JP2022528641A - 秘密鍵を使用したアイデンティティの検証 - Google Patents

Abstract

方法は、コンピューティングデバイスによって、ホストデバイスからメッセージを受信することを含む。メッセージを受信したことに応答して、コンピューティングデバイスは、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のアイデンティティに関連し、証明書はメッセージを使用して生成される。コンピューティングデバイスは、識別子、証明書、及び鍵をホストデバイスに送信する。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アイデンティティを検証する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年３月２５日に出願され、「ＶＥＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＩＤＥＮＴＩＴＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＳＥＣＲＥＴ ＫＥＹ」と題された、米国特許出願第１６／３６３，１９６号の優先権を主張し、その開示全体が引用により本明細書に組み込まれている。

本出願は、２０１８年５月３日に出願され、「Ｋｅｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ａ Ｎｏｉｓｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題された、Ｐｉｓａｓａｌｅらによる米国非仮出願第１５／９７０，６６０号に関連しており、その出願の全内容は、引用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ている。

本出願は、２０１７年１２月２２日に出願され、「ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＵＮＣＬＯＮＡＢＬＥ ＦＵＮＣＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＭＥＳＳＡＧＥ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＣＯＤＥ」と題された、Ｍｏｎｄｅｌｌｏらによる米国非仮出願第１５／８５３，４９８号に関連しており、その出願の全内容は、引用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ている。

本出願は、２０１８年４月２７日に出願され、「ＳＥＣＵＲＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＣＲＥＴ ＫＥＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＮＯＴＯＮＩＣ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題された、Ｍｏｎｄｅｌｌｏらによる米国非仮出願第１５／９６５，７３１号に関連しており、その出願の全内容は、引用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ている。

本明細書に開示する少なくともいくつかの実施形態は、一般に、アイデンティティ検証に関し、より詳細には、秘密鍵を使用したアイデンティティの検証に関するが、これに限定されない。

物理複製困難関数（ＰＵＦ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、たとえば、マイクロプロセッサなどの半導体デバイスの一意のアイデンティティとしての役割を果たすことができるデジタル値を提供する。ＰＵＦは、たとえば、半導体製造中に自然に生じ、本来同一の半導体チップを区別することを可能にする物理的なばらつきに基づいている。

ＰＵＦは、典型的には、暗号技術で使用される。ＰＵＦは、たとえば、物理的構造で具現化される物理的実体とすることができる。ＰＵＦは集積回路で実装されることが多く、典型的には、セキュリティ要求の高い用途で使用される。たとえば、ＰＵＦは、一意の改ざん不可能なデバイス識別子として使用することができる。ＰＵＦは、安全な鍵の生成のために、また、ランダム性のソースとして、使用することもできる。

デバイスの識別に関連する一例では、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴプラットフォームは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔによって提供されるクラウドサービスのセットである。Ａｚｕｒｅ（登録商標）ＩｏＴプラットフォームは、デバイスアイデンティティ構成エンジン（ＤＩＣＥ：Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ）と、多くの様々な種類のハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）とをサポートする。ＤＩＣＥは、製造業者がシリコンゲートを使用して、ハードウェアに基づくデバイス識別情報を作成することを可能にする、デバイスの識別及びアテステーション（ａｔｔｅｓｔａｔｉｏｎ）のためのトラステッドコンピューティンググループ（ＴＣＧ）における今後の標準である。ＨＳＭは、デバイスアイデンティティを保護し、ハードウェアベースのデバイスアテステーション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、ＨＳＭフットプリントを使用して、認証、セキュアブート、及びリモートアテステーション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される信頼を支えるスケーラブルなセキュリティフレームワークを提供する。ＤＩＣＥは、ＩｏＴデバイスを特徴付ける現在の制約のあるコンピューティング環境に有用であり、トラステッドコンピューティンググループ（ＴＣＧ）のトラステッドプラットフォームモジュール（ＴＰＭ）のように、より従来的な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、一部のシリコンベンダーからのＨＳＭにおけるＤＩＣＥのＨＳＭサポートを有する。

信頼サービスに関連する一例では、堅牢なモノのインターネット（ＲＩｏＴ：Ｒｏｂｕｓｔ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－ｏｆ－Ｔｈｉｎｇｓ）は、信頼サービスをコンピューティングデバイスに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、デバイスアイデンティティ、アテステーション、及びデータの完全性が含まれる。ＲＩｏＴアーキテクチャを使用して、マルウェアによって危険にさらされたデバイスの信頼をリモートで再確立することができる。また、ＲＩｏＴサービスは、非常に小型のデバイスに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より頻繁なソフトウェア更新の必要性が生じている。しかしながら、これらの更新は、人間の関与なしに管理及び検証しなければならない。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、多くのセキュリティシナリオに対して暗号操作及び鍵管理の基盤を提供する。認証、完全性検証、及びデータ保護には、暗号化及び復号のための暗号鍵に加え、データをハッシュ化して署名するためのメカニズムが必要となる。ほとんどのインターネットに接続されたデバイスもまた、他のデバイスとの通信を保護するために暗号技術を使用している。

ＲＩｏＴによって提供される暗号サービスには、デバイスアイデンティティ、データ保護、及びアテステーションが含まれる。デバイスアイデンティティに関して、デバイスは、典型的には、暗号鍵の所持を証明することによって自身を認証する。デバイスに関連付けられた鍵が抽出されてクローンされた場合、このデバイスは偽装される可能性がある。

データ保護に関して、デバイスは、典型的には、暗号技術を使用してローカルに記憶されたデータを暗号化し、その完全性を保護する。許可されたコードのみが暗号鍵にアクセス可能である場合、無許可のソフトウェアはデータの復号も変更も行うことができない。

アテステーションに関して、デバイスは、実行しているコードと、自身のセキュリティ構成とを報告する必要がある場合がある。たとえば、アテステーションは、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使用される。

鍵がソフトウェアのみで管理されている場合、ソフトウェアコンポーネントのバグにより、鍵が危険にさらされる可能性がある。ソフトウェアのみのシステムの場合、鍵が危険にさらされた後に信頼を回復するための主な方法は、更新されたソフトウェアをインストールし、デバイスに新しい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がかかり、デバイスに物理的にアクセスできない場合には不可能である。

安全なリモートでの再プロビジョニングのためのいくつかのアプローチは、ハードウェアベースのセキュリティを使用する。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で保護された鍵を使用することはできるが、それらを抽出することはできないので、ハードウェアで保護された鍵は、危険にさらされたシステムの安全な再プロビジョニングのための有用なビルディングブロックである。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を提供し、デバイスが実行中のソフトウェアを報告（アテスト）できるようにするセキュリティモジュールの一例である。したがって、危険にさらされたＴＰＭ搭載デバイスに安全に新しい鍵を発行することができ、このデバイスはアテステーション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広く利用可能である（たとえば、ＳｏＣに統合され、プロセッサモードで分離されたファームウェアＴＰＭを使用する）。しかしながら、ＴＰＭは実用的でないことが多い。たとえば、小型のＩｏＴデバイスは、コスト及び電力の必要性を大幅に増加させずにＴＰＭをサポートすることができない。

ＲＩｏＴは、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使用することができるが、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コア以外のソフトウェアコンポーネントが危険にさらされた場合、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。また、ＲＩｏＴは、暗号鍵を保護するための異なるアプローチを使用する。ＲＩｏＴフレームワークによって使用される最も保護された暗号鍵は、ブート時に短時間しか使用することができない。

実施形態は、限定ではなく例として添付図面の図に示しており、図面では、同様の参照符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アイデンティティを検証するホストデバイスを示す図である。 一実施形態による、アイデンティティコンポーネント及び検証コンポーネントを有する例示的なコンピューティングシステムを示す図である。 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図である。 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図である。 一実施形態による、ホストデバイスの識別子、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図である。 一実施形態による、レイヤ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図である。 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図である。 一実施形態による、復号操作を使用してコンピューティングデバイスのアイデンティティを検証する検証コンポーネントを示す図である。 一実施形態による、証明書を検証するための例示的な処理のブロック図である。 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アイデンティティを検証する方法を示す図である。 一実施形態による、物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイスから入力を受け取るメッセージ認証コード（ＭＡＣ）の出力から一意の鍵を生成するためのシステムを示す図である。 一実施形態による、セレクタモジュールによって選択された１つまたは複数のＰＵＦデバイスから入力を受け取るＭＡＣの出力から一意の鍵を生成するためのシステムを示す図である。 一実施形態による、１つまたは複数のＰＵＦデバイスからの入力及びモノトニックカウンタからの入力（ならびに／あるいはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズムからの入力）を受け取るＭＡＣの出力から一意の鍵を生成するためのシステムを示す図である。 一実施形態による、１つまたは複数のＰＵＦから提供される１つまたは複数の入力値を使用するＭＡＣから出力を生成する方法を示す図である。 一実施形態による、１つまたは複数のＰＵＦデバイスからの入力及びモノトニックカウンタからの入力（ならびに／あるいはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズムからの入力）を受け取るＭＡＣの出力からルート鍵を生成するためのシステムであって、追加のＭＡＣを追加してセッション鍵を生成する、システムを示す図である。 一実施形態による、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶するためのコンピューティングデバイスを示す図である。 一実施形態による、難読化処理中に生成される中間鍵の一例を示す図である。 一実施形態による、図１６の難読化処理中に生成される他の中間鍵の一例を示す図である。 一実施形態による、難読化された鍵を生成して、不揮発性メモリに記憶するための方法を示す図である。 一実施形態による、鍵注入に基づいて初期鍵を生成し、初期鍵を難読化し、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶するためのコンピューティングデバイスを示す図である。

本明細書の少なくともいくつかの実施形態は、１つまたは複数のコンピューティングデバイスのアイデンティティの検証に関する。様々な実施形態において、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って、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証する。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アイデンティティを検証する。

いくつかの例では、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とすることができる。いくつかの例では、フラッシュメモリを利用して、強力なレベルのセキュリティ機能をコンピューティングシステム（たとえば、自立走行車のアプリケーションコントローラ）に追加する。

フラッシュメモリは、多くのコンピュータシステムで使用されている。現在、様々なタイプのフラッシュメモリが存在し、これには、シリアルＮＯＲ、パラレルＮＯＲ、シリアルＮＡＮＤ、パラレルＮＡＮＤ、ｅ．ＭＭＣ、ＵＦＳなどが含まれる。これらのソケットは、様々な産業及び用途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。

たとえば、シリアルＮＯＲは、医療デバイス、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幅広い用途で使用されている。これらの用途にわたって使用されてい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項（ｃｏｍｍｏｎ ｄｅｎｏｍｉｎａｔｏｒ）のビルディングブロックである。

昨今のコンピュータシステムの復元力は、典型的には、デバイスに統合され、それらが提供するセキュリティ機能のソリューションによって利用される信頼の基点（ｒｏｏｔｓ ｏｆ ｔｒｕｓｔ）の場所によって特徴付けられる。信頼の基点の詳細については、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）によって特別刊行物８００－１６４に作成された定義を参照されたい。既存の産業では、ハードウェア機能及びソフトウェア機能の組み合わせを用いて、システムレベルで信頼の基点の様々な実装を使用しており、その結果、アプローチが散在し、セキュリティのレベルが入り組んでいるという技術的な問題が生じている。また、この当惑させる数々の選択肢には、重要なコード及びデータが記憶されている不揮発性メモリをどのように防御するかについて大きな制限がある。

既存のアプローチは、プロセッサ及び他のセキュアな素子、たとえば、ハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）などに依存して、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している。これにより、ディスクリートのフラッシュメモリ部品がシステムの重要なコード及びデータを記憶する多くのシステムにおいて、ブートの最低レベルでセキュリティのギャップが生じている。フラッシュは、多くのハッカーの標的になっており、より上位レベルのコードから身を隠し、削除に抵抗することができる高度標的型攻撃（ＡＰＴ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ Ｔｈｒｅａｔ）を作り出している。これらの場合の多くにおいて、フラッシュメモリは新しい悪意のあるコードによって再イメージ化されるかまたは書き換えられ、そのデバイスの完全性が損なわれる。

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解決策を提供する。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て、ＩｏＴデバイスの強力な暗号化アイデンティティ及び健康管理を可能にする。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、メモリ自体に収容されているコード及びデータの完全性を保護することがより単純になる。このアプローチにより、実装の複雑性及びコスト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高めることができる。

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するソフトウェアを使用した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により、フラッシュメモリを活用する。一例では、解決策は、重要なデバイスプロビジョニングサービス（たとえば、Ａｚｕｒｅ ＩｏＴハブのデバイスプロビジョニングサービス（ＤＰＳ））の基礎となる暗号化アイデンティティを提供する。一例では、このＤＰＳは、対応メモリと共に、適切なＩｏＴハブなら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することができる。

いくつかの実施形態では、上記の機能を実装するために、デバイスアイデンティティ構成エンジン（ＤＩＣＥ）が使用される（ＤＩＣＥはトラステッドコンピューティンググループ（ＴＣＧ）による今後の標準である）。一例では、対応メモリは、信頼できるハードウェアのみがＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｚｕｒｅ ＩｏＴクラウドにアクセスすることを許可する。一例では、ＩｏＴデバイスの健康状態及びアイデンティティは、重要なコードが通常記憶されているメモリにおいて検証される。各ＩｏＴデバイスの一意のアイデンティティにより、ブート処理から始まる新しいレベルでエンドツーエンドのデバイスの完全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のデバイスのアテステーション及びプロビジョニングに加え、必要に応じたデバイスの管理上の修復などの追加機能を実現することができる。

一実施形態では、方法は、コンピューティングデバイス（たとえば、シリアルＮＯＲフラッシュメモリデバイス）によって、ホストデバイス（たとえば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、または車両のアプリケーションコントローラ）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って、識別子（たとえば、公開識別子ＩＤ_Ｌ１ ｐｕｂｌｉｃ）、証明書（たとえば、ＩＤ_Ｌ１ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）、及び鍵（たとえば、Ｋ_Ｌ１ ｐｕｂｌｉｃ）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アイデンティティに関連し、証明書はメッセージを使用して生成される、生成することと、コンピューティングデバイスによって、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アイデンティティを検証するように構成される、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（たとえば、フラッシュメモリデバイス）はＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ機能を統合し、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ機能は、上述の識別子、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ってコンピューティングデバイスのアイデンティティを検証するために使用される。一例では、コンピューティングデバイスは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルのレイヤ間の一連の識別ステップの基礎となる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記憶する。一例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴ機能のレイヤＬ_０及びＬ_１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に実装される。一例では、レイヤＬ_０は、ハードウェアだけで実装される。

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のアイデンティティを検証するホストデバイス１５１を示している。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、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に使用するためのフレッシュネスを生成するフレッシュネスメカニズム（図示せず）を含む。一例では、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、モノトニックカウンタによって生成されたフレッシュネスを含む。

一例では、メッセージは、空の文字列、慣習的な既知の文字列（たとえば、ホストデバイス１５１の製造業者またはオペレータに既知の英数字の文字列）であるか、または他の値（たとえば、コンピューティングデバイスに割り当てられたアイデンティティ値）とすることができる。一例では、メッセージはデバイスの一意のアイデンティティ（ＵＩＤ）である。

メッセージを受信したことに応答して、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のアイデンティティに関連する。コンピューティングデバイス１４１は、アイデンティティコンポーネント１４７及び／またはコンピューティングデバイス１４１の他の機能の動作を制御する１つまたは複数のプロセッサ１４３を含む。

識別子、証明書、及び鍵は、アイデンティティコンポーネント１４７によって生成され、デバイスシークレット１４９に基づく。一例では、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のメモリに記憶された一意のデバイスシークレット（ＵＤＳ：ｕｎｉｑｕｅ ｄｅｖｉｃｅ ｓｅｃｒｅｔ）である。一例では、アイデンティティコンポーネント１４７は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを実装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プロトコルのレイヤＬ_１からの出力である（たとえば、図６を参照）。一実施形態では、レイヤＬ_１のアイデンティティは、コンピューティングデバイス１４１自体、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を構成要素として含むモノの製造業者、及び／またはコンピューティングデバイス１４１のメモリに記憶されたアプリケーションまたは他のソフトウェアのアイデンティティに対応する。一例では、アプリケーションアイデンティティ（たとえば、ＩＤ番号）は、モノを識別するために文字及び数字の一意の組み合わせが使用される、携帯電話、テレビ、ＳＴＢなどのものである。

一例では、レイヤＬ_１のアイデンティティはＡＳＩＩ文字列である。たとえば、アイデンティティは、製造業者名にモノの名前を連結したもの（たとえば、ＬＧ｜ＴＶ＿ｍｏｄｅｌ＿１２３＿ｙｅａｒ＿２０１８など）とすることができる。一例では、アイデンティティは１６進形式で表現することができる（たとえば、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、生産中のアイテムのクラスまたはセットにＵＤＳを使用することができる。他の実施形態では、各アイテムは、それ自体の一意のＵＤＳを有することができる。たとえば、テレビのＵＤＳは、ＵＤＳ＝０ｘ１２２３４．．．４４４４とすることができ、ラップトップのＵＤＳは、ＵＤＳ＝０ｘａａｂｂ．．．．００３２２とすることができる。

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によってメモリ１４５に記憶された秘密鍵である。アイデンティティコンポーネント１４７は、秘密鍵をメッセージ認証コード（ＭＡＣ：ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）への入力として使用して、派生秘密を生成する。一例では、派生秘密は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルにおけるヒューズ派生秘密（ＦＤＳ：ｆｕｓｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｓｅｃｒｅｔ）である。

一例では、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記憶する読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。ＦＤＳは、ブート動作中にプロセッサ１４３によって初期ブートコードに提供される鍵である。一例では、ＲＯＭは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルのレイヤＬ_０に対応する。

ホストデバイス１５１は、識別子、証明書、及び鍵を検証コンポーネント１５３への入力として使用し、検証コンポーネント１５３は、コンピューティングデバイス１４１のアイデンティティを検証する。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回の復号操作を実行することによって、結果を提供する。結果は鍵と比較されて、コンピュータデバイス１４１のアイデンティティ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。たとえば、ホストデバイス１５１が「三つ組」（識別子、証明書、及び鍵）を検証すると、鍵を使用して、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他の情報をアテストすることができる。

一実施形態では、デジタル識別情報が、（たとえば、モノのインターネットによる）多数の「モノ」に割り当てられる。一例では、モノは、車両または車両内に存在する物理的アイテムなどの物理的物体である。一例では、モノは人間または動物である。たとえば、各人間または動物に一意のデジタル識別子を割り当てることができる。

いくつかの場合では、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む。現在、この問題は、信頼できる販売者からのみモノを購入するか、購入したモノが本物であることを保証する何らかの法的証明書を有する他者からモノを購入することによって、解決されている。しかしながら、モノが盗難にあった場合、モノが電子アイデンティティを有さなければ、モノが不適切に使用されないようにモノをブロックしたり位置を特定したりすることは困難である。一例では、位置の特定は、モノが公開インフラストラクチャとやりとりしようとする場合のアイデンティティに基づく。一例では、ブロッキングは、公開インフラストラクチャを使用したいモノのアイデンティティを証明できないことに基づく。

一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、一意の署名をコンピューティングデバイス１４１に対応する信頼の連鎖（ｃｈａｉｎ ｏｆ ｔｒｕｓｔ）に関連付けるために、アイデンティティコンポーネント１４７を使用してＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを実装する。コンピューティングデバイス１４１は、レイヤＬ_０及びＬ_１を確立する。信頼の連鎖は、レイヤＬ_２、．．．を確立するホストデバイス１５１によって続けられる。一例では、一意の識別子を、任意の定義された環境（たとえば、地理的パラメータによって定義された信頼ゾーン）内の全ての物体、人間、及び動物に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、アイデンティティを割り当てたいモノの構成要素である。たとえば、モノは、コンピューティングデバイス１４１を含む自立走行車とすることができる。たとえば、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って使用されるフラッシュメモリとすることができる。

コンピューティングデバイス１４１が製造されるときに、製造業者はＵＤＳをメモリ１４５に注入することができる。一例では、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作業を行う顧客と合意し、共有することができる。他の例では、ＵＤＳは、元の製造業者がランダムに生成し、その後安全なインフラストラクチャを使用して（たとえば、インターネットなどのネットワークを介して）顧客に伝達することができる。

一例では、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とすることができる。多くの場合、車両の製造業者は、コンピューティングデバイス１４１の販売者に知られないように、ＵＤＳを変更することを望む。そのような場合、顧客は、ホストデバイス１５１によってコンピューティングデバイス１４１に提供される認証された置換コマンドを使用してＵＤＳを置き換えることができる。

いくつかの実施形態では、顧客は、顧客の不変情報をコンピューティングデバイス１４１のメモリ１４５に注入することができる。一例では、不変情報は、一意のＦＤＳを生成するために使用され、単に区別要素として使用されるわけではない。顧客の不変情報は、顧客によって製造される様々な物体を区別するために使用される。たとえば、顧客の不変情報は、プリミティブ情報を定義するための文字及び／または数字の組み合わせ（たとえば、日付、時刻、ロット位置、ウエハー位置、ウエハー内のｘ、ｙ位置などの情報の一部または全ての組み合わせ）とすることができる。

たとえば、多くの場合、不変情報は、ユーザ（たとえば、製造業者からデバイスを受け取る顧客）によって実行される暗号機能構成のデータも含む。この構成または設定は、認証されたコマンド（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（たとえば、製造業者から安全なインフラストラクチャを介して鍵が提供されることに基づいて）鍵の知識を有する。不変情報は、コンピューティングデバイスの一種の暗号化アイデンティティを表し、これはこのデバイスの一意のＩＤ（ＵＩＤ）とは異なる。一例では、暗号構成が不変情報セットに含まれることにより、不変情報を自分でカスタマイズするのに有用な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、フレッシュネスを生成するフレッシュネスメカニズムを含む。フレッシュネスは、ホストデバイス１５１に送信されるときに、識別子、証明書、及び鍵と共に提供することができる。フレッシュネスは、ホストデバイス１５１との他の通信で使用することもできる。

一実施形態では、コンピューティングデバイス１４１は、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他のコンポーネント（図示せず）は、デバイスシークレット１４９の知識（たとえば、注入されたＵＤＳの知識）を使用して、コンピューティングデバイス１４１のアイデンティティを検証することができる。このコンポーネントは、コンピューティングデバイス１４１に、ＵＤＳの所持を証明するために、メッセージ認証コードを使用して出力を生成するように要求する。たとえば、メッセージ認証コードは、次のようにすることができる：ＨＭＡＣ（ＵＤＳ，“アプリケーションボードメッセージ｜フレッシュネス”）。

他の実施形態では、ＦＤＳは、デバイスの所持（たとえば、秘密鍵（複数可）の知識）を証明するための基準として使用することもできる。ＦＤＳはＵＤＳから次のようにして導出される：ＦＤＳ＝ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６［ＵＤＳ，ＳＨＡ２５６（“Ｌ_１のアイデンティティ”）］。
したがって、メッセージ認証コードは、次のようにすることができる：ＨＭＡＣ（ＦＤＳ，“アプリケーションボードメッセージ｜フレッシュネス”）。

図２は、一実施形態による、アイデンティティコンポーネント１０７及び検証コンポーネント１０９を有する例示的なコンピューティングシステムを示している。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に対して読み出し／書き込みアクセスを行うことができる。一例では、ホストシステム１０１はまた、揮発性メモリ１２３との間でデータを読み書きする。一例では、アイデンティティコンポーネント１０７は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルのレイヤＬ_０及びＬ_１をサポートする。一例では、不揮発性メモリ１２１はブートコードを記憶する。

検証コンポーネント１０９は、メモリシステム１０５のアイデンティティを検証するために使用される。検証コンポーネント１０９は、たとえば上述のように、ホストシステム１０１からのホストメッセージを受信したことに応答して、アイデンティティコンポーネント１０７によって生成された識別子、証明書、及び鍵を含む三つ組を使用する。

アイデンティティコンポーネント１０７は、図１のアイデンティティコンポーネント１４７の一例である。検証コンポーネント１０９は、図１の検証コンポーネント１５３の一例である。

メモリシステム１０５は、鍵記憶器１５７及び鍵生成器１５９を含む。一例では、鍵記憶器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による暗号操作に使用される他の鍵を記憶することができる。

一例では、鍵生成器１５９は、検証コンポーネント１０９による検証で使用するためにホストシステム１０１に送信される公開鍵を生成する。公開鍵は、上述のように、識別子及び証明書をさらに含む三つ組の一部として送信される。

メモリシステム１０５は、フレッシュネス生成器１５５を含む。一例では、フレッシュネス生成器１５５は、認証されたコマンドに使用することができる。一例では、複数のフレッシュネス生成器１５５を使用することができる。一例では、フレッシュネス生成器１５５は、ホストシステム１０１によって使用可能である。

一例では、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ある。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によって機械学習処理中に使用されるデータ、またはホストシステム１０１もしくは処理デバイス１１１で実行されるソフトウェアプロセス（複数可）によって生成される他の実行時データを記憶する。

コンピューティングシステムは、ホストシステム１０１からの新しいデータを記録するためのメモリ領域１１１（たとえば、フラッシュメモリの記録セグメント）を選択する書き込みコンポーネントをメモリシステム１０５内に含むことができる。コンピューティングシステム１００はさらに、少なくともメモリ領域１１１の選択を容易にするために、メモリシステム１０５内の書き込みコンポーネント１０７と連携する書き込みコンポーネントをホストシステム１０１内に含むことができる。

一例では、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。一例では、ホストシステム１０１は、センサ及び／または自立走行車上で実行される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することができる。一例では、前述のデータは、メモリ領域を選択した処理デバイス１１１へホストシステム１０１によって提供される。

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、アイデンティティコンポーネント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。他の実施形態では、または組み合わせて、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、アイデンティティコンポーネント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。たとえば、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、アイデンティティコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９を実装する論理回路を含むことができる。たとえば、ホストシステム１０１のコントローラまたは処理デバイス（たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、またはＧＰＵ）は、本明細書に記載のアイデンティティコンポーネント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の、メモリに記憶された命令を実行するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、アイデンティティコンポーネント１０７は、メモリシステム１０５内に配置された集積回路チップに実装される。他の実施形態では、ホストシステム１０１内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の一例は、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である。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）などが含まれる。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とすることができる。一般に、ホストシステムは、１つまたは複数のメモリ領域を含むメモリシステムを利用することができる。ホストシステムは、メモリシステムに記憶されるデータを提供することができ、メモリシステムから取り出されるデータを要求することができる。一例では、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タイプのメモリにアクセスすることができる。

ホストシステム１０１は、車両内のコントローラ、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（たとえば、システムオンチップ（ＳＯＣ）及び内部もしくは外部メモリを有する組み込みシステム）、またはメモリ及び処理デバイスを含む任意のコンピューティングデバイスなどのコンピューティングデバイスとすることができる。ホストシステム１０１は、メモリシステム１０５を含むか、またはそれに結合することができ、それによってホストシステム１０１は、メモリシステム１０５に対してデータの読み書きを行うことができる。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に結合することができる。本明細書で使用する場合、「結合される」とは、一般にコンポーネント間の接続を指し、この接続は、電気、光、磁気などの接続を含む、有線か無線かを問わない、間接的な通信接続または直接的な通信接続（たとえば、介在コンポーネントなし）とすることができる。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、周辺機器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、ファイバチャネル、シリアル接続ＳＣＳＩ（ＳＡＳ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリバスなどが含まれるが、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との間でデータを伝送することができる。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、アドレス、データ、及び他の信号を渡すためのインターフェースを提供することができる。

図２は、メモリシステム１０５を一例として示している。一般に、ホストシステム１０１は、同じ通信接続、複数の別々の通信接続、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することができる。

ホストシステム１０１は、処理デバイス及びコントローラを含むことができる。ホストシステム１０１の処理デバイスは、たとえば、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、実行ユニットなどとすることができる。場合によっては、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呼ばれ得る。一例では、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、上述のようにメモリシステム１０５のアイデンティティ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のメモリ領域におけるデータの読み出し、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することができる。いくつかの例では、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。他の例では、コントローラは、処理デバイス１１１のパッケージから分離される。コントローラ及び／または処理デバイスは、１つまたは複数の集積回路及び／または個別部品、バッファメモリ、キャッシュメモリ、あるいはそれらの組み合わせなどのハードウェアを含むことができる。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（たとえば、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）、または他の適切なプロセッサとすることができる。

一実施形態では、メモリ領域１１１、１１３、．．．、１１９は、異なるタイプ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むことができる。さらに、メモリ領域のメモリセルは、データを記憶するために使用される単位を指し得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することができる。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）、及び同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）とすることができるが、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つまたは複数のコントローラは、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することができる。各コントローラは、１つまたは複数の集積回路及び／または個別部品、バッファメモリ、あるいはそれらの組み合わせなどのハードウェアを含むことができる。各コントローラは、マイクロコントローラ、専用論理回路（たとえば、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）、あるいは他の適切なプロセッサとすることができる。コントローラ（複数可）は、ローカルメモリに記憶された命令を実行するように構成される処理デバイス（プロセッサ）を含むことができる。一例では、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処理、動作、論理フロー、及びルーチンを実行するための命令を記憶するように構成される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記憶するメモリレジスタを含むことができる。ローカルメモリはまた、マイクロコードを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。

一般に、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動作を受信することができ、コマンドまたは動作を、メモリ領域のデータ書き込みカウンタに基づくメモリ領域の選択を実現するための命令または適切なコマンドに変換することができる。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、メモリ領域に関連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間のアドレス変換などの他の動作も担当することができる。コントローラは、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さらに含むことができる。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つまたは複数にアクセスするためのコマンド命令に変換すると共に、メモリ領域に関連付けられた応答をホストシステム１０１に関する情報に変換することができる。

メモリシステム１０５はまた、図示していない追加の回路またはコンポーネントを含むことができる。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（たとえば、ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）と、アドレス回路（たとえば、行デコーダ及び列デコーダ）とを含むことができ、アドレス回路は、１つまたは複数のコントローラからアドレスを受信し、アドレスをデコードしてメモリ領域にアクセスすることができる。

いくつかの実施形態では、ホストシステム１０１もしくはメモリシステム１０５内のコントローラ、及び／または処理デバイス１１１は、アイデンティティコンポーネント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。たとえば、コントローラ及び／または処理デバイス１１１は、アイデンティティコンポーネント１０７及び／または検証コンポーネント１０９を実装する論理回路を含むことができる。たとえば、処理デバイス（プロセッサ）は、本明細書に記載のように、アイデンティティコンポーネント１０７にメモリ領域への読み出し／書き込みアクセスを提供する動作を実行するための、メモリに記憶された命令を実行するように構成することができる。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している。たとえば、車両１００は、自立走行車、非自立走行車、緊急車両、サービス車両などとすることができる。

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の一例である。他の例では、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の一例であり、メモリ１６０は、メモリシステム１０５の一例である。

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、リーダー、ライター、及び／または以下に説明する機能を実行することが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に結合されており、車両通信コンポーネント１３０は、アンテナ１４０に結合されている（またはこれを含む）。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に結合されたプロセッサ１５０を含むが、実施形態は、そのような種類のメモリデバイスにそのように限定されない。

一例では、メモリ１６０は、車両に関連する全ての情報（たとえば、運転者、乗客、及び運搬商品）を記憶するようになされ、以下に説明するように、車両１００が通信インターフェース（たとえば、いわゆるＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコル）を使用して検問所に近づいたときに、この情報を提供できるようになる。

一例では、車両情報（たとえば、車両ＩＤ／プレート番号）は、車両メモリ１６０に既に記憶されており、車両１００は、たとえば、通信コンポーネント１３０を介して、また、知られている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／または運搬荷物、商品などのＩＤを識別し、次いでこの情報をメモリ１６０に記憶することができる。一例では、輸送荷物及び商品のコンテナの電子ＩＤには、無線応答装置、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦＩＤ、タッチレスセンサ、磁気バーなどが備えられており、通信コンポーネント１３０は、リーダー及び／または電磁場を使用して、そのようなリモートソースから必要な情報を取得することができる。

一例では、全ての乗客ＩＤ及び／または運搬荷物、商品などのＩＤには、通信コンポーネントとデータを交換することが可能な電子デバイスが備えられている。これらの電子デバイスは、電力が供給されているためにアクティブであり得、または電気デバイスが近接した丁度そのときに必要な電力を供給する外部電源によってアクティブ化及び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。

レンタル車両または自立走行車は、リーダー及び／または電磁場を使用して、車両内または車両付近の情報を取得することができ、または、代替として、たとえば、レンタル車両の運転者が事前予約によって既にレンタルシステムにわかっている場合は、リモートソースからでも情報を受信し得る。運転者が到着して車両を受け取るときに、さらなるチェックがリアルタイムに実行され得る。

同様に、車両１００によって運搬される輸送荷物及び商品に関する（さらには乗客に関する）全ての情報は、常に最新になるように維持され得る。そうするために、乗客の電子ＩＤ及び／または運搬荷物及び商品のＩＤは、無線応答装置が荷物及び商品に関連付けられているか、または乗客により所持されているために（図示せず）、リアルタイムに更新される。

一例では、車両通信コンポーネント１３０及び近接ソース（たとえば、商品の応答装置など）の間の通信は、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを介して行われる。

一例では、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することができる。たとえば、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に結合することができる。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に結合することができる。情報システム１９０は、経路情報または検問所の保安メッセージなどのメッセージを表示するように構成することができ、視覚的警告を表示し、及び／または可聴警告を出力することができる。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することができる。

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を示している。コンピューティングデバイスは、短距離通信デバイス（たとえば、ＮＦＣタグ）などの受動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内のものとすることができ、車両３００は、図３に車両１００に関して示すように構成し、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むことができ、通信コンポーネント３１０は、車両通信コンポーネント１３０として構成することができる。通信コンポーネント３１０は、車両３００に関する情報（たとえば、車両ＩＤ、運転者／乗客情報、運搬商品の情報など）を記憶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（たとえば、車両３００のＣＰＵまたはアプリケーションコントローラを実装するもの）を含む。通信コンポーネント３１０は、アンテナ３４０を含むことができる。

ホストデバイス３５０は、たとえば、能動通信デバイス（たとえば、電源を含むもの）であり、能動通信デバイスは、通信コンポーネント３１０から情報を受信し、及び／またはこれに情報を送信することができる。いくつかの例では、ホストデバイス３５０は、料金リーダーなどのリーダー（たとえば、ＮＦＣリーダー）、または他のコンポーネントを含むことができる。ホストデバイス３５０は、（たとえば、信頼ゾーンの境界にある）検問所の近くに、または一般的には、制限されたアクセスエリアの近くに配置された（たとえば、埋め込まれた）外部デバイスとすることができる。いくつかの実施形態では、ホストデバイス３５０は、警官が持ち運んで携帯デバイスとして使用することもできる。

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を含むことができる。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プロトコルを含むことができる。たとえば、ホストデバイス３５０及び通信コンポーネント３１０は、たとえば、約１３．５６メガヘルツのＮＦＣプロトコルを使用して、また、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００－３国際規格に従って、通信することができる。ＲＦＩＤタグを使用する他のアプローチを使用することができる。

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する（たとえば、無線ネットワークを介して中央オペレーションセンターと通信する）ことができる。たとえば、ホストデバイス３５０は、サーバまたは通信センターに無線で結合する、または配線で接続することができる。いくつかの例では、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ーと通信することができる。車両３００がアンテナ３４０をアンテナ３８０の通信距離内に持ち込んだときに、ホストデバイス３５０は通信コンポーネント３１０に電力を供給することができる。いくつかの例では、ホストデバイス３５０は、オペレーションセンターからリアルタイム情報を受信し、その情報を車両３００に送信することができる。いくつかの実施形態では、通信コンポーネント３１０は、それ自体の電池を有することができる。

一実施形態では、ホストデバイス３５０は、車両３００との間で情報を読み出し／送信するようになされ、車両３００は、情報交換を可能にするように構成される通信コンポーネント３１０（たとえば、能動デバイス）が備えられている。

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を内部でアクティブにして、乗客ＩＤ、輸送荷物及び／または商品に関するリアルタイムの関連情報を拾い上げることができる（たとえば、上記で図４に関して論じた対応する無線通信コンポーネントが備えられている場合）。車両のコンピューティングデバイスは、数メートル（たとえば、２～３メートル）の空間範囲内の情報を検出し得、それによって、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。一例では、これが発生するのは、車両が外部通信コンポーネント（たとえば、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）に特定の近接距離内で接近して、通信を開始及び／または強化できるようになったときである。通信距離は、たとえば、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場合に、データを暗号化することができる。いくつかの場合では、輸送荷物、商品、さらには乗客に関するデータは、機密であり得、または機密情報（たとえば、乗客の健康状態、機密文書、または危険物）を含み得る。そのような場合、車両コンピューティングデバイスに関連付けられたメモリ部分に記憶された情報及びデータは、暗号化されたデータとして保持されることが望ましい。

以下で論じる様々な実施形態では、内部の車両コンピューティングデバイスと外部エンティティ（たとえば、ホストデバイスとして機能するサーバ）との間の暗号化及び復号された通信のための方法について論じる。一例では、この方法は、内部の車両コンピューティングデバイスと、車両に乗っている乗客、荷物、及び商品に関連付けられた電子部品との間でさえ適用され得る。

一例では、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（たとえば、ホストデバイス１５１として機能するもの）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されるデータを暗号化し、それぞれのアイデンティティを検証することができ、確認及び他の情報を交換することもできる。一例として、以下でさらに説明するように、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することができる。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に送信することができる。車両１００によって送信されるデータは、車情報、乗客情報、商品情報などを含むことができる。これらの情報は、任意選択により、車両１００のアイデンティティを検証するためのデジタル署名と共に送信することができる。さらに、情報を車両１００に提供し、車両１００のダッシュボードに表示するか、または車両１００に関連付けられたコンピューティングデバイス（たとえば、ユーザデバイス、または車両を監視する中央サーバ）の電子メールに送信することができる。車両は、車両のデジタル署名と共に、車両の識別情報、ＶＩＮ番号などに基づいて認識することができる。

一例では、車両と外部エンティティとの間で交換されるデータは、他方によって使用されるフレッシュネスを有することができる。一例として、同一の命令を示すために車両によって外部エンティティに送信されるデータは、それぞれの特定の時間枠において、または特定のデータ送信量について、変更することができる。これにより、ハッカーが、以前に送信されたデータに含まれる機密情報を傍受し、同じデータを再度送信して、同じ結果を得ることを防ぐことができる。データがわずかに変更されているが、それでも同じ命令を示している場合、ハッカーは同一の情報を後の時点で送信し得、受信機は同じ命令を実行するために変更されたデータを予期するので、同じ命令が実行されることはない。

車両１００と外部エンティティ（たとえば、コンピューティングシステムまたはデバイス）（図示せず）との間でのデータの交換は、以下に説明するいくつかの暗号化及び／または復号方法を使用して実行することができる。データを保護することによって、無許可の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しないようにすることができる。

図５Ａは、一実施形態による、ホストデバイスに送信される識別子、証明書、及び鍵を含む三つ組を生成するアプリケーションボードを示している。ホストデバイスは三つ組を使用して、アプリケーションボードのアイデンティティを検証する。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の一例である。ホストデバイスは、図１のホストデバイス１５１の一例である。

一実施形態では、アプリケーションボード及びホストは、デバイス識別情報構成エンジン（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（たとえば、情報及びデータに関するもの）に暗号化及び／または復号操作を実行する通信コンポーネントを含む。一例では、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、ならびに車両通信コンポーネントと、乗客ＩＤ、荷物、商品などのそれぞれに関連付けられた様々な無線電子デバイスとの間で車両環境に対して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、レイヤ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している。このシステムは、本開示の一実施形態によれば、外部通信コンポーネント４３０’及び車両通信コンポーネント４３０’’を含む。車両が外部エンティティに近づくか、またはその付近に入ると、車両に関連付けられた車両通信コンポーネント４３０’’は、たとえば、センサ（無線周波数識別センサ、すなわち、ＲＦＩＤなど）を使用して、上述のように外部エンティティとデータを交換することができる。

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とすることができ、コンポーネント４３０’’は、同じく車両内に配置されたホストデバイスとすることができ、ホストデバイスは、（たとえば、上記で図１に関して論じたように）ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用してコンポーネント４３０’のアイデンティティを検証する。

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ってレイヤを使用して段階的にブートするために使用され、各レイヤは次のレイヤを認証及びロードし、各レイヤで次第に高度になるランタイムサービスを提供する。このように、レイヤが前のレイヤによって提供され、次のレイヤを提供することによって、下位レイヤの上に構築され、上位のレイヤを提供する、レイヤの相互接続されたウェブを作成することができる。あるいは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルの代わりに他のプロトコルを使用することもできる。

通信プロトコルの１つの例示的な実施態様では、通信プロトコルのセキュリティは、製造中に（またはその後でも）設定される秘密値に基づき、これはデバイスシークレット（たとえば、ＵＤＳ）である。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デバイス内に存在する（たとえば、図１のデバイスシークレット１４９として記憶される）。

デバイスシークレットＵＤＳには、ブート時に第１段階のＲＯＭベースのブートローダがアクセスすることができる。次いで、システムは、次のブートサイクルまでデバイスシークレットにアクセスできないようにするメカニズムを提供し、ブートローダ（たとえば、ブートレイヤ）のみがデバイスシークレットＵＤＳにいつでもアクセスすることができる。したがって、このアプローチでは、ブートは、デバイスシークレットＵＤＳから始まる特定のアーキテクチャでレイヤ化される。

図５Ｂに示すように、レイヤ０ Ｌ_０及びレイヤ１ Ｌ_１は、外部通信コンポーネント４３０’内にある。レイヤ０ Ｌ_０は、ヒューズ派生秘密ＦＤＳ鍵をレイヤ１ Ｌ_１に提供することができる。ＦＤＳ鍵は、レイヤ１ Ｌ_１のコードのアイデンティティ及び他のセキュリティ関連データに基づくことができる。特定のプロトコル（たとえば、堅牢なモノのインターネット（ＲＩｏＴ）コアプロトコル）は、ＦＤＳを使用して、ロードしたレイヤ１ Ｌ_１のコードの有効性を確認することができる。一例では、特定のプロトコルは、デバイス識別情報構成エンジン（ＤＩＣＥ）及び／またはＲＩｏＴコアプロトコルを含むことができる。一例として、ＦＤＳは、レイヤ１ Ｌ_１ファームウェアイメージ自体、許可されたレイヤ１ Ｌ_１ファームウェアを暗号で識別するマニフェスト、セキュアブート実装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的に重要な構成設定を含むことができる。デバイスシークレットＵＤＳは、ＦＤＳを作成するために使用することができ、外部通信コンポーネントのメモリに記憶される。したがって、レイヤ０ Ｌ_０は、実際のデバイスシークレットＵＤＳを明らかにすることはなく、派生鍵（たとえば、ＦＤＳ鍵）をブートチェーンの次のレイヤに提供する。

外部通信コンポーネント４３０’は、矢印４１０’によって示すように、車両通信コンポーネント４３０’’にデータを送信するようになされる。送信されるデータは、公開される外部識別情報、証明書（たとえば、外部識別情報証明書）、及び／または外部公開鍵を含むことができ、これについては図６に関連して説明する。車両通信コンポーネント４３０’’のレイヤ２ Ｌ_２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の動作中に、たとえば、第１のアプリケーションＡｐｐ_１及び第２のアプリケーションＡｐｐ_２で、データを実行することができる。

同様に、車両通信コンポーネント４３０’’は、矢印４１０’’によって示すように、公開される車両識別情報、証明書（たとえば、車両識別情報証明書）、及び／または車両公開鍵を含むデータを送信することができる。一例として、認証後（たとえば、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を送信することができる。

図５Ｂ及び図６に示すように、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、レイヤ１ Ｌ_１のアイデンティティをハッシュ化し、以下の計算を実行することができる。

ＦＤＳ＝ＫＤＦ［ＵＤＳ，Ｈａｓｈ（「不変情報」）］

ここで、ＫＤＦは暗号化一方向鍵導出関数である（たとえば、ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６）。上記の計算では、ＨａｓｈはＳＨＡ２５６、ＭＤ５、ＳＨＡ３などの任意の暗号化プリミティブとすることができる。

少なくとも１つの例では、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することができる。認証ログインにより、車両は、匿名モードで通信している場合に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できる。少なくとも１つの例では、認証は、以下に説明するように、車両識別番号ＶＩＮ及び／または認証情報の提供、たとえば、公開鍵の交換などを含むことができる。匿名モード及び認証モードのいずれにおいても、外部エンティティ（たとえば、信頼ゾーンの境界にある検問所の警察）は、車両と通信して、外部エンティティに関連付けられた外部公開鍵を車両に提供することができる。

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している。一実施形態では、コンピューティングデバイスは、（たとえば、外部デバイスのレイヤＬ_１内、または代替の実施形態では、内部コンピューティングデバイスのレイヤＬ_１内の）パラメータを決定する処理を実装する。

一実施形態では、外部公開識別情報、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、これらは次いで（矢印５１０’で示すように）車両通信コンポーネントのレイヤ２ Ｌ_２（たとえば、図５Ｂの参照符号４３０’’）に送信される。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のレイヤは、図５Ｂのレイヤに対応する。

他の実施形態では、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５３１によって外部公開鍵とマージされて、マージされたデータが暗号化のために提供される。マージされたデータは、暗号化器５３０への入力である。一例では、ホストメッセージは外部公開鍵と連結される。生成されたパラメータは三つ組を含み、これ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アイデンティティを検証するために使用される。たとえば、外部公開識別情報、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ってアイデンティティを検証するために使用される。一例では、ホストデバイスは、図１のホストデバイス１５１である。

図６に示すように、レイヤ０ Ｌ_０からのＦＤＳは、レイヤ１ Ｌ_１に送信され、非対称ＩＤ生成器５２０によって使用されて、公開識別情報ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃ及び秘密識別情報ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅが生成される。省略形の「ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃ」において、「ｌｋ」は一般的なレイヤｋ（この例ではレイヤ１ Ｌ_１）を示し、「ｐｕｂｌｉｃ」は識別情報がオープンに共有されていることを示す。公開識別情報ＩＤｌｋｐｕｂｌｉｃは、右側へ、外部通信コンポーネントのレイヤ１ Ｌ_１の外に延びる矢印によって、共有されるように示している。生成された秘密識別情報ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅは、暗号化器５３０への鍵入力として使用される。暗号化器５３０は、たとえば、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とすることができる。

外部通信コンポーネントのレイヤ１ Ｌ_１は、非対称鍵生成器５４０を含むことができる。少なくとも１つの例では、乱数発生器ＲＮＤは、任意選択により、乱数を非対称鍵生成器５４０に入力することができる。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関連付けられた公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃ（外部公開鍵と呼ぶ）及び秘密鍵ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅ（外部秘密鍵と呼ぶ）を生成することができる。

外部公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃは、暗号化器５３０への（「データ」としての）入力とすることができる。上記のように、いくつかの実施形態では、アイデンティティ検証処理の一部としてホストデバイスから以前に受信されたホストメッセージは、ＫＬｋｐｕｂｌｉｃとマージされて、マージされたデータが暗号化器５３０への入力データとして提供される。

暗号化器５３０は、外部秘密識別情報ＩＤｌｋｐｒｉｖａｔｅ及び外部公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃの入力を使用して、結果Ｋ’を生成することができる。外部秘密鍵ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅ及び結果Ｋ’を追加の暗号化器５５０に入力して、出力Ｋ’’を得ることができる。出力Ｋ’’は、レイヤ２ Ｌ_２に送信される（あるいはアイデンティティ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することができる。一例として、外部通信コンポーネントから送信されたデータは、証明書を検証することによって、外部通信コンポーネントのアイデンティティに関連付けることができ、これについては図７に関連してさらに説明する。さらに、外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ ｋｅｙは、レイヤ２ Ｌ_２に送信することができる。したがって、外部通信コンポーネントの公開識別情報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レイヤ２ Ｌ_２に送信することができる。

図７は、一実施形態による、復号操作を使用してコンピューティングデバイスのアイデンティティを検証する検証コンポーネントを示している。検証コンポーネントは、復号器７３０、７５０を含む。検証コンポーネントは、本開示の一実施形態によれば、証明書を検証するための処理を実装する。

図７に示した例では、公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ、証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ、及び公開識別情報ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃが、外部通信コンポーネントから（たとえば、図５Ｂの外部通信コンポーネント４３０’のレイヤ１ Ｌ_１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することができる。復号器７３０は、データを復号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とすることができる。証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ及び外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃを復号した結果は、公開識別情報ＩＤＬ１ｐｕｂｌｉｃと共に復号器７５０への入力として使用することができ、出力が得られる。外部公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ及び復号器７５０からの出力は、ブロック７６０に示すように、証明書が検証されたか否かを示すことができ、出力としてｙｅｓまたはｎｏが得られる。秘密鍵は単一のレイヤに関連付けられており、特定の証明書は特定のレイヤによってのみ生成することができる。

証明書が検証されたことに応答して（たとえば、認証後）、検証されたデバイスから受信したデータを受け入れ、復号し、及び／または処理することができる。証明書が検証されなかったことに応答して、検証されたデバイスから受信したデータを破棄、削除、及び／または無視することができる。このようにして、不正なデータを送信している無許可のデバイスを検出して回避することができる。一例として、処理対象のデータを送信しているハッカーを特定することができ、ハッキングデータは処理されない。

代替の実施形態では、公開鍵ＫＬ１ｐｕｂｌｉｃ、証明書ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ、及び公開識別情報ＩＤＬ１ ｐｕｂｌｉｃは、図１のコンピューティングデバイス１４１または図２のメモリシステム１０５から提供される。この三つ組は、コンピューティングデバイス１４１によって、ホストデバイスからホストメッセージを受信したことに応答して生成される。ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅを復号器７３０への入力として提供する前に、ＩＤＬ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ及び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７３１によってマージされる。一例では、マージ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。検証処理はその後、それ以外については上述のように進行する。

図８は、一実施形態による、証明書を検証するための例示的な処理のブロック図を示している。デバイスが、事後の否認を回避するために検証され得るデータを送信する場合、署名を生成してデータと共に送信することができる。一例として、第１のデバイスは、第２のデバイスに要求を行い得、第２のデバイスがその要求を実行すると、第１のデバイスは、第１のデバイスがそのような要求を行なっていないと示し得る。署名を使用するなどの否認防止アプローチにより、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の支障なく要求されたタスクを実行できるようにすることができる。

車両コンピューティングデバイス８１０’’（たとえば、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’に（または一般的には他の任意のコンピューティングデバイスに）送信することができる。車両コンピューティングデバイス８１０’’は、車両の秘密鍵ＫＬｋｐｒｉｖａｔｅを使用して署名Ｓｋを生成することができる。署名Ｓｋは、外部コンピューティングデバイス８１０’に送信することができる。外部コンピューティングデバイス８１０’は、データＤａｔ’及び前もって受信した公開鍵ＫＬｋｐｕｂｌｉｃ（たとえば、車両の公開鍵）を使用して検証を行うことができる。このように、署名の検証は、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することによって動作する。このようにして、各デバイスの一意の署名は、署名を送信するデバイスに対して秘密のままにすることができ、受信したデバイスは署名を復号して検証することができる。これはデータの暗号化／復号とは対照的であり、データは、送信デバイスによって受信デバイスの公開鍵を使用して暗号化され、受信デバイスによって受信機の秘密鍵を使用して復号される。少なくとも１つの例では、車両は、内部暗号処理（たとえば、楕円曲線デジタル署名（ＥＣＤＳＡ）または同様の処理）を使用してデジタル署名を検証することができる。

証明書及び公開鍵の交換及び検証により、デバイスは相互に安全な方法で通信することができる。車両が外部エンティティ（たとえば、信頼ゾーン境界、国境警備エンティティ、または一般的には、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に示した機能を有するもの）は、証明書を交換し、相互に通信する。認証後（たとえば、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）、それによって車両は、車両に関連する、車両のメモリに記憶された全ての必要な情報、たとえば、プレート番号／ＩＤ、ＶＩＮ、保険番号、運転者情報（たとえば、ＩＤ、越境の最終的な許可）、乗客情報、輸送商品情報などを伝達することができる。次いで、受信した情報をチェックした後、外部エンティティは越境要求の結果を車両に伝達し、この情報は場合により受信機の公開鍵を使用して暗号化される。交換されるメッセージ／情報は、上述のＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用して暗号化／復号することができる。いくつかの実施形態では、いわゆる不変情報（たとえば、プレート番号／ＩＤ、ＶＩＮ、保険番号）は暗号化されないが、他の情報は暗号化される。換言すれば、交換されるメッセージには、暗号化されていないデータと暗号化されたデータとが存在し得、したがって、情報は暗号化してもよく、しなくてもよく、または混合でもよい。次いで、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確認することによって、メッセージの正当性が保証される。

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アイデンティティを検証する方法を示している。たとえば、図９の方法は、図１～図７のシステムに実装することができる。

図９の方法は、ハードウェア（たとえば、処理デバイス、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、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（たとえば、処理デバイスで動作するもしくは実行される命令）、またはそれらの組み合わせを含むことができる処理ロジックによって実行することができる。いくつかの実施形態では、図９の方法は、図１のアイデンティティコンポーネント１４７及び検証コンポーネント１５３によって少なくとも部分的に実行される。

特定の順番または順序で示しているが、特に指定のない限り、処理の順序は変更することができる。したがって、図示した実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、図示した処理は、異なる順序で実行することができ、いくつかの処理は、並行して実行することができる。さらに、様々な実施形態では、１つまたは複数の処理を省略することができる。したがって、全ての実施形態において全ての処理が必要とされるわけではない。他の処理フローも可能である。

ブロック９２１において、ホストデバイスからメッセージが受信される。たとえば、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（たとえば、「ホストメッセージ」または「ホストメッセージ｜フレッシュネス」）を受信する。

ブロック９２３において、識別子、証明書、及び鍵（たとえば、公開鍵Ｋ_Ｌ１ｐｕｂｌｉｃ）が生成される。識別子は、コンピューティングデバイスのアイデンティティに関連する。証明書は、ホストデバイスからのメッセージ（たとえば、「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。この暗号化は、秘密識別子ＩＤ_Ｌ１ｐｒｉｖａｔｅを鍵として使用する。秘密識別子ＩＤ_Ｌ１ｐｒｉｖａｔｅは、公開識別子ＩＤ_Ｌ１ｐｕｂｌｉｃに関連付けられている（たとえば、非対称ＩＤ生成器５２０によって生成される関連付けられたペア）。

一例では、アイデンティティコンポーネント１４７は、識別子、証明書、及び鍵を生成して三つ組を提供する。一例では、三つ組はＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルに基づいて生成される。一例では、三つ組は、図６に示すように生成される。

一例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルを使用して、各レイヤ（Ｌ_ｋ）は次のレイヤ（Ｌ_ｋ＋１）に鍵及び証明書のセットを提供し、各証明書は受信レイヤによって検証することができる。ヒューズ派生秘密ＦＤＳは、次のように計算される。
ＦＤＳ＝ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６［ＵＤＳ，ＳＨＡ２５６（「Ｌ_１のアイデンティティ」）］

一例では、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴアーキテクチャのレイヤ１ Ｌ_１は、ホストデバイスによって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。レイヤ１は２つの関連付けられた鍵ペアを次のように計算する。
（ＩＤ_{ｌｋ ｐｕｂｌｉｃ}，ＩＤ_{ｌｋ ｐｒｉｖａｔｅ}）及び（ＫＬ_{ｋ ｐｕｂｌｉｃ}，ＫＬ_{ｋ ｐｒｉｖａｔｅ}）

レイヤ１はまた、２つの署名を次のように計算する。
Ｋ’＝暗号化（ＩＤ_{ｌｋ ｐｒｉｖａｔｅ}，ＫＬ_{ｋ ｐｕｂｌｉｃ}｜ホストメッセージ）
Ｋ’’＝暗号化（ＫＬ_{ｋ ｐｒｉｖａｔｅ}，Ｋ’）

上記の処理から、レイヤ１は三つ組を次のように提供する。
Ｋ_Ｌ１＝｛ＩＤ_{Ｌ１ ｐｕｂｌｉｃ}，ＩＤ_Ｌ１ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ，Ｋ_{Ｌ１ ｐｕｂｌｉｃ}｝
より一般的には、各レイヤは三つ組を次のように提供する：
各ｋ＝１：Ｎについて、Ｋ_Ｌｋ＝｛鍵及び証明書のセット｝
各レイヤは、それぞれの三つ組を使用して、そのアイデンティティを次のレイヤに証明することができる。

一例では、レイヤ２はアプリケーションファームウェアに対応し、後続のレイヤはホストデバイスのオペレーティングシステム及び／またはアプリケーションに対応する。

ブロック９２５において、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アイデンティティを検証する。一例では、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アイデンティティを検証する。

一例では、検証コンポーネント１５３は、検証処理の一部として復号操作を実行する。復号は、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。一例では、図７に示すように、コンピューティングデバイスのアイデンティティの検証が行われる。

一例では、以下のように、復号操作が実行される。
ＫＬ_{１ ｐｕｂｌｉｃ}を使用して（ＩＤ_Ｌ１ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）を復号することによってＫ’を提供し、
ＩＤ_{Ｌ１ ｐｕｂｌｉｃ}を使用してＫ’を復号することによって結果を提供し、
結果はＫＬ_{１ ｐｕｂｌｉｃ}と比較される。結果がＫＬ_{１ ｐｕｂｌｉｃ}と等しい場合、アイデンティティが検証される。一例では、アプリケーションボードのアイデンティティが検証される。

一実施形態では、人間または動物のアイデンティティが証明される。人間のアイデンティティの検証は、上述のようにコンピューティングデバイス１４１のアイデンティティを検証する場合と同様に実行される。一例では、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、ドキュメントのクラス（たとえば、運転免許証、パスポート、ＩＤカードなど）に固有のＵＤＳを使用することができる。たとえば、イタリアのシチリアのメッシーナのパスポートオフィスの場合、ＵＤＳ＝０ｘ１２２３４．．．４４４４である。ドイツのバイエルンのミュンヘンの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例では、Ｌ１のアイデンティティは次のようなＡＳＣＩＩ文字列である。
国｜ドキュメントタイプ｜他（たとえば、「イタリア、シチリア、メッシーナ、パスポートオフィス」）
割り当ての「粒度」は、各国の行政によって決定することができる。

図９の方法の様々な実施形態は、様々な利点を提供する。たとえば、サードパーティの鍵インフラストラクチャ（たとえば、ＰＫＩ＝公開鍵インフラストラクチャ）を使用せずに、モノを識別し、特定の工場で生産されたものとして認定することができる。悪意のある、またはハッカーによる中間者攻撃は、リプレイ保護されているので阻止される。この方法は、モノの大量生産に使用することができる。

さらに、顧客のＵＤＳはハードウェアレベルで保護される（たとえば、コンポーネントの外部はレイヤ０にアクセスすることができない）。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（たとえば、顧客のみが安全なプロトコルを使用してこれを行うことができる）。安全なプロトコルの例には、認証されたリプレイ保護されたコマンド、及び／またはＤｉｆｆｉｅ Ｈｅｌｌｍａｎ（たとえば、ＥＣＤＨ楕円曲線Ｄｉｆｆｉｅ Ｈｅｌｌｍａｎ）などの秘密共有アルゴリズムに基づくセキュリティプロトコルが含まれる。一例では、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は顧客によってカスタマイズ可能である。

さらに、コンポーネントの認識は、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、この方法を使用して、信頼ゾーンの境界（たとえば、国境、国内検問所など）において、モノ、動物、及び人間のアイデンティティを簡単にチェックすることができる。

一例では、ＵＤＳを知っている場合、ホストデバイスはＵＤＳを安全に置き換えることができる。たとえば、ホストがモノのアイデンティティを変更したい場合、またはホストがモノのアイデンティティを（元の製造業者を含めて）他の誰にも知られないようにしたい場合に、置き換えを行うことができる。

他の例では、置換コマンドがホストデバイスによって使用される。たとえば、ホストデバイスは、ＵＤＳ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ができる。置換コマンドは、既存のＵＤＳと、コンピューティングデバイスに帰属させる新しいＵＤＳとを含む。一例では、置換コマンドは、次のようなハッシュ値を含むフィールドを有する。ｈａｓｈ（既存のＵＤＳ｜新しいＵＤＳ）

他の例では、次のようなフィールドを有する認証されたリプレイ保護コマンドが使用される。置換コマンド｜フレッシュネス｜署名
ここで、署名＝ＭＡＣ［秘密鍵，置換コマンド｜フレッシュネス｜ｈａｓｈ（既存のＵＤＳ｜新しいＵＤＳ）］
秘密鍵は追加の鍵であり、デバイスに存在する認証されたコマンドに使用される鍵である。たとえば、秘密鍵は、以下に説明するセッション鍵とすることができる（たとえば、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（たとえば、コンピューティングデバイス１４１）によって、ホストデバイス（たとえば、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って、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アイデンティティに関連し、証明書はメッセージを使用して生成される、生成することと、コンピューティングデバイスによって、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アイデンティティを検証するように構成される、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アイデンティティを検証することは、第１のデータを提供するためにメッセージ及び証明書を連結することを含む。

一実施形態では、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証することは、第２のデータを提供するために鍵を使用して第１のデータを復号することをさらに含む。

一実施形態では、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証することは、結果を提供するために識別子を使用して第２のデータを復号することと、結果を鍵と比較することと、をさらに含む。

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記憶し、方法は、派生秘密を生成するために、秘密鍵をメッセージ認証コードへの入力として使用すること、をさらに含み、公開識別子は、派生秘密を非対称生成器への入力として使用して生成される。

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る第１のデバイスシークレットを記憶し、方法は、ホストデバイスから置換コマンドを受信することと、置換コマンドを受信したことに応答して、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に置き換えることと、第２のデバイスシークレットを使用して生成される第２の公開識別子をホストデバイスに送信することと、をさらに含む。

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、暗号化のためのデータ入力を提供するためにメッセージを公開鍵と連結することを含む。

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、公開識別子及び秘密識別子を関連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、公開鍵及び秘密鍵を関連付けられたペアとして生成し、証明書を生成することは、第１のデータを提供するために、メッセージを公開鍵と連結することと、第２のデータを提供するために、秘密識別子を使用して第１のデータを暗号化することと、証明書を提供するために、秘密鍵を使用して第２のデータを暗号化することと、を含む。

一実施形態では、鍵は公開鍵であり、方法は、非対称鍵生成器への入力として乱数を生成することをさらに含み、公開鍵及び関連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、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アイデンティティに関連し、証明書はコンピューティングデバイスによってメッセージを使用して生成される、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アイデンティティを検証することと、を行うように命令するよう構成される。

一実施形態では、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証することは、第１のデータを提供するために、メッセージ及び証明書を連結することと、第２のデータを提供するために、鍵を使用して第１のデータを復号することと、結果を提供するために、識別子を使用して第２のデータを復号することと、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る第１のデバイスシークレットを記憶し、命令は、少なくとも１つのプロセッサに、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であって、置換コマンドは、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に置き換えさせる、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る第２の公開識別子を受信することと、を行うように命令するようさらに構成される。

一実施形態では、コンピューティングデバイスは、第２のデバイスシークレットを、派生秘密を提供するメッセージ認証コードへの入力として使用し、派生秘密を使用して第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、フレッシュネスを生成するように構成されるフレッシュネスメカニズムをさらに備え、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、フレッシュネスを含む。

一実施形態では、コンピューティングデバイスのアイデンティティは、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記憶し、命令は、コンピューティングデバイス上で実行された場合に、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アイデンティティに対応し、証明書はメッセージを使用して生成される、生成することと、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証する際に使用するために、識別子、証明書、及び鍵をホストデバイスに送信することと、を行わせる。

一実施形態では、識別子は、秘密識別子に関連付けられた公開識別子であり、鍵は、秘密鍵に関連付けられた公開鍵であり、証明書を生成することは、第１のデータを提供するために、メッセージを公開鍵と連結することと、第２のデータを提供するために、秘密識別子を使用して第１のデータを暗号化することと、証明書を提供するために、秘密鍵を使用して第２のデータを暗号化することと、を含む。

一実施形態では、コンピューティングデバイスのアイデンティティを検証することは、結果を提供するために、識別子を使用して復号操作を実行することと、結果を鍵と比較することと、を含む。

物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用した値の生成
以下に開示す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改良され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値自体をデバイスシークレットとして使用することができるか、またはＰＵＦ値を使用してデバイスシークレットを生成することできる。一例では、ＰＵＦ値は、上述のように（たとえば、図５Ａ及び図５Ｂ参照）ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルで使用するための一意のデバイスシークレット（ＵＤＳ）として使用される。一例では、ＰＵＦによって生成された値は、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値から生成される値は、乱数（たとえば、デバイス固有の乱数）として使用することができる。一例では、上述の非対称鍵生成器（たとえば、図６参照）を介して関連付けられた公開鍵及び秘密鍵を生成する場合の入力として乱数（たとえば、ＲＮＤ）が使用される。

一般に、以下のアーキテクチャは、１つまたは複数の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って出力を生成する。ＭＡＣからの出力は、改善されたＰＵＦ（たとえば、上記のＵＤＳ）を提供する。

一般に、半導体チップ製造業者は、鍵注入の問題に直面しており、これは、半導体ウエハーなどから提供される各チップまたはダイの一意の秘密鍵をプログラミングすることである。チップに注入された秘密鍵が漏洩したり開示されたりしないように、安全な環境で鍵の注入が実行されることが望まれる。また、チップの生産後に鍵がハッキングされたり、復唱されたりできないようにすることも望まれる。いくつかの場合では、たとえば、鍵注入手順がサードパーティのインフラストラクチャによって認定または実行される。

チップ製造業者は、暗号機能を含むチップの生産コストを削減することを望んでいる。チップ製造業者はまた、製造されたチップの一貫したレベルのセキュリティ性能を維持しながら、生産フローを簡素化することを望んでいる。しかしながら、鍵注入は、よりコストのかかる生産ステップのうちの１つである。

チップ製造業者は、疑似乱数発生器として使用された場合のＰＵＦの一様性を向上させるという問題にも直面している。いくつかの場合では、この問題は、ＰＵＦによって提供されるシード値の基礎となる現象に起因する、ダイ間の相互相関を含み得る。

ＰＵＦは、たとえば、各ダイの固有のオンチップ寄生効果、オンチップパス遅延など、予測不可能な物理現象に基づいている。これらの現象を使用して、たとえば、疑似乱数発生器のシード値を提供する。

生産ラインで選択された２つの異なるチップは、異なるＰＵＦ値を有していなければならない。各チップで生成されるＰＵＦ値は、デバイスの寿命中に変化してはならない。２つのチップが類似した鍵を有する（たとえば、それらのハミング距離が短い）場合、あるチップの鍵を使用して他のチップの鍵を推測することが可能であり得る（たとえば、ハッカーによる原像攻撃）。

以下に説明する改良されたＰＵＦアーキテクチャを使用すると、各チップまたはダイにＰＵＦの機能を提供するのに適した出力値を提供することにより、上記の問題の１つまたは複数への解決策を提供することができる。以下の改良されたＰＵＦアーキテクチャは、各チップまたはダイが、チップまたはダイの電源投入ごとに一意の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、ハッキングされるかまたは別の方法で危険にさらされ得る不揮発性メモリに記憶する必要はない。

改良されたＰＵＦアーキテクチャは、さらにＭＡＣを使用して、たとえば、半導体チップに統合された暗号関数または処理などが使用するための改善されたＰＵＦ出力（たとえば、一意の鍵）を生成する。ＭＡＣを使用すると、たとえば、異なるチップで生成された鍵の間のハミング距離を増加させることができる。

本明細書に開示した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。したがって、改良されたＰＵＦアーキテクチャは、たとえば、製造コストを削減し、最終的なチップでのＰＵＦ動作の信頼性及び／または一様性を改善する、鍵注入を実行するための方法を提供する。

一実施形態では、方法は、少なくとも１つのＰＵＦによって、少なくとも１つの値を提供することと、ＭＡＣに基づいて、第１の出力を生成することと、を含み、ＭＡＣは、第１の出力を生成するための入力として、少なくとも１つのＰＵＦによって提供される少なくとも１つの値を使用する。

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デバイスによって提供される少なくとも１つの値に基づく第１の入力を受け取るように構成される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、第１の入力に基づいて、ＭＡＣモジュールから第１の出力を生成するように少なくとも１つのプロセッサに命令するよう構成される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装することができる。

一実施形態では、このシステムは、ＭＡＣモジュールに値を提供する際に使用するための、ＰＵＦデバイスのうちの１つまたは複数を選択するために使用されるセレクタモジュールをさらに含む。たとえば、いくつかのＰＵＦデバイスから提供された値をリンクさせて、ＭＡＣモジュールへの入力として提供することができる。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装することができる。

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から入力を受け取るメッセージ認証コード（ＭＡＣ）１２３の出力から一意の鍵１２５を生成するためのシステムを示している。システムは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）モジュール１２３の出力から一意の鍵１２５（または他の値）を生成するために使用される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から得られた入力値を受け取る。

図１０のＰＵＦデバイス１２１は、たとえば、様々な異なる知られているタイプのＰＵＦのいずれか１つとすることができる。ＭＡＣモジュール１２３は、たとえば、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、たとえば、チップ間で生成されるＰＵＦ値またはコードのハミング距離を改善することができる。ＭＡＣ関数は予測不可能である（たとえば、ＭＡＣ関数に提供された１ビット差しかない入力シーケンスは、２つの完全に異なる出力結果を提供する）。したがって、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ができない。アーキテクチャ１１１はまた、たとえば、擬似乱数発生器としてのＰＵＦの一様性を改善することができる。

一例では、ＰＵＦアーキテクチャ１１１によって生成される値（たとえば、一意の鍵１２５または他の値）は、Ｎビットを有する数であり得、ここでＮは、ＰＵＦアーキテクチャ１１１を含むチップ（たとえば、メモリデバイス１０３または他のデバイス）に実装される暗号アルゴリズムに依存する。一例では、チップは、ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６を使用する暗号関数を実装し、その場合、ＭＡＣモジュール１２３からの出力は、サイズＮが２５６ビットである。ＭＡＣモジュール１２３からの出力を使用することにより、（さらなる圧縮またはパディングを必要としない）鍵としての使用に適した出力値のメッセージ長が提供される。

ＰＵＦアーキテクチャ１１１は、図示したメモリデバイス１０３などのデバイスに実装され、または、たとえば、ウエハー製造生産ラインによって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の他のタイプのコンピューティングデバイスに実装することができる。

一実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３は、たとえば、メモリデバイス１０３に暗号関数を提供することができる暗号モジュール１２７と連携し、及び／またはこれに統合され、あるいはその一部として組み込まれる。たとえば、ＭＡＣがメモリデバイス１０３によって暗号に関する他の目的で使用されるという理由から、ＭＡＣモジュール１２３の出力は、鍵として使用するのに適し得る。

ＰＵＦアーキテクチャ１１１、暗号モジュール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によって制御することができる。コントローラ１０７は、たとえば、１つまたは複数のマイクロプロセッサを含むことができる。

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と通信することができる。ホスト１０１は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）を有するコンピュータとすることができ、メモリデバイス１０３などのコンピュータ周辺デバイスが、相互接続、たとえば、コンピュータバス（たとえば、周辺機器相互接続（ＰＣＩ）、ＰＣＩ ｅＸｔｅｎｄｅｄ（ＰＣＩ－Ｘ）、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ））、通信部、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、一意の鍵１２５は、メモリデバイス１０３のアイデンティティを提供するためのＵＤＳとして使用される。コントローラ１０７はＤＩＣＥ－ＲＩｏＴのアーキテクチャにおけるレイヤ０ Ｌ_０及びレイヤ１ Ｌ_１を実装する。ホスト１０１からホストインターフェース１０５を介してホストメッセージを受信したことに応答して、暗号モジュール１２７は、上述のように、三つ組を生成するための処理を実行する。ホスト１０１は、三つ組を使用して、メモリデバイス１０３のアイデンティティを検証する。メモリデバイス１０３は、コンピューティングデバイス１４１の一例である。

例示的な説明の目的で、典型的には２つの技術的問題があることに注目することができる。第１の問題は、ボードのアイデンティティをホストに証明することである。この問題は、たとえばＤＩＣＥ－ＲＩｏＴについて上記で論じたように、公開された三つ組及び非対称暗号を使用することによって、対処することができる。このアプローチは安全でエレガントであるが、いくつかの場合では、回路基板自体で直接使用するにはコストや時間がかかりすぎる場合がある。第２の問題は、（たとえば、無許可のメモリの置き換えを回避するために）ボード上のメモリのアイデンティティをボードに証明することである（これは、たとえば、各電源投入後に実行される）。第２の問題は、上記の公開された三つ組及び非対称暗号を使用して解決することができる。しかしながら、第２の問題に対処するには、ＭＡＣ関数のみに基づくより軽いセキュリティメカニズムで十分であることが多い。

メモリデバイス１０３を使用して、ホスト１０１のデータを、たとえば、不揮発性記憶媒体１０９に記憶することができる。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、ネットワーク接続型ストレージデバイスなどが含まれる。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。たとえば、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、周辺機器相互接続エクスプレス（ＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓまたはＰＣＩｅ）バスであり、ホスト１０１及びメモリデバイス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規格（ＮＶＭＨＣＩ）、別名、ＮＶＭ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＮＶＭｅ））を使用して相互に通信する。

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（たとえば、現在または将来の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を含み、ホスト１０１及びメモリデバイス１０３は、ＮＶＭｅプロトコル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に通信するように構成することができる。

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からの通信に応じた動作、及び／または他の動作を実行することができる。ファームウェアは一般に、設計された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、以下でさらに論じるように、ＰＵＦアーキテクチャ１１１の動作など、メモリデバイス１０３を動作させる際のコントローラ１０７の動作を制御する。

メモリデバイス１０３は、剛性ディスク上にコーティングされた磁性材料、及び／または集積回路内のメモリセルなどの、不揮発性記憶媒体１０９を有する。記憶媒体１０９は、不揮発性記憶媒体１０９に記憶されたデータ／情報を維持するために電力を必要としないという点で不揮発性であり、不揮発性記憶媒体１０９の電源が切られて再び電源が入れられた後に、このデータ／情報を取り出すことができる。メモリセルは、ＮＡＮＤゲートベースのフラッシュメモリ、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、３Ｄ ＸＰｏｉｎｔなどの様々なメモリ／ストレージ技術を使用して実装され得、記憶媒体１０９は不揮発性であり、数日、数か月、及び／または数年間、電力なしで記憶している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の計算性能を向上させるために、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用のバッファを提供するために、コントローラ１０７によって使用される実行時データ及び命令を記憶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を含む。ＤＭＡ１０６は、記憶しているデータ／情報を維持するために電力を必要とするという点で揮発性であり、そのデータ／情報は、電力が遮断されると即座にまたは急速に失われる。

揮発性ＤＲＡＭ１０６は、典型的には、不揮発性記憶媒体１０９よりも待ち時間が短いが、電源が切られるとすぐにデータが失われる。したがって、パフォーマンスを改善するために、コントローラ１０７がその現在のコンピューティングタスクで使用する命令及びデータの一時記憶用に揮発性ＤＲＡＭ１０６を使用すると有利である。いくつかの例では、揮発性ＤＲＡＭ１０６は、いくつかの応用例では、ＤＲＡＭよりも少ない電力を使用する揮発性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（たとえば、待ち時間、読み出し／書き込み速度）を有する場合、揮発性ＤＲＡＭ１０６を排除することができ、コントローラ１０７は、命令及びデータに関して、揮発性ＤＲＡＭ１０６で動作する代わりに、不揮発性記憶媒体１０６で動作することによってコンピューティングを実行することができる。

たとえば、クロスポイントストレージ及びメモリデバイス（たとえば、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、トランジスタレスの記憶素子を使用し、各記憶素子はメモリセル及びセレクタを有し、これらは一緒に列としてスタックされる。記憶素子の列は、２つの直交する撚り（ｌａｙ）のワイヤを介して接続され、１つの撚りは記憶素子列の上にあり、もう１つの撚りは記憶素子列の下にある。各記憶素子は、２つのレイヤの各１本のワイヤの交点で個別に選択することができる。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されたメモリプールとして使用することができる。

いくつかの例では、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有するプロセッサ内キャッシュメモリを有する。したがって、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一部は、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。いくつかの例では、コントローラ１０７は複数のプロセッサを有し、各プロセッサは各自のプロセッサ内キャッシュメモリを有する。

任意選択により、コントローラ１０７は、メモリデバイス１０３に編成されたデータ及び／または命令を使用して、データ集約的なメモリ内処理を実行する。たとえば、ホスト１０１からの要求に応答して、コントローラ１０７は、メモリデバイス１０３に記憶されたデータセットのリアルタイム分析を実行し、縮小されたデータセットをホスト１０１に応答として伝達する。たとえば、いくつかの応用例では、メモリデバイス１０３は、リアルタイムセンサに接続されてセンサ入力を記憶し、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することによって、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装される人工知能（ＡＩ）システムをサポート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作時にメモリ（たとえば、１０６または１０９）と統合されて、メモリ内での処理を可能にし、それによって、フォンノイマンアーキテクチャに従って別々に構成されたプロセッサとメモリとの間のデータ移動の待ち時間により引き起こされるスループットの限界の結果としてコンピューティング性能が制限されるフォンノイマンボトルネックを克服する。処理とメモリとを統合することにより、処理速度及びメモリ転送レートが向上し、待ち時間及び電力使用量が減少する。

メモリデバイス１０３は、たとえば、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することができる。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内で接続されて、データを記憶、管理、及び処理する。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によってクラウドコンピューティングを最適化し、それによって集中型サーバ及び／またはデータストレージとのデータ通信が削減される。フォグコンピューティングシステムは、１つまたは複数のエンドユーザデバイスまたはユーザ付近のエッジデバイスを使用してデータを記憶し、それによって、データを集中型データウェアハウスに記憶する必要性が低減または排除される。

本明細書に開示す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によって実行されるコンピュータ命令を使用して実装することができる。いくつかの例では、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一部を実装することができる。ファームウェア１０４は、最初は不揮発性記憶媒体１０９または他の不揮発性デバイスに記憶され、コントローラ１０７による実行のために揮発性ＤＭＡ１０６及び／またはプロセッサ内キャッシュメモリにロードすることができる。

たとえば、ファームウェア１０４は、ＰＵＦアーキテクチャを動作させる際に以下で論じる技術を使用するように構成することができる。しかしながら、以下に論じる技術は、図１０のコンピュータシステム及び／または上記で論じた例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、たとえば、ルート鍵またはシード値を提供することができる。他の実施態様では、出力を使用して１つまたは複数のセッション鍵を生成することができる。

一実施形態では、ＭＡＣモジュール１２３からの出力は、他のコンピューティングデバイスに送信することができる。たとえば、一意の鍵１２５は、ホストインターフェース１０５を介してホスト１０１に送信することができる。

図１１は、一実施形態による、セレクタモジュール２０４によって選択された１つまたは複数のＰＵＦデバイスから入力を受け取るＭＡＣ１２３の出力から一意の鍵１２５を生成するためのシステムを示している。このシステムは、一実施形態によれば、図１０のアーキテクチャ１１１に類似しているが、複数のＰＵＦデバイス２０２及びセレクタモジュール２０４を含むＰＵＦアーキテクチャを使用してＭＡＣモジュール１２３の出力から一意の鍵１２５を生成する。ＭＡＣモジュール１２３は、セレクタモジュール２０４によって選択された１つまたは複数のＰＵＦデバイス２０２から入力を受け取る。一例では、ＰＵＦデバイス２０２は、ＰＵＦデバイス１２１を含む。

ＰＵＦデバイス２０２は、たとえば、同一のものとすることができ、または（たとえば、異なるランダムな物理現象に基づく）異なるものとすることができる。一実施形態では、セレクタモジュール２０４は、ＭＡＣモジュール１２３への入力として提供する値を取得するＰＵＦデバイス２０２のうちの１つまたは複数を選択するためのインテリジェント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。たとえば、セレクタモジュール２０４は、各ＰＵＦデバイス２０２の再現性をテストすることができる。いずれかのＰＵＦデバイス２０２がテストで不合格になった場合、セレクタモジュール２０４は、ＭＡＣモジュール１２３に入力値を提供することから不合格のデバイスを除外する。一例では、不合格のデバイスを一時的または無期限に除外することができる。

いくつかの実施態様では、セレクタモジュール２０４は、生産中及び／または現場での使用中に（たとえば、各ＰＵＦデバイス２０２によって提供される値の再現性をチェックすることによって）各チップのＰＵＦ機能をテストすることを可能にする。所与のＰＵＦデバイスによって提供される２つ以上の値が異なる場合、そのＰＵＦデバイスは故障していると判定され、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、セレクタモジュール２０４を用いて、ＭＡＣモジュール１２３からの改善された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。たとえば、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させて、ＭＡＣモジュール１２３への入力として提供することができる。いくつかの実施態様では、このアーキテクチャは、いくつかの異なる物理現象に依存しているので、堅牢なＰＵＦ出力を取得することを可能にする。

図１２は、一実施形態による、１つまたは複数のＰＵＦデバイスからの入力及びモノトニックカウンタ３０２からの入力（ならびに／あるいはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズムからの入力）を受け取るＭＡＣの出力から一意の鍵を生成するためのシステムを示している。一実施形態によれば、このシステムは、ＭＡＣモジュール１２３の出力から一意の鍵１２５を生成する。図１２に示すＰＵＦアーキテクチャは、図１１に示すＰＵＦアーキテクチャに類似しているが、モノトニックカウンタ３０２がセレクタモジュール２０４に値を提供するために含まれていることを除く。様々な実施形態では、モノトニックカウンタ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装することができる。

ＭＡＣモジュール１２３は、１つまたは複数のＰＵＦデバイス２０２からの入力と、モノトニックカウンタ３０２からの入力とを受け取る。一例では、ＰＵＦデバイス２０２及びモノトニックカウンタ３０２から得られた値はリンクされ、次いで、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、モノトニックカウンタ３０２は、要求された場合にのみその値をインクリメントする不揮発性カウンタである。いくつかの実施形態では、モノトニックカウンタ３０２は、チップの各電源投入サイクルの後にインクリメントされる。

いくつかの実施態様では、図１２のＰＵＦアーキテクチャを使用して、半導体チップとアプリケーション内の他のコンポーネントとの間で鍵を安全に共有する方法、たとえば、公開鍵メカニズムなどを提供することができる。

いくつかの実施態様では、モノトニックカウンタ３０２は、ＰＵＦの各計算の前にインクリメントされ、これにより、ＭＡＣモジュール１２３の入力が各サイクルで異なり、ひいては、提供される出力（及び／または出力のパターン）が異なることが保証される。いくつかの例では、このアプローチを使用して、各セッション鍵が異なるセッション鍵を生成することができる。

いくつかの実施形態では、セレクタモジュール２０４は、モノトニックカウンタ３０２（またはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズム）を、ＭＡＣモジュール１２３への入力としてカウンタ値を提供することに関して、選択的に包含または除外することができる。

いくつかの実施形態では、モノトニックカウンタ３０２は、暗号モジュール１２７によっても使用される。いくつかの実施形態では、モノトニックカウンタを含むＰＵＦアーキテクチャをセッション鍵生成器として使用して、各サイクルで異なる鍵を保証することができる。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つまたは複数のＰＵＦ｜ＭＴＣまたは他のフレッシュネス］

他の実施形態では、次のようなメカニズムが使用される。
セッション鍵＝ＭＡＣ_{ｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ}［ルート鍵，ＭＴＣまたは他のフレッシュネスメカニズム］
ここで、ルート鍵＝上記のＭＡＣモジュール１２３から提供された出力値、またはチップ上に存在する他の任意の種類の鍵である。
上記のＭＡＣ_{ｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ}関数は、たとえば、秘密鍵に基づくＭＡＣアルゴリズムである。たとえば、暗号技術には２種類のＭＡＣアルゴリズムがある。
１．秘密鍵に基づくアルゴリズム、たとえば、ＨＭＡＣファミリなど（ＨＭＡＣ－ＳＨＡ２５６は鍵ベースである）。
２．秘密鍵に基づかないアルゴリズム、たとえば、ＳＨＡ２５６など（ＳＨＡスタンドアロンは鍵ベースではない）。
鍵ベースのＭＡＣは、鍵を既知の値（たとえば、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つまたは複数のＰＵＦから提供される１つまたは複数の入力値を使用するＭＡＣからの出力を生成する方法を示している。たとえば、図１３の方法は、図１０のメモリデバイス１０３に実装することができる。

図１３の方法は、ブロック４１１において、少なくとも１つのＰＵＦによって１つまたは複数の値を提供すること（たとえば、ＰＵＦデバイス２０２のうちの１つまたは複数から値を提供すること）を含む。

ブロック４１３において、たとえば上述したように、ＰＵＦのうちの１つまたは複数の再現性をテストすることができる。このテストは任意選択である。

ブロック４１３においてテストが実行され、ＰＵＦデバイスがテストに不合格になったと判定された場合、ブロック４１５において、不合格のＰＵＦデバイスは、ＭＡＣに入力を提供することから除外される。この除外は、たとえば、上記で論じたように、セレクタモジュール２０４によって実行され得る。

ブロック４１７において、モノトニックカウンタ（たとえば、モノトニックカウンタ３０２）から値が提供される。ＰＵＦアーキテクチャにおけるモノトニックカウンタの使用は任意選択である。

ブロック４１９において、ＭＡＣから出力が生成され、ＭＡＣは、ＰＵＦによって提供される１つまたは複数の値（及び任意選択により、モノトニック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。

ここで、コンピューティングデバイスに実装される方法について、他の様々な実施形態を以下に説明する。この方法は、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）によって、少なくとも１つの値を提供することと、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、を含み、ＭＡＣは、第１の出力を生成するための入力として、少なくとも１つのＰＵＦによって提供される少なくとも１つの値を使用する。

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、この方法は、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さらに含み、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の識別子である。

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、この方法は、モノトニックカウンタから値を提供することをさらに含み、第１の出力を生成することは、第１の出力を生成するためにＭＡＣへの追加の入力としてモノトニックカウンタからの値を使用することをさらに含む。

一実施形態では、この方法は、複数のセッション鍵を、ＭＡＣによって提供されるそれぞれの出力に基づいて生成することであって、モノトニックカウンタは、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、モノトニックカウンタをインクリメントすることと、をさらに含む。

一実施形態では、この方法は、少なくとも１つのＰＵＦの第１のＰＵＦの再現性をテストすることと、第１のＰＵＦがテストに不合格になったと判定したことに基づいて、第１の出力を生成する場合に、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、をさらに含む。

一実施形態では、テストすることは、第１のＰＵＦによって提供される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る出力値を記憶するように構成される不揮発性記憶媒体を備える。

一実施形態では、この方法は、少なくとも１つのプロセッサによって、少なくとも１つの暗号関数を実行することをさらに含み、少なくとも１つの暗号関数を実行することは、ＭＡＣを使用して生成される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記憶し、命令は、メモリデバイス（たとえば、メモリデバイス１０３）上で実行された場合に、メモリデバイスに方法を実行させ、この方法は、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）によって、少なくとも１つの値を提供することと、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、を含み、ＭＡＣは、第１の出力を生成するための入力として、少なくとも１つのＰＵＦによって提供される少なくとも１つの値を使用する。

以下に説明する他の様々な実施形態では、図４の方法は、システムで実行することができ、このシステムは、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デバイスによって提供される少なくとも１つの値に基づく第１の入力を受け取るように構成される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、第１の入力に基づいて、ＭＡＣモジュールから第１の出力を生成するように少なくとも１つのプロセッサに命令するよう構成される命令を含むメモリと、を備える。

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、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するように、少なくとも１つのプロセッサに命令するようさらに構成される。

一実施形態では、このシステムは、半導体チップ（たとえば、半導体ウエハー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の値であり、命令は、一意の値をコンピューティングデバイスに送信するように少なくとも１つのプロセッサに命令するようさらに構成される。

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（たとえば、ＰＵＦデバイス２０２）を含み、このシステムは、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るセレクタモジュールをさらに備える。

一実施形態では、セレクタモジュールは、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の値とをリンクさせることによって、ＭＡＣモジュール用の第１の入力を生成するようにさらに構成される。

一実施形態では、システムは、カウンタ値を提供するように構成されるモノトニックカウンタをさらに含み、命令は、カウンタ値を、少なくとも１つのＰＵＦデバイスによって提供される少なくとも１つの値とリンクさせることによって、第１の入力を生成するように少なくとも１つのプロセッサに命令するようさらに構成される。

一実施形態では、このシステムは、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るセレクタモジュールをさらに備え、カウンタ値を、少なくとも１つのＰＵＦデバイスによって提供される少なくとも１つの値とリンクさせることは、セレクタモジュールによって実行される。

一実施形態では、モノトニックカウンタは、第１の入力を生成した後に、インクリメントされた値を提供するために、カウンタ値をインクリメントするようにさらに構成され、命令は、インクリメントされた値と、少なくとも１つのＰＵＦデバイスによって提供される少なくとも１つの新しい値とに基づいて、ＭＡＣモジュールから第２の出力を生成するように少なくとも１つのプロセッサに命令するようさらに構成される。

図１４は、一実施形態による、１つまたは複数のＰＵＦデバイスからの入力及びモノトニックカウンタからの入力（ならびに／あるいはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズムからの入力）を受け取るＭＡＣの出力からルート鍵を生成するためのシステムであって、追加のＭＡＣを追加してセッション鍵を生成する、システムを示している。

一実施形態では、システムは、一実施形態によれば、１つまたは複数のＰＵＦデバイス２０２からの入力及びモノトニックカウンタ３０２からの入力（ならびに／あるいはＮＯＮＣＥ、タイムスタンプなどの他のフレッシュネスメカニズムからの入力）を受け取るＭＡＣの出力からルート鍵を生成し、追加のＭＡＣモジュール５０４を追加して、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、上述したＭＡＣ関数、たとえば、セッション鍵＝ＭＡＣ_{ｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ}［ルート鍵，ＭＴＣまたは他のフレッシュネスメカニズム］を使用することができる。この鍵ベースの関数に入力されるルート鍵は、図示のように、ルート鍵５０２とすることができる。

さらに、一実施形態では、モノトニックカウンタ３０２は、ＭＡＣモジュール５０４への入力を提供することができる。他の実施形態では、モノトニックカウンタ３０２を使用する代わりに、異なるモノトニックカウンタまたはチップからの他の値をＭＡＣモジュール５０４への入力として提供することができる。いくつかの場合では、モノトニックカウンタ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。他の場合では、カウンタ値を両方のＭＡＣモジュールに提供したり、両方のモジュールから排除したりすることができる。

鍵の生成及び安全な記憶
上記のように、ＰＵＦは安全な鍵の生成に使用することができる。以下で論じ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することと、初期鍵の難読化を高めるための処理を適用することと、最終的な難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶することと、に関する。最終的な難読化された鍵及び／または最終的な難読化された鍵を生成するために使用される中間鍵は、他のコンピューティングデバイスと共有し、他のコンピューティングデバイスとの安全な通信（たとえば、共有鍵に基づく対称暗号を使用したメッセージング）に使用することができる。いくつかの実施形態では、安全な鍵の生成は、自動車用途で使用されるコンピューティングデバイス（たとえば、自立走行車のコントローラ）のために行われる。

代替の実施形態では、初期鍵は、上記の少なくとも１つのＰＵＦの使用を必要としない他の方法で生成される。一実施形態では、初期鍵は、注入された鍵を使用して生成することができる。たとえば、初期鍵は、工場または他の安全な環境で注入されるために、チップ内に存在する。この場合、初期鍵の難読化を高めるための処理を適用することは、注入された鍵に難読化処理を適用することによって実行される。

自動車環境には、鍵生成フェーズ中に「ノイズ」が誘導されるという技術的な問題がある。以下の様々な実施形態は、難読化された鍵を不揮発性メモリエリア内に記憶することによって、この誘導されたノイズに起因する鍵変動を軽減または回避する方法論を使用して、この問題に対する技術的解決策を提供する。

自動車環境は、様々な方法で鍵の生成に影響を与え得る。たとえば、エンジンの電源を入れると、コンピューティングデバイスにかかる電力が低下し、誤った方法で鍵が生成され得る。極端な温度変化も、鍵を生成する回路に影響を与え得る。電力線からの磁場などの他のソースは、シンボル間干渉またはクロストークを引き起こして、ホストがデバイスを認識しなくなり得る。

対照的に、鍵が安全な環境で生成され、メモリに記憶されている場合、ノイズの影響を受ける恐れがない。安全な環境は、たとえば、コンピューティングデバイス製品のエンドユーザ／顧客間で鍵を伝搬させ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（たとえば、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）に直接備え付けることができる。

一例では、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、たとえば、車両の電源を入れたり、ブレーキをかけたり、エンジンに動力を供給したりする間などに発生し得る。

以下で論じるように鍵を生成及び記憶するための様々な実施形態は、外部要因（たとえば、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における他の利点は、全てのサイクルについて、たとえば、鍵ベクトルの生成が同じであることである。

鍵を記憶する場合、いくつかの実施形態で提供される他の利点は、鍵がハードウェア攻撃（たとえば、ハッカーが仕掛け得るもの）を受ける恐れが実質的にないことである。たとえば、そのような攻撃の１つは、デバイスの電源投入電流を監視して、電流変動を鍵に関連するビットに関連付けることである。他の攻撃は、たとえば、電圧測定値（たとえば、Ｖｄｄ電源電圧）を使用し得る。いくつかの攻撃は、たとえば、デバイスの動作を妨害する温度変動を使用し得る。

いくつかの実施形態では、初期鍵は、図１０～図１４に関して上述したアプローチ及び／またはアーキテクチャを使用して生成することができる。たとえば、ＰＵＦを使用して、鍵を記憶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鍵を生成する。代替の実施形態では、他のアプローチを使用して、初期鍵を生成することができる。

１つの例示的なアプローチでは、前述のように、鍵注入は、少なくとも１つのＰＵＦ及びＭＡＣアルゴリズム（たとえば、ＳＨＡ２５６）を使用して、他のデバイス（たとえば、ウエハー上に配置された隣接するダイ）とは大きく異なるデバイスの鍵を生成する。ＭＡＣ暗号アルゴリズムは、ＰＵＦによって生成されるビットのエントロピーを増加させるという利点を提供する。

一実施形態では、生成された鍵（たとえば、ＰＵＦ及びその次のＭＡＣアルゴリズムから提供される初期鍵）は、ハッカーの攻撃を軽減または回避するために、また、記憶される鍵の信頼性を向上させるために、鍵に対して前処理が実行された後に、デバイスの不揮発性エリアに記憶される。一実施形態では、鍵が記憶された後、鍵を生成する回路を無効化することができる。前処理は、本明細書では一般に難読化処理と呼ぶ。一例では、回路及び／または他のロジックを使用して、難読化処理をデバイスに実装する。一例では、記憶された鍵は外部のノイズ源から独立しているので、その鍵はデバイスによって読み出すことができる。内部メカニズムは、デバイスの任意のデータを読み出すために使用される。

様々な実施形態において、本明細書に記載するように鍵を記憶することにより、ノイズに対するマージンが増加する。また、これにより、ハッカーは、たとえば電力監視または他のハッキング方法を使用して、記憶されている鍵を読み出すことが困難になる。

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（たとえば、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、そうでなければ、デバイスのある電源投入から次の電源投入までに鍵が異なるものになり得る。これが発生した場合、ホストがデバイスとメッセージを交換できることが問題になり得る。様々な実施形態は、外部要因の影響を受けないように、記憶された鍵をメモリに配置することによって、鍵生成をより堅牢にする。

一実施形態では、鍵はデバイスで一度生成され、デバイスの不揮発性メモリに記憶される。一例では、ＳＲＡＭにリセットが適用される前に、ＳＲＡＭの内容を使用して鍵を生成することができる。ＰＵＦに応じた鍵は、ＰＵＦから出力される疑似ランダム値を使用して生成される。機器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、希望に応じて、他の時間にコマンドシーケンスを介して再生成することもできる。一例では、生成された鍵は、上述のように、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴプロトコルにおけるＵＤＳとして使用される。一例では、コマンドシーケンスは、上述のように、置換コマンドを使用して、以前に生成されたＵＤＳを新しいＵＤＳに置き換える。

一実施形態では、鍵の生成は、デバイスによって実装される暗号技術とは独立している。生成された鍵はホストと共有される。この実施形態は、たとえば、鍵の使用中にデバイスが吸収する電流の形状を分析することなどによって、攻撃者が鍵を推測して内部で使用することを回避するように、鍵を記憶し、及び／または鍵をデバイスに読み出す。

さらに、たとえば、非対称暗号では、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になる。この鍵は他者と共有されない。公開鍵暗号の場合、この鍵を使用して、対応する公開鍵を生成する。

様々な実施形態において、初期鍵は、注入された鍵を使用して、あるいは１つまたは複数のＰＵＦを使用して生成される（たとえば、初期鍵ＰＵＦ０が提供される）。次いで、初期鍵は、以下に説明するように、難読化処理の１つまたは複数のステップが施されて、中間鍵（たとえば、ＰＵＦ１、ＰＵＦ２、．．．、ＰＵＦ５）を提供する。この処理からの出力（たとえば、ＰＵＦ５）は、デバイスの不揮発性メモリに記憶される難読化された鍵である。注入された鍵を使用する場合、ＰＵＦ０の非限定的な例について以下で説明するのと同様に、注入された鍵に難読化処理が適用される。

一実施形態では、上記のように、初期注入鍵の場合、以下のようなメカニズムが使用される。
セッション鍵＝ＭＡＣ_{ｋｅｙ＿ｂａｓｅｄ}［ルート鍵，ＭＴＣまたは他のフレッシュネスメカニズム］
ここで、ルート鍵＝チップ上に存在する他の任意の種類の鍵である（たとえば、この鍵は、工場または他の安全な環境でチップに注入された初期鍵とすることができる）。

一実施形態では、デバイスの初回の電源投入時に、特別なシーケンスが、デバイスの少なくとも１つの回路（たとえば、読み出し回路）をウェイクアップし、回路（複数可）が適切に実行されていることを検証する。次いで、デバイスは、上記のように初期鍵ＰＵＦ０を生成する。この鍵は記憶するか、以下に説明するようにさらに処理して、安全な記憶のためにより堅牢にすることができる。

中間鍵ＰＵＦ１は、ＰＵＦ０を所定のビットシーケンス（たとえば、他者に知られているシーケンス）と連結してＰＵＦ１を生成することによって生成される。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せることを検証し、電源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。

次の中間鍵である、ＰＵＦ２が生成される。ＰＵＦ１は、反転されたビットパターン（たとえば、ＰＵＦ１のビットを反転することによって形成され、本明細書ではＰＵＦ１バーと呼ぶこともある）と交互配置されて、ＰＵＦ２を生成する。

一実施形態では、ＰＵＦ２は０及び１のビット数が同じである。これにより、デバイス電流の形状は、いかなる鍵（たとえば、デバイスに記憶されているいかなる鍵）でも実質的に同じになる。これにより、攻撃者が、デバイスによって鍵が読み出されているときにデバイス電流の形状を調べて鍵の値を推測する可能性が低くなる。

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と交互配置されてＰＵＦ３を形成する。これはさらに鍵を難読化するのに役立つ。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してＰＵＦ１またはＰＵＦ２から導出される。たとえば、これらの導出されたビットをＰＵＦ２に追加してＰＵＦ３を形成する。

次の中間鍵ＰＵＦ４が生成される。デバイスの内部回路によって（たとえば、プログラミング中に）、エラー訂正コード（ＥＣＣ）が生成される。ＥＣＣのビットがＰＵＦ３に追加されて、ＰＵＦ４が生成される。一実施形態では、ＥＣＣビットは、たとえば、デバイスの耐久限界、Ｘ線、及び粒子によって引き起こされ得る不揮発性メモリ（たとえば、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、たとえば、ビットを反転させ得るＮＶセル内の電子数の増加によっても引き起こされ得る。

次の中間鍵ＰＵＦ５が生成される。ＰＵＦ５は、ＰＵＦ４のいくつかのコピーを連結したものである。複数のＰＵＦ４コピーの冗長性をＰＵＦ５に存在させることによって、後で鍵を正しく読み出すことができる可能性が高まるので、堅牢性がさらに向上する。一実施形態では、堅牢性をさらに高めるために、ＰＵＦ５のいくつかのコピーが、不揮発性メモリストレージの様々な領域に記憶される。たとえば、領域の１つでＰＵＦ５が破損していても、他の領域からＰＵＦ５を読み出すことができるので、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、対称暗号の場合はホストと共有される鍵であり、または非対称暗号の場合は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。

上記のアプローチは、難読化された鍵を生成するためにＰＵＦ２、ＰＵＦ３、ＰＵＦ４、及び／またはＰＵＦ５が必要ないという点でモジュール式である。代わりに、様々な実施形態において、前述の難読化ステップのうちの１つまたは複数を初期鍵に適用することができ、さらに順序を変えることができる。たとえば、Ｖｄｄ電源降下がないことがわかっているシステムでは、難読化のステップ数を減らすことができる。

一実施形態では、難読化された鍵を記憶する場合に、ビットパターンは、不揮発性記憶媒体に物理的に（たとえば、異なる行及びワードに）分散される。たとえば、デバイスはビットを同時に読み出し、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、難読化された鍵６３５を不揮発性メモリ（たとえば、不揮発性記憶媒体１０９）に記憶するためのコンピューティングデバイス６０３を示している。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の一例である。一例では、難読化された鍵がＵＤＳとして使用される。（注）たとえば、難読化は鍵のビットにエントロピーを追加して、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。このデバイスは、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。一例では、一般的なハッカー攻撃は、特定の時間枠でデバイスによって吸収された電流プロファイルを統計ツールで処理することによって、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、この問題を大幅に緩和する。

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によって提供される値に基づいて生成される。難読化された鍵６３５は、初期鍵６２５に基づいて生成される。生成された後、難読化された鍵６３５は、不揮発性記憶媒体１０９に記憶される。

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、初期鍵６２５を出力として提供する。一実施形態では、難読化処理モジュール６３０を使用して、たとえば上記で論じたように、難読化された鍵６３５（たとえば、ＰＵＦ５）を提供するために、初期鍵６２５に処理を実行する。

一実施形態では、難読化された鍵６３５は他のコンピューティングデバイスに安全に配布され、これについては、２０１８年４月２７日に出願され、「ＳＥＣＵＲＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＣＲＥＴ ＫＥＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＮＯＴＯＮＩＣ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題された、Ｍｏｎｄｅｌｌｏらによる、関連する米国非仮出願第１５／９６５，７３１号に記載されており、その出願の全内容は、引用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ている。他の実施形態では、初期鍵６２５及び／または本明細書に記載の難読化処理からの中間鍵のうちの任意の１つまたは複数は、同じまたは類似の方法で安全に配布することができる。任意選択により、エンドユーザ／顧客は前述のアプローチを使用して、初期鍵（たとえば、ＰＵＦ０）、中間鍵、及び／または最終的な難読化された（たとえば、ＰＵＦ５）の値を読み出す。たとえば、エンドユーザは、デバイスによる鍵の内部生成の適切な実行を検証し、及び／または鍵生成の統計的性質を監視することができる。

図１６は、一実施形態による、難読化処理部６３０による難読化処理中に生成される中間鍵（ＰＵＦ２）の一例を示している。上記のように、ＰＵＦ１のビットを反転させて、反転されたビット７０２を提供する。図示のように、ビット７０２は、ＰＵＦ１のビットと交互配置される。たとえば、図示した鍵は２ビットごとに、交互配置された反転されたビット７０２である。

図１７は、一実施形態による、図１６の難読化処理中に生成される他の中間鍵（ＰＵＦ３）の一例を示している（この例では、ＰＵＦ３はＰＵＦ２に基づく）。上記のように、ＰＵＦ２のビットはさらに、擬似ランダムビット８０２と交互配置される。図示のように、ビット８０２はＰＵＦ２と交互配置される。たとえば、図示した鍵は３ビットごとに、交互配置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、難読化された鍵（たとえば、難読化された鍵６３５）を生成して、不揮発性メモリ（たとえば、不揮発性記憶媒体１０９）に記憶するための方法を示している。一例では、図２のメモリシステムの１０５は、難読化された鍵を不揮発性メモリ１２１に記憶する。

ブロック９１１において、少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）によって提供される値に基づいて、初期鍵が生成される。

他の実施形態では、ブロック９１１において、鍵注入によって初期鍵が生成される。たとえば、初期鍵は、単純に、製造中にチップに注入された値とすることができる。

ブロック９１３において、初期鍵に基づいて、難読化された鍵が生成される。たとえば、生成された難読化された鍵は、ＰＵＦ３またはＰＵＦ５である。

ブロック９１５において、難読化された鍵は、コンピューティングデバイスの不揮発性メモリに記憶される。たとえば、難読化された鍵は、ＮＡＮＤフラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭに記憶される。

一実施形態では、方法は、鍵注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された鍵を生成することと、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶することと、を含む。たとえば、初期鍵は、製造時の鍵注入工程中に注入される鍵とすることができる。

一実施形態では、方法は、鍵注入によって提供される初期鍵、または少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）によって提供される値に基づく初期鍵を生成することと、初期鍵に基づいて難読化された鍵を生成することと、難読化された鍵をコンピューティングデバイスの不揮発性メモリに記憶することと、を含む。

一実施形態では、初期鍵を生成することは、初期鍵を生成するために、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）への入力として、ＰＵＦからの値（または、たとえば、チップ上の他の値）を使用することを含む。

一実施形態では、難読化された鍵は、ユーザがアドレス指定可能なメモリ空間外の不揮発性メモリに記憶される。

一実施形態では、難読化された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することを含む。

一実施形態では、初期鍵を所定のビットパターンと連結することは、第１の鍵（たとえば、ＰＵＦ１）を提供し、難読化された鍵を生成することは、第１の鍵を反転されたビットパターンと交互配置することをさらに含み、反転されたビットパターンは、第１の鍵のビットを反転することによって提供される。

一実施形態では、第１の鍵を反転されたビットパターンと交互配置することは、第２の鍵（たとえば、ＰＵＦ２）を提供し、難読化された鍵を生成することは、第２の鍵を疑似ランダムビットと交互配置することをさらに含む。

一実施形態では、この方法は、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さらに含む。

一実施形態では、第２の鍵を疑似ランダムビットと交互配置することは、第３の鍵（たとえば、ＰＵＦ３）を提供し、難読化された鍵を生成することは、第３の鍵をエラー訂正コードビットと連結することをさらに含む。

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、この方法は、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することと、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メッセージを第２のコンピューティングデバイスから受信することをさらに含む。

一実施形態では、第３の鍵をエラー訂正コードビットと連結することは、第４の鍵（たとえば、ＰＵＦ４）を提供し、難読化された鍵を生成することは、第４の鍵を第４の鍵の１つまたは複数のコピーと連結することをさらに含む。

一実施形態では、第４の鍵を第４の鍵の１つまたは複数のコピーと連結することは、第５の鍵（たとえば、ＰＵＦ５）を提供し、難読化された鍵を記憶することは、第５の鍵の第１のコピーを、第５の鍵の第２のコピーが記憶された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少なくとも１つに記憶することを含む。

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る少なくとも１つの物理複製困難関数（ＰＵＦ）デバイス（たとえば、ＰＵＦデバイス１２１）と、難読化された鍵（たとえば、鍵６３５）を記憶するように構成される不揮発性メモリ（たとえば、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、少なくとも１つのＰＵＦデバイスによって提供される第１の値に基づいて初期鍵を生成し、初期鍵に基づいて難読化された鍵を生成し、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶するように命令するよう構成される。

一実施形態では、このシステムは、少なくとも１つのＰＵＦデバイスによって提供される値を受け取るように構成されるメッセージ認証コード（ＭＡＣ）モジュール（たとえば、ＭＡＣ１２３）をさらに備え、初期鍵を生成することは、初期鍵を生成するために、第１の値を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、難読化された鍵を生成することは、鍵を所定のビットパターンと連結すること、第１の鍵を第１の鍵の反転されたビットパターンと交互配置すること、鍵を疑似ランダムビットと交互配置すること、鍵をエラー訂正コードビットと連結すること、または、第２の鍵を第２の鍵の１つまたは複数のコピーと連結すること、のうちの少なくとも１つを含む。

一実施形態では、記憶された難読化された鍵は、同数の０ビット及び１ビットを有する。

一実施形態では、難読化された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することを含む。

一実施形態では、初期鍵を第１のビットパターンと連結することは、第１の鍵を提供し、難読化された鍵を生成することは、第１の鍵を第２のビットパターンと交互配置することをさらに含む。

一実施形態では、難読化された鍵を生成することは、鍵を疑似ランダムビットと交互配置することをさらに含む。

一実施形態では、難読化された鍵を生成することは、鍵をエラー訂正コードビットと連結することをさらに含む。

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記憶し、命令は、コンピューティングデバイス上で実行された場合に、コンピューティングデバイスに方法を実行させ、この方法は、少なくとも１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された鍵を生成することと、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶することと、を含む。

図１９は、一実施形態による、鍵注入１０１０に基づいて初期鍵６２５を生成し、初期鍵を難読化し、難読化された鍵を不揮発性メモリに記憶するために使用されるコンピューティングデバイス１００３を示している。

一実施形態では、初期鍵６２５は、注入された鍵１０１０を使用して生成される。たとえば、初期鍵６２５は、製造または他の組み立てもしくはテスト中に、工場または他の安全な環境で注入されることによって、チップ内に存在する。一例では、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に適用することもできる。ＵＤＳは、ＤＩＣＥ－ＲＩｏＴが鍵及び証明書の安全な生成を行うために使用を開始するシークレットである。初期鍵の難読化を高めるための処理を適用することは、注入された鍵（たとえば、鍵注入１０１０からの値）に（モジュール６３０を介して）難読化処理を適用することによって実行される。他の実施形態では、難読化処理は、チップまたはダイに記憶されるか、または別の方法で存在し得る他の任意の値に適用することができる。

鍵の生成及び安全な記憶の変形例
ここで、様々な追加の非限定的な実施形態を以下に説明する。一実施形態では、システムボードの初回の電源投入後に（またはその最中に）、特別なシーケンスがアクティブ化されて、暗号エンジン（たとえば、暗号モジュール１２７）を含むデバイスがオンにされる。シーケンスはさらに内部のＰＵＦをウェイクアップし、その機能性を検証し、次いで、ＰＵＦは、たとえば上述のように、初期値ＰＵＦ０を生成する。ＰＵＦ０の値は、オンチップアルゴリズムによって（たとえば、難読化処理モジュール６３０によって）処理され、不揮発性アレイの特別な領域（ユーザがアドレス指定可能な空間外）に書き込まれる。代替の実施形態では、ＰＵＦ０の値の代わりに、注入された鍵を、以下に説明するのと同様にオンチップアルゴリズムにより処理して、難読化された鍵を記憶用に提供する。

一実施形態では、ハッカーによるＶｄｄ（電圧）及び／または温度フォールト攻撃を防ぐために、難読化処理が実行される。この処理は、ＰＵＦ０をよく知られているパターン（たとえば、固定量の０／１ビットを含むもの）と連結することを含む。これらのビットにより、デバイス（たとえば、チップ）の寿命中にＰＵＦ値が内部で読み出される場合に、読み出し回路が０／１ビットを適切に判別できるか否かを判定することが可能になる。たとえば、ＰＵＦ１＝ＰＵＦ０｜｜０１０１０１．．．０１である。

次いで、上記の処理の結果（たとえば、ＰＵＦ１）を、さらにダミービットと合体させる（たとえば、ハッカーによるＩｃｃ分析を回避するため）。具体的には、たとえば、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って形成されるＰＵＦ１バー）と交互配置される。たとえば、ＰＵＦ２＝ＰＵＦ１及びＰＵＦ１バーの交互配置である。

一実施形態では、交互配置の規則は、チップ／デバイス上に存在する（たとえば、ＮＶ不揮発性アレイの）列デコーダの種類に依存する。このデバイスは、（不揮発性アレイからの）ＰＵＦ値の読み出しごとに、読み出し回路がＰＵＦ１及びＰＵＦ１バーからの同数のビットを（一回で）処理することを保証する。これにより、同数の０及び１の値のビットを読み出すようになり、供給電流（Ｉｄｄ）に規則的な形状が提供される。

次いで、ＰＵＦ２のビットは、さらに疑似ランダムビットと交互配置される。一例では、交互配置は、不揮発性アレイの列デコーダ構造に依存する。一実施形態では、出力は、（たとえば、ＰＵＦ２パターンに存在し得る最終的な残余相関を難読化するために）特定の数の擬似ランダムビットが詰め込まれた同数のＰＵＦ２ビットを有する。

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して、ＰＵＦ１またはＰＵＦ２から導出することができる。他の代替アプローチも使用することができる。

一実施形態では、任意選択により、不揮発性経年劣化に起因するビット損失を低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、任意選択により、１回または複数回複製される（これにより、ＥＣＣ機能も拡張される）。たとえば、上記はＮＡＮＤメモリに実装され得る。一例では、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回以上書き込むことができる。

上記の難読化処理の結果として、たとえば、最終的なＰＵＦ値が不揮発性アレイブロックに書き込まれると、（たとえば、ノイズまたは電荷損失に起因する）鍵の信頼性、もしくはＩｄｄ分析によってその値を推測しようとする試み、またはＶｄｄフォールト攻撃によるその値の強制に関する懸念が軽減されて、または全く懸念せずに、その値を使用することができる。

一実施形態では、難読化処理が完了すると、ＰＵＦ回路を無効化することができる。一実施形態では、無効化後、ＰＵＦデバイスは、内部で使用している値をデバイスに他の目的で提供することができる（たとえば、不揮発性アレイ内の標準的な読み出し動作を使用する）。

一実施形態では、鍵ビットは、ＰＵＦ３から鍵を抽出するときにランダムビットと区別される。たとえば、鍵を記憶しているデバイスの内部ロジックは、その位置と、ＰＵＦ５から前のＰＵＦまたは元のＰＵＦ（たとえば、ＰＵＦ３）に戻すために必要な方法とを認識している。

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って知られている。たとえば、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の一方を受け取ることができる。次いで、動作（複数可）を逆の順序で適用すると、元のＰＵＦが得られる。たとえば、ＰＵＦ１からＰＵＦ５への処理ステップを実行して、ハッカーが、内容（たとえば、鍵ビット）を読み出すことと、元の鍵に戻して特定するために、適用された動作（複数可）を知っていることとの両方が必要になるような方法で難読化されたＰＵＦを記憶する。

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の命令を記憶したり、プロセッサ１４３もしくは処理デバイス１１１の命令を記憶したりすることができる。命令が、たとえば、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によって実行された場合、命令はコントローラ１０７に上記で論じた方法のいずれかを実行させる。

この説明では、説明を簡単にするために、様々な機能及び動作を、コンピュータ命令によって実行されるか、またはコンピュータ命令によって引き起こされるものとして説明し得る。しかしながら、そのような表現が意味することは、マイクロプロセッサなどの１つまたは複数のコントローラまたはプロセッサによりコンピュータ命令を実行することによって、それらの機能がもたらされることであるということを当業者は認識するであろう。あるいは、または組み合わせて、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、ソフトウェア命令の有無にかかわらず、専用の回路を使用して、それらの機能及び動作を実装することができる。実施形態は、ハードワイヤード回路を使用して、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装することができる。このように、本技術は、ハードウェア回路及びソフトウェアのいずれの特定の組み合わせにも、データ処理システムによって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に実装することができるが、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配布することが可能であり、実際に配布を行うために使用される特定のタイプの機械可読媒体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る。

少なくともいくつかの開示した態様は、少なくとも部分的に、ソフトウェアで具現化することができる。すなわち、本技術は、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、そのプロセッサ、たとえば、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラなどが、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ことに応答して、実施され得る。

実施形態を実施するために実行されるルーチンは、「コンピュータプログラム」と呼ばれる、オペレーティングシステムの一部、または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装され得る。コンピュータプログラムは、典型的には、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様々な時点で設定される１つまたは複数の命令を含み、１つまたは複数の命令は、コンピュータ内の１つまたは複数のプロセッサによって読み出されて実行された場合に、様々な態様を含む要素を実行するため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を記憶することができ、これらは、データ処理システムによって実行された場合に、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、たとえば、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記憶され得る。このソフトウェア及び／またはデータの一部は、これらのストレージデバイスのうちのいずれか１つに記憶され得る。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することができる。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で、または同じ通信セッションで取得することができる。データ及び命令は、アプリケーションの実行前に完全に取得することができる。あるいは、データ及び命令の一部を、実行に必要なときにジャストインタイムで動的に取得することができる。したがって、データ及び命令は、特定の時点で完全に機械可読媒体上にある必要はない。

コンピュータ可読記憶媒体の例には、記録可能及び記録不可能なタイプの媒体、たとえば、揮発性及び不揮発性メモリデバイス、読み取り専用メモリ（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、及び光学記憶媒体（たとえば、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）など）がとりわけ含まれるが、これらに限定されない。命令は、電気、光、音響、または他の形態の伝搬信号、たとえば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号などの一過性の媒体で具現化され得る。一過性の媒体は、典型的には、命令を送信するために使用されるが、命令を記憶可能なものとは見なされない。

様々な実施形態では、本技術を実装するために、ハードワイヤード回路が、ソフトウェア命令と組み合わせて使用され得る。このように、本技術は、ハードウェア回路及びソフトウェアのいずれの特定の組み合わせにも、データ処理システムによって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。

図面の一部では、いくつか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、他の動作は組み合わせられたり分割されたりしてもよい。ある並べ替えまたは他のグループ化について具体的に言及したが、その他は当業者には明らかであると思われるので、代替例の網羅的なリストは提示しない。さらに、ステージは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装でき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。完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、説明を不明瞭にしないように、特定の例では、よく知られている詳細または従来の詳細については説明していない。本開示における１つ実施形態または一実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態への言及ではなく、そ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、その特定の例示的な実施形態を参照して説明してきた。以下の特許請求の範囲に記載しているより広範の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正がそれらに加えられ得ることは明らかであろう。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味でなく、例示的な意味のものと見なされるべきである。

Claims (20)

1. コンピューティングデバイスによって、ホストデバイスからメッセージを受信することと、
   前記コンピューティングデバイスによって、識別子、証明書、及び鍵を生成することであって、前記識別子は前記コンピューティングデバイスのアイデンティティに関連し、前記証明書は前記メッセージを使用して生成される、前記生成することと、
   前記コンピューティングデバイスによって、前記識別子、前記証明書、及び前記鍵を前記ホストデバイスに送信することであって、前記ホストデバイスは、前記識別子、前記証明書、及び前記鍵を使用して前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証するように構成される、前記送信することと、
   を含む、方法。
2. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することは、第１のデータを提供するために前記メッセージ及び前記証明書を連結することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することは、第２のデータを提供するために前記鍵を使用して前記第１のデータを復号することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することは、結果を提供するために前記識別子を使用して前記第２のデータを復号することと、前記結果を前記鍵と比較することと、をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記識別子は公開識別子であり、前記コンピューティングデバイスは秘密鍵を記憶し、前記方法は、
   派生秘密を生成するために、前記秘密鍵をメッセージ認証コードへの入力として使用すること、
   をさらに含み、
   前記公開識別子は、前記派生秘密を非対称生成器への入力として使用して生成される、請求項１に記載の方法。
6. 前記識別子は第１の公開識別子であり、前記コンピューティングデバイスは、前記第１の公開識別子を生成するために使用される第１のデバイスシークレットを記憶し、前記方法は、
   前記ホストデバイスから置換コマンドを受信することと、
   前記置換コマンドを受信したことに応答して、前記第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に置き換えることと、
   前記第２のデバイスシークレットを使用して生成される第２の公開識別子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１に記載の方法。
7. 前記鍵は公開鍵であり、前記証明書を生成することは、暗号化のためのデータ入力を提供するために前記メッセージを前記公開鍵と連結することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記識別子は公開識別子であり、第１の非対称生成器は、前記公開識別子及び秘密識別子を関連付けられたペアとして生成し、
   前記鍵は公開鍵であり、第２の非対称生成器は、前記公開鍵及び秘密鍵を関連付けられたペアとして生成し、
   前記証明書を生成することは、
   第１のデータを提供するために、前記メッセージを前記公開鍵と連結することと、
   第２のデータを提供するために、前記秘密識別子を使用して前記第１のデータを暗号化することと、
   前記証明書を提供するために、前記秘密鍵を使用して前記第２のデータを暗号化することと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記鍵は公開鍵であり、前記方法は、非対称鍵生成器への入力として乱数を生成することをさらに含み、
   前記公開鍵及び関連付けられた秘密鍵は、前記非対称鍵生成器を使用して生成される、請求項１に記載の方法。
10. 前記乱数は、物理複製困難関数（ＰＵＦ）を使用して生成される、請求項９に記載の方法。
11. 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、
    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、
    前記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、前記識別子は前記コンピューティングデバイスのアイデンティティに関連し、前記証明書は前記コンピューティングデバイスによって前記メッセージを使用して生成される、前記受信することと、
    前記識別子、前記証明書、及び前記鍵を使用して、前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することと、
    を行うように命令するよう構成される、前記システム。
12. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することは、
    第１のデータを提供するために、前記メッセージ及び前記証明書を連結することと、
    第２のデータを提供するために、前記鍵を使用して前記第１のデータを復号することと、
    結果を提供するために、前記識別子を使用して前記第２のデータを復号することと、
    前記結果を前記鍵と比較することと、
    を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記識別子は第１の公開識別子であり、前記コンピューティングデバイスは、前記第１の公開識別子を生成するために使用される第１のデバイスシークレットを記憶し、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    置換コマンドを前記コンピューティングデバイスに送信することであって、前記置換コマンドは、前記コンピューティングデバイスに、前記第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に置き換えさせる、前記送信することと、
    前記コンピューティングデバイスから、前記第２のデバイスシークレットを使用して生成される第２の公開識別子を受信することと、
    を行うように命令するようさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記コンピューティングデバイスは、前記第２のデバイスシークレットを、派生秘密を提供するメッセージ認証コードへの入力として使用し、前記派生秘密を使用して前記第２の公開識別子を生成するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記置換コマンドは、前記第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、請求項１３に記載のシステム。
16. フレッシュネスを生成するように構成されるフレッシュネスメカニズムをさらに備え、
    前記コンピューティングデバイスに送信される前記メッセージは、前記フレッシュネスを含む、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティは、英数字の文字列を含む、請求項１１に記載のシステム。
18. 命令を記憶する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で実行された場合に、前記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、前記識別子は前記コンピューティングデバイスのアイデンティティに対応し、前記証明書は前記メッセージを使用して生成される、前記生成することと、
    前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証する際に使用するために、前記識別子、前記証明書、及び前記鍵を前記ホストデバイスに送信することと、
    を行わせる、前記非一時的コンピュータ記憶媒体。
19. 前記識別子は、秘密識別子に関連付けられた公開識別子であり、前記鍵は、秘密鍵に関連付けられた公開鍵であり、前記証明書を生成することは、
    第１のデータを提供するために、前記メッセージを前記公開鍵と連結することと、
    第２のデータを提供するために、前記秘密識別子を使用して前記第１のデータを暗号化することと、
    前記証明書を提供するために、前記秘密鍵を使用して前記第２のデータを暗号化することと、
    を含む、請求項１８に記載の非一時的コンピュータ記憶媒体。
20. 前記コンピューティングデバイスの前記アイデンティティを検証することは、結果を提供するために、前記識別子を使用して復号操作を実行することと、前記結果を前記鍵と比較することと、を含む、請求項１８に記載の非一時的コンピュータ記憶媒体。

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