暗号秘密鍵の分配
本発明は、暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数が繰り返し数の設定値に基づいて変えられ得るように繰り返し数の値が個別に設定される、暗号秘密鍵分配に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、送信側と受信側との間の暗号秘密鍵の分配に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００７／０３１０８９号は、無線通信システムにおける安全な通信のための方法を開示している。鍵生成モードにおいて、ＥＳＰＡＲアンテナを備えたアクセスポイントは、ビームパターンを形成し、測定用パケットを送信する。端末は、無指向性パターンでそのパケットを受信し、ノイズの影響を均一にするために平均化した後の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）値を取得する。次に、測定用パケットは、ユーザにより無指向性パターンを用いて出力される。アクセスポイントは、オリジナルパターンと一致するパターンによりそのパケットを受信し、平均化した後のＲＳＳＩ値を取得する。ＲＳＳＩの測定をＫ会繰り返してアクセスポイントのビームパターンを変えることにより取得されるＫ個の異なるＲＳＳＩ値が存在する。繰り返しＫは、鍵の長さに従って簡単に設定される。次に、Ｋ個のＲＳＳＩ値に対して閾値が設定され、値が閾値よりも高い場合には１になり、値が閾値よりも低い場合には０になる。２値化の後、同じ鍵がアクセスポイント及びユーザにおいて生成され、鍵の一致が実現され得る。
【０００３】
無線通信システムにおいて、秘密鍵暗号が用いられる。その処理速度が大容量データを処理することができるからである。秘密鍵暗号は、時には対称暗号と呼ばれる。これは、単一の鍵がメッセージを暗号化及び復号化するために用いられ得る暗号の従来の形式である。秘密鍵暗号は、暗号化を処理するだけでなく、認証も処理する。一の斯様な技術は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）と呼ばれる。暗号鍵は、暗号鍵及び復号鍵が一致するか又は２つの鍵の間に入る単純な変形が存在するという点において、復号鍵に自明に関連付けられる。鍵は、実際には、特定の人だけの情報リンクを維持するために用いられ得る２又はそれ以上の当事者間の共有秘密鍵を表す。秘密鍵暗号の利点は、一般的に公開鍵暗号よりも速いことである。
【０００４】
対称鍵暗号に関する他の用語は、秘密鍵、単一鍵（single key）、共有鍵、一つ鍵（one key）及びプライベート鍵暗号である。しかしながら、最後の用語の使用は、公開鍵暗号におけるプライベート鍵という用語と対立する。
【０００５】
秘密鍵暗号システムでの主要な問題は、他の誰もが発見することなく送信側及び受信側が秘密鍵を合意することである。これは、双方の当事者が傍受の恐れを伴うことなく通信し得る方法を必要とする。それ故、重要な問題は、最初の鍵交換をどのように実現するかである。
【０００６】
第１のアプローチは、２つのノード間の共有秘密鍵を確立するために２つの送受信機間の信号経路の減衰変化を評価するための双方向ＬＱＩ／ＲＳＳＩ（リンク品質指数／受信信号強度表示）測定の使用に属する。双方の通信当事者間の電波の伝播の相反定理の結果、これらが、チャンネルの変動特性を用いることにより共通の情報を計算することが可能となる。このアプローチは、如何なる鍵分配プロセスを伴うことなく、秘密鍵合意スキームを提供することができる。このスキームは、必要とされる場合に１回限りの鍵を供給することができるので、鍵の分配及び鍵の管理の問題を解決するための高度な方法である。
【０００７】
第２のアプローチは、オプション的に低送信電力で、乱数のセットを送信し、"鍵"を生成するためにこれらを全て一緒に組み合わせること（例えばＸＯＲ）に属する。攻撃者がこれらの全てを正確に理解する可能性は低い。
【０００８】
第１のアプローチは、確立された共有鍵が、複数のデバイスのうち１つにより生成された１２８ビットのランダム鍵を保護するために用いられるという、オプション的な変形例を有する。これは、信号の減衰における"でたらめさ"の量に対する将来の攻撃に対して保護を支援する。追加的に、第１のアプローチは、攻撃者の受信機がそれ自身と互いに有する目的物のそれぞれとの間で異なる経路減衰をもつので、攻撃者が鍵を得るのを困難にさせる。２つのノード間の各方向において評価されたリンク品質指数（典型的には受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）として評価されるＬＱＩ）自体は、強力に相関され、これに対し、３番目のノードに対するＬＱＩ／ＲＳＳＩは、典型的には、非常に弱く相関されるだろう。
【０００９】
第２のアプローチは、導入時点で正しいチャンネルを探るように非常に近くで特別に構成された無線受信機を攻撃者がもつ必要があるので、攻撃者が鍵を得ることを困難にさせる。それにも関わらず、（複数の鍵を組み合わせる）第２のアプローチによるリスクの一つは、攻撃者が、探索デバイスを、場合により高品質受信機により、絶えず実行中の状態にする場合があることである。そして、彼らは、後にログファイルを介して徹底的に探すことができ、運のいい場合には、全ての鍵情報を受信することができる。これは、低送信電力での送信によりオプション的に軽減され、願わくは、攻撃者のリスクを、製造者がこれを用いて製品を展開することに満足するレベルまで削減する。
【００１０】
しかしながら、双方のアプローチは、全ての場合で使用するのに十分強力な鍵を生成するために多くの取引を必要とするという弱点をもつ。例えば、第１の提案は、１２８ビットのセキュリティを与えるために３００メッセージの交換を必要とする場合がある。多くのアプリケーションに関して、これは過剰である。これが不適切であるというアプリケーションの特定の例は、エネルギ採取（energy scavenging）デバイスである。これは、光スイッチ等のデバイスが、短い期間の間、送受信機及びマイクロプロセッサをイネーブルにすることができるスイッチを押す動作から十分な電力を生成するのを可能にする。この期間は、恐らく、数十又は数百のメッセージの交換に対しては十分ではないだろう。
【００１１】
待ち時間も重要な検討事項である。ユーザがキーを押して例えば３秒間何も起こらない場合には、彼は他のボタンを押すかもしれない。これは、恐らくＰＯＳアプリケーションを含む、ネットワークに頻繁に参加することを必要とするデバイスに対してより重要になる可能性が高い。
【００１２】
逆に、セキュリティのためのより高い要求は、攻撃者が成功する可能性を低減させるためにより多くのメッセージが送られることを必要とする。高いセキュリティ及び低動作電力／待ち時間という対立する要求は、利用可能なシステムによっては適切に適合され得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、前述した対立する要求に関してフレキシビリティを与える改良された暗号秘密鍵分配スキームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は独立請求項により規定される。従属請求項は有利な実施形態を規定する。本発明は、暗号秘密鍵を用いて暗号化データを送信又は受信するためのシステムであって、設定機能が繰り返し数を設定するために与えられ、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数が前記繰り返し数に基づいて制御される、システムを提供する。
【００１５】
従って、一又は双方のノード、デバイス、送信側又は受信側は、暗号秘密鍵の生成の間に転送されるメッセージの数を変化させ、これを決定し、又は、これに影響を与え得る。これは、繰り返しが鍵の長さに従って単純に設定される国際公開第２００７／０３１０８９号の従来技術よりも、ニーズに対してより多くの適合可能なものにする。
【００１６】
本発明において、"設定ユニット"という用語は、本願の文書の範囲内において理解されるべきである。これは、設定ユニットが、繰り返し数を効果的に設定する任意のユニット又は機能性であり得ることを意味する。これは、種々の態様において、例えば、繰り返し数を自発的に設定することにより（例えば特定の範囲内において数（例えば（擬似）乱数）を生成することにより）、予め決められた数を読み込むことにより、及び／又は、外部入力に基づいて繰り返し数を設定することにより（例えば他のデバイスから繰り返し数を受信することにより）、実行され得る。
【００１７】
第１の実施形態によれば、繰り返し数は、鍵確立の開始に応答して供給又は生成され得る。それ故、鍵生成プロセスの迅速な開始が保証され得る。
【００１８】
第１の実施形態と組み合わせられ得る第２の実施形態によれば、繰り返し数は、鍵生成装置で与えられた入力動作に基づいて生成され得る。このオプションは、セキュリティ及び待ち時間が例えばアプリケーションの要件に基づいて個別に制御され得るという点で、ユーザに対してフレキシビリティを与える。
【００１９】
第１及び第２の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第３の実施形態によれば、繰り返し数は、暗号化データのタイプに基づいて生成され得る。それ故、セキュリティ及び／又は待ち時間は、暗号化データのタイプの要件に基づいて自動的に制御され得る。
【００２０】
第１〜第３の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第４の実施形態によれば、繰り返し数は、他の送信側から受信され得る。第１〜第４の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第５の実施形態によれば、繰り返し数は、他の送信側に送信され得る。これにより、双方の送信側が鍵を生成するために同じ数のメッセージを用いることが保証され得る。
【００２１】
第１〜第５の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第６の実施形態によれば、メモリが繰り返し値を格納するために設けられ得る。これは、繰り返し値が利用可能な状態のままにし、受信後に見失わない。
【００２２】
第１〜第６の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第７の実施形態によれば、暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数をカウントするためにカウンタが設けられ得る。
【００２３】
第１〜第７の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第８の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数から取得された記録された受信信号強度表示値に基づいて生成され得る。
【００２４】
第１〜第８の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第９の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数から得られた乱数の組み合わせに基づいて生成され得る。特定の実施例によれば、この組み合わせは、排他的論理和（ＸＯＲ）の組み合わせであり得る。
【００２５】
第１〜第９の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第１０の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、前の暗号秘密鍵で安全に取得した後の暗号秘密鍵の送信に基づいて生成され、前の暗号秘密鍵及び後の暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数を用いることにより送信される。第１０の実施形態の有利な変更において、暗号秘密鍵は、１よりも多い伝送チャンネル上に送信され、これにより、鍵交換の安全性を更に強化する。
【００２６】
第１〜第１０の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第１１の実施形態によれば、本装置は、暗号秘密鍵の複数のビットを連結して複数のグループにし、各グループをサンプル符号のセットと比較し、最も密接にマッチングするサンプル符号に従ってグループを分類し、予め決められた閾値よりも高い信頼性で分類され得ないグループを拒絶するように構成され得る。これにより、ノイズによりもたらされた少数のビットエラーが回避され、共有秘密鍵が、共有データセットから良好に抽出され得る。
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様は、後述される実施形態から明らかになり、この実施形態を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成の信号図を示す。
【図２】異なる送信側で受信された典型的なＲＳＳＩ値を示す概略図を示す。
【図３】第２の実施形態による後の組み合わせを伴う複数の鍵の伝送の信号図を示す。
【図４】第３の実施形態による、１よりも多いチャンネル上での前の鍵で安全に取得された鍵の伝送の信号図を示す。
【図５】本実施形態が実装され得る鍵分配システムのテレビ（ＴＶ）デバイスの概略的なブロック図を示す。
【図６】本実施形態が実装され得る鍵分配システムの遠隔制御デバイスの概略的なブロック図を示す。
【図７】第４の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムの双方の送信側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図８】第５の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図９】第５の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１０】第６の実施形態による複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１１】第６の実施形態による複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１２】第７の実施形態による複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１３】第７の実施形態による複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１４】第８の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１５】第８の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１６】第９の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１７】第９の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の種々の実施形態が、遠隔制御デバイスとＴＶデバイスとの間の鍵分配に基づいて述べられる。
【００３０】
本実施形態は、参加ノードの一方又は双方に、転送されるメッセージ数を変えることを許可するための２つの最初に述べたアプローチ（及び／又はこれらの変形）のいずれか又は双方の変更に向けられる。しかしながら、本発明は、これらのアプローチに限定されるものではなく、如何なる鍵分配メカニズムにも適用され得る。
【００３１】
一実施例として、小さなソーラーパネルから給電されるＴＶ遠隔制御は、例えば最大５のメッセージが鍵確立の間に交換されることを許可し得る。これは、標準的なデバイスよりも低いセキュリティを与えるが、電力が使い果たされる前に交換が完了することを可能にするだろう。
【００３２】
他の実施例として、安全な関係を確立するＴＶ及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）プレーヤは、電力効率があまり重要ではなく、セキュリティ侵害に対する妨害がより重要であるので、例えば１０００のメッセージを交換し得る。
【００３３】
無線プロトコルに基づく実施形態は、転送されるメッセージの数Ｎに対する有効値の範囲を規定し得る。Ｎの典型的な値は、０から１０００の範囲である。
【００３４】
前記のＲＳＳＩベースの第１のアプローチに関して、設定Ｎ＝０は、"共有秘密鍵"がゼロであることをもたらすだろう。１２８ビットの鍵を運ぶためにこの共有秘密鍵を使用することは、暗号化されていない鍵を送るのと同等であるだろう。
【００３５】
ＸＯＲベースの第２のアプローチに関して、設定Ｎ＝１も、暗号化されていない鍵を送るのと機能的に同等であるだろう。
【００３６】
第１の実施形態は、ＲＳＳＩベースの共有秘密鍵の生成を用いた実施形態に向けられる。
【００３７】
図１は、第１の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立メカニズムの信号図を示している。第１のノード又はデバイスＡ（例えば遠隔制御）は、第２のノード又はデバイスＢ（例えばＴＶ）との通信を開始する。各デバイスは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行することを許可される。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡのボタンを押し、その逆もまた同様である。第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送り、第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、ペイロードを含まないテストＲＳＳＩメッセージT_rssiを送る。第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信した受信テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのＲＳＳＩを記録し、確認応答Ackを送る。第５のステップにおいて、第２のデバイスＢは、ペイロードを含まないテストＲＳＳＩメッセージT_rssiを送る。第６のステップにおいて、第１のデバイスＡは、受信テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのＲＳＳＩを記録し、確認応答Ackを送る。そして、短遅延Ｄの後、各ノードがＮ個のメッセージを送受信するまで、第３から第６までのステップが繰り返される。
【００３８】
予め決められた閾値Ｔよりも高いデータは"１"として分類され、その閾値Ｔよりも低いデータは"０"として分類される。そして、"限界（marginal）"ＲＳＳＩデータが識別され、限界ビットのビットフィールドが生成される。第７のステップにおいて、第１のデバイスＡは、限界ビットのビットフィールドを含む限界データメッセージMRを構成及び送信する。第８のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。そして、第９のステップにおいて、第２のデバイスＢは、限界ビットのビットフィールドを含む限界データメッセージMRを構成及び送信する。最後の第１０のステップにおいて、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを送る。
【００３９】
さて、双方のデバイスＡ及びＢは、例えば論理ＯＲの組み合わせにより、限界ビットの２つのビットフィールドを組み合わせ、全てのＲＳＳＩサンプルを考慮した限界が、いずれかのデバイスにより拒絶される。残りの非限界ビットは、共有秘密鍵に連結される。オプション的に、この共有秘密鍵は、第１のデバイスＡから第２のデバイスＢに乱数を送るために用いられ得る。鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され得る。
【００４０】
メッセージが予想通りに受信されない場合には、送信端末は、タイムアウトになり、そのプロセスを中断し、ユーザは後にリトライしなければならない。
【００４１】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表１】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表２】
テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのフォーマット
【表３】
限界ビットメッセージのフォーマット
【表４】
【００４２】
短遅延Ｄの後、双方のデバイスＡ及びＢは、ＲＳＳＩ値のセットをもつ。これら２つのセットは相関されるが、概して、以下に示されるように同一ではない。
【００４３】
図２は、異なる送信側、例えばデバイスＡ及びＢで受信した典型的なＲＳＳＩ値を示す概略図を示す。各ＲＳＳＩサンプルは、（閾値Ｔよりも高い場合には）"１"及び（閾値Ｔよりも低い場合には）"０"として分類される。限界領域MRにおけるサンプルは、"限界"としてフラグ付けされる。これらのフラグ付けされたＲＳＳＩサンプルは、ハッチングが掛けられた円として示され、その一方で、黒色の円は、第２のデバイスＢで受信したＲＳＳＩサンプルを示し、白色の円は、第１のデバイスＡで受信したＲＳＳＩサンプルを示す。プロトコルは、デバイスＡ及びＢのいずれかにより限界としてフラグ付けされた全てのサンプルを拒絶する。図２の前記の例において、双方のデバイスＡ及びデバイスＢは、全ての非拒絶サンプルに同意し、値"0b110"の共有秘密鍵をもつ。
【００４４】
種々の他のアルゴリズムが２つの相関されたデータセットから共有秘密鍵を抽出するために用いられ得ることが留意されるべきである。前記のものは、直接的な例として与えられる。
【００４５】
１つの他の例は、信号バリエーション（例えば１＝強くなる、０＝弱くなる）の使用である。幾つかのアルゴリズムは、例えば高い、上部の、低い、底部のレベルの間に３つの閾値ラインをもつことにより、交換された各メッセージから１つよりも多いデータビットを抽出することができる。適用され得る他のアルゴリズムは、複数のビットのグループへの連結、及び、サンプル"シンボル"のセットをもつ各グループの比較をもたらす。グループは、最も密接にマッチするサンプルシンボルに応じて分類され得る。何れかの側で限界分類をもつグループ（即ち予め決められた閾値よりも高い信頼で分類され得ないグループ）は、ビット分類に対する同様の手法で双方の側により拒絶される。これは、ノイズによりもたらされた少数のビットエラーを回避することを支援し、共有データセットからの共有秘密鍵のより効率的な抽出を可能にする。
【００４６】
これら及び他のアルゴリズムは、同一の手法において、交換されるメッセージの数Ｎを変える能力から恩恵を受けるだろう。
【００４７】
図３は、第２の実施形態の後の組み合わせ（例えばＸＯＲ）による複数鍵の伝送の信号図を示している。第２の実施形態において、第１のデバイスＡ（例えば遠隔制御デバイス）は、第２のデバイス（例えばＴＶ）との通信を開始する。各デバイスは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行するのを許可される。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡ上のボタンを押し、又は、その逆も同様である。
【００４８】
第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、１２８ビットの乱数を生成し、その数を含む鍵素材メッセージKMを構成し、オプション的に削減された送信電力を用いて、鍵素材メッセージKMを第２のデバイスに送る。第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信したメッセージ中の乱数を記録し、確認応答Ackを送る。第３及び第４のステップは、第１のデバイスＡがＮ個のメッセージを送るまで繰り返される。
【００４９】
そして、双方のデバイスＡ及びＢは、論理ＸＯＲの態様で、数"０"を、順次送受信される各乱数と組み合わせる。それ故、２つのデバイスＡ及びＢは共有秘密鍵を共有する。その後、取得した鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され得る。
【００５０】
デバイスは、所与のフレームに対する確認応答Ackを受信しない場合には、その後、例えばメディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルに従ってリトライし得る。任意のフレームの全てのリトライが失敗した場合には、送信機は、そのプロセスを中断し、受信機は、最終的にはタイムアウトになり、そのプロセスを中断する。そして、ユーザは後にリトライし得る。
【００５１】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表５】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表６】
鍵素材メッセージKMのフォーマット
【表７】
【００５２】
第２の実施形態の前記手順は、開始鍵が暗号化されずに送られ、この後に次の鍵が前の鍵により保護されて送られるように変更されてもよい。これは、固定された回数又は可変回数繰り返される。この場合もやはり、任意の単一のメッセージを見逃す攻撃者は、最終的な鍵をもたないだろう。
【００５３】
更なる変更として、チャンネルは、別個の鍵の伝送間において変更されてもよい。これは、攻撃者が簡素な無線スヌープデバイスしか備えない場合には、これらが典型的には単一のチャンネルで動作するので、攻撃者が全ての必要な鍵を取得するのをより困難にさせる。
【００５４】
図４は、第３の実施形態の、１つよりも多いチャンネル上における前の鍵で保護された鍵の伝送の信号図を示している。この場合もやはり、第１のデバイスＡ（例えば遠隔制御）は、第２のデバイスＢ（例えばＴＶ）との通信を開始する。デバイスＡ及びＢのそれぞれは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行することを許可され得る。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡ上のボタンを押し、又は、その逆も同様である。
【００５５】
第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、１２８ビットのランダム鍵knを生成し、新たなチャンネルをランダムに選択し、その鍵knと新たなチャンネルの番号ch1とを含む鍵輸送メッセージKMを構成し、オプション的に削減された送信電力を用いて、このメッセージを第２のデバイスＢに送る。そして、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを待ち、新たなチャンネルに切り替える。
【００５６】
第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信したメッセージ中の鍵を記録し、確認応答Ackを送り、新たなチャンネルに切り替える。第５のステップにおいて、第１のデバイスＡは、他の１２８ビットのランダム鍵を生成し、他の新たなチャンネルを選択し、その鍵と新たなチャンネルの番号ch2とを含む鍵輸送メッセージKMを構成し、これを前に輸送された鍵を用いて保護し、オプション的に削減された送信電力を用いて、このメッセージを第２のデバイスＢに送る。そして、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを待ち、新たなチャンネルに切り替える。
【００５７】
第６のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送り、その後、受信したコマンドが適切に保護されたかどうかを確認する。適切に保護されたものである場合には、その後、第２のデバイスＢは、メッセージからセキュリティを取り除き、そして、そのメッセージから新たな鍵を抽出し、これを記録する。そして、第２のデバイスＢは、新たなチャンネルに切り替える。
【００５８】
第５及び第６のステップは、第１のデバイスＡがＮ個の鍵輸送メッセージを送るまで繰り返される。現在の鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され、他の通信のために用いられる。デバイスが所与のフレームに対する確認応答Ackを受信しない場合には、その後、デバイスは、ＭＡＣプロトコルに従ってこれをリトライし得る。任意のフレームの全てのリトライが失敗した場合には、送信機は、そのプロセスを中断し、受信機は、最終的にはタイムアウトになり、そのプロセスを中断する。そして、ユーザは後にリトライし得る。
【００５９】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表８】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表９】
鍵輸送メッセージKMのフォーマット
【表１０】
【００６０】
他の実施形態のバリエーションが可能である。例えば、チャンネルは、連続チャンネル又は擬似ランダムシーケンスのような幾つかの予め設けられたスケジュールに従って変更されてもよい。
【００６１】
更に、鍵の確認は、２つのデバイスＡ及びＢ間の鍵で保護されたメッセージを送り、他方からのメッセージが正しく保護されたという受信を確認することにより実行され得る。
【００６２】
図５は、本発明の実施形態が実行され得る鍵分配システムのＴＶデバイスの概略的なブロック図を示している。ＴＶデバイスは、スクリーン又はディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等）１０、ディスプレイドライバ１１、制御ボタンを備えたフロントパネルキーパッド１２、他のオーディオ及びビデオ入力１４、チューナ１５、電源１６、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））１７、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）１８、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１９、及び、アンテナ２１が接続された送受信機２０を有する。これらの部品の間の接続は通信ライン（例えばシステムバス）１３により実現される。
【００６３】
動作において、メディアデータは、チューナ１５及び他のオーディオ／ビデオ入力１４を介して入力される。メディアデータは、ディスプレイドライバ１１を介してディスプレイ１０に出力される。ディスプレイ１０とディスプレイドライバ１１との間のインタフェースは、ＴＶの制御及び設定のために用いられ得る。ＣＰＵ１９は、制御ソフトウェアを実行し、本発明の実施形態のメカニズムを提供する。送受信機２０は、例えばIEEE 802.15.4 MACプロトコルを実行し得る。これは、IEEE 802.15.4 PHYレイヤプロトコルを実行してもよい。フロントパネルキーパッド１２は、本実施形態においては鍵確立の開始と呼ばれるボタンをもち得る。メモリ１７及び１８は、制御ソフトウェアを格納するため、及び、IEEE 802.15.4スタックを実行するために用いられ得る。
【００６４】
図６は、本発明の実施形態が実行され得る鍵分配システムの遠隔制御デバイスの概略的なブロック図を示している。
【００６５】
遠隔制御デバイスは、制御ボタンを備えたキーパッド２２、電源２４、揮発性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））２５、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）２６、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２７、及び、アンテナ２９が接続された送受信機２８を有する。これらの部品間の接続は、通信ライン（例えばシステムバス）２３により実現される。
【００６６】
キーパッド２２は、ユーザが押し得るボタンを表す。これは、本発明の実施形態において述べられた、鍵確立を開始するためのボタンを含み得る。ＣＰＵ２７は、制御ソフトウェアを実行し、本発明の実施形態のメカニズムを提供し得る。送受信機２８は、IEEE 802.15.4 MACプロトコルを実行し得る。これは、IEEE 802.15.4 PHYレイヤプロトコルを実行してもよい。メモリ２５及び２６は、制御ソフトウェアを格納するため、及び、IEEE 802.15.4スタックを実行するために用いられ得る。
【００６７】
図７は、第４の実施形態のＲＳＳＩベースの乱数生成システムの双方の送信側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図７に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）３３は、カウンタ（Ｃ）３０及びメモリ（ＭＥＭ）３１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）３２により制御され得る。制御論理３３は、許可された繰り返し数Ｎの出力値をメモリ３１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ３０を制御する。カウンタ３０のカウント値とメモリ３１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理３３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理３３は、ＲＳＳＩ分類回路又はブロック（ＲＳＳＩ−Ｃ）３４、及び、ＲＳＳＩ分類ブロック３４からの情報を受信する鍵生成回路又はブロック（ＫＧ）３５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）３６及びアンテナ３８を介して受信／送信される。送受信機３６からＲＳＳＩサンプルを受信したＲＳＳＩ測定回路又はブロック（ＲＳＳＩ−Ｍ）３７は、これらを測定し、測定結果をＲＳＳＩ分類ブロック３４に転送する。送受信機により受信したＲＳＳＩサンプルは、図１及び図２と組み合わせて前述された手順と同様の測定結果を分類するＲＳＳＩ分類ブロック３４で予め決められた閾値Ｔと比較される。Ｎ個のＲＳＳＩサンプルの分類に基づいて、鍵生成ブロック３５は共有秘密鍵を生成する。
【００６８】
図８は、第５の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図８の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００６９】
ステップＳ１００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ１０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ１０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ１０３において、遠隔制御デバイスは、テストＲＳＳＩ（例えば図１の"T_rssi"）メッセージを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ１０４において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからのテストＲＳＳＩメッセージを待つ。その後、ステップＳ１０５において、遠隔制御デバイスは、受信したＲＳＳＩサンプルを記録し、確認応答を送る。ステップＳ１０６における短遅延の後、遠隔制御デバイスは、ステップ１０７において、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として受信されてない場合には、本手順は、次のテストＲＳＳＩメッセージを送るためにステップＳ１０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが受信された場合には、ステップＳ１０８において、記録されたＲＳＳＩサンプル又は値が分類され、限界ビットが識別される。そして、ステップＳ１０９において、限界データメッセージが制御ＴＶに送られ、これの確認応答が待たれる。後のステップＳ１１０において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの限界データメッセージを待ち、その受信の後に確認応答を送る。ステップＳ１１１において、限界ビットフィールドがＯＲ結合され、全ての限界ビットが拒絶される。追加的に、残りの非限界ビットが共有秘密鍵を形成するために連結される。ステップＳ１１２において、ランダム鍵が生成され、共有秘密鍵を用いることにより保護され、制御されたＴＶに送られる。ステップＳ１１３において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、ランダム鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ１１４において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ１１５において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ１０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ１１５において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ステップＳ１１６において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７０】
図９は、第５の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図９の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７１】
ステップＳ２００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ２０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。ステップＳ２０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ２０３において、ＴＶデバイスは、テストＲＳＳＩメッセージを待ち、その受信後にＲＳＳＩ値を記録し、確認応答を待つ。ステップＳ２０４において、ＴＶデバイスは、テストＲＳＳＩメッセージを遠隔制御デバイスに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ２０５において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの信号数Ｎが依然として受信されていない場合には、本手順は、次のテストＲＳＳＩメッセージを待つためにステップＳ２０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが受信された場合には、ステップＳ２０６において、記録されたＲＳＳＩサンプル又は値が分類され、限界ビットが識別される。そして、ステップＳ２０７において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスにより送られた限界データメッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。後のステップＳ２０８において、ＴＶデバイスは、限界データメッセージを遠隔制御デバイスに送り、確認応答を待つ。ステップＳ２０９において、限界ビットフィールドがＯＲ結合され、全ての限界ビットが拒絶される。追加的に、残りの非限界ビットが共有秘密鍵を形成するために連結される。ステップＳ２１０において、ＴＶデバイスは、共有秘密鍵で保護された遠隔制御からのメッセージを待ち、セキュリティを取り除き、運ばれた鍵を記録する。ステップＳ２１１において、ＴＶデバイスは、記録された鍵で保護された遠隔制御デバイスからのメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ２１２において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ２０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ２１２において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ２１３において、幾つかのメッセージを生成し、記録された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップ２１４において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７２】
図１０は、第６の実施形態の複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１０に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）４３は、カウンタ（Ｃ）４０及びメモリ（ＭＥＭ）４１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）４２により制御され得る。制御論理４３は、許可された繰り返し数Ｎの出力値をメモリ４１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ４０を制御する。カウンタ４０のカウント値とメモリ４１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理４３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理４３は、乱数生成回路又はブロック（ＲＮＧ）４４、素材を入力するための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＫＭＥＭ）４５、及び、鍵生成のためのＸＯＲ組み合わせ回路又はブロック４７を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）４６及びアンテナ４８を介して受信／送信される。乱数生成ブロック４４は、乱数を生成し、これらを、制御されたＴＶデバイスへの送信のための送受信機４６に供給する。生成され信号化された乱数は、鍵メモリ４５にメモリされるか又は記録され、共有秘密鍵を生成するためにＸＯＲ組み合わせブロック４７でＸＯＲ結合される。
【００７３】
図１１は、第６の実施形態の複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１１に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）５３は、カウンタ（Ｃ）５０及びメモリ（ＭＥＭ）５１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）５２により制御され得る。制御論理５３は、許可された繰り返し数Ｎの受信値をメモリ５１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ５０を制御する。カウンタ５０のカウント値とメモリ５１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理５３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理５３は、素材を入力するための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＫＭＥＭ）５５、及び、鍵生成のためのＸＯＲ組み合わせ回路又はブロック５７を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）５６及びアンテナ５８を介して受信／送信される。遠隔制御デバイスから送受信機５６により受信した乱数は、鍵メモリ５５にメモリされるか又は記録され、共有秘密鍵を生成するためにＸＯＲ組み合わせブロック４７でＸＯＲ結合される。
【００７４】
図１２は、第７の実施形態の複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１２の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７５】
ステップＳ３００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ３０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ３０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ３０３において、遠隔制御デバイスは、１２８ビットの乱数を生成し、ステップ３０４において、鍵素材メッセージにおけるこれを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ３０５において、遠隔制御デバイスは、メッセージの信号数Ｎが送信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されてない場合には、本手順は、新たな乱数を生成するためにステップＳ３０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ３０６において、共有秘密鍵を形成するために、送信された乱数がＸＯＲ結合される。そして、ステップＳ３０７において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、生成された鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ３０８において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ３０９において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ３０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ３０９において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ステップＳ３１０において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７６】
図１３は、第７の実施形態の複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１３の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７７】
ステップＳ４００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ４０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待つ。ステップＳ４０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ４０３において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの鍵素材メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。そして、ステップＳ４０４において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスから受信した１２８ビットの乱数を記録する。ステップＳ４０５において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの信号数Ｎが依然として送信されていない場合には、本手順は、新たな鍵素材メッセージを待つためにステップＳ４０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ４０６において、共有秘密鍵を形成するために、受信した乱数がＸＯＲ結合される。ステップＳ４０７において、ＴＶデバイスは、生成された鍵で保護された遠隔制御デバイスからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ４０８において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ４０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ４０８において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ４０９において、幾つかのメッセージを生成し、生成された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップＳ４１０において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７８】
図１４は、第８の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１４に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）７３は、カウンタ（Ｃ）７０及びメモリ（ＭＥＭ）７１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）７２により制御され得る。制御論理７３は、許可された繰り返し数Ｎの送信値をメモリ７１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ７０を制御する。カウンタ７０のカウント値とメモリ７１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理７３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理７３は、乱数生成回路又はブロック（ＲＮＧ）７４、及び、ワーキング鍵のためのワーキング鍵ストレージ又はワーキング鍵メモリ（ＷＫＭＥＭ）７５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）７６及びアンテナ７８を介して受信／送信される。乱数生成ブロック７４は、乱数を生成し、これらを、制御されたＴＶデバイスへの送信のための送受信機７６に供給する。生成され信号化された乱数は、共有秘密鍵を生成するためにワーキング鍵メモリ７５にメモリされるか又は記録される。追加的に、制御論理７３は、出力／入力信号を送信／受信するために送受信機７６により用いられたチャンネルを制御するチャンネル変更回路又はブロック７７を制御する。
【００７９】
図１５は、第８の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１５に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）８３は、カウンタ（Ｃ）８０及びメモリ（ＭＥＭ）８１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）８２により制御され得る。制御論理８３は、許可された繰り返し数Ｎの受信値をメモリ８１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ８０を制御する。カウンタ８０のカウント値とメモリ８１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理８３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理８３は、ワーキング鍵のための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＷＫＭＥＭ）８５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）８６及びアンテナ８８を介して受信／送信される。遠隔制御デバイスから送受信機８６により受信した乱数又は鍵は、共有秘密鍵を生成するためにワーキング鍵メモリ８５にメモリされるか又は記録される。追加的に、制御論理８３は、出力／入力信号を送信／受信するために送受信機８６により用いられたチャンネルを制御するチャンネル変更回路又はブロック８７を制御する。
【００８０】
図１６は、第９の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１６の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００８１】
ステップＳ５００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ５０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ５０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ５０３において、遠隔制御デバイスは、１２８ビットの乱数を生成し、ステップ５０４において、ランダムチャンネル番号を生成する。そして、ステップＳ５０５において、遠隔制御デバイスは、ワーキング鍵で保護された鍵輸送メッセージを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。次のステップＳ５０６において、遠隔制御デバイスは、前で選択された新たなチャンネルに変更する。ステップＳ５０７において、遠隔制御デバイスは、ワーキング鍵を、受信した乱数の値又はパターンに設定し、その後、ステップＳ５０８において、メッセージの信号数Ｎが送信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されてない場合には、本手順は、新たな乱数を生成するためにステップＳ５０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ワーキング鍵がこのＴＶと共有されるように、ステップＳ５０９においてワーキング鍵が格納される。ステップＳ５１０において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、格納された鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ５１１において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ５１２において、セキュリティがＯＫではないと決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ５０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ５１２において、セキュリティがＯＫであると決定された場合には、ステップＳ５１３において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００８２】
図１７は、第９の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１７の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００８３】
ステップＳ６００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ６０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待つ。ステップＳ６０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ６０３において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの鍵輸送メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送り、受信したメッセージからセキュリティを取り除く。そして、ステップＳ６０４において、ＴＶデバイスは、受信したメッセージから取り出された１２８ビットの乱数を記録し、ステップＳ６０５において、ＴＶデバイスは、受信したメッセージから取り出されたチャンネル番号を記録する。ステップＳ６０６において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスから信号伝送される新たなチャンネルに変更し、ステップＳ６０７において、ワーキング鍵を、送信された乱数の値に設定する。ステップＳ６０８において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されていない場合には、本手順は、新たな鍵輸送メッセージを待つためにステップＳ６０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ６０９において、ワーキング鍵がこの遠隔制御デバイスと共有されるように、ワーキング鍵が格納される。ステップＳ６１０において、ＴＶデバイスは、格納された鍵で保護された遠隔制御デバイスからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ６１１において、セキュリティがＯＫではないと決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ６０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ６１１において、セキュリティがＯＫであると決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ６１２において、幾つかのメッセージを生成し、格納された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップＳ６１３において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００８４】
要約すると、暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数が繰り返し数の設定値に基づいて変えられ得るように繰り返し数の値が個別に設定される、暗号秘密鍵分配を実行するための装置及び方法が述べられた。
【００８５】
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、遠隔制御デバイスとＴＶデバイスとの間だけではなく、ネットワークにおけるデバイス間の安全な輸送メカニズムを提供するために、任意のタイプのアプリケーションにおける任意の鍵分配スキームに対して用いられ得ることに留意されたい。鍵の管理は、簡素で透明的に維持され得る。それ故、消費者体験に対する影響を最小にする。
【００８６】
前記ＲＳＳＩベースの実施形態のＬＱＩベースの変更実施例において、例えば繰り返し数Ｎの提案された信号伝送に続く無線又は無線周波数（ＲＦ）リンクで交換されるダミーパケットから、同一の鍵が双方のデバイス上に生成されてもよい。（最低限のデータの）肯定応答パケットがデバイス間で交換され、リンク品質が各パケット交換に対して測定される。経時的なＬＱＩの変化から鍵が生成されてもよい。リンク品質の経時的な変化は、少なくとも１つのノードの移動により、又は、２つのデバイス間の物理的環境を変えることにより、"強化"され得る。
【００８７】
開示された実施形態に対するバリエーションは、図面、開示及び特許請求の範囲の研究から、当業者により理解され達成され得る。請求項において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は、複数の要素又はステップを除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、図７〜１７の機能及び請求項に記載された幾つかのアイテムを充足してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。請求項に記載された方法に係る特徴を実行するようにプロセッサを制御するために用いられるコンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその部分として供給される光学格納媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に格納／分配されてもよく、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するような他の形式で分配されてもよい。請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、送信側と受信側との間の暗号秘密鍵の分配に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００７／０３１０８９号は、無線通信システムにおける安全な通信のための方法を開示している。鍵生成モードにおいて、ＥＳＰＡＲアンテナを備えたアクセスポイントは、ビームパターンを形成し、測定用パケットを送信する。端末は、無指向性パターンでそのパケットを受信し、ノイズの影響を均一にするために平均化した後の受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）値を取得する。次に、測定用パケットは、ユーザにより無指向性パターンを用いて出力される。アクセスポイントは、オリジナルパターンと一致するパターンによりそのパケットを受信し、平均化した後のＲＳＳＩ値を取得する。ＲＳＳＩの測定をＫ会繰り返してアクセスポイントのビームパターンを変えることにより取得されるＫ個の異なるＲＳＳＩ値が存在する。繰り返しＫは、鍵の長さに従って簡単に設定される。次に、Ｋ個のＲＳＳＩ値に対して閾値が設定され、値が閾値よりも高い場合には１になり、値が閾値よりも低い場合には０になる。２値化の後、同じ鍵がアクセスポイント及びユーザにおいて生成され、鍵の一致が実現され得る。
【０００３】
無線通信システムにおいて、秘密鍵暗号が用いられる。その処理速度が大容量データを処理することができるからである。秘密鍵暗号は、時には対称暗号と呼ばれる。これは、単一の鍵がメッセージを暗号化及び復号化するために用いられ得る暗号の従来の形式である。秘密鍵暗号は、暗号化を処理するだけでなく、認証も処理する。一の斯様な技術は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）と呼ばれる。暗号鍵は、暗号鍵及び復号鍵が一致するか又は２つの鍵の間に入る単純な変形が存在するという点において、復号鍵に自明に関連付けられる。鍵は、実際には、特定の人だけの情報リンクを維持するために用いられ得る２又はそれ以上の当事者間の共有秘密鍵を表す。秘密鍵暗号の利点は、一般的に公開鍵暗号よりも速いことである。
【０００４】
対称鍵暗号に関する他の用語は、秘密鍵、単一鍵（single key）、共有鍵、一つ鍵（one key）及びプライベート鍵暗号である。しかしながら、最後の用語の使用は、公開鍵暗号におけるプライベート鍵という用語と対立する。
【０００５】
秘密鍵暗号システムでの主要な問題は、他の誰もが発見することなく送信側及び受信側が秘密鍵を合意することである。これは、双方の当事者が傍受の恐れを伴うことなく通信し得る方法を必要とする。それ故、重要な問題は、最初の鍵交換をどのように実現するかである。
【０００６】
第１のアプローチは、２つのノード間の共有秘密鍵を確立するために２つの送受信機間の信号経路の減衰変化を評価するための双方向ＬＱＩ／ＲＳＳＩ（リンク品質指数／受信信号強度表示）測定の使用に属する。双方の通信当事者間の電波の伝播の相反定理の結果、これらが、チャンネルの変動特性を用いることにより共通の情報を計算することが可能となる。このアプローチは、如何なる鍵分配プロセスを伴うことなく、秘密鍵合意スキームを提供することができる。このスキームは、必要とされる場合に１回限りの鍵を供給することができるので、鍵の分配及び鍵の管理の問題を解決するための高度な方法である。
【０００７】
第２のアプローチは、オプション的に低送信電力で、乱数のセットを送信し、"鍵"を生成するためにこれらを全て一緒に組み合わせること（例えばＸＯＲ）に属する。攻撃者がこれらの全てを正確に理解する可能性は低い。
【０００８】
第１のアプローチは、確立された共有鍵が、複数のデバイスのうち１つにより生成された１２８ビットのランダム鍵を保護するために用いられるという、オプション的な変形例を有する。これは、信号の減衰における"でたらめさ"の量に対する将来の攻撃に対して保護を支援する。追加的に、第１のアプローチは、攻撃者の受信機がそれ自身と互いに有する目的物のそれぞれとの間で異なる経路減衰をもつので、攻撃者が鍵を得るのを困難にさせる。２つのノード間の各方向において評価されたリンク品質指数（典型的には受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）として評価されるＬＱＩ）自体は、強力に相関され、これに対し、３番目のノードに対するＬＱＩ／ＲＳＳＩは、典型的には、非常に弱く相関されるだろう。
【０００９】
第２のアプローチは、導入時点で正しいチャンネルを探るように非常に近くで特別に構成された無線受信機を攻撃者がもつ必要があるので、攻撃者が鍵を得ることを困難にさせる。それにも関わらず、（複数の鍵を組み合わせる）第２のアプローチによるリスクの一つは、攻撃者が、探索デバイスを、場合により高品質受信機により、絶えず実行中の状態にする場合があることである。そして、彼らは、後にログファイルを介して徹底的に探すことができ、運のいい場合には、全ての鍵情報を受信することができる。これは、低送信電力での送信によりオプション的に軽減され、願わくは、攻撃者のリスクを、製造者がこれを用いて製品を展開することに満足するレベルまで削減する。
【００１０】
しかしながら、双方のアプローチは、全ての場合で使用するのに十分強力な鍵を生成するために多くの取引を必要とするという弱点をもつ。例えば、第１の提案は、１２８ビットのセキュリティを与えるために３００メッセージの交換を必要とする場合がある。多くのアプリケーションに関して、これは過剰である。これが不適切であるというアプリケーションの特定の例は、エネルギ採取（energy scavenging）デバイスである。これは、光スイッチ等のデバイスが、短い期間の間、送受信機及びマイクロプロセッサをイネーブルにすることができるスイッチを押す動作から十分な電力を生成するのを可能にする。この期間は、恐らく、数十又は数百のメッセージの交換に対しては十分ではないだろう。
【００１１】
待ち時間も重要な検討事項である。ユーザがキーを押して例えば３秒間何も起こらない場合には、彼は他のボタンを押すかもしれない。これは、恐らくＰＯＳアプリケーションを含む、ネットワークに頻繁に参加することを必要とするデバイスに対してより重要になる可能性が高い。
【００１２】
逆に、セキュリティのためのより高い要求は、攻撃者が成功する可能性を低減させるためにより多くのメッセージが送られることを必要とする。高いセキュリティ及び低動作電力／待ち時間という対立する要求は、利用可能なシステムによっては適切に適合され得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、前述した対立する要求に関してフレキシビリティを与える改良された暗号秘密鍵分配スキームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は独立請求項により規定される。従属請求項は有利な実施形態を規定する。本発明は、暗号秘密鍵を用いて暗号化データを送信又は受信するためのシステムであって、設定機能が繰り返し数を設定するために与えられ、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数が前記繰り返し数に基づいて制御される、システムを提供する。
【００１５】
従って、一又は双方のノード、デバイス、送信側又は受信側は、暗号秘密鍵の生成の間に転送されるメッセージの数を変化させ、これを決定し、又は、これに影響を与え得る。これは、繰り返しが鍵の長さに従って単純に設定される国際公開第２００７／０３１０８９号の従来技術よりも、ニーズに対してより多くの適合可能なものにする。
【００１６】
本発明において、"設定ユニット"という用語は、本願の文書の範囲内において理解されるべきである。これは、設定ユニットが、繰り返し数を効果的に設定する任意のユニット又は機能性であり得ることを意味する。これは、種々の態様において、例えば、繰り返し数を自発的に設定することにより（例えば特定の範囲内において数（例えば（擬似）乱数）を生成することにより）、予め決められた数を読み込むことにより、及び／又は、外部入力に基づいて繰り返し数を設定することにより（例えば他のデバイスから繰り返し数を受信することにより）、実行され得る。
【００１７】
第１の実施形態によれば、繰り返し数は、鍵確立の開始に応答して供給又は生成され得る。それ故、鍵生成プロセスの迅速な開始が保証され得る。
【００１８】
第１の実施形態と組み合わせられ得る第２の実施形態によれば、繰り返し数は、鍵生成装置で与えられた入力動作に基づいて生成され得る。このオプションは、セキュリティ及び待ち時間が例えばアプリケーションの要件に基づいて個別に制御され得るという点で、ユーザに対してフレキシビリティを与える。
【００１９】
第１及び第２の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第３の実施形態によれば、繰り返し数は、暗号化データのタイプに基づいて生成され得る。それ故、セキュリティ及び／又は待ち時間は、暗号化データのタイプの要件に基づいて自動的に制御され得る。
【００２０】
第１〜第３の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第４の実施形態によれば、繰り返し数は、他の送信側から受信され得る。第１〜第４の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第５の実施形態によれば、繰り返し数は、他の送信側に送信され得る。これにより、双方の送信側が鍵を生成するために同じ数のメッセージを用いることが保証され得る。
【００２１】
第１〜第５の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第６の実施形態によれば、メモリが繰り返し値を格納するために設けられ得る。これは、繰り返し値が利用可能な状態のままにし、受信後に見失わない。
【００２２】
第１〜第６の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第７の実施形態によれば、暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数をカウントするためにカウンタが設けられ得る。
【００２３】
第１〜第７の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第８の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数から取得された記録された受信信号強度表示値に基づいて生成され得る。
【００２４】
第１〜第８の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第９の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数から得られた乱数の組み合わせに基づいて生成され得る。特定の実施例によれば、この組み合わせは、排他的論理和（ＸＯＲ）の組み合わせであり得る。
【００２５】
第１〜第９の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第１０の実施形態によれば、暗号秘密鍵は、前の暗号秘密鍵で安全に取得した後の暗号秘密鍵の送信に基づいて生成され、前の暗号秘密鍵及び後の暗号秘密鍵は、交換されるべきメッセージの数を用いることにより送信される。第１０の実施形態の有利な変更において、暗号秘密鍵は、１よりも多い伝送チャンネル上に送信され、これにより、鍵交換の安全性を更に強化する。
【００２６】
第１〜第１０の実施形態のうち少なくとも１つと組み合わせられ得る第１１の実施形態によれば、本装置は、暗号秘密鍵の複数のビットを連結して複数のグループにし、各グループをサンプル符号のセットと比較し、最も密接にマッチングするサンプル符号に従ってグループを分類し、予め決められた閾値よりも高い信頼性で分類され得ないグループを拒絶するように構成され得る。これにより、ノイズによりもたらされた少数のビットエラーが回避され、共有秘密鍵が、共有データセットから良好に抽出され得る。
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様は、後述される実施形態から明らかになり、この実施形態を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成の信号図を示す。
【図２】異なる送信側で受信された典型的なＲＳＳＩ値を示す概略図を示す。
【図３】第２の実施形態による後の組み合わせを伴う複数の鍵の伝送の信号図を示す。
【図４】第３の実施形態による、１よりも多いチャンネル上での前の鍵で安全に取得された鍵の伝送の信号図を示す。
【図５】本実施形態が実装され得る鍵分配システムのテレビ（ＴＶ）デバイスの概略的なブロック図を示す。
【図６】本実施形態が実装され得る鍵分配システムの遠隔制御デバイスの概略的なブロック図を示す。
【図７】第４の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムの双方の送信側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図８】第５の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図９】第５の実施形態によるＲＳＳＩベースの乱数生成システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１０】第６の実施形態による複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１１】第６の実施形態による複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１２】第７の実施形態による複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１３】第７の実施形態による複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１４】第８の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１５】第８の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示す。
【図１６】第９の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【図１７】第９の実施形態による安全な複数チャンネルの複数鍵伝送システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の種々の実施形態が、遠隔制御デバイスとＴＶデバイスとの間の鍵分配に基づいて述べられる。
【００３０】
本実施形態は、参加ノードの一方又は双方に、転送されるメッセージ数を変えることを許可するための２つの最初に述べたアプローチ（及び／又はこれらの変形）のいずれか又は双方の変更に向けられる。しかしながら、本発明は、これらのアプローチに限定されるものではなく、如何なる鍵分配メカニズムにも適用され得る。
【００３１】
一実施例として、小さなソーラーパネルから給電されるＴＶ遠隔制御は、例えば最大５のメッセージが鍵確立の間に交換されることを許可し得る。これは、標準的なデバイスよりも低いセキュリティを与えるが、電力が使い果たされる前に交換が完了することを可能にするだろう。
【００３２】
他の実施例として、安全な関係を確立するＴＶ及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）プレーヤは、電力効率があまり重要ではなく、セキュリティ侵害に対する妨害がより重要であるので、例えば１０００のメッセージを交換し得る。
【００３３】
無線プロトコルに基づく実施形態は、転送されるメッセージの数Ｎに対する有効値の範囲を規定し得る。Ｎの典型的な値は、０から１０００の範囲である。
【００３４】
前記のＲＳＳＩベースの第１のアプローチに関して、設定Ｎ＝０は、"共有秘密鍵"がゼロであることをもたらすだろう。１２８ビットの鍵を運ぶためにこの共有秘密鍵を使用することは、暗号化されていない鍵を送るのと同等であるだろう。
【００３５】
ＸＯＲベースの第２のアプローチに関して、設定Ｎ＝１も、暗号化されていない鍵を送るのと機能的に同等であるだろう。
【００３６】
第１の実施形態は、ＲＳＳＩベースの共有秘密鍵の生成を用いた実施形態に向けられる。
【００３７】
図１は、第１の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立メカニズムの信号図を示している。第１のノード又はデバイスＡ（例えば遠隔制御）は、第２のノード又はデバイスＢ（例えばＴＶ）との通信を開始する。各デバイスは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行することを許可される。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡのボタンを押し、その逆もまた同様である。第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送り、第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、ペイロードを含まないテストＲＳＳＩメッセージT_rssiを送る。第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信した受信テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのＲＳＳＩを記録し、確認応答Ackを送る。第５のステップにおいて、第２のデバイスＢは、ペイロードを含まないテストＲＳＳＩメッセージT_rssiを送る。第６のステップにおいて、第１のデバイスＡは、受信テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのＲＳＳＩを記録し、確認応答Ackを送る。そして、短遅延Ｄの後、各ノードがＮ個のメッセージを送受信するまで、第３から第６までのステップが繰り返される。
【００３８】
予め決められた閾値Ｔよりも高いデータは"１"として分類され、その閾値Ｔよりも低いデータは"０"として分類される。そして、"限界（marginal）"ＲＳＳＩデータが識別され、限界ビットのビットフィールドが生成される。第７のステップにおいて、第１のデバイスＡは、限界ビットのビットフィールドを含む限界データメッセージMRを構成及び送信する。第８のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。そして、第９のステップにおいて、第２のデバイスＢは、限界ビットのビットフィールドを含む限界データメッセージMRを構成及び送信する。最後の第１０のステップにおいて、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを送る。
【００３９】
さて、双方のデバイスＡ及びＢは、例えば論理ＯＲの組み合わせにより、限界ビットの２つのビットフィールドを組み合わせ、全てのＲＳＳＩサンプルを考慮した限界が、いずれかのデバイスにより拒絶される。残りの非限界ビットは、共有秘密鍵に連結される。オプション的に、この共有秘密鍵は、第１のデバイスＡから第２のデバイスＢに乱数を送るために用いられ得る。鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され得る。
【００４０】
メッセージが予想通りに受信されない場合には、送信端末は、タイムアウトになり、そのプロセスを中断し、ユーザは後にリトライしなければならない。
【００４１】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表１】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表２】
テストＲＳＳＩメッセージT_rssiのフォーマット
【表３】
限界ビットメッセージのフォーマット
【表４】
【００４２】
短遅延Ｄの後、双方のデバイスＡ及びＢは、ＲＳＳＩ値のセットをもつ。これら２つのセットは相関されるが、概して、以下に示されるように同一ではない。
【００４３】
図２は、異なる送信側、例えばデバイスＡ及びＢで受信した典型的なＲＳＳＩ値を示す概略図を示す。各ＲＳＳＩサンプルは、（閾値Ｔよりも高い場合には）"１"及び（閾値Ｔよりも低い場合には）"０"として分類される。限界領域MRにおけるサンプルは、"限界"としてフラグ付けされる。これらのフラグ付けされたＲＳＳＩサンプルは、ハッチングが掛けられた円として示され、その一方で、黒色の円は、第２のデバイスＢで受信したＲＳＳＩサンプルを示し、白色の円は、第１のデバイスＡで受信したＲＳＳＩサンプルを示す。プロトコルは、デバイスＡ及びＢのいずれかにより限界としてフラグ付けされた全てのサンプルを拒絶する。図２の前記の例において、双方のデバイスＡ及びデバイスＢは、全ての非拒絶サンプルに同意し、値"0b110"の共有秘密鍵をもつ。
【００４４】
種々の他のアルゴリズムが２つの相関されたデータセットから共有秘密鍵を抽出するために用いられ得ることが留意されるべきである。前記のものは、直接的な例として与えられる。
【００４５】
１つの他の例は、信号バリエーション（例えば１＝強くなる、０＝弱くなる）の使用である。幾つかのアルゴリズムは、例えば高い、上部の、低い、底部のレベルの間に３つの閾値ラインをもつことにより、交換された各メッセージから１つよりも多いデータビットを抽出することができる。適用され得る他のアルゴリズムは、複数のビットのグループへの連結、及び、サンプル"シンボル"のセットをもつ各グループの比較をもたらす。グループは、最も密接にマッチするサンプルシンボルに応じて分類され得る。何れかの側で限界分類をもつグループ（即ち予め決められた閾値よりも高い信頼で分類され得ないグループ）は、ビット分類に対する同様の手法で双方の側により拒絶される。これは、ノイズによりもたらされた少数のビットエラーを回避することを支援し、共有データセットからの共有秘密鍵のより効率的な抽出を可能にする。
【００４６】
これら及び他のアルゴリズムは、同一の手法において、交換されるメッセージの数Ｎを変える能力から恩恵を受けるだろう。
【００４７】
図３は、第２の実施形態の後の組み合わせ（例えばＸＯＲ）による複数鍵の伝送の信号図を示している。第２の実施形態において、第１のデバイスＡ（例えば遠隔制御デバイス）は、第２のデバイス（例えばＴＶ）との通信を開始する。各デバイスは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行するのを許可される。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡ上のボタンを押し、又は、その逆も同様である。
【００４８】
第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、１２８ビットの乱数を生成し、その数を含む鍵素材メッセージKMを構成し、オプション的に削減された送信電力を用いて、鍵素材メッセージKMを第２のデバイスに送る。第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信したメッセージ中の乱数を記録し、確認応答Ackを送る。第３及び第４のステップは、第１のデバイスＡがＮ個のメッセージを送るまで繰り返される。
【００４９】
そして、双方のデバイスＡ及びＢは、論理ＸＯＲの態様で、数"０"を、順次送受信される各乱数と組み合わせる。それ故、２つのデバイスＡ及びＢは共有秘密鍵を共有する。その後、取得した鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され得る。
【００５０】
デバイスは、所与のフレームに対する確認応答Ackを受信しない場合には、その後、例えばメディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルに従ってリトライし得る。任意のフレームの全てのリトライが失敗した場合には、送信機は、そのプロセスを中断し、受信機は、最終的にはタイムアウトになり、そのプロセスを中断する。そして、ユーザは後にリトライし得る。
【００５１】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表５】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表６】
鍵素材メッセージKMのフォーマット
【表７】
【００５２】
第２の実施形態の前記手順は、開始鍵が暗号化されずに送られ、この後に次の鍵が前の鍵により保護されて送られるように変更されてもよい。これは、固定された回数又は可変回数繰り返される。この場合もやはり、任意の単一のメッセージを見逃す攻撃者は、最終的な鍵をもたないだろう。
【００５３】
更なる変更として、チャンネルは、別個の鍵の伝送間において変更されてもよい。これは、攻撃者が簡素な無線スヌープデバイスしか備えない場合には、これらが典型的には単一のチャンネルで動作するので、攻撃者が全ての必要な鍵を取得するのをより困難にさせる。
【００５４】
図４は、第３の実施形態の、１つよりも多いチャンネル上における前の鍵で保護された鍵の伝送の信号図を示している。この場合もやはり、第１のデバイスＡ（例えば遠隔制御）は、第２のデバイスＢ（例えばＴＶ）との通信を開始する。デバイスＡ及びＢのそれぞれは、幾つかのユーザインタラクションを通じて鍵交換プロトコルを実行することを許可され得る。例えば、ユーザは、第２のデバイスＢ上のボタンを押し、その後に第１のデバイスＡ上のボタンを押し、又は、その逆も同様である。
【００５５】
第１のステップにおいて、第１のデバイスＡは、交換するメッセージの数Ｎの指示を含む開始メッセージINIを送る。そして、第２のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送る。第３のステップにおいて、第１のデバイスＡは、１２８ビットのランダム鍵knを生成し、新たなチャンネルをランダムに選択し、その鍵knと新たなチャンネルの番号ch1とを含む鍵輸送メッセージKMを構成し、オプション的に削減された送信電力を用いて、このメッセージを第２のデバイスＢに送る。そして、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを待ち、新たなチャンネルに切り替える。
【００５６】
第４のステップにおいて、第２のデバイスＢは、第１のデバイスＡから受信したメッセージ中の鍵を記録し、確認応答Ackを送り、新たなチャンネルに切り替える。第５のステップにおいて、第１のデバイスＡは、他の１２８ビットのランダム鍵を生成し、他の新たなチャンネルを選択し、その鍵と新たなチャンネルの番号ch2とを含む鍵輸送メッセージKMを構成し、これを前に輸送された鍵を用いて保護し、オプション的に削減された送信電力を用いて、このメッセージを第２のデバイスＢに送る。そして、第１のデバイスＡは、確認応答Ackを待ち、新たなチャンネルに切り替える。
【００５７】
第６のステップにおいて、第２のデバイスＢは、確認応答Ackを送り、その後、受信したコマンドが適切に保護されたかどうかを確認する。適切に保護されたものである場合には、その後、第２のデバイスＢは、メッセージからセキュリティを取り除き、そして、そのメッセージから新たな鍵を抽出し、これを記録する。そして、第２のデバイスＢは、新たなチャンネルに切り替える。
【００５８】
第５及び第６のステップは、第１のデバイスＡがＮ個の鍵輸送メッセージを送るまで繰り返される。現在の鍵は、他の鍵交換アルゴリズムにより確認され、他の通信のために用いられる。デバイスが所与のフレームに対する確認応答Ackを受信しない場合には、その後、デバイスは、ＭＡＣプロトコルに従ってこれをリトライし得る。任意のフレームの全てのリトライが失敗した場合には、送信機は、そのプロセスを中断し、受信機は、最終的にはタイムアウトになり、そのプロセスを中断する。そして、ユーザは後にリトライし得る。
【００５９】
前記のメッセージ交換に関するとり得るフレームフォーマットは、以下のように構成され得る。
開始メッセージINIのフォーマット
【表８】
確認応答メッセージAckのフォーマット
【表９】
鍵輸送メッセージKMのフォーマット
【表１０】
【００６０】
他の実施形態のバリエーションが可能である。例えば、チャンネルは、連続チャンネル又は擬似ランダムシーケンスのような幾つかの予め設けられたスケジュールに従って変更されてもよい。
【００６１】
更に、鍵の確認は、２つのデバイスＡ及びＢ間の鍵で保護されたメッセージを送り、他方からのメッセージが正しく保護されたという受信を確認することにより実行され得る。
【００６２】
図５は、本発明の実施形態が実行され得る鍵分配システムのＴＶデバイスの概略的なブロック図を示している。ＴＶデバイスは、スクリーン又はディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等）１０、ディスプレイドライバ１１、制御ボタンを備えたフロントパネルキーパッド１２、他のオーディオ及びビデオ入力１４、チューナ１５、電源１６、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））１７、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）１８、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１９、及び、アンテナ２１が接続された送受信機２０を有する。これらの部品の間の接続は通信ライン（例えばシステムバス）１３により実現される。
【００６３】
動作において、メディアデータは、チューナ１５及び他のオーディオ／ビデオ入力１４を介して入力される。メディアデータは、ディスプレイドライバ１１を介してディスプレイ１０に出力される。ディスプレイ１０とディスプレイドライバ１１との間のインタフェースは、ＴＶの制御及び設定のために用いられ得る。ＣＰＵ１９は、制御ソフトウェアを実行し、本発明の実施形態のメカニズムを提供する。送受信機２０は、例えばIEEE 802.15.4 MACプロトコルを実行し得る。これは、IEEE 802.15.4 PHYレイヤプロトコルを実行してもよい。フロントパネルキーパッド１２は、本実施形態においては鍵確立の開始と呼ばれるボタンをもち得る。メモリ１７及び１８は、制御ソフトウェアを格納するため、及び、IEEE 802.15.4スタックを実行するために用いられ得る。
【００６４】
図６は、本発明の実施形態が実行され得る鍵分配システムの遠隔制御デバイスの概略的なブロック図を示している。
【００６５】
遠隔制御デバイスは、制御ボタンを備えたキーパッド２２、電源２４、揮発性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））２５、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）２６、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２７、及び、アンテナ２９が接続された送受信機２８を有する。これらの部品間の接続は、通信ライン（例えばシステムバス）２３により実現される。
【００６６】
キーパッド２２は、ユーザが押し得るボタンを表す。これは、本発明の実施形態において述べられた、鍵確立を開始するためのボタンを含み得る。ＣＰＵ２７は、制御ソフトウェアを実行し、本発明の実施形態のメカニズムを提供し得る。送受信機２８は、IEEE 802.15.4 MACプロトコルを実行し得る。これは、IEEE 802.15.4 PHYレイヤプロトコルを実行してもよい。メモリ２５及び２６は、制御ソフトウェアを格納するため、及び、IEEE 802.15.4スタックを実行するために用いられ得る。
【００６７】
図７は、第４の実施形態のＲＳＳＩベースの乱数生成システムの双方の送信側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図７に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）３３は、カウンタ（Ｃ）３０及びメモリ（ＭＥＭ）３１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）３２により制御され得る。制御論理３３は、許可された繰り返し数Ｎの出力値をメモリ３１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ３０を制御する。カウンタ３０のカウント値とメモリ３１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理３３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理３３は、ＲＳＳＩ分類回路又はブロック（ＲＳＳＩ−Ｃ）３４、及び、ＲＳＳＩ分類ブロック３４からの情報を受信する鍵生成回路又はブロック（ＫＧ）３５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）３６及びアンテナ３８を介して受信／送信される。送受信機３６からＲＳＳＩサンプルを受信したＲＳＳＩ測定回路又はブロック（ＲＳＳＩ−Ｍ）３７は、これらを測定し、測定結果をＲＳＳＩ分類ブロック３４に転送する。送受信機により受信したＲＳＳＩサンプルは、図１及び図２と組み合わせて前述された手順と同様の測定結果を分類するＲＳＳＩ分類ブロック３４で予め決められた閾値Ｔと比較される。Ｎ個のＲＳＳＩサンプルの分類に基づいて、鍵生成ブロック３５は共有秘密鍵を生成する。
【００６８】
図８は、第５の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図８の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００６９】
ステップＳ１００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ１０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ１０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ１０３において、遠隔制御デバイスは、テストＲＳＳＩ（例えば図１の"T_rssi"）メッセージを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ１０４において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからのテストＲＳＳＩメッセージを待つ。その後、ステップＳ１０５において、遠隔制御デバイスは、受信したＲＳＳＩサンプルを記録し、確認応答を送る。ステップＳ１０６における短遅延の後、遠隔制御デバイスは、ステップ１０７において、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として受信されてない場合には、本手順は、次のテストＲＳＳＩメッセージを送るためにステップＳ１０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが受信された場合には、ステップＳ１０８において、記録されたＲＳＳＩサンプル又は値が分類され、限界ビットが識別される。そして、ステップＳ１０９において、限界データメッセージが制御ＴＶに送られ、これの確認応答が待たれる。後のステップＳ１１０において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの限界データメッセージを待ち、その受信の後に確認応答を送る。ステップＳ１１１において、限界ビットフィールドがＯＲ結合され、全ての限界ビットが拒絶される。追加的に、残りの非限界ビットが共有秘密鍵を形成するために連結される。ステップＳ１１２において、ランダム鍵が生成され、共有秘密鍵を用いることにより保護され、制御されたＴＶに送られる。ステップＳ１１３において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、ランダム鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ１１４において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ１１５において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ１０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ１１５において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ステップＳ１１６において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７０】
図９は、第５の実施形態のＲＳＳＩベースの鍵確立システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図９の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７１】
ステップＳ２００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ２０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。ステップＳ２０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ２０３において、ＴＶデバイスは、テストＲＳＳＩメッセージを待ち、その受信後にＲＳＳＩ値を記録し、確認応答を待つ。ステップＳ２０４において、ＴＶデバイスは、テストＲＳＳＩメッセージを遠隔制御デバイスに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ２０５において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの信号数Ｎが依然として受信されていない場合には、本手順は、次のテストＲＳＳＩメッセージを待つためにステップＳ２０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが受信された場合には、ステップＳ２０６において、記録されたＲＳＳＩサンプル又は値が分類され、限界ビットが識別される。そして、ステップＳ２０７において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスにより送られた限界データメッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。後のステップＳ２０８において、ＴＶデバイスは、限界データメッセージを遠隔制御デバイスに送り、確認応答を待つ。ステップＳ２０９において、限界ビットフィールドがＯＲ結合され、全ての限界ビットが拒絶される。追加的に、残りの非限界ビットが共有秘密鍵を形成するために連結される。ステップＳ２１０において、ＴＶデバイスは、共有秘密鍵で保護された遠隔制御からのメッセージを待ち、セキュリティを取り除き、運ばれた鍵を記録する。ステップＳ２１１において、ＴＶデバイスは、記録された鍵で保護された遠隔制御デバイスからのメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ２１２において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ２０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ２１２において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ２１３において、幾つかのメッセージを生成し、記録された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップ２１４において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７２】
図１０は、第６の実施形態の複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１０に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）４３は、カウンタ（Ｃ）４０及びメモリ（ＭＥＭ）４１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）４２により制御され得る。制御論理４３は、許可された繰り返し数Ｎの出力値をメモリ４１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ４０を制御する。カウンタ４０のカウント値とメモリ４１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理４３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理４３は、乱数生成回路又はブロック（ＲＮＧ）４４、素材を入力するための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＫＭＥＭ）４５、及び、鍵生成のためのＸＯＲ組み合わせ回路又はブロック４７を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）４６及びアンテナ４８を介して受信／送信される。乱数生成ブロック４４は、乱数を生成し、これらを、制御されたＴＶデバイスへの送信のための送受信機４６に供給する。生成され信号化された乱数は、鍵メモリ４５にメモリされるか又は記録され、共有秘密鍵を生成するためにＸＯＲ組み合わせブロック４７でＸＯＲ結合される。
【００７３】
図１１は、第６の実施形態の複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１１に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）５３は、カウンタ（Ｃ）５０及びメモリ（ＭＥＭ）５１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）５２により制御され得る。制御論理５３は、許可された繰り返し数Ｎの受信値をメモリ５１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ５０を制御する。カウンタ５０のカウント値とメモリ５１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理５３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理５３は、素材を入力するための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＫＭＥＭ）５５、及び、鍵生成のためのＸＯＲ組み合わせ回路又はブロック５７を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）５６及びアンテナ５８を介して受信／送信される。遠隔制御デバイスから送受信機５６により受信した乱数は、鍵メモリ５５にメモリされるか又は記録され、共有秘密鍵を生成するためにＸＯＲ組み合わせブロック４７でＸＯＲ結合される。
【００７４】
図１２は、第７の実施形態の複数鍵組み合わせシステムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１２の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７５】
ステップＳ３００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ３０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ３０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ３０３において、遠隔制御デバイスは、１２８ビットの乱数を生成し、ステップ３０４において、鍵素材メッセージにおけるこれを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。そして、ステップＳ３０５において、遠隔制御デバイスは、メッセージの信号数Ｎが送信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されてない場合には、本手順は、新たな乱数を生成するためにステップＳ３０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ３０６において、共有秘密鍵を形成するために、送信された乱数がＸＯＲ結合される。そして、ステップＳ３０７において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、生成された鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ３０８において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ３０９において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ３０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ３０９において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ステップＳ３１０において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７６】
図１３は、第７の実施形態の複数鍵組み合わせシステムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１３の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００７７】
ステップＳ４００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ４０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待つ。ステップＳ４０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ４０３において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの鍵素材メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送る。そして、ステップＳ４０４において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスから受信した１２８ビットの乱数を記録する。ステップＳ４０５において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの信号数Ｎが依然として送信されていない場合には、本手順は、新たな鍵素材メッセージを待つためにステップＳ４０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ４０６において、共有秘密鍵を形成するために、受信した乱数がＸＯＲ結合される。ステップＳ４０７において、ＴＶデバイスは、生成された鍵で保護された遠隔制御デバイスからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ４０８において、セキュリティがＯＫではないことが決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ４０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ４０８において、セキュリティがＯＫであることが決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ４０９において、幾つかのメッセージを生成し、生成された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップＳ４１０において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００７８】
図１４は、第８の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムの遠隔制御側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１４に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）７３は、カウンタ（Ｃ）７０及びメモリ（ＭＥＭ）７１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）７２により制御され得る。制御論理７３は、許可された繰り返し数Ｎの送信値をメモリ７１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ７０を制御する。カウンタ７０のカウント値とメモリ７１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理７３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理７３は、乱数生成回路又はブロック（ＲＮＧ）７４、及び、ワーキング鍵のためのワーキング鍵ストレージ又はワーキング鍵メモリ（ＷＫＭＥＭ）７５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）７６及びアンテナ７８を介して受信／送信される。乱数生成ブロック７４は、乱数を生成し、これらを、制御されたＴＶデバイスへの送信のための送受信機７６に供給する。生成され信号化された乱数は、共有秘密鍵を生成するためにワーキング鍵メモリ７５にメモリされるか又は記録される。追加的に、制御論理７３は、出力／入力信号を送信／受信するために送受信機７６により用いられたチャンネルを制御するチャンネル変更回路又はブロック７７を制御する。
【００７９】
図１５は、第８の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムのＴＶ側でのハードウェア実装の概略的なブロック図を示している。図１５に示されたブロックは、回路基板上に設けられるか又は単一若しくは複数のチップデバイス上に一体化されたモジュールに実装された別個のハードウェア回路として実装され得る。ソフトウェア制御されたＣＰＵとして又は別個の論理回路として実現され得る制御論理（ＣＴＲＬ）８３は、カウンタ（Ｃ）８０及びメモリ（ＭＥＭ）８１にアクセスでき、開始ボタン（ＩＢ）８２により制御され得る。制御論理８３は、許可された繰り返し数Ｎの受信値をメモリ８１に格納し、鍵確立の間において受信又は送信したメッセージの数をカウントするようにカウンタ８０を制御する。カウンタ８０のカウント値とメモリ８１に格納された数Ｎの値との比較に基づいて、制御論理８３は、許可された繰り返し数に達したかどうかを決定し得る。更に、制御論理８３は、ワーキング鍵のための鍵ストレージ又は鍵メモリ（ＷＫＭＥＭ）８５を制御する。入力／出力信号は、送受信機（ＴＲＸ）８６及びアンテナ８８を介して受信／送信される。遠隔制御デバイスから送受信機８６により受信した乱数又は鍵は、共有秘密鍵を生成するためにワーキング鍵メモリ８５にメモリされるか又は記録される。追加的に、制御論理８３は、出力／入力信号を送信／受信するために送受信機８６により用いられたチャンネルを制御するチャンネル変更回路又はブロック８７を制御する。
【００８０】
図１６は、第９の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムの遠隔制御側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１６の手順は、例えば図６のＣＰＵ２７を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００８１】
ステップＳ５００において、鍵確立のための開始ボタンが遠隔制御デバイス上で押される。そして、ステップＳ５０1において、暗号鍵又は秘密鍵を生成するために用いられる繰り返し数又はメッセージの数Ｎの値が選択される。これは、暗号化されるべきデータのタイプ（例えば保護された伝送の特定のアプリケーション）、又は、個別のユーザ、製造者若しくはオペレータの設定に基づいて実現され得る。ステップＳ５０２において、数Ｎの選択された値を含む開始メッセージが、遠隔制御デバイスにより制御されるべきＴＶに送られ、遠隔制御デバイスは、ＴＶからの確認応答を待つ。後のステップ５０３において、遠隔制御デバイスは、１２８ビットの乱数を生成し、ステップ５０４において、ランダムチャンネル番号を生成する。そして、ステップＳ５０５において、遠隔制御デバイスは、ワーキング鍵で保護された鍵輸送メッセージを、制御されたＴＶに送り、確認応答を待つ。次のステップＳ５０６において、遠隔制御デバイスは、前で選択された新たなチャンネルに変更する。ステップＳ５０７において、遠隔制御デバイスは、ワーキング鍵を、受信した乱数の値又はパターンに設定し、その後、ステップＳ５０８において、メッセージの信号数Ｎが送信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されてない場合には、本手順は、新たな乱数を生成するためにステップＳ５０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ワーキング鍵がこのＴＶと共有されるように、ステップＳ５０９においてワーキング鍵が格納される。ステップＳ５１０において、遠隔制御デバイスは、幾つかのメッセージを生成し、格納された鍵を用いてこれを保護し、制御されたＴＶにこれを送る。そして、ステップＳ５１１において、遠隔制御デバイスは、制御されたＴＶからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ５１２において、セキュリティがＯＫではないと決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを送るためにステップＳ５０２に戻る。そうでなければ、ステップＳ５１２において、セキュリティがＯＫであると決定された場合には、ステップＳ５１３において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００８２】
図１７は、第９の実施形態の保護された複数チャンネル複数鍵伝送システムのＴＶ側での鍵分配手順のフローチャートを示している。図１７の手順は、例えば図５のＣＰＵ１９を制御するソフトウェアルーチンとして実行され得る。
【００８３】
ステップＳ６００において、鍵確立のための開始ボタンがＴＶデバイスで押される。そして、ステップＳ６０1において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの開始メッセージを待つ。ステップＳ６０２において、鍵生成のための繰り返し数を設定するために、繰り返し数又はメッセージの数Ｎの受信値が記録される。後のステップＳ６０３において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスからの鍵輸送メッセージを待ち、その受信後に確認応答を送り、受信したメッセージからセキュリティを取り除く。そして、ステップＳ６０４において、ＴＶデバイスは、受信したメッセージから取り出された１２８ビットの乱数を記録し、ステップＳ６０５において、ＴＶデバイスは、受信したメッセージから取り出されたチャンネル番号を記録する。ステップＳ６０６において、ＴＶデバイスは、遠隔制御デバイスから信号伝送される新たなチャンネルに変更し、ステップＳ６０７において、ワーキング鍵を、送信された乱数の値に設定する。ステップＳ６０８において、ＴＶデバイスは、メッセージの信号数Ｎが受信されたかどうかを確認する。メッセージの数Ｎが依然として送信されていない場合には、本手順は、新たな鍵輸送メッセージを待つためにステップＳ６０３に戻る。そうでなければ、メッセージの数Ｎが送信された場合には、ステップＳ６０９において、ワーキング鍵がこの遠隔制御デバイスと共有されるように、ワーキング鍵が格納される。ステップＳ６１０において、ＴＶデバイスは、格納された鍵で保護された遠隔制御デバイスからの安全なメッセージを待ち、この受信したメッセージのセキュリティがＯＫであるかどうかを確認する。ステップＳ６１１において、セキュリティがＯＫではないと決定された場合には、本手順は、新たな開始メッセージを待つためにステップＳ６０１に戻る。そうでなければ、ステップＳ６１１において、セキュリティがＯＫであると決定された場合には、ＴＶデバイスは、ステップＳ６１２において、幾つかのメッセージを生成し、格納された鍵を用いてこれを保護し、これを遠隔制御デバイスに送る。そして、ステップＳ６１３において、鍵確立が終了することが結論付けられる。
【００８４】
要約すると、暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数が繰り返し数の設定値に基づいて変えられ得るように繰り返し数の値が個別に設定される、暗号秘密鍵分配を実行するための装置及び方法が述べられた。
【００８５】
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、遠隔制御デバイスとＴＶデバイスとの間だけではなく、ネットワークにおけるデバイス間の安全な輸送メカニズムを提供するために、任意のタイプのアプリケーションにおける任意の鍵分配スキームに対して用いられ得ることに留意されたい。鍵の管理は、簡素で透明的に維持され得る。それ故、消費者体験に対する影響を最小にする。
【００８６】
前記ＲＳＳＩベースの実施形態のＬＱＩベースの変更実施例において、例えば繰り返し数Ｎの提案された信号伝送に続く無線又は無線周波数（ＲＦ）リンクで交換されるダミーパケットから、同一の鍵が双方のデバイス上に生成されてもよい。（最低限のデータの）肯定応答パケットがデバイス間で交換され、リンク品質が各パケット交換に対して測定される。経時的なＬＱＩの変化から鍵が生成されてもよい。リンク品質の経時的な変化は、少なくとも１つのノードの移動により、又は、２つのデバイス間の物理的環境を変えることにより、"強化"され得る。
【００８７】
開示された実施形態に対するバリエーションは、図面、開示及び特許請求の範囲の研究から、当業者により理解され達成され得る。請求項において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は、複数の要素又はステップを除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、図７〜１７の機能及び請求項に記載された幾つかのアイテムを充足してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。請求項に記載された方法に係る特徴を実行するようにプロセッサを制御するために用いられるコンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその部分として供給される光学格納媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に格納／分配されてもよく、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するような他の形式で分配されてもよい。請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗号秘密鍵を用いてデータを安全に送信又は受信するための装置であって、
繰り返し数を設定するための設定機能を与える設定ユニットと、
前記繰り返し数に基づいて、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数を制御する鍵生成コントローラとを有する、装置。
【請求項２】
前記設定ユニットは、鍵確立の開始に応答して前記繰り返し数を生成又は供給する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記設定ユニットは、当該装置での入力動作に基づいて前記繰り返し数を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記設定ユニットは、前記データのタイプに基づいて前記繰り返し数を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記設定ユニットは、前記繰り返し数を他の送信側から受信する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
当該装置は、前記繰り返し数を他の送信側に送信する送信部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
繰り返し値を格納するメモリを更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数をカウントするカウンタを更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
当該装置は、交換されるべきメッセージの数から得られたランダムに生成された数の組み合わせに基づいて、前記暗号秘密鍵を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記組み合わせは、排他的ＯＲの組み合わせである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
暗号秘密鍵を用いて暗号化データを送信又は受信するための方法であって、
繰り返し数を設定するための設定機能を与えるステップと、
前記繰り返し数に基づいて、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数を制御するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
暗号秘密鍵を分配するためのシステムであって、
前記繰り返し数を送信する、請求項１に記載の装置をもつ少なくとも１つの第１のデバイスと、
送信された繰り返し数を受信し、受信した繰り返し数に基づいて前記暗号秘密鍵を生成する少なくとも１つの第２のデバイスとを有する、システム。
【請求項１３】
コンピュータデバイスを実行するときに請求項１１に記載の方法のステップをもたらすコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【請求項１】
暗号秘密鍵を用いてデータを安全に送信又は受信するための装置であって、
繰り返し数を設定するための設定機能を与える設定ユニットと、
前記繰り返し数に基づいて、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数を制御する鍵生成コントローラとを有する、装置。
【請求項２】
前記設定ユニットは、鍵確立の開始に応答して前記繰り返し数を生成又は供給する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記設定ユニットは、当該装置での入力動作に基づいて前記繰り返し数を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記設定ユニットは、前記データのタイプに基づいて前記繰り返し数を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記設定ユニットは、前記繰り返し数を他の送信側から受信する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
当該装置は、前記繰り返し数を他の送信側に送信する送信部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
繰り返し値を格納するメモリを更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数をカウントするカウンタを更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
当該装置は、交換されるべきメッセージの数から得られたランダムに生成された数の組み合わせに基づいて、前記暗号秘密鍵を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記組み合わせは、排他的ＯＲの組み合わせである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
暗号秘密鍵を用いて暗号化データを送信又は受信するための方法であって、
繰り返し数を設定するための設定機能を与えるステップと、
前記繰り返し数に基づいて、前記暗号秘密鍵を生成している間に交換されるべきメッセージの数を制御するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
暗号秘密鍵を分配するためのシステムであって、
前記繰り返し数を送信する、請求項１に記載の装置をもつ少なくとも１つの第１のデバイスと、
送信された繰り返し数を受信し、受信した繰り返し数に基づいて前記暗号秘密鍵を生成する少なくとも１つの第２のデバイスとを有する、システム。
【請求項１３】
コンピュータデバイスを実行するときに請求項１１に記載の方法のステップをもたらすコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２０１１−５３０９２４（Ｐ２０１１−５３０９２４Ａ）
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２５７６（Ｐ２０１１−５２２５７６）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５３４２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８４９３
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５３４２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８４９３
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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