JP5879388B2 - 電子ロック、電子ロッキングシステム、電子ロック動作方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

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Description

本発明は電子ロックに関する。更に、本発明はロッキングシステムに関する。更に、本発明は電子ロックを動作させる方法に関する。更に、本発明はコンピュータプログラムプロダクトに関する。
今日、建物、部屋及び車輌などの様々な対象物へのアクセス(入場)を制御するために電子ロックが使用されている。電子ロックの一つのタイプは、無線周波数(RF)技術に基づいて、アクセスデバイス(例えば電子鍵)とロック内の電子回路との間にRF接続を確立して、認証及び開錠プロシージャを実行するものである。例えば、一般型のRF技術はいわゆる近距離無線通信(NFC)技術である。一般に、NFCは、スマートフォンや類似の機器を互いに接触させることにより又は互いに近接させる(通常数センチメートル以下)ことにより相互の無線通信を確立するための一組の標準規格をいう。
しかしながら、現在入手し得るNFC対応ロック、例えばホテルの客室ドアロックは、一般にNFCリーダ装置をロック又はドア内に組み込む必要がある。この場合には、NFCリーダはアクセス装置、例えば鍵代用品として使用される非接触スマートカードを常に支援し、これは電池の急速消耗を生じる。更に、鍵の代用であるスマートカードはシステムオペレータによりNFCインタフェースを介してプログラムされなければならず、その設定を遠隔変更することはできない。
本発明の目的は、上述した種類の電子ロックの電力消費を低減することにある。この目的は、請求項1に記載の電子ロック、請求項10に記載のロッキングシステム、請求項12に記載の電子ロック動作方法、及び請求項13に記載のコンピュータプログラムプロダクトによって達成される。
本発明の一つの態様によれば、電子ロックが考えられ、該電子ロックは、モバイル機器と前記電子ロック装置との間に確立される無線周波数(RF)接続からエネルギーを収穫する(harvest)ように構成され、更に、前記RF接続を介して前記モバイル機器から受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成され、更に、前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成されている。
本発明の一実施形態によれば、前記電子ロックは、前記収穫したエネルギーを蓄積するように構成されたエネルギー蓄積装置、特にキャパシタを備えている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記RF接続からエネルギーを収穫するように構成された二次コイルを備えている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは近距離通信(NFC)に対応するため、前記RF接続がNFC接続である。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、更に、前記認証トークンを別のRF接続を介して認証サーバに送信することによって前記認証トークンを処理し、前記認証サーバからの認証トークンのポジティブ検証を示す応答の受信時又は受信後に開錠スイッチを有効にすることによって前記開錠スイッチを制御するように構成されている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロック装置は、前記別のRF接続を確立するように構成された低電力RF受信機を備えている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記認証トークンを格納し、前記電子ロックが前記認証トークンを前記認証サーバに送信する前に前記認証トークンを暗号化し、前記認証サーバからの応答を復号化するように構成されたセキュアエレメントを備えている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記モバイル機器と安全な通信を確立するための第1の認証プロセスに参加するように構成され、且つ前記認証サーバと安全な通信を確立するための第2の認証プロセスに参加するように構成されている。
本発明の他の実施形態によれば、前記電子ロックは、前記認証トークンを検証することによって前記認証トークンを処理し、前記認証トークンのポジティブ検証時又は後に前記開錠スイッチを有効にするように構成されたセキュアエレメントを備えている。
本発明の他の態様によれば、ロッキングシステムが考えられ、該ロッキングシステムは上述した種類の電子ロック、モバイル機器及び認証サーバを備えている。
本発明の一実施形態によれば、前記モバイル機器は別個の通信チャネルを介して前記認証サーバから認証トークンを要求するように構成されている。
本発明の他の態様によれば、電子ロックを動作させる方法が考えられ、該方法において、前記電子ロックはモバイル機器と前記電子ロックとの間に確立された無線周波数(RF)接続からエネルギーを収穫し、前記電子ロックは前記モバイル機器から前記RF接続を介して受信される認証トークンを処理するために前記収穫したエネルギーを使用し、前記電子ロックは前記処理の結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用する。
本発明の他の態様によれば、コンピュータプログラムプロダクトが考えられ、該コンピュータプログラムプロダクトは、電子ロックにより実行される命令を備え、前記命令は、前記電子ロックにより実行される際に、上述した種類の方法のステップを実行又は制御する。
本発明は、添付図面を参照してもっと詳しく説明される。
ロッキングシステムの一実施形態を示す。 二次アンテナを備える電子ロックの一実施形態を示す。 電子ロックを動作させる方法の一実施形態を示す。
本発明によれば、電子ロックに内蔵された開錠スイッチは、モバイル機器により発生されるRFフィールドから、又は、言い換えれば、モバイル機器と電子ロックとの間のRF接続から収穫したエネルギーにより駆動される。同じRF接続がモバイル機器と電子ロックとの間で認証データ、具体的には認証トークン、を交換するためにも使用される。RF接続は、例えばNFC接続とすることができる。NFCは通信する機器間に近接近を必要とするため、NFC接続は本質的にある程度安全であるため、ロッキングシステムの全体的な安全性が向上し得る。
図1はロッキングシステムの一実施形態を示す。ロッキングシステム100は、電子ロック102、上述した種類のモバイル機器として機能する携帯電話104、及び上述した種類の認証サーバとして作用するクラウドサーバ106を備える。動作中、電子ロック102は携帯電話104と電子ロック102との間のRF接続からエネルギーを収穫する。本例では、電子ロック102は、携帯電話104からRF接続を介して受信される認証トークンを別のRF接続を介してクラウドサーバ106へ送信するために、前記収穫したエネルギーを使用する。クラウドサーバ106による認証トークンの検証成功時又は後に、電子ロック102は前記ロック内の開錠スイッチを有効にするために前記収穫したエネルギーを使用する。比較的簡単な認証トークンの典型的な例はパスワード及び個人識別番号であるが、もっと複雑な認証トークンも考えられる。本例では、認証サーバが認証トークンを検証する。代わりに、電子ロック102に内蔵されたセキュアエレメントが認証トークンを認証し、認証トークンのポジティブ検証時又は後に開錠スイッチを有効にすることもできる。
開錠スイッチはRF接続から収穫されるエネルギーより大きな電力を必要としない電子スイッチとすることができる。同様に、前記別のRF接続はRF接続から収穫されるエネルギーより大きな電力を必要としない低電力RFトランシーバで確立することができる。従って、電子ロック102の少なくとも現在開示されている要素は電池供給電力を必要としない。しかしながら、安定な電力供給を確保するために、エネルギー蓄積装置を使用してもよい。
エネルギー収穫はセキュアエレメント内に組み込むか、例えば外部エネルギー収穫回路として実装することができる。自由選択として、開錠スイッチ又は低電力RFトランシーバを動作させるために追加のエネルギー又はもっと安定な電力供給が必要とされる場合には、エネルギー蓄積装置(図2に示す)を電子ロック102に組み込むことができる。例えば、この目的のためにキャパシタを使用することができる。キャパシタは最初にRFフィールドから充電され、その後ロック102の機能を有効にする追加のエネルギーを供給するために放電され得る。図1に示す電子ロック102は、(認証)データ交換及びエネルギー収穫を実行する単一のアンテナを備える。電子ロックをパワーオンするのに必要なエネルギーは、セキュアエレメントに取り付けられた単一のアンテナを用いてRFフィールドから収穫される。セキュアエレメントは、エネルギーを収穫し、所要の電源電圧に変換して開錠スイッチ及び低電力RFトランシーバをパワーオンする。従って、本例では、同じアンテナが通信と電力供給のために使用される。自由選択として、エネルギー収穫のために二次アンテナを追加してもよい。
図2は、二次アンテナを備える電子ロックの一実施形態を示す。電子ロック200は、図1に示す要素に加えて、二次アンテナとエネルギー収穫及び蓄積装置を備える。エネルギー収穫及び蓄積装置は収穫されたエネルギーを蓄積するように構成されたキャパシタを備える。一次アンテナはセキュアエレメントに接続され、通信にのみ使用される。二次アンテナはエネルギー収穫及び蓄積装置に接続され、この装置はセキュアエレメントの外部にあり、電子ロック200のパワーオンに使用される。代わりに、エネルギー収穫及び蓄積装置はセキュアエレメント内に実装してもよい。この場合には、セキュアエレメントは一次アンテナと二次アンテナの両方に接続される。
図3は、電子ロックを動作させる方法の一実施形態を示す。第1ステップS1において、第1の認証プロセス、すなわちモバイル機器と電子ロックとの間の認証プロセスが実行される。モバイル機器は、現在開示されているモバイル機器の機能、例えば第1の認証プロセス、を実行するソフトウェア実装アプリケーション(例えば、いわゆる「app」)を備えることに注意されたい。第1の認証プロセスが成功であったならば、第2ステップS2において、モバイル機器は認証トークンを暗号化された形でRF接続を介して電子ロックに送信する。本例では、RF接続はNFC接続であることに注意されたい。その後、第3ステップS3において、電子ロックに内蔵されたセキュアエレメントが受信した認証トークンを復号化し、それを格納する。次に、第4ステップS4において、第2の認証プロセス、即ち電子ロックと認証サーバとの間の認証プロセスが実行される。第2の認証プロセスが成功であったならば、第5ステップS5において、セキュアエレメントが認証トークンを暗号化し、それを暗号化された形で別のRF接続を介して認証サーバに送信する。その後、第6ステップにおいて、認証サーバが認証トークンを復号化し、認証トークンを検証する。検証の結果がポジティブであれば、第7ステップS7において、認証サーバはポジティブ検証を表す暗号化された応答を前記別のRF接続を介して電子ロックに送信する。最後に、第8ステップS8において、電子ロックはその応答を復号化し、その内容を検査し、ロックを開くためにその結果に基づいて開錠スイッチを制御する。この段階で、前記別の接続を確立するために使用されたRFトランシーバはエネルギーの節約のためにパワーダウンすることができる。
上述したように、RF接続を介してデータを送信する前に、モバイル機器のアプリケーションと電子ロックのセキュアエレメントとの間で認証プロセスを実行することができる。この認証が成功であれば、安全なチャネルが確立され、暗号化されたデータをアプリケーションとセキュアエレメントとの間で交換することが可能になる。その後、暗号化された認証トークンがセキュアエレメントにより受信され、復号化され、格納され得る。認証トークンを認証サーバ、即ちバックオフィスクラウドサーバ、に送信するために、低電力RF送信機がセキュアエレメントによりパワーオン(VDDOn/Off)され、別のRF接続が設定される。その後、新しい認証プロセスを電子ロックと認証サーバとの間で開始することができる。認証トークンを再び暗号化し、検証のために認証サーバに送信することができる。検証がポジティブであれば、前記結果を示す応答が同じチャネル、即ち前記別のRF接続で返送され、電子ロックは開錠スイッチを有効にして開くことができる。その後、電子ロックはRFトランシーバをパワーダウンモードに戻すことができる。このように、電子ロックの電力消費を著しく低減することができる。更に、認証サーバオペレータはトークンに割り当てられる認証を任意の時点で公開することができ、それによってサーバ検証を失敗させ、結果としてユーザがロックを開くことができないようにし得る。従って、本電子ロックは、電力の節約に加えて、認証トークンを検証するために認証サーバが使用される場合に、もっとフレキシブルな認証ポリシーを可能にする。
モバイル機器のアプリケーションは、認証トークンの獲得のために、別個の無線通信チャネル(例えば、図1に示すように、3Gセルラ通信チャネル、WiFiチャネル又はNFCチャネル)を介して認証サーバに少なくとも1度接続することができる。これはインターネット接続を介して行うこともできる。公衆ネットワークを介して安全な通信を可能にするためには、前記アプリケーションと認証サーバとの間の認証プロセス及び認証トークンの暗号化/復号化も必要とされ得る。可能であれば、鍵及びデータ(即ち認証トークン)の安全に保護するためにモバイル機器に内蔵されたセキュアエレメントを使用することもできる。
最後に、図は略図であることに注意されたい。異なる図面において、類似又は同一の要素は同一の参照符号で示されている。更に、例示的実施形態の簡潔な説明を目指して、当業者の慣用技術に含まれる実施形態の詳細は記載されていないことに注意されたい。いかなる実施形態の開発においても、任意の技術又は設計プロジェクトと同様に、実施形態ごとに変化するシステム関連及びビジネス関連の制約の順守などの開発者固有の目標を達成するために多くの実装時固有判断をしなければならないことを理解されたい。更に、このような開発努力は複雑で時間を要するが、それにもかかわらず、当業者にとって設計、製作及び製造の取り組みの通常の手順であることを理解されたい。
上述した実施例は説明のためであって本発明を限定するものではなく、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能である。特許請求の範囲において、構成要素の後の括弧内の参照符号は特許請求の範囲を限定するものではない。「具える」は、請求項に記載の要素や手順以外の要素や手順を除外するものではない。数を特定してない要素は複数の存在を除外するものではない。また、装置の請求項に記載されている手段のいくつかは一つの同一ハードウエア要素で実現してもよい。また、いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されていることのみをもって、これらの手段の組合せは有利に使用できないことを意味するものではない。
100:ロッキングシステム
102:電子ロック
104:携帯電話
106:クラウドサーバ
200:電子ロック
S1:第1ステップ
S2:第2ステップ
S3:第3ステップ
S4:第4ステップ
S5:第5ステップ
S6:第6ステップ
S7:第7ステップ
S8:第8ステップ

Claims (12)

  1. 認証サーバとの間の無線周波数(RF)接続を確立するように構成された低電力RF送受信機を備え、
    モバイル機器と電子ロックとの間に確立されるRF接続からエネルギーを収穫するように構成され、
    更に、前記低電力RF送受信機をパワーオンし、前記モバイル機器と前記電子ロックとの間の前記RF接続を介して、前記モバイル機器から受信される認証トークンを前記認証サーバに送信し、前記認証サーバから検証結果を受信するために前記収穫したエネルギーを使用し、その後前記低電力RF送受信機をパワーダウンするように構成され、
    更に、前記検証結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用するように構成されている、電子ロック。
  2. 前記収穫したエネルギーを蓄積するように構成されたエネルギー蓄積装置、特にキャパシタを備える、請求項1記載の電子ロック。
  3. 前記モバイル機器と前記電子ロックとの間のRF接続からエネルギーを収穫するように構成された二次コイルを備える、請求項1又は2記載の電子ロック。
  4. 近距離通信(NFC)に対して使用可能であり、前記モバイル機器と前記電子ロックとの間のRF接続がNFC接続である、請求項1−3のいずれかに記載の電子ロック。
  5. 更に、前記認証トークンを別のRF接続を介して認証サーバに送信することによって前記認証トークンを処理し、前記認証サーバからの認証トークンのポジティブ検証を示す応答の受信時又は受信後に開錠スイッチを駆動することによって前記開錠スイッチを制御するように構成されている、請求項1−4のいずれかに記載の電子ロック。
  6. 前記認証トークンを格納し、前記電子ロックが前記認証トークンを前記認証サーバに送信する前に前記認証トークンを暗号化し、前記認証サーバからの応答を復号化するように構成されたセキュアエレメントを備える、請求項5記載の電子ロック。

  7. 前記モバイル機器と安全な通信を確立するための第1の認証プロセスに参加するように構成され、且つ
    前記認証サーバと安全な通信を確立するための第2の認証プロセスに参加するように構成されている、
    請求項5又は6記載の電子ロック。
  8. 前記認証トークンを検証することによって前記認証トークンを処理し、前記認証トークンのポジティブ検証時又は後に前記開錠スイッチを起動するように構成されたセキュアエレメントを備える、請求項1−4のいずれかに記載の電子ロック。
  9. 請求項1−8のいずれかに記載の電子ロック、モバイル機器及び認証サーバを備える、電子ロッキングシステム。
  10. 前記モバイル機器は別個の通信チャネルを介して前記認証サーバから認証トークンを要求するように構成されている、請求項9記載の電子ロッキングシステム。
  11. 認証サーバとの間の無線周波数(RF)接続を確立するように構成された低電力RF送受信機を備える電子ロックを動作させる方法であって、
    前記電子ロックはモバイル機器と前記電子ロックとの間に確立されたRF接続からエネルギーを収穫し、
    前記電子ロックは低電力RF送受信機をパワーオンし、前記電子ロックは前記モバイル機器から前記モバイル機器と前記電子ロックとの間の前記RF接続を介して、受信される認証トークンを前記認証サーバに送信し、前記認証サーバから検証結果を受信するために前記収穫したエネルギーを使用し、その後前記低電力RF送受信機をパワーダウンし、
    前記電子ロックは前記検証結果に基づいて開錠スイッチを制御するために前記収穫したエネルギーを使用する、
    方法。
  12. 電子ロックにより実行可能な命令を備えたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記命令は、前記電子ロックにより実行される際に、請求項11に記載の方法のステップを実行又は制御する、コンピュータプログラム。
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