JP2023528576A - 三者暗号ハンドシェイクプロトコル - Google Patents

三者暗号ハンドシェイクプロトコル Download PDF

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Abstract

本文書は、無線ネットワークにおける三者暗号ハンドシェイクプロトコルを記載している。サイターは、ビーコンからランダム値とプロキシ値とのべき乗を含むパケットを受信し、ランダム値とプロキシ値とのべき乗から、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。サイターは、秘密鍵およびＥ２ＥＥ－ＥＩＤを用いて、オーナーへのメッセージを生成し、秘密鍵を選択し、および交換鍵を計算する。サイターは、交換鍵から共通対称鍵を抽出し、共通対称鍵を用いて上記のメッセージを暗号化し、暗号化メッセージをオーナーに送信する。

Description

背景
一時的識別子（ephemeral identifier）を使用するビーコンシステムは、どのクライアントがビーコンシステムのビーコン信号を利用できるかを開発者が制御できるように設計されている。ビーコンとビーコンのオーナーとの間で共有される一時的識別子および鍵により、サイター（sighter）が一時的識別子をリゾルバサービスに送信すると、リゾルバサービスは、ビーコンのオーナーを決定することができる。ビーコンのサイターとリゾルバとの間の通信、およびリゾルバとオーナーとの間の通信は、保護されているが、ビーコンおよび／またはサイターとオーナーとの間の通信は、いずれも安全ではなく、リゾルバが見ることができる。
概要
この概要は、三者暗号ハンドシェイクプロトコル（three-party cryptographic handshake protocol）の簡略概念を紹介するために提供されている。この簡略概念は、以下の詳細な説明においてさらに説明される。この概要は、特許請求される主題の本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲の決定に使用することを意図していない。
一態様において、無線ネットワークにおいて三者暗号ハンドシェイクプロトコルを行うための方法、装置、システム、および手段が記載されている。サイターは、ビーコンから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を含むパケットを受信する。サイターは、オーナーへのメッセージを生成し、秘密鍵を選択し、秘密鍵とＥ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算する。サイターは、交換鍵から共通対称鍵を抽出し、共通対称鍵を用いてメッセージを暗号化し、暗号化メッセージをオーナーに送信する。
一態様において、無線ネットワークにおいて三者暗号ハンドシェイクプロトコルを行うための方法、装置、システム、および手段が記載されている。サイターは、ビーコンから、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むパケットを受信し、ランダム値のべき乗とプロキシ値とから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。サイターは、オーナーへのメッセージを生成し、秘密鍵を選択し、秘密鍵とＥ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算する。サイターは、交換鍵から共通対称鍵を抽出し、共通対称鍵を用いてメッセージを暗号化し、暗号化メッセージをオーナーに送信する。
一態様において、無線ネットワークにおいて三者暗号ハンドシェイクプロトコルを行うための方法、装置、システム、および手段が記載されている。ビーコンは、ビーコンとオーナーとの間で共有される共通鍵を決定する。ビーコンは、共通鍵と時間値とを用いて、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。ビーコンは、Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤを含むビーコンパケットを生成し、ビーコンパケットを送信する。送信されたビーコンパケットは、ビーコンパケットを受信するサイターによって使用され、オーナーに安全なメッセージを送信する。
一態様において、無線ネットワークにおいて三者暗号ハンドシェイクプロトコルを行うための方法、装置、システム、および手段が記載されている。ビーコンは、ビーコンとオーナーとの間で共有されるランダム値のべき乗を生成し、ランダム値とランダム値のべき乗とを記憶する。ビーコンは、ランダム値の逆数を生成し、ランダム値の逆数を記憶する。ビーコンは、記憶された逆数の値と時間値とを用いてプロキシ値を生成し、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むビーコンパケットを生成する。ビーコンは、ビーコンパケットを送信する。ビーコンパケットを受信したサイターは、安全なメッセージをオーナーに送信するために使用可能なエンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。
三者暗号ハンドシェイクプロトコルのための説明されるシステムおよび方法の特徴および概念は、任意の数の異なる環境、システム、装置、および／または様々な構成において実現することができるが、以下の例示的装置、システム、および構成に関連して、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの実施形態を説明する。
以下の図面を参照して、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの実施形態を説明する。図面全体を通して、同一の番号を用いて同様の特徴および構成要素を参照する。
三者暗号ハンドシェイクプロトコルの様々な実施形態を実現することができる例示的な環境を示す図である 三者暗号ハンドシェイクプロトコルの態様に従って、装置間の例示的なデータおよび制御トランザクションを示す図である。 本明細書に記載されている技術の実施形態に従って、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な方法を示す図である。 本明細書に記載されている技術の実施形態に従って、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な方法を示す図である。 本明細書に記載されている技術の実施形態に従って、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な方法を示す図である。 本明細書に記載されている技術の実施形態に従って、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの別の例示的な方法を示す図である。 本明細書に記載されている技術の１つ以上の実施形態に従って、ネットワーク環境に実現することができる例示的なネットワーク装置を示す図である。 本明細書に記載されている技術の１つ以上の実施形態に従って、ネットワーク環境に実現することができる例示的なビーコン装置を示す図である。
詳細な説明
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥ、ＢＬＥ）ビーコンなどの低電力無線ビーコンは、ビーコンパケット（例えば、アドバタイズメントパケット）で情報を送信する。ビーコンは、直接識別可能なブロードキャスト情報（例えば、非暗号化データ）を送信することができ、または数分ごとに変わる識別子、例えば一時的識別子（一時的ＩＤ：ＥＩＤ）をブロードキャストすることができる。一時的識別子は、個々のビーコンと鍵（一時的識別鍵、すなわち、ＥＩＫ）とを共有するオーナー（owner）によって、有用な情報に解明することができる。以下の記載ではＢＬＥに頻繁に言及するが、ＢＬＥは、簡単にするために記載されている無線技術の一例であり、本明細書に記載されている一時的識別子は、別の無線技術（例えば、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、ＮＦＣ、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｔｈｒｅａｄなど）にも同様に適用されてもよい。
Ｅｄｄｙｓｔｏｎｅ（登録商標）オープンビーコンフォーマットなどの一時的識別子を使用するビーコンシステムは、クライアントがビーコン信号を利用することができる制御を開発者に与えるように設計されている。予め合意した擬似ランダム関数ファミリー（ＰＲＦ）を使用してビーコンとオーナーとの間で状態を共有することによって、ビーコンは、アルゴリズム的方法を用いて、オーナーが誰であるかを知ることなくまたはオーナーにアクセスすることなく、サイター（sighter）がオーナーとの間の安全なチャネルを確保することができる。ビーコンと鍵を共有した正しいオーナーへのチャネルが安全であることをサイターが確信できるようにすることによって、オーナーは、サイターから受信したメッセージの信頼性を解読および確認することができる。ビーコンのオーナーを解明および発見するリゾルバは、サイターからオーナーに送信したメッセージの内容にアクセスすることができない。
例示的な環境
図１は、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの様々な実施形態を実現することができる例示的な環境１００を示す。環境１００は、ビーコン１１０と、サイター１２０と、リゾルバ１３０と、オーナー１４０とを含む。ビーコン１１０は、１０２で示すように、ビーコンパケットを定期的にブロードキャスト（例えば、送信）する装置、例えばＢＬＥビーコン、ヘッドセットなどである。サイター（またはオブザーバ）１２０は、１０４で示すように、ビーコンパケットを受信し、受信したパケットをリゾルバサービスに転送することができる装置、例えばスマートフォンである。例えば、サイター１２０は、インターネット１５０を介して、受信したパケットをリゾルバサービス１３０に転送する。この例において、インターネット１５０は、サイター１２０、リゾルバ１３０、および／またはオーナー１４０を相互に接続する有線および／または無線、ローカルおよび／またはワイドエリアネットワークの任意の組み合わせを表す。クラウドベースリゾルバサービス（解明サービス）などのリゾルバ１３０は、１０６で示すように、受信したＥＩＤを共有鍵および関連するオーナーのハッシュ値と比較して正しいオーナーを決定し、受信したパケットを正しいオーナー１４０に転送する。代替的または追加的に、オーナー１４０は、サイター１２０から受信した、オーナー１４０に関連する任意のビーコン１１０のパケットまたはメッセージについて、リゾルバ１３０に問い合わせることができる。オーナー１４０は、ビーコン１１０に関連する装置またはサービス、例えば、スマートフォン、コンピュータ、またはクラウドベースサービスである。オーナー１４０は、１つ以上のビーコン１１０を所有し、１つ以上のビーコン１１０の各々の共有鍵を記憶することができる。
図１に示すように、三者暗号ハンドシェイクプロトコルは、通信のために構成された任意の好適な装置と共に使用されてもよい。オーナー１４０は、任意のオーナーコンピューティングシステムであってもよい。ビーコン１１０は、オーナーコンピューティングシステムに関連する任意の装置であってもよい。装置からオーナーコンピューティングシステムへの通信は、（装置およびオーナーコンピューティングシステムの両方のアイデンティティを隠すことによって）匿名化され、ルーティングシステム（例えば、リゾルバ１３０）は、匿名性を解明してオーナーコンピューティングシステムおよび装置を識別し、装置をオーナーコンピューティングシステムに接続する。サイター１２０は、匿名性にもかかわらず、装置からビーコンパケットを受信し、装置のサイティングに関するサイティング情報をオーナーコンピューティングシステムに送信する中間装置である任意のサイターシステムであってもよい。サイティング情報は、オーナーコンピューティングシステム以外のリゾルバ（および任意の他のネットワークノード）から安全に保たれる。
ビーコン１１０は、ビーコン１１０とオーナー１４０との間で共有される共有鍵（ＥＩＫ）から生成された一時的識別子（ＥＩＤ）と、ビーコン１１０がＥＩＤを生成した時間とを含むビーコンパケット（例えば、ＢＬＥアドバタイズメントパケット）を定期的に送信（ブロードキャスト）する装置である。ビーコン１１０は、ビーコン１１０およびオーナー１４０に知られている回転速度で新しいＥＩＤを計算する。ビーコン１１０は、限られた計算リソースおよび電力リソースを有してもよく、限られた範囲にわたってビーコンパケットをブロードキャストする。サイター１２０は、ビーコン１１０からビーコンパケットを受信することができ、長距離ネットワーク（例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ））にアクセスすることができる。サイター１２０は、長距離ネットワークを介して、リゾルバ１３０などのクラウドベースサービスに接続することができる。これによって、サイター１２０は、受信したビーコンパケットをクラウドベースリゾルバ１３０に転送することができる。リゾルバ１３０は、装置（サーバ）、またはクラウドベースのサービスを形成する装置の集合体であってもよい。リゾルバ１３０は、オーナー１４０およびオーナーに関連するＥＩＤのセットを記憶する。リゾルバ１３０は、ビーコンパケットから受信したＥＩＤを、記憶されたＥＩＤのセットと比較して、受信したビーコンパケットに関連するオーナー１４０を決定する。受信したビーコンパケットのオーナー１４０が識別されると、リゾルバ１３０は、ビーコンパケットをそのパケットの正しいオーナー１４０に転送することができる。
ビーコン１１０の初期化時に、ビーコン１１０およびオーナー１４０は、１０８で示すように、楕円曲線ディフィー・ヘルマン鍵合意プロトコルを用いて、ビーコン１１０とオーナー１４０との間で共有される鍵（ＥＩＫ）を交換する。共有ＥＩＫによって、リゾルバ１３０は、時間に基づいてＥＩＤからビーコン１１０のアイデンティティを解明し、ビーコン１１０および／またはサイター１２０からのメッセージをオーナー１４０に転送することができる。サイター１２０とリゾルバー１３０との間の通信およびリゾルバー１３０とオーナー１４０との間の通信は、トランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ）を用いて保護されている。しかしながら、リゾルバ１３０は、ビーコン１１０および／またはサイター１２０とオーナー１４０との間の通信を見ることができる。リゾルバ１３０をサイター１２０とオーナー１４０との間のメッセージの暗号化ペイロードにアクセスすることができないルーティング要素として用いて、サイター１２０からオーナー１４０への安全な（暗号化された）エンドツーエンド通信チャネルを追加することは、ビーコン１１０および／またはサイター１２０からオーナー１４０へのメッセージに秘密性を提供する。
三者暗号ハンドシェイクプロトコル
ビーコン１１０をオーナー１４０とペアリングすると、ビーコン１１０およびオーナー１４０は、上述したように、共通状態を開始し、共通鍵（ＥＩＫ）に合意する。ビーコン１１０およびオーナー１４０は、ＰＲＦに基づいて、共通状態から共通ローテーション鍵を決定することができる。サイター１２０は、ＰＲＦに基づいた鍵（例えば、ＰＲＦ－Ｓ鍵）を用いて、オーナー１４０に送信するメッセージを暗号化する。このペアリングおよび初期化は、近接性および他の近くの装置の欠如に基づいて安全な物理環境において実行され、キーがビーコン１１０およびオーナー１４０のみに知られることを保証する。
ビーコン１１０によるブロードキャストの際に、ビーコン１１０は、その時点に調整されたＰＲＦ－Ｓに基づいて、サイター１２０がサイター１２０とオーナー１４０との間に安全なチャネルを確立することを支援する。また、選択的にまたは追加的に、オーナー１４０とビーコン１１０との間で共有されているＰＲＦに基づいた認証ローテーション鍵（authentication rotating key）は、（例えば、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）を用いて）ビーコン１１０から送信された認証タグ（例えば、ＰＲＦタグキー（ＰＲＦ－Ｔキー）を用いて作成された認証タグ）を用いて、通知された時間を秘密に署名する。この認証タグによって、リゾルバ１３０は、サイター１２０が関与しない場合に偽造メッセージをオーナー１４０に送信することができない。上述したように、ビーコン１１０は、自身のアイデンティティおよび自身のオーナー１４０を確立するためのリゾルバ１３０へのチャネルと、安全なペイロードを送信するための安全なチャネルとを有する。
ビーコン１１０は、サイター１２０がオーナー１４０との安全なチャネルを確立することを支援する。ビーコン１１０は、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を使用する。Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤは、時間ｔでオーナーの識別子を解明および識別するためにリゾルバ１３０に提供される。そうでない場合、時間ｔは、利用可能であるまたはオーナー１４０によって推測される。
Figure 2023528576000002
Figure 2023528576000003
Figure 2023528576000004
Figure 2023528576000005
Figure 2023528576000006
Figure 2023528576000007
Figure 2023528576000008
三者暗号ハンドシェイクプロトコルを使用した結果、オーナー１４０は、サイター１２０によって受信されているビーコン１１０のブロードキャストに基づいて、レゾルバ１３０を介してビーコン１１０および／またはサイター１２０から秘密メッセージを受信することができる。このメッセージは、オーナー１４０のみによって認証され、復号可能である。リゾルバ１３０またはサイター１２０とオーナー１４０との間のネットワークに沿った任意の他のノードは、このメッセージの内容にアクセスすることができない。三者暗号ハンドシェイクプロトコルを使用するメッセージング動作について、リゾルバ１３０がメッセージｍをオーナ１４０に正しくルーティングすることのみを想定する。三者暗号ハンドシェイクプロトコルの全てのプロパティは、ビーコン１１０とオーナー１４０との間の鍵の初期共有から導出される。
プロキシ暗号化
Figure 2023528576000009
Figure 2023528576000010
Figure 2023528576000011
図２は、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの態様に従って、装置間の例示的なデータおよび制御トランザクションを示す。図示を明確にするために示していないが、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの信頼できる動作を保証するために、図２に示すメッセージに対する様々な確認応答が実行されてもよい。
２０５において、上述のように、ビーコン１１０をオーナー１４０とペアリングする。ペアリングは、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの鍵を共有することを含む。
２１０において、ビーコンは、現在の時間に基づいてＥ２ＥＥ－ＥＩＤを生成する。必要に応じて、２１５において、ビーコン１１０は、ビーコンパケットの認証タグを生成する。
２２０において、ビーコン１１０は、ビーコンパケットを生成する。ビーコン１１０は、Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤと、（生成された場合）認証タグとをビーコンパケットに含める。必要に応じて、ビーコン１１０は、センサデータなどのペイロードデータをビーコンパケットに含めることができる。なお、ビーコン１１０は、Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤの所定の回転速度に基づいて、連続する回転サイクルごとに２１０、２１５、および２２０の動作を繰り返す（図２には図示せず）。２２５において、ビーコン１１０は、ビーコンパケットを送信する。ビーコン１１０は、回転の各サイクル中にビーコンパケットを１回または複数回送信することができる。
Figure 2023528576000012
２４０において、リゾルバ１３０は、時間に基づいて、ビーコン１１０のアイデンティティをＥ２ＥＥ－ＥＩＤから解明し、アイデンティティをオーナーのセット１４０およびオーナーに関連するＥ２ＥＥ－ＥＩＤと比較する。リゾルバが受信したメッセージのオーナー１４０を識別した場合、リゾルバは、２４５において、メッセージをオーナー１４０に転送する。２５０において、オーナーは、受信したメッセージを復号する。
ポリシー制御
サイター１２０がビーコンパケットの受信位置などの情報を追加する能力は、１つ以上のサイター１２０がビーコン１１０を追跡することを可能にすることができる。例えば、ビーコン１１０は、人によって運ばれる装置または車両に取り付けられる装置であってもよい。サイター１２０がオーナー１４０でもある場合、サイティングデータがオーナーに利用可能な速度は、問題とならないことがある。大きなグループのサイター１２０を用いてビーコン１１０の経時的な位置をクラウドソースする場合、追跡データがオーナーに利用可能な速度および／または遅延を制御するためのポリシー制御を実装することができる。例えば、サイター１２０がビーコンパケットを受信する時間と、サイター１２０がメッセージをオーナー１４０に送信する時間との間の最小間隔を設定するポリシーは、ビーコン１１０のリアルタイム追跡能力を低減する。別の例において、リゾルバ１３０がメッセージを受信する時間と、メッセージをオーナー１４０に転送する時間との間の最小間隔は、ビーコン１１０のリアルタイム追跡能力を低減する。追加的にまたは随意に、ビーコンサイティングからのメッセージは、バッチでサイザ１２０および／またはリゾルバ１３０にバッファリングされてもよく、バッチメッセージの送信遅延は、リアルタイム追跡の可能性を低減する。
例示的な方法
三者暗号ハンドシェイクプロトコルの１つ以上の実施形態に従って、図３～６を参照して例示的な方法３００～６００を各々説明する。記載されている方法ブロックの順序は、限定として解釈されることを意図しておらず、記載されている方法ブロックをいくらでも省略してもよく、または方法または代替方法を実現するように、任意の順序で記載されている方法ブロックを組み合わせてもよい。一般に、本明細書に記載されている構成要素、モジュール、方法、および動作はいずれも、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア（例えば固定論理回路）、手動処理、またはそれらの任意の組み合わせを用いて実現可能である。これらの方法の例のいくつかの動作は、コンピュータ処理システムにローカルおよび／またはリモートであるコンピュータ読取可能記憶メモリに格納された実行可能な命令の一般的文脈の中で説明されてもよく、実現例は、ソフトウェアアプリケーション、プログラム、機能などを含み得る。これに代えてまたはこれに加えて、本明細書に記載されている機能はいずれも、少なくとも一部が、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって実行可能であり、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントは、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）、特定用途向け標準品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳｏＣ）、複合プログラマブルロジック装置（ＣＰＬＤ）などであるが、これらに限定されるものではない。
図３は、サイターからオーナーにメッセージを安全に通信することに一般に関連する三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な方法３００を示す。ブロック３０２において、サイター（例えば、サイター１２０）は、ビーコン（例えば、ビーコン１１０）から、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を含むパケットを受信する。
Figure 2023528576000013
Figure 2023528576000014
Figure 2023528576000015
Figure 2023528576000016
Figure 2023528576000017
図５は、サイターからオーナーにメッセージをセキュアに通信することに一般に関連する三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な方法５００を示す。ブロック５０２において、ビーコン（例えば、ビーコン１１０）は、ビーコンとオーナーとの間で共有される共通鍵を決定する。ブロック５０４において、ビーコンは、共通鍵と時間値とを用いてエンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。
ブロック５０６において、ビーコンは、Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤを含むビーコンパケットを生成する。ブロック５０８において、ビーコンは、ビーコンパケットを送信する。サイター（例えば、サイター１２０）は、このビーコンパケットを用いて、安全なメッセージをオーナーに送信することができる。
Figure 2023528576000018
Figure 2023528576000019
ブロック６１２において、ビーコンは、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むビーコンパケットを生成する。ブロック６１４において、ビーコンは、ビーコンパケットを送信する。この送信によって、サイター（例えば、サイター１２０）は、安全なメッセージをオーナーに送信するために使用可能なエンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。
例示的な装置
図７は、本明細書に記載されている三者暗号ハンドシェイクプロトコルの１つ以上の実施形態に従って、ネットワーク内のネットワーク装置、例えば、サイター１２０、リゾルバ１３０、またはオーナー１４０のいずれかとして実装され得る例示的なネットワーク装置７００を示す。ネットワーク装置７００は、電子回路、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力（Ｉ／Ｏ）論理制御、通信インターフェイスおよびコンポーネント、ならびにネットワーク内の装置を実装するための他のハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアと一体化されてもよい。
この例において、ネットワーク装置７００は、実行可能な命令を処理するための低電力マイクロプロセッサ７０２および／または高電力マイクロプロセッサ７０４（例えば、マイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ）を含む。また、ネットワーク装置は、（例えば、電子回路を含むための）入出力（Ｉ／Ｏ）論理制御７０６を含む。マイクロプロセッサは、集積回路、プログラマブル論理装置、１つ以上の半導体を用いて形成された論理装置、ならびにシステムオンチップ（ＳｏＣ）として実装されたプロセッサおよびメモリシステムなどの他のシリコンおよび／またはハードウェアの実装を含むことができる。代替的にまたは追加的に、ビーコン装置は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、または処理回路および制御回路で実現され得る固定論理回路のいずれか１つまたは組み合わせで実装されてもよい。また、低電力マイクロプロセッサ７０２および高電力マイクロプロセッサ７０４は、装置の１つ以上の異なる装置機能をサポートすることができる。例えば、高電力マイクロプロセッサ７０４は、計算集約的な動作を実行することができ、低電力マイクロプロセッサ７０２は、１つ以上のセンサ７０８からの危険または温度を検出するなど、より単純な処理を管理することができる。また、低電力プロセッサ７０２は、計算集約的な処理を行うために高電力プロセッサ７０４を起動または初期化することができる。
１つ以上のセンサ７０８は、加速度、温度、湿度、水分、供給電力、近接度、外部の動き、装置の動き、音声信号、超音波信号、光信号、火、煙、一酸化炭素、全地球測位衛星（ＧＰＳ）信号、無線周波数（ＲＦ）、他の電磁信号または電磁場などのさまざまな特性を検出するように含まれて実装されてもよい。したがって、センサ７０８は、温度センサ、湿度センサ、危険関連センサ、他の環境センサ、加速度計、マイクロフォン、カメラ（例えば、電荷結合素子またはビデオカメラ）、光学センサ、能動または受動放射センサ、ＧＰＳ受信機、および無線周波数識別検出器のいずれか１つまたは組み合わせを含んでもよい。実装形態において、ネットワーク装置７００は、１つ以上の一次センサと、１つ以上の二次センサとを含んでもよい。一次センサは、装置のコア動作（例えば、サーモスタットにおける温度の検知、または煙検知器における煙の検知）を中心とするデータを検知し、二次センサは、エネルギー効率の目的またはスマート操作の目的で使用可能な他の種類のデータ（例えば、動き、光または音）を検知する。
ネットワーク装置７００は、メモリ装置コントローラ７１０と、任意の種類の不揮発性メモリおよび／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ装置７１２とを含む。また、ネットワーク装置７００は、メモリによってコンピュータ実行可能な命令として保存され、マイクロプロセッサによって実行される様々なファームウェアおよび／またはソフトウェア、例えばオペレーティングシステム７１４を含むことができる。この装置ソフトウェアは、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの実施形態を実装するメッセージングアプリケーション７１６を含んでもよい。また、ネットワーク装置７００は、別の装置または周辺コンポーネントとインターフェイスするための装置インターフェイス７１８を含み、コンポーネント間のデータ通信を行うために無線ネットワーク装置の様々なコンポーネントを連結するための統合データバス７２０を含む。また、無線ネットワーク装置のデータバスは、異なるバス構造および／またはバスアーキテクチャのいずれか１つまたは組み合わせとして実装されてもよい。
装置インターフェイス７１８は、（例えば、ユーザインターフェイスとして）ユーザから入力を受信することができ、および／またはユーザに情報を提供することができ、受信した入力を用いて設定を決定することができる。また、装置インターフェイス７１８は、ユーザ入力に応答する機械コンポーネントまたは仮想コンポーネントを含むことができる。例えば、ユーザは、摺動コンポーネントまたは回転可能なコンポーネントを機械的に動かすことができ、またはタッチパッドに沿った動きを検出することができる。このような動きは、装置の設定調整に対応してもよい。物理的および仮想的な可動ユーザインターフェイスコンポーネントは、ユーザが見かけの連続体の一部分に沿って設定を入力することを可能にすることができる。また、装置インターフェイス７１８は、任意の数の周辺機器、例えば、ボタン、キーパッド、スイッチ、マイクロフォン、および撮像装置（例えば、カメラ装置）から入力を受信することができる。
ネットワーク装置７００は、ネットワークインターフェイス７２２、例えば、無線ネットワーク内の他の無線ネットワーク装置と通信するための無線ネットワークインターフェイスおよびインターネットなどを介してネットワーク通信を行うための外部ネットワークインターフェイスを含むことができる。また、ネットワーク装置７００は、無線ネットワークインターフェイスを介して他の無線ネットワーク装置および複数の異なる無線通信システムと無線通信を行うためのワイヤレス無線システム７２４を含む。ワイヤレス無線システム７２４は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、モバイルブロードバンド、および／またはポイントツーポイントＩＥＥＥ８０２．１５．４を含んでもよい。異なる無線システムの各々は、特定の無線通信技術のために実装された無線装置、アンテナ、およびチップセットを含んでもよい。また、ネットワーク装置７００は、バッテリなどの電源７２６、および／または装置をライン電圧に接続するための電源７２６を含む。ＡＣ電源を用いて装置のバッテリを充電してもよい。
図８は、本明細書に記載されている三者暗号ハンドシェイクプロトコルの１つ以上の実施形態に従って、ネットワーク内のビーコン装置１１０として実装され得る例示的なビーコン装置８００を示す。ビーコン装置８００は、電子回路、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力（Ｉ／Ｏ）論理制御、通信インターフェイスおよびコンポーネント、ならびにネットワーク内の装置を実装するための他のハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアと一体化されてもよい。
この例において、ビーコン装置８００は、実行可能な命令を処理するための１つ以上のプロセッサ８０２（例えば、マイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ）を含む。また、ビーコン装置は、（例えば、電子回路を含むための）入出力（Ｉ／Ｏ）論理制御８０４を含む。プロセッサは、集積回路、プログラマブル論理装置、１つ以上の半導体を用いて形成された論理装置、ならびにシステムオンチップ（ＳｏＣ）として実装されたプロセッサおよびメモリシステムなどの他のシリコンおよび／またはハードウェアの実装を含むことができる。代替的にまたは追加的に、ビーコン装置は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、または処理回路および制御回路で実現され得る固定論理回路のいずれか１つまたは組み合わせで実装されてもよい。
必要に応じてまたはそれに加えて、１つ以上のセンサ８０６は、加速度、温度、湿度、水分、供給電力、近接度、外部の動き、装置の動き、音声信号、超音波信号、光信号、火、煙、一酸化炭素、全地球測位衛星（ＧＰＳ）信号、無線周波数（ＲＦ）、他の電磁信号または電磁場などのさまざまな特性を検出するように含まれて実装されてもよい。したがって、センサ８０６は、温度センサ、湿度センサ、危険関連センサ、他の環境センサ、加速度計、マイクロフォン、カメラ（例えば、電荷結合素子またはビデオカメラ）、光学センサ、能動または受動放射センサ、ＧＰＳ受信機、および無線周波数識別検出器のいずれか１つまたは組み合わせを含んでもよい。実装形態において、ビーコン装置８００は、１つ以上の一次センサと、１つ以上の二次センサとを含んでもよい。一次センサは、装置のコア動作（例えば、サーモスタットにおける温度の検知、または煙検知器における煙の検知）を中心とするデータを検知し、二次センサは、エネルギー効率の目的またはスマート操作の目的で使用可能な他の種類のデータ（例えば、動き、光または音）を検知する。
ビーコン装置８００は、任意の種類の不揮発性メモリおよび／または他の適切な電子データ記憶装置などのメモリ８０８を含む。また、ビーコン装置８００は、メモリによってコンピュータ実行可能な命令として保存され、プロセッサによって実行される様々なファームウェアおよび／またはソフトウェア、例えばオペレーティングシステム８１０を含むことができる。この装置ソフトウェアは、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの実施形態を実装するビーコンアプリケーション８１２を含んでもよい。必要に応じてまたはそれに加えて、ビーコン装置８００は、別の装置または周辺コンポーネントとインターフェイスするための装置インターフェイス８１４を含む。ビーコン装置８００は、コンポーネント間のデータ通信を行うためにビーコン装置の様々なコンポーネントを連結するための統合データバス８１６を含む。また、ビーコン装置内のデータバスは、異なるバス構造および／またはバスアーキテクチャのいずれか１つまたは組み合わせとして実装されてもよい。
装置インターフェイス８１４は、（例えば、ユーザインターフェイスとして）ユーザから入力を受信することができ、および／またはユーザに情報を提供することができ、受信した入力を用いて設定を判定することができる。また、装置インターフェイス８１４は、ユーザ入力に応答する機械コンポーネントまたは仮想コンポーネントを含むことができる。例えば、ユーザは、摺動コンポーネントまたは回転可能なコンポーネントを機械的に動かすことができ、またはタッチパッドに沿った動きを検出することができる。このような動きは、装置の設定調整に対応してもよい。物理的および仮想的な可動ユーザインターフェイスコンポーネントは、ユーザが見かけの連続体の一部分に沿って設定を入力することを可能にすることができる。また、装置インターフェイス８１４は、任意の数の周辺機器、例えば、ボタン、キーパッド、スイッチ、マイクロフォン、および撮像装置（例えば、カメラ装置）から入力を受信することができる。
ビーコン装置８００は、無線通信を行うためのワイヤレス無線システム８１８を含むことができる。ワイヤレス無線システム８１８は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、モバイルブロードバンド、および／またはポイントツーポイントＩＥＥＥ８０２．１５．４を含むことができる。ワイヤレス無線システム８１８は、特定の無線通信技術のために実装された無線装置、アンテナ、およびチップセットを含むことができる。また、ビーコン装置８００は、バッテリなどの電源８２０、および／または装置をライン電圧に接続するための電源８２０を含む。ＡＣ電源を用いて装置のバッテリを充電してもよい。
以下にいくつかの例を記載する。
例１
サイターからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、この方法は、
ビーコンから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を含むパケットを受信することと、
オーナーへのメッセージを生成することと、
秘密鍵を選択することと、
秘密鍵とＥ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算することと、
交換鍵から共通対称鍵を抽出することと、
共通対称鍵を用いてメッセージを暗号化することと、
暗号化メッセージをオーナーに送信することとを含む。
例２
サイターがビーコンからパケット内のデータを受信することをさらに含み、
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、受信データをオーナーへのメッセージに含めることを含む、例１に記載の方法。
例３
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、サイターからのデータをメッセージに含めることを含む、例１または例２に記載の方法。
例４
サイターからのデータは、サイターがビーコンからパケットを受信したときのサイターの位置を含む、例３に記載の方法。
例５
サイターが、ビーコンから、パケット内のパケットの認証タグを受信することをさらに含み、
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、認証タグをオーナーへのメッセージに含めることを含む、前述した例のいずれか１つに記載の方法。
例６
サイターからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、この方法は、
ビーコンから、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むパケットを受信することと、
ランダム値のべき乗とプロキシ値とから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成することと、
オーナーへのメッセージを生成することと、
秘密鍵を選択することと、
秘密鍵とＥ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算することと、
交換鍵から共通対称鍵を抽出することと、
共通対称鍵を用いてメッセージを暗号化することと、
暗号化メッセージをオーナーに送信することとを含む。
例７
サイターがビーコンからパケット内のデータを受信することをさらに含み、
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、受信データをオーナーへのメッセージに含めることを含む、例６に記載の方法。
例８
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、サイターからのデータをメッセージに含めることを含む、例６または例７に記載の方法。
例９
サイターからのデータは、サイターがビーコンからパケットを受信したときのサイターの位置を含む、例８に記載の方法。
例１０
サイターが、ビーコンから、パケット内のパケットの認証タグを受信することをさらに含み、
オーナーへのメッセージを生成することは、サイターが、認証タグをオーナーへのメッセージに含めることを含む、例６から９のいずれか１つに記載の方法。
例１１
ビーコンからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、この方法は、
ビーコンが、ビーコンとオーナーとの間で共有される共通鍵を決定することと、
ビーコンが、共通鍵と時間値とを用いて、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成することと、
ビーコンが、Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤを含むビーコンパケットを生成することと、
ビーコンが、ビーコンパケットを送信することとを含み、ビーコンパケットは、サイターによって使用され、オーナーに安全なメッセージを送信する。
例１２
ビーコンパケットを生成することは、ビーコンが、データをビーコンパケットに含めることを含む、例１１に記載の方法。
例１３
データは、ビーコンに含まれるセンサからのデータである、例１２に記載の方法。
例１４
ビーコンが、ビーコンパケットの認証タグを生成することをさらに含み、
ビーコンパケットを生成することは、ビーコンが、認証タグをビーコンパケットに含めることを含む、例１１～１３のいずれか１つに記載の方法。
例１５
ビーコンからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、この方法は、
ビーコンが、ビーコンとオーナーとの間で共有されるランダム値のべき乗を生成することと、
ビーコンが、ランダム値とランダム値のべき乗とを記憶することと、
ビーコンが、ランダム値の逆数を生成することと、
ビーコンが、ランダム値の逆数を記憶することと、
ビーコンが、逆数の記憶値と時間値とを用いてプロキシ値を生成することと、
ビーコンが、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むビーコンパケットを生成することと、
ビーコンが、ビーコンパケットを送信することとを含み、当該送信によって、サイターが、オーナーに安全なメッセージを送信するために使用可能なエンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する。
例１６
ビーコンパケットを生成することは、ビーコンが、データをビーコンパケットに含めることを含む、例１５に記載の方法。
例１７
データは、ビーコンに含まれるセンサからのデータである、例１６に記載の方法。
例１８
ビーコンが、ビーコンパケットの認証タグを生成することをさらに含み、
ビーコンパケットを生成することは、ビーコンが、認証タグをビーコンパケットに含めることを含む、例１５から１７のいずれか１つに記載の方法。
例１９
電子装置であって、
無線トランシーバと、
プロセッサと、
方法１から１８のいずれか１つを実行するように電子装置を構成するようにプロセッサによって実行可能な命令とを備える。
例２０
プロセッサによる実行に応答して、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体。
特徴および／または方法に特有の言語で三者暗号ハンドシェイクプロトコルの実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲の主題は、説明された特定の特徴または方法に必ずしも限定されない。むしろ、特定の特徴および方法は、三者暗号ハンドシェイクプロトコルの例示的な実現例として開示され、他の同等の特徴および方法は、添付の請求項の範囲にあるように意図される。さらに、様々な異なる実施形態が記載されており、記載されている各実施形態は、独立してまたは記載されている１つ以上の他の実施形態と関連して実現可能であることを理解されたい。

Claims (20)

  1. サイターからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、前記方法は、
    ビーコンから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を含むパケットを受信することと、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することと、
    秘密鍵を選択することと、
    前記秘密鍵と前記Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算することと、
    前記交換鍵から共通対称鍵を抽出することと、
    前記共通対称鍵を用いて前記メッセージを暗号化することと、
    前記暗号化メッセージを前記オーナーに送信することとを含む、方法。
  2. 前記サイターが前記ビーコンから前記パケット内のデータを受信することをさらに含み、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記受信データを前記オーナーへの前記メッセージに含めることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記サイターからのデータを前記メッセージに含めることを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 前記サイターからの前記データは、前記サイターが前記ビーコンから前記パケットを受信したときの前記サイターの位置を含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記サイターが、前記ビーコンから、前記パケット内の前記パケットの認証タグを受信することをさらに含み、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記認証タグを前記オーナーへの前記メッセージに含めることを含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
  6. サイターからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、前記方法は、
    ビーコンから、ランダム値のべき乗とプロキシ値とを含むパケットを受信することと、
    前記ランダム値の前記べき乗と前記プロキシ値とから、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成することと、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することと、
    秘密鍵を選択することと、
    前記秘密鍵と前記Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤとを用いて交換鍵を計算することと、
    前記交換鍵から共通対称鍵を抽出することと、
    前記共通対称鍵を用いて前記メッセージを暗号化することと、
    前記暗号化メッセージを前記オーナーに送信することとを含む、方法。
  7. 前記サイターが前記ビーコンから前記パケット内のデータを受信することをさらに含み、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記受信データを前記オーナーへの前記メッセージに含めることを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記サイターからのデータを前記メッセージに含めることを含む、請求項６または請求項７に記載の方法。
  9. 前記サイターからの前記データは、前記サイターが前記ビーコンから前記パケットを受信したときの前記サイターの位置を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記サイターが、前記ビーコンから、前記パケット内の前記パケットの認証タグを受信することをさらに含み、
    前記オーナーへの前記メッセージを生成することは、前記サイターが、前記認証タグを前記オーナーへの前記メッセージに含めることを含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. ビーコンからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、前記方法は、
    前記ビーコンが、前記ビーコンと前記オーナーとの間で共有される共通鍵を決定することと、
    前記ビーコンが、前記共通鍵と時間値とを用いて、エンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成することと、
    前記ビーコンが、前記Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤを含むビーコンパケットを生成することと、
    前記ビーコンが、前記ビーコンパケットを送信することとを含み、前記ビーコンパケットは、サイターによって使用され、前記オーナーに安全なメッセージを送信する、方法。
  12. 前記ビーコンパケットを生成することは、前記ビーコンが、データを前記ビーコンパケットに含めることを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記データは、前記ビーコンに含まれるセンサからのデータである、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ビーコンが、前記ビーコンパケットの認証タグを生成することをさらに含み、
    前記ビーコンパケットを生成することは、前記ビーコンが、前記認証タグを前記ビーコンパケットに含めることを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. ビーコンからオーナーにメッセージを安全に通信するための方法であって、前記方法は、
    前記ビーコンが、前記ビーコンと前記オーナーとの間で共有されるランダム値のべき乗を生成することと、
    前記ビーコンが、前記ランダム値と前記ランダム値の前記べき乗とを記憶することと、
    前記ビーコンが、前記ランダム値の逆数を生成することと、
    前記ビーコンが、前記ランダム値の前記逆数を記憶することと、
    前記ビーコンが、前記逆数の前記記憶値と時間値とを用いてプロキシ値を生成することと、
    前記ビーコンが、前記ランダム値の前記べき乗と前記プロキシ値とを含むビーコンパケットを生成することと、
    前記ビーコンが、前記ビーコンパケットを送信することとを含み、前記送信によって、サイターが、前記オーナーに安全なメッセージを送信するために使用可能なエンドツーエンド暗号化一時的識別子（Ｅ２ＥＥ－ＥＩＤ）を生成する、方法。
  16. 前記ビーコンパケットを生成することは、前記ビーコンが、データを前記ビーコンパケットに含めることを含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記データは、前記ビーコンに含まれるセンサからのデータである、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ビーコンが、前記ビーコンパケットの認証タグを生成することをさらに含み、
    前記ビーコンパケットを生成することは、前記ビーコンが、前記認証タグを前記ビーコンパケットに含めることを含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 電子装置であって、
    無線トランシーバと、
    プロセッサと、
    方法１から１８のいずれか１つを実行するように電子装置を構成するように前記プロセッサによって実行可能な命令とを備える、電子装置。
  20. プロセッサによる実行に応答して、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
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