節點和組密鑰更新方法

專利名稱：節點和組密鑰更新方法
技術領域：
本文所描述的實施例總體上涉及節點和組密鑰更新方法。
背景技術：
傳統上已經存在向在形成有向非循環圖布局的網絡中的每ー個節點分發組密鑰 的技術，該有向非循環圖布局由多個節點構成，該多個節點包括作為根節點的ー個節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。組密鑰用于驗證，以便確認到連接到網絡的每ー個節點的通信是否是可能的。在這種技術中，從根節點(邊緣路由器)起向每個節點分發被加密的組密鑰。在該情況下，包含加密的組密鑰的組密鑰分發消息被從高層級節點傳送到低層級節點。當在姆ー個節點加入組時在姆ー個節點和根節點之間執行的網絡接入驗證成功時，產生在組密鑰的分發時用于加密的加密密鑰。每次連接到網絡的節點改變時，更新組密鑰，并且，如在組密鑰分布消息中那樣分發組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含組密鑰，其中，對于在網絡中能夠對其進行通信的每個節點對該組密鑰進行加密。

發明內容
本發明的目的是提供一種節點和組密鑰更新方法，所述組密鑰更新方法能夠在更新組密鑰時減少在網絡中要發送和接收的組密鑰更新消息的數量，所述網絡形成具有多個節點的有向非循環圖布局，所述多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。通常，根據ー個實施例，作為網絡的根節點的節點包括產生單元、加密單元和發送単元，其中所述網絡形成由多個節點構成的有向非循環圖布局，所述多個節點包括作為所述根節點的該節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。所述產生單元產生組密鑰和列表，所述列表指示第一節點，所述第一節點被禁止對其分發所述組密鑰。所述加密單元對所述組密鑰進行加密，使得其能夠被在所述根節點的子節點中的、除了所述第一節點之外的第一子節點解密。所述發送單元發送包含加密的組密鑰和所述列表的第一消息，所述加密的組密鑰是對于所述第一子節點加密的所述組密鑰。根據如上所述的節點，可以減少組密鑰更新消息的數量。


圖I是說明根據ー個實施例的網絡的圖；圖2是說明第一節點裝置的功能結構的圖；圖3是說明組密鑰更新消息的數據結構的圖4是說明非第一節點裝置的功能結構的圖；圖5是說明組密鑰更新處理的概述的順序圖；圖6是說明由第一節點裝置執行的處理的過程的流程圖；圖7是說明由非第一節點裝置執行的處理的過程的流程圖；以及圖8是說明根據ー種修改的MKB的結構和設備密鑰的分配的圖。
具體實施例方式將參考附圖詳細描述根據本實施例的更新節點和組密鑰的方法。
第一實施例假定根據本實施例的網絡形成樹形結構的布局，該網絡形成由多個節點構成的有向非循環圖布局，該多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點之間具有父-子關系。圖I說明了根據本實施例的形成樹形結構的布局的網絡。在圖I中所說明的網絡具有三個層級，每ー層級具有在相鄰的層級的節點之間的父-子關系。在最上層級存在作為根節點的第一節點裝置50，在從頂部起的第二層級處存在第二節點裝置60a和60b，并且在最低層級處存在作為葉節點的第三節點裝置70a、70b和70c。第二節點裝置60a和60b是第一節點裝置50的子節點，第三節點裝置70a和70b是第二節點裝置60a的子節點，而第三節點裝置70c是第二節點裝置60b的子節點。當不必區分第一節點裝置50、第二節點裝置60a和60b與第三節點裝置70a、70b和70c時，這些設備僅被稱為節點裝置。當必須將第一節點裝置50與除了第一節點裝置50之外的節點裝置區分開時，后ー種裝置可以有時被稱為非第一節點裝置。每ー個節點裝置已經向其分配了用于識別每ー個節點裝置的節點標識信息。接下來描述根據本實施例的節點裝置的硬件結構。該節點裝置具有使用通用計算機硬件結構，并且包括控制單元，諸如CPU(中央處理單元)，其整體地控制該裝置；主存儲単元，諸如R0M(只讀存儲器)或RAM(隨機存取存儲器)，其存儲各種數據或各種程序；輔助存儲單元，諸如HDD (硬盤驅動器)或CD (緊致盤)驅動器設備，其存儲各種數據和各種程序；通信I/F(接ロ)，用于控制與外部裝置的通信；以及，總線，其使這些單元互連。用于顯示信息的顯示單元和用于接受用戶的指令的輸入的諸如鍵盤或鼠標的操作輸入單元可以有線或無線地連接到節點裝置。用于組密鑰的分發的加密的加密密鑰被分配到非第一節點裝置的每ー個，其中，每ー個非第一節點裝置的輔助存儲單元包括分配給它的加密密鑰和分配給其子節點的加密密鑰。另ー方面，第一節點裝置50的輔助存儲單元存儲分別向第ニ節點裝置60a和60b分配的加密密鑰，第二節點裝置60a和60b是第一節點裝置50的子節點。用于識別加密密鑰的加密密鑰標識信息被分配給每ー個加密密鑰。接下來將描述由上述硬件結構中的節點裝置實現的各種功能。第一節點裝置50的功能結構和非第一節點裝置的功能結構彼此不同。因此，將分別地描述這些結構。首先將參考圖2描述第一節點裝置50的功能結構。第一節點裝置50包括通信控制單元51和密鑰更新控制單元52。通過由第一節點裝置50的通信I/F和第一節點裝置50的CPU執行存儲在主存儲單元和輔助存儲單元中的各種程序來實現通信控制單元51的功能。通過第ー節點裝置50的CPU執行存儲在主存儲單元和輔助存儲單元中的各種程序來實現密鑰更新控制單元52的功能。
通信控制單元51控制與非第一節點裝置的通信，并且對應于發送単元和接收單元。具體地說，通信控制單元51發送由用于作為第一節點裝置50的子節點的第二節點裝置60a和60b的后面描述的密鑰更新控制單元52產生的組密鑰更新消息，從第二節點裝置60a和60b接收指示組密鑰更新消息的接收的發送確認消息，或者向連接到網絡的所有節點裝置發送后面描述的組密鑰更新完成消息。密鑰更新控制單元52控制組密鑰的更新，并且對應于產生単元和加密單元。具體地說，密鑰更新控制單元52根據預定更新條件來創建新組密鑰和組密鑰分發禁止列表，該組密鑰分布禁止列表指示作為組密鑰被禁止分發的目標的非第一節點裝置(以下稱為分發禁止節點)的節點標識信息。假定向組密鑰 分配用于識別組密鑰的組密鑰標識信息。預定更新條件表示例如改變形成網絡的節點裝置。分發禁止節點是被拉出網絡的非第一節點裝置；或者，根據例如涉及網絡使用的合同暫時或永久地被禁止使用網絡的非第一節點裝置。對于前一種分發禁止節點，密鑰更新控制單元52周期地或在可選的時間通過通信控制単元51檢測連接到網絡的非第一節點裝置，以便將被拉出網絡的非第一節點裝置檢測為分發禁止節點，并且獲得對應的非第一節點裝置的節點標識信息。對于后一種分發禁止節點，對應的分發禁止節點的節點標識信息被預先存儲在例如第一節點裝置50的輔助存儲單元中，并且，密鑰更新控制單元52從輔助存儲單元讀取和獲取對應的節點標識信息。密鑰更新控制單元52對于第一節點裝置50的子節點中的、不是分發禁止節點的子節點創建組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包括被加密以便能夠被對應的子節點解密的組密鑰(以下稱為加密的組密鑰)，并且密鑰更新控制單元52通過通信控制單元51來發送組密鑰更新消息。在此，作為第一節點裝置50的子節點的第二節點裝置60a和60b不被假設為分發禁止節點。在該情況下，密鑰更新控制單元52通過使用被分配給第二節點裝置60a的加密密鑰來特別地對新的組密鑰進行加密，創建包括被加密的組密鑰(加密的組密鑰)和分布禁止節點列表的組密鑰更新消息，并且通過通信控制單元51向第二節點裝置60a發送結果。類似地，密鑰更新控制單元52通過使用被分配到第二節點裝置60b的加密密鑰來對新的組密鑰進行加密，創建包括加密的組密鑰和分布禁止節點列表的組密鑰更新消息，并且通過通信控制單元51向第二節點裝置60b發送結果。圖3是說明組密鑰更新消息的數據結構的視圖。組密鑰更新消息包括組密鑰信息和分布禁止節點列表。組密鑰信息包括作為通過使用加密密鑰加密的組密鑰的加密組密鑰、用于識別組密鑰的組密鑰標識信息和用于識別用于加密組密鑰的加密密鑰的加密密鑰標識信息。在圖3中的示例中，分發禁止節點列表指示作為列表元素的分發禁止節點的N個節點標識信息和該列表元素的數量N(列表元素數量)。組密鑰更新消息的數據結構不限于在圖3中所示的數據結構，只要它至少包括加密組密鑰和分發禁止節點列表。當通信控制單元51從被發送組密鑰更新消息的所有子節點(在此為第二節點裝置60a和60b)接收發送確認消息時，密鑰更新控制單元52通過通信控制單元51同時向連接到網絡的所有節點發送指示組密鑰是可用的組密鑰更新完成消息，以使組密鑰生效。使組密鑰生效意味著組密鑰用于驗證，該驗證用于確認對連接到網絡的節點裝置的通信是否是可能的。接下來將參考圖4來描述非第一節點裝置的功能結構。非第一節點裝置包括通信控制單元81和密鑰更新控制單元82。通過由非第一節點裝置的通信I/F和非第一節點裝置的CPU執行存儲在主存儲單元和輔助存儲單元中的各種程序來實現通信控制單元81的功能。由通過非第一節點裝置的CPU執行存儲在主存儲單元和輔助存儲單元中的各種程序來實現密鑰更新控制單元82的功能。通信控制單元81控制與非第一節點裝置的子節點或父節點的通信，并且對應于發送單元和接收單元。具體地說，通信控制單元81從非第一節點裝置的父節點接收組密鑰更新消息，發送由后述的密鑰更新控制單元82對于非第一節點裝置的子節點產生的組密鑰更新消息，從父節點接收用于指示組密鑰更新消息的接收的發送確認消息，在從父節點接收發送確認消息后向非第一節點裝置的父節點發送該發送確認消息，或者同時地接收從第一節點裝置50發送的組密鑰更新完成消息。當后述的密鑰更新控制單元82在從非第一節點裝置的父節點接收到組密鑰更新消息后未創建組密鑰更新消息吋，則通信控制單元81向非第一節點裝置的父節點發送該發送確認消息，而不發送組密鑰更新消息。密鑰更新控制單元82控制組密鑰的更新，并且對應于解密單元和加密單元。具體 地說，當通過通信控制單元81從自己的父節點接收到組密鑰更新消息時，密鑰更新控制單元82獲取在組密鑰更新消息中包含的加密的組密鑰和組密鑰分發禁止列表，并且使用向其分配的加密密鑰對加密的密鑰進行解密，以獲得組密鑰。當非第一節點裝置具有子節點時，對應的非第一節點裝置的密鑰更新控制單元82創建包含組密鑰的組密鑰更新消息，該組密鑰被加密以使得其能夠由對應的子節點解密(以下稱為加密的組密鑰)，并且通過通信控制單元81向在子節點中的、其節點標識信息未被組密鑰分發禁止列表指示的子節點發送結果。具體地說，密鑰更新控制單元82通過使用分配給子節點的加密密鑰來對組密鑰進行加密，創建組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含作為被加密的組密鑰的加密組密鑰和在所接收的組密鑰更新消息中包含的分發禁止節點列表，并且密鑰更新控制單元82通過通信控制單元81來發送結果。當非第一節點裝置沒有子節點時，或當即使它具有子節點但所有的子節點是分發禁止節點吋，即，當子節點的所有節點標識信息都被組密鑰分發禁止列表指示時，密鑰更新控制單元82不創建節點組密鑰更新消息。當通過通信控制單元81從第一節點裝置50接收組密鑰更新完成消息吋，密鑰更新控制單元82使被解密的所獲得的組密鑰生效。接下來描述根據本實施例的用于更新在網絡中的組密鑰的組密鑰更新處理。圖5是說明組密鑰更新處理的概述的順序圖。第一節點裝置50根據預定更新條件來創建新的組密鑰和組密鑰分發禁止列表，該組密鑰分發禁止列表指示分發禁止節點的節點標識信息。在此，假定第三節點裝置70b是分發禁止節點。因此，第一節點裝置50創建用于指示第三節點裝置70b的節點標識信息的組密鑰分發禁止列表。因為作為第一節點裝置50的子節點的第二節點裝置60a和60b不是分發禁止節點，所以第一節點裝置50分別對于第二節點裝置60a和60b創建組密鑰更新消息。具體地說，第一節點裝置50通過使用被分配給第二節點裝置60a和60b的加密密鑰來對該組密鑰進行加密，并且創建組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含作為被加密的組密鑰的加密的組密鑰和組密鑰分發禁止列表。使用具有發送確認的單播，第一節點裝置50向第二節點裝置60a發送對于第二節點裝置60a創建的組密鑰更新消息(步驟SI)，并且向第二節點裝置60b發送對于第二節點裝置60b創建的組密鑰更新消息(步驟S2)。當接收到從第一節點裝置50發送的組密鑰更新消息時，第二節點裝置60a獲取在組密鑰更新消息中包含的加密組密鑰和組密鑰分發禁止列表，并且通過使用分配給第二節點裝置60a的加密密鑰來對加密的組密鑰進行解密，以便獲得組密鑰。第二節點裝置60a參考由組密鑰分發禁止列表指示的節點標識信息，以便確定作為第二節點裝置60a的子節點的第三節點裝置70a和70b中的第三節點裝置70b是分發禁止節點，由此確定不創建和向第三節點裝置70b發送組密鑰更新消息。然后，第二節點裝置60a通過使用分配給作為第二節點裝置60a的子節點中的、除了分發禁止節點之外的子節點的第三節點裝置70a的加密密鑰來對組密鑰進行加密，并且創建組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含作為被加密的組密鑰的加密組密鑰和組密鑰分發禁止列表。第二節點裝置60a使用具有發送確認的單播發送對于第三節點裝置70a創建的組密鑰更新消息(步驟S3)。當接收到從第一節點裝置50發送的組密鑰更新消息時，如第二節點裝置60a中那樣，第二節點裝置60b參考由在組密鑰分發禁止列表所指示的節點標識信息。在該情況下，第二節點裝置60b確定作為第二節點裝置60b的子節點的第三節點裝置70c不是分發禁止節點，由此它通過使用分配給第三節點裝置70c的加密密鑰來對組密鑰進行加密，并且創建組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含作為被加密的組密鑰的加密的組密鑰和組密鑰分發禁止列表。第二節點 裝置60b然后使用具有發送確認的單播來發送對于第三節點裝置70c創建的組密鑰更新消息(步驟S4)。當接收到從作為父節點的第二節點裝置60a發送的組密鑰更新消息時，第三節點裝置70a向第二節點裝置60a發送用于指示組密鑰更新消息的接收的發送確認消息，因為第三節點裝置70a沒有自己的子節點(步驟S5)。當接收到從作為父節點的第二節點裝置60b發送的組密鑰更新消息時，如在第三節點裝置70a中那樣，第三節點裝置70c向第二節點裝置60b發送用于指示組密鑰更新消息的接收的發送確認消息，因為第三節點裝置70c沒有自己的子節點(步驟S6)。當接收到從第三節點裝置70a發送的發送確認消息時，第二節點裝置60a向作為父節點的第一節點裝置50發送該發送確認消息(步驟S7)。當接收到從第三節點裝置70c發送的發送確認消息吋，如在第二節點裝置60a中那樣，第二節點裝置60b向作為父節點的第一節點裝置50發送該發送確認消息(步驟S8)。當接收到從第二節點裝置60a和第二節點裝置60b發送的發送確認消息吋，第一節點裝置50同時向連接到網絡的所有節點裝置發送用于指示組密鑰是可用的組密鑰更新完成消息(步驟S9)，以便使組密鑰生效。可以使用廣播或組播來進行該同時發送。當接收到組密鑰更新完成消息時，第二節點裝置60a和60b以及第三節點裝置70a和70b使從組密鑰更新消息獲取的組密鑰生效，其中所述組密鑰更新消息是從相應的父節點接收的。如上所述，組密鑰被更新。參考圖6描述在如上所述的組密鑰更新處理中由第一節點裝置50執行的處理的細節。如上所述，第一節點裝置50根據預定的更新條件來創建新的組密鑰和組密鑰分發禁止列表P，該組密鑰分發禁止列表P指示分發禁止節點的節點標識信息(步驟S20)。在此假定，指示第一節點裝置50的子節點的節點標識信息的列表被定義為L，假定從其接收到關于組密鑰更新消息的發送確認消息的子節點的節點標識信息的列表被定義為T，T的初始值被定義為“空”，用于指示是否可以發送組密鑰更新完成消息的組密鑰更新完成消息發送標記被定義為S，并且，S的值被定義為“假”。
第一節點裝置50然后確定“L為空”的條件是否為真(步驟S21)。如果這個條件為真，則第一節點裝置50進行到步驟S25，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S22。在步驟S22中，第一節點裝置50從由L指示的節點標識信息中提取一條未提取的節點標識信息。所提取的那個被定義為X。第一節點裝置50確定“由P表示X”是否為真(步驟S23)。如果這個條件為真，則第一節點裝置50返回到步驟S21，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S24。在步驟S24中，第一節點裝置50通過使用被分配給對應于X的節點裝置(在此，第二節點裝置60a和60b中的任何ー個)的加密密鑰來對組密鑰進行加密，創建包含P和作為被加密的組密鑰的加密的組密鑰KEYMAT的組密鑰更新消息M，向對應于X的節點裝置發送結果，并且將X加到T上。在步驟S25，第一節點裝置50確定“T是空”的條件是否為真。如果這個條件為真，則第一節點裝置50進行到步驟S29，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S26。在步驟S26中，第一節點裝置50等待關于在步驟S24中發送的組密鑰更新消息的發送確認消息 的接收，其中，第一節點裝置50將作為第一節點裝置50等待接收發送確認消息的對象的子節點的節點標識信息指定為X，并且從T刪除X。然后，第一節點裝置50確定“接收到發送確認消息”的條件，即，“發送確認的結果是成功”的條件是否為真(步驟S27)。如果條件為真，則第一節點裝置50進行到步驟S28，而如果這個條件為假，則它返回到步驟S25。在步驟S28中，第一節點裝置50將S指定為真，然后返回到步驟S25。在步驟S29，第一節點裝置50確定“S為真，，的條件是否為真。如果這個條件為真，則第一節點裝置50進行到步驟S30，而如果這個條件是假，則第一節點裝置50結束該處理。在步驟S30中，第一節點裝置50同時向連接到網絡的所有節點裝置發送密鑰更新完成消息，以便使組密鑰生效，然后結束該處理。將參考圖7來描述在上述的組密鑰更新處理期間由非第一節點裝置執行的處理的細節。如上所述，當從父節點接收到組密鑰更新消息M吋，非第一節點裝置獲取在組密鑰更新消息中包含的加密的組密鑰和組密鑰分發禁止列表P，并且通過使用分配給非第一節點裝置的加密密鑰來對加密的組密鑰KEYMAT進行解密，以便獲得組密鑰K (步驟S40)。在此假定，用于指示非第一節點裝置的子節點的節點標識信息的列表被定義為L，假定從其接收到關于組密鑰更新完成消息的發送確認消息的子節點的節點標識信息被定義為T，并且T的初始值被定義為“空”。然后，非第一節點裝置確定“L為空”的條件是否為真(步驟S41)。如果這個條件為真，則非第一節點裝置進行到步驟S45，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S42。在步驟S42中，非第一節點裝置從由L指示的節點標識信息中提取一條未提取的節點標識信息。所提取的那個被定義為X。第一節點裝置50確定“由P表示X”的條件是否為真(步驟S43)。如果這個條件為真，則第一節點裝置50返回到步驟S41，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S44。在步驟S44中，第一節點裝置50通過使用被分配給對應于X的節點裝置的加密密鑰來對組密鑰進行加密，創建包含P和加密的組密鑰KEYMATi的組密鑰更新消息M,向對應于X的節點裝置發送結果，并且將X加到T上。在步驟S45，非第一節點裝置確定“T為空”的條件是否為真。如果這個條件為真，則非第一節點裝置進行到步驟S47，而如果這個條件為假，則它進行到步驟S46。在步驟S46中，非第一節點裝置等待關于在步驟S44中發送的組密鑰更新消息的發送確認消息的接收，其中，非第一節點裝置將作為非第一節點裝置等待接收發送確認消息的對象的子節點的節點標識信息指定為X，并且從T刪除X。在步驟S47中，非第一節點裝置向父節點發送該發送確認消息。其后，非第一節點裝置確定從第一節點裝置50發送的密鑰更新完成消息的接收是否成功(步驟S48)。如果確定結果為是，則非第一節點裝置進行到步驟S49，而如果確定結果為否，則它結束處理。在步驟S49中，非第一節點裝置使該組密鑰生效，然后結束該處理。如上所述，在形成具有多個節點的有向非循環圖布局的網絡中當更新組密鑰吋，使用具有發送確認的單播，以從網絡的根節點到低層級的順序在具有父-子關系的節點裝置中順序地發送包含新的加密的組密鑰和密鑰更新禁止節點列表的組密鑰更新消息，其中，所述多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點之間具有父-子關系。因此，由各個節點裝置發送的組密鑰更新消息的數量不取決于其中存在對應的節點裝置的層級，并且，可以減少在網絡中接收和發送的組密鑰更新消息的總數。可以以廣播或組播來在具有低可靠性的網絡中更新組密鑰。
在上述實施例中，由節點裝置的每ー個執行的各種程序可以被存儲在連接到諸如互聯網的網絡的計算機上，并且可以經由網絡通過下載而被提供。各種程序也可以以可安裝格式或可執行格式的文件的形式而被記錄在計算機可讀記錄介質上中，以便被提供為計算機程序產品，該計算機可讀記錄介質例如是⑶-ROM、軟盤(FD)、⑶-R或DVD (數字通用盤)。在上述實施例中，可以將節點裝置包含到電表、電動汽車、傳感器、家用電子設備、蓄電池、太陽能發電設備或諸如HEMS (家庭能量管理系統)、BEMS (建筑物EMS)和CEMS (社區EMS)的能量設備內。在上述實施例中，當子節點是休眠時，節點裝置可以中斷組密鑰更新消息的發送，直到該子節點變得正常為止。在該情況下，當從該子節點接收到特定分組(例如，IEEE802. 15. 4的數據請求MAC幀)時，節點裝置可以認為該子節點返回到正常狀態，從而向該子節點發送組密鑰更新消息。在上述實施例中，第一節點裝置50可以在向第一節點裝置50的子節點中的、除了分發禁止節點之外的子節點發送組密鑰更新消息后再次以預定的時間間隔來發送組密鑰更新消息。即使在第一節點裝置50在從對應的子節點接收發送確認消息中成功或失敗的情況下，即，根據從對應的子節點接收發送確認消息的結果，第一節點裝置50可以同時地發送組密鑰更新完成消息，以便使組密鑰生效。非第一節點裝置可以在向自己的子節點中的、除了分發禁止節點之外的子節點發送組密鑰更新消息后再次以預定時間間隔來發送組密鑰更新消息。即使在非第一節點裝置在從對應的子節點接收發送確認消息中成功或失敗的情況下，即，根據從對應的子節點接收發送確認消息的結果，非第一節點裝置可以向自己的父節點發送該發送確認消息。當非第一節點裝置在接收組密鑰更新消息中失敗，或在接收組密鑰更新消息中成功但是在接收組密鑰更新完成消息中失敗時，非第一節點裝置可以通過使用在JP-A2010-108520 (KOKAI)中描述的組密鑰分發方法來獲取更新的組密鑰。在上述實施例中，可以基于通過路由協議創建的布局信息形成具有多個節點的有向非循環圖布局，該多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。例如，可以基于由在參考文獻I中指定的RPL(用于低功率和有損網絡的IPv6路由協議)創建的DODAG(面向目的地的有向非循環圖)的信息來形成有向非循環圖布局。(參考文獻 l)http://tools. ietf. org/html/draft-ietf-roll-rpl-15在上述實施例中，當子節點具有多個父節點吋，該子節點在該多個父節點中選擇一個父節點(以下稱為代表性父節點)。當子節點從該代表性父節點接收到組密鑰更新消息時，如在上述實施例中那樣，它創建組密鑰更新消息，并且向在自己的子節點中的除了分發禁止節點之外的子節點發送結果，并且當該子節點從對應的子節點接收到發送確認消息時，它向代表性父節點發送該發送確認消息。另ー方面，當具有多個父節點的子節點從除了代表性父節點之外的父節點接收到組密鑰更新消息吋，它以它如同沒有自己的子節點那樣操作。換句話說，子節點不對在從除了代表性父節點之外的父節點接收的組密鑰更新消息中包含的加密組密鑰進行解密，使得它不創建和向自己的子節點發送組密鑰更新消息。
在上述實施例中，用于對組密鑰進行加密的加密密鑰不限于在上述示例中的那些。例如，向子節點分配的公用密鑰可以被用作加密密鑰。僅被子節點和父節點共享的共享密鑰可以被用作加密密鑰。MKB(介質密鑰塊)可以被用作加密密鑰。例如由第一節點裝置50創建MKB，其中，向非第一節點裝置的每ー個分配在MKB中包括的設備密鑰。圖8是說明根據本實施例的修改的、MKB的結構和向非第一節點裝置分配充當加密密鑰的設備密鑰。在圖8中所示的MKB中，多個設備密鑰Kl、K21、K22、K31至K34以及K41至K48具有一維樹形結構。在該樹形結構中，在最上層級中存在的根節點是設備密鑰K1，并且在最低層級中存在的葉節點是設備密鑰K41至K48。非第一節點裝置的每ー個被分配到樹形結構的葉節點的每ー個，并且在樹形結構中從根節點到葉節點的路徑上的ー組設備密鑰作為加密密鑰被分配到非第一節點裝置的每ー個。例如，向第二節點裝置60a分配設備密鑰“DK2 = (ΚΙ, K21，K31，K42) ”，向第二節點裝置60b分配設備密鑰“DK3 = (Kl，K21，K32，K43) ”，向第三節點裝置70a分配設備密鑰“DK4 = (Kl，K21，K32，K44) ”,向第三節點裝置70b分配設備密鑰“DK5 = (Kl，K22，K33，K45) ”，并且向第三節點裝置70c分配設備密鑰“DK6 = (ΚΙ, K22，K33，K46) ”。在如上所述的結構中，第一節點裝置50可以將在組密鑰更新消息中包含的加密組密鑰設置為通過使用分配到各個的非第一節點裝置的各自的有效設備密鑰對組密鑰GK進行加密而獲得的ー組加密組密鑰，即設置為{E (GK，DK2)，E (GK，DK3)，E (GK，DK4)，E (GK，DK5)，E (GK，DK6)}。在此，E(m,y)是通過使用y加密m而獲得的值。如在上述實施例中，當第三節點裝置70b是分發禁止節點時，可以使第三節點裝置70b的設備密鑰DK5無效。在該情況下，第ー節點裝置50可以從在組密鑰更新消息中包含的加密組密鑰中排除E(GK，DK5)。另一方面，當從自己的父節點接收到組密鑰更新消息時，非第一節點裝置的每ー個通過使用向其分配的設備密鑰來對加密的組密鑰進行解密。當非第一節點裝置的每ー個向自己的子節點發送組密鑰更新消息吋，它可以發送從自己的父節點接收的組密鑰更新消息，而不使用向對應的子節點分配的作為加密密鑰的設備密鑰來對組密鑰進行加密。具體地說，在圖5中的組密鑰更新處理中，第一節點裝置50在步驟SI和S2中分別向第二節點裝置60a和60b發送組密鑰更新消息，該組密鑰更新消息包含ー組加密組密鑰和組密鑰分發禁止列表。在步驟S3中，當接收到從第一節點裝置50發送的組密鑰更新消息時，第二節點裝置60a獲取在組密鑰更新消息中包含的一組加密組密鑰和組密鑰分發禁止列表，通過使用向第二節點裝置60a分配的設備密鑰來對在該ー組加密的組密鑰中包含的加密組密鑰(在此為E(GK，DK2))進行解密，以便獲得組密鑰。第二節點裝置60a然后向第三節點裝置70a發送從第一節點裝置50接收的組密鑰更新消息。步驟S4與步驟S3相同。即使通過如上所述的結構，在形成具有多個節點的有向非循環圖布局的網絡中，可以在組密鑰的更新時減少要接收或發送的組密鑰更新消息的數量，其中，該多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。此外，非第一節點裝置變得不必對組密鑰進行加密，并且非第一節點裝置不必存儲向自己的子節點分配的加密密鑰。根據如上所述的至少ー個實施例的節點，該節點包括產生單元、加密單元和發送単元。該產生單元產生組密鑰和列表，該列表指示禁止將該組密鑰分發到的的第一節點。該加密單元對該組密鑰進行加密，使得其能夠被在該根節點的子節點中的、除了該第一節點 之外的第一子節點解密。該發送單元發送包含加密的組密鑰和該列表的第一消息，該加密的組密鑰是對于該第一子節點加密的組密鑰。因此，可以減少組密鑰更新消息的數量。雖然已經描述了特定實施例，但是僅通過示例提供了這些實施例，并且這些實施例不意圖限制本發明的范圍。實際上，可以以各種其他形式來體現本文中所述的新穎實施例；此外，可以在不偏離本發明的精神的情況下對本文中所描述的實施例的形式進行各種省略、替代和改變。所附權利要求和它們的等價物意圖涵蓋落在本發明的范圍和精神內的這樣的形式或修改。
權利要求
1.ー種作為網絡的根節點的節點，所述網絡通過多個節點形成有向非循環圖布局，所述多個節點包括作為所述根節點的節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系，所述節點包括 產生單元，其產生組密鑰和列表，所述列表指示禁止將所述組密鑰分發到的第一節點； 加密單元，其加密所述組密鑰以獲得加密的組密鑰，使得其能夠被在所述根節點的子節點中的、除了所述第一節點之外的第一子節點解密；以及 發送單元，其發送包含所述加密的組密鑰和所述列表的第一消息，所述加密的組密鑰是對于所述第一子節點加密的所述組密鑰。
2.根據權利要求I所述的節點，進ー步包括接收單元，所述接收単元從所述第一子節點接收第二消息，所述第二消息指示接收到所述第一消息， 其中，所述發送単元以預定的時間間隔重新發送被發送到所述第一子節點的所述第一消息，并且根據關于所述第一消息的、來自所述第一子節點的所述第二消息的接收的結果，向所述多個節點發送第三消息，所述第三消息指示所述組密鑰是可用的。
3.根據權利要求I或2所述的節點，其中，所述加密単元通過使用向所述第一子節點分配的公開密鑰來對所述組密鑰進行加密。
4.根據權利要求I或2所述的節點，其中，所述加密単元通過使用僅在所述根節點和所述第一子節點之間共享的共享密鑰來對所述組密鑰進行加密。
5.根據權利要求I或2所述的節點，其中，所述加密単元通過使用介質密鑰塊來對所述組密鑰進行加密。
6.ー種節點，它是除了形成由多個節點構成的有向非循環圖布局的網絡的根節點之外的第一節點，所述多個節點包括作為所述根節點的節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系，所述節點包括 接收單元，其從所述第一節點的父節點接收第一消息，所述第一消息包含加密的組密鑰和列表，所述加密的組密鑰是被加密以使得能夠被所述第一節點解密的組密鑰，所述列表指示禁止將所述組密鑰分發到的第二節點； 解密單元，其對所述加密的組密鑰進行解密，以獲得所述組密鑰； 加密單元，其對所述組密鑰進行加密以使在所述第一節點的所述子節點中的、除了由所述列表指示的所述第二節點之外的第一子節點能夠對所述組密鑰進行解密；以及 發送單元，其發送第二消息，所述第二消息包含所述加密的組密鑰和所述列表，所述加密的組密鑰是對于所述第一子節點加密的所述組密鑰。
7.根據權利要求6所述的節點，其中，當不存在所述第一節點的子節點或所述第一子節點時，所述發送単元向所述父節點發送用于指示所述第一消息的接收的第三消息。
8.根據權利要求7所述的節點，其中，當存在所述第一子節點時，所述接收単元從所述第一子節點接收用于指示所述第二消息的接收的第四消息，并且 當存在所述第一子節點時，所述發送単元以預定的時間間隔重新發送向所述第一子節點發送的所述第二消息，并且根據從所述第一子節點發送的所述第四消息的接收的結果來向所述父節點發送所述第三消息。
9.根據權利要求6至8中的任何ー項所述的節點，其中，所述接收単元接收第五消息，所述第五消息是從所述根節點發送的并且指示所述組密鑰是可用的，并且 所述節點進ー步包括生效單元，所述生效単元在接收到所述第五消息時使所述組密鑰生效。
10.根據權利要求6至8中的任何ー項所述的節點，進ー步包括選擇單元，所述選擇單元在存在多個父節點時從所述多個父節點中選擇第一父節點， 其中，所述解密單元不對在從在所述多個父節點中的、除了所述第一父節點之外的第ニ父節點接收的所述第一消息中包含的所述加密的組密鑰進行解密。
11.一種在網絡中的組密鑰更新方法，所述網絡形成具有多個節點的有向非循環圖布局，所述多個節點包括作為根節點的一個節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系，其中，所述根節點 產生組密鑰和列表，所述列表指示禁止將所述組密鑰分發到的第一節點； 加密所述組密鑰，使得其能夠被在所述根節點的子節點中的、除了所述第一節點之外的第一子節點解密；以及 發送包含所述加密的組密鑰和所述列表的第一消息，所述加密的組密鑰是對于所述第一子節點加密的所述組密鑰，并且除了所述根節點之外的第二節點 從所述第二節點的父節點接收第二消息，所述第二消息包含所述加密的組密鑰和列表，所述加密的組密鑰是被加密以便能夠被所述第二節點解密的組密鑰，所述列表指示第三節點，所述第三節點是被禁止對其分發所述組密鑰的對象； 對所述加密的組密鑰進行解密，以獲得所述組密鑰； 對所述組密鑰進行加密，使得其能夠被在所述第二節點的所述子節點中的、除了由所述列表指示的所述第三節點之外的第二子節點解密；以及 發送第三消息，所述第三消息包含所述加密的組密鑰和所述列表，所述加密的組密鑰是對于所述第二子節點加密的所述組密鑰。
12.根據權利要求11所述的組密鑰更新方法，其中 所述根節點以預定的時間間隔重新發送被發送到所述第一子節點的所述第一消息，當所述第二節點的所述子節點或所述第二子節點不存在時，所述第二節點向所述父節點發送用于指示所述第二消息的接收的第六消息，并且當所述第ニ子節點存在時，所述第ニ節點以預定的時間間隔重新發送被發送到所述第二子節點的所述第三消息，并且根據來自所述第二子節點的指示所述第三消息的接收的第七消息的接收的結果來向所述父節點發送所述第六消息， 根據來自所述第一子節點的指示所述第一消息的接收的所述第四消息的接收的結果，所述根節點向所述多個節點發送用于指示所述組密鑰是可用的第五消息，以便使所述組密鑰生效，并且 所述多個節點的全部或ー些接收所述第五消息，并且使所述組密鑰生效。
13.ー種節點，它是除了通過多個節點形成有向非循環圖布局的網絡的根節點之外的第一節點，所述多個節點包括作為所述根節點的節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系，所述節點包括 接收單元，其從所述第一節點的父節點接收包括通過使用介質密鑰塊加密的組密鑰和列表，所述加密的組密鑰是被加密以使得能夠被所述第一節點解密的組密鑰，所述列表指示禁止將所述組密鑰分發到的第二節點； 解密單 元，其對所述加密的組密鑰進行解密以獲得所述組密鑰；以及發送單元，其發送包括所述加密的組密鑰和所述列表的第二消息，所述加密的組密鑰是對于第一子節點加密的所述組密鑰。
全文摘要
根據一個實施例，一種作為網絡的根節點的節點包括產生單元、加密單元和發送單元，其中，該網絡形成由多個節點構成的有向非循環圖布局，該多個節點包括作為該根節點的節點并且在相鄰層級的節點中具有父-子關系。該產生單元產生組密鑰和列表，該列表指示禁止將組密鑰分發到的第一節點。該加密單元對該組密鑰進行加密，使得其能夠被在該根節點的子節點中的、除了該第一節點之外的第一子節點解密。該發送單元發送包含加密的組密鑰和該列表的第一消息，該加密的組密鑰是對于該第一子節點加密的組密鑰。
文檔編號H04L9/08GK102694647SQ20111043944
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年3月25日
發明者大場義洋, 山中晉爾, 田中康之 申請人:株式會社東芝