポンダなど）との通信は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを介して行われる。
一実施例では、車両コンピューティングデバイス１１０は、ステアリング及び速度などの車両１００の動作パラメータを制御し得る。例えば、コントローラ（図示せず）は、ステアリング制御システム１７０及び速度制御システム１８０に接続され得る。さらに、車両コンピューティングデバイス１１０は、情報システム１９０に接続され得る。情報システム１９０は、経路情報またはチェックポイントセキュリティメッセージなどのメッセージを表示するように構成され得、視覚的警告を表示し、及び／または可聴警告を出力し得る。通信コンポーネント１３０は、外部コンピューティングデバイス（図示せず）などの追加のコンピューティングデバイスから、情報を受信し得る。
図４は、一実施形態による、車両３００の例示的なコンピューティングデバイスと通信するホストデバイス３５０を有する例示的なシステム３９０を示す。コンピューティングデバイスは、近距離通信デバイス（例えばＮＦＣタグ）などの受動型通信コンポーネント３１０を含む。通信コンポーネント３１０は、車両３００内に存在し得、車両３００は、図３に示される車両１００のように構成され、通信コンポーネント３１０に加えて車両１００のコンポーネントを含み得、通信コンポーネント３１０は、車両通信コンポーネント１３０のように構成され得る。通信コンポーネント３１０は、車両３００に関する情報（車両ＩＤ、運転者／乗客情報、運搬物情報など）を格納する不揮発性ストレージコンポーネント３３０を有するチップ３２０（例えば車両３００のＣＰＵまたはアプリケーションコントローラを実施する）を含む。通信コンポーネント３１０は、アンテナ３４０を含み得る。
ホストデバイス３５０は、例えば能動型通信デバイスであり（例えば電源を含む）、通信コンポーネント３１０から情報を受信し、及び／または通信コンポーネント３１０に情報を送信し得る。いくつかの実施例では、ホストデバイス３５０は、料金リーダなどのリーダ（例えばＮＦＣリーダ）、または他のコンポーネントを含み得る。ホストデバイス３５０は、チェックポイントの近くに（例えば信頼ゾーンの境界に）、または一般にアクセス制限エリアの近くに配置された（例えば埋め込まれた）外部デバイスであり得る。いくつかの実施形態では、ホストデバイス３５０はまた、携帯デバイスとして使用するために警官により携持され得る。
ホストデバイス３５０は、プロセッサ３６０、不揮発性メモリなどのメモリ３７０、及びアンテナ３８０を含み得る。メモリ３７０は、ホストデバイス３５０が通信コンポーネント３１０と通信することを可能にするＮＦＣプロトコルを含み得る。例えば、ホストデバイス３５０と通信コンポーネント３１０とは、例えば約１３．５６メガヘルツで、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００－３国際規格に従うなど、ＮＦＣプロトコルを使用して通信することができる。ＲＦＩＤタグを使用する他の手法が使用されてもよい。
ホストデバイス３５０はまた、サーバまたは他のコンピューティングデバイスと通信し得る（例えば無線ネットワークを介して中央オペレーションセンタと通信し得る）。例えば、ホストデバイス３５０は、サーバまたは通信センタに、無線接続または有線接続され得る。いくつかの実施例では、ホストデバイス３５０は、ＷＩＦＩまたはインターネットを介してオペレーションセンタと通信し得る。車両３００によりアンテナ３４０がアンテナ３８０の通信距離内に移動すると、ホストデバイス３５０は、通信コンポーネント３１０にエネルギーを供給し得る。いくつかの実施例では、ホストデバイス３５０は、オペレーションセンタからリアルタイム情報を受信し得、その情報を車両３００に送信し得る。いくつかの実施形態では、通信コンポーネント３１０は、自身の電池を有し得る。
一実施形態では、ホストデバイス３５０は、車両３００から情報を読み出し、車両３００に情報を送信するように適合され、車両３００は、情報交換を可能にするように構成された通信コンポーネント３１０（例えば能動型デバイス）を備える。
再び図３を参照すると、車両１００の車両通信コンポーネント１３０は、内部で活動状態となって、乗客ＩＤ、輸送荷物及び／または商品に関する関連情報をリアルタイムで捕捉し得る（例えば上記の図４に関して論述された対応する無線通信コンポーネントが備わっている場合）。車両のコンピューティングデバイスは、数メートル（例えば２～３メートル）の空間範囲内の情報を検出し得、よって、乗客、荷物、及び商品に対応する全てのデータが取得され得る。一実施例では、これは、車両が、外部通信コンポーネント（例えばサーバまたはホストデバイスとして機能する他のコンピューティングデバイス）に対し、通信を開始及び／または強化することができる特定の近接範囲内に進入した時に、発生する。通信距離は、例えば２～３メートルである。
一実施形態では、車両通信コンポーネント１３０は、外部エンティティ及び／または内部エンティティと通信する時にデータを暗号化し得る。いくつかの事例では、輸送荷物、商品、またはさらに乗客に関するデータは、機密であり得る、または機密情報（例えば乗客の健康状態、または機密文書、または危険物）を含み得る。このような事例では、車両コンピューティングデバイスに対応付けられたメモリ部分に格納される情報及びデータは、暗号化されたデータとして保持されることが望ましい。
下記で論述される様々な実施形態では、内部車両コンピューティングデバイスと外部エンティティ（例えばホストデバイスとして機能するサーバ）との間の暗号化通信及び復号化通信の方法が説明される。一実施例では、この方法は、内部車両コンピューティングデバイスと、車両上に存在する乗客、荷物、及び商品に対応付けられた電子コンポーネントとの間でも、適用され得る。
一実施例では、車両通信コンポーネント１３０は、車両公開鍵を外部通信コンポーネント（例えばホストデバイス１５１として機能する）に送信し、外部通信コンポーネントは、外部公開鍵を車両通信コンポーネント１３０に送信する。これらの公開鍵（車両及び外部）を使用して、それぞれの通信コンポーネントに送信するデータが暗号化され、それぞれのＩＤが検証され、また確認及び他の情報が交換され得る。例として、さらに後述されるように、車両通信コンポーネント１３０は、受信した外部公開鍵を使用してデータを暗号化し、暗号化されたデータを外部通信コンポーネントに送信し得る。同様に、外部通信コンポーネントは、受信した車両公開鍵を使用してデータを暗号化し、暗号化されたデータを車両通信コンポーネント１３０に送信し得る。車両１００が送信するデータには、自動車情報、乗客情報、及び商品情報などが含まれ得る。情報は、任意で、車両１００のＩＤを証明するためにデジタル署名と共に送信され得る。さらに、情報は、車両１００に提供されて、車両１００のダッシュボードに表示され得る、または車両１００に対応付けられたコンピューティングデバイス（例えば車両を監視するユーザデバイスまたは中央サーバ）の電子メールに送信され得る。車両は、車両デジタル署名と共に、車両の識別番号、ＶＩＮ番号などに基づいて認識され得る。
一実施例では、車両と外部エンティティとの間で交換されるデータは、他で使用される鮮度を有し得る。例として、車両が外部エンティティに送信する同一の命令を示すデータは、特定の時間枠ごとに、または特定の送信データ量に関して、変更され得る。これにより、ハッカーが以前送信されたデータに含まれた機密情報を傍受し、同じデータを再度送信して同じ結果を得ることを、阻止することができる。データがわずかに変更されても同じ命令を示す場合、ハッカーは同一の情報を後の時点で送信し得るが、受信側が、変更されたデータが同じ命令を実行することを見込んだことにより、同じ命令は実行されない。
車両１００と外部エンティティ（例えばコンピューティングシステムまたはデバイス）（図示せず）との間で交換されるデータは、後述のいくつかの暗号化及び／または復号化方法を使用して、実行され得る。データを保護することにより、不正なアクティビティが車両１００及び外部エンティティの動作を妨害することを、確実に防ぐことができる。
図５Ａは、一実施形態による、ホストデバイスに送信する識別子、証明書、及び鍵を含む三要素を生成するアプリケーションボードを示す。ホストデバイスは、三要素を使用して、アプリケーションボードのＩＤを検証する。アプリケーションボードは、図１のコンピューティングデバイス１４１の実施例である。ホストデバイスは、図１のホストデバイス１５１の実施例である。
一実施形態では、アプリケーションボード及びホストは、デバイス識別構成エンジン（ＤＩＣＥ）―堅牢なモノのインターネット（ＲＩｏＴ）プロトコルを使用して、通信（例えば情報及びデータ）の暗号化動作及び／または復号化動作を実行する通信コンポーネントを含む。一実施例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルは、車両通信コンポーネントと外部通信コンポーネントとの間の通信に、並びに車両通信コンポーネントと、乗客ＩＤ、荷物、及び商品などのそれぞれに対応付けられた様々な無線電子デバイスとの間の車両環境の内部で実行される通信に、適用される。
図５Ｂは、一実施形態による、層を使用して段階的にブートする例示的なコンピューティングシステムを示す。システムは、本開示の実施形態による、外部通信コンポーネント４３０’と、車両通信コンポーネント４３０’’とを含む。車両が外部エンティティに近づく、すなわちその近接範囲内に入ると、車両の関連する車両通信コンポーネント４３０’’は、例えばセンサ（例えば無線周波数識別センサ、すなわちＲＦＩＤなど）を使用して、前述のように外部エンティティとデータを交換し得る。
他の実施形態では、コンポーネント４３０’は、車両内に配置されたアプリケーションボードであり得、コンポーネント４３０’’は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用してコンポーネント４３０’のＩＤを検証する、同様に車両内に配置されたホストデバイスであり得る（例えば上記の図１に関して論述されたように）。
一実施形態では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルは、コンピューティングデバイスにより、層を使用して段階的にブートするために使用され、各層は、後続の層を認証及びロードし、各層でますます精緻なランタイムサービスが提供される。従って、層は、前の層により提供され得、次の層を提供し得、これにより、より低い層の上に構築され、より高い層を提供する相互接続された層のウェブが作成される。あるいは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの代わりに、他のプロトコルが使用されてもよい。
通信プロトコルの一例示的実施態様では、通信プロトコルのセキュリティは、製造中に（または製造後でも）設定されるデバイスシークレット（例えばＵＤＳ）であるシークレット値に基づく。デバイスシークレットＵＤＳは、それがプロビジョニングされた（例えば図１のデバイスシークレット１４９として格納された）デバイス内に存在する。
デバイスシークレットＵＤＳは、ブート時に第１段階のＲＯＭベースのブートローダによりアクセス可能である。次いでシステムは、次回のブートサイクルまでデバイスシークレットをアクセス不可能にする機構を提供し、ブートローダ（例えばブート層など）のみが常にデバイスシークレットＵＤＳにアクセスすることができる。従って、この手法では、ブートはデバイスシークレットＵＤＳで始まる特定のアーキテクチャで階層化される。
図５Ｂに示されるように、層０、Ｌ０、及び層１、Ｌ１は、外部通信コンポーネント４３０’に存在する。層０ Ｌ０は、融合派生シークレット（ＦＤＳ）鍵を、層１ Ｌ１に提供し得る。ＦＤＳ鍵は、層１ Ｌ１のコードのＩＤ、及び他のセキュリティ関連データに基づき得る。特定のプロトコル（堅牢なモノのインターネット（ＲＩｏＴ）コアプロトコルなど）は、ＦＤＳを使用して、それをロードする層１ Ｌ１のコードを立証し得る。実施例では、特定のプロトコルは、デバイス識別構成エンジン（ＤＩＣＥ）及び／またはＲＩｏＴコアプロトコルを含み得る。例として、ＦＤＳには、層１ Ｌ１ファームウェアイメージ自体、認可された層１ Ｌ１ファームウェアを暗号で識別するマニフェスト、セキュアブート実施のコンテキストで署名されたファームウェアのファームウェアバージョン番号、及び／またはデバイスのセキュリティクリティカル構成設定が含まれ得る。デバイスシークレットＵＤＳは、ＦＤＳの作成に使用され得、外部通信コンポーネントのメモリに格納される。従って、層０ Ｌ０は、実際のデバイスシークレットＵＤＳを決して明らかにすることなく、派生鍵（例えばＦＤＳ鍵）をブートチェーンの次の層に提供する。
外部通信コンポーネント４３０’は、矢印４１０’により示されるように、車両通信コンポーネント４３０’’にデータを送信するように適合される。送信されるデータには、図６に関連して示されるように、公開されている外部識別、証明書（例えば外部識別証明書）、及び／または外部公開鍵が含まれ得る。車両通信コンポーネント４３０’’の層２ Ｌ２は、送信されたデータを受信し、オペレーティングシステムＯＳの動作、例えば第１のアプリケーションＡｐｐ１及び第２のアプリケーションＡｐｐ２上で、データを実行し得る。
同様に、車両通信コンポーネント４３０’’は、矢印４１０’’により示されるように、公開されている車両識別、証明書（例えば車両識別証明書）、及び／または車両公開鍵を含むデータを送信し得る。例として、認証後（例えば証明書を検証した後）、車両通信コンポーネント４３０’’は、車両のさらなる認証、識別、及び／または検証のために、車両識別番号、ＶＩＮを送信し得る。
図５Ｂ及び図６に示されるように、例示的な動作では、外部通信コンポーネント４３０’は、デバイスシークレットＤＳを読み出し、層１ Ｌ１のＩＤをハッシュ化し、以下の計算を実行し得る。
ＦＤＳ＝ＫＤＦ［ＵＤＳ，ハッシュ（“不変情報”）］
ＫＤＦは暗号化された一方向の鍵導出関数である（例えばＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６）。上記の計算では、ハッシュは、ＳＨＡ２５６、ＭＤ５、ＳＨＡ３などの任意の暗号プリミティブであり得る。
少なくとも１つの実施例では、車両は、匿名ログインまたは認証ログインのいずれかを使用して通信し得る。認証ログインにより、車両は、匿名モードで通信している時はアクセス不可能であり得る追加情報を取得することが可能となり得る。少なくとも１つの実施例では、認証は、後述されるように、車両識別番号ＶＩＮ及び／または公開鍵の交換などの認証情報の提供を含み得る。匿名モード及び認証モードのいずれでも、外部エンティティ（例えば信頼ゾーンの境界にあるチェックポイントポリス）は車両と通信して、外部エンティティに対応付けられた外部公開鍵を車両に提供し得る。
図６は、一実施形態による、非対称生成器を使用して識別子、証明書、及び鍵を生成する例示的なコンピューティングデバイスを示す。一実施形態では、コンピューティングデバイスは、パラメータを決定するプロセスを実施する（例えば代替的な実施形態では、外部デバイスの層Ｌ１内、または内部コンピューティングデバイスの層Ｌ１内のパラメータ）。
一実施形態では、外部公開識別、外部証明書、及び外部公開鍵を含むパラメータが決定され、これらは次に、車両通信コンポーネントの層２ Ｌ２（例えば図５Ｂの参照番号４３０’’）に送信される（矢印５１０’で示されるように）。図６の矢印５１０’及び５１０’’は、図５Ｂの矢印４１０’及び４１０’’にそれぞれ対応する。また、図６の層は、図５Ｂの層に対応する。
別の実施形態では、ホストデバイスからのメッセージ（「ホストメッセージ」）は、パターン（データ）マージング５３１により外部公開鍵とマージされ、マージされたデータが暗号化に提供される。マージされたデータは、暗号器５３０への入力である。一実施例では、ホストメッセージは、外部公開鍵と連結される。生成されるパラメータには、ホストデバイスに送信され、コンピューティングデバイスのＩＤを検証するために使用される三要素が含まれる。例えば、外部公開識別、外部証明書、及び外部公開鍵は、ホストデバイスの検証コンポーネントにより、ＩＤを検証するために使用される。一実施例では、ホストデバイスは、図１のホストデバイス１５１である。
図６に示されるように、層０ Ｌ０からのＦＤＳは、層１ Ｌ１に送信され、非対称ＩＤ生成器５２０により使用されて、公開識別、ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃ、及び非公開識別、ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅが生成される。短縮表記「ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃ」では、「ｌｋ」は、汎用層ｋ（この例では層１ Ｌ１）を示し、「ｐｕｂｌｉｃ」は識別がオープンに共有されていることを示す。公開識別ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃは、外部通信コンポーネントの層１ Ｌ１の右の外側に伸びる矢印により、共有されることが示される。生成された非公開識別ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅは、暗号器５３０への鍵入力として使用される。暗号器５３０は、例えば、データを暗号化するために使用される任意のプロセッサ、コンピューティングデバイスなどであり得る。
外部通信コンポーネントの層１ Ｌ１は、非対称鍵生成器５４０を含み得る。少なくとも１つの実施例では、乱数生成器ＲＮＤは、任意で、乱数を非対称鍵生成器５４０に入力し得る。非対称鍵生成器５４０は、図５Ｂの外部通信コンポーネント４３０’などの外部通信コンポーネントに対応付けられた公開鍵、ＫＬｋｐｕｂｌｉｃ（外部公開鍵と称される）及び秘密鍵、ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅ（外部秘密鍵と称される）を生成し得る。
外部公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃは、暗号器５３０への入力（「データ」）であり得る。上記のように、いくつかの実施形態では、ＩＤ検証プロセスの一環でホストデバイスから前に受信されたホストメッセージは、ＫＬｋｐｕｂｌｉｃとマージされ、マージされたデータは、暗号器５３０に入力データとして提供される。
暗号器５３０は、外部非公開識別ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅ及び外部公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃの入力を使用して、結果Ｋ’を生成し得る。外部秘密鍵ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅと結果Ｋ’を追加の暗号器５５０に入力して、出力Ｋ’’が生成され得る。出力Ｋ’’は、層２ Ｌ２に送信される（あるいはＩＤを検証するホストデバイスに送信される）外部証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅである。外部証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅは、デバイスから送信されたデータの発信元を検証及び／または認証する能力を提供し得る。例として、外部通信コンポーネントから送信されるデータは、図７に関連してさらに説明されるように、証明書を検証することにより、外部通信コンポーネントのＩＤに対応付けられ得る。さらに、外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ ｋｅｙが、層２ Ｌ２に送信され得る。従って、外部通信コンポーネントの公開識別ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃ、証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ、及び外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ ｋｅｙは、車両通信コンポーネントの層２ Ｌ２に送信され得る。
図７は、一実施形態による、復号化動作を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証する検証コンポーネントを示す。検証コンポーネントは、復号器７３０、７５０を含む。本開示の実施形態による検証コンポーネントは、証明書を検証するプロセスを実施する。
図７の示される実施例では、公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ、証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ、及び公開識別ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃは、外部通信コンポーネントから（例えば図５Ｂの外部通信コンポーネント４３０’の層１ Ｌ１から）提供される。
証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ及び外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃのデータは、復号器７３０への入力として使用され得る。復号器７３０は、データを復号化するために使用される任意のプロセッサ、コンピューティングデバイスなどであり得る。証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ及び外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃの復号化の結果は、公開識別ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃと共に、復号器７５０への入力として使用され得、出力が生成される。外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ及び復号器７５０からの出力は、ブロック７６０に示されるように、証明書が検証済みであるか否かを示し得、出力として「Ｙｅｓ」または「Ｎｏ」が生成される。秘密鍵は、単一層に対応付けられており、特定の証明書は、特定の層によってのみ生成され得る。
証明書が検証済み（例えば認証後）であることに応じて、検証済みのデバイスから受信したデータは、受諾され、復号化され、及び／または処理され得る。証明書が検証済みではないことに応じて、検証済みのデバイスから受信したデータは、破棄され、削除され、及び／または無視され得る。このようにして、邪悪なデータを送信する不正デバイスを検出して回避することができる。例として、処理対象のデータを送信するハッカーは特定され得、ハッキングデータは処理されない。
代替的な実施形態では、公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ、証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ、及び公開識別ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃは、図１のコンピューティングデバイス１４１から、または図２のメモリシステム１０５から提供される。この三要素は、ホストデバイスからのホストメッセージの受信に応じて、コンピューティングデバイス１４１により生成される。復号器７３０への入力としてＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅを提供する前に、ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅとホストデバイスからのメッセージ（「ホストメッセージ」）は、パターン（データ）マージング７３１よりマージされる。一実施例では、マージングは、データの連結である。マージされたデータは、復号器７３０への入力として提供される。その後、検証プロセスが前述のとは異なるように進行する。
図８は、一実施形態による、証明書を検証する例示的なプロセスのブロック図を示す。デバイスが、検証され得るデータを送信している事例では、その後の否認を回避するために、署名が生成されデータと共に送信され得る。例として、第１のデバイスは、第２のデバイスに要求を発信し得、第２のデバイスが要求を実行すると、第１のデバイスは、第１のデバイスがそのような要求を決して行わなかったことを示すことができる。署名の使用などの否認防止手法により、第１のデバイスによる否認を回避し、第２のデバイスがその後問題なく要求されたタスクを実行できるように保証することができる。
車両コンピューティングデバイス８１０’’（例えば図３の車両コンピューティングデバイス１１０または図１のコンピューティングデバイス１４１）は、データＤａｔ’’を外部コンピューティングデバイス８１０’（または一般に任意の他のコンピューティングデバイス）に送信し得る。車両コンピューティングデバイス８１０’’は、車両秘密鍵ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅを使用して署名Ｓｋを生成し得る。署名Ｓｋは、外部コンピューティングデバイス８１０’に送信され得る。外部コンピューティングデバイス８１０’は、データＤａｔ’及び以前受信した公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃ（例えば車両公開鍵）を使用して、検証を行い得る。このように、署名検証は、秘密鍵を使用して署名を暗号化し、公開鍵を使用して署名を復号化することにより、行われる。このようにして、各デバイスの一意的な署名は、署名を送信するデバイスの非公開情報として維持され得、同時に、受信デバイスは、検証のために署名を復号化することが可能となる。これは、受信デバイスの公開鍵を使用して送信デバイスにより暗号化され、受取側の秘密鍵を使用して受信デバイスにより復号化されるデータの暗号化／復号化とは対照的である。少なくとも１つの実施例では、車両は、内部暗号化プロセス（例えば楕円曲線デジタル署名（ＥＣＤＳＡ）または同様のプロセス）を使用することにより、デジタル署名を検証し得る。
証明書及び公開鍵に関する交換及び検証により、デバイスは安全な方法で相互通信することができる。車両が外部エンティティ（例えば信頼ゾーン境界、境界セキュリティエンティティ、または通常、電子制御されたホストデバイス）に近づくと、それぞれの通信デバイス（それぞれの証明書を検証する図７に示される機能を有する）は、証明書を交換し、相互通信を行う。認証後（例えば外部エンティティから証明書及び公開鍵を受信／検証した後）、従って車両は、プレート番号／ＩＤ、ＶＩＮ、保険番号、運転者情報（例えばＩＤ、境界移行の最終許可）、乗客情報、及び輸送商品情報など、車両に関連し、かつ車両のメモリに格納された全ての必要情報を、通信することができる。次に、外部エンティティは、受信情報を確認した後に、移行要求の結果を車両に通信し、この情報は、受取側の公開鍵を使用して暗号化されている可能性がある。交換されるメッセージ／情報は、前述のＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用して暗号化／復号化され得る。いくつかの実施形態では、いわゆる不変情報（プレート番号／ＩＤ、ＶＩＮ、保険番号など）は暗号化されないが、他の情報は暗号化される。言い換えると、交換されるメッセージには、暗号化されていないデータ、並びに暗号化されたデータが存在し得、従って情報は、暗号化され得る、または暗号化され得ない、またはこれらの混合であり得る。次に、証明書／公開鍵を使用してメッセージの内容が有効であることを立証することにより、メッセージの正確性が保証される。
図９は、一実施形態による、識別子、証明書、及び鍵を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証する方法を示す。例えば、図９の方法は、図１～図７のシステムで実施され得る。
図９の方法は、ハードウェア（例えば処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば処理デバイスで稼働するまたは実行される命令）、またはこれらの組み合わせを含み得る処理論理により実行され得る。いくつかの実施形態では、図９の方法は、図１のＩＤコンポーネント１４７及び検証コンポーネント１５３により少なくとも部分的に実行される。
プロセスの順序は、特定の連続または順番で示されるが、特に指定がない限り、変更してもよい。従って、示される実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、示されるプロセスは、異なる順序で実行されてもよく、いくつかのプロセスは、並行して実行されてもよい。さらに、様々な実施形態では、１つ以上のプロセスが省略されてもよい。従って、全ての実施形態において全プロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
ブロック９２１にて、ホストデバイスからメッセージが受信される。例えば、コンピューティングデバイス１４１は、ホストデバイス１５１からメッセージ（例えば「ホストメッセージ」または「ホストメッセージ｜鮮度」）を受信する。
ブロック９２３にて、識別子、証明書、及び鍵（例えば公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ）が生成される。識別子は、コンピューティングデバイスのＩＤに対応付けられる。証明書は、ホストデバイスからのメッセージ（「ホストメッセージ」）を使用して生成される。一実施形態では、メッセージは、暗号化の前に公開鍵とマージされる。この暗号化では、非公開識別子ＩＤＬ１ｐｒｉｖａｔｅを鍵として使用する。非公開識別子ＩＤＬ１ｐｒｉｖａｔｅは、公開識別子ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃに対応付けられる（例えば非対称ＩＤ生成器５２０により生成された対応ペアである）。
一実施例では、ＩＤコンポーネント１４７は、識別子、証明書、及び鍵を生成して、三要素を提供する。一実施例では、三要素は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルに基づいて生成される。一実施例では、三要素は、図６に示されるように生成される。
一実施例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用して、各層（Ｌｋ）は、次の層（Ｌｋ＋１）に鍵と証明書のセットを提供し、各証明書は、受信層により検証され得る。融合派生シークレットＦＤＳは、次のように計算される。
ＦＤＳ＝ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６［ＵＤＳ，ＳＨＡ２５６（“Ｌ１のＩＤ”）］
一実施例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴアーキテクチャの層１ Ｌ１は、ホストデバイスにより送信されたホストメッセージを使用して証明書を生成する。層１は、２つの対応付けられた鍵ペア、（ＩＤｌｋ ｐｕｂｌｉｃ，ＩＤｌｋ ｐｒｉｖａｔｅ）及び（ＫＬｋ ｐｕｂｌｉｃ，ＫＬｋ ｐｒｉｖａｔｅ）を計算する。
層１はまた、次のように２つの署名を計算する。
Ｋ’＝暗号化（ＩＤｌｋ ｐｒｉｖａｔｅ，ＫＬｋ ｐｕｂｌｉｃ｜ホストメッセージ）
Ｋ’’＝暗号化（ＫＬｋ ｐｒｉｖａｔｅ，Ｋ’）
上記の処理から、層１は次のように三要素を提供する。
ＫＬ１＝｛ＩＤＬ１ ｐｕｂｌｉｃ，ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ，ＫＬ１ ｐｕｂｌｉｃ｝
より一般的には、各層は、次のように三要素を提供する。
ＫＬｋ＝｛鍵と証明書のセット｝ ｋ＝１：Ｎの各ｋについて（ｆｏｒ ｅａｃｈ ｋ＝１：Ｎ）
それぞれの三要素を使用して、各層は、次の層にそのＩＤを証明することができる。
一実施例では、層２は、アプリケーションファームウェアに対応し、後続の層は、オペレーティングシステム及び／またはホストデバイスのアプリケーションに対応する。
ブロック９２５にて、生成された識別子、証明書、及び鍵がホストデバイスに送信される。ホストデバイスは、識別子、証明書、及び鍵を使用して、コンピューティングデバイスのＩＤを検証する。一実施例では、ホストデバイス１５１は、コンピューティングデバイス１４１から識別子、証明書、及び鍵を受信する。ホストデバイス１５１は、検証コンポーネント１５３を使用して、コンピューティングデバイスのＩＤを検証する。
一実施例では、検証コンポーネント１５３は、検証プロセスの一環として復号化動作を実行する。復号化は、コンピューティングデバイス１４１から受信した鍵を使用して復号化する前に、ホストからのメッセージを証明書とマージすることを含む。一実施例では、コンピューティングデバイスのＩＤの検証が、図７に示されるように実行される。
一実施例では、次のように、復号動作が実行される。
ＫＬ１ ｐｕｂｌｉｃを使用して復号化（ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）を行い、Ｋ’を提供する。
ＩＤＬ１ ｐｕｂｌｉｃを使用してＫ’を復号化して、結果を提供する。
結果は、ＫＬ１ ｐｕｂｌｉｃと比較される。結果が、ＫＬ１ ｐｕｂｌｉｃと等しい場合は、ＩＤが検証される。一実施例では、アプリケーションボードのＩＤが検証される。
一実施形態では、人または動物のＩＤが証明される。人のＩＤの検証は、前述のようにコンピューティングデバイス１４１のＩＤを検証する場合と同様に実行される。一実施例では、コンピューティングデバイス１４１は、人のパスポートに統合される。パスポートを発行した国の行政部門は、ドキュメントの部類（例えば運転免許証、パスポート、ＩＤカードなど）に特有のＵＤＳを使用し得る。例えば、Ｉｔａｌｙ、Ｓｉｃｉｌｙ、Ｍｅｓｓｉｎａ、パスポートオフィスの場合、ＵＤＳ＝０ｘ１２２３４…４４４４である。Ｇｅｒｍａｎｙ、Ｂａｖａｒｉａ、Ｍｕｎｉｃｈ、パスポートオフィスの場合、ＵＤＳ＝０ｘａａｂｂ…．００３２２である。
パスポートに関する一実施例では、Ｌ１のＩＤは、次のようなＡＳＣＩＩ文字列である。
国｜ドキュメントタイプ｜など（例えば「Ｉｔａｌｙ、Ｓｉｃｉｌｙ、Ｍｅｓｓｉｎａ、パスポートオフィス」）
割り当ての「粒度」は、各国の行政により決定され得る。
図９の方法の様々な実施形態には、様々な利点がある。例えば、モノは、サードパーティの鍵インフラストラクチャ（例えばＰＫＩ＝公開鍵インフラストラクチャ）を使用せずに、特定の工場で製造されたものとして識別及び証明され得る。リプレイ保護が行われているため、中間者攻撃を行う悪意のある者やハッカーは阻止される。当方法は、モノの大量生産に利用可能である。
さらに、顧客のＵＤＳは、ハードウェアレベルで保護される（例えばコンポーネントの外側である層０はアクセス不可能である）。ＵＤＳは誰も読み出すことはできないが、置き換えることはできる（例えばセキュアプロトコルを使用することによってのみ顧客はこれを実行できる）。セキュアプロトコルの例には、認証済みのリプレイ保護コマンド、及び／またはＤｉｆｆｉｅ Ｈｅｌｌｍａｎのような秘密共有アルゴリズム（例えばＥＣＤＨ、楕円曲線Ｄｉｆｆｉｅ Ｈｅｌｌｍａｎ）に基づいたセキュリティプロトコルが挙げられる。一実施例では、ＵＤＳは、安全なインフラストラクチャを使用して（エンドユーザではなく）顧客に伝達される。ＵＤＳは、顧客によりカスタマイズ可能である。
さらに、コンポーネント認識は、インターネットまたは他のネットワーク接続がない場合でも機能する。また、当方法を使用して、信頼ゾーンの境界（例えば国境、内部チェックポイントなど）にあるモノ、動物、及び人間のＩＤを簡単に確認することができる。
一実施例では、ＵＤＳの知識により、ホストデバイスはＵＤＳを安全に置き換えることが可能となる。例えば、ホストがモノのＩＤの変更を所望する場合、またはモノのＩＤが他の誰にも（元の製造業者を含む）知られていないことをホストが所望する場合に、置き換えは実行され得る。
別の実施例では、置換コマンドがホストデバイスにより使用される。例えば、ホストデバイスは、置換ＵＤＳコマンドをコンピューティングデバイスに送信し得る。置換コマンドは、コンピューティングデバイスに起因する既存のＵＤＳと新たなＵＤＳを含む。
一実施例では、置換コマンドには、次のようなハッシュ値を含むフィールドを有する：ハッシュ（既存のＵＤＳ｜新たなＵＤＳ）。
別の実施例では、次のようなフィールドを有する認証済みのリプレイ保護コマンドが使用される。
置換コマンド｜鮮度｜署名
署名＝ＭＡＣ［秘密鍵，置換コマンド｜鮮度｜ハッシュ（既存のＵＤＳ｜新たなＵＤＳ）］
秘密鍵は、追加の鍵であり、デバイスに存在する認証済みコマンドに使用される鍵である。例えば、後述されるように、秘密鍵はセッション鍵であり得る（例えば図１２を参照）。
一実施形態では、方法は、コンピューティングデバイス（例えばコンピューティングデバイス１４１）により、ホストデバイス（例えばホストデバイス１５１）からメッセージを受信することと、コンピューティングデバイスにより、識別子、証明書、及び鍵を生成することであって、識別子はコンピューティングデバイスのＩＤに対応付けられ、証明書はメッセージを使用して生成される、当該生成することと、コンピューティングデバイスにより、識別子、証明書、及び鍵をホストデバイスに送信することであって、ホストデバイスは、識別子、証明書、及び鍵を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを検証するように構成される、当該送信することと、を含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することは、メッセージと証明書を連結させて、第１のデータを提供することを含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することはさらに、鍵を使用して第１のデータを復号化して、第２のデータを提供することを含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することはさらに、識別子を使用して第２のデータを復号化して結果を提供し、結果を鍵と比較することを含む。
一実施形態では、識別子は公開識別子であり、コンピューティングデバイスは秘密鍵を格納し、方法はさらに、秘密鍵をメッセージ認証コードへの入力として使用して、派生シークレットを生成することを含み、公開識別子は、派生シークレットを非対称生成器への入力として使用することにより生成される。
一実施形態では、識別子は、第１の公開識別子であり、コンピューティングデバイスは、第１の公開識別子を生成するために使用された第１のデバイスシークレットを格納し、方法はさらに、ホストデバイスから置換コマンドを受信することと、置換コマンドの受信に応じて、第１のデバイスシークレットを第２のデバイスシークレットと置き換えることと、第２のデバイスシークレットを使用して生成された第２の公開識別子をホストデバイスに送信することと、を含む。
一実施形態では、鍵は公開鍵であり、証明書を生成することは、メッセージを公開鍵と連結させて、暗号化用データ入力を提供することを含む。
一実施形態では、識別子は公開識別子であり、第１の非対称生成器は、公開識別子と非公開識別子を対応付けられたペアとして生成し、鍵は公開鍵であり、第２の非対称生成器は、公開鍵と秘密鍵を対応付けられたペアとして生成し、証明書を生成することは、メッセージを公開鍵と連結させて、第１のデータを提供することと、非公開識別子を使用して第１のデータを暗号化して、第２のデータを提供することと、秘密鍵を使用して第２のデータを暗号化して、証明書を提供することと、を含む。
一実施形態では、鍵は公開鍵であり、方法はさらに、非対称鍵生成器への入力として乱数を生成することを含み、公開鍵及び対応付けられた秘密鍵は、非対称鍵生成器を使用して生成される。
一実施形態では、乱数は、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用して生成される。
一実施形態では、システムは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含むメモリと、を備え、命令は、少なくとも１つのプロセッサに指示して、コンピューティングデバイスにメッセージを送信することと、コンピューティングデバイスから、識別子、証明書、及び鍵を受信することであって、識別子はコンピューティングデバイスのＩＤに対応付けられ、証明書はコンピューティングデバイスによりメッセージを使用して生成される、当該受信することと、識別子、証明書、及び鍵を使用して、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することと、を実行させるように構成される。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することは、メッセージと証明書を連結させて、第１のデータを提供することと、鍵を使用して第１のデータを復号化して、第２のデータを提供することと、識別子を使用して第２のデータを復号化して、結果を提供することと、結果を鍵と比較することと、を含む。
一実施形態では、識別子は、第１の公開識別子であり、コンピューティングデバイスは、第１の公開識別子を生成するために使用された第１のデバイスシークレットを格納し、命令は、少なくとも１つのプロセッサに指示して、コンピューティングデバイスに第１のデバイスシークレットを第２のデバイスシークレットと置き換えさせる置換コマンドを、コンピューティングデバイスに送信することと、コンピューティングデバイスから、第２のデバイスシークレットを使用して生成された第２の公開識別子を受信することと、を実行させるようにさらに構成される。
一実施形態では、コンピューティングデバイスは、派生シークレットを提供するメッセージ認証コードへの入力として第２のデバイスシークレットを使用し、派生シークレットを使用して第２の公開識別子を生成するように構成される。
一実施形態では、置換コマンドは、第１のデバイスシークレットに基づく値を有するフィールドを含む。
一実施形態では、システムは、鮮度を生成するように構成された鮮度機構をさらに備え、コンピューティングデバイスに送信されるメッセージは鮮度を含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤは、英数字の文字列を含む。
一実施形態では、非一時的コンピュータ記憶媒体は、命令を格納し、命令は、コンピューティングデバイス上で実行されると、コンピューティングデバイスに少なくとも、ホストデバイスからメッセージを受信することと、識別子、証明書、及び鍵を生成することであって、識別子はコンピューティングデバイスのＩＤに対応し、証明書はメッセージを使用して生成される、当該生成することと、識別子、証明書、及び鍵を、コンピューティングデバイスのＩＤの検証に使用するために、ホストデバイスに送信することと、を実行させる。
一実施形態では、識別子は、非公開識別子に対応付けられた公開識別子であり、鍵は、秘密鍵に対応付けられた公開鍵であり、証明書を生成することは、メッセージを公開鍵と連結させて、第１のデータを提供することと、非公開識別子を使用して第１のデータを暗号化して、第２のデータを提供することと、秘密鍵を使用して第２のデータを暗号化して、証明書を提供することと、を含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤを検証することは、識別子を使用して復号化動作を実行して結果を提供し、結果を鍵と比較することを含む。
［物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用した値の生成］
下記に開示される少なくともいくつかの実施形態は、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用して値を生成するための向上したアーキテクチャを提供する。いくつかの実施形態では、ＰＵＦ値は、それ自体がデバイスシークレットとして使用され得る、またはデバイスシークレットを生成するために使用され得る。一実施例では、ＰＵＦ値は、前述のようにＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルで使用する一意的なデバイスシークレット（ＵＤＳ）として使用される（例えば図５Ａ及び図５Ｂを参照）。一実施例では、ＰＵＦにより生成される値は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）への入力として使用される。ＭＡＣからの出力は、ＵＤＳとして使用される。
いくつかの実施形態では、ＰＵＦ値、またはＰＵＦ値から生成された値は、乱数（例えばデバイス固有乱数）として使用され得る。一実施例では、前述の非対称鍵生成器を介して対応付けられた公開鍵と秘密鍵を生成する際、乱数（例えばＲＮＤ）が入力として使用される（例えば図６参照）。
通常、下記のアーキテクチャは、１つ以上のＰＵＦから提供された入力をメッセージ認証コード（ＭＡＣ）に供給することにより、出力を生成する。ＭＡＣからの出力は、向上したＰＵＦ（例えば上記のＵＤＳ）を提供する。
通常、半導体チップ製造業者は、例えば半導体ウェーハから提供される各チップまたは各ダイの一意的な秘密鍵をプログラミングすることである鍵投入の問題に直面する。チップに投入された秘密鍵が漏洩または開示されないように、安全な環境で鍵投入が実行されることが望ましい。また、チップの製造後に鍵のハッキングまたはリードバックができないように保証することも望ましい。いくつかの事例では、例えば、鍵投入手順は、サードパーティインフラストラクチャにより認定または実行される。
チップ製造業者は、暗号化機能を含むチップの製造コストの削減を望んでいる。チップ製造業者はまた、製造するチップの一貫したセキュリティ性能レベルを維持しながら、生産フローを簡素化することも望んでいる。しかしながら、鍵投入は、よりコストのかかる製造ステップのうちの１つである。
チップ製造業者はまた、ＰＵＦが疑似乱数生成器として使用された場合に、ＰＵＦの均一性を改善するという問題にも直面する。いくつかの事例では、この問題には、ダイ間の相互相関が含まれ得、その理由は、ＰＵＦが提供するシード値がこのような現象に基づくためである。
ＰＵＦは、例えば、オンチップ寄生効果、オンチップパス遅延など、各ダイに固有の予測不可能な物理現象に基づく。これらの現象は、例えば、疑似乱数生成器のシード値を提供するために使用される。
生産ラインで選択される２つの異なるチップは、異なるＰＵＦ値を持っていなければならない。各チップで生成されるＰＵＦ値は、デバイスの寿命の間、変化してはならない。２つのチップの鍵が類似する場合（例えばそれらのハミング距離が小さい場合）、あるチップの鍵を使用して別のチップの鍵を推測することが可能であり得る（例えば原像ハッカー攻撃）。
後述される改良されたＰＵＦアーキテクチャを使用することにより、各チップまたは各ダイでＰＵＦの機能を提供するのに好適な出力値が提供されることで、上記の問題の１つ以上に対するソリューションが提供され得る。下記の改良されたＰＵＦアーキテクチャは、各チップまたは各ダイが、チップまたはダイの電源投入ごとに一意的で安全な鍵を自動的に生成することを可能にするＰＵＦを使用する。安全な鍵は、ハッキングあるいは侵害される場合がある不揮発性メモリに、格納される必要はない。
改良されたＰＵＦアーキテクチャはさらに、例えば半導体チップに統合された暗号化機能またはプロセスで使用する改良されたＰＵＦ出力（例えば一意鍵）を、ＭＡＣを使用して生成する。ＭＡＣの使用により、例えば、異なるチップで生成された鍵間のハミング距離を増大させることができる。
本明細書に開示される少なくともいくつかの実施形態では、ＭＡＣからの出力を使用する改良されたＰＵＦアーキテクチャが、シードまたは他の値を生成する方法として提供される。従って、改良されたＰＵＦアーキテクチャは、例えば、製造コストを削減し、かつ最終的なチップでのＰＵＦ動作の信頼性及び／または均一性を改善する鍵投入の実行方法を提供する。
一実施形態では、方法は、少なくとも１つのＰＵＦにより、少なくとも１つの値を提供することと、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値を、第１の出力を生成するための入力として使用するＭＡＣに基づいて、第１の出力を生成することと、を含む。
一実施形態では、システムは、少なくとも１つのＰＵＦデバイスと、少なくとも１つのＰＵＦデバイスにより提供される少なくとも１つの値に基づいた第１の入力を受信するように構成されたメッセージ認証コードＭＡＣモジュールと、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに指示して、第１の入力に基づいてＭＡＣモジュールから第１の出力を生成させるように構成された命令を含むメモリと、を含む。様々な実施形態では、ＭＡＣモジュールは、ハードウェア及び／またはソフトウェアを使用して実施され得る。
一実施形態では、システムはさらに、セレクタモジュールを含み、これは、ＰＵＦデバイスから、ＭＡＣモジュールに値を提供する際に使用する１つ以上のＰＵＦデバイスを選択するために使用される。例えば、いくつかのＰＵＦデバイスから提供される値は、ＭＡＣモジュールへの入力としてリンクされ、提供され得る。様々な実施形態では、セレクタモジュールは、ハードウェア及び／またはソフトウェアを使用して実施され得る。
図１０は、一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイス１２１からの入力を受信したメッセージ認証コード（ＭＡＣ）１２３の出力から、一意鍵１２５を生成するシステムを示す。システムは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）モジュール１２３の出力から一意鍵１２５（または他の値）を生成するのに使用されるＰＵＦアーキテクチャ１１１を提供する。ＭＡＣモジュール１２３は、物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイス１２１から得られる入力値を受け取る。
図１０のＰＵＦデバイス１２１は、例えば、様々な異なる既知の種類のＰＵＦのうちのいずれか１つであり得る。ＭＡＣモジュール１２３は、例えば、ＳＨＡ１、ＳＨＡ２、ＭＤ５、ＣＲＣ、ＴＩＧＥＲなどの一方向関数を提供する。
アーキテクチャ１１１は、例えば、チップ間で生成されたＰＵＦ値またはコードのハミング距離を向上させ得る。ＭＡＣ関数は予測不可能である（例えば差が１ビットだけの入力シーケンスがＭＡＣ関数に提供された場合、ＭＡＣ関数は完全に異なる２つの出力結果を提供する）。従って、出力しか知らない場合、ＭＡＣ関数への入力を認識または特定することはできない。アーキテクチャ１１１はまた、例えば、擬似乱数生成器として、ＰＵＦの均一性を改善し得る。
一実施例では、ＰＵＦアーキテクチャ１１１により生成される値（例えば一意鍵１２５または別の値）は、Ｎビットを有する数であり得、Ｎは、ＰＵＦアーキテクチャ１１１を含むチップ（例えばメモリデバイス１０３または別のデバイス）で実施される暗号化アルゴリズムに依存する。一実施例では、チップは、ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６を使用する暗号化機能を実施し、この場合、ＭＡＣモジュール１２３からの出力は、２５６ビットのサイズＮを有する。ＭＡＣモジュール１２３からの出力の使用により、鍵としての使用に好適な出力値のメッセージ長が提供される（さらなる圧縮またはパディングの必要はない）。
ＰＵＦアーキテクチャ１１１は、図示のメモリデバイス１０３などのデバイスで実施される、または、例えば、ウェーハ製造生産ラインにより提供される多数の半導体チップに実装される集積回路など、他の種類のコンピューティングデバイスで実施され得る。
一実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３は、例えばメモリデバイス１０３に暗号化機能を提供し得る暗号化モジュール１２７と協働し、及び／または暗号化モジュール１２７に統合される、またはその一部として統合される。例えば、他の暗号化目的でメモリデバイス１０３によりＭＡＣが使用されているため、ＭＡＣモジュール１２３の出力は、鍵として使用するのに好適であり得る。
ＰＵＦアーキテクチャ１１１、暗号化モジュール１２７、及び／またはメモリデバイス１０３の他の機能の動作は、コントローラ１０７により制御され得る。コントローラ１０７は、例えば１つ以上のマイクロプロセッサを含み得る。
図１０では、ホスト１０１は、通信チャネルを介してメモリデバイス１０３と通信し得る。ホスト１０１は、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）を有するコンピュータであり得、これには、メモリデバイス１０３などのコンピュータ周辺デバイスが、コンピュータバスなどの相互接続（例えば周辺構成要素相互接続（ＰＣＩ）、ＰＣＩ ｅＸｔｅｎｄｅｄ（ＰＣＩ－Ｘ）、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ））、通信部分、及び／またはコンピュータネットワークを介して、接続され得る。
一実施形態では、一意鍵１２５は、メモリデバイス１０３のＩＤを提供するためのＵＤＳとして使用される。ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴアーキテクチャでは、コントローラ１０７は、層０ Ｌ０及び層１ Ｌ１を実施する。ホストインターフェース１０５を介してホスト１０１からホストメッセージを受信したことに応じて、暗号化モジュール１２７は、前述のように、三要素を生成する処理を実行する。ホスト１０１は、三要素を使用して、メモリデバイス１０３のＩＤを検証する。メモリデバイス１０３は、コンピューティングデバイス１４１の実施例である。
例証目的で、通常、２つの技術的問題があることに留意されたい。第１の問題は、ボードのＩＤをホストに証明することである。当問題は、例えばＤＩＣＥ－ＲＩｏＴについて前述されたように、公開三要素と非対称暗号化を使用することにより対処され得る。この手法は、安全で簡潔であるが、いくつかの事例では、回路基板自体で直接使用するにはコスト／時間がかかりすぎであり得る。第２の問題は、（例えば不正なメモリ交換を回避するために）ボード上のメモリのＩＤをボードに証明することである（これは例えば電源投入後ごとに実行される）。第２の問題は、上記の公開三要素と非対称暗号化を使用して解決され得る。しかし、第２の問題に対処するには、多くの場合、単にＭＡＣ関数に基づくより軽いセキュリティ機構で十分である。
メモリデバイス１０３は、ホスト１０１用のデータを、例えば不揮発性記憶媒体１０９に格納するために使用され得る。一般的なメモリデバイスの例には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、磁気テープ、ネットワーク接続ストレージデバイスなどが挙げられる。メモリデバイス１０３は、通信チャネルを使用してホスト１０１との通信を実施するホストインターフェース１０５を有する。例えば、ホスト１０１とメモリデバイス１０３との間の通信チャネルは、一実施形態では、周辺構成要素相互接続エクスプレス（ＰＣＩエクスプレスまたはＰＣＩｅ）バスであり、ホスト１０１とメモリデバイス１０３は、ＮＶＭｅプロトコル（不揮発性メモリホストコントローラインターフェース仕様（ＮＶＭＨＣＩ）、ＮＶＭエクスプレス（ＮＶＭｅ）としても知られる）を使用して相互通信を行う。
いくつかの実施態様では、ホスト１０１とメモリデバイス１０３との間の通信チャネルには、ローカルエリアネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク、無線パーソナルエリアネットワーク、セルラー通信ネットワーク、ブロードバンド高速常時接続無線通信接続（例えば現世代または次世代のモバイルネットワークリンク）などのコンピュータネットワークが含まれ、ホスト１０１及びメモリデバイス１０３は、ＮＶＭｅプロトコルのコマンドと同様のデータストレージ管理及び使用コマンドを使用して、相互通信を行うように構成され得る。
コントローラ１０７は、ファームウェア１０４を実行して、ホスト１０１からの通信に応答する動作、及び／または他の動作を実行し得る。一般のファームウェアは、工学的コンピューティングデバイスの制御、監視、及びデータ操作を提供するコンピュータプログラムの一種である。図１０では、ファームウェア１０４は、下記でさらに論じられるように、ＰＵＦアーキテクチャ１１１の動作など、メモリデバイス１０３を作動させているコントローラ１０７の動作を、制御する。
メモリデバイス１０３は、硬質ディスク上にコーティングされた磁性材料などの不揮発性記憶媒体１０９、及び／または集積回路内のメモリセルを有する。記憶媒体１０９は、不揮発性記憶媒体１０９に格納されたデータ／情報を保持するために電力を要さない点で不揮発性であり、不揮発性記憶媒体１０９の電源を切って、再び電源を入れた後に、データ／情報を検索することができる。メモリセルは、ＮＡＮＤゲートベースのフラッシュメモリ、位相変化メモリ（ＰＣＭ）、磁気メモリ（ＭＲＡＭ）、抵抗性ランダムアクセスメモリ、及び３Ｄ ＸＰｏｉｎｔなどの様々なメモリ／ストレージ技術を使用して実施され得、ストレージメディア１０９は、不揮発性であり、数日間、数か月間、及び／または数年間、電力なしでその中に格納されたデータを保持することができる。
メモリデバイス１０３は、コントローラ１０７が使用する実行時データ及び命令を格納するための揮発性ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）１０６を含み、コントローラ１０７の計算性能を改善し、及び／またはホスト１０１と不揮発性記憶媒体１０９との間で転送されるデータのバッファを提供する。ＤＲＡＭ１０６は、その中に格納されたデータ／情報を保持するために電力を要する点で揮発性であり、データ／情報は、電力が遮断されると即座または急速に失われる。
揮発性ＤＲＡＭ１０６は、通常、不揮発性記憶媒体１０９よりも待ち時間が短いが、電源を切るとデータがすぐに失われる。従って、現在のコンピューティングタスクでコントローラ１０７が使用する命令及びデータを、揮発性ＤＲＡＭ１０６を使用して一時的に格納し、パフォーマンスを向上させることが有利である。いくつかの事例では、揮発性のＤＲＡＭ１０６は、いくつかのアプリケーションでＤＲＡＭよりも少ない電力を使用する揮発性のスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）に置き換えられる。不揮発性記憶媒体１０９が、揮発性ＤＲＡＭ１０６に匹敵するデータアクセス性能（例えば待ち時間、読み出し／書き込み速度）を有する場合、揮発性ＤＲＡＭ１０６は削除され得、コントローラ１０７は、命令及びデータのために、揮発性ＤＲＡＭ１０６で作動するのではなく、不揮発性記憶媒体１０９で作動することにより、コンピューティングを実行し得る。
例えば、クロスポイントストレージ及びメモリデバイス（例えば３Ｄ ＸＰｏｉｎｔメモリ）は、揮発性ＤＲＡＭ１０６に匹敵するデータアクセス性能を有する。クロスポイントメモリデバイスは、トランジスタのないメモリ素子を使用し、メモリ素子のそれぞれは、列として一緒に積層されたメモリセル及びセレクタを有する。メモリ素子列は、２つの垂直に交わるワイヤ敷設を介して接続され、一方の敷設はメモリ素子列の上に存在し、もう一方の敷設はメモリ素子列の下に存在する。各メモリ素子は、２つの層の各層上の１本のワイヤのクロスポイントで、個別に選択され得る。クロスポイントメモリデバイスは、高速で不揮発性であり、処理及びストレージの統合メモリプールとして使用され得る。
いくつかの事例では、コントローラ１０７は、揮発性ＤＲＡＭ１０６及び／または不揮発性記憶媒体１０９よりも優れたデータアクセス性能を備えたプロセッサ内キャッシュメモリを有する。従って、現在のコンピューティングタスクで使用される命令及びデータの部分は、コントローラ１０７のコンピューティング動作中に、コントローラ１０７のプロセッサ内キャッシュメモリにキャッシュされる。いくつかの事例では、コントローラ１０７は、複数のプロセッサを有し、それぞれが自身のプロセッサ内キャッシュメモリを有する。
任意で、コントローラ１０７は、メモリデバイス１０３内に編成されたデータ及び／または命令を使用して、データ集約型メモリ内処理を実行する。例えば、ホスト１０１からの要求に応じて、コントローラ１０７は、メモリデバイス１０３に格納されたデータの集合のリアルタイム分析を実行し、縮小データ集合を応答としてホスト１０１に通信する。例えば、いくつかのアプリケーションでは、メモリデバイス１０３は、センサ入力を格納するためにリアルタイムセンサに接続され、コントローラ１０７のプロセッサは、センサ入力に基づいて機械学習及び／またはパターン認識を実行して、メモリデバイス１０３及び／またはホスト１０１を介して少なくとも部分的に実施される人工知能（ＡＩ）システムに対応するように構成される。
いくつかの実施態様では、コントローラ１０７のプロセッサは、コンピュータチップ製造でメモリ（例えば１０６または１０９）と統合され、メモリ内処理が可能となり、よって、フォンノイマンアーキテクチャに従って個別に構成されたプロセッサとメモリ間のデータ移動の遅延により引き起こされるスループット制限を受けてコンピューティング性能を制限するフォンノイマンボトルネックが、打開される。処理とメモリの統合により、処理速度及びメモリ転送レートは向上し、遅延及び電力使用量は減少する。
メモリデバイス１０３は、クラウドコンピューティングシステム、エッジコンピューティングシステム、フォグコンピューティングシステム、及び／またはスタンドアロンコンピュータなどの様々なコンピューティングシステムで使用され得る。クラウドコンピューティングシステムでは、リモートコンピュータサーバがネットワークに接続され、データの格納、管理、及び処理を行う。エッジコンピューティングシステムは、データソースに近いコンピュータネットワークのエッジでデータ処理を実行することでクラウドコンピューティングを最適化し、よって、集中サーバ及び／またはデータストレージとのデータ通信を軽減する。フォグコンピューティングシステムは、１つ以上のエンドユーザデバイスまたはニアユーザエッジデバイスを使用してデータを格納し、よって、集中データウェアハウスにデータを格納する必要性を削減または排除する。
本明細書に開示される少なくともいくつかの実施形態は、ファームウェア１０４など、コントローラ１０７により実行されるコンピュータ命令を使用して実施され得る。いくつかの事例では、ハードウェア回路を使用して、ファームウェア１０４の機能のうちの少なくともいくつかが実施され得る。ファームウェア１０４は、最初に不揮発性記憶媒体１０９または別の不揮発性デバイスに格納され、コントローラ１０７により実行される場合は、揮発性ＤＲＡＭ１０６及び／またはプロセッサ内キャッシュメモリにロードされ得る。
例えば、ファームウェア１０４は、ＰＵＦアーキテクチャを作動させる際、下記で論述される技法を使用するように構成され得る。しかし、下記で論述される技法は、図１０及び／または上記で論述された実施例のコンピュータシステムで使用されることに限定されない。
いくつかの実施態様では、ＭＡＣモジュール１２３の出力を使用して、例えばルート鍵またはシード値が提供され得る。別の実施態様では、出力を使用して、１つ以上のセッション鍵が生成され得る。
一実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３からの出力は、別のコンピューティングデバイスに送信され得る。例えば、一意鍵１２５は、ホストインターフェース１０５を介してホスト１０１に送信され得る。
図１１は、一実施形態による、セレクタモジュール２０４が選択した１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力を受信したＭＡＣ１２３の出力から、一意鍵１２５を生成するシステムを示す。一実施形態によれば、システムは、図１０のアーキテクチャ１１１と同様であるが複数のＰＵＦデバイス２０２とセレクタモジュール２０４とを含むＰＵＦアーキテクチャ使用して、ＭＡＣモジュール１２３の出力から一意鍵１２５を生成する。ＭＡＣモジュール１２３は、セレクタモジュール２０４が選択した１つ以上のＰＵＦデバイス２０２からの入力を受信する。一実施例では、ＰＵＦデバイス２０２は、ＰＵＦデバイス１２１を含む。
ＰＵＦデバイス２０２は、例えば、同一であり得る、または異なり得る（例えば異なるランダム性のある物理現象に基づいて）。一実施形態では、セレクタモジュール２０４は、インテリジェントＰＵＦ選択ブロックまたは回路として機能して、ＰＵＦデバイス２０２のうちの１つ以上を選択し、そこから、ＭＡＣモジュール１２３への入力として提供する値を取得する。
一実施形態では、セレクタモジュール２０４は、ＰＵＦデバイス２０２の選択を、ＰＵＦデバイス２０２をテストした結果に少なくとも部分的に基づいて行う。例えば、セレクタモジュール２０４は、各ＰＵＦデバイス２０２の再現性をテストし得る。いずれかのＰＵＦデバイス２０２がテストに失敗した場合、セレクタモジュール２０４は、失敗したデバイスを、ＭＡＣモジュール１２３への入力値提供から除外する。一実施例では、失敗したデバイスは、一時的または無期限に除外され得る。
いくつかの実施態様では、セレクタモジュール２０４により、製造中及び／または現場での使用中に各チップのＰＵＦ機能をテストすることが可能となる（例えば各ＰＵＦデバイス２０２が提供する値の再現性をチェックすることにより）。所与のＰＵＦデバイスにより提供される２つ以上の値が異なる場合、ＰＵＦデバイスは故障していると判断され、ＭＡＣモジュール１２３への入力として使用することから除外される。
一実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３から向上したＰＵＦ出力を計算するためのソースとして複数のＰＵＦデバイス２０２を同時に使用するために、セレクタモジュール２０４が使用される。例えば、セレクタモジュール２０４は、第１のＰＵＦデバイスからの値を第２のＰＵＦデバイスからの値とリンクして、ＭＡＣモジュール１２３への入力として提供し得る。いくつかの実施態様では、このアーキテクチャでは、いくつかの異なる物理現象に依存していることから、堅牢なＰＵＦ出力を取得することが可能となる。
図１２は、一実施形態による、１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力と、単調カウンタ３０２からの入力（及び／またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの別の鮮度機構からの入力）を受信したＭＡＣの出力から、一意鍵を生成するシステムを示す。一実施形態によれば、システムは、ＭＡＣモジュール１２３の出力から一意鍵１２５を生成する。図１２に示されるＰＵＦアーキテクチャは、セレクタモジュール２０４に値を提供する単調カウンタ３０２を含むことを除いて、図１１に示されるＰＵＦアーキテクチャに類似する。様々な実施形態では、単調カウンタ３０２は、ハードウェア及び／またはソフトウェアを使用して実施され得る。
ＭＡＣモジュール１２３は、１つ以上のＰＵＦデバイス２０２からの入力と、単調カウンタ３０２からの入力とを受信する。一実施例では、ＰＵＦデバイス２０２と単調カウンタ３０２から取得された値はリンクされ、次に、ＭＡＣモジュール１２３への入力として提供される。いくつかの実施態様では、単調カウンタ３０２は、要求された時にのみ、自身の値を増分させる不揮発性カウンタである。いくつかの実施形態では、単調カウンタ３０２は、チップの各電源投入サイクルの後に増分される。
いくつかの実施態様では、例えば公開鍵機構など、アプリケーション内の半導体チップと他のコンポーネントとの間で鍵を安全に共有する方法を提供するために、図１２のＰＵＦアーキテクチャは使用され得る。
いくつかの実施態様では、単調カウンタ３０２は、ＰＵＦの各計算の前に増分され、これにより、ＭＡＣモジュール１２３の入力は各サイクルで確実に異なり、よって、提供される出力（及び／または出力のパターン）が異なる。いくつかの実施例では、この手法を使用してセッション鍵が生成され得、各セッション鍵は異なる。
いくつかの実施形態では、セレクタモジュール２０４は、ＭＡＣモジュール１２３への入力としてのカウンタ値提供に、単調カウンタ３０２（またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他の鮮度機構）を選択的に包含または除外し得る。
いくつかの実施形態では、単調カウンタ３０２は、暗号化モジュール１２７によっても使用される。いくつかの実施形態では、単調カウンタを含むＰＵＦアーキテクチャは、各サイクルで異なる鍵を保証するセッション鍵生成器として使用され得る。いくつかの実施態様では、生成されたセッション鍵は次のように保護される。
セッション鍵＝ＭＡＣ［１つ以上のＰＵＦ｜ＭＴＣまたはその他の鮮度］
別の実施形態では、機構は、次のように使用される。
セッション鍵＝ＭＡＣｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ［Ｒｏｏｔ＿Ｋｅｙ，ＭＴＣ，またはその他の鮮度機構］
Ｒｏｏｔ＿Ｋｅｙは、上記のＭＡＣモジュール１２３から提供される出力値、またはチップ上に存在する任意の他の種類の鍵である。
上記のＭＡＣｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ関数は、例えば、秘密鍵に基づくＭＡＣアルゴリズムである。例えば、暗号化には、２種類のＭＡＣアルゴリズムが存在し得る。
１．例えば、ＨＭＡＣファミリのような、秘密鍵に基づくアルゴリズム（ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６は鍵ベースである）。
２．例えば、ＳＨＡ２５６のような、秘密鍵に基づかないアルゴリズム（ＳＨＡスタンドアロンは鍵ベースではない）。
鍵ベースであるＭＡＣは、鍵を既知の値（例えば０ｘ０００…０ｘＦＦＦＦなど）に設定することにより、鍵ベースではないＭＡＣに変換できることに、留意されたい。
図１３は、一実施形態による、１つ以上のＰＵＦから提供される１つ以上の入力値を使用して、ＭＡＣから出力を生成する方法を示す。例えば、図１３の方法は、図１０のメモリデバイス１０３で実施され得る。
図１３の方法は、ブロック４１１にて、少なくとも１つのＰＵＦにより１つ以上の値を提供すること（例えば１つ以上のＰＵＦデバイス２０２からの値を提供すること）を含む。
ブロック４１３にて、例えば前述のように、ＰＵＦのうちの１つ以上に対して、再現性がテストされ得る。このテストは任意である。
ブロック４１５にて、ブロック４１３でテストが行われ、ＰＵＦデバイスがテストに失敗したと判断された場合、失敗したＰＵＦデバイスは、ＭＡＣへの入力提供から除外される。この除外は、例えば、上記で論述されたように、セレクタモジュール２０４により実行され得る。
ブロック４１７にて、値は、単調カウンタ（例えば単調カウンタ３０２）から提供される。ＰＵＦアーキテクチャでの単調カウンタの使用は、任意である。
ブロック４１９にて、ＰＵＦが提供する１つ以上の値（及び任意で単調カウンタからの少なくとも１つの値）をＭＡＣへの入力として使用するＭＡＣから、出力が生成される。
コンピューティングデバイスで実施される方法の様々な別の実施形態がここから説明され、方法は、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値を、第１の出力を生成するための入力として使用するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）に基づいて、第１の出力を生成することと、を含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスは、第１のコンピューティングデバイスであり、方法はさらに、第１の出力を第２のコンピューティングデバイスに送信することを含み、第１の出力は、第１のコンピューティングデバイスの一意的な識別子である。
一実施形態では、少なくとも１つの値を提供することは、第１のＰＵＦから第１の値を選択することと、第２のＰＵＦから第２の値を選択することと、を含む。
一実施形態では、方法はさらに、単調カウンタから値を提供することを含み、第１の出力を生成することはさらに、単調カウンタからの値を、第１の出力を生成するためのＭＡＣへの追加の入力として使用することを含む。
一実施形態では、方法はさらに、ＭＡＣが提供するそれぞれの出力に基づいて、複数のセッション鍵を生成することであって、単調カウンタは、ＭＡＣへの入力として使用される値を提供する、生成することと、セッション鍵のそれぞれを生成した後に、単調カウンタを増分することと、を含む。
一実施形態では、方法はさらに、少なくとも１つのＰＵＦのうちの第１のＰＵＦに対して、再現性をテストすることと、第１のＰＵＦがテストに失敗したという判断に基づいて、第１の出力の生成時にＭＡＣに任意の入力を提供することから、第１のＰＵＦを除外することと、を含む。
一実施形態では、テストすることは、第１のＰＵＦが提供する２つ以上の値を比較することを含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスはメモリデバイスであり、メモリデバイスは、ＭＡＣを使用して生成された出力値を格納するように構成された不揮発性記憶媒体を備える。
一実施形態では、方法はさらに、少なくとも１つのプロセッサにより、少なくとも１つの暗号化機能を実行することを含み、少なくとも１つの暗号化機能を実行することは、ＭＡＣを使用して生成された出力値を使用することを含む。
一実施形態では、非一時的コンピュータ記憶媒体は、命令を格納し、命令は、メモリデバイス（例えばメモリデバイス１０３）で実行されると、メモリデバイスに方法を実行させ、方法は、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値を、第１の出力を生成するための入力として使用するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）に基づいて、第１の出力を生成することと、を含む。
後述の様々な別の実施形態では、図４の方法はシステムで実行され得、システムは、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイスと、少なくとも１つのＰＵＦデバイスにより提供される少なくとも１つの値に基づいた第１の入力を受信するように構成されたメッセージ認証コード（ＭＡＣ）モジュールと、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに指示して、第１の入力に基づいてＭＡＣモジュールから第１の出力を生成させるように構成された命令を含むメモリと、を含む。
一実施形態では、ＭＡＣモジュールは回路を含む。一実施形態では、ＭＡＣモジュールからの第１の出力は、ダイを識別する鍵である。一実施形態では、ＭＡＣモジュールからの第１の出力はルート鍵であり、命令はさらに、少なくとも１つのプロセッサに指示して、ＭＡＣモジュールからの出力を使用してセッション鍵を生成させるように構成される。
一実施形態では、システムは、半導体チップ（例えば半導体ウェーハから得られるいくつかのチップのうちの１つのチップ）の一部であり、ＭＡＣモジュールからの第１の出力は、チップを識別する一意的な値であり、命令はさらに、少なくとも１つのプロセッサに指示して、一意的な値をコンピューティングデバイスに送信させるように構成される。
一実施形態では、少なくとも１つのＰＵＦデバイスは、複数のＰＵＦデバイス（例えばＰＵＦデバイス２０２）を含み、システムはさらに、少なくとも１つの値を提供する少なくとも１つのＰＵＦデバイスを選択するように構成されたセレクタモジュールを備える。
一実施形態では、セレクタモジュールはさらに、第１のＰＵＦデバイスからの第１の値と第２のＰＵＦデバイスからの第２の値とをリンクすることにより、ＭＡＣモジュールへの第１の入力を生成するように構成される。
一実施形態では、システムはさらに、カウンタ値を提供するように構成された単調カウンタを備え、命令はさらに、少なくとも１つのプロセッサに指示して、カウンタ値を、少なくとも１つのＰＵＦデバイスにより提供される少なくとも１つの値とリンクすることにより、第１の入力を生成させるように構成される。
一実施形態では、システムはさらに、少なくとも１つの値を提供する少なくとも１つのＰＵＦデバイスを選択するように構成されたセレクタモジュールを備え、カウンタ値を、少なくとも１つのＰＵＦデバイスにより提供される少なくとも１つの値とリンクすることは、セレクタモジュールにより実行される。
一実施形態では、単調カウンタはさらに、第１の入力を生成した後にカウンタ値を増分して、増分値を提供するように構成され、命令はさらに、少なくとも１つのプロセッサに指示して、増分値と、少なくとも１つのＰＵＦデバイスにより提供される少なくとも１つの新たな値とに基づいて、ＭＡＣモジュールからの第２の出力を生成させるように構成される。
図１４は、一実施形態による、１つ以上のＰＵＦデバイスからの入力と、単調カウンタからの入力（及び／またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの別の鮮度機構からの入力）とを受信したＭＡＣの出力から、ルート鍵を生成し、追加のＭＡＣを加えてセッション鍵を生成するシステムを示す。
一実施形態では、システムは、１つ以上のＰＵＦデバイス２０２からの入力と、単調カウンタ３０２からの入力（及び／またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの別の鮮度機構からの入力）とを受信したＭＡＣの出力から、ルート鍵を生成し、追加のＭＡＣモジュール５０４を加えて、ルート鍵入力を使用してセッション鍵を生成する。この実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３は、ＭＡＣモジュール１２３からの出力としてルート鍵５０２を提供する。ルート鍵５０２は、ＭＡＣモジュール５０４への入力であり、ＭＡＣモジュール５０４は、前述のセッション鍵＝ＭＡＣｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ［Ｒｏｏｔ＿Ｋｅｙ，ＭＴＣ，またはその他の鮮度機構］などのＭＡＣ関数を使用し得る。この鍵ベース関数に入力されるルート鍵は、図示されるように、ルート鍵５０２であり得る。
さらに、一実施形態では、単調カウンタ３０２は、ＭＡＣモジュール５０４への入力を提供し得る。別の実施形態では、単調カウンタ３０２を使用する代わりに、異なる単調カウンタまたはチップからの他の値が、ＭＡＣモジュール５０４への入力として提供され得る。いくつかの事例では、単調カウンタ３０２は、カウンタ値をＭＡＣモジュール５０４に提供するが、セレクタモジュール２０４には提供しない。別の事例では、カウンタ値は、両方のＭＡＣモジュールに提供され得る、または両方のモジュールから除外され得る。
［鍵生成及び安全な格納］
上記のように、ＰＵＦは、安全な鍵の生成のために使用され得る。下記で論述される様々な実施形態は、少なくとも１つのＰＵＦを使用して初期鍵を生成し、初期鍵の難読化を高める処理を適用し、最終的な難読化鍵を不揮発性メモリに格納することに関する。最終的な難読化鍵及び／または最終的な難読化鍵を生成するために使用される中間鍵は、別のコンピューティングデバイスと共有され、他のコンピューティングデバイスとの安全な通信に使用され得る（例えば共有鍵に基づいた対称暗号化を使用するメッセージング）。いくつかの実施形態では、自動車用途で使用されるコンピューティングデバイス（例えば自律走行車両のコントローラ）に対して、安全な鍵の生成が行われる。
代替的な実施形態では、初期鍵は、上記の少なくとも１つのＰＵＦの使用を要しない他の方法で生成される。一実施形態では、初期鍵は、投入された鍵を使用して生成され得る。例えば、初期鍵は、工場またはその他の安全な環境で投入されるため、チップに存在する。この事例では、初期鍵の難読化を高める処理を適用することは、投入された鍵に難読化処理を適用することにより実行される。
自動車環境には、鍵生成フェーズ中に「ノイズ」をもたらすという技術的問題がある。下記の様々な実施形態は、難読化鍵を不揮発性メモリ領域内に格納して、この誘発ノイズによる鍵変動を低減または回避する方法論を使用することにより、この問題に対する技術的ソリューションを提供する。
自動車環境は、鍵生成に様々な影響を与え得る。例えば、エンジンの電源を投入すると、コンピューティングデバイスへのアプリケーション電力が低下し得、その結果、鍵が誤った方法で生成される。極端な温度も、鍵を生成する回路に影響を与え得る。電力線の磁場といった他のソースは、シンボル間干渉またはクロストークを引き起こし得、ホストはデバイスを認識しなくなる。
対照的に、鍵が安全な環境で生成され、メモリに格納された場合、ノイズの影響を受けない。安全な環境は、例えば、コンピューティングデバイス製品のエンドユーザ／顧客間で鍵を伝達するために使用される戦略に応じて、車、テスト環境、または工場（例えば鍵を生成するコンピューティングデバイスを製造する工場）で直接組み込まれ得る。
一実施例では、車両で使用されるＡＤＡＳまたは他のコンピューティングシステムは、電源の変動の影響を受ける。これは、例えば、車両の電源を入れる時、ブレーキをかける時、エンジンをかける時などに、発生し得る。
下記で論述される、鍵を生成して格納する様々な実施形態は、外部要因（例えば電源変動、温度、及び他の外部ノイズ源）から実質的に独立しているという利点を提供する。いくつかの実施形態の別の利点は、例えば、全てのサイクルで、鍵ベクトルの生成が同じであることである。
鍵の格納時に、いくつかの実施形態で提供される別の利点は、ハードウェア攻撃（例えばハッカーが導入し得る）に対して鍵が実質的に影響を受けないことである。例えば、このような攻撃の１つでは、デバイスの電源投入電流が監視され、鍵に対応付けられたビットに電流変動が対応付けられる。他の攻撃では、例えば、電圧測定（例えばＶｄｄ供給電圧）が使用され得る。いくつかの攻撃では、例えば、温度変化を使用してデバイスの動作が妨害され得る。
いくつかの実施形態では、図１０～図１４に関して前述された手法及び／またはアーキテクチャを使用して、初期鍵は生成され得る。例えば、鍵を格納しているコンピューティングデバイスの電源投入サイクルごとに、ＰＵＦを使用して鍵が生成される。代替的な実施形態では、他の手法を使用して、初期鍵が生成され得る。
１つの例示的な手法では、前述のように、鍵投入は、少なくとも１つのＰＵＦ及びＭＡＣアルゴリズム（例えばＳＨＡ２５６）を使用して、他のデバイス（例えばウェーハ上に配置された隣接ダイ）とは著しく異なるデバイスの鍵を生成する。ＭＡＣ暗号化アルゴリズムには、ＰＵＦが生成するビットのエントロピーを高めるという利点がある。
一実施形態では、ハッカー攻撃を減少または回避するために、また格納された鍵の信頼性を向上させるために、生成された鍵（例えばＰＵＦ、次いでＭＡＣアルゴリズムから提供される初期鍵）は、鍵に前処理が行われた後、デバイスの不揮発性領域に格納される。一実施形態では、鍵が格納された後、鍵を生成する回路は無効化され得る。前処理は、通常、難読化処理と本明細書では称される。一実施例では、回路及び／または他の論理を使用して、デバイス上で難読化処理が実施される。一実施例では、鍵は外部ノイズ源から独立しているため、格納された鍵はデバイスにより読み出され得る。デバイスのいずれのデータも、内部機構を使用して読み出される。
様々な実施形態では、本明細書に説明されるように鍵を格納することにより、ノイズに対する余裕が増やされる。また、これにより、ハッカーは、例えば電力監視または他のハッキング方法を使用して、格納された鍵を読み出すことが困難となる。
本明細書の少なくともいくつかの実施形態は、ＰＵＦ及び暗号化アルゴリズム（例えばＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６）を使用して、温度または電圧などの外部要因から鍵生成を独立させる。独立させないと、デバイスのある電源投入時と次の電源投入時とで鍵が異なったものになり得る。これが起こった場合、ホストがデバイスとメッセージを交換できるようになるのに、問題が生じ得る。様々な実施形態は、外部要因の影響を受けないように、格納される鍵をメモリに配置することにより、鍵生成をより堅牢にする。
一実施形態では、鍵は、デバイス上で一旦生成され、デバイスの不揮発性メモリに格納される。一実施例では、ＳＲＡＭにリセットが適用される前に、ＳＲＡＭの内容を使用して鍵が生成され得る。ＰＵＦの関数である鍵は、ＰＵＦから出力された疑似ランダム値を使用して生成される。装置または他のデバイスをリセットする前に、ＳＲＡＭの内容が読み出される。鍵は、所望により、コマンドシーケンスを介して他の時に再生成することもできる。一実施例では、生成された鍵は、前述のように、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルでＵＤＳとして使用される。一実施例では、コマンドシーケンスは、前述のように、置換コマンドを使用して、前に生成されたＵＤＳを新たなＵＤＳで置き換える。
一実施形態では、鍵生成は、デバイスにより実施される暗号化とは無関係である。生成された鍵は、ホストと共有される。この実施形態は、例えばデバイスが鍵の使用中に吸収する電流の形状を分析することにより、攻撃者が鍵を推測して内部で使用することを回避する方法で、デバイスにおける鍵格納及び／または鍵読み出しを行う。
さらに、例えば、非対称暗号化では、生成された鍵は、システムの秘密鍵である可変パスワードとなる。鍵は、他の人と共有されない。公開鍵暗号化の場合、鍵を使用して、対応する公開鍵が生成される。
様々な実施形態では、投入された鍵を使用して、または１つ以上のＰＵＦを使用して、初期鍵が生成される（例えば初期鍵ＰＵＦ０が提供される）。次に、初期鍵は、難読化処理の１つ以上のステップにかけられ、後述されるような中間鍵（例えばＰＵＦ１、ＰＵＦ２、…、ＰＵＦ５）が提供される。この処理からの出力（例えばＰＵＦ５）は、デバイスの不揮発性メモリに格納される難読化鍵である。投入された鍵を使用する場合、ＰＵＦ０の非限定的な例について後述されるのと同様に、投入された鍵には、難読化処理が適用される。
一実施形態では、上記のように、初期投入鍵の場合、以下のような機構が使用される。
セッション鍵＝ＭＡＣｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ［Ｒｏｏｔ＿Ｋｅｙ，ＭＴＣ，またはその他の鮮度機構］
Ｒｏｏｔ＿Ｋｅｙは、チップ上に存在する任意の他の種類の鍵である（例えば鍵は、工場または他の安全な環境でチップに投入された初期鍵であり得る）。
一実施形態では、デバイスの最初の電源投入時に、特別なシーケンスが、デバイスの少なくとも１つの回路（例えば読み出し回路）を起動させ、回路（複数可）が適切に作動していることを検証する。次に、デバイスは、上記のように、初期鍵ＰＵＦ０を生成する。この鍵は、格納され得る、または後述されるように、安全な格納のために、さらに処理してより堅牢にされ得る。
中間鍵ＰＵＦ１は、ＰＵＦ０を所定のビットシーケンス（例えば他の人が知っているシーケンス）と連結させてＰＵＦ１を生成することで、生成される。一実施形態では、ＰＵＦ１を使用して、デバイスが鍵を正しく読み出す能力を検証し、電源の変動などのノイズが生成された鍵に影響を与えていないことを確認する。
次の中間鍵ＰＵＦ２が生成される。ＰＵＦ１は反転ビットパターン（例えばＰＵＦ１のビットを反転することにより形成され、本明細書では時にＰＵＦ１バーと称される）でインターリーブされ、ＰＵＦ２が生成される。
一実施形態では、ＰＵＦ２は、同じビット数の０及び１を有する。これにより、デバイス電流の形状は、いずれの鍵でも（例えばデバイスに格納されるいずれの鍵でも）実質的に同じになる。これにより、デバイスが鍵を読み出している時に、攻撃者がデバイス電流の形状を調べて、鍵の値を推測する可能性は低下する。
次の中間鍵ＰＵＦ３が生成される。ＰＵＦ２のビットは疑似ランダムビットでインターリーブされて、ＰＵＦ３が形成される。これは、鍵を難読化するのにさらに役立つ。一実施形態では、疑似ランダムビットは、ハッシュ関数を使用することで、ＰＵＦ１またはＰＵＦ２から導出される。例えば、これらの派生ビットはＰＵＦ２に追加されて、ＰＵＦ３が形成される。
次の中間鍵ＰＵＦ４が生成される。エラー訂正コード（ＥＣＣ）は、デバイスの内部回路により生成される（例えばプログラミング中に）。ＥＣＣのビットはＰＵＦ３に追加され、ＰＵＦ４が生成される。一実施形態では、ＥＣＣビットは、例えばデバイスの耐久限界、Ｘ線、及び粒子により引き起こされ得る不揮発性メモリ（例えばＮＶＲＡＭ）の経年劣化の影響から、保護するのに役立つ。不揮発性メモリの経年劣化は、例えば、ビットの反転を生じ得るＮＶセル内の電子数の増加によっても、起こり得る。
次の中間鍵ＰＵＦ５が生成される。ＰＵＦ５は、ＰＵＦ４のいくつかの複製を連結したものである。複数のＰＵＦ４の複製がＰＵＦ５に存在するという冗長性により、後で鍵を正しく読み出すことができる尤度が高まり、堅牢性はさらに向上する。一実施形態では、堅牢性をさらに高めるために、ＰＵＦ５のいくつかの複製が不揮発性メモリストレージの様々な領域に格納される。例えば、領域のうちの１つの領域でＰＵＦ５が破損したとしても、領域のうちの他の領域からＰＵＦ５を読み出すことができるため、正しい鍵を抽出することができる。
一実施形態では、ＰＵＦ１またはＰＵＦ３は、対称暗号化でホストと共有される鍵である、または非対称暗号化で公開鍵を生成するために使用される鍵である。一実施形態では、ＰＵＦ４及びＰＵＦ５は、エンドユーザまたはホストと共有されない。
上記の手法は、難読化鍵を生成するためにＰＵＦ２、ＰＵＦ３、ＰＵＦ４、及び／またはＰＵＦ５は必要ないという点で、モジュール式である。代わりに、様々な実施形態では、前述の難読化ステップのうちの１つ以上は、初期鍵に適用され得、さらに順序を変えることができる。例えば、Ｖｄｄ電圧供給は低下しないことがわかっているシステムでは、難読化ステップの数を減らすことができる。
一実施形態では、難読化鍵を格納する時、ビットパターンは、不揮発性記憶媒体の周りに物理的に分散される（例えば異なる行及びワードで）。例えば、デバイスは、同時にビットを読み出し、マルチビットエラーから保護することができる。
図１５は、一実施形態による、難読化鍵６３５を不揮発性メモリ（例えば不揮発性記憶媒体１０９）に格納するコンピューティングデバイス６０３を示す。コンピューティングデバイス６０３は、図１のコンピューティングデバイス１４１の実施例である。一実施例では、難読化鍵は、ＵＤＳとして使用される。（注記）例えば、ハッカーが鍵の値を理解しようとする可能性を回避するために、難読化により、鍵のビットにエントロピーが追加される。デバイスは、難読化として使用された追加ビットを削除することにより、いつでも鍵を抽出することができる。一実施例では、一般的なハッカー攻撃は、統計ツールを使用して、ある特定の時間枠でデバイスにより吸収された電流プロファイルを処理することにより、デバイス内で生成／作成された秘密鍵を推測することで構成される。難読化は、この問題を大幅に軽減する。
初期鍵６２５は、少なくとも１つの物理複製困難関数デバイス１２１が提供する値に基づいて生成される。難読化鍵６３５は、初期鍵６２５に基づいて生成される。生成された後、難読化鍵６３５は、不揮発性記憶媒体１０９に格納される。
一実施形態では、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）１２３は、ＰＵＦデバイス１２１からの値を入力として使用して、初期鍵６２５を出力として提供する。一実施形態では、例えば上記で論述されたように、難読化鍵６３５（例えばＰＵＦ５）を提供するために、難読化処理モジュール６３０を使用して初期鍵６２５に処理が行われる。
一実施形態では、Ｍｏｎｄｅｌｌｏ他により２０１８年４月２７日に出願された「ＳＥＣＵＲＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＣＲＥＴ ＫＥＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＮＯＴＯＮＩＣ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題する関連米国特許出願第１５／９６５，７３１号に記載されるように、難読化鍵６３５は、別のコンピューティングデバイスに安全に配布され、その出願の内容全体は、参照により本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれるものとする。別の実施形態では、初期鍵６２５及び／または本明細書に記載の難読化処理の中間鍵のうちのいずれか１つ以上は、同一または同様の方法で安全に配布され得る。任意で、エンドユーザ／顧客は前述の手法を使用して、初期鍵（例えばＰＵＦ０）、中間鍵、及び／または最終難読化鍵（例えばＰＵＦ５）の値を読み出す。例えば、エンドユーザは、デバイスが鍵の内部生成を適切に実行していることの検証、及び／または鍵生成の統計的品質の監視を行い得る。
図１６は、一実施形態による、難読化処理モジュール６３０により難読化プロセス中に生成される中間鍵（ＰＵＦ２）の例を示す。上記のように、ＰＵＦ１のビットは反転され、反転ビット７０２が提供される。図示されるように、ビット７０２は、ＰＵＦ１のビットとインターリーブされる。例えば、図示される鍵の１つおきのビットは、インターリーブされた反転ビット７０２である。
図１７は、一実施形態による、図１６の難読化プロセス中に生成される別の中間鍵（ＰＵＦ３）の例を示す（この例ではＰＵＦ３はＰＵＦ２に基づく）。上記のように、ＰＵＦ２のビットは、擬似ランダムビット８０２でさらにインターリーブされる。図示されるように、ビット８０２は、ＰＵＦ２でインターリーブされる。例えば、図示された鍵の２つおきのビットは、インターリーブされた疑似ランダムビット８０２である。
図１８は、一実施形態による、難読化鍵（例えば難読化鍵６３５）を生成し、不揮発性メモリ（例えば不揮発性記憶媒体１０９）に格納する方法を示す。一実施例では、図２のメモリシステム１０５は、難読化鍵を不揮発性メモリ１２１に格納する。
ブロック９１１にて、初期鍵は、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により提供される値に基づいて生成される。
別の実施形態では、ブロック９１１にて、初期鍵は、鍵投入により生成される。例えば、初期鍵は、単に、製造中にチップに投入された値であり得る。
ブロック９１３にて、難読化鍵は、初期鍵に基づいて生成される。例えば、生成される難読化鍵は、ＰＵＦ３またはＰＵＦ５である。
ブロック９１５にて、難読化鍵は、コンピューティングデバイスの不揮発性メモリに格納される。例えば、難読化鍵は、ＮＡＮＤフラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭに格納される。
一実施形態では、方法は、鍵投入を使用して初期鍵を生成することと、初期鍵に基づいて難読化鍵を生成することと、難読化鍵を不揮発性メモリに格納することと、を含む。例えば、初期鍵は、製造時の鍵投入プロセス中に投入された鍵であり得る。
一実施形態では、方法は、鍵投入により提供される初期鍵を生成する、または少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により提供される値に基づいて初期鍵を生成することと、初期鍵に基づいて難読化鍵を生成することと、難読化鍵をコンピューティングデバイスの不揮発性メモリに格納することと、を含む。
一実施形態では、初期鍵を生成することは、ＰＵＦからの値（または例えばチップ上の別の値）を、初期鍵を生成するためのメッセージ認証コード（ＭＡＣ）への入力として使用することを含む。
一実施形態では、難読化鍵は、ユーザアドレス指定可能メモリ空間の外側の不揮発性メモリに格納される。
一実施形態では、難読化鍵を生成することは、初期鍵を所定のビットパターンと連結させることを含む。
一実施形態では、初期鍵を所定のビットパターンと連結させることにより、第１の鍵（例えばＰＵＦ１）が提供され、難読化鍵を生成することはさらに、第１の鍵を反転ビットパターンでインターリーブすることを含み、反転ビットパターンは、第１の鍵のビットを反転することにより提供される。
一実施形態では、第１の鍵を反転ビットパターンでインターリーブすることにより、第２の鍵（例えばＰＵＦ２）が提供され、難読化鍵を生成することはさらに、第２の鍵を疑似ランダムビットでインターリーブすることを含む。
一実施形態では、この方法はさらに、ハッシュ関数を使用して、第１の鍵または第２の鍵から擬似ランダムビットを導出することを含む。
一実施形態では、第２の鍵を疑似ランダムビットとインターリーブすることにより、第３の鍵（例えばＰＵＦ３）が提供され、難読化鍵を生成することはさらに、第３の鍵を誤り訂正コードビットと連結させることを含む。
一実施形態では、コンピューティングデバイスは、第１のコンピューティングデバイスであり、方法はさらに、初期鍵、第１の鍵、または第３の鍵のうちの少なくとも１つを、第２のコンピューティングデバイスと共有し、初期鍵、第１の鍵、または第３の鍵のうちの共有された少なくとも１つを使用して暗号化された第２のコンピューティングデバイスからメッセージを受信することを含む。
一実施形態では、第３の鍵を誤り訂正コードビットと連結させることにより、第４の鍵（例えばＰＵＦ４）が提供され、難読化鍵を生成することはさらに、第４の鍵を第４の鍵の１つ以上の複製と連結させることを含む。
一実施形態では、第４の鍵を第４の鍵の１つ以上の複製と連結させることにより、第５の鍵（例えばＰＵＦ５）が提供され、難読化鍵を格納することは、第５の鍵の第２の複製が格納される行またはブロックとは異なる不揮発性メモリの行またはブロックのうちの少なくとも１つに、第５の鍵の第１の複製を格納することを含む。
一実施形態では、システムは、第１の値を提供するように構成された少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイス（例えばＰＵＦデバイス１２１）と、難読化鍵（例えば鍵６３５）を格納するように構成された不揮発性メモリ（例えば不揮発性記憶媒体１０９）と、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含むメモリと、を備え、命令は、少なくとも１つのプロセッサに指示して、少なくとも１つのＰＵＦデバイスが提供する第１の値に基づいて初期鍵を生成することと、初期鍵に基づいて難読化鍵を生成することと、難読化鍵を不揮発性メモリに格納することと、を実行させるように構成される。
一実施形態では、システムはさらに、少なくとも１つのＰＵＦデバイスが提供する値を受信するように構成されたメッセージ認証コード（ＭＡＣ）モジュール（例えばＭＡＣ１２３）を含み、初期鍵を生成することは、第１の値を、初期鍵を生成するためのＭＡＣモジュールへの入力として使用することを含む。
一実施形態では、難読化鍵を生成することは、鍵を所定のビットパターンと連結させること、第１の鍵を、第１の鍵の反転ビットパターンでインターリーブすること、鍵を疑似ランダムビットでインターリーブすること、鍵をエラー訂正コードビットと連結させること、または第２の鍵を、第２の鍵の１つ以上の複製と連結させること、のうちの少なくとも１つを含む。
一実施形態では、格納された難読化鍵は、同数の０ビット及び１ビットを有する。
一実施形態では、難読化鍵を生成することは、初期鍵を第１のビットパターンと連結させることを含む。
一実施形態では、初期鍵を第１のビットパターンと連結させることにより、第１の鍵が提供され、難読化鍵を生成することはさらに、第１の鍵を第２のビットパターンでインターリーブすることを含む。
一実施形態では、難読化鍵を生成することはさらに、鍵を疑似ランダムビットでインターリーブすることを含む。
一実施形態では、難読化鍵を生成することはさらに、鍵をエラー訂正コードビットと連結させることを含む。
一実施形態では、非一時的コンピュータ記憶媒体は、命令を格納し、命令は、コンピューティングデバイス上で実行されると、コンピューティングデバイスに方法を実行させ、方法は、少なくとも一つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用して初期鍵を生成することと、初期鍵に基づいて難読化鍵を生成することと、難読化鍵を不揮発性メモリに格納することと、を含む。
図１９は、一実施形態による、鍵投入１０１０に基づいて初期鍵６２５を生成し、初期鍵を難読化し、難読化鍵を不揮発性メモリに格納するために使用されるコンピューティングデバイス１００３を示す。
一実施形態では、初期鍵６２５は、投入された鍵１０１０を使用することにより生成される。例えば、初期鍵６２５は、製造中、または他の組み立て中もしくは試験中に、工場または他の安全な環境で投入されることにより、チップ内に存在する。一実施例では、初期鍵６２５は、コンピューティングデバイス１００３の初期ＵＤＳとして使用される。難読化は、ＵＤＳにも適用され得る。ＵＤＳは、鍵及び証明書の安全な生成を生じるためにＤＩＣＥ－ＲＩｏＴが使用し始めるシークレットである。初期鍵の難読化を高める処理の適用は、投入された鍵（例えば鍵投入１０１０からの値）に難読化処理を適用することにより（モジュール６３０を介して）、実行される。別の実施形態では、難読化処理は、チップまたはダイ上に格納され得る、あるいは存在し得る任意の他の値に適用され得る。
［鍵生成及び安全な格納の変形形態］
ここで、様々な追加の非限定的な実施形態が、下記に説明される。一実施形態では、システムボードの第１の電源投入後（または電源投入中）に、特別なシーケンスが有効化され、暗号化エンジン（例えば暗号化モジュール１２７）を含むデバイスを起動させる。シーケンスはさらに、内部ＰＵＦをウェイクアップさせ、その機能を検証し、次に、ＰＵＦは、例えば前述のように、初期値ＰＵＦ０を生成する。ＰＵＦ０値は、オンチップアルゴリズムにより（例えば難読化処理モジュール６３０により）処理され、不揮発性アレイの特別領域（ユーザアドレス指定可能空間外）に書き込まれる。代替的な実施形態では、ＰＵＦ０値の代わりに、投入された鍵が、後述と同様にオンチップアルゴリズムにより処理され、格納用の難読化鍵が提供される。
一実施形態では、Ｖｄｄ（電圧）及び／または温度障害ハッカー攻撃を防ぐために、難読化処理が実行される。この処理には、ＰＵＦ０を周知のパターン（例えば固定数の０／１ビットを含む）と連結させることが含まれる。これらのビットにより、デバイス（例えばチップ）の寿命中に、ＰＵＦ値が内部で読み出されると、読み出し回路が０／１ビットを適切に識別できるか判定することが可能となる。例えば、ＰＵＦ１＝ＰＵＦ０｜｜０１０１０１…０１である。
次に、上記の処理の結果（例えばＰＵＦ１）は、ダミービットでさらに具現化される（例えばＩｃｃハッカー分析を回避するため）。具体的には、例えば、ＰＵＦ１のビットは、ＰＵＦ１の反転バージョン（すなわちＰＵＦ１の各ビットを反転することにより形成されたＰＵＦ１バー）でインターリーブされる。例えば、ＰＵＦ２＝ＰＵＦ１バーでインターリーブされたＰＵＦ１である。
一実施形態では、インターリーブの規則は、チップ／デバイス上に存在する（例えばＮＶ不揮発性アレイの）列デコーダの種類に依存する。デバイスは、（不揮発性アレイからの）ＰＵＦ値の各読み出しで、読み出し回路がＰＵＦ１及びＰＵＦ１バーから同じ数のビットを（シングルショットで）処理することを保証する。これにより、０と１の値で同じ数のビットを確実に読み出すことができ、供給電流（Ｉｄｄ）に規則的な形状がもたらされる。
次に、ＰＵＦ２のビットはさらに、疑似ランダムビットでインターリーブされる。一実施例では、インターリーブは、不揮発性アレイ列デコーダ構造に依存する。一実施形態では、出力は、特定の数の擬似ランダムビットが詰め込まれた同じ数のＰＵＦ２ビットを有する（例えばＰＵＦ２パターンに存在し得る最終的な残差相関を不明瞭にするために）。
一実施形態では、疑似ランダムビットは、ハッシュ関数を使用することにより、ＰＵＦ１またはＰＵＦ２から導出され得る。他の代替的な手法も使用できる。
一実施形態では、任意で、不揮発性の経年劣化によるビット損失を軽減または防止するために、ＰＵＦ３のビットは、エラー訂正コード（ＥＣＣ）ビットと連結される。一実施形態では、ＰＵＦ４のビットは、任意で１回以上複製される（これはＥＣＣ機能も拡張する）。例えば、前述のものは、ＮＡＮＤメモリで実施され得る。一実施例では、ＰＵＦ５＝ＰＵＦ４｜｜ＰＵＦ４｜｜…｜｜ＰＵＦ４である。
一実施形態では、ＰＵＦ５の値は、不揮発性メモリアレイの異なる行及び／またはブロックに２回以上書き込まれ得る。
上記の難読化処理の結果、例えば、最終的なＰＵＦ値が不揮発性アレイブロックに一旦書き込まれると、鍵の信頼性（例えばノイズや電荷損失による）、またはＩｄｄ分析によりその値を推測する、もしくはＶｄｄ障害攻撃によりその値を奪取するいずれの試みも、あまり心配せずに、または全く心配せずに、その値を使用することができる。
一実施形態では、難読化処理が一旦完了すると、ＰＵＦ回路は無効化され得る。一実施形態では、ＰＵＦデバイスは、無効化後、他の目的で（例えば不揮発性アレイ内の標準的な読み出し動作を用いる）、デバイスの内部で使用される値を提供することができる。
一実施形態では、鍵ビットは、ＰＵＦ３から鍵を抽出する時にランダムビットと区別される。例えば、鍵を格納するデバイスの内部ロジックは、ＰＵＦ５から前のＰＵＦまたは元のＰＵＦ（例えばＰＵＦ３）に戻るために必要な位置及び方法を認識している。
一実施形態では、鍵ビットのビット位置は、鍵を抽出するデバイスにより把握されている。例えば、デバイスの内部ロジックは、設計の選択に応じて、中間ＰＵＦまたは最終鍵ＰＵＦ５のうちの１つを受信し得る。その後、動作（複数可）を逆の順序で適用すると、元のＰＵＦが取得される。例えば、元の鍵に戻って元の鍵を特定するには、ハッカーはコンテンツ（例えば鍵ビット）を読み出し、かつ適用された動作（複数可）も知っている必要があるように、ＰＵＦ１からＰＵＦ５までの処理ステップは実行され、難読化されたＰＵＦは格納される。
［ＰＵＦを使用したコンピューティングデバイスのＩＤの生成］
ここで、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを生成することに関する様々な実施形態が、下記に説明される。下記の説明の一般性は、前述の様々な実施形態により制限されない。
以前の手法では、コンピューティングデバイスの製造業者は、コンピューティングデバイスのＩＤを確立するために、コンピューティングデバイスを購入する顧客と１つ以上の秘密鍵を共有する必要がある。しかし、秘密鍵を共有することは、鍵を共有するために顧客との面倒で複雑で高価な安全なチャネル及びインフラストラクチャが必要になるため、技術的な問題が生じる。さらに、鍵共有を実施するには、人員サービスが必要となる。さらに、前述のセキュリティニーズは、ハッカーまたは他の権限のない人によりセキュリティ対策が侵害され得るリスクを高め得る。
下記に論じられる本開示の様々な実施形態は、上記の技術的問題に対する技術的ソリューションを提供する。様々な実施形態では、コンピューティングデバイスは、１つ以上のＰＵＦを使用してＩＤを生成する。一実施例では、ＩＤはＵＤＳである。
一実施形態では、コンピューティングデバイスのＩＤの生成は、自動的な方法で割り当てられる（例えばスケジュールされた時間または所定のイベントの発生に基づき、これに応じて、コンピューティングデバイスは、ＰＵＦを使用してＵＤＳを自己生成する）。ＰＵＦを使用してＩＤを割り当てることにより、ＩＤ割り当ての複雑さ及び費用が削減され得る。
コンピューティングデバイスがＩＤを生成した後、これを使用して、識別子、証明書、及び鍵の三要素が生成され得る。一実施形態では、三要素は、ホストデバイスからのメッセージの受信に応じて生成される。ホストデバイスは、生成された識別子、証明書、及び鍵を使用して、コンピューティングデバイスのＩＤを検証し得る。ＩＤが検証された後、ホストデバイスとコンピューティングデバイスによるさらなる安全な通信が、鍵を使用して実行され得る。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイスは、ホストデバイスからのコマンドの受信に応じて、ＩＤを生成する。例えば、コマンドは、コンピューティングデバイスにより認証された安全な置換コマンドであり得る。ＩＤを生成した後、コンピューティングデバイスは、置換ＩＤが生成されたことを確認するための確認メッセージを、ホストデバイスに送信する。一実施例では、置換ＩＤは、不揮発性メモリに格納され、以前格納されたＵＤＳ（例えばコンピューティングデバイスの元の製造業者により割り当てられたＵＤＳ）を置き換える新たなＵＤＳである。
一実施形態では、ＩＤは、コンピューティングデバイスのメモリに格納されるデバイスシークレット（例えば上記で論述されたようなＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルで使用されるＵＤＳ）である。少なくとも１つの値は、コンピューティングデバイスの１つ以上のＰＵＦにより提供される。コンピューティングデバイスは、鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用してデバイスシークレットを生成する。１つ以上のＰＵＦにより提供される値（複数可）は、ＫＤＦへの入力（複数可）である。ＫＤＦの出力は、デバイスシークレットを提供する。ＫＤＦの出力は、デバイスシークレットとしてコンピューティングデバイスのメモリに格納される。
一実施例では、ＫＤＦはハッシュである。一実施例では、ＫＤＦは、メッセージ認証コードである。
一実施形態では、コンピューティングデバイスは、ホストデバイスと通信するために使用される秘密鍵を格納し、ＫＤＦは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）である。１つ以上のＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値は、ＭＡＣへの第１の入力であり、秘密鍵は、ＭＡＣへの第２の入力として使用される。
いくつかの実施例では、コンピューティングデバイスは、フラッシュメモリデバイスであり得る。例えば、シリアルＮＯＲが使用され得る。
図２０は、一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）２００５を使用して、ＩＤ（例えばコンピューティングデバイス１４１のＵＤＳ）を生成するために使用されるコンピューティングデバイス１４１を示す。より具体的には、値は、ＰＵＦ２００５により提供される。この値は、鍵導出関数（ＫＤＦ）２００７への入力として提供される。ＫＤＦからの出力は、デバイスシークレット１４９として格納される。
一実施形態では、デバイスシークレット１４９は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルで使用されるＵＤＳである。前述と同様に、ＵＤＳは、ホストデバイス１５１に送信する三要素を生成するための基礎として使用され得る。この三要素は、コンピューティングデバイス１４１との安全な通信のために、ホストデバイス１５１が使用し得る公開鍵を含む。
一実施形態では、デバイスシークレットの生成は、ホストインターフェース２００９を介してホストデバイス１５１からコマンドを受信したことに応じて実行される。一実施例では、コマンドは置換コマンドである。一実施例では、コマンドは、秘密鍵を使用してホストデバイス１５１により署名された署名を伴う。デバイスシークレットを生成した後、確認メッセージがホストインターフェース２００９を介してホストデバイス１５１に送信される。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、秘密鍵２０１３を格納する。例えば、秘密鍵２０１３は、ホストデバイス１５１と共有され得る。一実施例では、ホストデバイス１５１は、秘密鍵２０１３を使用して、置換コマンドと共に送信される署名に署名する。
一実施形態では、ＫＤＦ２００７は、メッセージ認証コードである。秘密鍵２０１３は、デバイスシークレットを生成する時に、ＫＤＦ２００７への鍵入力として使用される。ＰＵＦ２００５からの値は、ＫＤＦ２００７へのデータ入力として使用される。
鮮度機構は、単調カウンタ２００３を使用して、コンピューティングデバイス１４１で実施される。単調カウンタ２００３は、ホストデバイス１５１との安全な通信で鮮度として使用する値を提供し得る。
一意的な識別子（ＵＩＤ）２００１は、コンピューティングデバイス１４１のメモリに格納される。例えば、ＵＩＤ２００１は、工場で投入される。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、周知のＵＤＳ（例えば自明のＵＤＳ＝０ｘ０００００…０００または同様のもの）と共に、顧客に渡される。顧客は、その工場内のホストデバイス１５１を使用して、コンピューティングデバイス１４１が新たなＵＤＳ（例えばＵＤＳ＿ｐｕｆ）を自己生成するように要求する。このステップは、認証済みコマンドを使用して実行され得る。秘密鍵２０１３を知っている顧客またはホストデバイスのみが、この動作を実行することができる（例えば秘密鍵２０１３は、より一般的に、コンピューティングデバイス１４１が対応する認証済みコマンドセットを管理するために使用され得る）。
ＵＤＳ＿ｐｕｆが生成されると、それを使用して、元の（自明の）ＵＤＳが置き換えられる。置き換えは、認証済みコマンドを使用して行われる。外部ホストデバイス（顧客）はＵＤＳ＿ｐｕｆを読み出すことができる。
生成されたＵＤＳ＿ｐｕｆを使用して、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルが実施され得る。例えば、ＩＤコンポーネント１４７及びＩＤコンポーネント１０７について前述されたのと同様に、ＦＤＳは、ＵＤＳ＿ｐｕｆを使用して計算され得る。一実施例では、ＦＤＳ＝ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６［ＵＤＳ，ＳＨＡ２５６（“Ｌ１のＩＤ”）］である。
さらに、識別子、証明書、及び鍵を含む三要素（例えばＫＬ１）は、図１について前述されたのと同様に、ＵＤＳ＿ｐｕｆを使用して生成され得る。ホストデバイスは、鍵（例えばＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ）を使用して、コンピューティングデバイス１４１と信頼できる通信を行う。
一実施形態では、アプリケーションボードの初めての使用時に、またはスケジュールされたイベントもしくは所定のイベントが発生した（例えば更新などのコンピューティングデバイスの構成として、顧客によりスケジュール／特定され、メモリ１４５に格納されたイベントが発生した）現場で、コンピューティングデバイス（例えばプロセッサを含むアプリケーションボード）により、上記のＩＤ生成機構が自動的に実行され得る。
一実施形態では、ＩＤ自己生成は、以下のように実行される。コンフィギュレータホストデバイス（例えばソフトウェアを備えたラップトップ）は、自律走行車両バスに接続されたコンピューティングデバイスに接続される（例えば安全な無線インターフェースなどを使用して）。ホストデバイスは、認証済みコマンドを使用して、コンピューティングデバイスがＵＤＳ（例えばＵＤＳＰＵＦ）を自己生成するように要求する。認証は、秘密鍵２０１３に基づく（例えば秘密鍵は製造業者により投入され、安全なインフラストラクチャで顧客に提供され得る）。
認証済みコマンドの実行は、認証済み応答（例えば図２０に示される「確認」）で確認される。ＵＤＳＰＵＦ生成の終了時に、ホストデバイスは、セキュアプロトコルを使用して生成されたＵＤＳＰＵＦを通知される（例えば単調カウンタ２００３により提供される鮮度を使用して、安全な有線及び／または無線ネットワーク（複数可）を介して送信することにより）。
一実施形態では、ホストインターフェース２００９は、認証済みのリプレイ保護コマンドに対応するコマンドインターフェースである。一実施形態では、認証は、秘密鍵（例えば秘密鍵２０１３）に基づいて、ＭＡＣアルゴリズム（例えばＨＭＡＣ）を使用する。一実施例では、コマンドオペコード、コマンドパラメータ、及び鮮度に基づく署名を含むＩＤ生成コマンドが、ホストデバイス１５１から受信される。一実施例では、署名＝ＭＡＣ（オペコード｜パラメーター｜鮮度、秘密鍵）である。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、署名を含むＩＤ生成確認を提供する。一実施例では、署名＝ＭＡＣ（コマンド結果｜鮮度、秘密鍵）である。
一実施形態では、秘密鍵２０１３は、工場で投入される。一実施例では、秘密鍵は、対称的であり得る（例えばＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６に基づく）。別の実施例では、秘密鍵は、非対称スキーム（例えばＥＣＤＳＡ）を使用し得る。
デバイスシークレット１４９（例えばＵＤＳＰＵＦ）は、様々なオプションを使用して生成され得る。例えば、生成フローが有効化されると、適切な認証済みのリプレイ保護コマンドを使用して、以下のように選択されたコマンドオプションに従って、ＵＤＳＰＵＦが生成される。
オプション＃１：ＰＵＦパターンからの少なくとも１つの値（時に「ＰＵＦ ＲＡＷ」と称される）（また時にＵＤＳＲＡＷと表示される）が読み出され、ＫＤＦ２００７（鍵導出関数）（例えばＳＨＡ２５６）に提供される。このようなプロセスの結果が、最後鍵である。よって、ＵＤＳＰＵＦ＝ＫＤＦ（ＵＤＳＲＡＷ）である。
オプション＃２：ＰＵＦ ＲＡＷパターン（ＵＤＳＲＡＷ）が読み出され、ＵＤＳＰＵＦは、ＵＤＳＰＵＦ＝ＫＤＦ（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ）で計算され、ＵＩＤは、全てのデバイスに割り当てられた一意的な公開ＩＤである（いくつかの事例では、ＵＩＤは、セキュリティで保護されていないデバイスにも割り当てられ得る）。一実施形態では、ＵＩＤ２００１は、ＫＤＦへの入力として使用される。
オプション＃３：ＰＵＦ ＲＡＷパターン（ＵＤＳＲＡＷ）が読み出され、ＵＤＳＰＵＦは、ＵＤＳＰＵＦ＝ＫＤＦ（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ｜ＨＡＳＨ（ユーザパターン））で計算され、ユーザパターンは、ＩＤ自己生成を要求するコマンドペイロードでホストにより提供される。
オプション＃４：ＰＵＦ ＲＡＷパターン（ＵＤＳＲＡＷ）が読み出され、ＵＤＳＰＵＦは、ＵＤＳＰＵＦ＝ＫＤＦ（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ｜ＨＡＳＨ（ユーザパターン）｜鮮度）で計算され、鮮度は、例えばコマンドペイロードで提供される鮮度である。
より一般的には、ＵＤＳは、ＵＤＳＰＵＦ＝ＫＤＦ［（ホストデバイスにより提供される情報｜デバイス内に存在する情報）］で計算される。ＫＤＦ関数は、単純なＨＡＳＨ関数（例えばＳＨＡ２５６）、または秘密鍵を使用するＭＡＣ関数（例えばＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６）として、使用され得る。
一実施例では、ＭＡＣ関数がＫＤＦとして使用される場合、使用される秘密鍵は、認証済みコマンドを提供するために使用される鍵と同じである。デバイスシークレット（例えばＵＤＳ）は、次のオプションのうちの１つを使用して生成され得る。
オプション＃５：ＵＤＳＰＵＦ＝ＭＡＣ［Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙ，（ＵＤＳＲＡＷ）］
オプション＃６：ＵＤＳＰＵＦ＝ＭＡＣ［Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙ，（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ）］
オプション＃７：ＵＤＳＰＵＦ＝ＭＡＣ［Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙ，（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ｜ＨＡＳＨ（ユーザパターン））］
オプション＃８：ＵＤＳＰＵＦ＝ＭＡＣ［Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙ，（ＵＤＳＲＡＷ｜ＵＩＤ｜ＨＡＳＨ（ユーザパターン）｜鮮度）］
より一般的には、ＵＤＳＰＵＦ＝ＭＡＣ［Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙ，（ホストから提供された情報｜デバイスに存在する情報）］である。
上記のように、ＵＤＳＰＵＦは、生成された後、ホストデバイス１５１に通信され得る。一実施形態では、ホストデバイス１５１は、ＵＤＳＰＵＦを直接読み出すことができる。ＵＤＳＰＵＦは、所定の回数（例えば１回または数回）のみ読み出すことができる。一実施例では、下記の図２１で説明されるプロセスが使用され得る。ＵＤＳＰＵＦを所定の回数読み出した後、読み出し機構は永続的に無効化される。例えば、この手法は、安全な環境で（例えば顧客の工場でコンピューティングデバイス１４１を使用してコンピューティングシステムまたは他の製品を組み立てる時に）使用され得る。
一実施例では、ＵＤＳＰＵＦは、ホストデバイス１５１から受信した公開鍵を使用してコンピューティングデバイス１４１により暗号化され、ＵＤＳＰＵＦはその後、ホストデバイス１５１に送信される。この手順の後、ＵＤＳＰＵＦ読み出し機構は、永続的に無効化される。
別の実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、難読化処理モジュール２０１１を含む。難読化処理モジュール２０１１は、図１５の難読化処理モジュール６３０、または図１９の難読化処理モジュール６３０の例である。
一実施形態では、ＵＤＳＰＵＦは、ホスト公開鍵で暗号化され、ホストデバイスに通信され、ホストデバイスは、その対応する秘密鍵を使用して、それを復号化する。ホスト公開鍵は、特定の通信セットアップフェーズ中に、コンピューティングデバイス１４１に通信される。一実施形態では、ＵＤＳＰＵＦの共有は、認証済みコマンドを使用した直接読み出し動作により行われ得、所定回数（例えば通常は１回のみ）の読み出しの後、このような読み出し動作は、永久に無効化される。コンピューティングデバイス１４１は、ＵＤＳ鍵を耐タンパ領域に格納する。また内部（コンピューティングデバイス）での使用にＵＤＳ鍵を使用するたびに、情報漏洩を回避するために難読化機構が使用される（例えばハッカーが電流プロファイルまたは電圧波プロファイルを分析するなどして、格納されたＵＤＳ鍵をハッカーが推測する可能性を回避することにより）。例えば、使用される難読化機構は、図１５、図１８、図１９で前述されたものであり得る。
一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、暗号化されたデバイスシークレットをホストデバイス１５１に送信する前に、デバイスシークレットを難読化する。
図２１は、一実施形態による、システムの単調カウンタが提供する初期値を、システムの改竄が起こったか否かの判定に使用するために送信するシステムを示す。一実施例では、システムは、図２０のコンピューティングデバイス１４１である。
いくつかの実施形態では、システムは、秘密鍵を使用して、他のデバイス（例えばホストデバイス１５１）と安全な通信を行う。秘密鍵は生成され、システムに格納される（例えばシステムボードの最初の組み立て後、工場での鍵投入により）。システムの単調カウンタを使用して、初期値が提供される。
別の実施形態では、秘密鍵は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルで使用されるＵＤＳである。秘密鍵は、ホストデバイス（例えばホストデバイス１５１）からのコマンドに応じて生成される。
一実施形態では、初期値は、電子通信により、物理システムの対象受取側に送信される（例えば物理システムが受取側の場所に物理的に移送された後に、受取側は初期値を受信する）。システムを受け取った後に、受取側は単調カウンタから出力値を読み出す。受取側は、（例えば以前に初期値を受信した受取側のコンピューティングデバイスまたはサーバを使用して）初期値と出力値を比較して、システムで改竄が発生したか否かを判定する。一実施例では、改竄は、システムを物理的に移送している間に侵入者がシステムの秘密鍵にアクセスする不正な試みである。
一実施形態では、秘密鍵は、例えば真のＲＮＧ（乱数生成器）またはＰＵＦを使用して生成され得る、または前もって工場のような安全な環境でシステム（メモリ）に投入され得る。
一実施形態では、生成された鍵は、単調カウンタの初期値に対応付けられる。システムの受取側は、初期値を使用して、格納された鍵に不正にアクセスする試みがあったか否かを判定する。一実施形態では、鍵投入プロセスは、物理複製困難関数（ＰＵＦ）からの出力を使用して、鍵を格納するコンピューティングデバイスの電源投入サイクルごとに鍵を生成し得る。
より具体的には、図２１は、一実施形態による、単調カウンタ３５５が提供する初期値を、システム３５１の改竄が起こったか否かの判定に使用するために送信するシステム３５１を示す。例えば、システム３５１を物理的に移送している間に、格納された鍵への不正アクセスを求めるハッカーによりシステム３５１が改竄されたか否かが判定され得る。一実施例では、システム３５１は、不揮発性メモリ３０６、プロセッサ（複数可）３０４、単調カウンタ（複数可）３５５、及び電源３１８を含むシステムボードである。
プロセッサ３０４の制御下で、１つ以上の鍵３１４が生成される。不揮発性メモリ３０６は、生成された鍵を格納するために使用される。不揮発性メモリ３０６は、例えば、不揮発性メモリデバイス（例えば３Ｄクロスポイントストレージ）である。
単調カウンタ３５５は、初期値を提供するために初期化される。この初期値は、格納された鍵３１４に対応付けられる。初期値は、プロセッサ３０４により、外部インターフェース３１２を介して別のコンピューティングデバイスに送信される。例えば、初期値は、製造及び鍵投入が完了した後に、システム３５１の出荷先である受取側のサーバに、送信され得る。
システム３５１が受取側により受け取られると、受取側のコンピューティングデバイスは、初期値を特定する。例えば、コンピューティングデバイスは、上記のように送信された時に受信した初期値を、メモリに格納し得る。コンピューティングデバイスは、単調カウンタ３５５から出力値を読み出す。この出力値は初期値と比較されて、システム３５１に改竄があったか否かが判定される。
一実施形態では、受取側のコンピューティングデバイスは、単調カウンタ３５５を増加させる原因となったイベントの発生数を特定する。例えば、単調カウンタ３５５からの出力値は、システム３５１の各電源投入動作（例えば電源３１８を監視することにより検出される）で増分するように構成され得る。単調カウンタ３５５からの出力値は、付加的及び／または代替的に、格納された鍵３１４の読み出しアクセスを行う試みごとに、増分するように構成され得る。
例えば、単調カウンタを増分させる既知のイベントの数を追跡することにより、この既知のイベントの数に基づいて、送付側から受信した初期値は調整され得る。次に、調整された初期値は、単調カウンタ３５５から読み出された出力値と比較される。値が一致する場合、改竄は発生していない。値が一致しない場合、コンピューティングデバイスは、改竄が検出されたと判定する。
改竄が検出されたという判定に応じて、システム３５１の１つ以上の機能が無効化され得る。一実施形態では、プロセッサ３０４は、改竄が検出されたという表示を含む、受取側のコンピューティングデバイスからの通信を受信する。通信の受信に応じて、プロセッサ３０４は、システム３５１の少なくとも１つの機能を無効化する。一実施例では、無効化される機能は、格納された鍵３１４への読み出しアクセスである。
一実施形態では、システム３５１は、単調カウンタ３５５から出力されるカウンタ値が所定の最大値を超えることがないように構成され得る。例えば、各カウンタ値が単調カウンタ３５５から読み出される時、カウンタ値が所定の最大値を超えるか否かの判定が行われる。カウンタ値が所定の最大値を超える場合、格納された鍵３１４への読み出しアクセスは、永久に無効化され得る（例えばプロセッサ３０４の制御下で）。
一実施形態では、システム３５１は、半導体ダイ上に具現化される。別の実施形態では、システム３５１は、システムボード上に形成される。アプリケーションは、システムメモリ３５３に格納され、プロセッサ３０４により実行される。アプリケーションの実行は、システム３５１の電源投入後に行われる。例えば、システム３５１の受取側は、システムに改竄が発生していないと判断した後に、アプリケーションを実行し得る。
一実施形態では、鍵３１４は、１つ以上の物理複製困難関数（ＰＵＦ）からの出力値を使用して生成される。例えば、鍵は、システム３５１の電源投入サイクルごとに生成される。別の実施例では、鍵３１４は、外部インターフェース３１２を介してホストデバイスから受信した置換コマンドに応じて生成されたＵＤＳである。
一実施形態では、システム３５１は、鍵３１４を格納するコントローラである。外部インターフェース３１２を使用して、単調カウンタ３５５からの初期値が、コントローラと同じシステムボード上の外部不揮発性メモリデバイス（図示せず）に送信される。外部不揮発性メモリデバイスは、単調カウンタ３５５から出力値を読み出して、出力値をシステム３５１から受信した初期値と比較することにより、改竄が発生したか否かを判定する。
一実施形態では、システムメモリ３５３は、揮発性メモリ３０８及び／または不揮発性メモリ３０６を含む。暗号化モジュール３１６は、鍵３１４（例えば対称鍵）を使用して、外部インターフェース３１２を介した安全な通信のための暗号化動作を実行するために使用される。
ここで、秘密鍵の共有について、さらなる様々な実施形態で説明される。安全な通信チャネルは、通信に参加する関係者間での鍵共有により築かれる。トラステッドプラットフォームモジュールボードで使用されるコンポーネントには、例えば公開鍵暗号化などのスキームを実施するのに十分な処理能力がないことが多い。
一実施形態では、１つ以上の秘密鍵は、デバイス／ボード製造業者とＯＥＭ／最終顧客との間で共有される。また、必要に応じて、現場での同じボード内の異なるデバイス間で、鍵が共有され得る。上記で論述されたように、１つ以上の単調カウンタが安全なデバイス内で使用される。
一実施例では、デバイスが工場または製造業者のテストラインを離れる前に、デバイス機能及びユーザのニーズに応じて、１つ以上の秘密鍵がデバイス内に投入される（例えば１つ以上の秘密鍵、Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙｋであって、ｋ＝１、…、Ｎ）。
デバイス機能及びユーザのニーズに応じて、１つ以上の単調カウンタが初期化される（Ｎ個（Ｎ≧１）の異なるＭＴＣ→ＭＴＣｋ＝０）。単調カウンタ（ＭＴＣ）は、システム／デバイスの電源投入が生じた時はいつでも、及び格納された秘密鍵が読み出される（試みの）時はいつでも、出力値を増分するように構成される。
各ＭＴＣｋの値は、公開され、顧客と共有され得る（例えばＭＴＣｋとして）。コマンドシーケンス（例えばシステム設計者が任意に決定したもの）は、デバイスから鍵を読み出すために使用され、コマンドシーケンスは、公開されてもよい（例えば方法の強度は、読み出しプロトコルの機密性には基づかない）。
一実施形態では、秘密鍵ごとに専用ＭＴＣを使用する必要はない。これは、使用されるセキュリティサービスの種類によって異なり得る。例えば、いくつかの鍵を一緒に読み出すことができ、それに必要なＭＴＣは１つだけである。
一実施形態では、受取側（例えば顧客／ユーザ）の場所にシステムが到着した後に、いくつかの動作が実行される。受取側のコンピューティングデバイスは、最初に、単調カウンタ（複数可）３５５の初期値（複数可）を特定する。例えば、ＭＴＣｋ＝（ＭＴＣ０）ｋの値が取得される（例えばデバイスが工場から出荷される時に書き込まれ送信された初期値）。ＭＴＣｋ値は、ＭＴＣまたは対応付けられた鍵ごとに、異なり得る。
次に、受取側の顧客／ユーザは、システム３５１の電源を入れる。最初に対応される動作は、ＭＴＣｋ値の読み出しである。各ＭＴＣｋ値が、予想（受信）初期値［例えば、ＭＴＣｋ＝（ＭＴＣ０＋１）ｋ］と一致する場合、デバイスは、物理的配送中または他の移送中に電源投入されていなかったと判定され、システム３５１は本物である（及び改竄されていない）とエンドユーザ／顧客により見なされる。
１つ以上の値が一致しない場合は、改竄が発生していた。例えば、権限のない人が、デバイスの電源を入れ、格納された鍵を読み出そうと試みた。改竄が発生していた場合、デバイスは破棄され、さらなる技術的なセキュリティ問題を回避するために、改竄の通知が送付側（例えば移送会社）に伝えられる。
別の実施形態では、複数の読み出し動作は、システム３５１の受取側により実行される。例えば、デバイスは工場から出荷され、顧客／ＯＥＭに到着する。顧客は、１つ以上の鍵を読み出し、関連ＭＴＣｋは１つ増分される。増分されたＭＴＣｊが、シリコン工場（送付側）により事前に設定された値（ＭＴＣｊ ＭＡＸ）を超えた場合、鍵（Ｓｅｃｒｅｔ＿Ｋｅｙｊ）の読み出しは、永続的に無効化される。
この実施例では、ＭＴＣｊ ＭＡＸは、ＭＴＣごとに送付側と顧客が合意した所定の最大値である。この方法により、ＭＴＣ値の読み出しを確認または実行できた後に／できる前に、鍵の読み出しを１回以上試行することが可能となる。これにより、例えば、いずれの不正アクセスも検出が可能となり、また同時に、ＯＥＭ／顧客が、鍵の読み出しを無効化される前に数回実行できるようになる。
読み出しプロセス中に、１つ以上のＭＴＣに予期しない値がある場合（例えば既知の読み出し及び電源投入動作の回数を調整した後で、初期値と読み出し値が一致しない場合）、デバイスは破棄される。一実施形態では、全ての鍵が一旦読み出されると、関連するＭＴＣｋは、クリーンアップされ、他の目的で再利用され得る（例えば暗号処理機能など、システム設計者が構成し望むように）。
別の実施例では、デバイス／ボードの使用状況が監視される。この実施例では、安全なデバイスに既に存在する（例えば暗号化モジュール３１６が使用するために存在する）単調カウンタを使用する。デバイスがシリコン工場から出荷される前に、テストラインで次のことが実行される。Ｍ個（Ｍ≧１）の異なるＭＴＣを初期化してＭＴＣｋ＝０にする。このようなＭＴＣカウンタは、デバイスの電源が投入されるたびに増分される。各カウンタは、ゼロ（または必要に応じて別の初期値）に初期化され得る。
受取側のエンドユーザは、受信したＭＴＣｋ値を使用して、システム３５１に関する様々な情報を取得し得、情報は、例えば、コンポーネント／ボードの不正使用検出、コンポーネントがはんだ除去され、ハッキングするためにボード外で使用されたという判断、顧客のサービスに基づいて料金体系（ｆｅｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を実施するための電源サイクルカウント、デバイスボードの保証ポリシー、及び電力損失などが挙げられる。
一実施形態では、料金体系を実施することは、特定の使用に値を対応付けることを含む。アプリケーションが顧客に提供され得、顧客は、特定の使用をロック解除するために、料金を支払う必要がある。
一実施形態では、秘密鍵は、同じシステムボード上の異なるデバイス間で共有される（例えばエンドユーザが使用する時、現場で共有される）。鍵は、同じボード上のコンポーネント間（例えばプロセッサ間）で交換することにより、共有される。
一実施形態では、１つ以上の単調カウンタ（ＭＴＣｋ）のそれぞれは、その初期値がゼロに設定されることで、初期化される。一実施例では、ＭＴＣｋ＝０を設定する場合、ＭＴＣｋは、数字ｋで示される特定の鍵に対応付けられたカウンタである。ＭＴＣｋ＝０は、カウンタの初期値がゼロであることを示す。各ｋは、デバイスに格納された内部鍵の数に対応するカウンタ数のうちの１つを示す。各カウンタの値は、デバイスの不揮発性メモリ領域に格納される。
一実施形態では、デバイスの電源投入（時にパワーアップとも称される）が検出される。デバイスには、電源の値を測定するための内部回路が含まれる。電源が特定の閾値を超えると、回路は、内部信号をトリガーして、電源投入イベントの存在（検出）を示す。この信号により、単調カウンタの増分が引き起こされ得る。
一実施形態では、秘密鍵を読み出す試みが検出される。カウンタ（ＭＴＣｋ）は、電源が検出されるたびに増分され（上記のように）、さらに、鍵を読み出すコマンドシーケンスがデバイスインターフェースにより認識されるたびに増分される。デバイスの出荷が完了した時に初期ＭＴＣｋ値を知ることにより、デバイスの最終的な受取側（例えばエンドユーザ／顧客）は、デバイス（及びカウンタ）のステータスを知ることができる。よって、移送中にデバイスの電源を投入する及び／またはデバイスを読み出す試みがあった場合、各ＭＴＣｋに格納されたカウンタ値に変動が生じる。
一実施形態では、コマンドシーケンスを使用して、デバイスから鍵が読み出される。例えば、デバイスは、他のコンピューティングコンポーネントまたはデバイスからのコマンドを受け入れる外部インターフェースを有する。鍵は、最大カウンタ値に達するまで読み出すことが可能である。一実施例では、デバイスはインターフェースに、コマンド（例えば０ｘ９ｂ）＋引数（０ｘ３４）＋署名というシーケンスを有する。デバイスは、鍵が読み出され、出力で提供されることを把握する。
一実施形態では、デバイスのテスト後（例えば最初の工場における）、各鍵のＭＴＣｋは、初期化での初期値を有する。よって、例えば、ｋ＝３の場合、ＭＴＣ０＝２０ｄ、ＭＴＣ１＝２５ｄ、ＭＴＣ２＝１０となる。値ＭＴＣ０、ＭＴＣ１、ＭＴＣ２は、初期値のセットとして顧客に送られる／送信される。顧客がデバイスを受け取ると、顧客は、コマンドシーケンスを使用して値を読み出す。次に、顧客（例えばコンピューティングデバイスを使用する顧客）は、出荷中にデバイスが侵害されたかを判定する。一実施例では、単調カウンタ値は、上記で説明されたコマンドシーケンスを使用して、読み出される。
一実施形態では、所定の最大カウンタ値は、事前に設定される。例えば、最大値の事前設定は、顧客の手順に基づいて選択され得る。例えば、顧客が鍵を１０回読み出したいと想定する。また、ＭＴＣｋは電源が投入された時にのみ増分し、ＭＴＣ０（電源投入にのみ対応付けられる）とＭＴＣ１（鍵読み出しコマンド手順にのみ対応付けられる）の２つのカウンタが存在すると想定する。工場でのテスト後、ＭＴＣ０及びＭＴＣ１の値の監視に基づいて、ＭＴＣ０＝３０、ＭＴＣ１＝２５が検出される。一実施例では、内部閾値は、ＭＴＣ０では４０に、ＭＴＣ１では３５に設定される。
一実施形態では、鍵に対応付けられたＭＴＣは、電源投入及び鍵を読み出す試みにより増分する。２つのイベントのうちのいずれかが発生するたびに、ＭＴＣは増分する。
一実施形態では、単調カウンタは、格納された鍵の最終読み出し後に、クリーンアップされる（及び任意で、デバイス上の他の処理に再利用され得る）。システム設計者は、必要に応じてこれを構成し得る。例えば、悪意のあるイベントの検出器としてＭＴＣ集計を行う目的が不要になった時に、最終的な読み出しが行われる。これにより、カウンタは、リソースとしては解放され、他の目的で使用することができ、またはカウンタは、集計し続け得る。
一実施形態では、単調カウンタを使用して、はんだ除去されたコンポーネント、料金体系の実施、保証の実施など、様々な種類の情報が取得され得る。カウンタ値の増分は外部からトリガーされ得るため、カウンタを使用して、様々な種類の発生を監視することができる。
一実施形態では、複数鍵読み出しオプションが提供される。一実施例では、ＭＴＣ値の初期化に関して（鍵に対応付けられたＭＴＣｋに関して）、コンポーネントの受取側及び／または最終ユーザによる各鍵の読み出しを可能にするように、最大閾値が設定される。複数読み出しオプションにより、特定の鍵の最大読み出し試行回数（鍵ごとに異なり得る）に応じて、閾値を変更することが可能となる。
一実施形態では、様々な種類のデバイスが上記の方法を使用し得る。例えば、ＣＰＵまたはＭＣＵは通常、外部アクセスではアクセス不可能な内部ハードウェアセキュリティモジュールを有する。一実施例では、正しく動作するためには、同じ鍵がデバイスまたはコンポーネントに格納される必要がある（例えば対称鍵手法が使用される場合）。このような事例では、ＣＰＵ／ＭＣＵは、許可されたエンティティ、デバイス、またはコンポーネントへの鍵の配布／共有の恩恵を受けられる。この共有により、鍵の読み出しが可能となる（例えばこの共有はＭＴＣｋ閾値の値のプログラミングに対応する）。
一実施形態では、上記の方法は、顧客のファームウェア投入に使用される。例えば、上記の方法により、重要なコンテンツをデバイスの内部（例えばアプリケーションファームウェア）に格納し、セキュリティで保護されていない環境でデバイスの移動を実施すること（ファームウェア／デバイスの整合性を損なうことなく）が可能となる。一実施例では、ファームウェア投入の場合、移送中のＭＴＣｋカウンタ値の予期しない変更が、ファームウェアの侵害が発生したことを示すインデックスとして使用される。
図２２は、一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用してコンピューティングデバイスのＩＤを生成する方法を示す。例えば、図２２の方法は、図２０のシステムで実施され得る。
図２２の方法は、ハードウェア（例えば処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば処理デバイスで稼働するまたは実行される命令）、またはこれらの組み合わせを含み得る処理論理により実行され得る。いくつかの実施形態では、図２２の方法は、図２０のプロセッサ１４３により少なくとも部分的に実行される。
プロセスの順序は、特定の連続または順番で示されるが、特に指定がない限り、変更してもよい。従って、示される実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、示されるプロセスは、異なる順序で実行されてもよく、いくつかのプロセスは、並行して実行されてもよい。さらに、様々な実施形態では、１つ以上のプロセスが省略されてもよい。従って、全ての実施形態において全プロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
ブロック２２１１にて、少なくとも１つの値が、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により提供される。例えば、ＰＵＦ２００５は、出力として値を提供する。
ブロック２２１３にて、鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、デバイスシークレットが生成される。少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値は、ＫＤＦへの入力として使用される。例えば、ＰＵＦ２００５からの出力は、ＫＤＦ２００７への入力として使用される。
ブロック２２１５にて、生成されたデバイスシークレットが格納される。例えば、ＫＤＦ２００７は、デバイスシークレット１４９として格納される出力を生成する。
一実施形態では、方法は、コンピューティングデバイスにより、デバイスシークレット（例えばデバイスシークレット１４９として格納されるＵＤＳ）を生成することであって、当該生成することは、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、鍵導出関数（例えばＫＤＦ２００７）を使用して、デバイスシークレットを生成することであって、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値はＫＤＦへの入力である、デバイスシークレットを生成することと、を含む、当該生成することと、生成されたデバイスシークレットをコンピューティングデバイスのメモリに格納することと、を含む。
一実施形態では、生成されたデバイスシークレットを格納することは、メモリに前に格納されたデバイスシークレットを、生成されたデバイスシークレットで置き換えることを含む。
一実施形態では、ＫＤＦは、ハッシュまたはメッセージ認証コードである。
一実施形態では、方法はさらに、ホストデバイスと通信するのに使用する秘密鍵を格納することを含み、ＫＤＦは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）であり、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値は、ＭＡＣへの第１の入力であり、秘密鍵は、ＭＡＣへの第２の入力である。
一実施形態では、デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、イベントは、コンピューティングデバイスによりホストデバイスからコマンドを受信することである。
一実施形態では、方法はさらに、ホストデバイスからホスト公開鍵を受信することと、ホスト公開鍵を使用して、生成されたデバイスシークレットを暗号化することと、暗号化されたデバイスシークレットをホストデバイスに送信することと、を含む。
一実施形態では、方法はさらに、暗号化されたデバイスシークレットをホストデバイスに送信した後、メモリ内のデバイスシークレットへの読み出しアクセスを永続的に無効化することを含む。
一実施形態では、方法はさらに、暗号化されたデバイスシークレットをホストデバイスに送信する前に、デバイスシークレットを難読化することを含む。
一実施形態では、方法はさらに、コンピューティングデバイスにより秘密鍵（例えば秘密鍵２０１３）をメモリに格納することを含み、コマンドは、コンピューティングデバイスによりメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を使用して認証され、秘密鍵は、ＭＡＣへの入力として使用される。
一実施形態では、ホストデバイスは、コマンドを認証するための署名を送信し、署名は、ＭＡＣを使用して生成され、ホストデバイスにより生成される鮮度は、ＭＡＣへの入力として使用される。
一実施形態では、鮮度は、ＫＤＦへの追加の入力である。
一実施形態では、ホストデバイスは、コマンドと共にユーザパターンを提供し、ユーザパターンのハッシュは、ＫＤＦへの追加の入力である。
一実施形態では、方法はさらに、デバイスシークレットを生成する前に、コンピューティングデバイスによりコマンドを認証することを含む。
一実施形態では、方法はさらに、コンピューティングデバイスの一意的な識別子を格納することを含み、一意的な識別子は、ＫＤＦへの追加の入力である。
一実施形態では、デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、イベントは、コンピューティングデバイスによる、コンピューティングシステムの使用の検出である。
一実施形態では、使用とは、コンピューティングシステムによるアプリケーションの実行である。一実施形態では、使用とは、ブートローディングプロセスの開始である。
一実施形態では、デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、イベントは、時間スケジュールされたイベントである。
一実施形態では、システムは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含むメモリと、を備え、命令は、少なくとも１つのプロセッサに指示して、デバイスシークレットを生成することであって、当該生成することは、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、デバイスシークレットを生成することであって、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値はＫＤＦへの入力である、デバイスシークレットを生成することと、を含む、当該生成することと、生成されたデバイスシークレットをコンピューティングデバイスのメモリに格納することと、を実行させるように構成される。
一実施形態では、命令はさらに、少なくとも１つのプロセッサに指示して、ホストデバイスから置換コマンドを受信することと、生成されたデバイスシークレットを使用して生成された公開識別子をホストデバイスに送信することと、を実行させるように構成され、デバイスシークレットは、置換コマンドの受信に応じて生成され、生成されたデバイスシークレットを格納することは、前に格納されたデバイスシークレットを、生成されたデバイスシークレットで置き換えることを含む。
一実施形態では、非一時的コンピュータ記憶媒体は、命令を格納し、命令は、コンピューティングデバイス上で実行されると、コンピューティングデバイスに少なくとも、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、デバイスシークレットを生成することであって、少なくとも１つのＰＵＦにより提供される少なくとも１つの値はＫＤＦへの入力である、生成することと、生成されたデバイスシークレットをメモリに格納することと、を実行させる。
［結び］
非一時的コンピュータ記憶媒体を使用して、ファームウェア１０４の命令が格納され得る、またはプロセッサ１４３または処理デバイス１１１の命令が格納され得る。命令が、例えばメモリデバイス１０３のコントローラ１０７またはコンピューティングデバイス６０３のコントローラ１０７により実行されると、命令は、コントローラ１０７に、上記で論述された方法のうちのいずれかを実行させる。
この説明では、説明を簡略化するために、様々な機能及び動作は、コンピュータ命令により実行される、または引き起こされるものとして、説明され得る。しかし、マイクロプロセッサなどの１つ以上のコントローラまたはプロセッサがコンピュータ命令を実行した結果、機能が引き起こされることを、このような表現が意味することを、当業者は認識するであろう。あるいは、または組み合わせでは、ソフトウェア命令の有無にかかわらず、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用するなど、専用回路を使用して、機能及び動作が実施され得る。実施形態は、有線接続回路を使用して、ソフトウェア命令なしで、またはソフトウェア命令と組み合わせて、実施され得る。従って、本技法は、ハードウェア回路とソフトウェアとのいずれかの特定の組み合わせにも、データ処理システムにより実行される命令のいずれの特定のソースにも、限定されない。
いくつかの実施形態は、完全に機能するコンピュータ及びコンピュータシステムで実施され得るが、様々な実施形態は、様々な形態のコンピューティング製品として流通されることが可能であり、使用される特定の種類の機械またはコンピュータ可読媒体に関係なく、適用することが可能であり、実際に流通を達成する。
開示される少なくともいくつかの態様は、少なくとも部分的に、ソフトウェアで具体化され得る。すなわち、本技法は、コンピュータシステムまたは他のデータ処理システムにおいて、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラなど、そのプロセッサに応じて実行され得、ＲＯＭ、揮発性ＲＡＭ、不揮発性メモリ、キャッシュ、またはリモートストレージデバイスなどのメモリに含まれる命令のシーケンスを実行する。
実施形態を実施するために実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部として、または「コンピュータプログラム」と称される特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令のシーケンスとして、実施され得る。コンピュータプログラムは、通常、様々な時間に設定された１つ以上の命令を、コンピュータ内の様々なメモリ及びストレージデバイスに含み、命令は、コンピュータ内の１つ以上のプロセッサにより読み出されて実行されると、様々な態様を含む要素を実行するのに必要な動作をコンピュータに実行させる。
有形の非一時的コンピュータ記憶媒体を使用して、ソフトウェア及びデータが格納され得、ソフトウェア及びデータは、データ処理システムにより実行されると、システムに様々な方法を実行させる。実行可能なソフトウェア及びデータは、例えばＲＯＭ、揮発性ＲＡＭ、不揮発性メモリ、及び／またはキャッシュを含む様々な場所に格納され得る。このソフトウェア及び／またはデータの部分は、これらのストレージデバイスのうちのいずれか１つに格納され得る。さらに、データ及び命令は、集中型サーバまたはピアツーピアネットワークから取得され得る。データ及び命令の異なる部分は、異なる集中型サーバ及び／またはピアツーピアネットワークから、異なる時間に、異なる通信セッションまたは同じ通信セッションで、取得され得る。データ及び命令は、その全体が、アプリケーション実行の前に取得され得る。あるいは、データ及び命令の部分は、実行に必要な時に、ちょうどいいタイミングで、動的に取得され得る。従って、データ及び命令は、その全体が、特定の時点で機械可読媒体上に存在する必要はない。
コンピュータ可読記憶媒体の例には、数ある中でも、揮発性及び不揮発性メモリデバイス、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリデバイス、フロッピー及び他のリムーバブルディスク、磁気ディスク記憶媒体、並びに光記憶媒体（例えばコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）など）といった記録可能及び記録不可能な種類の媒体が挙げられるが、これらに限定されない。命令は、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など、電気、光、音響、または他の形態の伝搬信号などの一時的媒体で、具現化され得る。一時的媒体は、通常、命令を送信するために使用されるが、命令を格納可能であるとは見なされない。
様々な実施形態では、有線接続回路をソフトウェア命令と組み合わせて使用して、本技法が実施され得る。従って、本技法は、ハードウェア回路とソフトウェアとのいずれかの特定の組み合わせにも、データ処理システムにより実行される命令のいずれの特定のソースにも、限定されない。
図面のうちのいくつかは、複数の動作を特定の順序で示しているが、順序に依存しない動作は、並べ替えられてもよく、他の動作が組み合わされても、または分割されてもよい。いくつかの並べ替えまたは他のグループ化が具体的に言及されているが、他も当業者には明らかであるため、代替形態の完全なリストの提示は行われない。さらに、段階は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせで実施され得ることを、認識されたい。
上記の説明及び図面は、例示的なものであり、限定的なものとして解釈されるべきではない。完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が説明される。しかし、特定の事例では、説明が曖昧になるのを避けるために、周知または従来の詳細は説明されない。本開示における一実施形態（“ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ”または“ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ”）への言及は、必ずしも同じ実施形態への言及ではなく、このような言及は、少なくとも１つを意味する。
前述の明細書では、本開示は、本開示の特定の例示的な実施形態を参照して、説明された。下記の特許請求の範囲に記載されるより広範の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が本明細書に加えられ得ることは明らかである。従って、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。

Claims (20)

  1. コンピューティングデバイスにより、デバイスシークレットを生成することであって、前記生成することは、
    少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、
    鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、前記デバイスシークレットを生成することであって、前記少なくとも１つのＰＵＦにより提供される前記少なくとも１つの値は前記ＫＤＦへの入力である、前記デバイスシークレットを生成することと、
    を含む、当該生成することと、
    前記生成されたデバイスシークレットを前記コンピューティングデバイスのメモリに格納することと、
    を含む、方法。
  2. 前記生成されたデバイスシークレットを格納することは、前記メモリに前に格納されたデバイスシークレットを、前記生成されたデバイスシークレットで置き換えることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＫＤＦは、ハッシュまたはメッセージ認証コードである、請求項１に記載の方法。
  4. ホストデバイスと通信するのに使用する秘密鍵を格納することであって、前記ＫＤＦは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）であり、前記少なくとも１つのＰＵＦにより提供される前記少なくとも１つの値は、前記ＭＡＣへの第１の入力であり、前記秘密鍵は、前記ＭＡＣへの第２の入力である、前記格納することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、前記イベントは、前記コンピューティングデバイスによりホストデバイスからコマンドを受信することである、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ホストデバイスからホスト公開鍵を受信することと、
    前記ホスト公開鍵を使用して、前記生成されたデバイスシークレットを暗号化することと、
    前記暗号化されたデバイスシークレットを前記ホストデバイスに送信することと、
    をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記暗号化されたデバイスシークレットを前記ホストデバイスに送信した後、前記メモリ内の前記デバイスシークレットへの読み出しアクセスを永続的に無効化することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記コンピューティングデバイスの前記メモリから前記デバイスシークレットを読み出す時に、前記デバイスシークレットを難読化することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  9. 前記コンピューティングデバイスにより秘密鍵をメモリに格納することであって、前記コマンドは、前記コンピューティングデバイスによりメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を使用して認証され、前記秘密鍵は、前記ＭＡＣへの入力として使用される、前記格納することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  10. 前記ホストデバイスは、前記コマンドを認証するための署名を送信し、前記署名は、前記ＭＡＣを使用して生成され、前記ホストデバイスにより生成される鮮度は、前記ＭＡＣへの入力として使用される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記鮮度は、前記ＫＤＦへの追加の入力である、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ホストデバイスは、前記コマンドと共にユーザパターンを提供し、前記ユーザパターンのハッシュは、前記ＫＤＦへの追加の入力である、請求項５に記載の方法。
  13. 前記デバイスシークレットを生成する前に、前記コンピューティングデバイスにより前記コマンドを認証することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  14. 前記コンピューティングデバイスの一意的な識別子を格納することであって、前記一意的な識別子は、前記ＫＤＦへの追加の入力である、前記格納すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  15. 前記デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、前記イベントは、前記コンピューティングデバイスによる、コンピューティングシステムの使用の検出である、請求項１に記載の方法。
  16. 前記使用とは、前記コンピューティングシステムによるアプリケーションの実行である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記デバイスシークレットは、イベントに応じて生成され、前記イベントは、時間スケジュールされたイベントである、請求項１に記載の方法。
  18. 少なくとも１つのプロセッサと、
    命令を含むメモリと、
    を備えるシステムであって、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに指示して、
    デバイスシークレットを生成することであって、前記生成することは、
    少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、
    鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、前記デバイスシークレットを生成することであって、前記少なくとも１つのＰＵＦにより提供される前記少なくとも１つの値は前記ＫＤＦへの入力である、前記デバイスシークレットを生成することと、
    を含む、前記生成することと、
    前記生成されたデバイスシークレットを前記コンピューティングデバイスのメモリに格納することと、
    を実行させるように構成される、前記システム。
  19. 前記命令はさらに、前記少なくとも１つのプロセッサに指示して、
    ホストデバイスから置換コマンドを受信することと、
    前記生成されたデバイスシークレットを使用して生成された公開識別子を前記ホストデバイスに送信することと、
    を実行させるように構成され、
    前記デバイスシークレットは、前記置換コマンドの受信に応じて生成され、
    前記生成されたデバイスシークレットを格納することは、前に格納されたデバイスシークレットを、前記生成されたデバイスシークレットで置き換えることを含む、
    請求項１８に記載のシステム。
  20. 命令を格納した非一時的コンピュータ記憶媒体であって、前記命令は、コンピューティングデバイス上で実行されると、前記コンピューティングデバイスに少なくとも、
    少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）により、少なくとも１つの値を提供することと、
    鍵導出関数（ＫＤＦ）を使用して、デバイスシークレットを生成することであって、前記少なくとも１つのＰＵＦにより提供される前記少なくとも１つの値は前記ＫＤＦへの入力である、前記生成することと、
    前記生成されたデバイスシークレットをメモリに格納することと、
    を実行させる、前記非一時的コンピュータ記憶媒体。
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