近距離通信ネットワークにおける安全な通信のためのシステム及び方法

专利摘要:
本発明は、近距離無線通信(ＮＦＣ)ネットワークにおける複数の電子装置間の安全な通信を行う方法及びそのためのシステムを提供する。第１の電子装置は、複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と複数のキーを共有し、複数のキーの中で第１のキーを選択し、複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と選択された第１のキーに基づいて暗号化されたデータを交換し、少なくとも一つの所定基準が満足された後にデータを交換する間に前記第１のキーを複数のキーのうち少なくとも一つキーと交換する。
公开号:JP2011507318A
申请号:JP2010535882
申请日:2008-11-28
公开日:2011-03-03
发明作者:テンモジ・アルナン
申请人:サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド；
IPC主号:H04L9-16

专利说明:

[0001] 本発明は近距離無線通信ネットワークに関して、特に近距離通信における安全な通信に関するものである。]
背景技術

[0002] 通常、携帯電話、個人携帯用情報端末(Personal Digital Assistance：ＰＤＡ)、スマートタグ、オーディオ/ビデオ装置、及びセットトップボックス(set-top box)のような無線通信装置は、通信のために頻繁に使用される。典型的な通信装置は、近距離無線通信を通じて相互に通信できる。例えば、携帯電話は、短距離ラジオ(例えば、ブルートゥース（登録商標）)、赤外線(Infrared light：ＩＲ)、及び近距離通信(Near Field Communication：以下、“ＮＦＣ”と称する)のような一つ以上の近距離無線通信システムを用いてセットトップボックスと通信することができる。]
[0003] 近距離通信(ＮＦＣ）は、非接触型近距離無線通信技術と呼ばれる。ＮＦＣは、１３.５６メガヘルツの周波数帯域を使用して最大伝送率４２４Ｋｂｐｓでデータを伝送する。ＮＦＣにおける通信装置は、近い近接距離、例えば１０センチメートル以内で動作し、非常に低い電力を消費する。結果的に、ＮＦＣは、情報を交換し共有するために広がっており、多くの装置がＮＦＣ交換通信装置となるようにそのようなＮＦＣシステムを取り入れる。]
[0004] ＮＦＣ互換通信装置は、国際標準化機構(Intermational Organization for Standardization：ＩＳＯ)１８０９２標準を固守する。近距離通信(ＮＦＣ)において、この通信装置は、能動(active)モード及び/又は受動(passive)モードで相互に通信できる。能動モードで、ＮＦＣ装置、例えば第１の装置は、自身の電力源を有し、データフレームの伝送のための無線周波数(Radio Frequency：ＲＦ)フィールドを生成することができる。受動モードで、第１のＮＦＣ装置は、自身の電力源を有していない。したがって、通信は、開始装置として知られている他のＮＦＣ装置によって常に開始される。]
[0005] ＮＦＣにおいて、ターゲット装置は、通信が能動モードであるかあるいは受動モードであるかに関係なく、それ自体で命令語を開始できない。受動モードで、開始装置は、まず第１の装置(一般的にターゲット装置と称する)と通信を遂行するための要求メッセージを送信する。これは、開始装置とターゲット装置との間でＲＦフィールドを生成する。その後、ＲＦフィールドは、ターゲット装置内の受信回路をトリガする。このターゲット装置は、ロード変調方式で応答する。]
[0006] 一般に、ＮＦＣ技術を使用する通信は、非常に短い距離(例えば、１０センチメートル程度)で通信装置間に発生されるので、本質的に安全である。しかしながら、通信は無線媒体を通すので、セキュリティフレームワーク(security framework)は、秘密保持、データインテグリティ(integrity)、及び信頼性を保証するために提供されなければならない。ＮＦＣ通信のためのセキュリティフレームワークを提供するために多様な標準が開発されている。このセキュリティフレームワークは、ＮＦＣセキュリティ(ＮＦＣ-ＳＥＣ)層でサポートされる。ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、セキュリティサービスをアプリケーション層と媒体接続制御(Media Access Control：以下、“ＭＡＣ”と称する)層に提供し、それによって通信装置でプライバシー及びセキュリティ機能を提供する。]
[0007] ＮＦＣ-ＳＥＣ層によって提供される２つの基本サービスは、安全チャンネルサービスと共有秘密サービスである。安全チャンネルサービスにおいて、リンクキーは、安全チャンネルを設定するために使用される。その後、リンク暗号化キーとリンクインテグリティキーは、リンクキーから生じられる。したがって、異なるアプリケーションから受信されたすべてのデータフレームは、通信中に同一のリンクキーを使用する。]
[0008] 共有秘密サービスにおいて、共有された秘密は、複数の装置間に合意される。キーは、共有される秘密に基づいて生成及び/又は選択される。この共有秘密とキーは、複数の通信装置上で存在するアプリケーションと関連される。したがって、アプリケーションと関連したデータフレーム伝送は、共有されたキーに基づいてなされる。この共有秘密サービスでは、各アプリケーションがデータフレームの伝送のために異なるキーを使用することができる。]
[0009] 各データフレーム伝送におけるＮＦＣ装置は、シーケンス番号(Sequence Number：以下、“ＳＮ”とする)カウンタを維持及び増加する。その後、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、通信中である装置の間に交換される要求コマンド及び応答コマンドのＳＮフィールドにＳＮの値を挿入する。このＳＮは、要求及び応答コマンド内の３バイト(２４ビット）である。ＮＦＣリンクによって使用されるアプリケーションサービス及び/又は安全チャンネルサービスは、フレームの最大制限値(例えば、２２４フレーム)に対する要求及び応答コマンドに同一のキーを使用する。ＳＮフィールドに新たな値を挿入する前に、ＮＦＣ装置は、カウンタを最大制限値と比較する。以後、カウンタは、ＳＮが最大制限値に到達する場合に循環され再設定される。データリンク通信は終了され、新たなキーセットが次の通信のために決定される。]
発明が解決しようとする課題

[0010] しかしながら、同一のキーが多い数のデータフレーム交換に使用されるため、通信が伝送中に損傷を受ける無差別攻撃の可能性がある。また、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、ＳＮカウンタが再設定される場合に、その通信を一時停止し、データフレーム交換を停止する。したがって、これは、ＮＦＣ通信で突然な不連続性を招く。また、上位層の接続は、ＮＦＣ-ＳＥＣが新たなキーのセットを再例示してＳＮに対する新たな初期値で開始する前に、このリンクで不連続性を体験する可能性がある。]
[0011] したがって、ＮＦＣの通信装置間に安全で連続される通信を確立する(estalish)ための必要性を有する。]
課題を解決するための手段

[0012] 本発明の一態様によれば、近距離無線通信(ＮＦＣ)ネットワークにおける複数の電子装置間の安全な通信を行う方法であって、第１の電子装置によって、複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と複数のキーを共有するステップと、複数のキーの中で第１のキーを選択するステップと、複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と選択された第１のキーに基づいて暗号化されたデータを交換するステップと、少なくとも一つの所定基準が満足された後にデータを交換する間に第１のキーを複数のキーのうち少なくとも一つと交換するステップとを具備することを特徴とする。]
[0013] 本発明の他の態様によれば、近距離無線通信(ＮＦＣ)ネットワークにおける複数の電子装置間の安全な通信を行うシステムであって、複数のキーを複数の電子装置のうち少なくとも一つと共有し、第１のキーに基づいてデータを複数の電子装置のうち少なくとも一つと交換する送受信器と、複数のキーの中で第１のキーを選択し、少なくとも一つの所定基準が満足された後にデータを交換する間に第１のキーを複数のキーのうち少なくとも一つと動的に交換するプロセッサとから構成される第１の電子装置を含むことを特徴とする。]
[0014] 本発明の上記及び他の様相、特徴、及び利点は、以下のような添付図面とともに続く詳細な説明から、より明白になるだろう。]
発明の効果

[0015] 本発明は、ＮＦＣ通信ネットワークにおいて安全な通信のための方法を提供する。この方法は、暗号化と解読のために使用されるキーを動的に変更することによって無差別攻撃と反復攻撃からの保護を提供する。また、この方法は、ＮＦＣ-ＳＥＣ層がシーケンス番号(ＳＮ)フィールドに対する新たなキー及び/又は新たな値を設定する場合に、サービスの突然の終了を防止する。さらに、この方法は、ＬＬＣＰ及びＮＦＣ-ＳＥＣで現在のコマンドは、通信しているすべての装置に対する新たなキーで通信を確立するために使用されるため、通信中に追加的な処理を短縮させる。なお、この方法は、ＮＦＣ-ＳＥＣ層上に上位層が存在する場合にも、キーを変更するために使用されることができる。]
図面の簡単な説明

[0016] 本発明の多様な実施形態が実行できる例示的な環境を示す図である。
本発明の実施形態による第１の電子装置を示す図である。
本発明の実施形態によるデータが交換されるフレームフォーマットを示す図である。
本発明の実施形態による近距離通信(ＮＦＣ)ネットワークで安全な通信を確立するための方法を示すフローチャートである。
本発明の実施形態による近距離通信(ＮＦＣ)ネットワークで安全な通信を確立するための方法を示すメッセージフローを示す図である。]
実施例

[0017] 以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。]
[0018] したがって、本発明の実施形態では、理解を助けるために多様で詳細に説明するが、これら説明は、ほとんど典型的な例として考えられる。また、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、以下に説明される本発明の様々な変形及び変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。なお、公知の機能または構成に関する具体的な説明は、明瞭性と簡潔性のために省略する。]
[0019] 英文明細書に記載の“ａ”、“ａｎ”、及び“ｔｈｅ”、すなわち単数形は、コンテキスト中に特記で明示されない限り、複数形を含むことは、当業者にはわかることである。したがって、例えば、“コンポーネント表面(a component surface)”との記載は一つ又は複数の表面を含む。]
[0020] “実質的に(substantially)”という用語は、提示された特徴、パラメータ、又は値が正確に設定される必要はないが、許容誤差、測定誤り、測定精度限界及び当業者に知られているか、あるいは当業者によって実験なしに得られる要素を含む偏差又は変化が、これら特性が提供しようとする効果を排除しない範囲内で発生することを意味する。]
[0021] 図１は、本発明の多様な実施形態が実行できる例示的な環境１００を示す。環境１００は、複数の電子装置、例えば電子装置１０５と電子装置１１０を含む。２個の電子装置のみが環境１００に示されているが、環境１００は、より多くの電子装置を含むことができることは、当業者には自明なことである。電子装置１０５，１１０の例としては、携帯電話、スマートタグ、ＰＤＡ、及びコンピュータが含まれるが、これに限定されることではない。複数の電子装置は、通信ネットワークを通じて相互に通信が可能である。] 図１
[0022] 一実施形態において、電子装置１０５，１１０は、近距離無線通信技術を通じて相互に通信が可能である。近距離無線通信技術の例は、近距離ラジオ(例えば、ブルートゥース)、赤外線(ＩＲ)、及び近距離通信(ＮＦＣ)が含まれるが、これに限定されることではない。一実施形態において、電子装置１０５，１１０は、近距離通信(ＮＦＣ)技術を通じて相互に通信可能である。したがって、電子装置１０５，１１０は、ＮＦＣ互換電子装置である。この説明の趣旨と明確性のために、電子装置１０５，１１０は、ＮＦＣ装置１０５及びＮＦＣ装置１１０として称する。]
[0023] 一対のＮＦＣ装置、例えばＮＦＣ装置１０５及びＮＦＣ装置１１０は、動作モード、例えば、読み取り/書き込みモード、ピアツーピア(peer-to-peer)モード、及びカードエミュレーションモードのうち一つのモードで動作できる。異なる動作モードは、よく知られているＭＡＣプロトコルＩＳＯ/ＩＥＣ１８０９２ＮＦＣＩＰ-１及びＩＳＯ/ＩＥＣ１４４４３非接触スマートカード標準に基づき、ここでは詳細に論議される必要はない。]
[0024] 読み取り/書き込みモードにおいて、ＮＦＣ装置は、ＮＦＣフォーラム(forum)命令タグタイプを読み取ることができる。このモードでタグは、能動型又は受動型となり得る。しかしながら、読み取りＮＦＣ装置がタグに隣接しており、かつ初期化されて信号を読み取る場合に、タグは、通信に対して能動型となる。カードエミュレーションモードにおいて、ＮＦＣ装置は、一般的な非接触スマートカードとして動作するためのＮＦＣタグとして動作し、他のＮＦＣ装置は、読み取り/書き込み装置として動作する。ピアツーピアモードの作動において、レガシＮＦＣ装置は、ピアツーピアモードの作動が可能なプロトコルを用いて半二重(half-duplex)モードの動作を遂行する。このモードの動作で、通信を開始するＮＦＣ装置は、開始装置(Initiator)として呼ばれ、通信が確立される装置はターゲットとして知られている。]
[0025] ＮＦＣにおいて、通信リンクが確立される場合に、ＮＦＣ-ＳＥＣプロトコルは、データ交換のための安全チャンネルフレームワークを提供するために使用されることができる。ＮＦＣ-ＳＥＣにおいて、複数のキーが複数の装置、すなわちＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間で合意(agree)される。その次に、ＮＦＣ-ＳＥＣは、キーインデックスと呼ばれる各キーに対する基準で複数のキーに対するテーブルを維持する。その後、第１のキーは、ＮＦＣ-ＳＥＣコマンドを用いる複数のキーから選択され、第１のキーは、リンク上にデータ交換を安全にするために使用される第１のキーとしてＮＦＣ-ＳＥＣで維持される。]
[0026] その後、上記データは、保安を提供するための第１のキーに基づいてＮＦＣ装置１０５及び１１０の間で交換される。一実施形態において、キーは、データの暗号化(encrypt)を容易にする。他の実施形態において、キーは、データの認証を容易にする。一実施形態では、データフレームのセキュリティを提供し、インテグリティを保護するために、メッセージ認証コード(Message Authentication Code：ＭＡＣ)は、ＮＦＣ装置間に交換される各データフレームに追加される。一実施形態において、進歩した暗号化標準(Advanced Encryption Standard：ＡＥＳ）のようなセキュリティ標準は、ＭＡＣを計算するために使用される。また、シーケンス番号(ＳＮ)は、メッセージシーケンスインテグリティを提供し、データ反復攻撃を防止するために各フレームに追加される。一実施形態において、シーケンス番号は、データ操作攻撃を識別するために使用される。]
[0027] その後、第１のキーは、第１の所定基準に基づいて動的に変更される。一実施形態において、第１のキーは、第２のキーと動的に交換される。第２のキーは、ＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間で予め合意された複数のキーのセットから選択される。一実施形態において、第１の所定基準は、ＮＦＣ装置間に交換されたデータフレームの数に基づいている。他の実施形態において、第１の所定基準は、現在のキーと通信を進行中であるとき経過される時間の量を基にする。他の実施形態において、第１の所定基準は、セキュリティ脅威攻撃の識別に基づいている。]
[0028] 図２は、本発明の一実施形態による第１の電子装置を示す。第１の電子装置を説明するために、図１を参照する。しかしながら、本発明の実施形態が他の適合した実施形態を用いて説明されることができることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明白なことである。この説明のために、第１の電子装置は、ＮＦＣ装置１０５として呼ばれる。] 図１ 図２
[0029] ＮＦＣ装置１０５は、送受信器２０５とプロセッサ２１０を含む。送受信器２０５は、複数の電子装置、例えばＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間に複数のキーを共有することができる。次に、プロセッサ２１０は、共有される複数のキーから第１のキーを選択し、この選択された第１のキーに基づいて交換されるデータを組み立てる。一実施形態において、プロセッサ２１０は、第１のキーを用いてデータを暗号化し、送受信器２０５は暗号化されたデータを伝送する。一実施形態で、プロセッサは、送受信器２０５から暗号化されたデータを受信して第１のキーを用いて復号化(decrypt)する。]
[0030] 送受信器２０５は、ＮＦＣ装置１０５、１１０の間に第１のキーを用いて暗号化されたデータを交換する。一実施形態において、送受信器２０５は、ＮＦＣ標準によってサポートされる機能とコマンドに基づいてデータを交換することができる。他の実施形態において、送受信器は、複数のパラメーター交換(Parameter Exchange：ＰＡＸ)プロトコルデータユニット(Protocol Data Unit：ＰＤＵ)コマンドを用いて合意されたセキュリティキーに基づいてデータを交換することが可能である。また、プロセッサ２１０は、アプリケーション及び/又はリンク層によって使用されるキーに対する合意を動的に開始することが可能である。一実施形態において、プロセッサ２１０は、所定の基準に基づいて第１のキーを変更する。]
[0031] 他の実施形態において、プロセッサ２１０は、通信が進行中である間に第１のキーを第２のキーと動的に交換する。したがって、プロセッサ２１０は、ＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間で通信の一時停止及び/又は停止なしに第１のキーを第２のキーと動的に変更する。一実施形態では、プロセッサ２１０は、ＮＦＣ装置１０５，１１０の間に共有される複数のキーから第２のキーを選択する。]
[0032] 他の側面では、プロセッサ２１０は、メッセージシーケンスインテグリティを提供し、データ反復攻撃を防止するために各フレームにシーケンス番号(ＳＮ)を追加することができる。また、プロセッサ２１０は、ＳＮに対するカウンタを維持する。]
[0033] 図３は、本発明の一実施形態によるデータが交換されるフレームフォーマットを示す。一実施形態において、ＮＦＣ-ＳＥＣプロトコルによって使用されるフレームフォーマットは、ＮＦＣ-ＳＥＣプロトコルデータユニット(ＰＤＵ)である。このフレームＮＦＣ-ＳＥＣは、ＮＦＣＩＰ-１(NFC Interface and Protocol-1)データ交換プロトコル(Data Exchange Protocol：ＤＥＰ）を安全な方式で伝送するために使用される。一実施形態で、データフォーマットは、ＮＦＣＩＰ-１セキュリティサービスとＥＣＭＡ(European Computer Manufacturers Association)標準ボディーによって開発されたプロトコルに該当する。フレームフォーマットは、色々な情報を搬送する複数のフィールドを有する。例えば、フレームフォーマットは、ＳＥＰ(Secure Exchange Protocol)フィールド、ＮＦＣ-ＳＥＣ-０１フィールド、ＳＮフィールド、ＤａｔａＬｅｎフィールド、ＥｎｃＤａｔａフィールド、及びＭＡＣフィールドを含むように示されている。図３に６個のフィールドを含んでいるが、本発明の範囲を制限せず、それによってフレームフォーマットはそれ以上又はそれ以下のフィールドを有することができる。] 図３
[0034] フィールド３０５は、安全な交換プロトコル(ＳＥＰ)フィールドである。ＳＥＰフィールドは、通信中に使用される交換プロトコルを識別するために使用される。フィールド３１０は、ＮＦＣ-ＳＥＣ-０１フィールドである。ＮＦＣ-ＳＥＣ-０１フィールドは、セキュリティを提供するために使用される暗号文標準を識別する１バイトの“パケット識別子(Packet Identifier：以下、“ＰＩＤ”と称する)”フィールドを含む。フィールド３１５は、シーケンス番号(ＳＮ)フィールドである。ＳＮフィールドは、ＮＦＣ-ＳＥＣＰＤＵのシーケンス番号を示す。フィールド３２０は、データ長さ(ＤａｔａＬｅｎ)フィールドである。ＤａｔａＬｅｎフィールドは、データフレーム内に送信される符号化されたデータのバイト数を表すために使用される。フィールド３２５は、暗号化されたデータ(ＥｎｃＤａｔａ)フィールドを含む。このＥｎｃＤａｔａフィールドは、暗号化されたデータに関する詳細を提供する。フィールド３３０は、メッセージ認証コード(ＭＡＣ)に対するものである。ＭＡＣフィールドは、認証とメッセージのインテグリティを確認するために使用される。]
[0035] 図４は、本発明の実施形態による近距離通信(ＮＦＣ)において、安全な通信を確立するための方法を示すフローチャートである。方法４００を説明するために、図１及び図２を参照する。しかしながら、この実施形態が本発明の他の適合した実施形態を用いて説明可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明なことである。また、方法４００は、図４に示すようなステップ以上又はステップ以下を含むことができる。さらに、ステップの順序は、変更することもできる。] 図１ 図２ 図４
[0036] ステップ４０５で、方法４００が開始される。第１の電子装置、例えばＮＦＣ装置１０５(図１)は、通信リンクを確立するために他の電子装置、例えばＮＦＣ装置１１０に指示を送信する。一実施形態において、第１の電子装置が他の電子装置と所定距離以内に移動された場合に、指示は、他の電子装置に自動に送信される。例えば、ＮＦＣ装置１０５がＮＦＣ装置１１０と隣接している場合、例えばＮＦＣ装置１１０から１０センチメートル以内であると、指示はＮＦＣ装置１１０に送信される。] 図１
[0037] 初期通信リンクが確立される場合、ＮＦＣ装置は、データを交換するためにアクティブされる。ステップ４１０で、複数のキーは、ＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間で最初に交換される。ステップ４１５で、第１のキーは、データを交換するための複数のキーから選択される。複数のキーは、少なくとも一つのキーインデックスに対応する複数の装置順に配列される。例えば、第１のキーは、所定のキーインデックス、例えば相互に通信する複数のＮＦＣ装置のそれぞれにインデックス‘１’となる。その後、ステップ４２０で、データは、第１のキーに基づいてＮＦＣ装置１０５とＮＦＣ装置１１０との間で交換される。]
[0038] 一実施形態において、送受信器２０５は、第１のキーを用いて暗号化されたデータを交換する。その後、ＮＦＣ装置１０５は、所定の基準に基づいて第１のキーを第２のキーと交換することに決定する。一実施形態において、キーインデックスは、複数のＮＦＣ装置間に共有される。ステップ４２５で、第１のキーは、データを交換する間に、複数のキーのうち少なくとも一つ、例えば第２のキーと動的に交換される。ＮＦＣ装置は、共有されるキーインデックスに対応する一つのキーに基づいてデータを交換できる。一実施形態で、ＮＦＣ装置のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、キーを変更する前にすべてのフレームが伝送キュー(queue)内で転送されるように保証する。以後に、方法４００は、ステップ４３０で終了する。]
[0039] 一実施形態において、複数のＮＦＣコマンドと機能は、動的にキーを変更するためにＮＦＣ装置内の異なる層で交換される。さらに、複数のＮＦＣコマンドと機能は、相互に通信する間に複数のＮＦＣ装置の間で交換される。したがって、この方法は、説明のために、後述する２つの実施方法によって説明される。次の実施方法は、複数の機能とコマンドについて説明される。以下の実施方法は使用される機能とコマンドは、単に明確さのためのもので、これら実施方法に本発明の範囲を限定することではない。したがって、該当技術に熟練した者は、上記方法の実行のために他の機能又はコマンドを使用することができる。]
[0040] 第１の実施方法において、ＮＦＣ装置、例えばＮＦＣ装置１０５のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、キーを変更するためにローカル決定を最初に生成する。例えば、ＮＦＣ装置１０５は、第１のキーを第２のキーに変更することに決定する。一実施形態において、第２のキーは、通信中に共有されるキーインデックスに対応する。したがって、ＮＦＣ装置１０５内のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]コマンドをＮＦＣ装置１０５内の近距離リンク制御プロトコル(Logical Link Control Protocol：以下、“ＬＬＣＰ”と称する)層に送信する。ここで、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]は、キーインデックスを含むＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱコマンドである。一実施形態で、キーインデックスは、ＮＦＣ装置のテーブル内に格納される第２のキーに対する固有識別子である。一実施形態において、ＬＬＣＰ層で通信は、ＮＦＣフォーラムによって定義されるＮＦＣ装置のためのピアツーピア通信モードである。ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、伝送キュー内のすべてのデータフレームがＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱを開始する前に転送されることを保証する。一実施形態で、ＮＦＣ装置１０５内のＬＬＣＰは、このコマンドの受信時にＬＬＣＰリンクの状態をアクティブ(active)状態から設定(configure)状態に遷移する。したがって、これは、ＬＬＣＰ接続からＮＦＣ-ＳＥＣに送信される追加的なデータフレームの伝送を停止する。]
[0041] 変更キー要求は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱコマンドを通じてＮＦＣ装置間に開始され、応答は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰコマンドを通じて受信される。その後、ＮＦＣ装置１０５のＬＬＣＰ層は、第２のキーに対応するキーインデックスを有するＰＡＸ要求コマンドを他のＮＦＣ装置(例えば、ＮＦＣ装置１１０)に送信する。すると、ＮＦＣ装置は、ＮＦＣ装置１１０からＰＡＸ応答を待機する。一実施形態において、ＰＡＸ要求コマンドは、第１のキーを用いて保安される。]
[0042] 一実施形態において、ＮＦＣ装置１０５がＮＦＣ装置１１０から成功コマンドを受信するまで、すべてのデータフレームは、第１のキーに基づいて交換される。ＮＦＣ装置１０５からＰＡＸ[キーインデックス]を受信した後に、ＮＦＣ装置１１０内のＬＬＣＰ層は、ＮＦＣ装置１１０内のＮＦＣ-ＳＥＣ層にＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]イベントを送信する。このＰＡＸ[キーインデックス]は、キーインデックスを含むＰＡＸコマンドである。一実施形態において、ＮＦＣ装置１１０内のＬＬＣＰ層は、アクティブ状態から設定状態に遷移する。一実施形態で、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、第１のキーを用いて伝送キュー内に保留されているフレームの伝送を完了する。]
[0043] その上、ＮＦＣ装置１０５によって与えられたキーインデックスがＮＦＣ装置１１０のＮＦＣ-ＳＥＣ層に知られており、かつ有効であると、次にＮＦＣ-ＳＥＣ層はＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[キーインデックス]をＮＦＣ装置１１０のＬＬＣＰに送信する。このＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[キーインデックス」コマンドは、キーインデックスを有するＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰである。その後に、成功的なキー変更のために、ＮＦＣ装置１１０のＬＬＣＰ層は、ＰＡＸ[キーインデックス]応答をＮＦＣ装置１０５に送信する。したがって、新たな伝送は、共有されたキーインデックスに対応するキーに基づいてなされる。一実施形態では、ＬＬＣＰリンクは、設定状態からアクティブ状態に遷移する。]
[0044] 一実施形態において、ＰＡＸコマンドは、第１のキーに基づく。ＮＦＣ装置１１０のＮＦＣ-ＳＥＣ層がキーの要求された変更に合意しないと、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[失敗コード]コマンドがＬＬＣＰに送信される。このＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[失敗コード]コマンドは、失敗コードを含むＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰである。その後に、失敗コードを有するＰＡＸは、ＮＦＣ装置１０５に送信される。したがって、第１のキーは変更されない。すると、ＬＬＣＰリンクは、設定状態からアクティブ状態に遷移し、通信は、次のデータを暗号化するために第１のキーによって継続される。]
[0045] 第２の実施方法において、動的なキー変更は、ＮＦＣ-ＳＥＣ層でコマンドによって処理されることができる。この方法は、ＬＬＣＰ層から独立して使用されることができる。データフレームのランダムカウントの伝送後にＮＦＣ-ＳＥＣ層は、安全なチャンネルフレームワークで使用される安全キーを変更するために選択することができる。ここに説明された実施方法において、キーのセットが２個のＮＦＣ装置間に既に合意されて確認され、その値は、キーインデックスによって参照されるキーテーブルに格納されていると仮定する。]
[0046] この方法を通じてキーを変更するために、ＮＦＣ装置１０５のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、最初に、第１のキーをキーインデックスに対応する第２のキーに変更するためのローカル決定をする。一実施形態において、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、伝送キュー内のすべてのデータフレームを伝送し、受信キュー内のすべてのフレームを上位層に伝送するように保証する。以後、キーインデックスに対応する第２のキーを選択した後に、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、通信の状態を確認(confirmed)状態から検証（verify）状態に変更する。ＮＦＣ装置１０５のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、他の装置が同一のキーインデックスを使用できるか否かを検証するようにパラメータとして、データ交換プロトコル要求フレームＤＥＰ_ＲＥＱ(ＶＦＹ_ＲＥＱ)コマンドをキーインデックスとともにＮＦＣ装置１１０に送信する。一実施形態において、データ交換プロトコルの詳細とＤＥＰ_ＲＥＱとＤＥＰ_ＲＥＳに対するフレームフォーマットは、近距離通信インターフェースとプロトコル(ＮＦＣＩＰ-１)ＥＣＭＡ３４０標準により使用される。このような標準は、当業者にはよく知られており、かつ容易に達成可能であり、ここではその詳細な説明は省略する。]
[0047] 成功したデータ交換プロトコル応答フレームＤＥＰ_ＲＥＳ(ＶＦＹ_ＲＥＳ)の受信と同時に、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、検証状態から確認状態に遷移し、第１のキーの使用から第２のキーの使用に切り替える。しかしながら、それが失敗すると、ＤＥＰ_ＲＥＳ[誤り]が受信され、ＮＦＣ-ＳＥＣはアイドル状態に戻る。ＤＥＰ_ＲＥＳ[誤り」コマンドは、誤りを含むＤＥＰ_ＲＥＳである。一実施形態において、ＤＥＰ_ＲＥＱ(ＶＦＹ_ＲＥＱ)のシーケンスが完了するまで、上位又は下位層から受信されたフレームは、復号化及びバッファリングされ、あるいはドロップされる。]
[0048] ＮＦＣ装置１１０で、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、ＮＦＣ装置１０５からＤＥＰ_ＲＥＱ(ＶＦＹ_ＲＥＱ)コマンドの受信時に、キーインデックスを確認する。キーインデックスが有効であると、ＤＥＰ_ＲＥＳ(ＶＦＹ_ＲＥＳ)フレームが送信される。ＮＦＣ-ＳＥＣの状態は、確認状態で維持される。したがって、ＮＦＣ-ＳＥＣ層で使用されるキーは、キーインデックスによって言及された第２のキーに変更される。ＤＥＰ_ＲＥＱ(ＶＦＹ_ＲＥＱ）の受信時に、その応答は、ＮＦＣ-ＳＥＣ層から次のフレームとして送信される。このシーケンスの途中で、他のフレームは転送されない。しかしながら、キーインデックスが有効でないと、ＤＥＰ_ＲＥＳ[誤り]コマンドは、開始装置に送信される。ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、アイドル状態に戻る。]
[0049] 図５は、本発明の実施形態による近距離通信(ＮＦＣ)ネットワークで安全な通信を確立するための方法を示すメッセージフローを示す。この方法において、複数のアプリケーションは、複数の電子装置、例えば電子装置１０５と電子装置１１０で最初に登録される。明確に説明するために、電子装置１０５及び電子装置１１０は、各々開始ＬＬＣＰとターゲットＬＬＣＰとして称する。] 図５
[0050] まず、ＮＦＣ装置、例えばＮＦＣ装置１０５内のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、キーを変更させるためにローカル決定をする。例えば、ＮＦＣ装置１０５は、少なくとも一つの公知の基準が満足された後に、第１のキーを第２のキーの使用に変更することに変更することに決定する。一実施形態において、第２のキーは、以前の通信中に共有されるキーインデックスに対応する。ステップ５０５で、ＮＦＣ装置１０５内のＮＦＣ-ＳＥＣ層は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]コマンドをＬＬＣＰ層に送信する。一実施形態において、キーインデックスは、相互に通信する複数のＮＦＣ装置の各テーブルに格納されている第２のキーに対する固有な識別子である。]
[0051] ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、伝送キュー内のすべてのデータフレームがＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱを開始する前に転送されることを保証する。一実施形態において、ＮＦＣ装置１０５のＬＬＣＰは、コマンドの受信時にＬＬＣＰリンクの状態をアクティブ状態から設定状態に変更する。したがって、これは、ＬＬＣＰ接続からＮＦＣ-ＳＥＣに送信される追加的なデータフレームの伝送が中断される。変更キー要求は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱコマンドを通じてＮＦＣ装置間に開始され、応答はＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰコマンドを通じて受信される。]
[0052] ステップ５１０で、ＮＦＣ装置１０５のＬＬＣＰ層は、第２のキーに対応するキーインデックスとともにＰＡＸ要求コマンド、例えばＰＡＸ[キーインデックス]を他のＮＦＣ装置、例えばＮＦＣ装置１１０に送信する。ＮＦＣ装置は、ＮＦＣ装置１１０からＰＡＸ応答を待機する。一実施形態において、ＰＡＸ要求命令語は、第１のキーを用いて保安される。一実施形態において、ＮＦＣ装置１０５がＮＦＣ装置１１０から成功コマンドを受信するまで、すべてのデータフレームは、第１のキーに基づいて交換される。]
[0053] ステップ５１５で、ＮＦＣ装置１１０のＬＬＣＰ層は、ＮＦＣ装置１０５からＰＡＸ[キーインデックス]を受信した後にＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]イベントをＮＦＣ-ＳＥＣ層に送信される。一実施形態において、ＮＦＣ装置１１０内のＬＬＣＰ層は、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＥＱ[キーインデックス]を受信した後にアクティブ状態から設定状態に遷移する。一実施形態において、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、第１のキーを用いて伝送キュー内に存在するフレームの伝送を完了できる。]
[0054] ステップ５２０で、ＮＦＣ装置１０５によって与えられたキーインデックスがＮＦＣ装置１１０のＮＦＣ-ＳＥＣ層で知られており、かつ有効であると、ＮＦＣ-ＳＥＣ層は、ＮＦＣ装置１１０のＬＬＣＰにＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[キーインデックス]を送信する。ステップ５２５で、ＮＦＣ装置１１０のＬＬＣＰ層は、ＰＡＸ[キーインデックス]をＮＦＣ装置１０５に送信する。ステップ５３０で、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[キーインデックス」は、ＮＦＣ装置１０５のＬＬＣＰからＮＦＣ-ＳＥＣ層に送信される。]
[0055] したがって、任意の新たな伝送は、合意されかつ新たな共有キーインデックスに対応するキーに基づいてなされる。一実施形態において、ＬＬＣＰリンクは、設定状態からアクティブ状態に遷移する。一実施形態で、ＰＡＸコマンドは、第１のキーに基づいている。ＮＦＣ装置１１０のＮＦＣ-ＳＥＣ層がキーに対する変更を合意しないと、ＣＨＡＮＧＥ_ＫＥＹ_ＲＳＰ[失敗コード]コマンドはＬＬＣＰに送信される。その後、失敗コードを有するＰＡＸは、ＮＦＣ装置１０５に送信される。したがって、第１のキーは変更されない。ＬＬＣＰリンクは、設定状態からアクティブ状態に遷移する。]
[0056] 上記した本発明による方法は、一般的なコンピュータ又は特定のプロセッサ、又はＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのようなプログラムが可能なあるいは専用ハードウェアを用いるソフトウェアによって実行されるように、ＣＤ ＲＯＭ、ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、又は光ディスクのような記録装置に格納するか、あるいはネットワークを介してダウンロードできるハードウェア、ソフトウェア又はコンピュータで実現されることができる。コンピュータ、プロセッサ又はプログラム可能なハードウェアは、コンピュータ、プロセッサ又はプログラム可能なハードウェアによってアクセス可能であり、上記した本発明による方法を実行するためのソフトウェア又はコンピュータコードを受信して、格納するメモリ部、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュなどを含む。]
[0057] 以上、本発明を具体的な実施形態に関して図示及び説明したが、添付した特許請求の範囲により規定されるような本発明の精神及び範囲を外れることなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。]
[0058] １００ ・・・ 環境
１０５、１１０ ・・・電子装置
２０５ ・・・送受信器
２１０ ・・・プロセッサ
３０５、３１０、３１５、３２０、３２５、３３０ ・・・ フィールド]

权利要求:

請求項1
近距離無線通信(ＮＦＣ)ネットワークにおける複数の電子装置間の安全な通信を行う方法であって、第１の電子装置で遂行される方法は、前記複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と複数のキーを共有するステップと、前記複数のキーの中で第１のキーを選択するステップと、前記複数の電子装置のうち少なくとも一つの装置と前記選択された第１のキーに基づいて暗号化されたデータを交換するステップと、少なくとも一つの所定基準が満足された後に前記データを交換する間に前記第１のキーを前記複数のキーのうち少なくとも一つと交換するステップと、を具備することを特徴とする方法。
請求項2
前記複数のキーのうち少なくとも一つのキーを複数のアプリケーションのうち少なくとも一つと関連させるステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
前記複数のキーのうち少なくとも一つのキーを複数のデータフォーマットのうち少なくとも一つと関連させるステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項4
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の時間間隔であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項5
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の交換されたデータの量であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項6
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の交換されたデータの個数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項7
前記ＮＦＣセキュリティ(ＮＦＣ-ＳＥＣ)層の安全チャンネルサービスに基づいて一つの通信チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項8
前記ＮＦＣ-ＳＥＣ層の共有秘密サービスに基づいて一つの通信チャンネルを設定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項9
前記第１のキーを交換するステップは、ＮＦＣ-ＳＥＣプロトコルデータユニット(ＰＤＵ)に基づいて前記第１のキーを変更することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項10
前記第１のキーを交換するステップは、パラメーター交換(ＰＡＸ)プロトコルデータユニット(ＰＤＵ）に基づいて前記第１のキーを変更することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項11
前記第１のキーに基づいて前記データを交換するステップは、前記データを前記第１のキーで暗号化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項12
前記第１のキーに基づいて前記データを交換するステップは、前記データを前記第１のキーで復号化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項13
前記複数の電子装置のうち少なくとも一つで前記データを交換するステップ以前に前記データを認証するステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項14
近距離無線通信(ＮＦＣ)ネットワークにおける複数の電子装置間の安全な通信を行うシステムであって、複数のキーを複数の電子装置のうち少なくとも一つと共有し、第１のキーに基づいてデータを前記複数の電子装置のうち前記少なくとも一つと交換する送受信器と、前記複数のキーの中で前記第１のキーを選択し、少なくとも一つの所定基準が満足された後に前記データを交換する間に前記第１のキーを前記複数のキーのうち少なくとも一つと動的に交換するプロセッサと、から構成される第１の電子装置を含むことを特徴とするシステム。
請求項15
前記第１の電子装置は、前記複数のキーのうち少なくとも一つのキーを複数のアプリケーションのうち少なくとも一つと関連させることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項16
前記第１の電子装置は、前記複数のキーのうち少なくとも一つのキーを複数のデータフォーマットのうち少なくとも一つと関連させることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項17
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の時間間隔であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項18
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の交換されたデータの量であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項19
前記少なくとも一つの所定基準は、所定の交換されたデータの個数であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項20
前記第１の電子装置は、前記ＮＦＣセキュリティ(ＮＦＣ-ＳＥＣ)層の安全チャンネルサービスに基づいて一つの通信チャンネルを設定することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項21
前記第１の電子装置は、前記ＮＦＣ-ＳＥＣ層の共有秘密サービスに基づいて一つの通信チャンネルを設定することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項22
前記第１の電子装置は、ＮＦＣ-ＳＥＣプロトコルデータユニット(ＰＤＵ)に基づいて前記第１のキーを変更することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項23
前記第１の電子装置は、パラメーター交換(ＰＡＸ)プロトコルデータユニット(ＰＤＵ）に基づいて前記第１のキーを変更することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項24
前記第１の電子装置は、前記データを前記第１のキーで暗号化することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項25
前記第１の電子装置は、前記データを前記第１のキーで復号化することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
請求項26
前記第１の電子装置は、前記複数の電子装置のうち少なくとも一つで前記データを交換するステップ以前に前記データを認証することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。