JP3946122B2 - 単一の物理ネットワーク上にデバイスの複数の論理ネットワークを構成するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【背景】
デバイスの論理ネットワークを構成するための方法および装置が記載される。特に、共通の伝送媒体を共用する複数の論理ネットワークを構成するための方法および装置が提供される。
【０００２】
ホームネットワークとは、何らかの消費者に関連するネットワークの最後の何百フィートのことをいうためにしばしば使用される言葉である。従来には、周辺装置の資源をＰＣユーザ間で共有できるように、ホームネットワークが家庭内でパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とプリンタおよびスキャナなどのコンピュータ周辺装置とを相互接続するために広く使用されてきた。さらに、ホームネットワークは、ＰＣユーザがネットワークにリンクされるブロードバンドインターネット接続へのアクセスを共有することを可能にしている。
【０００３】
スマートデバイスおよび機器の開発における最近の進歩により、ホームネットワークに関する大衆の認識にパラダイムシフトが起きている。これらの進化したスマートデバイスにより、今やユーザは、消費者ベースの機器、家庭電子機器およびホームセキュリティシステムなどのデバイスにおける事象を制御しかつモニタすることができる。実際、コンピュータゲーム、電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、セットトップボックスおよび他の消費者商品などの非ＰＣ中央処理装置（ＣＰＵ）駆動型デバイスの販売は、ＰＣの販売を今や凌いでいる。
【０００４】
大抵のネットワークと同様に、ホームネットワークも共用のワイヤード媒体または共用のワイヤレス媒体のまわりに構築される。一般的なワイヤード媒体は、カテゴリ５ツイストペア（イーサネット（Ｒ）ベースのシステムで使用される）、電話線（またはカテゴリ３ツイストペア）、ブロードバンドケーブル、およびＡＣ電力線を用いて家庭でネットワーク情報を搬送する電力線搬送（ＰＬＣ）を含む。ホームネットワーキングのために、ＩＥＥＥ８０２・１１、ホームＲＦ、ブルートゥース^TM、および標準ワイヤレスアクセスプロトコル（ＳＷＡＰ）を含む、いくつかのワイヤレス（または無線［ＲＦ］）転送要素が出現している。
【０００５】
ワイヤードであってもワイヤレスであっても、ホームネットワークは、構成するのに簡単で、かつ長期間にわたって信頼性高く動作すべきである。構成プロセスが保守不要で、使用しやすく、新しいデバイスを迅速にインストールできるものでなければ、大衆に受入れられ難いであろう。ホームネットワークの他の消費者の期待は、洗濯機、電子レンジおよびエアコンなどのスマートアプライアンスを互いにネットワーキングするのに新しい配線が家庭に設置されなくて済むことである。多くの世帯では、このために、ホームネットワークが基礎とし得る可能な媒体がＲＦまたはＰＬＣに制限される。ほぼすべての世帯に電話配線が設置されているが、この配線へのアクセスは通常、家庭内の３ヶ所または４ヶ所のアクセス点に限られている。対照的に、ほとんどの家電がＰＬＣに直接接続されており、ＲＦ転送要素は当然配線を必要としない。
【０００６】
ＰＬＣおよびＲＦベースのホームネットワークと関連する問題は、媒体が１戸の家またはアパートに物理的に制約されないということである。ＲＦベースのネットワークでは、媒体を共用できる家およびアパートの数は、ＲＦ伝送の強度およびスマートデバイスの受信器の感度によってのみ制約される。ＰＬＣベースのネットワークでは、媒体を共用できる家およびアパートの数は、共通の電力線変圧器に物理的につながれる世帯の数に制約される。多くの場合に、単一の変圧器が、数百戸の世帯をサービスし得る。
【０００７】
この問題を解決するために、共通のＰＬＣまたはＲＦ物理ネットワークを共用する個々の世帯は各々、個々の家庭内に物理的に存在するスマートデバイスがネットワークにアクセスすることのみを可能にするそれぞれの安全な論理ネットワークによってサービスされ得る。したがって、別個の安全な論理ネットワーク内で相互運用するように、共通の伝送媒体につながれるスマートデバイスを構成するための簡素で信頼性の高い技術が必要とされる。確立された論理ネットワークは、共用の物理的媒体に接続される他のデバイスからの「攻撃」から守られるべきである。
【０００８】
非ＰＣベースのホームネットワークへのパラダイムシフトが起こり始めると、住宅所有者は、ルータ、スイッチおよび制御点などの従来のネットワーキング要素を家庭に設置しなくなるであろう。しかし、これらの従来のネットワーキング要素で利用可能な複雑な機能および能力の多くを用いるように、ホームネットワーク内で動作する装置を構成することが所望される。
【０００９】
たとえば、住宅所有者は、１対のスマートスイッチおよびスマート電源コンセントを設置して、家の部屋の各ドアに設置されたスイッチが、スマートコンセントに差込まれたランプを制御するように動作するようこれらのデバイスを構成したいかもしれない。さらに、スマートスイッチは、他の設備への既存の配線が既にある場所に設置することができるが、スマートコンセントに接続される装置のみを制御するように構成可能であることが望ましい。
【００１０】
したがって、新規のまたは追加のスマートデバイスを家庭に簡単に追加し、かつ住宅所有者からの最小の対話および技能で、既に確立されている論理ネットワークに接合するようこれらの装置を構成する技術も必要とされる。この技術は、新規にまたは追加で設置されたデバイスが、既存の家庭配線の動作を妨害しないように、または住宅所有者が望むのであれば既存のワイヤード接続を無効にするよう構成可能であるようなものであるべきである。
【００１１】
個々の論理ネットワークを構成するための従来の技術は、典型的には、個々のネットワークデバイスが、デバイスのための物理アドレスおよびネットワークノードアドレスの両方を規定するよう、たとえばスイッチを用いて物理的に構成されることを必要とする。他の従来の技術は、ユーザインターフェイスを有する高度なデバイス、たとえばＰＣ、または中央ホームコントローラが、ネットワークアドレスをスマートデバイスに割当てるために使用されることを必要とする。そのような高度なデバイスを必要とするホームネットワークは、しばしば、ＰＣ中心またはコントローラベースのネットワークと呼ばれる。これらの従来の論理ネットワーク構成技術のどちらも欠点を有する。
【００１２】
第１に、物理的構成を採用する従来の技術は、典型的には、ネットワークを構成する人が、物理ネットワーク上で現在使用されているすべての論理ネットワーク番号およびすべてのネットワークノード番号を知っていることを必要とする。上に論じたように、ＰＬＣ物理ネットワークはいくつかの世帯間で共用され得るので、共用ＰＬＣ上の隣接する家庭のすべての論理ネットワーク番号およびネットワークノード番号を知っていなければならないことを必要とする。さらに、そのような従来の構成可能ネットワークは一般的に安全でない、というのも確立された論理ネットワークが、アドレスが現在使用されている論理ネットワーク上に故意にデバイスをインストールしようとする人による攻撃に対して無防備であるからである。
【００１３】
第２に、ＰＣ中心またはコントローラベースのネットワークを必要とする従来の技術は、比較的高価なＰＣまたはコントローラが家庭に設置されること、および十分に熟練した人がＰＣまたはコントローラを用いて構成を行なうことを必要とする。そのような従来のＰＣ中心ベースのシステムは、「自動マルチレートワイヤレス／ワイヤードコンピュータネットワークのための方法および装置」（“Method and Apparatus for an Automatic Multi-Rate Wireless/Wired Computer Network”）と題する、Gaucherに付与された米国特許第６，１７５，８６０号に記載される。
【００１４】
【特許文献１】
米国特許第６，１７５，８６０号
【００１５】
【概要】
したがって、ある目的は、別個の安全な論理ネットワークにおいて相互運用するよう、共通の伝送媒体につながれたスマートデバイスを構成するための簡素で信頼性の高い技術のための技術を提供することである。別の目的は、新規のまたは追加のスマートデバイスを家庭に簡単に追加し、かつ住宅所有者からの最小の対話および技能で、既に確立された論理ネットワークに接合するようこれらのデバイスを構成する技術を提供することである。これらの目的は、単一の物理ネットワーク上にデバイスの複数の論理ネットワークを構成するための方法および装置によって解決される。
【００１６】
ある局面に従えば、単一の物理ネットワーク上にデバイスの複数の論理ネットワークを構成するための装置が提供される。当該装置は、物理ネットワークの共用バスに接続されるデバイスと情報を交換するように構成されるトランシーバを含む。装置が初めて共用バス上で活性化されるとネットワーク番号を新規論理ネットワークに割当てるようロジックが構成され、割当てられたネットワーク番号は、共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連付けられるネットワーク番号と異なる。限られた時間の間構成モードに入るロジックも構成され、その時間の間、装置は、バスに接続されるデバイスの少なくとも１つとの構成セッションに参加することができる。さらなるロジックが、少なくとも１つのデバイスとの構成セッションに参加している間に少なくとも１つのデバイスに論理アドレスを割当てるように構成され、割当てられた論理アドレスは、物理ネットワーク上の他の論理ネットワークに属するデバイスと関連付けられるすべての論理アドレスと異なる。構成後、少なくとも１つのデバイスは、新規論理ネットワーク内のその割当てられた論理アドレスにアドレスされた情報にのみ応答する。
【００１７】
関連する局面に従えば、論理ネットワーク番号を割当てるように構成されるロジックは、ノードアドレスを少なくとも１つのデバイスに割当てるように構成されるロジックを含む。さらなるロジックは、新規論理ネットワークに割当てられたネットワーク番号を少なくとも１つのデバイスに割当てられたノードアドレスと組合せて少なくとも１つのデバイスの論理アドレスを形成するように構成される。
【００１８】
別の関連する局面に従えば、当該装置はさらに、新規論理ネットワークに属するデバイス間で交換される情報を暗号化／解読するための、新規論理ネットワークと関連付けられるネットワーク暗号化鍵を生成するように構成されるロジックを含む。
【００１９】
さらに別の関連する局面に従えば、当該装置はさらに、少なくとも１つのデバイスと関連付けられる１回限りの暗号化鍵を受入れるように構成されるロジックを含む。
【００２０】
別の局面に従えば、単一の物理ネットワーク上で動作するデバイスの複数の論理ネットワークの構成が提供される。当該構成は共用バスを含む。複数のデバイスが共用バスに接続される。物理ネットワーク上で動作する各論理ネットワークと関連付けられるネットワーク構成装置（ＮＣＡ）も含まれる。各ＮＣＡは、共用バスに接続されるデバイスと情報を交換するように構成されるトランシーバを含む。ＮＣＡは、ＮＣＡが共用バス上で初めて活性化されるとネットワーク番号をＮＣＡと関連付けられる論理ネットワークに割当てるように構成されるロジックも含み、割当てられたネットワーク番号は、共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連付けられるネットワーク番号と異なる。さらに、ＮＣＡは、限られた時間の間構成モードに入るように構成されるロジックを含み、その時間の間、ＮＣＡは、バスに接続されるデバイスの少なくとも１つとの構成セッションに参加することができる。また、ＮＣＡは、少なくとも１つのデバイスとの構成セッションに参加している間に論理アドレスを少なくとも１つのデバイスに割当てるように構成されるロジックを含み、割当てられた論理アドレスは、物理ネットワーク上の他の論理ネットワークに属するデバイスと関連付けられるすべての論理アドレスと異なる。構成後、少なくとも１つのデバイスは、ＮＣＡと関連付けられる論理ネットワーク内のその割当てられた論理アドレスにアドレスされた情報にのみ応答する。
【００２１】
別の局面に従えば、単一の物理ネットワークの共用バスに接続されるデバイスの複数の論理ネットワークを構成するための方法が提供される。当該方法は、ネットワーク番号を新規論理ネットワークに割当てるステップを含み、割当てられたネットワーク番号は、共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連付けられるネットワーク番号と異なる。限られた時間の間構成モードに入り、その時間の間、バスに接続されるデバイスの少なくとも１つと構成セッションを確立することができる。論理アドレスが、構成セッション中に少なくとも１つのデバイスに割当てられ、割当てられた論理アドレスは、物理ネットワーク上の他の論理ネットワークに属するデバイスと関連付けられるすべての論理アドレスと異なる。構成後、少なくとも１つのデバイスは、新規論理ネットワーク内のその割当てられた論理アドレスにアドレスされた情報にのみ応答する。
【００２２】
この明細書およびクレームで使用される場合の「含む」という言葉は、述べられた特徴、ステップまたは構成要素の存在を特定するものであるが、この言葉の使用は、１つ以上の他の特徴、ステップ、構成要素またはその群の存在または追加を排除するものでないことが強調される。
【００２３】
以上の目的、特徴および利点は、図面と関連付けられる以下の詳細な説明に鑑みて明らかとなり、同様の参照番号は同様のまたは同一の要素を特定する。
【００２４】
【詳細な説明】
好ましい実施例が、添付の図面を参照して以下に記載される。以下の説明において、説明を不必要なまでに詳細にして不明瞭にすることを回避するために、周知の機能および／または構成は詳細には記載されない。
【００２５】
出願人は、共用の物理媒体（またはバス）によって互いに接続されるデバイスの安全な論理ネットワークを確立するための技術を記載する。例示の実施例に従えば、これらの技術は、共用バスにやはり接続される少なくとも１つのネットワーク構成装置（ＮＣＡ）により管理され得るが、これに限られるものでない。たとえば、その代わりに、ＮＣＡによって行なわれる以下に記載されるタスクを、共用バスに接続されるデバイスの１つまたはすべてに統合し、別個のＮＣＡの必要をなくしてもよい。好ましくは、それぞれの論理ネットワーク内で動作するデバイスの動作を構成し統合するために単一のＮＣＡが使用されるが、記載される技術はやはり、そのような構成に限られるものでない。さらに、デバイスの論理ネットワークを確立するための例示の方法が、少なくとも１つのＮＣＡを含む構成と関連付けて記載されるが、記載される方法は、デバイス自体がさまざまな論理ネットワークを構成しかつ制御する、ピアーツーピアー構成を含む他の構成に適用されてもよい。
【００２６】
これらを念頭において、図１は、共用バス１０２が、３つの別個の異なった論理ネットワーク１０４／１０６／１０８となるもの、またはなるべきものに跨っている構成を示す。共用バス１０２はＰＬＣとして示されるが、上述の媒体のいずれを表わしていてもよい。図中の論理ネットワーク１０４／１０６／１０８の各々はいずれも物理的住宅に対応するかまたは対応すべきものであるが、この限りではない。たとえば、２つ以上の論理ネットワークが単一の物理的住宅内に確立されてもよい。この構成は、２つの論理ネットワーク１０４／１０６が、図示の部屋番号３Ｂおよび３Ｃの２つに既に構成されていることを示す。論理ネットワークの各々は、いくつかのネットワーキングされたデバイス１１０／１１４と、専用のＮＣＡ１１２／１１６とを含む。第３の論理ネットワーク１０８はまだ部屋３Ａに確立されていない。
【００２７】
なお、部屋３Ｃ内で動作するデバイス１１０は、部屋３Ｂ（または共用バス１０２によってリンクされる任意の他の物理的場所）内で動作するデバイス１１４と完全に論理的に分離して機能しなければならない。この機能的分離を達成するために、論理ネットワークが部屋３Ｂおよび３Ｃの各々に確立される。各論理ネットワークは、それぞれ、部屋３Ｂおよび３Ｃの論理ネットワークのための一意の論理ネットワーク番号、たとえば０ｘ１Ｆおよび０ｘ３８によって識別される。構成内のデバイス１１０／１１４のすべてが物理ＰＬＣネットワークの帯域幅を共用するが、個々の部屋に存在する（したがって異なった論理ネットワーク内に存在する）デバイス１１０／１１４は、別個の分離された「ローカル」ネットワーク内で互いにつながれているかのように動作する。
【００２８】
所与の論理ネットワーク１０４／１０６内で動作するデバイス１１０／１１４には、好ましくは、それぞれのネットワークノード番号（図示せず）が割当てられる。例示の実施例に従えば、デバイスの個々のノードアドレスと、デバイスが動作する論理ネットワーク１０４／１０６／１０８の論理ネットワーク番号との組合せが、共用バス１０２上のデバイスの論理アドレスを形成する。論理アドレスは、物理ネットワークのアドレス空間全体のうち、論理ネットワーク１０４／１０６／１０８が占有するアドレス空間の相対的部分に対応する、共用バス１０２上のデバイスの物理アドレスの一部を表わす。これにより、デバイスは、その論理ネットワークに属する他のデバイスとのみ相互に通信しながら、同じ共用バスに接続される他のデバイスの動作からは本質的に分離していることが可能である。また、デバイスの物理アドレスの一部のみを使用してその論理アドレスを形成することで、より効率的なアドレシング技術が採用されることが可能になる。
【００２９】
一意の論理ネットワーク番号を用いてバス１０２上のデバイスの論理アドレスを形成するので、デバイスノード番号は、共用バス１０２上で確立されるさまざまな論理ネットワーク１０４／１０６／１０８間で共用（または反復）され得る。さらに、同じ論理ネットワークの２つ以上のデバイスが同時にアドレス可能である構成が所望されるならば、デバイスノード番号は同じ論理ネットワークのデバイスによって共用されてもよい。
【００３０】
図２は、第３の論理ネットワーク１０８が部屋３Ａに新規に確立された、図１の構成を示す。ＮＣＡ２０２が、共用バス１０２につながれ、第３の論理ネットワーク１０８に含まれるデバイスを構成しかつ統合するために使用される。ＮＣＡ２０２は、共用バス１０２に接続される他のＮＣＡ１１２／１１６とそれが通信することを可能にする回路を含む。たとえば、ＮＣＡ２０２は、典型的には、バス１０２を介して情報を交換するための物理層（ＰＨＹ）インターフェイスを含む。ＮＣＡ２０２は、共用バス１０２に接続される他のデバイスと論理情報を交換するためのメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）回路を含んでもよい。典型的には、ＰＨＹおよびＭＡＣ機能を併せてトランシーバという。ＭＡＣ情報は、バス１０２を介して情報を送信するために使用される伝送プロトコル（たとえばイーサネット（Ｒ）、ＡＴＭ、または８０２．１１（ｂ））に従って交換され得る。特定のＰＨＹおよびＭＡＣ回路の設計は、この書類の範囲を超えるが、当業者であれば、以下に記載されるＮＣＡ機能がそのような設計にいかに組込まれるかを理解するであろう。
【００３１】
例示の実施例に従えば、ＮＣＡ２０２が共用バス１０２に接続されると、ＮＣＡ２０２は、バス１０２に接続されるデバイスに問合せて、他のＮＣＡ１１２／１１６がバス上に存在するかを判断する。例示の構成では、部屋３Ｂおよび３Ｃ内に論理ネットワークを確立するＮＣＡが、問合せ中に新規ＮＣＡ２０２によって検出される。新規ＮＣＡ２０２は、検出されたＮＣＡ１１２／１１６によって使用されている論理ネットワーク番号を判断する。既に使用されている論理ネットワーク番号が判断されると、新規ＮＣＡ２０２は、一意の論理ネットワーク番号を選択して、共用バス１０２上の他のデバイスに対して自身を特定し得る。
【００３２】
好ましい実施例に従えば、ＮＣＡ２０２は、ネットワーク暗号化鍵を生成するための回路をさらに含む。ネットワーク暗号化鍵は、その論理ネットワーク１０８内のデバイス間で共用バス１０２を介して交換される情報を暗号化するために使用され得る。各ＮＣＡ１１２／１１６／２０２は、その論理ネットワーク内で使用される一意の暗号化鍵を生成する。暗号化鍵を生成するためのある技術は、乱数生成器に与えられ得るシードとしてＮＣＡの一意の論理ネットワーク番号を使用することである。その結果は擬似乱数であり、これはＮＣＡの論理ネットワークのための暗号化鍵として使用され得る。当業者は、一意の暗号化鍵を生成するための他の技術が可能であることを理解するであろうが、これらの技術の詳細な説明を提供することは、この書類の範囲を超えることである。
【００３３】
論理ネットワーク番号が割当てられ、ネットワーク暗号化鍵が特定のＮＣＡ１１２／１１６／２０２のために生成されると、それらの値はＮＣＡの不揮発性メモリに記憶される。そして、ＮＣＡはいわゆる受動状態に入り、ネットワークのデバイスがＮＣＡの論理ネットワークへのアクセスを要求するのを待つ。
【００３４】
図３は、図１および図２に示す構成をもとにさらに構築され、スマートデバイス、この例では洗濯機３０２が第３の論理ネットワーク１０８にいかに追加され得るかを示す。好ましい実施例に従えば、洗濯機３０２などのスマートデバイスが初めてＰＬＣバス１０２に接続されると（たとえば、デバイスが通常の家庭用電源コンセントに差込まれると）、デバイスは初期にはバス１０２を介していかなる情報も送信しない。
【００３５】
代わりに、スマートデバイスは、何らかのトリガする事象が生じるまで論理ネットワークにアクセスを要求するのを（またはアクセスの請求に応答するのを）待つが、これに限られるものでない。トリガ事象は、多数のデバイスに関連する条件および／または環境条件に応答する、デバイスおよび／またはＮＣＡ内に含まれる回路によって生成され得る。たとえば、トリガ事象は、デバイスがＰＬＣに初めてつながれたときから設定時間期間が経過した後自動的に生じてもよい。代替的に、デバイスおよび／またはＮＣＡは、バス１０２上のネットワークトラフィックをモニタして、トリガ事象を起動するためのトラフィック内の情報をサーチする回路を含んでもよい。この情報は、これに限られるものでないが、新規デバイスが共用バスに接続されたという表示を含み得る。
【００３６】
例示の実施例に従えば、スマートデバイス（すなわち洗濯機３０２）およびＮＣＡ２０２の両方が、トリガ事象を起動するために使用され得る構成スイッチ３０４／３０６を含む。閉じられると、構成スイッチ３０４／３０６は、デバイス３０２およびＮＣＡ２０２が構成モードに入ることを可能にする。デバイス３０２およびＮＣＡ２０２が同時にそれらのそれぞれの構成モードで動作するたびに、それらは構成セッションに入り、その後デバイス３０２が、ＮＣＡ２０２によって管理される論理ネットワーク１０８に追加される。
【００３７】
デバイス３０２およびＮＣＡ２０２は、好ましくは、それらのそれぞれの構成スイッチ３０４／３０６が閉じた後、限られた時間期間の間、たとえば５秒間の間のみそれらのそれぞれの構成モードにある。デバイス３０２またはＮＣＡ２０２のいずれかがその構成モードに入らないが他のデバイスが構成モードで動作している場合、デバイス３０２とＮＣＡ２０２との構成セッションは確立されない。厳密にいうと、デバイス３０２およびＮＣＡ２０２は構成セッション中「構成モード」で動作し得るが、この書類における「構成モード」という言葉は、構成セッションに参加することができるときであるが構成セッションに入るすぐ前の、ＮＣＡおよびデバイスが動作する限られた時間期間のことをいう。
【００３８】
構成スイッチ３０４／３０６の一方または両方を用いて、デバイス３０２とＮＣＡ２０２との構成セッションを確立し得る。たとえば、構成セッションは、バス１０２上のその存在を公示し、かつ構成スイッチ３０４が閉じるのに応答して、論理ネットワーク１０８に構成されることを要求するデバイス３０２によって起動され得る。次に、ＮＣＡ２０２は、まずその構成モードに入ることによりデバイス３０２との構成セッションに参加し得る。これは、ＮＣＡ２０２が、トラフィック中のデバイス３０２によって送信される要求がバス１０２を介して搬送されるのを検出することに応答して、またはスイッチ３０６が閉じることに応答してのいずで、行なうことができる。上述したように、ＮＣＡ２０２は、デバイス３０２が構成モードで動作している間に構成モードに入らなければならず、さもなくば構成セッションは確立されない。
【００３９】
代替的に、ＮＣＡ２０２は、新規デバイス３０２などの、構成を必要とする新規デバイスが、スイッチ３０６が閉じるのに応答して論理ネットワーク１０８内で動作するように構成されることを請求し得る。デバイス３０２は次に、まずその構成モードに入ることによりＮＣＡ２０２との構成セッションに参加し得る。これは、デバイス３０２が、トラフィック中のＮＣＡ２０２によって送信される請求がバス１０２を介して搬送されるのを検出することに応答して、またはスイッチ３０４が閉じることに応答してのいずれかで、行なうことができる。上述したように、デバイス２０２は、ＮＣＡ２０２がその構成モードで動作している間にその構成モードに入らなければならず、さもなくば構成セッションは確立されない。
【００４０】
構成セッションに参加している間に、ＮＣＡ２０２は、バス１０２を介して通信し論理アドレスをデバイス３０２に転送するための回路を使用する。上記から、デバイス３０２の論理アドレスが好ましくは、構成セッション中にＮＣＡ２０２によって新規デバイス３０２に割当てられた未使用の個々のノードアドレスと論理ネットワーク１０８のネットワーク番号との組合せであることを想起されたい。構成セッション中に、ＮＣＡ２０２はまた、好ましくは、その論理ネットワーク１０８のためのＮＣＡ２０２によって生成されるネットワーク暗号化鍵をデバイス３０２に転送する。デバイス３０２は、ＮＣＡ２０２から受信したネットワーク暗号化鍵および論理アドレスを不揮発性メモリに記憶する。そして構成セッションが終わり、その後、デバイス３０２は、共用バス１０２を介して送信されるコマンドのうち、その論理アドレスにアドレスされかつ割当てられたネットワーク暗号化鍵を用いて暗号化されたものにのみ応答する。したがって、デバイス３０２は、共用バス１０２につながれたすべての他のデバイスに物理的に接続されているとしても、論理ネットワーク１０８に「取込まれる」。
【００４１】
図１〜図３に表わされる構成では２つの安全上の問題が生じ得る。第１に、新規ネットワークデバイスが構成プロセス中に誤った論理ネットワーク（たとえば、隣接する部屋の論理ネットワーク）に取込まれ得るという比較的小さいが絶対でない可能性がある。ＮＣＡおよびスマートデバイスは好ましくは限られた時間の間のみそれらのそれぞれの構成モードにあるよう設計されるが、ある世帯のデバイスが、別の世帯のＮＣＡもその構成モードで動作している期間内に構成モードに入り、そのため他の世帯の論理ネットワークに不適切に取込まれることがある。第２に、上述の構成では、共用バス１０２を介する安全な伝送を確保するために使用されるネットワーク暗号化鍵が、新規デバイスが論理ネットワークに接合するように構成されるたびに暗号化されないバス１０２を介して伝送される。このため、ネットワークに接続される権限付与されていないデバイスによって暗号化鍵が獲得されるという可能性が残る。
【００４２】
図４は、図１〜図３に表わされた構成に基づいてさらに構築され、上記の安全上の懸念を対処するために使用され得る構成にセキュアＮＣＡ４０２を追加したものを示す。セキュアＮＣＡ４０２は、部屋３Ａ内の共用バス１０２に物理的に接続される。セキュアＮＣＡ４０２は、デバイスに関連した暗号化鍵を受入れるための回路を含む。この回路は、キーパッド、光学スキャナ、または任意の他の従来のタイプの入力デバイスを含み得る。図示の構成では、ＮＣＡ４０２は入力キーパッド４０４を含む。セキュアＮＣＡ４０２は、物理ネットワークに追加され、図２に示された非セキュアＮＣＡ２０２と関連付けて上述したのと全く同じ態様で論理ネットワーク４０６を確立する。セキュアＮＣＡ４０２が、ネットワーク番号０ｘ０Ｄを有する非セキュア論理ネットワーク１０８が既に存在しているのと同じ部屋（３Ａ）に物理的に位置しているとしても、セキュアＮＣＡ４０２は、対応の一意のネットワーク番号０ｘ２７を有する新規論理ネットワーク４０６を確立することができる。
【００４３】
図５は、セキュアデバイス、たとえばセキュリティシステム５０２が図４の新規セキュア論理ネットワーク４０６に追加された構成を示す。セキュアデバイス５０２は、少なくともスマートデバイスがセキュアデバイス５０２と関連付けられる「１回限りの」暗号化鍵で暗号化された構成メッセージにのみ応答するよう設計されているという点で、図示の他のスマートデバイス１１０／３０２と構成が異なっている。好ましくは、１回限りの暗号化鍵は、単一のスマートデバイスと関連付けられるか、または複数のセキュアデバイスが同じ１回限りの暗号化鍵を有しかつ同じ共用バスにつながれる可能性が許容できるほど小さいものとなるように十分に乱数化される。また、１回限りの暗号化鍵は好ましくは、デバイス５０２の不揮発性メモリに記憶される。
【００４４】
「１回限り」という言葉は、上述のネットワーク暗号化鍵とこの暗号化鍵を区別するために用いられる。セキュアデバイス５０２と関連付けられる暗号化鍵は、デバイス５０２が構成セッションに参加しているときのみ使用される。この鍵は、所与の論理ネットワークのデバイス間で交換される各メッセージを暗号化するために使用され得るネットワーク暗号化鍵と対称をなすべきものである。したがって、この鍵は、デバイスが別の論理ネットワークに再構成されないのであれば１回のみ使用される。もちろん、デバイスが後に異なった論理ネットワークに再構成されるとするならば、鍵は任意の回数使用できることが理解される。
【００４５】
図５の構成に戻って、一旦セキュアデバイス５０２のための１回限りの暗号化鍵が知られると、この鍵は、たとえばキーパッド４０４を用いてセキュアＮＣＡ４０２のメモリに入力され得る。１回限りの暗号化鍵を用いて、セキュアデバイス５０２およびセキュアＮＣＡ４０２は、構成セッション中共用バス１０２を介して安全な構成メッセージを交換し得る。したがって、セキュアＮＣＡ４０２のみが、１回限りの鍵で暗号化された、セキュアデバイス５０２から受信される構成の要求に応答することができる。同様に、セキュアデバイス５０２のみが、１回限りの鍵で暗号化された、セキュアＮＣＡ４０２から受信される請求に応答することができる。したがって、図５の構成は、セキュアデバイス５０２が正しくない論理ネットワークに取込まれることを防ぐ。
【００４６】
好ましい実施例に従えば、セキュアＮＣＡ４０２は、共用バス１０２を介してネットワーク暗号化鍵をセキュアデバイスに送信する前に、論理ネットワーク４０６のためのネットワーク暗号化鍵を暗号化するために１回限りの鍵を用いる。これにより、ネットワーク暗号化鍵が、セキュアデバイス５０２とセキュアＮＣＡ４０２との間で起きるいかなる構成セッション中にも、権限付与されていないデバイスによって獲得されることを防ぐ。セキュアデバイスおよび非セキュアデバイスの両方に対するセキュアＮＣＡ４０２がその論理ネットワークに接合するように構成することも可能であるが、そうすることにより、論理ネットワークのための暗号化鍵は非セキュアデバイスの構成中に損なわれる可能性がある。したがって、セキュアＮＣＡが、対応の１回限りの暗号化鍵がセキュアＮＣＡ４０２によって受入れられたセキュアデバイスからの構成要求にのみ応答し、そのセキュアデバイスとの構成セッションに参加することが好ましい。
【００４７】
図６は、共通の物理バスを共用するデバイスの論理ネットワークを確立するための例示の方法を表わすフローチャートである。例示の目的で、この方法は図１〜図５に表わされる構成と関連付けて記載されるが、この方法はネットワーキングされたデバイスの他の構成に採用され得ることが理解される。寄せ集めた形で表わされるこの方法のステップは、異なった例示の実施例を表わす。
【００４８】
この方法は、一意のネットワーク番号を確立されるべき新規論理ネットワークに割当てることによりステップ６０２で始まる。上述したとおり、ＮＣＡは、ＮＣＡが最初にバスに接続されたとき共用バスネットワーク内で動作する他の論理ネットワークをスキャンする。ＮＣＡは、共用バス上で動作するいかなる論理ネットワークのネットワーク番号を判断し、未使用のネットワーク番号を選択してその新規論理ネットワークを一意に識別する。
【００４９】
この方法は、ステップ６０４に続き、ここで新規論理ネットワークのためのネットワーク暗号化鍵が生成される。ＮＣＡは、新規論理ネットワークを識別するために使用されるネットワーク番号に基づいて一意の鍵を生成し得ることを想起されたい。次に、ステップ６０６で、１回限りの暗号化鍵がＮＣＡによって受入れられ得る。この１回限りの鍵は、好ましくは単一のセキュアスマートデバイスと関連付けられており、鍵を受入れるための入力回路を含むセキュアＮＣＡによって受入れられ得ることを想起されたい。
【００５０】
ステップ６０８で、スマートデバイスがＮＣＡとの構成セッションを要求し得るか、またはＮＣＡが構成セッションに参加するよう未構成のデバイスに請求し得る。１回限りの暗号化鍵がステップ６０６でＮＣＡにより受入れられたならば、デバイスからの要求および／またはＮＣＡからの請求が有効な１回限りの鍵を用いて暗号化されているかどうかについて、ステップ６１０で判断される。有効な１回限りの鍵が使用されなかったと判断されたならば、この方法はステップ６０８に戻り、デバイス要求またはＮＣＡ請求が生じる。代わりにステップ６１０で有効な１回限りの鍵が使用されたと判断されれば、この方法はステップ６１２に進み、デバイスおよびＮＣＡは構成セッションに入る。
【００５１】
構成セッションにおいて、ステップ６１４で好ましくは未使用のノードアドレスが新規デバイスに割当てられる。代替的に、ＮＣＡは、単一の論理アドレスを用いて論理ネットワーク内で複数のデバイスをアドレスできるように、ＮＣＡの論理ネットワーク内で既に割当てられたノード番号を共通して割当て得る。一意のノード番号を新規デバイスに割当てることにより、割当てられたノード番号は論理ネットワークのネットワーク番号と組合され、共用バス上の新規デバイスのための対応の一意の論理アドレスを形成し得る。論理アドレスは共用バス上のデバイスの物理アドレスと異なることを想起されたい。これにより、デバイスはその論理ネットワークに属する他のデバイスと相互に通信しながら、同じ共用バスに接続される他のデバイスの動作と本質的に分離されることが可能となる。
【００５２】
ステップ６０６で新規デバイスのための１回限りの鍵が受入れられたならば、ステップ６１６で、デバイスの論理アドレスおよびおそらくは論理ネットワークのための暗号化鍵が、受入れられた１回限りの鍵を用いて暗号化される。次に、ステップ６１８で、割当てられたノード番号およびネットワーク番号の組合せから形成される論理アドレスが、共用バスを介してデバイスに送信される。ネットワーク暗号化鍵がステップ６０４で生成されたならば、ステップ６２０で、この暗号化鍵もデバイスに送信される。この時点で、新規デバイスとＮＣＡとの間の構成セッションは終わり、デバイスは今やＮＣＡの論理ネットワークに論理的に属していながら、共用バスに物理的に接続されている。この時点から、新規に構成されたデバイスは、異なった論理ネットワーク空間に再構成されるまで、その論理アドレスにアドレスされたメッセージにのみ応答するようになる。
【００５３】
ステップ６０４でネットワーク暗号化鍵が生成されたならば、新規に構成されたデバイスとＮＣＡとの間で交換されるべきいかなるメッセージもステップ６２２でネットワーク暗号化鍵で暗号化される。そして、メッセージは、共用ネットワークを介して、もし１回限りの鍵およびネットワーク暗号化鍵が採用されるならば安全に、デバイスのそれぞれの論理アドレスを用いて論理ネットワーク内のデバイス間で交換される。
【００５４】
上述したように、単一の物理ネットワーク上のデバイスの複数の論理ネットワークを構成するための技術は、ワイヤードまたはワイヤレスの媒体を使用するネットワークに適用され得る。出願人は、これらの媒体を介して動作するよう設計されたハードウェアデバイスの多くは、特にワイヤレス媒体を介して動作するよう設計されたものは、製造者によってそれらに予め割当てられたハードウェア識別子（またはアドレス）を有することを認識している。一意のハードウェアアドレスは、デバイスによって使用されるさまざまな通信プロトコルに基づいて予め割当てられている。デバイスが既に予め割当てられたハードウェアデバイスを有するこれらの場合には、ＮＣＡは上述の技術を用いて論理アドレスを必ずしも割当てなくてもよい。代わりに、デバイスは、それらの予め割当てられたアドレスを用いて論理ネットワーク内でアドレスされ得る。さらに、有利には、ＮＣＡは、共用バスを介するメッセージの安全な交換をサポートするために、所与の論理ネットワークのデバイス間でのネットワーク暗号化鍵および１回限りの暗号化鍵の転送を促進する。
【００５５】
上に記載した方法のステップは、好適なプロセッサにより実行されるソフトウェアにより、または特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）などのハードウェアによりのいずれかにより容易に実現され得ることが認められる。
【００５６】
さまざまな局面が多数の例示の実施例と関連して記載された。これらの実施例を理解しやすくするために、多くの局面が、コンピュータシステムの要素によって行なわれ得る動作のシーケンスの点から記載された。たとえば、実施例の各々において、さまざまな動作は、特殊回路または回路構成（たとえば特殊化された機能を行なうために相互接続されたディスクリート論理ゲート）によって、１つ以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令によって、またはその両者の組合せによって行なうことができることが認識される。さらに、例示の実施例は、プロセッサにここに記載された技術を行なわせるコンピュータ命令の適切なセットが記憶されるコンピュータ読出可能記憶媒体の任意の形の一部としてみなすことができる。
【００５７】
したがって、さまざまな局面が多くの異なった形で具現化され得、すべてのそのような形は、記載されたものの範囲内にあることが企図される。さまざまな局面の各々について、実施例のいずれのそのような形も、記載された動作を行なうよう「構成されたロジック」または代替的に記載された動作を行なう「ロジック」のことをここでは言うものとする。
【００５８】
さまざまな例示の実施例が記載されたが、これらの実施例は例示にすぎず多くの他の実施例が可能であることが当業者には理解される。この発明の意図される範囲は、前述の記載ではなく前掲の特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲内にあるすべての変形がここに含まれるものと意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複数の論理ネットワークに配置される多数のデバイスを含むＰＬＣネットワークの図である。
【図２】 ネットワーク構成装置（ＮＣＡ）および対応の新規論理ネットワークをＰＬＣネットワークに追加した、図１の構成の図である。
【図３】 デバイスを新規論理ネットワークにさらに追加する、図２の構成の図である。
【図４】 セキュアＮＣＡおよび対応の新規セキュア論理ネットワークをこの構成にさらに追加する、図３の構成の図である。
【図５】 セキュアデバイスを新規セキュア論理ネットワークにさらに追加する、図４の構成の図である。
【図６】 論理ネットワークを構成するための例示の方法を表わすフローチャートの図である。
【符号の説明】
１０２ 共用バス、１０４，１０６，１０８ 論理ネットワーク、１１０，１１４ デバイス、１１２，１１６，２０２ ネットワーク構成装置、４０４ セキュアネットワーク構成装置、５０２ セキュリティシステム。

Claims (35)

1. 単一の物理ネットワーク上にデバイスの複数の論理ネットワークの中の１つを構成するための装置であって、前記装置は、
   物理ネットワークのバスを共用する、異なる論理ネットワークに関連する少なくとも１つの他の構成装置と情報を交換するように構成されるトランシーバと、
   前記装置が最初に共用バス上で活性化されるときに確立されるべき新規論理ネットワークのネットワーク番号を選択するように構成されるロジックとを含み、選択されたネットワーク番号は共用バスに接続された他の構成装置の論理ネットワークと関連づけられるネットワーク番号と異なり、前記装置はさらに、
   所定の時間の間構成モードで動作するように構成されるロジックを含み、その時間の間前記装置は前記新規論理ネットワークに接続されるデバイスの少なくとも１つとの構成セッションに参加することができ、前記装置はさらに、
   前記少なくとも１つのデバイスとの構成セッションに参加している間に前記少なくとも１つのデバイスに論理アドレスを割当てるように構成されるロジックを含み、割当てられた論理アドレスは、物理ネットワーク上の他の論理ネットワークに属するデバイスと関連づけられるすべての論理アドレスと異なり、
   構成後、前記少なくとも１つのデバイスは新規論理ネットワーク内のその割当てられた論理アドレスにアドレスされた情報にのみ応答する、装置。
2. ネットワーク番号を割当てるように構成される前記ロジックは、
   共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連づけられるネットワーク番号を識別するように構成されるロジックを含む、請求項１に記載の装置。
3. 論理ネットワーク番号を割当てるように構成される前記ロジックは、
   前記少なくとも１つのデバイスにノードアドレスを割当てるように構成されるロジックと、
   新規論理ネットワークに割当てられたネットワーク番号を前記少なくとも１つのデバイスに割当てられたノードアドレスと組合わせて前記少なくとも１つのデバイスの論理アドレスを形成するように構成されるロジックとを含む、請求項１に記載の装置。
4. ノードアドレスを割当てるように構成される前記ロジックは、新規論理ネットワークに属する各デバイスに一意のノードアドレスを割当てるようにさらに構成
   される、請求項３に記載の装置。
5. 構成モードで動作するように構成される前記ロジックは、
   共用バス上のネットワークトラフィックをモニタするように構成されるロジックと、
   前記少なくとも１つのデバイスに関連する情報を求めてネットワークトラフィックをサーチするように構成されるロジックと、
   前記少なくとも１つのデバイスに関連する情報に基づいて構成モードに入るように構成されるロジックとを含む、請求項１に記載の装置。
6. 構成モードで動作するように構成される前記ロジックは、
   活性化されると、前記装置が構成モードに入ることを可能にするスイッチを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記装置がその構成モードで動作している間にのみ前記装置との構成セッションに入るように前記少なくとも１つのデバイスからの要求を受入れるように構成されるロジックをさらに含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つのデバイスは、
   限られた時間の間構成モードに入るように構成されるロジックを含み、その時間の間、前記少なくとも１つのデバイスは前記装置との構成セッションに参加することができる、請求項１に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つのデバイスに含まれる構成モードに入るように構成されるロジックは、
   前記少なくとも１つのデバイスが共用バスに接続されたときから予め定められた時間が経過した後構成モードに入るように構成されるロジックを含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つのデバイスに含まれる構成モードに入るように構成されるロジックは、
    活性化されると、前記少なくとも１つのデバイスが構成モードに入ることを可能にするスイッチを含む、請求項８に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つのデバイスは、
    前記少なくとも１つのデバイスが限られた時間の間構成モードで動作している間のみ前記少なくとも１つのデバイスとの構成セッションに入るように前記装置からの請求を受入れるように構成されるロジックを含む、請求項１に記載の装置。
12. 新規論理ネットワークに属する他のデバイス間で交換される情報を暗号化／解読するための、新規論理ネットワークと関連づけられるネットワーク暗号化鍵を生成するように構成されるロジックをさらに含む、請求項１に記載の装置。
13. ネットワーク暗号化鍵を生成するように構成される前記ロジックは、
    ネットワーク暗号化鍵を生成するためのシードとして新規論理ネットワークに割当てられるネットワーク番号を用いる乱数生成器を含む、請求項１２に記載の装置。
14. 前記少なくとも１つのデバイスと関連づけられる１回限りの暗号化鍵を受入れるように構成されるロジックをさらに含む、請求項１に記載の装置。
15. １回限りの暗号化鍵を受入れるように構成される前記ロジックは、
    キーパッド、および
    バーコードリーダ、の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の装置。
16. １回限りの暗号化鍵を用いて構成セッション中前記少なくとも１つのデバイスと前記装置との間でバスを介して交換される情報を暗号化／解読するように構成されるロジックをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
17. １回限りの鍵を用いて暗号化／解読される情報は、少なくとも、前記少なくとも１つのデバイスに割当てられる論理アドレスと、新規論理ネットワークに属する他のデバイス間で交換される情報を暗号化／解読するための、新規論理ネットワークと関連づけられるネットワーク暗号化鍵とを含む、請求項１６に記載の装置。
18. 単一の物理ネットワークの共用バスに接続される第１の論理ネットワークを構成する構成装置の動作方法であって、前記方法は、
    物理ネットワークのバスを共用する、前記第１の論理ネットワークとは異なる論理ネットワークに関連する他の構成装置と情報を交換するステップと、
    構成装置に関連する新規論理ネットワークのネットワーク番号を選択するステップを含み、選択されたネットワーク番号は共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連づけられるネットワーク番号と異なり、前記方法はさらに、
    所定の時間の間構成モードで動作するステップを含み、その時間の間、前記新規論理ネットワークに接続されたデバイスの少なくとも１つと構成セッションを確立することができ、前記方法はさらに、
    構成セッション中前記少なくとも１つのデバイスに論理アドレスを割当てるステップを含み、割当てられた論理アドレスは、物理ネットワーク上の他の論理ネットワークに属するデバイスと関連づけられるすべての論理アドレスと異なり、
    構成後、前記少なくとも１つのデバイスは、新規論理ネットワーク内のその割当てられた論理アドレスにアドレスされた情報にのみ応答する方法。
19. ネットワーク番号を割当てるステップは、
    共用バスを用いる他の論理ネットワークと関連づけられるネットワーク番号を識別するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 論理ネットワーク番号を割当てるステップは、
    前記少なくとも１つのデバイスにノードアドレスを割当てるステップと、
    新規論理ネットワークに割当てられたネットワーク番号を前記少なくとも１つのデバイスに割当てられたノードアドレスと組合わせて前記少なくとも１つのデバイスの論理アドレスを形成するステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
21. ノードアドレスを割当てるステップは、
    新規論理ネットワークに属する各デバイスに一意のノードアドレスを割当てるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 構成モードで動作するステップは、
    共用バス上のネットワークトラフィックをモニタするステップと、
    前記少なくとも１つのデバイスに関連する情報を求めてネットワークトラフィックをサーチするステップと、
    前記少なくとも１つのデバイスに関連する情報に基づいて構成モードに入るステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
23. 構成モードで動作するステップは、
    スイッチの活性化に応答して構成モードに入るステップを含む、請求項１８に記載の方法。
24. 構成モードで動作している間にのみ構成セッションに入るように少なくとも１つのデバイスからの要求を受入れるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
25. 前記少なくとも１つのデバイスにおいて、限られた時間の間構成モードに入るステップをさらに含み、その時間の間、前記少なくとも１つのデバイスは構成セッションに参加することができる、請求項１８に記載の方法。
26. 前記少なくとも１つのデバイスにおいて構成モードに入るステップは、
    前記少なくとも１つのデバイスが共用バスに接続されたときから予め定められた時間が経過した後構成モードに入るステップを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記少なくとも１つのデバイスにおいて構成モードに入るステップは、
    前記少なくとも１つのデバイスに含まれるスイッチの活性化に応答して構成モードに入るステップを含む、請求項２５に記載の方法。
28. 前記少なくとも１つのデバイスにおいて、前記少なくとも１つのデバイスが限られた時間の間構成モードで動作している間のみ構成セッションに入るように請求を受入れるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
29. 新規論理ネットワークと関連づけられるネットワーク暗号化鍵を生成するステップと、
    生成されたネットワーク暗号化鍵を用いて新規論理ネットワークに属する他のデバイス間で交換される情報を暗号化／解読するステップとをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
30. ネットワーク暗号化鍵を生成するステップは、
    シードとして関連づけられる新規論理ネットワークに割当てられるネットワーク番号を用いて乱数を生成するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記少なくとも１つのデバイスと関連づけられる１回限りの暗号化鍵を受入れるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
32. １回限りの暗号化鍵を用いて構成セッション中前記少なくとも１つのデバイスと交換される情報を暗号化／解読するステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. １回限りの鍵を用いて暗号化／解読される情報は、少なくとも、前記少なくとも１つのデバイスに割当てられる論理アドレスと、新規論理ネットワークに属する他のデバイス間で交換される情報を暗号化／解読するための、新規論理ネットワークと関連づけられるネットワーク暗号化鍵とを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 構成モードで動作するように構成される前記ロジックは、前記予め定められた時間が経過したら構成モードをアボートして構成セッションに入ることができないようにするようにする、請求項１に記載の装置。
35. 構成モードで動作するステップは、
    前記予め定められた時間が経過したら構成モードをアボートして構成セッションに入ることができないようにするステップを含む、請求項１８に記載の方法。

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