JP7254843B2 - 仮想のモノのインターネット(Internet of Things)(IoT)デバイス及びハブ用のシステム及び方法 - Google Patents
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Description
上述したように、Bluetooth LEなどのIoTデバイスを相互接続するために使用される無線技術は概して、近距離技術であるため、IoT実装のためのハブがIoTデバイスの範囲外にある場合、IoTデバイスは、IoTハブにデータを送信することができない(逆もまた同様)。
一実施形態では、各IoTデバイス101の低電力マイクロコントローラ200及びIoTハブ110の低電力ロジック/マイクロコントローラ301は、以下に記載される実施形態によって使用される暗号鍵を記憶するための安全な鍵ストアを含む(例えば、図10~15及び関連する文章を参照されたい)。代替的に、鍵は、後述するように、加入者識別モジュール(SIM)内に確保されてもよい。
本発明の一実施形態では、通信チャネルをサポートするために使用される中間デバイス(例えば、ユーザのモバイルデバイス611及び/又はIoTハブ110など)に関わらず、データの暗号化及び解読は、IoTサービス120と各IoTデバイス101との間で実行される。IoTハブ110を介して通信する一実施形態が図16Aに例示され、IoTハブを必要としない別の実施形態が図16Bに例示される。
A.一実施形態では、IoTサービス120は、最初に、以下を含むメッセージを生成する。
1. IoTサービスの一意的なID:
・ IoTサービスのシリアルナンバー、
・ タイムスタンプ、
・ この一意的なIDに署名するために使用される工場鍵のID、
・ 一意的なID(すなわち、サービス)のクラス、
・ IoTサービスの公開鍵、
・ 一意的なIDの上の署名。
2. 以下を含む工場証明書:
・ タイムスタンプ、
・ 証明書に署名するために使用される親鍵のID、
・ 工場公開鍵、
・ 工場証明書の署名
3. IoTサービスセッション公開鍵(図16A~Bに関して上述したような)
4. IoTサービスセッション公開鍵署名(例えば、IoTサービスの秘密鍵で署名された)
B.一実施形態では、メッセージは、交渉チャネル(以下に説明する)上でIoTデバイスに送信される。IoTデバイスは、メッセージを解析して:
1. 工場証明書の署名(メッセージペイロード内に存在する場合のみ)を検証する。
2. 一意的なIDによって識別された鍵を使用して一意的なIDの署名を検証する。
3. 一意的なIDからのIoTサービスの公開鍵を使用してIoTサービスセッション公開鍵署名を検証する。
4. IoTサービスの公開鍵、並びにIoTサービスのセッション公開鍵を保存する。
5. IoTデバイスセッション鍵ペアを生成する。
C. IoTデバイスは、次に、以下を含むメッセージを生成する:
1. IoTデバイスの一意的なID
・ IoTデバイスのシリアルナンバー、
・ タイムスタンプ、
・ この一意的なIDに署名するために使用される工場鍵のID、
・ 一意的なID(すなわち、IoTデバイス)のクラス、
・ IoTデバイスの公開鍵、
・ 一意的なIDの署名
2. IoTデバイスのセッション公開鍵
3. IoTデバイスの鍵で署名された(IoTデバイスセッション公開鍵+IoTサービスセッション公開鍵)の署名
D.このメッセージは、IoTサービスに返送される。IoTサービスは、メッセージを解析して:
1. 工場公開鍵を使用して一意的なIDの署名を検証する。
2. IoTデバイスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
3. IoTデバイスのセッション公開鍵を保存する。
E.IoTサービスは、次に、IoTサービスの鍵で署名された(IoTデバイスセッション公開鍵+IoTサービスセッション公開鍵)の署名を含むメッセージを生成する。
F.IoTデバイスは、メッセージを解析して:
1. IoTサービスの公開鍵を使用してセッション公開鍵の署名を検証する。
2. IoTデバイスセッション秘密鍵及びIoTサービスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
3. IoTデバイスは、次に、「メッセージング利用可能」メッセージを送信する。
G.IoTサービスは、次に、以下を実行する:
1. IoTサービスセッション秘密鍵及びIoTデバイスのセッション公開鍵からキーストリームを生成する。
2. 以下を含めて、メッセージングチャネル上で新しいメッセージを作成する:
・ ランダムな2バイト値を生成して記憶する。
・ ブーメラン属性Id(以下に説明する)及びランダム値を有する属性メッセージを設定する。
H.IoTデバイスは、メッセージを受信して:
1. メッセージを解読することを試みる。
2. 示された属性Id上と同じ値を有する更新を送信する。
I.IoTサービスは、メッセージペイロードがブーメラン属性更新を含むことを認識する:
1. そのペアリング状態を真に設定する。
2. 交渉チャネル上でペアリング完了メッセージを送信する。
J.IoTデバイスは、メッセージを受信して、IoTデバイスのペアリング状態を真に設定する。
GATTは、一般属性プロファイル(Generic Attribute Profile)に対する頭字語であり、これは、2つのBluetooth Low Energy(BTLE)デバイスがデータを往復して伝送する方法を規定する。これは、属性プロトコル(Attribute Protocol)(ATT)と呼ばれる一般データプロトコルを利用し、このプロトコルは、簡単なルックアップテーブルに、テーブルへの入力ごとに16ビットの特性IDを使用してサービス、特性、及び関連データを記憶するために使用される。一方で「特性」は、「属性」と呼ばれることもあることに留意されたい。
一実施形態では、IoTシステムは、異なるIoTサービスのIoTデバイスの仮想化をサポートし、これらの「外部」IoTデバイスに関連する情報を統合して、エンドユーザにすべてのIoTデバイス情報にアクセスする単一の場所を提供する。例として、ユーザは、Nest(登録商標)サーモスタットなどの予めインストールされたスマートサーモスタットを有することができ、このサーモスタットは、潜在的に異なるプロトコルのセットを使用して異なるIoTシステムと通信するように設計されている。本発明の一実施形態では、IoTサービスは、ユーザに、このIoTサービスと通信する(例えば、上述したようなIoTハブを介して)ように設計されたIoTデバイス、及び他のIoTサービスと通信するように設計されたIoTデバイスの両方へのアクセスを提供する。これは、外部クラウドサービスに公開されたアプリケーションプログラミングインターフェース(application programming interface)(API)にアクセスして、外部IoTデバイスを制御すると共にIoTデバイスによって生成されたデータを収集することにより実現することができる。加えて、一実施形態は、外部IoTデバイスを仮想化して、それらがユーザのモバイルデバイス又はコンピュータ上の単一の統合されたグラフィカルユーザインターフェース内に見えるようにする(例えば、仮想及び非仮想のすべてのデバイスが一緒に配置された単一のモバイルアプリケーションを介して)。次に、ユーザは、ユーザが非仮想IoTデバイスからデータを制御して取得するのと同じ方法で、IoTデバイスからデータを制御して取得することができる。
Claims (15)
- IoTハブを仮想化するためのシステムであって、
複数のIoTデバイスであって、IoTサービスからのコマンド及びデータを受信し、前記IoTデバイスのそれぞれによって実行される機能に従ってデータを前記IoTサービスに提供する、複数のIoTデバイスと、及び
前記IoTサービスとの通信チャネルを確立し、前記IoTデバイスのそれぞれとの周期的なローカル無線接続を確立してIoTハブとの接続をエミュレートする、少なくとも1つの無線ユーザデバイスと、を備え、
それぞれのIoTデバイスと前記無線ユーザデバイスとの間の前記無線接続を確立すると、前記無線ユーザデバイスは、それぞれのIoTデバイスの代わりに接続性を前記IoTサービスに提供し、前記IoTサービスによって生成されたデータ及びコマンドを前記IoTデバイスに提供し、前記IoTデバイスによって生成されたデータを前記IoTサービスに提供し、
前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスは、第1のIoTデバイスへの第1の一時無線接続を自動的に確立して前記第1のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換し、前記第1の一時無線接続の接続を切り、その後、第2のIoTデバイスへの第2の一時無線接続を確立して前記第2のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換し、その後、前記第2の一時無線接続の接続を切るように構成されており、
新しいIoTデバイスを前記IoTサービスに登録するために、前記無線ユーザデバイスは、前記新しいIoTデバイスに関連付けられたバーコード又はQRコードをキャプチャして、QRコード又はバーコードデータを前記IoTサービスに送信するようになっており、
前記IoTサービスは、前記QRコード又はバーコードデータを使用して、前記新しいIoTデバイスを登録し、その後、前記QRコード又はバーコードデータを使用して、前記無線ユーザデバイスを介して前記新しいIoTデバイスに渡されるメッセージを暗号化する又はメッセージに署名するようになっており、
前記QRコード又はバーコードデータは、前記新しいIoTデバイスに関連付けられたIoTデバイス公開鍵を含み、前記IoTサービスにより使用されて、該IoTデバイス公開鍵を用いて第1のメッセージを暗号化してIoTデバイスパケットを生成するとともに、前記無線ユーザデバイスに関連付けられたユーザデバイス公開鍵を用いて前記IoTデバイスパケットを暗号化してユーザデバイスパケットを生成し、
前記無線ユーザデバイスは、前記IoTサービスから前記ユーザデバイスパケットを受信して前記ユーザデバイス公開鍵に対応するユーザデバイス秘密鍵を用いて前記ユーザデバイスパケットを解読して前記IoTデバイスパケットを生成するようになっており、
前記新しいIoTデバイスは、前記無線ユーザデバイスから前記IoTデバイスパケットを受信して、前記IoTデバイス公開鍵に対応するIoTデバイス秘密鍵を用いて前記IoTデバイスパケットを解読して前記第1のメッセージを生成するようになっている、システム。 - 前記無線ユーザデバイスは、自動的に接続し、データ/コマンドを交換し、N個の異なるIoTデバイスから接続を切るように構成された、請求項1に記載のシステム。
- 前記無線ユーザデバイスは、Bluetoothプロトコルを使用して前記IoTデバイスのそれぞれと接続するように構成された、請求項2に記載のシステム。
- 前記無線ユーザデバイスは、WiFi又はセルラーデータプロトコルを使用して前記IoTサービスとの通信チャネルを開くように構成された、請求項3に記載のシステム。
- IoTハブを仮想化するための方法であって、
複数のIoTデバイスによって、IoTサービスからのコマンド及びデータを受信することと、
前記IoTデバイスのそれぞれによって実行される機能に従ってデータを前記IoTサービスに提供することと、
少なくとも1つの無線ユーザデバイスによって、前記IoTサービスとの通信チャネルを確立することと、
前記IoTデバイスのそれぞれとの周期的なローカル無線接続を確立してIoTハブとの接続をエミュレートすることであって、それぞれのIoTデバイスと前記無線ユーザデバイスとの間の前記無線接続を確立すると、前記無線ユーザデバイスは、それぞれのIoTデバイスの代わりに接続性を前記IoTサービスに提供し、前記IoTサービスによって生成されたデータ及びコマンドを前記IoTデバイスに提供し、前記IoTデバイスによって生成されたデータを前記IoTサービスに提供することと、
第1のIoTデバイスへの第1の一時無線接続を自動的に確立して前記第1のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換することと、
前記第1の一時無線接続の接続を切ることと、
第2のIoTデバイスへの第2の一時無線接続を確立して前記第2のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換することと、
前記第2の一時無線接続の接続を切ることと、
前記新しいIoTデバイスに関連付けられたバーコード又はQRコードをキャプチャして新しいIoTデバイスを前記IoTサービスに登録することと、
QRコード又はバーコードデータを前記IoTサービスに送信することであって、
前記QRコード又はバーコードデータは、前記IoTサービスにおいて前記新しいIoTデバイスを登録し、前記無線ユーザデバイスを介して前記新しいIoTデバイスに渡されるメッセージを暗号化する又はメッセージに署名するために、前記IoTサービスにより使用可能になっており、
前記QRコード又はバーコードデータは、前記新しいIoTデバイスに関連付けられたIoTデバイス公開鍵を含み、前記IoTサービスにより使用されて、該IoTデバイス公開鍵を用いて第1のメッセージを暗号化してIoTデバイスパケットを生成し、前記IoTデバイスパケットは、前記無線ユーザデバイスに関連付けられたユーザデバイス公開鍵を用いて前記IoTサービスにおいてさらに暗号化されてユーザデバイスパケットを生成するようになっている、
前記QRコード又はバーコードデータを送信することと、
前記無線ユーザデバイスにおいて前記IoTサービスからの前記ユーザデバイスパケットを受信し、そしてこれに応答して前記ユーザデバイス公開鍵に対応するユーザデバイス秘密鍵を用いて前記ユーザデバイスパケットを解読して前記IoTデバイスパケットを生成することと、及び、
前記新しいIoTデバイスにおいて前記無線ユーザデバイスからの前記IoTデバイスパケットを受信し、そしてこれに応答して前記IoTデバイス公開鍵に対応するIoTデバイス秘密鍵を用いて前記IoTデバイスパケットを解読して前記第1のメッセージを生成することと、
を含む、方法。 - 前記無線ユーザデバイスは、自動的に接続し、データ/コマンドを交換し、N個の異なるIoTデバイスから接続を切るように構成された、請求項5に記載の方法。
- 前記無線ユーザデバイスは、Bluetoothプロトコルを使用して前記IoTデバイスのそれぞれと接続するように構成された、請求項6に記載の方法。
- 前記無線ユーザデバイスは、WiFi又はセルラーデータプロトコルを使用して前記IoTサービスとの通信チャネルを開くように構成された、請求項7に記載の方法。
- 1つ以上のプロセッサによって実行されたとき、IoTハブを仮想化するために記憶された命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、1つ以上のプロセッサによって実行されたとき、該1つ以上のプロセッサは、
複数のIoTデバイスによって、IoTサービスからのコマンド及びデータを受信し、
前記IoTデバイスのそれぞれによって実行される機能に従ってデータを前記IoTサービスに提供し、
少なくとも1つの無線ユーザデバイスによって、前記IoTサービスとの通信チャネルを確立し、
前記IoTデバイスのそれぞれとの周期的なローカル無線接続を確立してIoTハブとの接続をエミュレートすることであって、それぞれのIoTデバイスと前記無線ユーザデバイスとの間の前記無線接続を確立すると、前記無線ユーザデバイスは、それぞれのIoTデバイスの代わりに接続性を前記IoTサービスに提供し、前記IoTサービスによって生成されたデータ及びコマンドを前記IoTデバイスに提供し、前記IoTデバイスによって生成されたデータを前記IoTサービスに提供し、
第1のIoTデバイスへの第1の一時無線接続を自動的に確立して前記第1のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換し、
前記第1の一時無線接続の接続を切り、
第2のIoTデバイスへの第2の一時無線接続を確立して前記第2のIoTデバイスとデータ/コマンドを交換し、
前記第2の一時無線接続の接続を切り、
前記新しいIoTデバイスに関連付けられたバーコード又はQRコードをキャプチャして新しいIoTデバイスを前記IoTサービスに登録し、
QRコード又はバーコードデータを前記IoTサービスに送信する動作であって、
前記QRコード又はバーコードデータは、前記IoTサービスにおいて前記新しいIoTデバイスを登録し、前記無線ユーザデバイスから新しいIoTデバイスに渡されるメッセージを暗号化する又はメッセージに署名するために、前記IoTサービスにより使用可能なようになっており、
前記QRコード又はバーコードデータは、前記新しいIoTデバイスに関連付けられたIoTデバイス公開鍵を含み、前記IoTサービスにより使用されて、該IoTデバイス公開鍵を用いて第1のメッセージを暗号化してIoTデバイスパケットを生成し、前記IoTデバイスパケットは、前記無線ユーザデバイスに関連付けられたユーザデバイス公開鍵を用いて前記IoTサービスにおいてさらに暗号化されてユーザデバイスパケットを生成するようになっている、
前記QRコード又はバーコードデータを送信する動作を実行し、
前記無線ユーザデバイスにおいて前記IoTサービスからの前記ユーザデバイスパケットを受信し、そしてこれに応答して前記ユーザデバイス公開鍵に対応するユーザデバイス秘密鍵を用いて前記ユーザデバイスパケットを解読して前記IoTデバイスパケットを生成し、及び、
前記新しいIoTデバイスにおいて前記無線ユーザデバイスからの前記IoTデバイスパケットを受信し、そしてこれに応答して前記IoTデバイス公開鍵に対応するIoTデバイス秘密鍵を用いて前記IoTデバイスパケットを解読して前記第1のメッセージを生成する、
動作を実行させるIoTハブを仮想化するために記憶された命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記無線ユーザデバイスは、自動的に接続し、データ/コマンドを交換し、N個の異なるIoTデバイスから接続を切るように構成された、請求項9に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記無線ユーザデバイスは、Bluetoothプロトコルを使用して前記IoTデバイスのそれぞれと接続するように構成された、請求項10に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記無線ユーザデバイスは、WiFi又はセルラーデータプロトコルを使用して前記IoTサービスとの通信チャネルを開くように構成された、請求項11に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスは、前記IoTサービスとともに外部IoTクラウドサービスによって制御される1つ以上の外部IoTデバイスを登録し、前記IoTサービスと前記外部IoTクラウドサービスの間で確立された通信チャネルを介して前記1つ以上のIoTデバイスにアクセスするようになっており、前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスは、前記複数のIoTデバイスと前記1つ以上の外部IoTデバイスの双方にアクセスするユーザアプリ又はアプリケーションを含み、該ユーザアプリ又はアプリケーションは、前記IoTデバイスのそれぞれを表すグラフィカル要素の第1のセットと前記1つ以上の外部IoTデバイスを表すグラフィカル要素の第2のセットと、を有するグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記IoTサービスとともに外部IoTクラウドサービスによって制御される1つ以上の外部IoTデバイスを登録し、そして
前記IoTサービスと前記外部IoTクラウドサービスの間で確立された通信チャネルを介して前記1つ以上のIoTデバイスに、前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスを経由して、アクセスすることを、さらに含み、
前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスは、前記複数のIoTデバイスと前記1つ以上の外部IoTデバイスの双方にアクセスするユーザアプリ又はアプリケーションを含み、該ユーザアプリ又はアプリケーションは、前記IoTデバイスのそれぞれを表すグラフィカル要素の第1のセットと、前記1つ以上の外部IoTデバイスを表すグラフィカル要素の第2のセットと、を有するグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を含む、請求項5に記載の方法。 - 前記IoTサービスとともに外部IoTクラウドサービスによって制御される1つ以上の外部IoTデバイスを登録し、そして
前記IoTサービスと前記外部IoTクラウドサービスの間で確立された通信チャネルを介して前記1つ以上のIoTデバイスに、前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスを経由して、アクセスする動作を実行させることを、さらに含み、
前記少なくとも1つの無線ユーザデバイスは、前記複数のIoTデバイスと前記1つ以上の外部IoTデバイスの双方にアクセスするユーザアプリ又はアプリケーションを含み、該ユーザアプリ又はアプリケーションは、前記IoTデバイスのそれぞれを表すグラフィカル要素の第1のセットと、前記1つ以上の外部IoTデバイスを表すグラフィカル要素の第2のセットと、を有するグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を含む、請求項9に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
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