JP5106682B2

JP5106682B2 - マシン・ツー・マシン通信のための方法及び装置

Info

Publication number: JP5106682B2
Application number: JP2011512835A
Authority: JP
Inventors: ヴィンセントフアン，; イーチェン，; マチアスヨハンソン，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: EP2291971B1; WO2009149759A1; ATE546944T1; JP2011524136A; EP2291971A1; US20110154022A1; US8560835B2

Description

本発明は、マシン・ツー・マシン通信システムにおいて使用する方法及び装置に関する。

Ｍ２Ｍ（マシン・ツー・マシン）という用語は、一般的に、テレメトリ又はテレマテックスの形での機械間のデータ通信を指す。Ｍ２Ｍ通信は、イーサネット（登録商標）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、又はインターネットを介して実行可能であるが、近年、Ｍ２Ｍ通信の益々多くの部分が、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）のような公衆無線データネットワークを介して実行されている。

Ｍ２Ｍの世界では、通信の大部分はメッセージベースであり、それゆえ、プロキシを通過するのに適している。添付図面の図１は、既知のＭ２Ｍシステムを概略的に示しており、これは、ブローカー１、１以上のアプリケーション２、及び１以上のセンサネットワーク（ＳＮ）３から構成されている。各ＳＮ３は、少なくとも１つのデータ収集デバイス（不図示）を含み、ＳＮゲートウェイ４経由でブローカー１と通信する。ブローカー１は、全てのＳＮ３からデータを収集し、アプリケーション２にデータサービスを提供する。アプリケーション２は、データ処理サービス及びデータ集合化サービスを実行することで、多数のＳＮ３の任意のものからの処理済みデータを持つことができる。ブローカー１はまた、個々のセンサネットワークプロバイダのために、データアクセス許可及びデータ市場（マーケットプレイス）も提供する。そのようなシステムにおいて、各個のＳＮ３のＳＮゲートウェイ４は、ブローカー１を認証してブローカー１と通信するだけの極めて単純なデバイスであってもよい。

ＳＮの急速な展開とＭ２Ｍ通信の使用の増加とにより、ブローカーのデータ処理負荷はかなりのものになり得る。これは特に、ＳＮからストリーミングデータが送信される場合にそうである。この問題に対処することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、マシン・ツー・マシン・システムにおいて、処理対象データのセキュリティを維持しつつブローカーエンティティの演算負荷を軽減するためにデータの処理を少なくとも部分的に委譲する方法が提供される。前記ブローカーエンティティは、前記データを提供するセンサネットワークのデータ提供ノードと前記データを要求するアプリケーションノードとの間のリンクとしての役割を果たす。前記方法では、前記ブローカーエンティティにおいて、処理されたデータの要求を前記アプリケーションノードから受信したことに続いて、処理対象の前記データを提供するデータ提供ノードが判定され、当該データ提供ノードのためのデータ鍵が生成され、前記要求に基づいて前記データを処理するためのデータ処理アルゴリズムが生成され、前記データ鍵が前記データ提供ノードへ送信され、前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムがリモートのデータ処理エンティティへ送信される。前記データ提供ノードにおいて、前記データ鍵を用いて前記データが暗号化され、前記データ処理エンティティへ送信される。前記データ処理エンティティにおいて、前記データが、前記データ鍵を用いて復号され、前記データ処理アルゴリズムを用いて処理され、当該処理されたデータが前記アプリケーションノードへ送信される。

本発明の実施形態は、センサネットワークによって提供される情報のプライバシーを維持しつつＭ２Ｍシステムのスケーラビリティを増加させるために、データ処理の分散を提供する。

本発明の実施形態は、前記ブローカーエンティティから前記データ処理エンティティへ例えば前記アプリケーションノード経由で、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを送信することにより、前記データ処理エンティティが認証されるということを提供する。前記データ処理エンティティは、前記ブローカーへ例えば前記アプリケーションノード経由で、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を含むメッセージを送信し、前記ブローカーエンティティは、前記証明書が有効であるか否かを確認する。

特定の実装では、前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信する前記ステップは、前記ブローカーエンティティにおいて、前記データ処理エンティティの公開鍵を用いて前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムを暗号化するステップと、前記暗号化されたデータ鍵及びデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信するステップと、を有する。前記データ処理エンティティにおいて、前記データ処理エンティティの秘密鍵を用いて前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムが復号される。

前記データ処理アルゴリズムが、処理に使用されるデータから少なくとも一部の情報をフィルタアウトするように構成され、前記処理されたデータのみが前記アプリケーションノードへ送信されることで、未処理データを前記アプリケーションノードから隠すようになっていてもよい。

前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムは、前記アプリケーションノード経由で前記データ処理エンティティへ送信されてもよい。

前記データ提供ノードから前記データ処理エンティティへの前記データの送信は、前記ブローカーエンティティをバイパスしてもよい。前記データ提供ノードは、複数のノードを含んでもよい。

前記方法は更に、更なるデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信し、既に受信したデータを処理するために前記データ処理エンティティにおいてこのデータ処理アルゴリズムを使用する、ステップを有してもよい。前記データ処理エンティティにおいて、前記更なるデータ処理アルゴリズムを使用して処理されたデータが、前記更なるデータ処理アルゴリズムに関連付けられた更なるアプリケーションノードへ送信されてもよい。

特定の実装では、前記データを前記データ処理エンティティへ送信する前記ステップは、前記データ提供ノードと前記データ処理エンティティとの間で通信ネットワークのセッションを確立するステップと、前記通信ネットワークのセッションを使用して前記データを送信するステップと、を有する。

前記通信ネットワークのセッションを確立する前記ステップは、前記ブローカーエンティティにおいて、アクセストークン及びセッション鍵を生成し、これらを前記データ提供ノードへ送信するステップと、前記データ提供ノードが、前記アクセストークン及び前記セッション鍵を使用して、前記通信ネットワークを認証してこれに登録するステップと、前記データ提供ノードが前記通信ネットワークに登録されると、前記データ提供ノードが、セッション開始メッセージを前記データ処理エンティティへ送信するステップと、を有してもよい。前記セッション鍵は、前記ブローカーの公開鍵及びセッション識別子に関する暗号法の関数であってもよく、前記アクセストークンは、前記ブローカーの秘密鍵を用いて署名された、少なくとも前記ブローカーの識別子及び前記セッション識別子を含んでもよい。

前記データ提供ノードを認証して前記通信ネットワークに登録する前記ステップは、前記アクセストークンを含む登録メッセージを前記通信ネットワークへ送信するステップと、前記通信ネットワークが、前記ブローカーの前記公開鍵を判定するために前記アクセストークン内に含まれる前記ブローカーの前記識別子を使用し、前記セッション鍵を算出するために前記アクセストークン内に含まれる前記セッション識別子と前記ブローカーの前記公開鍵とを使用する、ステップと、前記通信ネットワークと前記データ提供ノードとを相互に認証するために、共通秘密として前記セッション鍵を使用するステップと、を有してもよい。

前記通信ネットワークはＩＰマルチメディア・サブシステムであってもよい。

前記データ処理エンティティは、前記アプリケーションノードに関連付けられたアプリケーション環境の中に提供されてもよい。

本発明の第２の態様によれば、ブローカーエンティティが提供される。前記ブローカーエンティティは、処理されたデータの前記要求を前記アプリケーションノードから受信する受信機と、処理対象の前記データを提供する前記データ提供ノードを判定し、前記要求に基づいて前記データを処理するための前記データ処理アルゴリズムを生成する、データリーズナと、前記データ提供ノードのための前記データ鍵を生成する鍵生成器と、前記データ鍵を前記データ提供ノードへ送信する送信機と、前記データ鍵及び前記データ処理アルゴリズムを前記リモートのデータ処理エンティティへ送信する送信機と、を有する。

前記ブローカーエンティティは更に、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを前記データ処理エンティティへ送信する送信機と、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を含むメッセージを受信する受信機と、前記証明書が有効であるか否かを確認し、前記データ処理エンティティを認証する、プロセッサと、を有してもよい。

本発明の第３の態様によれば、データ提供ノードが提供される。前記データ提供ノードは、前記データ鍵を受信する受信機と、前記データ鍵を用いて前記要求されたデータを暗号化する暗号化器と、前記暗号化されたデータを前記データ処理エンティティへ送信する送信機と、を有する。

前記データ提供ノードは更に、前記データ処理エンティティとの通信ネットワークのセッションを確立する手段と、前記通信ネットワークのセッションを使用して前記データを送信する送信機と、を有してもよい。

本発明の第４の態様によれば、データ処理エンティティが提供される。前記データ処理エンティティは、前記データ鍵及び前記データ処理アルゴリズムを前記ブローカーエンティティから受信する受信機と、前記暗号化されたデータを前記データ提供ノードから受信する受信機と、前記データ鍵を用いて前記データを復号する復号器と、前記データ処理アルゴリズムを用いて前記データを処理するプロセッサと、前記処理されたデータを前記アプリケーションノードへ送信する送信機と、を有する。

前記データ処理エンティティは更に、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを受信する受信機と、前記公開鍵証明書を含むメッセージを送信する送信機と、を有してもよい。

本発明の第５の態様によれば、第１及び第２のクライアント端末間で連結ノードの加入情報を使用して通信ネットワークのセッションを確立する方法が提供される。前記方法では、前記連結ノードにおいて、アクセストークン及びセッション鍵を生成してこれらを前記第１のクライアント端末へ送信し、前記第１のクライアント端末が、前記アクセストークン及び前記セッション鍵を使用して、前記通信ネットワークを認証してこれに登録し、前記第１のクライアント端末が前記通信ネットワークに登録されると、前記セッションの確立を開始するために、前記通信ネットワークを介して前記第２のクライアント端末へセッション開始メッセージを送信する。

前記セッション鍵は、前記連結ノードの公開鍵及びセッション識別子に関する暗号法の関数であってもよく、前記アクセストークンは、前記連結ノードの秘密鍵を用いて署名された、少なくとも前記連結ノードの識別子及び前記セッション識別子を含んでもよい。

特定の実装では、前記第１のクライアント端末を認証して前記通信ネットワークに登録する前記ステップは、前記アクセストークンを含む登録メッセージを前記通信ネットワークへ送信するステップと、前記通信ネットワークが、前記連結ノードの前記公開鍵を判定するために前記アクセストークン内に含まれる前記連結ノードの前記識別子を使用し、前記セッション鍵を算出するために前記アクセストークン内に含まれる前記セッション識別子と前記連結ノードの前記公開鍵とを使用する、ステップと、前記通信ネットワークと前記第１のクライアント端末とを相互に認証するために、共通秘密として前記セッション鍵を使用するステップと、を有する。

本発明の更なる態様によれば、センサネットワークからアプリケーション環境内のアプリケーションにデータを提供する方法が提供され、前記方法は、前記アプリケーション環境内の信頼済データプロセッサに提供するデータ処理アルゴリズムを手配し、前記センサネットワークから前記信頼済データプロセッサに提供されるデータであって、前記データ処理アルゴリズムを使用して前記信頼済データプロセッサにより処理され処理後に前記アプリケーションへ転送される前記データを手配する、ステップを有する。前記処理されたデータのみが前記アプリケーションへ転送されてもよい。前記データは、前記センサネットワークから前記信頼済プロセッサへセキュアに提供可能である。

前記センサネットワークから前記信頼済データプロセッサへ提供される前記データは、前記アプリケーションにデータサービスを提供するために前記センサネットワークと前記アプリケーションとの間に配置されたブローカーエンティティをバイパスしてもよい。前記センサネットワークから前記信頼済データプロセッサへ以前に提供された既存のデータを処理するために更なるデータ処理アルゴリズムが前記信頼済データプロセッサに提供されてもよく、この処理されたデータは同一の又は異なるアプリケーションへ転送される。

本発明の実施形態は、以下の利点のうちの少なくとも１つを提供する。
・負荷を分散してＭ２Ｍシステムのスケーラビリティを増加させる
・ＳＮによって提供される情報のプライバシーを保護する
・ＳＮからアプリケーションへのトラヒックをブローカーが制御することができる
・ＳＮゲートウェイが、ＩＳＩＭやＩＭＳ加入情報が無くてもＩＭＳネットワークを使用することができる

前述した、既知のＭ２Ｍシステムを概略的に示す図である。本発明の実施形態に従うＭ２Ｍシステムを概略的に示す。本発明の実施形態に従う信頼済データプロセッサを概略的に示す。本発明の実施形態に従う、セキュアなタスク委譲プロセスのシグナリングフローの例を示す。本発明の実施形態に従う、セキュアなタスク委譲プロセスのためのＩＭＳ登録及びセッション確立のシグナリングフローの例を示す。

上述のように、ＳＮの急速な展開とＭ２Ｍ通信の使用の増加とにより、ブローカーのデータ処理負荷はかなりのものになり得る。これは特に、ＳＮからストリーミングデータが送信される場合にそうである。それゆえ、システムのスケーラビリティを維持するために、ブローカーが自分のデータ処理タスクの一部をアプリケーションに委譲できることが望ましい。ブローカーの負荷を軽減するためにタスクをアプリケーションに委譲するには、ＳＮがデータを直接これらのアプリケーションへ送信する必要がある。加えて、ＳＮからアプリケーションへ送信されるデータがストリーム形式であってこれ以上の処理が不要な場合、ＳＮのゲートウェイがそのデータを直接受信者のアプリケーションへ送信できれば、その方がよいであろう。

ブローカーレベルでデータ処理が完了すると、ブローカーは秘密情報をフィルタアウトすることで、アプリケーションが受信を許可された情報だけを受信するようにすることができる。ＳＮからアプリケーションへ情報を直接送信することにより、アプリケーションは、取得を許可されていない追加的な情報を取得できる。それゆえ、望まれるレベルのセキュリティを維持しつつタスクを委譲可能なシステムが必要とされる。

図２は、本発明の実施形態に従うＭ２Ｍシステムを概略的に示し、これは、ブローカー１１、アプリケーション環境１０、及び１以上のセンサネットワーク（ＳＮ）１３を備える。アプリケーション環境１０は、１以上のアプリケーション１２に関連付けられており、少なくとも１つの信頼済データプロセッサ（ＴＤＰ）１５を備える。ブローカー１１はＴＤＰ１５にデータ処理タスクを委譲することができる。

ブローカー１１がデータ処理タスクをＴＤＰ１５に委譲した場合、ＳＮ１３は、データをそのＴＤＰ１５に直接提供することができ、そのＴＤＰ１５は、データを処理してアプリケーション１２に提供する。ＴＤＰ１５によって実行されるデータ処理は、アプリケーション１２が受信を許可された情報のみを受信するということを確実にする。

ＴＤＰ１５を信頼して未処理データを任せられるということを確実にするために、ブローカー１１は、信頼済認証局（ＣＡ）がＴＤＰ１５に対して公開鍵証明書を発行済みであるということを確認する。ＣＡは、ＴＤＰ１５がコンプライアンス・ルールに則っていることを確実にすることで、有効な公開鍵証明書を持つＴＤＰ１５が信頼されてブローカー１１と同レベルの秘密情報を受信できるようにする。ＴＤＰ１５を信用できなくなった場合、ＣＡは証明書を無効にすることができる。

ブローカー１１は、データリーズナ１６、鍵生成器１７、送信機１８、及び受信機１９を備える。データリーズナ１６は、アプリケーション１２から受信した要求を分析し、どのＳＮ１３からデータを収集すべきか、そしてそのデータをどのように処理すべきかを決定する。鍵生成器１７は、ソースＳＮ１３がデータを暗号化するために使用すべき鍵を生成する。アプリケーション環境１０内のＴＤＰ１５は、ＳＮ１３からのデータを復号し、そのデータを処理し、アプリケーション１２に処理結果を提供する。アプリケーション環境１０は、Ｍ２Ｍサービスプロバイダに属しており、Ｍ２Ｍサービスプロバイダは、自分の全てのアプリケーションのために同一のＴＤＰ１５を使用することができる。

図３は、図２のＴＤＰ１５をより詳細に示す。ＴＤＰ１５は、データ復号器２０、データ処理ユニット２１、鍵及びアルゴリズム復号器２２、送信機２４、及び受信機２３を備える。アプリケーション１２経由でブローカーからＴＤＰ１５へ送信されるアルゴリズム及び鍵は、アプリケーションがそれらを直接は使用できないように、暗号化されている。鍵及びアルゴリズム復号器２２は、このアルゴリズム及び鍵を復号する。次いで、データ復号器２０は、ブローカー１１によって提供された鍵Ｋ_１，Ｋ_２を使用して、ＳＮ１３からのデータを復号する。データ処理ユニット２１は、処理アルゴリズムＦを使用して、データを処理してアプリケーション１２に結果を提供する。ＴＤＰ１５はまた、更なるデータに対して何らかの制御パラメータを必要に応じて変更するだけでアルゴリズムを再利用するためにアルゴリズムをキャッシュするために使用可能な、或いは、受信したデータを更なるアルゴリズムを使用して処理するためにキャッシュするために使用可能な、メモリユニットも備えてもよい。

ブローカー１１はＳＮ１３とのセキュリティ関連付けを持っており、そのことで、秘密情報（例えば、鍵）がブローカーからＳＮ１３へ送信される際に、その情報は盗聴や改竄から保護されるものとする。一例として、これらのセキュリティ関連付けは、ＩＰｓｅｃプロトコル・スイートにおけるもののようなインターネット鍵交換（ＩＫＥ）プロトコルを使用して確立することができる。

ここで、図４を参照して、上述のコンセプトを更に詳細に説明する。図４は、アプリケーション１２が２つの異なるＳＮ１３からのデータを必要とするサービスを要求する状況における単純化されたシグナリングフロー図を示す。実行されるステップは以下の通りである。

Ｓ１．アプリケーション１２は、ブローカー１１へ要求を送信してサービスを求める。

Ｓ２．ブローカー１１は、アプリケーション１２経由で要求をＴＤＰ１５へ送信してＴＤＰ１５の証明書を提示するように求め、証明書が有効期限切れになったり無効にされたりしていないかをチェックする。証明書が有効であり、ブローカー１１が証明書に含まれる公開鍵を使用してＴＤＰ１５の認証に成功した場合、ステップＳ３に進む。そうでない場合、ブローカー１１はアプリケーションの要求を拒絶する。

Ｓ３．ブローカー１１内のデータリーズナ１６は、アプリケーション１２からの要求を分析し、どのＳＮ１３からデータを収集すべきかを決定する。各ソースＳＮ１３について、データリーズナ１６は、鍵生成器１７に対してデータ鍵Ｋを生成してＳＮ１３へ送信するように指示する。

Ｓ４．データリーズナ１６はまた、ソースＳＮ１３を特定するデータ処理アルゴリズムＦを生成し、ＴＤＰ１５がそれらのＳＮ１３からのデータを処理するために使用するであろうアルゴリズムＦを提供する。

Ｓ５．ブローカー１１は、（ステップＳ３で鍵生成器１７によって生成された）データ鍵Ｋ_１，Ｋ_２と（ステップＳ４でデータリーズナ１６によって生成された）アルゴリズムＦとを、ＴＤＰの公開鍵Ｋ_ＴＤＰを用いて暗号化し、その結果（即ち、（Ｋ_１，Ｋ_２，Ｆ）Ｋ_ＴＤＰ）は、アプリケーション１２へ送信される。

Ｓ６．アプリケーション１２は、ステップＳ５で受信した暗号化されたデータ鍵Ｋ_１，Ｋ_２及びデータ処理アルゴリズムＦ（即ち、（Ｋ_１，Ｋ_２，Ｆ）Ｋ_ＴＤＰ）を、ＴＤＰ１５へ転送する。

Ｓ７．ＳＮ１３は、データＰを収集する。各ＳＮ１３について、データＰの準備ができると、ＳＮ１３は、ブローカー１１から受信したデータ鍵Ｋ_１，Ｋ_２を用いてＰを暗号化し、暗号化されたデータＣ（即ち、Ｃ＝（Ｐ）Ｋ）を生成する。暗号化されたデータＣは、通信セッションの中でＴＤＰ１５へ送信される。このセッションは、後述する手順に従って確立可能である。

Ｓ８．ＴＤＰ１５の鍵及びアルゴリズム復号器２２は、自分の秘密鍵を用いて、データ鍵Ｋ_１，Ｋ_２及びデータ処理アルゴリズムＦを復号する。アルゴリズム復号器２２は、データ鍵Ｋ_１，Ｋ_２及びデータ処理アルゴリズムＦを、それぞれデータ復号器２０及びデータ処理ユニット２１へ送信する。

Ｓ９．ＴＤＰ１５内のデータ復号器２０は、対応するデータ鍵Ｋ_１又はＫ_２を用いて各入力Ｃを復号し、データＰを復元する。ＴＤＰ１５内のデータ処理ユニット２１は、アルゴリズムＦに従ってプレーンテキストデータ（図３に示すＰ１及びＰ２）を処理し、結果（Ｒ）を生成する。

Ｓ１０．ＴＤＰ１５は、結果Ｒをアプリケーション１２へ出力する。

データ処理は、秘密情報を除去することによって、又は秘密情報に対して何らかの不可逆な変更を加えてその情報の詳細をもはや確認不可能にすることによって、秘密情報を「フィルタアウト」するように振る舞い、処理結果のみがアプリケーション１２へ送信される。暗号化されていないプレーンテキストデータ（Ｐ１，Ｐ２）は、ＴＤＰ１５の外には決して露出しない。ＴＤＰ１５だけが自分の秘密鍵を知っているので、アプリケーション１２はブローカー１１によって提供されたデータ鍵を復号することができず、それゆえ、未処理データを復号することができないので、アプリケーションは、受信を許可された情報しか受信しないことになる。

データ処理タスクをブローカー１１からＴＤＰ１５に委譲する処理の一部として、ブローカー１１は、ＳＮ１３からのデータトラヒックをＴＤＰ１５へ直接リダイレクトしてブローカー１１をバイパスさせる。これには、ＳＮ１３とアプリケーション環境１０内のＴＤＰ１５との間で直接通信セッションを確立する必要があるであろう。この通信は、例えばインターネットプロトコル（ＩＰ）やＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）の接続を使用するような、いくつかのやり方で実行可能である。以下の考察は、通信ネットワークの例としてＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）を使用することに言及するが、他のネットワークにも適用可能である。

ＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）は、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３Ｇ）によって策定された技術であり、移動体通信ネットワークを介してＩＰマルチメディア・サービスを提供する。ＩＭＳは、音声、ビデオ、メッセージング、データ等の動的な組み合わせを、同一のセッション内で提供する。ＩＭＳは、ユーザ端末間（又はユーザ端末とアプリケーションサーバとの間）で呼又はセッションをセットアップして制御するために、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）を使用する。ＳＩＰにより、たとえ呼を開始する前に発呼パーティーが被呼パーティーの現在のＩＰアドレスを知らなかったとしても、発呼パーティーは、被呼パーティーに対するパケット交換セッションを確立することができるようになる（ユーザ端末内にインストールされた所謂ＳＩＰユーザエージェント（ＵＡ）を使用して）。ＳＩＰシグナリングによって搬送されるセッション記述プロトコル（ＳＤＰ）は、セッションのメディアコンポーネントを記述して交渉するために使用される。ＳＩＰはユーザ対ユーザのプロトコルとして作られたが、ＩＭＳにより、オペレータ及びサービスプロバイダは、サービスに対するユーザアクセスを制御し、それに応じてユーザに課金することができる。

ＳＮ１３とＴＤＰ１５との間の通信がＩＭＳネットワークを介して発生した場合、このことは、ＳＮがＩＭＳ加入情報を持つか、又は、ブローカー及びＩＭＳプロバイダが同一のエンティティであるか、或いは、ＳＮが第三者のＩＭＳ加入情報を利用可能であることを必要とするであろう。

ＳＮ１３自身がＩＭＳネットワークに対する直接接続や加入情報を持っていない場合、そして、ブローカー１１がＳＮ１３からのデータトラヒックを直接ＴＤＰ１５へリダイレクトする場合、そのトラヒックについてはブローカー１１に課金するのが合理的である。それゆえ、第三者ネットワークにアクセスする処理を、ここで更に提示する。

ＩＭＳセッションを確立するために、ブローカー１１は、データ要求を送信する際に、各ＳＮ１３のゲートウェイ１４に対して間接アクセストークン及びセッション鍵Ｋ_{ＳＥＳＳＩＯＮ}も提供する。一実施形態では、このセッション鍵は、セッション識別子ｓｅｓｓｉｏｎ＿ＩＤ及びブローカー１１の公開鍵Ｋ_{Ｍ２Ｍｂｒｏａｋｅｒ}に関する暗号法の一方向関数ｆ（）として算出可能である。即ち、Ｋ＝ｆ（ｓｅｓｓｉｏｎ＿ＩＤ，Ｋ_{Ｍ２Ｍｂｒｏａｋｅｒ}）である。一実施形態では、アクセストークンは、重要情報(critical information)の署名されたセットから構成される。例えば、トークンは、受信者のＳＩＰＵＲＩ、合致すべき条件、セッション識別子、ブローカー１１の識別子、及びＩＭＳプロバイダ（ＩＭＳＰ）の識別子を含み得るものであり、これら全てがブローカー１１の秘密鍵ＳＫ_{Ｍ２Ｍｂｒｏａｋｅｒ}を用いて署名されている。即ち、アクセストークン＝（受信者のＳＩＰＵＲＩ，条件，ｓｅｓｓｉｏｎ＿ＩＤ，ブローカー、ＩＭＳＰ）_ｓｉｇｎＳＫ_{Ｍ２Ｍｂｒｏａｋｅｒ}である。

図５は、アプリケーション１２がＳＮ１３からのデータを必要とするサービスを要求する状況における単純化されたシグナリングフローの例を示し、ここで、ＳＮ１３は、アプリケーション環境１０内のＴＤＰ１５と直接通信するためにブローカー１１のＩＭＳ加入情報を使用してＩＭＳセッションを確立する必要がある。実行されるステップは、以下の通りである。

Ｔ１．図４を参照して前述したステップＳ１のように、アプリケーション環境１０内のアプリケーション１２は、ブローカー１１へ要求を送信してサービスを求める。

Ｔ２．図４を参照して前述したステップＳ２のように、ブローカー１１は、アプリケーション１２経由で要求をＴＤＰ１５へ送信してＴＤＰ１５の証明書を提示するように求め、証明書が有効期限切れになったり無効にされたりしていないかをチェックする。証明書が有効であり、ブローカー１１が証明書に含まれる公開鍵を使用してＴＤＰ１５の認証に成功した場合、ステップＴ３に進む。そうでない場合、ブローカー１１はアプリケーションの要求を拒絶する。

Ｔ３．ブローカー１１は、図４を参照して前述したステップＳ３において生成されたものと同等の、データを暗号化し復号するためのデータ鍵Ｋを生成する。加えて、ブローカー１１は、アクセストークン及びセッション鍵Ｋ_{ＳＥＳＳＩＯＮ}も生成する。ブローカー１１は、データ鍵Ｋ、アクセストークン、及びセッション鍵Ｋ_{ＳＥＳＳＩＯＮ}を、ＳＮゲートウェイ１４へ送信する。

Ｔ４．図４を参照して前述したステップＳ４乃至Ｓ６のように、ブローカー１１はまた、データ処理アルゴリズムＦを生成し、ＴＤＰ１５の公開鍵Ｋ_ＴＤＰを用いて（ステップＴ２で生成された）データ鍵Ｋ及びアルゴリズムＦを暗号化し、その結果は、アプリケーション１２経由でアプリケーション環境１０内のＴＤＰ１５へ送信される。

Ｔ５．次いで、ＳＮゲートウェイ１４は、アクセストークンを含んだＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを在圏ＩＭＳ３１内のＰ−ＣＳＣＦ（不図示）へ送信する。

Ｔ６．Ｐ−ＣＳＣＦは、ホームＩＭＳ３０内のＩ−ＣＳＣＦ（不図示）を特定し、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを転送する。Ｉ−ＣＳＣＦは次に、ＨＳＳ（不図示）の参照に続いてＳ−ＣＳＣＦ（不図示）を決定し、ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを転送する。

Ｔ７．ＳＮ１３は、その時点では認証されておらず、それゆえ、登録要求は拒絶され、４０１Ｕｎａｕｔｈｏｒｉｓｅｄメッセージが、ユーザを認証するためのチャレンジを伴ってＳＮ１３へ返される。

Ｔ８．次いで、ＳＮ１３及びＩＭＳ３０は、標準規格のＩＭＳＡＫＡ手順に従い、セッション鍵Ｋ_{ＳＥＳＳＩＯＮ}を使用して相互に認証される。

Ｔ９．ＳＮ１３がＩＭＳ３０に登録されると、ＳＮ１３は、受信者であるＴＤＰ１５のＳＩＰＵＲＩに対してＩＮＶＩＴＥメッセージを送信する。

Ｔ１０．次いで、ＳＮ１３とアプリケーション環境１０内のＴＤＰ１５との間でＩＭＳセッションが確立される。図４を参照して前述したステップＳ７乃至Ｓ１０が次に、ＳＮ１３とＴＤＰ１５との間で直接実行可能である。

上述の処理を実装するために、ＣＳＣＦは、アクセストークンがＨＳＳへ伝送されなければならないということを理解する必要があり、ＨＳＳは、トークンを理解し、ブローカーのリストとそれらの公開鍵及び共通対称鍵とを維持し、条件をチェック可能である必要がある。条件の例には、時刻、セッション継続セッション、又は他のセンサ計測の結果などがあろう。これにより例えば、いつセッションを開始すべきかに関する独立した制御を可能にすることができ、例えば、家庭からのビデオストリームに関連する場合にセッションがプライバシー上の影響を持たないことを確実にする。Ｓ−ＣＳＣＦはまた、これらの条件を実行して条件に合致しない場合はセッションの開始を防ぐことができる必要もある。Ｓ−ＣＳＣＦはＨＳＳと共に、条件とトークンの署名とをチェックし、ｓｅｓｓｉｏｎ＿ＩＤ及びＫ_{Ｍ２ＭＢｒｏｋｅｒ}を用いて鍵Ｋ_{ｓｅｓｓｉｏｎ}を算出する。Ｋ_{ｓｅｓｓｉｏｎ}は次に、ＩＳＩＭを必要とせずにＡＫＡを使用して相互認証を実行するために、ＳＮとＩＭＳとの間で共通鍵として使用される。

ＳＮゲートウェイ１４が認証されてテンポラリＳＩＰＵＲＩが与えられると、受信者のＳＩＰＵＲＩと条件とに対応する許可された単数又は複数のセッションを開始することができる。

上述の通り、ＳＮ１３からＴＤＰ１５へ送信されるデータは、ブローカー１１によってＴＤＰ１５及びＳＮ１３の両方へ送信されるデータ鍵Ｋを使用して、セキュアにブートストラップされる。このために使用される明確な方法は、本発明の範囲外であるが、例えば、事前共有鍵を用いるＴＬＳに基づくことができる。

ＳＮ１３がＴＤＰ１５との通信チャネルを確立するための加入情報を持つ場合や加入情報を必要としない場合、ブローカー１１は、データ鍵ＫをＳＮ１３及びＴＤＰ１５へ送信する必要があるだけである。ＳＮ１３が通信チャネルを確立するために加入情報が必要であってＳＮ１３が加入情報を持たない場合、ブローカー１１は、データ鍵Ｋと共に、アクセストークン及びセッション鍵Ｋ_{ｓｅｓｓｉｏｎ}をＳＮ１３へ送信する必要がある。

上述の実施形態は、ブローカーの演算負荷を軽減するためにデータ処理の委譲を提供し、一方で、データは所定のアプリケーションによってはアクセス可能であってはならないプライベートデータを含む場合があるので、データのセキュリティを維持する。例えば、ＧＰＳデータは、数メートル内での位置情報を提供することができる。アプリケーションが自分のサービスのために現在位置の都市に関する情報を必要とするだけの場合、詳細なＧＰＳデータをアプリケーションに見せることは適切ではない。というのも、そうするとプライバシー上の制約に違反するかもしれないからである。別の例では、保険会社は、各人のＥＣＧ測定結果や血圧などの様々なパラメータを用いて算出された各人の健康指標を必要とするかもしれない。そのようなパラメータの詳細なデータを提供することも、何らかのプライバシーポリシーに違反するかもしれない。

当業者にとって理解されるであろうこととして、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の実施形態に対して様々な修正を行うことができる。

Claims

マシン・ツー・マシン・システムにおいて使用するための、処理対象データのセキュリティを維持しつつブローカーエンティティ（１１）の演算負荷を軽減するためにデータの処理を少なくとも部分的に委譲する方法であって、
前記ブローカーエンティティ（１１）は、前記データを提供するセンサネットワーク（１３）のデータ提供ノードと前記データを要求するアプリケーションノード（１２）との間のリンクとしての役割を果たし、
前記方法は、
前記ブローカーエンティティ（１１）において、処理されたデータの要求を前記アプリケーションノード（１２）から受信したことに続いて、処理対象の前記データを提供するデータ提供ノード（１３）を判定し、当該データ提供ノード（１３）のためのデータ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を生成し（Ｓ３）、前記要求に基づいて前記データを処理するためのデータ処理アルゴリズム（Ｆ）を生成し（Ｓ４）、前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を前記データ提供ノード（１３）へ送信し（Ｓ３）、前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）及びデータ処理アルゴリズム（Ｆ）をリモートのデータ処理エンティティ（１５）へ送信する（Ｓ５，Ｓ６）、ステップと、
前記データ提供ノード（１３）において、前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を用いて前記データ（Ｐ _１，Ｐ _２）を暗号化し（Ｓ７）、当該暗号化されたデータを前記データ処理エンティティ（１５）へ送信する（Ｓ７）、ステップと、
前記データ処理エンティティ（１５）において、前記データ鍵を用いて前記データを復号し（Ｓ９）、前記データ処理アルゴリズムを用いて前記データを処理し（Ｓ９）、当該処理されたデータを前記アプリケーションノード（１２）へ送信する（Ｓ１０）、ステップと、
を有する、方法。
前記ブローカーエンティティから前記データ処理エンティティへ、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを送信し（Ｓ２）、
前記データ処理エンティティから前記ブローカーへ、前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を含むメッセージを送信し（Ｓ２）、
前記ブローカーエンティティにおいて、前記証明書が有効であるか否かを確認する（Ｓ２）
ことにより、前記データ処理エンティティを認証するステップ
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信する前記ステップは、
前記ブローカーエンティティにおいて、前記データ処理エンティティの公開鍵を用いて前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムを暗号化するステップと、
前記暗号化されたデータ鍵及びデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信するステップと、
前記データ処理エンティティにおいて、自分の秘密鍵を用いて前記データ鍵及びデータ処理アルゴリズムを復号するステップと、
を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記データ処理アルゴリズムは、処理に使用されるデータから少なくとも一部の情報をフィルタアウトするように構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
更なるデータ処理アルゴリズムを前記データ処理エンティティへ送信し、既に受信したデータを処理するために前記データ処理エンティティにおいてこのデータ処理アルゴリズムを使用する、ステップ
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
前記データ処理エンティティにおいて、前記更なるデータ処理アルゴリズムを使用して処理されたデータを、前記更なるデータ処理アルゴリズムに関連付けられた更なるアプリケーションノードへ送信するステップ
を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記データを前記データ処理エンティティへ送信する前記ステップは、
前記データ提供ノードと前記データ処理エンティティとの間で通信ネットワークのセッションを確立するステップと、
前記通信ネットワークのセッションを使用して前記データを送信するステップと、
を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
前記通信ネットワークのセッションを確立する前記ステップは、
前記ブローカーエンティティにおいて、アクセストークン（Ｔｏｋｅｎ）及びセッション鍵（Ｋ _{ＳＥＳＳＩＯＮ} ）を生成して前記データ提供ノードへ送信するステップ（Ｔ３）と、
前記アクセストークン（Ｔｏｋｅｎ）及び前記セッション鍵（Ｋ _{ＳＥＳＳＩＯＮ} ）を使用して、前記データ提供ノードを認証して前記通信ネットワークに登録するステップ（Ｔ５−Ｔ８）と、
前記データ提供ノードが前記通信ネットワークに登録されると、セッション開始メッセージを前記データ処理エンティティへ送信するステップ（Ｔ９）と、
を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記セッション鍵は、前記ブローカーの公開鍵及びセッション識別子に関する暗号法の関数であり、
前記アクセストークンは、前記ブローカーの秘密鍵を用いて署名された、少なくとも前記ブローカーの識別子及び前記セッション識別子を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記データ提供ノードを認証して前記通信ネットワークに登録する前記ステップは、
前記アクセストークンを含む登録メッセージを前記通信ネットワークへ送信するステップ（Ｔ５）と、
前記通信ネットワークが、前記ブローカーの前記公開鍵を判定するために前記アクセストークン内に含まれる前記ブローカーの前記識別子を使用し、前記セッション鍵を算出するために前記アクセストークン内に含まれる前記セッション識別子と前記ブローカーの前記公開鍵とを使用する、ステップと、
前記通信ネットワークと前記データ提供ノードとを相互に認証するために、共通秘密として前記セッション鍵を使用するステップと、
を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記通信ネットワークはＩＰマルチメディア・サブシステムである
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
マシン・ツー・マシン・システムにおいて、処理対象データのセキュリティを維持しつつブローカーエンティティの演算負荷を軽減するためにデータの処理を少なくとも部分的に委譲する方法において使用するためのブローカーエンティティであって、
前記ブローカーエンティティは、前記データを提供するセンサネットワーク（１３）のデータ提供ノードと前記データを要求するアプリケーションノード（１２）との間のリンクとしての役割を前記方法において果たし、
前記ブローカーエンティティは、
処理されたデータの要求を前記アプリケーションノード（１２）から受信する受信機（１９）と、
処理対象の前記データを提供する前記データ提供ノードを判定し、前記要求に基づいて前記データを処理するためのデータ処理アルゴリズム（Ｆ）を生成する、データリーズナ（１６）と、
前記データ提供ノード（１３）のためのデータ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を生成する鍵生成器（１７）と、
前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を前記データ提供ノード（１３）へ送信する送信機（１８）と、
前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）及び前記データ処理アルゴリズム（Ｆ）をリモートのデータ処理エンティティ（１５）へ送信する送信機（１８）と、
を有することを特徴とするブローカーエンティティ。
前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを前記データ処理エンティティへ送信する送信機と、
前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を含むメッセージを受信する受信機と、
前記証明書が有効であるか否かを確認し、前記データ処理エンティティを認証する、プロセッサと、
を有することを特徴とする請求項１２に記載のブローカーエンティティ。
マシン・ツー・マシン・システムにおいて使用するための、処理対象データのセキュリティを維持しつつブローカーエンティティ（１１）の演算負荷を軽減するためにデータの処理を少なくとも部分的に委譲する方法において使用するためのデータ処理エンティティであって、
前記ブローカーエンティティ（１１）は、前記データを提供するセンサネットワーク（１３）のデータ提供ノードと前記データを要求するアプリケーションノード（１２）との間のリンクとしての役割を前記方法において果たし、
前記データ処理エンティティは、
データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）及びデータ処理アルゴリズム（Ｆ）を前記ブローカーエンティティ（１１）から受信する受信機（２３）と、
暗号化されたデータをデータ提供ノード（１３）から受信する受信機（２３）と、
前記データ鍵（Ｋ _１，Ｋ _２）を用いて前記データを復号する復号器（２０）と、
前記データ処理アルゴリズム（Ｆ）を用いて前記データを処理するプロセッサ（２１）と、
前記処理されたデータを前記アプリケーションノード（１２）へ送信する送信機（２４）と、
を有することを特徴とするデータ処理エンティティ。
前記データ処理エンティティの公開鍵証明書を要求するメッセージを受信する受信機と、
前記公開鍵証明書を含むメッセージを送信する送信機と、
を有することを特徴とする請求項１４に記載のデータ処理エンティティ。