多層無線ホームメッシュネットワークの認証
多層無線ホームメッシュネットワークのための装置及び方法について説明する。この方法は、無線ホームメッシュネットワークを発見した後に、無線ホームネットワーク環境内のノードの認証を含むことができる。この認証は、（１）（ｉ）無線ホームメッシュネットワークのノードの公開鍵で暗号化したパスフレーズである暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）この暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）無線ノードの公開鍵と、（ｉｖ）この無線ノードの公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信することと、（２）メッセージが別のノードによって改ざん又は送信されていないことを保証するために、無線ノードが正常に認証されたかどうかを示すためのコードと、チャレンジテキスト検証処理とを含む第２のメッセージを受信することとを含む。他の実施形態についても説明し、特許請求する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に無線機器の接続性の分野に関する。より詳細には、本発明の実施形態の１又はそれ以上は、無線ノードが多層無線ホームメッシュネットワークに参加する前にこの無線ノードを認証するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークは、有線ネットワークに取って代わること又は有線ネットワークを拡張することのいずれかを行うことができるフレキシブルなデータ通信システムを提供することができる。無線ネットワークは、無線周波数（ＲＦ）技術を使用して、有線ケーブルを使用せずに、壁、天井、さらにはセメント構造さえも通過してデータを無線で送受信する。例えば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、イーサネット及びトークンリングなどの従来のＬＡＮ技術の全ての特徴及び利点を提供するが、ともにケーブルによって繋がれるという制限はない。これにより、自由度が高まり柔軟性が増す。
【０００３】
現在のところ、米国電子電気学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格（ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎなど）にのっとって動作する無線ネットワークは、インフラストラクチャモード及びアドホックモードという２つの動作モードの一方で構成することができる。今日現在、ほとんどのインストール済みの無線ネットワークは、１又はそれ以上のアクセスポイント（ＡＰ）を（イーサネットなどの）有線分散ネットワークのためのインターフェイスとして構成したインフラストラクチャモードで構成され、動作している。インフラストラクチャモードでは、（無線ネットワークインターフェイスカード「ＮＩＣ」を有するラップトップコンピュータなどの）無線接続性のあるモバイル機器は、ＡＰとの通信を確立してこれと結び付くことができ、従ってこれらの機器のユーザは、有線ネットワークに接続されたサーバ内のコンテンツにアクセスすることができる。
【０００４】
しかしながら、任意の特徴として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、個々の無線機器内の無線ＮＩＣが独立ベーシックサービスセット（ＩＢＳＳ）ネットワーク構成で動作できるようにするアドホックモードを指定する。従って、無線機器は、このような無線通信をサポートするためのＡＰを利用する代わりに、互いにピアツーピア通信を行う。アドホックモードでは、ユーザが自発的に無線ＬＡＮを形成することもできる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線チップセットを実装するラップトップを有する従業員グループが喫茶店に集って、ラップトップのＮＩＣをアドホックモードに切り換えることにより小規模ＷＬＡＮを形成することができる。この結果、これらの従業員は、配線又はＡＰを必要とせずにプレゼンテーションチャート及びスプレッドシートを共有することができる。
【０００５】
１つの種類のアドホックネットワークはメッシュネットワークと呼ばれ、機器から別の機器へと宛先に到達するまで「ホッピング」を行うことにより、破損した又は封鎖された経路の周りにおける継続的接続及び再構成を可能にする。メッシュネットワークは、機器が全て（ＡＰなどの）インフラストラクチャを使用せずに複数のホップを介して互いに接続できるという点で他のネットワークとは異なり、これらの機器はモバイル型であっても又は固定型であってもよい。メッシュネットワークに関連して、モバイルアドホックネットワーク（ＭＡＮＥＴ）は、モバイルルータからなる自己構成型ネットワークであり、ルータの再配置が自由である。
【０００６】
メッシュネットワーク（及びＭＡＮＥＴ）の主な利点の１つに、無線ネットワークの範囲を拡張する能力がある。例えば、１つの建物側に存在するユーザが、１つのモバイル機器からモバイル機器へ、目標とする宛先に無線信号が到達するまで無線信号をホップさせることにより、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠ＡＰのポイントツーポイントの範囲をはるかに超えて、離れた設備側に存在する別のユーザ宛てのパケットを送信することができる。これにより、無線ユーザの集中状態に応じて、ＷＬＡＮの範囲を数百フィートから数マイルに拡張することができる。
【０００７】
最近の集積回路の技術的進歩、及びマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムの飛躍的進歩により、無線デジタル通信は、無線ネットワークアプリケーションを高速化する新たな時代に突入した。スマートフォン、音楽／ムービープレイヤ、携帯情報端末、ゲーム機器などのモバイル機器は、新たな無線通信及びネットワーク技術に対する需要を生み出し、高解像度（ＨＤ）ビデオなどの高帯域を必要とするアプリケーションをサポートするだけでなく、無線機器間のメーカー互換性にも依存するホームネットワーク内の無線モバイル機器をシームレスに接続できるようにして、侵入者及び危険なネットワーク活動を緩和する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面の図に、本発明を限定としてではなく例示として示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】３層無線アドホックホームメッシュネットワーク（ＷＨＭＮ）の実施形態を示すブロック図である。
【図２】ＷＨＭＮ内の層２ノードの実施形態を示すブロック図である。
【図３】無線アドホックホームネットワークプロトコルアーキテクチャの実施形態を示すブロック図である。
【図４】ＷＨＭＮを実現するように構成された無線家庭用電子機器の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、一般的なＷＨＭＮメッセージパケットフォーマットを示す図である。
【図６】１つの実施形態による、一般的なＷＨＭＮメッセージパケットフォーマットを（イーサネットパケットを使用して）実装する実施形態を示す図である。
【図７】新しいノード（ノードＡ）と既存のノード（ノードＢ）との間でユーザパスワードを使用してＷＨＭＮ検出及び認証を行うための処理フローの実施形態を示す図である。
【図８】ＷＨＭＮに参加したいと望む無線ノードとＷＨＭＮの応答側（既存の）ノードによって行われるメッセージフロー図の実施形態を示す図である。
【図９】多層ＷＨＭＮを形成する方法の実施形態を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、説明を目的として数多くの特定の詳細について記載する。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細のいくつかを伴わずに本発明を実施できることが明らかであろう。また、以下の説明ではいくつかの例を示し、添付図面では例示を目的として様々な例を示す。しかしながら、これらの例は、全ての考えられる実施構成の包括的リストを提供するというよりもむしろ本発明の実施形態の例を示すことを意図するものにすぎないため、これらの例を限定的な意味で解釈すべきではない。その他の場合、開示する様々な説明する実施形態の特徴の詳細を曖昧にしないために、周知の構造及び機器についてはブロック図の形で示している。
【００１１】
システムアーキテクチャ
以下の説明では、本発明のいくつかの特徴を説明するために特定の専門用語を使用する。例えば、「無線ノード」という用語は、一般にデータ処理能力及び無線通信能力を有する電子機器として定義される。「ＷＨＭＮ対応」という用語は、一般に同じエンティティ又は一群のエンティティにより製造、承認及び／又は販売された無線ノード、或いはＳｏｎｙ（登録商標）ＢＲＡＶＩＡ（登録商標）デジタルテレビ、Ｓｏｎｙ（登録商標）Ｐｌａｙｓｔａｔｉｏｎ３（登録商標）ゲーム機、Ｓｏｎｙ（登録商標）ＶＡＩＯ（登録商標）コンピュータ、又は図１に示すようなその他のＳｏｎｙ（登録商標）固定機器及びハンドヘルド機器などのこのような無線ノードを集合的に特徴付ける、制限されたアドホックネットワークへのアクセスを許可された無線ノードの特徴を表すために使用される。
【００１２】
「論理」という用語は、一般に１又はそれ以上の機能を実行するように構成されたハードウェア及び／又はソフトウェアとして定義される。特定の種類の論理の一例として、無線ネットワークにアクセスするように、及び／又は無線ネットワークへのアクセスを許可する前にアクセス無線ノードを認証するように動作する１又はそれ以上の集積回路である無線チップセットが挙げられる。「ソフトウェア」は、一般にアプリケーション、アプレット、又はルーチンの形の一連の実行可能命令を表す。ソフトウェアは、プログラマブル電子回路などのあらゆる種類の機械可読媒体、（ランダムアクセスメモリのような）揮発性メモリなどの半導体記憶装置、及び／又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリ、（ＵＳＢドライブ、光学ディスク、デジタルテープのような）ポータブル記憶媒体などの不揮発性メモリに記憶することができる。
【００１３】
「メッセージ」という用語は、ネットワークを介して送信されるように構成された情報を表す。１つの種類のメッセージは、一般に単一のデータユニットとして集合的に動作する一群の情報ビットとして定義される。「コンテンツ」という用語は、ビデオ、オーディオ、画像、データファイル、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００１４】
図１を参照すると、多層無線ホームメッシュネットワーク１００の例示的な実施形態を示している。多層無線ホームメッシュネットワーク１００（以下、「ＷＨＭネットワーク」又は「ＷＨＭＮ」１００と呼ぶ）は、ＷＨＭネットワーク１００内の異なる機能を担う複数（Ｎ≧１）のサブネットワーク１１０1〜１１０N（以下、単独で「層」と呼ぶ）を有する分散型無線ホームメッシュネットワークとして動作する一群のノードを含む。従って、ＷＨＭネットワーク１００のほとんど全てのノードは、他のノードへデータを転送するように構成され、その実行能力及び電力制限に基づいて特定の層に割り当てられる。ノードの層への割り当ては、ノードの実行能力に基づいて決定されるのに対し、ルーティングの決定は、その特定のノードごとのネットワーク接続性及びデータ転送能力に基づいてノードにより行われる。
【００１５】
例えば、ＷＨＭネットワーク１００の１つの実施形態は、ノードの能力に基づいて割り当てられる３つの（３）層を含む階層アーキテクチャを特徴とする。第１の層（「層１」）１１０1は、インターネットなどの外部ネットワークへのアクセスを確立して制御することに関与する。例えば、第１の層１１０1は、ケーブル又は直接加入者回線（ＤＳＬ）接続又は３Ｇ／ＷｉＭａｘ／アウトドアメッシュを介する従来のインターネット接続に類似する可能性がある。図示のように、第１の層１１０1は、一般に「ゲートウェイノード」と呼ばれる第１のノード１２０を含む。ゲートウェイノード１２０は、以下に限定又は制限されるわけないが、ケーブル又はＤＳＬモデム、無線ルータ又はブリッジなどを含むことができる。図示してはいないが、（単複の）外部ネットワークへの複数の通信経路を提供するために、ＷＨＭネットワーク１００内にマルチゲートウェイノードが存在してもよい。
【００１６】
ＷＨＭネットワーク１００の第２の層（「層２」）１１０2は、例えば無線周波数（ＲＦ）波などの無線通信媒体を介して通信するようにされた固定（固定ロケーション）電子機器などの様々な固定（固定ロケーション）無線ノードを相互接続する無線ネットワークバックホールを表すことができる。本明細書では、「電子機器」は固定式であっても又はモバイル式であってもよい。「固定電子機器」としては、以下に限定又は制限されるわけではないが、フラットパネルテレビ（１３０、１３１及び１３２）、ゲーム機（１４０）、デスクトップコンピュータ（１５０）、又は通常は固定式でありＡＣ電源用コンセントに電気的に結合された他のあらゆる機器が挙げられる。従って、固定電子機器は、再充電間のバッテリ寿命を延ばすように電力使用量が最小化される、通常モバイルノード内に存在する電力制限の影響を受けることはない。
【００１７】
図１を参照すると、ＷＨＭネットワーク１００の第３の層（「層３」）１１０3は、第２の層１１０２に属する無線ノードと、１又はそれ以上のモバイルノード（１６０、１６２、１６４、１６６、１６８及び１６９）との間のリンクを含むことができる。「モバイルノード」としては、以下に限定されるわけではないが、ラップトップコンピュータ、（携帯情報端末、ウルトラモバイル機器、形態電話、ポータブルメディアプレイヤ、無線カメラ、リモコン装置などの）ハンドヘルド機器、又はいずれかの非固定式家庭用電化製品を含む、無線接続性を有するあらゆるバッテリ給電式の電子機器を挙げることができる。通常、モバイルノードでは（電力供給が制限されたり、処理速度が制限されたり、メモリが制限されたりするように）資源が制約されるので、第３の層１１０3が提供できるネットワークサービスは低下する。１つの実施形態では、ＷＨＭネットワーク１００のモバイルノードが、層２ノードに直接接続するスレーブ又は子として機能し、これらの層２ノードが、ＷＨＭネットワーク１００内のモバイルノードの機能をさらに制限することができる。
【００１８】
以下、多層無線ホームメッシュネットワークアーキテクチャ、潜在的なネットワーク特性ごとのカテゴリ化、層ノードの説明及びＷＨＭネットワーク１００に一般的なトラフィックタイプを表１にまとめる。
表１：多層無線ホームメッシュネットワークシナリオ
【００１９】
表１に示すように、ＷＨＭネットワーク１００は、家庭用電子（ＣＥ）機器及びビデオ中心アプリケーションを対象とするので、従来のメッシュネットワークソリューションとは異なる。高解像度（ＨＤ）ビデオ、オーディオクリップ及びビデオクリップ、並びにユーザデータを含むことができる表１に示すトラフィックに基づいて、ＷＨＭネットワーク１００の固定ノードのいくつかの中に無線ＮＩＣを組み込むことができる。例えば、１つの圧縮したＨＤビデオのフロー、４つのインターネットビデオセッション＋４つのオーディオ／ビデオセッション、及びいくつかの断続的なｈｔｔｐデータトラフィックを多重化することにより、バックホールリンク１７０にかかる負荷は、ＴＣＰ／ＵＤＰタイプのトラフィックでは１秒あたり約６０メガバイトとなり、これは、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層の効率を考慮すると、１秒あたり少なくとも１００メガバイトの生の無線サポートを必要とする場合がある。この例によれば、層２ノードは、このような帯域幅要件を満たすために、（５ＧＨｚ帯域などにおいて）８０２．１１ｎタイプの無線を必要とする場合がある。
【００２０】
ここで図２を参照すると、層２ノード１３０の例示的な実施形態を示している。本明細書では、層２ノード１３０が、１又はそれ以上のプロセッサ２１０、メモリ２２０、通信インターフェイス２３０及びユーザインターフェイス（ＵＩ）２５０を含む組み込み式無線ネットワークチップセット２００を含む。この実施形態によれば、（単複の）プロセッサ２１０は、図１のＷＨＭネットワーク１００に参加するための要求メッセージを起動して処理するとともに、ネットワークに参加することを要求するノードを、たとえこれが既にＷＨＭネットワーク１００の一部であっても認証するようになっている。これらのメッセージは、プロセッサ２１０又は専用回路（図示せず）により、入力無線信号に同調してこれを特定のチャネルで受信し、この特定のチャネルを介して出力無線信号を他のノードへ送信するように制御された１又はそれ以上のアンテナ２４０1〜２４０N（Ｎ≧１）を含むことができる通信インターフェイス２３０を介して送受信される。
【００２１】
再び図１を参照すると、層２ノード１３０は、データを通信する前に、既にＷＨＭネットワーク１００の一部である別のノードに関連付けを行う。関連付けが確立された後で、層２ノード１３０及び別の層２ノード１５０はデータを交換することができる。この関連付け処理は、（１）認証されておらず関連していない、（２）認証されており関連していない、及び（３）認証されており関連しているという３つの状態を伴う２段階処理である。これらの状態間で移行するために、通信パーティは、管理フレームと呼ばれるメッセージを交換する。動作中、全てのノードは、隣接探索要求メッセージと呼ばれる１又はそれ以上の管理フレームを送信して、メッセージ及び応答をタイムリーに復号できるノードが存在するかどうかを判定するようになっている。
【００２２】
ＷＨＭネットワーク１００に関連する（参加する）ための動作を行う前に、層２ノード１３０は、範囲内に他のどのようなノードが存在するか、及びどのチャネルを介して通信しているかを識別するために、隣接探索メッセージに対する応答メッセージをリスンする。ノード１５０を識別した後で、ノード１３０及び１５０は、いくつかの管理メッセージの交換を通じて相互認証を行うことができる。認証に成功した後で、層２ノード１３０は、認証されており関連していない第２の状態に移行する。この認証及び発見技術については、図７〜図９でより詳細に説明する。
【００２３】
ここで図３を参照すると、ＷＨＭネットワーク１００内のノードのシステムプロトコルアーキテクチャ３００の開放型システム間相互接続（ＯＳI）層表現の１つの実施形態を示すブロック図を示している。このプロトコルアーキテクチャ３００では、自己編成、自己構成ホームネットワークが実現され、ＴＣＰ／ＩＰ／８０２．１１上に構築された現在の無線ネットワークアーキテクチャに対して異なる機能又は特徴が設計又は拡張される。
【００２４】
無線ホームメッシュネットワーク機能を可能にするために、単一のＷｉＦｉ無線プラットフォームを使用することができる。例えば、層２ノードでは、バックホールリンクに１つのＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ、デュアルバンドカード（ミニＰＣＩ、ＵＳＢドングルなど）を使用して、５ＧＨｚ帯域又は高帯域で動作させる。本発明の１つの実施形態では、この時点で最新のモバイルノードがＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇＷｉＦｉをサポートするという単純な理由で、リンク接続層３ノードがレガシーな８０２．１１ｂ／ｇモードと互換性を有する。当然ながら、これに応じて特定の無線ＰＨＹ層及びＭＡＣ層を変更することができる。
【００２５】
図３に示すように、説明するプロトコルアーキテクチャ３００では、ＭＡＣ層３１０とネットワーク（ＩＰ）層３４０との間に無線ホームメッシュネットワーク（「ＷＨＭＮ」）機能３２０を配置して、配備された上位ＯＳＩ層とは無関係な、より容易に再構成できるソリューションを提供する。典型的には、図３のシステムプロトコルアーキテクチャ３００では、ＭＡＣ層３１０とネットワーク（ＩＰ）層３４０の間のＷＨＭＮ層３２０に強化機能が配置される。従って、一般にＷＨＭＮ層３２０は、「ＯＳＩ層２．５」ソリューションを構成する。ＷＨＭＮ層３２０を配置することで、下位のＯＳＩ層及び上位のＯＳＩ層の両方に対して透明な強化機能が提供され、異なる無線チップセットをサポートすることができる。ＷＨＭＮ層３２０は、以下で説明するようなネットワークセキュリティのための機能を有する。
【００２６】
本発明の１つの実施形態では、ＷＨＭＮ機能層３２０が下位層及び上位層の両方に対して透明であり、異なる無線チップセットをサポートすることができる。ＷＨＭＮ層３２０は、自動ＰＨＹ（ネットワーク発見）構成３２２、自動ＩＰアドレス指定３２４、ノード認証などのセキュリティ３２６のようなＷＨＭＮソフトウェアの編成及び構成機能を実行することができる。１つの実施形態では、電子機器が認証されて、識別したＷＨＭＮに参加すると、自動ＩＰアドレス指定機能３２４により自動ＩＰアドレス生成を行うことができる。
【００２７】
図４に示すように、ＯＥＭ電子機器４００などのＷＨＭＮ対応無線ノードは、無線チップセット２００を使用してメモリ２２０及び通信インターフェイス２３０にアクセスするプロセッサ２１０を含む。通信インターフェイス２３０は、１又はそれ以上の同調可能アンテナ２４０１〜２４０Ｎを含むことができる。従来の電子機器とは大きく異なり、機器４００は、アドホックホームネットワーク（「ＷＨＭＮ」）論理４０２をさらに含む。ＷＨＭＮ論理４０２は、ネットワーク形成論理４１０、ネットワーク発見論理４２０、発見応答論理４３０、及び認証論理４４０を含む。
【００２８】
１つの実施形態では、ＷＨＭＮ対応ノード４００がオンになると、ネットワーク発見論理４２０が、個々のチャネルをスキャンして他のＷＨＭネットワークの存在を検出することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格によれば、無線カードがアドホックモードで動作した場合、様々な機器が、アドホックモードに従って所定の方法でメッセージを送信する。１つの実施形態では、少なくとも１つの固定ノードを含むＷＨＭＮが確立されると、この固定ノードは、定期的にビーコンを送信して標準的なアドホック動作を維持するようになる。
【００２９】
ＷＨＭＮ対応ノード４００が起動すると、ネットワーク発見論理４２０が、１又はそれ以上の８０２．１１「アドホック」機能を発するようにトリガされ、個々の無線チャネルをスキャンして利用可能なＷＨＭネットワークのリストを決定することができる。ネットワーク発見論理４２０は、検出した（ビーコンなどの）信号に基づいて、アドホックモードで動作している１又はそれ以上の無線ネットワークを識別することができる。ネットワーク発見論理４２０は、１又はそれ以上のセキュリティパラメータを送信して、１又はそれ以上の識別した無線アドホックネットワークからＷＨＭネットワークを検出することができる。これらのセキュリティパラメータは、ＷＨＭネットワーク内の既存のノードを有効にして、ＷＨＭＮ対応ノード４００を同じＯＥＭからの電子機器として検証することができる。発見応答論理４３０は、機器４００がＷＨＭＮのノードである場合にネットワーク発見要求に応答することができる。図７〜図９に示すように、認証論理４４０は認証処理を実行することができる。
【００３０】
再び図４を参照すると、１つの実施形態では、ＷＨＭＮ対応ノード４００がＷＨＭＮの存在を検出しなかった場合、ネットワーク形成論理４１０が、ネットワークイニシエータ段階に入って、ノード４００をＷＨＭＮのモバイルノード又は固定ノードのいずれかとして確立する。例えば、再び図１を参照すると、最初にフラットパネルテレビ（ＴＶ）１３０が、図１のＷＨＭＮ１００の最初の固定ノードになることができる。このような実施形態によれば、ＴＶ１３０は、あらゆる新たに追加された電子機器がＷＨＭＮ１００を識別できるようにするために定期的にビーコンを発する無線ＮＩＣを含む。例えば、デスクトップコンピュータ１５０は、起動時に、図５に示すような専用フォーマットに基づいて編成された接続要求メッセージに応答してＴＶ１３０から受信した応答に基づいて、ＷＨＭＮ１００の存在を検出することができる。
【００３１】
システム機能
図５は、ＷＨＭＮメッセージ５００の例示的なフォーマットを示しており、図４のＷＨＭＮ対応ノード４００が最初のＷＨＭＮ設定に使用するメッセージングフォーマットを表している。例えば、ノードが自身の無線環境を分析する発見段階中、個々の新しい無線ノードは、（規格８０２．１１機能を使用して）ネットワークスキャンを実行して、近傍の全ての無線ネットワークを発見することができる。次に、この新しいノードは、近傍のＷＨＭＮを識別するために、全ての識別されたＷＨＭネットワークへメッセージをブロードキャスト又はマルチキャストとして送信する。ＷＨＭＮの既存のノードは、新しい接続を確立するために必要な適当な詳細で発見メッセージに応答する。
【００３２】
より詳細には、図５に例示の実施形態として示すように、ＷＨＭＮメッセージ５００は、（ｉ）メッセージヘッダ５０２、（ｉｉ）メッセージコンテンツ５１０、及び（ｉｉｉ）メッセージテール５１２を含むことができる。本明細書では、この例示的な実施形態によれば、メッセージヘッダ５０２が、ＷＨＭＮバージョン５０４、特定のメッセージを識別するトランザクション（メッセージ）ＩＤ５０６、メッセージを送信しているノードの（層１、層２又は層３などの）種類を示すタイプパラメータ５０８を含む。メッセージコンテンツ５１０は、侵入者からデータを保護するとともに、対象とする無線ノードのみがデータにアクセスできることを保証するために使用される符号化データを含むことができる。メッセージテール５１２は、ＷＨＭＮコード５１４を含む。本発明の１つの実施形態では、個々のＷＨＭＮメッセージがＷＨＭＮコード５１４で終了し、このコードを所定の回数繰り返して、メッセージ全体がエラーなく受信されることを保証することができる。
【００３３】
一例として、図６に、２種類のＷＨＭＮメッセージ５００の例示的なフォーマット、すなわちＷＨＭＮデータメッセージ５５０及びＷＨＭＮ制御メッセージ５４０を示している。本明細書では、本発明のこの実施形態によれば、イーサネットヘッダ６１０の後に２４バイトのＷＨＭＮヘッダ５３０を挿入したイーサネットパケット６００内にＷＨＭＮデータメッセージ５５０及びＷＨＭＮ制御メッセージ５４０の両方をカプセル化することにより、これらのメッセージがルーティングされる。ＷＨＭＮヘッダ５３０は、ＷＨＭＮメッセージ５００の宛先を識別するための宛先ＭＡＣアドレス（ｄｓｔ＿ｍａｃ）５３２、及びＷＨＭＮメッセージ５００のソースを識別するためのソースＭＡＣ（ｓｒｃ＿ｍａｃ）アドレス５３４を含む。ヘッダ５３０内には、以下に限定されるわけではないが、システムプロトコルアーキテクチャのバージョン、制御フラグ、データ又は制御としてのフレームタイプ、フレーム長、ＱｏＳ機能、メッセージがネットワーク上で（ホップにおいて）どのくらい長い時間「有効」でいられるかを指定する、個々のホップにより１ずつ減少する有効期間（ＴＴＬ）値、完全なメッセージトランザクション内のフレームの連続を示す連続番号、及びデータプロトコルタイプを含むその他の情報５３６を配置することもできる。
【００３４】
（発見、認証などの）ＷＨＭＮ制御メッセージでは、ヘッダ５３０の後に４バイトの制御ヘッダ５４２が挿入され、制御ヘッダ５４２は、タイプ５０８並びにヘッダ長５４４及びメッセージ長５４６を含む。制御ヘッダ５４２の後には、ＷＨＭＮ制御メッセージ５４０のメッセージ本文（コンテンツ）５４８が挿入される。発見メッセージでは、例えばメッセージ本文５４８は、以下で説明するような「チャレンジテキスト」である。
【００３５】
対照的に、ＷＨＭＮデータメッセージ５５０では、制御ヘッダ５４２及びメッセージ本文５４８の代わりに、イーサネットパケット６００のＷＨＭＮヘッダ５３０の後に、ＯＳＩネットワーク層から受信したＩＰデータパケットが添付される。
【００３６】
図７には、新しいノード（ノードＡ）と既存のノード（ノードＢ）との間でユーザパスワードを使用してネットワーク検出及び認証を行うための処理フローを示す。まず、検出した既存のアドホックネットワークが存在するかどうかの判定が行われる（ブロック７００）。例えば、本発明の１つの実施形態によれば、ノードＡがオンになったときに、このノードＡが、個々の無線チャネルをスキャンして他のアドホックネットワークの存在を検出し、潜在的なアドホックネットワークを信号強度（より強いＲＳＳＩを最初に）に基づいて任意にカテゴリ化する。
【００３７】
無線ネットワークの人気が高まっていることを考えると、スキャン結果によりノードＡの近くにいくつかのアドホックネットワークの存在が検出される見込みは高い。しかしながら、メッセージロスに対処するために、無線ノードは、必要に応じて個々の無線チャネルに関して再度スキャンを、ｒ≧１とする最大ｒ回試みるように構成されたメッセージタイマ／再試行メカニズムを採用する（ブロック７０５）。タイマが「ｒ」回を終了する前に要求側ノードが応答を受信しなかった場合、特定のチャネルを介して通信しているＷＨＭネットワークは存在しないと判定される。
【００３８】
アドホックネットワークを検出したら、ノードＡは、自身を個々のこのようなネットワークのチャネル及びＳＳＩＤ設定に適合するように構成して隣接探索要求メッセージを送信する（ブロック７１０及び７１５）。本発明の１つの実施形態によれば、隣接探索要求メッセージは、ノードが既存のＯＥＭ固有のメッシュネットワークを発見してこれに参加するとともに、検出したノード及びこれらのアドホックネットワークに関する情報を含む隣接テーブルを構築するブロードキャストメッセージである。隣接探索要求メッセージは、図８に示すようなセキュリティフィールド及びノードタイプを含む。セキュリティフィールドは、ｋ≧５とする２kビット（２6又は６４ビットなど）を含む。これらの８バイトは、特定のＯＥＭが利用する専用関数から、秘密値（秘密テキストとして機能できるビット単位値又は英数字）及びノードＡが参加しようとするネットワークのＥＳＳＩＤを使用して得られる。「ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ」パラメータは、受信側ノード（ノードＢ）にノードＡの能力を知らせる。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＧＡＴＥＷＡＹ １ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ− ＧＡＴＥＷＡＹ＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ ２ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ−Ｔｉｅｒ−２Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ（ｄｅｆａｕｌｔ）＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＯＢＩＬＥ ３ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ−Ｔｉｅｒ−３Ｍｏｂｉｌｅ＊／
【００３９】
セキュリティフィールドが、受信側ノードにおいて予想した結果と一致しない場合、隣接探索要求メッセージはこれ以上処理されず、応答が生成されることはない。しかしながら、一致が検出された場合、ＷＨＭネットワークに関連する受信側ノード（ノードＢ）が、隣接探索応答メッセージをノードＡへ送信する（ブロック７２０）。図８に示すように、このメッセージは、ネットワーク（及びセル）ＩＤ、セキュリティ鍵、及びノードＡがＷＨＭネットワークに参加するために必要なその他のパラメータを含む。さらに、隣接探索応答メッセージは、（ｉ）応答側ノード（ノードＢ）の秘密値及びＭＡＣアドレスに基づく値を含むセキュリティフィールド、（ｉｉ）応答側ノード（ノードＢ）の公開鍵、及びさらなる保護のための（ｉｉｉ）この公開鍵のチェックサムを含む。本発明の１つの実施形態によれば、ノードの鍵（公開／秘密ペア）が、ＯｐｅｎＳＳＬ（ＲＳＡ鍵）を使用して生成される。公開鍵のチェックサムも、ＯｐｅｎＳＳＬ関数（ＭＤ５和）を使用して生成される。本発明の１つの実施形態によれば、この鍵及びチェックサムの生成をメーカーにおいて、及びノードの初期化時に行うことができる。
【００４０】
隣接探索応答メッセージを受信すると、ノードＡは、受信したチェックサムと、ローカルに生成された受信した公開鍵のチェックサムとを比較することにより、メッセージの完全性をチェックする（ブロック７２５）。チェックサムが確認されると、ノードＡは、公開鍵、ＭＡＣアドレス及びノードＢの他の詳細を記憶する。その後、処理は認証段階に移る。
【００４１】
認証段階中、ユーザは、ネットワークパスフレーズを入力するように促される（ブロック７３０）。このパスフレーズは、ノードＢの公開鍵を使用して暗号化され、その後、接続要求メッセージ内の暗号化されたパスフレーズのチェックサム、ノードＡの公開鍵及びノードＡの公開鍵のチェックサムとともに送信される（ブロック７３５）。
【００４２】
接続要求メッセージを受信すると、ノードＢは、暗号化されたパスフレーズチェックサム値を調べることにより完全性をチェックする。次に、ノードＢは、暗号化されたパスフレーズを解読し、その後、受信した公開鍵の完全性をチェックする。完全性チェックに合格した場合、ノードＢは、解読したパスフレーズをノードＢ自体のパスフレーズと比較する。その後、ノードＢは、接続確認メッセージを応答コードとともに送信する（ブロック７４０及び７５０）。応答コードは、ノードＡの要求の受信に成功したか又は失敗したかをノードＡに示すフィードバックとして機能する。以下、エラーコードのリストを示す。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＣＯＮＮ＿ＳＵＣＣＥＳＳ ０
＃ｄｅｆｉｎｅ ＰＡＳＳＣＯＤＥ＿ＦＡＩＬＥＤ １
＃ｄｅｆｉｎｅ ＥＮＣ＿ＣＨＫＳＵＭ＿ＥＲＲ ２
＃ｄｅｆｉｎｅ ＰＵＢＫＥＹ＿ＣＨＫＳＵＭ＿ＥＲＲ ３
＃ｄｅｆｉｎｅ ＵＮＫＮＯＷＮ＿ＥＲＲ ４
【００４３】
接続確認メッセージの待機時間及びこのような送信のための再試行回数を設定するために、接続認証処理のためのタイムアウト値及び再試行値を以下のように設定することができる（ブロック７４５）。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＴＩＭＥＯＵＴ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＱ ５ ／＊５ｓｅｃｏｎｄｓ＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＡＸ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＴＲＹ ３
【００４４】
図８に、ＷＨＭＮに参加したいと望む無線ノード、及びＷＨＭＮの応答側（既存の）ノードにより実行されるメッセージフロー図８００の１つの実施形態を示す。図８に示すように、無線ノードを「ノードＡ」８０２と呼び、応答側無線ノードを「ノードＢ」８０４と呼ぶ。図８は、ノードＡ８０２が１又はそれ以上の検出した無線アドホックネットワークへ送信するメッセージ（ＷＨＭＮ隣接探索要求）８１０を示している。この送信は、ブロードキャスト方式であっても、又はマルチキャスト方式であってもよい。検出した無線アドホックネットワークから既存のＷＨＭＮを発見するために、隣接探索要求メッセージ（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＥＱ）８１０が発信される。隣接探索要求メッセージ８１０はＷＨＭＮ独自のものであり、近傍の他のＷＨＭＮ対応ＯＥＭ無線ノードにより認識される。１つの実施形態では、隣接探索要求メッセージ８１０が、非ＯＥＭ／非ＷＨＭＮ対応機器からのサービス妨害（ＤＯＳ）攻撃からＷＨＭＮを保護するためにセキュリティフィールド８１８を含むことができる。
【００４５】
１つの実施形態では、セキュリティフィールド８１８が、チャレンジテキスト、すなわち現在のタイムスタンプに組み合わせた秘密値と、拡張サービスセット識別情報（ＥＳＳＩＤ）と、ノードＡ８０２が参加しようとしているネットワークのセルＩＤとを含む。この「組み合わせ」は、１又はそれ以上の排他的論理和（ＸＯＲ）演算、連結、ハッシュ、又は秘密値を形成するデータに対するいずれかの算術的又は論理的演算として実現することができる。秘密値は、ノードＡ８０２のメモリ又はＲＯＭ内に恒久的に記憶することができ、或いは特定のＯＥＭが利用する専用シード値に基づいて生成することができる。無線チャネルをスキャンして隣接探索要求メッセージ（矢印８２０を参照）を検出すると、ノードＢ８０４は、チャレンジテキスト８１８が予想した値に一致することを確認することができる。チャレンジテキスト８１８が確認されて、ノードＡ８０２をＷＨＭＮ対応ＯＥＭ無線ノードとして識別したと仮定すると、ノードＢ８０４は、図８に示すように隣接探索応答（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＳＰ）８３０を生成し、ノードＡ８０２へのユニキャスト送信を開始する。
【００４６】
図８にさらに示すように、隣接探索応答メッセージ８３０は、メッシュソフトウェアのバージョン番号８３２と、（応答などの）メッセージ識別子８３４と、ノードＢ８０４の層レベルを識別するためのタイプ識別子８３６と、ノード識別子（セルＩＤ）８３８と、ノードＢの公開鍵８４０と、公開鍵８４０のチェックサム８４２（公開鍵チェックサム８４２）と、チャレンジテキスト８４４とを含むことができる。公開鍵８４０は接続段階で使用される。公開鍵チェックサム８４２は、介入者攻撃で必要となる可能性が高い、公開鍵８４０で検出されない不正又は改ざんを緩和するために追加される。公開鍵チェックサム８４２は、ＭＤ−５又は別のハッシュ関数を使用して公開鍵８４０をハッシュ計算することにより算出したハッシュ結果として計算することができる。チャレンジテキスト８４４は、ノードＡのＭＡＣアドレスと秘密値の組み合わせである。
【００４７】
１つの実施形態では、隣接探索応答メッセージの受信（矢印８４５を参照）により、検出したアドホックネットワークをＷＨＭＮとして識別したことがノードＡ８０２に示される。ＷＨＭＮの識別に基づいて、ノードＡ８０２は、ノードＢ８０４に関する様々な情報を保存することができる。ノードＡ８０２は、この処理を繰り返して複数のＷＨＭＮを識別することができ、これを所望のネットワークに参加するために必要なユーザ選択を含むリストとしてユーザに提示することができる。選択されたＷＨＭＮのためのユーザパスフレーズに基づいて、ノードＡ８０２は、ノードＢ８０４へ送信するための接続要求メッセージ８５０を生成する（矢印８７０を参照）。接続要求メッセージ８５０は、上記で定義したように、バージョン番号８５１、メッセージ識別子８５２、再試行値８５３、応答コード８５４を提供する。また、接続要求メッセージ８５０は、暗号化したパスフレーズ８５６、暗号化したパスフレーズのチェックサム８５８、ノードＡの公開鍵８６０及びこの公開鍵のチェックサム８６２などの、ノードＡを認証するための情報も提供する。
【００４８】
接続要求が、上述したように応答コード８８２で確認された場合、ノードＢ８０４は、接続確認メッセージ８８０を生成してこのような検証の失敗又は成功を識別する（矢印８９０を参照）。誤った（又は偽の）確認を送信する攻撃を防ぐために、接続確認メッセージ８８０はチャレンジテキスト８８５を含む。チャレンジテキスト８８５は、（メーカーに関連する論理値などの）ＯＥＭ固有の秘密値を使用して生成されるので、メーカーが提供する製品とそうでない製品とを区別する役割も果たす。接続要求メッセージ８５０及び接続確認メッセージ８８０を生成するための認証処理をさらに図９に示す。ここでは、１又はそれ以上の実施形態を実施するための手順方法について説明する。
【００４９】
図９は、本発明の１つの実施形態による、セキュアネットワーク発見プロトコルを使用して多層無線ホームメッシュネットワークを形成する方法９００を示す追加フロー図である。１つの実施形態によれば、この発見を、例えば図１に示すような無線ホームメッシュネットワーク（ＷＨＭＮ）内で、図４に示すようなＯＥＭ／ＷＨＭＮ対応電子機器を利用して行うことができる。
【００５０】
図９に示すように、セキュアネットワーク発見プロトコルは、ノード（ノードＡ）が本発明の１つの実施形態によるＷＨＭＮ発見動作を行うことから開始する。より詳細には、処理ブロック９１０及び９１２において、ノードＡが個々のチャネルをスキャンして既存のアドホックネットワークの存在を検出する。このような検出は、無線信号を検出し、これらの無線信号に基づいていずれの無線ノードが範囲内に存在するかを判定することにより行うことができる。例えば、本発明の１つの実施形態によれば、処理ブロック９１４において、このような無線信号に基づいて、セルＩＤ、ＥＳＳＩＤ、モード、品質などを含むネットワークリストが作成される。無線信号は、以下に限定又は制限されるわけではないが、ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコンを含むことができる。検出した情報に基づいて、ノードＡは、ＷＨＭＮが発見されたかどうかを判定する（処理ブロック９２０）。ＷＨＭＮが発見されなかった場合、１つの実施形態では、処理ブロック９７０に示すように、ユーザがＷＨＭＮを作成（起動）するように、又は再スキャンを行うように促されるまで発見動作を再試行することができる。このネットワーク開始を行うための処理を処理ブロック９７４〜９７８に示している。
【００５１】
より詳細には、処理ブロック９２０においてＷＨＭＮが発見されなかった場合、ノードＡは、例えば３回の再試行などの所定回数の再試行を行うことができる（処理ブロック９７０）。所定回数の再試行の後に、処理ブロック９７２において、ノードＡは、処理ブロック９１２に戻ることによって利用可能な無線ネットワークを再スキャンするようにユーザに促すことができる。しかしながら、ユーザがネットワーク開始モードに入って新たなＷＫＭＮを作成したいと望む場合、フローは処理ブロック９７４へ続く。処理ブロック９７４において、ユーザは、新しいＷＨＭＮの名前及びパスワードを促される。処理ブロック９７６において、例えば干渉が最も少ないチャネルが選択される。選択されると、ネットワークの無線インターフェイスを拡張サービスセット識別子（ＥＳＳＩＤ）に設定し、選択されたチャネルに基づいてＷＨＭＮのチャネルを設定することにより、ノードＡが発見要求のリスニングを開始できるようになる。
【００５２】
再び処理ブロック９２２を参照すると、信号強度に基づいてソートできる検出されたＷＨＭＮごとに、ノードＡが処理ブロック９２４〜９５６を実施する。処理ブロック９２４において、ノードＡが自身の情報を、検出したＷＨＭＮの（チャネル番号及びＳＳＩＤ設定などの）パラメータに設定する。処理ブロック９２６において、ノードＡが上述したようなチャレンジテキストを準備する。処理ブロック９３０において、ノードＡが、検出したＷＨＭＮに隣接探索要求メッセージ（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＥＱ）を送信する。
【００５３】
送信後、処理ブロック９５０において、ノードＡがソケットに基づいて所定の時間にわたってリスンする。処理ブロック９５２において、タイムアウトが検出されたかどうかが判定される。タイムアウトが検出された場合、図示のように発見処理は処理ブロック９２２へ戻る。
【００５４】
本発明の１つの実施形態に示すように、タイムアウト前に応答を受信した場合、処理ブロック９５４において応答確認が行われる。応答確認に基づき、処理ブロック９５６において、識別したノード及び識別したノードの情報がセーブされる。そうでなければ、処理ブロック９５５においてメッセージ（応答）が廃棄される。機器は、１又はそれ以上の検出したＷＨＭＮから識別されたＷＨＭＮごとに、このようなＷＨＭＮのリストをユーザに提示し、ユーザに選択したＷＨＭＮに参加するように、新しいＷＨＭＮを作成するように、又は再スキャンを実行するように促すことができる（処理ブロック９５８、９６０及び９６２）。ユーザがＷＨＭＮに参加したいと望む場合、機器は、処理ブロック９６２において認証処理を行って、機器自体をＷＨＭＮの固定ノード又はモバイルノードのいずれかとして設定する。図８に示すように、認証は、接続要求（ＷＨＭＮ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＱ）メッセージと接続確認（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＣＦＭ）メッセージの交換を含む。
【００５５】
従って、要約すると、ネットワーク発見段階中に、新しい無線ノードが、このノードの所定のＯＥＭのＷＨＭＮを発見するために、個々のオープンメッシュネットワークに個々のチャネルで送信メッセージを送る。ノードは、ブロードキャストポートで隣接探索要求メッセージを受信した場合、隣接探索応答メッセージで応答することができる。隣接探索応答メッセージは、ネットワークに関する一意のパラメータを含む。これらの一意のパラメータは、ＯＥＭ機器のみがメッセージを復号して使用し、既存のＷＨＭＮとの接続を確立できるように専用フォーマットで符号化される。ネットワークの発見後、ノードは、必要なネットワークパラメータ及び接続段階を含む接続要求メッセージを送信することができる。パラメータが正しく、適切に受信された場合、隣接するノードが接続確認メッセージで応答し、認証に成功した場合、無線ネットワークがＯＥＭ固有のＷＨＭＮに参加できるようにする。
【００５６】
代替の実施形態
図示してはいないが、当然ながら、ノードは、ネットワークを離れると決定した場合、切断メッセージを送信（ブロードキャスト又はマルチキャスト）する。切断メッセージを受信した隣接する無線ノードは、そのネットリストテーブルからこのノードを削除する。非ＯＥＭ機器から発信される偽の切断メッセージから保護するために、切断メッセージは、この実施形態では６４ビットのセキュリティフィールドであるが、２kビットのセキュリティフィールドを含む。８バイトは、ＯＥＭ固有の専用論理関数から得られる。論理への入力は、送信側無線ノードの秘密値及びＭＡＣアドレスである。
【００５７】
本発明者らの設計の別の態様は、ルーティング層においてハローメッセージをネットワークパスフレーズで暗号化することを含む。ネットワークパスフレーズは、同じネットワークＩＤを使用できる２つのメッシュネットワーク（例えば、デフォルトネットワーク設定を使用する２つの隣接ネットワーク）を区別するための手段として機能する。パスフレーズ保護はメッシュ層（すなわち、ＯＳＩ層２．５）で実施されるので、同じネットワークＩＤを有する２つのネットワークは互いからハローメッセージを受信することができる。これにより、メッシュにおける隣接テーブルとルーティング層との間に矛盾が生じることがある。２つの異なるネットワークが互いのハローメッセージを受け付けないようにするために、ネットワークのパスフレーズを使用してハローメッセージが暗号化される。このような暗号化をＯＳＩ層３で行うことにより、パスフレーズテストに合格しない受信したハローメッセージは脱落し、従って２つの層にわたる隣接テーブルが互いに矛盾しないように維持される。
【００５８】
改善された家庭用電子機器の接続性を提供するための無線ホームメッシュネットワークの１つの実施構成のいくつかの態様について説明した。しかしながら、無線ホームメッシュネットワークの様々な実施構成は、上述した特徴を含み、補足し、補い、及び／又はこれに取って代わる数多くの特徴を提供する。これらの特徴を、異なる実施形態の実施構成における無線ノードの一部として実現することができる。さらに、本発明の実施形態を完全に理解できるようにするために、上述の説明では、説明を目的として特定の専門語を使用している。しかしながら、当業者には、本発明の実施形態を実施するためにこれらの特定の詳細が必要でないことが明らかであろう。
【００５９】
例示的な実施形態及び最良の形態を開示したが、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の実施形態の範囲から逸脱することなく、開示した実施形態に修正及び変形を行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に無線機器の接続性の分野に関する。より詳細には、本発明の実施形態の１又はそれ以上は、無線ノードが多層無線ホームメッシュネットワークに参加する前にこの無線ノードを認証するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークは、有線ネットワークに取って代わること又は有線ネットワークを拡張することのいずれかを行うことができるフレキシブルなデータ通信システムを提供することができる。無線ネットワークは、無線周波数（ＲＦ）技術を使用して、有線ケーブルを使用せずに、壁、天井、さらにはセメント構造さえも通過してデータを無線で送受信する。例えば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、イーサネット及びトークンリングなどの従来のＬＡＮ技術の全ての特徴及び利点を提供するが、ともにケーブルによって繋がれるという制限はない。これにより、自由度が高まり柔軟性が増す。
【０００３】
現在のところ、米国電子電気学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格（ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎなど）にのっとって動作する無線ネットワークは、インフラストラクチャモード及びアドホックモードという２つの動作モードの一方で構成することができる。今日現在、ほとんどのインストール済みの無線ネットワークは、１又はそれ以上のアクセスポイント（ＡＰ）を（イーサネットなどの）有線分散ネットワークのためのインターフェイスとして構成したインフラストラクチャモードで構成され、動作している。インフラストラクチャモードでは、（無線ネットワークインターフェイスカード「ＮＩＣ」を有するラップトップコンピュータなどの）無線接続性のあるモバイル機器は、ＡＰとの通信を確立してこれと結び付くことができ、従ってこれらの機器のユーザは、有線ネットワークに接続されたサーバ内のコンテンツにアクセスすることができる。
【０００４】
しかしながら、任意の特徴として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、個々の無線機器内の無線ＮＩＣが独立ベーシックサービスセット（ＩＢＳＳ）ネットワーク構成で動作できるようにするアドホックモードを指定する。従って、無線機器は、このような無線通信をサポートするためのＡＰを利用する代わりに、互いにピアツーピア通信を行う。アドホックモードでは、ユーザが自発的に無線ＬＡＮを形成することもできる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線チップセットを実装するラップトップを有する従業員グループが喫茶店に集って、ラップトップのＮＩＣをアドホックモードに切り換えることにより小規模ＷＬＡＮを形成することができる。この結果、これらの従業員は、配線又はＡＰを必要とせずにプレゼンテーションチャート及びスプレッドシートを共有することができる。
【０００５】
１つの種類のアドホックネットワークはメッシュネットワークと呼ばれ、機器から別の機器へと宛先に到達するまで「ホッピング」を行うことにより、破損した又は封鎖された経路の周りにおける継続的接続及び再構成を可能にする。メッシュネットワークは、機器が全て（ＡＰなどの）インフラストラクチャを使用せずに複数のホップを介して互いに接続できるという点で他のネットワークとは異なり、これらの機器はモバイル型であっても又は固定型であってもよい。メッシュネットワークに関連して、モバイルアドホックネットワーク（ＭＡＮＥＴ）は、モバイルルータからなる自己構成型ネットワークであり、ルータの再配置が自由である。
【０００６】
メッシュネットワーク（及びＭＡＮＥＴ）の主な利点の１つに、無線ネットワークの範囲を拡張する能力がある。例えば、１つの建物側に存在するユーザが、１つのモバイル機器からモバイル機器へ、目標とする宛先に無線信号が到達するまで無線信号をホップさせることにより、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠ＡＰのポイントツーポイントの範囲をはるかに超えて、離れた設備側に存在する別のユーザ宛てのパケットを送信することができる。これにより、無線ユーザの集中状態に応じて、ＷＬＡＮの範囲を数百フィートから数マイルに拡張することができる。
【０００７】
最近の集積回路の技術的進歩、及びマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムの飛躍的進歩により、無線デジタル通信は、無線ネットワークアプリケーションを高速化する新たな時代に突入した。スマートフォン、音楽／ムービープレイヤ、携帯情報端末、ゲーム機器などのモバイル機器は、新たな無線通信及びネットワーク技術に対する需要を生み出し、高解像度（ＨＤ）ビデオなどの高帯域を必要とするアプリケーションをサポートするだけでなく、無線機器間のメーカー互換性にも依存するホームネットワーク内の無線モバイル機器をシームレスに接続できるようにして、侵入者及び危険なネットワーク活動を緩和する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面の図に、本発明を限定としてではなく例示として示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】３層無線アドホックホームメッシュネットワーク（ＷＨＭＮ）の実施形態を示すブロック図である。
【図２】ＷＨＭＮ内の層２ノードの実施形態を示すブロック図である。
【図３】無線アドホックホームネットワークプロトコルアーキテクチャの実施形態を示すブロック図である。
【図４】ＷＨＭＮを実現するように構成された無線家庭用電子機器の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、一般的なＷＨＭＮメッセージパケットフォーマットを示す図である。
【図６】１つの実施形態による、一般的なＷＨＭＮメッセージパケットフォーマットを（イーサネットパケットを使用して）実装する実施形態を示す図である。
【図７】新しいノード（ノードＡ）と既存のノード（ノードＢ）との間でユーザパスワードを使用してＷＨＭＮ検出及び認証を行うための処理フローの実施形態を示す図である。
【図８】ＷＨＭＮに参加したいと望む無線ノードとＷＨＭＮの応答側（既存の）ノードによって行われるメッセージフロー図の実施形態を示す図である。
【図９】多層ＷＨＭＮを形成する方法の実施形態を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、説明を目的として数多くの特定の詳細について記載する。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細のいくつかを伴わずに本発明を実施できることが明らかであろう。また、以下の説明ではいくつかの例を示し、添付図面では例示を目的として様々な例を示す。しかしながら、これらの例は、全ての考えられる実施構成の包括的リストを提供するというよりもむしろ本発明の実施形態の例を示すことを意図するものにすぎないため、これらの例を限定的な意味で解釈すべきではない。その他の場合、開示する様々な説明する実施形態の特徴の詳細を曖昧にしないために、周知の構造及び機器についてはブロック図の形で示している。
【００１１】
システムアーキテクチャ
以下の説明では、本発明のいくつかの特徴を説明するために特定の専門用語を使用する。例えば、「無線ノード」という用語は、一般にデータ処理能力及び無線通信能力を有する電子機器として定義される。「ＷＨＭＮ対応」という用語は、一般に同じエンティティ又は一群のエンティティにより製造、承認及び／又は販売された無線ノード、或いはＳｏｎｙ（登録商標）ＢＲＡＶＩＡ（登録商標）デジタルテレビ、Ｓｏｎｙ（登録商標）Ｐｌａｙｓｔａｔｉｏｎ３（登録商標）ゲーム機、Ｓｏｎｙ（登録商標）ＶＡＩＯ（登録商標）コンピュータ、又は図１に示すようなその他のＳｏｎｙ（登録商標）固定機器及びハンドヘルド機器などのこのような無線ノードを集合的に特徴付ける、制限されたアドホックネットワークへのアクセスを許可された無線ノードの特徴を表すために使用される。
【００１２】
「論理」という用語は、一般に１又はそれ以上の機能を実行するように構成されたハードウェア及び／又はソフトウェアとして定義される。特定の種類の論理の一例として、無線ネットワークにアクセスするように、及び／又は無線ネットワークへのアクセスを許可する前にアクセス無線ノードを認証するように動作する１又はそれ以上の集積回路である無線チップセットが挙げられる。「ソフトウェア」は、一般にアプリケーション、アプレット、又はルーチンの形の一連の実行可能命令を表す。ソフトウェアは、プログラマブル電子回路などのあらゆる種類の機械可読媒体、（ランダムアクセスメモリのような）揮発性メモリなどの半導体記憶装置、及び／又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリ、（ＵＳＢドライブ、光学ディスク、デジタルテープのような）ポータブル記憶媒体などの不揮発性メモリに記憶することができる。
【００１３】
「メッセージ」という用語は、ネットワークを介して送信されるように構成された情報を表す。１つの種類のメッセージは、一般に単一のデータユニットとして集合的に動作する一群の情報ビットとして定義される。「コンテンツ」という用語は、ビデオ、オーディオ、画像、データファイル、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００１４】
図１を参照すると、多層無線ホームメッシュネットワーク１００の例示的な実施形態を示している。多層無線ホームメッシュネットワーク１００（以下、「ＷＨＭネットワーク」又は「ＷＨＭＮ」１００と呼ぶ）は、ＷＨＭネットワーク１００内の異なる機能を担う複数（Ｎ≧１）のサブネットワーク１１０1〜１１０N（以下、単独で「層」と呼ぶ）を有する分散型無線ホームメッシュネットワークとして動作する一群のノードを含む。従って、ＷＨＭネットワーク１００のほとんど全てのノードは、他のノードへデータを転送するように構成され、その実行能力及び電力制限に基づいて特定の層に割り当てられる。ノードの層への割り当ては、ノードの実行能力に基づいて決定されるのに対し、ルーティングの決定は、その特定のノードごとのネットワーク接続性及びデータ転送能力に基づいてノードにより行われる。
【００１５】
例えば、ＷＨＭネットワーク１００の１つの実施形態は、ノードの能力に基づいて割り当てられる３つの（３）層を含む階層アーキテクチャを特徴とする。第１の層（「層１」）１１０1は、インターネットなどの外部ネットワークへのアクセスを確立して制御することに関与する。例えば、第１の層１１０1は、ケーブル又は直接加入者回線（ＤＳＬ）接続又は３Ｇ／ＷｉＭａｘ／アウトドアメッシュを介する従来のインターネット接続に類似する可能性がある。図示のように、第１の層１１０1は、一般に「ゲートウェイノード」と呼ばれる第１のノード１２０を含む。ゲートウェイノード１２０は、以下に限定又は制限されるわけないが、ケーブル又はＤＳＬモデム、無線ルータ又はブリッジなどを含むことができる。図示してはいないが、（単複の）外部ネットワークへの複数の通信経路を提供するために、ＷＨＭネットワーク１００内にマルチゲートウェイノードが存在してもよい。
【００１６】
ＷＨＭネットワーク１００の第２の層（「層２」）１１０2は、例えば無線周波数（ＲＦ）波などの無線通信媒体を介して通信するようにされた固定（固定ロケーション）電子機器などの様々な固定（固定ロケーション）無線ノードを相互接続する無線ネットワークバックホールを表すことができる。本明細書では、「電子機器」は固定式であっても又はモバイル式であってもよい。「固定電子機器」としては、以下に限定又は制限されるわけではないが、フラットパネルテレビ（１３０、１３１及び１３２）、ゲーム機（１４０）、デスクトップコンピュータ（１５０）、又は通常は固定式でありＡＣ電源用コンセントに電気的に結合された他のあらゆる機器が挙げられる。従って、固定電子機器は、再充電間のバッテリ寿命を延ばすように電力使用量が最小化される、通常モバイルノード内に存在する電力制限の影響を受けることはない。
【００１７】
図１を参照すると、ＷＨＭネットワーク１００の第３の層（「層３」）１１０3は、第２の層１１０２に属する無線ノードと、１又はそれ以上のモバイルノード（１６０、１６２、１６４、１６６、１６８及び１６９）との間のリンクを含むことができる。「モバイルノード」としては、以下に限定されるわけではないが、ラップトップコンピュータ、（携帯情報端末、ウルトラモバイル機器、形態電話、ポータブルメディアプレイヤ、無線カメラ、リモコン装置などの）ハンドヘルド機器、又はいずれかの非固定式家庭用電化製品を含む、無線接続性を有するあらゆるバッテリ給電式の電子機器を挙げることができる。通常、モバイルノードでは（電力供給が制限されたり、処理速度が制限されたり、メモリが制限されたりするように）資源が制約されるので、第３の層１１０3が提供できるネットワークサービスは低下する。１つの実施形態では、ＷＨＭネットワーク１００のモバイルノードが、層２ノードに直接接続するスレーブ又は子として機能し、これらの層２ノードが、ＷＨＭネットワーク１００内のモバイルノードの機能をさらに制限することができる。
【００１８】
以下、多層無線ホームメッシュネットワークアーキテクチャ、潜在的なネットワーク特性ごとのカテゴリ化、層ノードの説明及びＷＨＭネットワーク１００に一般的なトラフィックタイプを表１にまとめる。
表１：多層無線ホームメッシュネットワークシナリオ
【００１９】
表１に示すように、ＷＨＭネットワーク１００は、家庭用電子（ＣＥ）機器及びビデオ中心アプリケーションを対象とするので、従来のメッシュネットワークソリューションとは異なる。高解像度（ＨＤ）ビデオ、オーディオクリップ及びビデオクリップ、並びにユーザデータを含むことができる表１に示すトラフィックに基づいて、ＷＨＭネットワーク１００の固定ノードのいくつかの中に無線ＮＩＣを組み込むことができる。例えば、１つの圧縮したＨＤビデオのフロー、４つのインターネットビデオセッション＋４つのオーディオ／ビデオセッション、及びいくつかの断続的なｈｔｔｐデータトラフィックを多重化することにより、バックホールリンク１７０にかかる負荷は、ＴＣＰ／ＵＤＰタイプのトラフィックでは１秒あたり約６０メガバイトとなり、これは、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層の効率を考慮すると、１秒あたり少なくとも１００メガバイトの生の無線サポートを必要とする場合がある。この例によれば、層２ノードは、このような帯域幅要件を満たすために、（５ＧＨｚ帯域などにおいて）８０２．１１ｎタイプの無線を必要とする場合がある。
【００２０】
ここで図２を参照すると、層２ノード１３０の例示的な実施形態を示している。本明細書では、層２ノード１３０が、１又はそれ以上のプロセッサ２１０、メモリ２２０、通信インターフェイス２３０及びユーザインターフェイス（ＵＩ）２５０を含む組み込み式無線ネットワークチップセット２００を含む。この実施形態によれば、（単複の）プロセッサ２１０は、図１のＷＨＭネットワーク１００に参加するための要求メッセージを起動して処理するとともに、ネットワークに参加することを要求するノードを、たとえこれが既にＷＨＭネットワーク１００の一部であっても認証するようになっている。これらのメッセージは、プロセッサ２１０又は専用回路（図示せず）により、入力無線信号に同調してこれを特定のチャネルで受信し、この特定のチャネルを介して出力無線信号を他のノードへ送信するように制御された１又はそれ以上のアンテナ２４０1〜２４０N（Ｎ≧１）を含むことができる通信インターフェイス２３０を介して送受信される。
【００２１】
再び図１を参照すると、層２ノード１３０は、データを通信する前に、既にＷＨＭネットワーク１００の一部である別のノードに関連付けを行う。関連付けが確立された後で、層２ノード１３０及び別の層２ノード１５０はデータを交換することができる。この関連付け処理は、（１）認証されておらず関連していない、（２）認証されており関連していない、及び（３）認証されており関連しているという３つの状態を伴う２段階処理である。これらの状態間で移行するために、通信パーティは、管理フレームと呼ばれるメッセージを交換する。動作中、全てのノードは、隣接探索要求メッセージと呼ばれる１又はそれ以上の管理フレームを送信して、メッセージ及び応答をタイムリーに復号できるノードが存在するかどうかを判定するようになっている。
【００２２】
ＷＨＭネットワーク１００に関連する（参加する）ための動作を行う前に、層２ノード１３０は、範囲内に他のどのようなノードが存在するか、及びどのチャネルを介して通信しているかを識別するために、隣接探索メッセージに対する応答メッセージをリスンする。ノード１５０を識別した後で、ノード１３０及び１５０は、いくつかの管理メッセージの交換を通じて相互認証を行うことができる。認証に成功した後で、層２ノード１３０は、認証されており関連していない第２の状態に移行する。この認証及び発見技術については、図７〜図９でより詳細に説明する。
【００２３】
ここで図３を参照すると、ＷＨＭネットワーク１００内のノードのシステムプロトコルアーキテクチャ３００の開放型システム間相互接続（ＯＳI）層表現の１つの実施形態を示すブロック図を示している。このプロトコルアーキテクチャ３００では、自己編成、自己構成ホームネットワークが実現され、ＴＣＰ／ＩＰ／８０２．１１上に構築された現在の無線ネットワークアーキテクチャに対して異なる機能又は特徴が設計又は拡張される。
【００２４】
無線ホームメッシュネットワーク機能を可能にするために、単一のＷｉＦｉ無線プラットフォームを使用することができる。例えば、層２ノードでは、バックホールリンクに１つのＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ、デュアルバンドカード（ミニＰＣＩ、ＵＳＢドングルなど）を使用して、５ＧＨｚ帯域又は高帯域で動作させる。本発明の１つの実施形態では、この時点で最新のモバイルノードがＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇＷｉＦｉをサポートするという単純な理由で、リンク接続層３ノードがレガシーな８０２．１１ｂ／ｇモードと互換性を有する。当然ながら、これに応じて特定の無線ＰＨＹ層及びＭＡＣ層を変更することができる。
【００２５】
図３に示すように、説明するプロトコルアーキテクチャ３００では、ＭＡＣ層３１０とネットワーク（ＩＰ）層３４０との間に無線ホームメッシュネットワーク（「ＷＨＭＮ」）機能３２０を配置して、配備された上位ＯＳＩ層とは無関係な、より容易に再構成できるソリューションを提供する。典型的には、図３のシステムプロトコルアーキテクチャ３００では、ＭＡＣ層３１０とネットワーク（ＩＰ）層３４０の間のＷＨＭＮ層３２０に強化機能が配置される。従って、一般にＷＨＭＮ層３２０は、「ＯＳＩ層２．５」ソリューションを構成する。ＷＨＭＮ層３２０を配置することで、下位のＯＳＩ層及び上位のＯＳＩ層の両方に対して透明な強化機能が提供され、異なる無線チップセットをサポートすることができる。ＷＨＭＮ層３２０は、以下で説明するようなネットワークセキュリティのための機能を有する。
【００２６】
本発明の１つの実施形態では、ＷＨＭＮ機能層３２０が下位層及び上位層の両方に対して透明であり、異なる無線チップセットをサポートすることができる。ＷＨＭＮ層３２０は、自動ＰＨＹ（ネットワーク発見）構成３２２、自動ＩＰアドレス指定３２４、ノード認証などのセキュリティ３２６のようなＷＨＭＮソフトウェアの編成及び構成機能を実行することができる。１つの実施形態では、電子機器が認証されて、識別したＷＨＭＮに参加すると、自動ＩＰアドレス指定機能３２４により自動ＩＰアドレス生成を行うことができる。
【００２７】
図４に示すように、ＯＥＭ電子機器４００などのＷＨＭＮ対応無線ノードは、無線チップセット２００を使用してメモリ２２０及び通信インターフェイス２３０にアクセスするプロセッサ２１０を含む。通信インターフェイス２３０は、１又はそれ以上の同調可能アンテナ２４０１〜２４０Ｎを含むことができる。従来の電子機器とは大きく異なり、機器４００は、アドホックホームネットワーク（「ＷＨＭＮ」）論理４０２をさらに含む。ＷＨＭＮ論理４０２は、ネットワーク形成論理４１０、ネットワーク発見論理４２０、発見応答論理４３０、及び認証論理４４０を含む。
【００２８】
１つの実施形態では、ＷＨＭＮ対応ノード４００がオンになると、ネットワーク発見論理４２０が、個々のチャネルをスキャンして他のＷＨＭネットワークの存在を検出することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格によれば、無線カードがアドホックモードで動作した場合、様々な機器が、アドホックモードに従って所定の方法でメッセージを送信する。１つの実施形態では、少なくとも１つの固定ノードを含むＷＨＭＮが確立されると、この固定ノードは、定期的にビーコンを送信して標準的なアドホック動作を維持するようになる。
【００２９】
ＷＨＭＮ対応ノード４００が起動すると、ネットワーク発見論理４２０が、１又はそれ以上の８０２．１１「アドホック」機能を発するようにトリガされ、個々の無線チャネルをスキャンして利用可能なＷＨＭネットワークのリストを決定することができる。ネットワーク発見論理４２０は、検出した（ビーコンなどの）信号に基づいて、アドホックモードで動作している１又はそれ以上の無線ネットワークを識別することができる。ネットワーク発見論理４２０は、１又はそれ以上のセキュリティパラメータを送信して、１又はそれ以上の識別した無線アドホックネットワークからＷＨＭネットワークを検出することができる。これらのセキュリティパラメータは、ＷＨＭネットワーク内の既存のノードを有効にして、ＷＨＭＮ対応ノード４００を同じＯＥＭからの電子機器として検証することができる。発見応答論理４３０は、機器４００がＷＨＭＮのノードである場合にネットワーク発見要求に応答することができる。図７〜図９に示すように、認証論理４４０は認証処理を実行することができる。
【００３０】
再び図４を参照すると、１つの実施形態では、ＷＨＭＮ対応ノード４００がＷＨＭＮの存在を検出しなかった場合、ネットワーク形成論理４１０が、ネットワークイニシエータ段階に入って、ノード４００をＷＨＭＮのモバイルノード又は固定ノードのいずれかとして確立する。例えば、再び図１を参照すると、最初にフラットパネルテレビ（ＴＶ）１３０が、図１のＷＨＭＮ１００の最初の固定ノードになることができる。このような実施形態によれば、ＴＶ１３０は、あらゆる新たに追加された電子機器がＷＨＭＮ１００を識別できるようにするために定期的にビーコンを発する無線ＮＩＣを含む。例えば、デスクトップコンピュータ１５０は、起動時に、図５に示すような専用フォーマットに基づいて編成された接続要求メッセージに応答してＴＶ１３０から受信した応答に基づいて、ＷＨＭＮ１００の存在を検出することができる。
【００３１】
システム機能
図５は、ＷＨＭＮメッセージ５００の例示的なフォーマットを示しており、図４のＷＨＭＮ対応ノード４００が最初のＷＨＭＮ設定に使用するメッセージングフォーマットを表している。例えば、ノードが自身の無線環境を分析する発見段階中、個々の新しい無線ノードは、（規格８０２．１１機能を使用して）ネットワークスキャンを実行して、近傍の全ての無線ネットワークを発見することができる。次に、この新しいノードは、近傍のＷＨＭＮを識別するために、全ての識別されたＷＨＭネットワークへメッセージをブロードキャスト又はマルチキャストとして送信する。ＷＨＭＮの既存のノードは、新しい接続を確立するために必要な適当な詳細で発見メッセージに応答する。
【００３２】
より詳細には、図５に例示の実施形態として示すように、ＷＨＭＮメッセージ５００は、（ｉ）メッセージヘッダ５０２、（ｉｉ）メッセージコンテンツ５１０、及び（ｉｉｉ）メッセージテール５１２を含むことができる。本明細書では、この例示的な実施形態によれば、メッセージヘッダ５０２が、ＷＨＭＮバージョン５０４、特定のメッセージを識別するトランザクション（メッセージ）ＩＤ５０６、メッセージを送信しているノードの（層１、層２又は層３などの）種類を示すタイプパラメータ５０８を含む。メッセージコンテンツ５１０は、侵入者からデータを保護するとともに、対象とする無線ノードのみがデータにアクセスできることを保証するために使用される符号化データを含むことができる。メッセージテール５１２は、ＷＨＭＮコード５１４を含む。本発明の１つの実施形態では、個々のＷＨＭＮメッセージがＷＨＭＮコード５１４で終了し、このコードを所定の回数繰り返して、メッセージ全体がエラーなく受信されることを保証することができる。
【００３３】
一例として、図６に、２種類のＷＨＭＮメッセージ５００の例示的なフォーマット、すなわちＷＨＭＮデータメッセージ５５０及びＷＨＭＮ制御メッセージ５４０を示している。本明細書では、本発明のこの実施形態によれば、イーサネットヘッダ６１０の後に２４バイトのＷＨＭＮヘッダ５３０を挿入したイーサネットパケット６００内にＷＨＭＮデータメッセージ５５０及びＷＨＭＮ制御メッセージ５４０の両方をカプセル化することにより、これらのメッセージがルーティングされる。ＷＨＭＮヘッダ５３０は、ＷＨＭＮメッセージ５００の宛先を識別するための宛先ＭＡＣアドレス（ｄｓｔ＿ｍａｃ）５３２、及びＷＨＭＮメッセージ５００のソースを識別するためのソースＭＡＣ（ｓｒｃ＿ｍａｃ）アドレス５３４を含む。ヘッダ５３０内には、以下に限定されるわけではないが、システムプロトコルアーキテクチャのバージョン、制御フラグ、データ又は制御としてのフレームタイプ、フレーム長、ＱｏＳ機能、メッセージがネットワーク上で（ホップにおいて）どのくらい長い時間「有効」でいられるかを指定する、個々のホップにより１ずつ減少する有効期間（ＴＴＬ）値、完全なメッセージトランザクション内のフレームの連続を示す連続番号、及びデータプロトコルタイプを含むその他の情報５３６を配置することもできる。
【００３４】
（発見、認証などの）ＷＨＭＮ制御メッセージでは、ヘッダ５３０の後に４バイトの制御ヘッダ５４２が挿入され、制御ヘッダ５４２は、タイプ５０８並びにヘッダ長５４４及びメッセージ長５４６を含む。制御ヘッダ５４２の後には、ＷＨＭＮ制御メッセージ５４０のメッセージ本文（コンテンツ）５４８が挿入される。発見メッセージでは、例えばメッセージ本文５４８は、以下で説明するような「チャレンジテキスト」である。
【００３５】
対照的に、ＷＨＭＮデータメッセージ５５０では、制御ヘッダ５４２及びメッセージ本文５４８の代わりに、イーサネットパケット６００のＷＨＭＮヘッダ５３０の後に、ＯＳＩネットワーク層から受信したＩＰデータパケットが添付される。
【００３６】
図７には、新しいノード（ノードＡ）と既存のノード（ノードＢ）との間でユーザパスワードを使用してネットワーク検出及び認証を行うための処理フローを示す。まず、検出した既存のアドホックネットワークが存在するかどうかの判定が行われる（ブロック７００）。例えば、本発明の１つの実施形態によれば、ノードＡがオンになったときに、このノードＡが、個々の無線チャネルをスキャンして他のアドホックネットワークの存在を検出し、潜在的なアドホックネットワークを信号強度（より強いＲＳＳＩを最初に）に基づいて任意にカテゴリ化する。
【００３７】
無線ネットワークの人気が高まっていることを考えると、スキャン結果によりノードＡの近くにいくつかのアドホックネットワークの存在が検出される見込みは高い。しかしながら、メッセージロスに対処するために、無線ノードは、必要に応じて個々の無線チャネルに関して再度スキャンを、ｒ≧１とする最大ｒ回試みるように構成されたメッセージタイマ／再試行メカニズムを採用する（ブロック７０５）。タイマが「ｒ」回を終了する前に要求側ノードが応答を受信しなかった場合、特定のチャネルを介して通信しているＷＨＭネットワークは存在しないと判定される。
【００３８】
アドホックネットワークを検出したら、ノードＡは、自身を個々のこのようなネットワークのチャネル及びＳＳＩＤ設定に適合するように構成して隣接探索要求メッセージを送信する（ブロック７１０及び７１５）。本発明の１つの実施形態によれば、隣接探索要求メッセージは、ノードが既存のＯＥＭ固有のメッシュネットワークを発見してこれに参加するとともに、検出したノード及びこれらのアドホックネットワークに関する情報を含む隣接テーブルを構築するブロードキャストメッセージである。隣接探索要求メッセージは、図８に示すようなセキュリティフィールド及びノードタイプを含む。セキュリティフィールドは、ｋ≧５とする２kビット（２6又は６４ビットなど）を含む。これらの８バイトは、特定のＯＥＭが利用する専用関数から、秘密値（秘密テキストとして機能できるビット単位値又は英数字）及びノードＡが参加しようとするネットワークのＥＳＳＩＤを使用して得られる。「ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ」パラメータは、受信側ノード（ノードＢ）にノードＡの能力を知らせる。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＧＡＴＥＷＡＹ １ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ− ＧＡＴＥＷＡＹ＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ ２ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ−Ｔｉｅｒ−２Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ（ｄｅｆａｕｌｔ）＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＯＢＩＬＥ ３ ／＊ｎｏｄｅ ｔｙｐｅ−Ｔｉｅｒ−３Ｍｏｂｉｌｅ＊／
【００３９】
セキュリティフィールドが、受信側ノードにおいて予想した結果と一致しない場合、隣接探索要求メッセージはこれ以上処理されず、応答が生成されることはない。しかしながら、一致が検出された場合、ＷＨＭネットワークに関連する受信側ノード（ノードＢ）が、隣接探索応答メッセージをノードＡへ送信する（ブロック７２０）。図８に示すように、このメッセージは、ネットワーク（及びセル）ＩＤ、セキュリティ鍵、及びノードＡがＷＨＭネットワークに参加するために必要なその他のパラメータを含む。さらに、隣接探索応答メッセージは、（ｉ）応答側ノード（ノードＢ）の秘密値及びＭＡＣアドレスに基づく値を含むセキュリティフィールド、（ｉｉ）応答側ノード（ノードＢ）の公開鍵、及びさらなる保護のための（ｉｉｉ）この公開鍵のチェックサムを含む。本発明の１つの実施形態によれば、ノードの鍵（公開／秘密ペア）が、ＯｐｅｎＳＳＬ（ＲＳＡ鍵）を使用して生成される。公開鍵のチェックサムも、ＯｐｅｎＳＳＬ関数（ＭＤ５和）を使用して生成される。本発明の１つの実施形態によれば、この鍵及びチェックサムの生成をメーカーにおいて、及びノードの初期化時に行うことができる。
【００４０】
隣接探索応答メッセージを受信すると、ノードＡは、受信したチェックサムと、ローカルに生成された受信した公開鍵のチェックサムとを比較することにより、メッセージの完全性をチェックする（ブロック７２５）。チェックサムが確認されると、ノードＡは、公開鍵、ＭＡＣアドレス及びノードＢの他の詳細を記憶する。その後、処理は認証段階に移る。
【００４１】
認証段階中、ユーザは、ネットワークパスフレーズを入力するように促される（ブロック７３０）。このパスフレーズは、ノードＢの公開鍵を使用して暗号化され、その後、接続要求メッセージ内の暗号化されたパスフレーズのチェックサム、ノードＡの公開鍵及びノードＡの公開鍵のチェックサムとともに送信される（ブロック７３５）。
【００４２】
接続要求メッセージを受信すると、ノードＢは、暗号化されたパスフレーズチェックサム値を調べることにより完全性をチェックする。次に、ノードＢは、暗号化されたパスフレーズを解読し、その後、受信した公開鍵の完全性をチェックする。完全性チェックに合格した場合、ノードＢは、解読したパスフレーズをノードＢ自体のパスフレーズと比較する。その後、ノードＢは、接続確認メッセージを応答コードとともに送信する（ブロック７４０及び７５０）。応答コードは、ノードＡの要求の受信に成功したか又は失敗したかをノードＡに示すフィードバックとして機能する。以下、エラーコードのリストを示す。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＣＯＮＮ＿ＳＵＣＣＥＳＳ ０
＃ｄｅｆｉｎｅ ＰＡＳＳＣＯＤＥ＿ＦＡＩＬＥＤ １
＃ｄｅｆｉｎｅ ＥＮＣ＿ＣＨＫＳＵＭ＿ＥＲＲ ２
＃ｄｅｆｉｎｅ ＰＵＢＫＥＹ＿ＣＨＫＳＵＭ＿ＥＲＲ ３
＃ｄｅｆｉｎｅ ＵＮＫＮＯＷＮ＿ＥＲＲ ４
【００４３】
接続確認メッセージの待機時間及びこのような送信のための再試行回数を設定するために、接続認証処理のためのタイムアウト値及び再試行値を以下のように設定することができる（ブロック７４５）。
＃ｄｅｆｉｎｅ ＴＩＭＥＯＵＴ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＱ ５ ／＊５ｓｅｃｏｎｄｓ＊／
＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＡＸ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＴＲＹ ３
【００４４】
図８に、ＷＨＭＮに参加したいと望む無線ノード、及びＷＨＭＮの応答側（既存の）ノードにより実行されるメッセージフロー図８００の１つの実施形態を示す。図８に示すように、無線ノードを「ノードＡ」８０２と呼び、応答側無線ノードを「ノードＢ」８０４と呼ぶ。図８は、ノードＡ８０２が１又はそれ以上の検出した無線アドホックネットワークへ送信するメッセージ（ＷＨＭＮ隣接探索要求）８１０を示している。この送信は、ブロードキャスト方式であっても、又はマルチキャスト方式であってもよい。検出した無線アドホックネットワークから既存のＷＨＭＮを発見するために、隣接探索要求メッセージ（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＥＱ）８１０が発信される。隣接探索要求メッセージ８１０はＷＨＭＮ独自のものであり、近傍の他のＷＨＭＮ対応ＯＥＭ無線ノードにより認識される。１つの実施形態では、隣接探索要求メッセージ８１０が、非ＯＥＭ／非ＷＨＭＮ対応機器からのサービス妨害（ＤＯＳ）攻撃からＷＨＭＮを保護するためにセキュリティフィールド８１８を含むことができる。
【００４５】
１つの実施形態では、セキュリティフィールド８１８が、チャレンジテキスト、すなわち現在のタイムスタンプに組み合わせた秘密値と、拡張サービスセット識別情報（ＥＳＳＩＤ）と、ノードＡ８０２が参加しようとしているネットワークのセルＩＤとを含む。この「組み合わせ」は、１又はそれ以上の排他的論理和（ＸＯＲ）演算、連結、ハッシュ、又は秘密値を形成するデータに対するいずれかの算術的又は論理的演算として実現することができる。秘密値は、ノードＡ８０２のメモリ又はＲＯＭ内に恒久的に記憶することができ、或いは特定のＯＥＭが利用する専用シード値に基づいて生成することができる。無線チャネルをスキャンして隣接探索要求メッセージ（矢印８２０を参照）を検出すると、ノードＢ８０４は、チャレンジテキスト８１８が予想した値に一致することを確認することができる。チャレンジテキスト８１８が確認されて、ノードＡ８０２をＷＨＭＮ対応ＯＥＭ無線ノードとして識別したと仮定すると、ノードＢ８０４は、図８に示すように隣接探索応答（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＳＰ）８３０を生成し、ノードＡ８０２へのユニキャスト送信を開始する。
【００４６】
図８にさらに示すように、隣接探索応答メッセージ８３０は、メッシュソフトウェアのバージョン番号８３２と、（応答などの）メッセージ識別子８３４と、ノードＢ８０４の層レベルを識別するためのタイプ識別子８３６と、ノード識別子（セルＩＤ）８３８と、ノードＢの公開鍵８４０と、公開鍵８４０のチェックサム８４２（公開鍵チェックサム８４２）と、チャレンジテキスト８４４とを含むことができる。公開鍵８４０は接続段階で使用される。公開鍵チェックサム８４２は、介入者攻撃で必要となる可能性が高い、公開鍵８４０で検出されない不正又は改ざんを緩和するために追加される。公開鍵チェックサム８４２は、ＭＤ−５又は別のハッシュ関数を使用して公開鍵８４０をハッシュ計算することにより算出したハッシュ結果として計算することができる。チャレンジテキスト８４４は、ノードＡのＭＡＣアドレスと秘密値の組み合わせである。
【００４７】
１つの実施形態では、隣接探索応答メッセージの受信（矢印８４５を参照）により、検出したアドホックネットワークをＷＨＭＮとして識別したことがノードＡ８０２に示される。ＷＨＭＮの識別に基づいて、ノードＡ８０２は、ノードＢ８０４に関する様々な情報を保存することができる。ノードＡ８０２は、この処理を繰り返して複数のＷＨＭＮを識別することができ、これを所望のネットワークに参加するために必要なユーザ選択を含むリストとしてユーザに提示することができる。選択されたＷＨＭＮのためのユーザパスフレーズに基づいて、ノードＡ８０２は、ノードＢ８０４へ送信するための接続要求メッセージ８５０を生成する（矢印８７０を参照）。接続要求メッセージ８５０は、上記で定義したように、バージョン番号８５１、メッセージ識別子８５２、再試行値８５３、応答コード８５４を提供する。また、接続要求メッセージ８５０は、暗号化したパスフレーズ８５６、暗号化したパスフレーズのチェックサム８５８、ノードＡの公開鍵８６０及びこの公開鍵のチェックサム８６２などの、ノードＡを認証するための情報も提供する。
【００４８】
接続要求が、上述したように応答コード８８２で確認された場合、ノードＢ８０４は、接続確認メッセージ８８０を生成してこのような検証の失敗又は成功を識別する（矢印８９０を参照）。誤った（又は偽の）確認を送信する攻撃を防ぐために、接続確認メッセージ８８０はチャレンジテキスト８８５を含む。チャレンジテキスト８８５は、（メーカーに関連する論理値などの）ＯＥＭ固有の秘密値を使用して生成されるので、メーカーが提供する製品とそうでない製品とを区別する役割も果たす。接続要求メッセージ８５０及び接続確認メッセージ８８０を生成するための認証処理をさらに図９に示す。ここでは、１又はそれ以上の実施形態を実施するための手順方法について説明する。
【００４９】
図９は、本発明の１つの実施形態による、セキュアネットワーク発見プロトコルを使用して多層無線ホームメッシュネットワークを形成する方法９００を示す追加フロー図である。１つの実施形態によれば、この発見を、例えば図１に示すような無線ホームメッシュネットワーク（ＷＨＭＮ）内で、図４に示すようなＯＥＭ／ＷＨＭＮ対応電子機器を利用して行うことができる。
【００５０】
図９に示すように、セキュアネットワーク発見プロトコルは、ノード（ノードＡ）が本発明の１つの実施形態によるＷＨＭＮ発見動作を行うことから開始する。より詳細には、処理ブロック９１０及び９１２において、ノードＡが個々のチャネルをスキャンして既存のアドホックネットワークの存在を検出する。このような検出は、無線信号を検出し、これらの無線信号に基づいていずれの無線ノードが範囲内に存在するかを判定することにより行うことができる。例えば、本発明の１つの実施形態によれば、処理ブロック９１４において、このような無線信号に基づいて、セルＩＤ、ＥＳＳＩＤ、モード、品質などを含むネットワークリストが作成される。無線信号は、以下に限定又は制限されるわけではないが、ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコンを含むことができる。検出した情報に基づいて、ノードＡは、ＷＨＭＮが発見されたかどうかを判定する（処理ブロック９２０）。ＷＨＭＮが発見されなかった場合、１つの実施形態では、処理ブロック９７０に示すように、ユーザがＷＨＭＮを作成（起動）するように、又は再スキャンを行うように促されるまで発見動作を再試行することができる。このネットワーク開始を行うための処理を処理ブロック９７４〜９７８に示している。
【００５１】
より詳細には、処理ブロック９２０においてＷＨＭＮが発見されなかった場合、ノードＡは、例えば３回の再試行などの所定回数の再試行を行うことができる（処理ブロック９７０）。所定回数の再試行の後に、処理ブロック９７２において、ノードＡは、処理ブロック９１２に戻ることによって利用可能な無線ネットワークを再スキャンするようにユーザに促すことができる。しかしながら、ユーザがネットワーク開始モードに入って新たなＷＫＭＮを作成したいと望む場合、フローは処理ブロック９７４へ続く。処理ブロック９７４において、ユーザは、新しいＷＨＭＮの名前及びパスワードを促される。処理ブロック９７６において、例えば干渉が最も少ないチャネルが選択される。選択されると、ネットワークの無線インターフェイスを拡張サービスセット識別子（ＥＳＳＩＤ）に設定し、選択されたチャネルに基づいてＷＨＭＮのチャネルを設定することにより、ノードＡが発見要求のリスニングを開始できるようになる。
【００５２】
再び処理ブロック９２２を参照すると、信号強度に基づいてソートできる検出されたＷＨＭＮごとに、ノードＡが処理ブロック９２４〜９５６を実施する。処理ブロック９２４において、ノードＡが自身の情報を、検出したＷＨＭＮの（チャネル番号及びＳＳＩＤ設定などの）パラメータに設定する。処理ブロック９２６において、ノードＡが上述したようなチャレンジテキストを準備する。処理ブロック９３０において、ノードＡが、検出したＷＨＭＮに隣接探索要求メッセージ（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＲＥＱ）を送信する。
【００５３】
送信後、処理ブロック９５０において、ノードＡがソケットに基づいて所定の時間にわたってリスンする。処理ブロック９５２において、タイムアウトが検出されたかどうかが判定される。タイムアウトが検出された場合、図示のように発見処理は処理ブロック９２２へ戻る。
【００５４】
本発明の１つの実施形態に示すように、タイムアウト前に応答を受信した場合、処理ブロック９５４において応答確認が行われる。応答確認に基づき、処理ブロック９５６において、識別したノード及び識別したノードの情報がセーブされる。そうでなければ、処理ブロック９５５においてメッセージ（応答）が廃棄される。機器は、１又はそれ以上の検出したＷＨＭＮから識別されたＷＨＭＮごとに、このようなＷＨＭＮのリストをユーザに提示し、ユーザに選択したＷＨＭＮに参加するように、新しいＷＨＭＮを作成するように、又は再スキャンを実行するように促すことができる（処理ブロック９５８、９６０及び９６２）。ユーザがＷＨＭＮに参加したいと望む場合、機器は、処理ブロック９６２において認証処理を行って、機器自体をＷＨＭＮの固定ノード又はモバイルノードのいずれかとして設定する。図８に示すように、認証は、接続要求（ＷＨＭＮ＿ＣＯＮＮ＿ＲＥＱ）メッセージと接続確認（ＷＨＭＮ＿ＤＩＳＣ＿ＣＦＭ）メッセージの交換を含む。
【００５５】
従って、要約すると、ネットワーク発見段階中に、新しい無線ノードが、このノードの所定のＯＥＭのＷＨＭＮを発見するために、個々のオープンメッシュネットワークに個々のチャネルで送信メッセージを送る。ノードは、ブロードキャストポートで隣接探索要求メッセージを受信した場合、隣接探索応答メッセージで応答することができる。隣接探索応答メッセージは、ネットワークに関する一意のパラメータを含む。これらの一意のパラメータは、ＯＥＭ機器のみがメッセージを復号して使用し、既存のＷＨＭＮとの接続を確立できるように専用フォーマットで符号化される。ネットワークの発見後、ノードは、必要なネットワークパラメータ及び接続段階を含む接続要求メッセージを送信することができる。パラメータが正しく、適切に受信された場合、隣接するノードが接続確認メッセージで応答し、認証に成功した場合、無線ネットワークがＯＥＭ固有のＷＨＭＮに参加できるようにする。
【００５６】
代替の実施形態
図示してはいないが、当然ながら、ノードは、ネットワークを離れると決定した場合、切断メッセージを送信（ブロードキャスト又はマルチキャスト）する。切断メッセージを受信した隣接する無線ノードは、そのネットリストテーブルからこのノードを削除する。非ＯＥＭ機器から発信される偽の切断メッセージから保護するために、切断メッセージは、この実施形態では６４ビットのセキュリティフィールドであるが、２kビットのセキュリティフィールドを含む。８バイトは、ＯＥＭ固有の専用論理関数から得られる。論理への入力は、送信側無線ノードの秘密値及びＭＡＣアドレスである。
【００５７】
本発明者らの設計の別の態様は、ルーティング層においてハローメッセージをネットワークパスフレーズで暗号化することを含む。ネットワークパスフレーズは、同じネットワークＩＤを使用できる２つのメッシュネットワーク（例えば、デフォルトネットワーク設定を使用する２つの隣接ネットワーク）を区別するための手段として機能する。パスフレーズ保護はメッシュ層（すなわち、ＯＳＩ層２．５）で実施されるので、同じネットワークＩＤを有する２つのネットワークは互いからハローメッセージを受信することができる。これにより、メッシュにおける隣接テーブルとルーティング層との間に矛盾が生じることがある。２つの異なるネットワークが互いのハローメッセージを受け付けないようにするために、ネットワークのパスフレーズを使用してハローメッセージが暗号化される。このような暗号化をＯＳＩ層３で行うことにより、パスフレーズテストに合格しない受信したハローメッセージは脱落し、従って２つの層にわたる隣接テーブルが互いに矛盾しないように維持される。
【００５８】
改善された家庭用電子機器の接続性を提供するための無線ホームメッシュネットワークの１つの実施構成のいくつかの態様について説明した。しかしながら、無線ホームメッシュネットワークの様々な実施構成は、上述した特徴を含み、補足し、補い、及び／又はこれに取って代わる数多くの特徴を提供する。これらの特徴を、異なる実施形態の実施構成における無線ノードの一部として実現することができる。さらに、本発明の実施形態を完全に理解できるようにするために、上述の説明では、説明を目的として特定の専門語を使用している。しかしながら、当業者には、本発明の実施形態を実施するためにこれらの特定の詳細が必要でないことが明らかであろう。
【００５９】
例示的な実施形態及び最良の形態を開示したが、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の実施形態の範囲から逸脱することなく、開示した実施形態に修正及び変形を行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ノードの起動に応答して無線ホームメッシュネットワークを発見するステップと、
前記無線ノードが前記無線ホームメッシュネットワークに参加することを許可する前に、
（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークのノードの公開鍵で暗号化したパスフレーズである暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記無線ノードの公開鍵と、（ｉｖ）前記無線ノードの公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信することと、
（２）前記無線ノードが正常に認証されたかどうかを示すためのコードを含む第２のメッセージを受信することと、
によって前記無線ノードを認証するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記無線ホームメッシュネットワークを発見するステップが、
前記無線ホームメッシュネットワークの拡張サービスセット識別情報（ＥＳＳＩＤ）を組み合わせた秘密値を含む第１のチャレンジテキストを含む第３のメッセージを送信するステップと、
前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）値を組み合わせた前記秘密値を含む第２のチャレンジテキストを含む第４のメッセージを前記無線ホームメッシュネットワークのノードから受信するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３のメッセージを送信するステップが隣接探索要求メッセージのブロードキャストであり、前記隣接探索要求メッセージが、前記チャレンジテキストと、前記無線ノードの能力に基づいて確立された複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプとを含み、前記複数のノードタイプが、バッテリ電源能力を有する電子機器であるモバイルノードタイプと、バッテリ電源能力を有していない電子機器である固定ノードとを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第４のメッセージを受信するステップが、前記無線ホームメッシュネットワークの前記ノードからのユニキャスト隣接探索応答メッセージの受信を含み、前記隣接探索応答メッセージが、前記ノードの複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプと、前記ノードの公開鍵と、前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のメッセージを送信するステップが接続要求メッセージのブロードキャストであり、前記接続要求メッセージが、肯定応答メッセージを受信しなかった場合に前記接続要求メッセージを送信する再試行回数を示すための再試行値をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
外部ネットワークに通信可能に結合されたゲートウェイノードを、無線ホームメッシュネットワークの第１の層として確立するステップと、
１又はそれ以上の固定電子機器を、前記無線ホームメッシュネットワークを部分的に形成する第２の層のノードに分類するステップと、
１又はそれ以上のモバイル電子機器を、前記無線ホームメッシュネットワークを部分的に形成する第３の層のノードに分類するステップと、
無線ノードが前記無線ホームメッシュネットワークに参加することを許可する前に、
（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの公開鍵で暗号化されたパスフレーズである暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの公開鍵と、（ｉｖ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信することと、
（２）前記無線ノードが正常に認証されたかどうかを示すためのコードを含む第２のメッセージを受信することと、
によって、前記無線ノードを認証する前記無線ホームメッシュネットワークの一部であるノードと無線で通信するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ノードの第２の層のノードがデジタルテレビを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ノードの第２の層のノードがビデオゲームシステムをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ノードと無線で通信する前に、前記方法が、
（１）前記無線ホームメッシュネットワークの拡張サービスセット識別（ＥＳＳＩＤ）を組み合わせた秘密値を含む第１のチャレンジテキストを含む第３のメッセージを送信するステップと、
（２）前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）値を組み合わせた前記秘密鍵を含む第２のチャレンジテキストを含む第４のメッセージを、前記無線ホームメッシュネットワークの前記ノードから受信するステップと、
によって前記無線ホームメッシュネットワークを発見するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３のメッセージを送信するステップが隣接探索要求メッセージのブロードキャストであり、前記隣接探索要求メッセージが、前記チャレンジテキストと、前記無線ノードの能力に基づいて確立された複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプとを含み、前記複数のノードタイプが、バッテリ電源能力を有するモバイル電子機器である第１のノードタイプと、バッテリ電源能力を有していない固定電子機器である第１のノードタイプとを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
アドホックネットワークのノードと通信するようになっている無線ノードであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合されたチップセットと、
前記チップセットに結合された通信インターフェイスと、
前記チップセットに結合された論理ユニットと、
を備え、前記論理ユニットが、暗号化パスフレーズと、前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、前記ノードの公開鍵と、前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとの使用を通じて前記無線ノードを認証するための認証論理を含む、
ことを特徴とする無線ノード。
【請求項１２】
前記論理ユニットが、
前記無線ノードをモバイルノード又は固定ノードのいずれかとして確立するためのネットワーク形成論理と、
個々のチャネルをスキャンしてアドホックネットワークの存在を検出するためのネットワーク発見論理と、
ネットワーク発見要求に応答するための発見応答論理と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線ノード。
【請求項１３】
前記論理ユニットの前記認証論理が、（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークのパスフレーズである前記暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記ノードの前記公開鍵と、（ｉｖ）前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信するステップと、（２）前記メッセージが別のノードによって改ざん又は送信されていないことを保証するために、前記無線ノードが正常に認証されたかどうか示すためのコードと、チャレンジテキストとを含む第２のメッセージを受信するステップとによって前記無線ノードを認証する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線ノード。
【請求項１４】
前記第２のメッセージで戻される前記チャレンジテキストが、メーカーに関連する論理値であるＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線ノード。
【請求項１５】
前記チャレンジテキストが、前記無線ノードに関連する他の情報と組み合わせた前記ＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線ノード。
【請求項１６】
前記チャレンジテキストが、前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレスである、前記無線ノードに関連する前記他の情報と組み合わせた前記ＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線ノード。
【請求項１】
無線ノードの起動に応答して無線ホームメッシュネットワークを発見するステップと、
前記無線ノードが前記無線ホームメッシュネットワークに参加することを許可する前に、
（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークのノードの公開鍵で暗号化したパスフレーズである暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記無線ノードの公開鍵と、（ｉｖ）前記無線ノードの公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信することと、
（２）前記無線ノードが正常に認証されたかどうかを示すためのコードを含む第２のメッセージを受信することと、
によって前記無線ノードを認証するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記無線ホームメッシュネットワークを発見するステップが、
前記無線ホームメッシュネットワークの拡張サービスセット識別情報（ＥＳＳＩＤ）を組み合わせた秘密値を含む第１のチャレンジテキストを含む第３のメッセージを送信するステップと、
前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）値を組み合わせた前記秘密値を含む第２のチャレンジテキストを含む第４のメッセージを前記無線ホームメッシュネットワークのノードから受信するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３のメッセージを送信するステップが隣接探索要求メッセージのブロードキャストであり、前記隣接探索要求メッセージが、前記チャレンジテキストと、前記無線ノードの能力に基づいて確立された複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプとを含み、前記複数のノードタイプが、バッテリ電源能力を有する電子機器であるモバイルノードタイプと、バッテリ電源能力を有していない電子機器である固定ノードとを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第４のメッセージを受信するステップが、前記無線ホームメッシュネットワークの前記ノードからのユニキャスト隣接探索応答メッセージの受信を含み、前記隣接探索応答メッセージが、前記ノードの複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプと、前記ノードの公開鍵と、前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のメッセージを送信するステップが接続要求メッセージのブロードキャストであり、前記接続要求メッセージが、肯定応答メッセージを受信しなかった場合に前記接続要求メッセージを送信する再試行回数を示すための再試行値をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
外部ネットワークに通信可能に結合されたゲートウェイノードを、無線ホームメッシュネットワークの第１の層として確立するステップと、
１又はそれ以上の固定電子機器を、前記無線ホームメッシュネットワークを部分的に形成する第２の層のノードに分類するステップと、
１又はそれ以上のモバイル電子機器を、前記無線ホームメッシュネットワークを部分的に形成する第３の層のノードに分類するステップと、
無線ノードが前記無線ホームメッシュネットワークに参加することを許可する前に、
（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの公開鍵で暗号化されたパスフレーズである暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの公開鍵と、（ｉｖ）前記無線ホームメッシュネットワークの一部である前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信することと、
（２）前記無線ノードが正常に認証されたかどうかを示すためのコードを含む第２のメッセージを受信することと、
によって、前記無線ノードを認証する前記無線ホームメッシュネットワークの一部であるノードと無線で通信するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ノードの第２の層のノードがデジタルテレビを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ノードの第２の層のノードがビデオゲームシステムをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ノードと無線で通信する前に、前記方法が、
（１）前記無線ホームメッシュネットワークの拡張サービスセット識別（ＥＳＳＩＤ）を組み合わせた秘密値を含む第１のチャレンジテキストを含む第３のメッセージを送信するステップと、
（２）前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）値を組み合わせた前記秘密鍵を含む第２のチャレンジテキストを含む第４のメッセージを、前記無線ホームメッシュネットワークの前記ノードから受信するステップと、
によって前記無線ホームメッシュネットワークを発見するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３のメッセージを送信するステップが隣接探索要求メッセージのブロードキャストであり、前記隣接探索要求メッセージが、前記チャレンジテキストと、前記無線ノードの能力に基づいて確立された複数のノードタイプの１つを識別するためのノードタイプとを含み、前記複数のノードタイプが、バッテリ電源能力を有するモバイル電子機器である第１のノードタイプと、バッテリ電源能力を有していない固定電子機器である第１のノードタイプとを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
アドホックネットワークのノードと通信するようになっている無線ノードであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合されたチップセットと、
前記チップセットに結合された通信インターフェイスと、
前記チップセットに結合された論理ユニットと、
を備え、前記論理ユニットが、暗号化パスフレーズと、前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、前記ノードの公開鍵と、前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとの使用を通じて前記無線ノードを認証するための認証論理を含む、
ことを特徴とする無線ノード。
【請求項１２】
前記論理ユニットが、
前記無線ノードをモバイルノード又は固定ノードのいずれかとして確立するためのネットワーク形成論理と、
個々のチャネルをスキャンしてアドホックネットワークの存在を検出するためのネットワーク発見論理と、
ネットワーク発見要求に応答するための発見応答論理と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線ノード。
【請求項１３】
前記論理ユニットの前記認証論理が、（１）（ｉ）前記無線ホームメッシュネットワークのパスフレーズである前記暗号化パスフレーズと、（ｉｉ）前記暗号化パスフレーズのチェックサムと、（ｉｉｉ）前記ノードの前記公開鍵と、（ｉｖ）前記ノードの前記公開鍵のチェックサムとを含む第１のメッセージを送信するステップと、（２）前記メッセージが別のノードによって改ざん又は送信されていないことを保証するために、前記無線ノードが正常に認証されたかどうか示すためのコードと、チャレンジテキストとを含む第２のメッセージを受信するステップとによって前記無線ノードを認証する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線ノード。
【請求項１４】
前記第２のメッセージで戻される前記チャレンジテキストが、メーカーに関連する論理値であるＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線ノード。
【請求項１５】
前記チャレンジテキストが、前記無線ノードに関連する他の情報と組み合わせた前記ＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線ノード。
【請求項１６】
前記チャレンジテキストが、前記無線ノードのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレスである、前記無線ノードに関連する前記他の情報と組み合わせた前記ＯＥＭ固有の秘密値を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線ノード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１２−５１６６４７（Ｐ２０１２−５１６６４７Ａ）
【公表日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４８０３３（Ｐ２０１１−５４８０３３）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２１０８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８８０６０
【国際公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（５９３１８１６３８）ソニー エレクトロニクス インク (371)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２１０８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８８０６０
【国際公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（５９３１８１６３８）ソニー エレクトロニクス インク (371)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]