Способ и устройство передачи данных, и способ и устройство обмена данными

Способ и устройство передачи данных, и способ и устройство обмена данными

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу и устройству передачи данных и к способу и устройству обмена данными, которые можно применять, например, для дистанционного управления электронным оборудованием по радио.

Уровень техники

Для пультов дистанционного управления, которые управляют электронным оборудованием, таким как телевизионный приемник, диапазон ISM (промышленного, научного и медицинского использования), составляющий 2,4 ГГц, предлагает преимущество, состоящее в том, что использование радиочастотных волн уменьшает взаимные помехи блокирующего объекта по сравнению с инфракрасным режимом и также расширяет дальность действия. В последнее время, в том, что касается пульта дистанционного управления в режиме обмена данных на радиочастотах (называется режимом RF в соответствующих случаях), разрабатывают стандарт (называемый стандартом RF4CE, в соответствующих случаях) на основе соглашения, достигнутого между Zigbee (зарегистрированный товарный знак) и консорциумом RF4CE (радиочастота для бытовых электронных устройств: RF технология для продуктов бытовых электронных устройств).

Поскольку радиоволны распространяются во всех направлениях, пульт дистанционного управления в режиме RF подвержен риску тому, что другое лицо, присутствующее рядом, будет считывать (выполнять скимминг) передаваемых данных, или выполнять операции с электронным оборудованием, используя фальшивый пульт дистанционного управления, как если бы это был действительный пульт (выдача себя за другое устройство). В частности, в последнее время все чаше возникают случаи, когда телевизионные приемники соединяют с Интернет, для выполнения транзакций с банками или для покупок, используя обмен информацией о наличности или кредитных картах. Необходимость в повышении безопасности таким образом увеличивается.

В PTL 1 описано, что в пульте дистанционного управления в режиме RF должен содержаться общий ключ для шифрования как на передающей стороне, так и на приемной стороне, для улучшения безопасности.

Список литературы

Патентная литература

PTL 1: Публикация находящейся на экспертизе заявки №2009-049916 на японский патент

"Обзор системы передачи данных пульта дистанционного управления"

Ниже будет описан стандарт RF4CE, в основном, в отношении безопасности. Как показано на фиг.1, модуль 101 передачи устройства передачи, например, пульта 100 дистанционного управления и модуль 201 приема, предусмотренный в устройстве приема, например в телевизионном приемнике 200, выполняют RF радиосвязь. Передающая антенна обозначена как 102 и приемная антенна обозначена как 202. Радиоволна, передаваемая из передающей антенны 102 в приемную антенну 202, будет называться RF сигналом пульта дистанционного управления. В случае двусторонней связи дополнительно добавляют еще один набор модуля передачи и модуля приема.

Сигнал, соответствующий операции, выполняемой с кнопочной матрицей 104 пульта 100 дистанционного управления, передают в блок 103 управления передачей, и код, генерируемый блоком 103 управления, подают в модуль 101 передачи. Модуль 201 приема принимает передаваемый сигнал через модуль 101 передачи, антенну 102 и приемную антенну 202. Модуль 201 приема подает код в блоке 203 управления приемом. Блок 203 управления приемом управляет операцией электронного оборудования на стороне приема, например, в телевизионном приемнике 200, в соответствии с принятым кодом. В некоторых фактических вариантах осуществления существуют конфигурации, в которых модуль 101 передачи и блок 103 управления передачей интегрированы вместе, и модуль 201 приема и блок 203 управления приемом интегрированы вместе.

Пульт 100 дистанционного управления и телевизионный приемник 200 выполняют двустороннюю связь в заданном режиме радиосвязи. В качестве режима связи в соответствии со стандартом RF4CE используется, например, IEEE (Институт инженеров по электронике и радиотехнике) 802.15.4. IEEE 802.15.4 представляет собой название для спецификации беспроводной сети, работающей на коротком расстоянии, называемой PAN (персональная вычислительная сеть) или W (беспроводная) PAN.

Скорость передачи данных изменяется от нескольких десятков кбит/с до нескольких сотен кбит/с, и расстояние связи изменяется от нескольких десятков метров до нескольких сотен метров. Кроме того, радиосвязь выполняют на основе фрейма. Размер одного фрейма составляет максимум 133 байтов, включающий в себя полезную нагрузку (от 0 до 127 байтов) плюс заголовок (6 байтов).

Такая система дистанционного управления, основанная на стандарте RF4CE, имеет проблему, состоящую в том, что система непреднамеренно управляет оборудованием, таким, которое установлено в соседней комнате или в соседнем доме. В соответствии с этим, когда телевизионный приемник вновь куплен и установлен, необходимо установить взаимно однозначное соответствие (называемое составлением пары) для обеспечения возможности управления телевизионным приемником с помощью пульта дистанционного управления. Составление пары означает, что пульт дистанционного управления и электронное оборудование, которым требуется управлять, оба выполняют обмен своими ID (информация идентификации). Даже когда составление пары будет установлено, существуют такие риски, что управление собственным оборудованием будет выполнять злоумышленная третья сторона, и RF сигнал будет перехвачен, и секретная информация, такая как персональная информация, будет украдена.

В стандарте RF4CE, в качестве меры против скимминга, в результате которого принимают RF сигнал дистанционного управления, и информацию воруют, содержание кода делают непонятным, даже при мониторинге RF сигнала дистанционного управления. В качестве способа достижения этого шифруют часть полезной нагрузки, которая содержит код. Значение счетчика фреймов, которое никогда не принимает одно и то же значение дважды, используют как ключ для шифрования для части полезной нагрузки, предотвращая таким образом возможность использования того же ключа на основе фрейма. Счетчик фрейма постепенно увеличивают при каждой передаче.

Кроме того, даже когда фрейм RF сигнала дистанционного управления захватывают, и этот фрейм снова передают, такой фрейм не будет принят. Таким образом, фрейм со значением, которое является тем же или меньшим, чем величина подсчета счетчика фреймов (называется величиной подсчета фреймов), принятый в прошлом, не будет принят. Благодаря такой обработке, становится возможным предотвратить прием дважды одного и того же фрейма. Кроме того, даже когда фрейм будет захвачен, и этот фрейм с установленным большим значением величины подсчета фрейма будет передан, зашифрованная часть не может быть дешифрована, поскольку ключ дешифрования для части полезной нагрузки не соответствует.

"Режим передачи"

Как показано на фиг.2, код, который должен быть передан (данные полезной нагрузки), передают в модуль 101 передачи из блока 103 управления передачей, и блок 105 приема данных полезной нагрузки принимает этот код. Счетчик 106 фреймов выполняет последовательное увеличение сигнала подсчета, который генерируют каждый раз, когда блок 105 приема данных полезной нагрузки принимает данные полезной нагрузки. Значение величины подсчета фрейма, генерируемое счетчиком 106 подсчета фреймов, содержат в энергонезависимом запоминающем устройстве. Величину подсчета фрейма подают в схему 107 "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" (называемую шлюзом X-OR) вместе с данными ключа, содержащимися в блоке 108 содержания ключей, и ключ шифрования генерируют из шлюза 107 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Данные полезной нагрузки из блока 105 приема данных полезной нагрузки подают в блок 109 шифрования AES (Усовершенствованный стандарт шифрования). В блоке 109 шифрования AES данные полезной нагрузки шифруют, используя ключ шифрования из шлюза 107 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Зашифрованные данные полезной нагрузки из блока 109 шифрования AES передают в блок ПО формирования фреймов. В блоке ПО формирования фреймов формируют данные, отформатированные, как описано ниже.

Выход блока ПО формирования фрейма передают в блок 111 формирования пакета и преобразуют в структуру пакета. Выходные данные блока 111 формирования пакета подают в блок 112 модуляции. В блоке 112 модуляции выполняют процесс модуляции, такой как QPSK (квадратурная манипуляция с фазовым сдвигом) или модуляции расширения. Хотя это не показано, RF сигнал дистанционного управления передают в модуль 201 приема через передающую антенну и приемную антенну. Величину подсчета счетчика 106 фреймов последовательно увеличивают, когда заканчивается передача фреймов.

"Модуль приема"

Как показано на фиг.3, в модуле 201 приема, RF сигнал дистанционного управления принимают из модуля 101 передачи через передающую антенну и приемную антенну, хотя они не показаны. Принятый сигнал дистанционного управления подают в блок 204 демодуляции, где выполняют для него процесс демодуляции. Демодулированный выходной сигнал блока 204 демодуляции подают в блок 205 сортировки пакета, и пакеты сортируют. И в качестве противоположной функции для блока 111 формирования пакетов модуля 101 передачи блок 205 сортировки пакетов выполняет процесс разборки пакетов.

Отсортированные пакеты подают в блок 206 анализа фрейма. И, наоборот, для модуля ПО формирования фреймов модуля 101 передачи блок 206 анализа фрейма выполняет процесс разборки фреймов. Значение подсчета фрейма, отделенное блоком 206 анализа фрейма, подают в блок 207 проверки значения подсчета фрейма. Значение подсчета фрейма, полученное в блоке сохранения значения 208 подсчета фрейма, подают в блок 207 проверки значения подсчета фрейма.

Блок 208 сохранения значения подсчета фрейма формируют на основе энергонезависимого запоминающего устройства. В блоке 207 проверки значения подсчета фрейма определяют, является ли или нет принятое значение подсчета фрейма приемлемым значением. Таким образом, значение подсчета фрейма принятого фрейма и содержащееся значение подсчета фрейма на стороне приема сравнивают друг с другом. Если принятое значение подсчета фрейма больше, чем содержащееся значение подсчета фрейма, принятое значение подсчета фрейма определяют как приемлемое значение и зашифрованную полезную нагрузку передают в блок 211 дешифрования AES. В противном случае, принятое значение подсчета фрейма определяют как неприемлемое, так, что весь принятый фрейм отбрасывают и вводят состояние, в котором ожидают приема следующего фрейма.

Значение подсчета фрейма, определенное как приемлемое значение в блоке 207 проверки значения подсчета фрейма подают в логический элемент 209 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Данные ключа, содержащиеся в блоке 210 содержания ключа, подают в логический элемент 209 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, и ключ дешифрования выводят из логического элемента 209 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Зашифрованные данные полезной нагрузки, отделенные в блоке 206 анализа фрейма, и ключ дешифрования подают в блок 211 дешифрования AES, и данные полезной нагрузки дешифруют и выводят. Дешифрованные данные полезной нагрузки подают в блок 212 передачи данных полезной нагрузки и передают в блок 203 управления приемом. В момент времени, когда дешифрование соответствующим образом будет закончено и будет выведена полезная нагрузка, значение подсчета фрейма для принятого фрейма содержится в блоке 208 сохранения значения подсчета фрейма.

Количество битов счетчика 302 фреймов определяют как 4 байта в соответствии со стандартом RF4CE. Значение подсчета фрейма последовательно увеличивают от значения "1" при каждой передаче фрейма после установления пары. Поскольку количество битов составляет 4 байта, значение подсчета не становится полным при нормальном использовании пульта дистанционного управления, поэтому значение, которое использовалось однажды, никогда не используется снова. Логическая операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выполняемая для ключа, обмен которым выполняют во время формирования пары, и значения подсчета счетчика фреймов находят, и выход функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ используют в качестве фактического ключа шифрования. В соответствии с этим шифрование с использованием того же значения ключа, не возникает во всех фреймах.

"Структура данных и процесс шифрования/дешифрования одного фрейма"

Формат одного фрейма сигнала RF пульта дистанционного управления, передаваемого между модулем 101 передачи и модулем 201 приема, является таким, как показано на фиг.4А. Часть заголовка расположена в начале одного фрейма, счетчик фреймов (4 байта) вставлен следующим, и, кроме того, размещен код (зашифрованные данные полезной нагрузки) такой, как команда. Для части заголовка формат, предписанный в IEEE 802.15.4, используется так, как он есть. В части заголовка описаны адрес назначения (pan_id, короткий адрес) и адрес источника (pan_id, короткий адрес).

Для выполнения обмена данными заранее выполняют формирование пары во взаимно однозначном соответствии и выполняют обмен адресами обеих сторон и ключами в одно время. Стороны, формирующие пару, выполняют обмен ключами с одинаковыми значениями, сгенерированными по случайному числу непосредственно после формирования пары, и каждый содержит ключ другого, и использует этот ключ для шифрования/дешифрования полезной нагрузки при последующем обмене данными. Зашифрованные данные полезной нагрузки шифруют с использованием ключа шифрования, формируемого из значения подсчета фрейма, и ключа, обмен которым был выполнен ранее. CRC (цикличный избыточный код) для детектирования ошибок вставляют в конце одного фрейма. Систему RF идентифицируют по заголовку. В качестве алгоритма шифрования, как один пример, используется AES.

Выполняют обмен данными, при котором передают один фрейм, во время передачи данных от одного к другому, при котором источник и место назначения каждое уникально ограничено до одного. Этим управляют с помощью адресов в части заголовка, и если другой адрес источника/адрес назначения будет записан в части заголовка, соответствующий фрейм не будет принят.

Шифрование/дешифрование выполняют так, как показано на фиг.4В. Ключи 301 и 310, обмен которыми выполняют во время формирования пары, содержатся в соответствующих энергонезависимых запоминающих устройствах модуля 101 передачи и модуля 201 приема. Ключи 301 и 310 имеют одинаковые значение. На фиг.2 и фиг.3 части данных ключа, сохраненные в блоке 108 сохранения ключа и в блоке 210 сохранения ключа, соответственно, соответствуют ключам 301 и 310.

Счетчик 302 фреймов (счетчик 106 фреймов на фиг.2) модуля 101 передачи последовательно увеличивают каждый раз, когда блок 303 формирования фреймов/передачи передает один фрейм. Ключ шифрования генерируют с использованием логического элемента 304 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (логический элемент 107 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на фиг.2) из величины подсчета фрейма для счетчика 302 фреймов и данных 301 ключа, и данные полезной нагрузки шифруют с использованием ключа шифрования в блоке 305 шифрования.

Данные, имеющие формат передачи, показанный на фиг.4А, передают из блока 303b формирования фрейма/передачи в модуль 201 приема. Блок 311 приема/определения определяет, является ли величина подсчета принятого фрейма приемлемой величиной. Для выполнения такого определения используется значение подсчета фрейма, содержащееся в блоке 312 сохранения значения подсчета фрейма (4 байта). Когда принятое значение подсчета фрейма больше, чем сохраненное значение подсчета фрейма, принятое значение подсчета фрейма определяют, как приемлемое значение, и зашифрованную полезную нагрузку передают в блок 211 дешифрования AES. В противном случае, принятое значение подсчета фрейма определяют как неприемлемое таким образом, что весь принятый фрейм будет отброшен и будет выполнен переход в состояние, в котором ожидается прием следующего фрейма.

Зашифрованные данные полезной нагрузки фрейма, значение подсчета фрейма которого определяют как приемлемое значение в блоке 311 приема/определения фрейма, подают в блок 313 дешифрования, и дешифруют зашифрованные данные полезной нагрузки. Ключ дешифрования генерируют путем подачи ключа 310, обмен которым был выполнен во время формирования пары, и значения величины подсчета фрейма, содержащегося в блоке 312 сохранения значения подсчета фрейма (4 байта), в логический элемент 314 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Поток обработки, выполняемый в соответствии с конфигурацией, показанной на фиг.4, будет описан со ссылкой на фиг.5. В модуле 101 передачи, на этапе ST1 выполняют передачу данных. Передаваемые данные имеют описанный выше формат фрейма. На этапе ST2 значение подсчета фрейма получают из счетчика 302 фреймов (энергонезависимое запоминающее устройство). На этапе ST3 генерируют ключ шифрования на основе значения подсчета фрейма и данных ключа, обмен которыми был выполнен во время формирования пары. На этапе ST4 данные (полезную нагрузку) шифруют с помощью блока 305 шифрования.

Зашифрованные данные преобразуют в данные, структурированные в формате фрейма (этап ST5). На этапе ST6 передают данные в формате фрейма. На этапе ST7 значение подсчета счетчика 302 фреймов (энергонезависимое запоминающее устройство) последовательно увеличивают. Процесс передачи данных заканчивается последовательностью обработки, описанной выше.

В модуле 201 приема данные (RF сигнал дистанционного управления), переданные из модуля 101 передачи, принимают (этап ST11). Значение подсчета фрейма в пределах принятого фрейма сравнивают со значением подсчета, содержащимся в блоке 31 сохранения значения подсчета фрейма (энергонезависимое запоминающее устройство) (этап ST12). На этапе ST12 выполняют процесс в блоке 311 приема/определения фрейма.

Когда принятое значение подсчета фрейма больше, чем содержащееся значение подсчета фрейма, определяют, что принятый фрейм является приемлемым. В случае приемлемого фрейма, принятую зашифрованную полезную нагрузку передают в блок 313 дешифрования, и ключ дешифрования генерируют из значения подсчета фрейма и данных ключа, обмен которым был выполнен во время формирования пары (этап ST13). На этапе ST14 зашифрованные данные дешифруют с помощью блока 313 дешифрования. Дешифрованные данные выводят в блок управления приемом. В то время, когда дешифрование соответствующим образом закончено, и выводят полезную нагрузку, значение подсчета фрейма принятого фрейма содержат в блоке 312 сохранения значения подсчета фрейма.

В случае, когда условие, что принятое значение подсчета фрейма должно быть больше, чем содержащееся значение подсчета фрейма, не удовлетворяется, определяют, что принятый фрейм является неприемлемым. Когда его определяют как неприемлемый, весь принятый фрейм отбрасывают и ожидают приема следующего фрейма. Процесс приема данных заканчивается последовательностью процессов, упомянутых выше.

Сущность изобретения

Техническая задача

Как описано выше, для выполнения стандарта RF4CE значение счетчика фреймов должно быть сохранено в соответствующих энергонезависимых запоминающих устройствах как на стороне передачи, так и на стороне приема. Энергонезависимое запоминающее устройство представляет собой счетчик 106 (302) фреймов модуля 101 передачи и блок 208 (312) сохранения значения подсчета фрейма модуля 201 приема. Если значение подсчета фреймов будет потеряно и происходит возврат к исходному значению (=1) в одном из модуля 101 передачи и модуля 201 приема, возникает проблема, состоящая в том, что становится невозможным либо выполнить обмен данными, или поддерживать безопасность.

"Проблемы, возникающие при использовании энергонезависимого запоминающего устройства"

Как известно, энергонезависимое запоминающее устройство имеет следующие характерные особенности.

1. Количество стираний после записи ограничено.

2. Подвержено ограничениям напряжения источника питания во время записи/стирания.

3. Выход из под контроля, происходящий во время записи, может привести к разрушению программы в некоторых случаях.

4. Существует срок содержания информации после записи при практическом использовании.

Энергонезависимое запоминающее устройство, имеющее эти характерные особенности, использовали для содержания данных программы, которые не подвергают частой перезаписи. Энергонезависимое запоминающее устройство непригодно для вариантов использования, в которых, как в системах пульта дистанционного управления, часто выполняют операции с пультом дистанционного управления и значение подсчета фрейма часто перезаписывают. Кроме того, для пультов дистанционного управления обычно используют батарею в качестве источника питания, и использование источника питания в виде батареи создает проблемы. Проблемы, ассоциированные с использованием энергонезависимого запоминающего устройства, будут подробно описаны ниже.

Вначале будет описана проблема 1, возникающая из особенности "Количество стираний после записи ограничено". В пульте дистанционного управления (сторона передачи) счетчик фреймов обновляют каждый раз, когда нажимают на кнопку. Когда постоянно нажимают на кнопку, необходимо обновлять счетчик фреймов и передавать обновленный результат через каждые 50 мс. Например, когда пользователь нажимает на кнопку непрерывно в течение 1 секунды, счетчик фреймов обновляется 20 раз.

Если обновленное значение содержится только в RAM, когда источник питания прекращает работу из-за отказа контакта батареи, который происходит резко, или когда возникает отказ при выполнении операции из-за электростатических шумов, значение в RAM невозможно содержать. Даже когда кнопку нажимают после восстановления подачи питания, становится невозможным узнать, сколько раз счетчик фреймов изменял свое значение, что означает, что значение подсчета, переданное в прошлом, требуется передать снова, что не может быть принято на стороне приема. В результате, возникает ситуация, в которой операция с использованием пульта дистанционного управления не работает.

То же относится к значению подсчета фрейма на стороне приема. Если только самое большое принятое значение подсчета будет просто сохранено в RAM, содержащееся значение может быть стерто, например, путем преднамеренного отключения источника питания. До тех пор, пока значение подсчета фрейма не будет сохранено в энергонезависимом запоминающем устройстве, невозможно обеспечить безопасность и обмен данными.

В используемых фактически системах как модуль передачи, так и модуль приема воплощены в микрокомпьютере на одной микросхеме, используемой для управления. Для сохранения значения подсчета фрейма в энергонезависимом запоминающем устройстве используется функция запоминающего устройства типа флэш, включенного в микрокомпьютерную микросхему. В микрокомпьютерах, в которых не используется запоминающее устройство типа флэш, внешне предоставляют микросхему, специально выполняющую функцию энергонезависимого запоминающего устройства (EEPROM (электрическое стираемое программируемое ROM) и т.п.).

Для обновления данных в запоминающем устройстве типа флэш, все данные в пределах блока, которому принадлежат данные, предназначенные для обновления, должны быть когда-нибудь удалены. В соответствии с этим, все данные, находящиеся в блоке, в который включены данные, предназначенные для обновления, временно сохраняют в RAM, которое представляет собой энергозависимое запоминающее устройство. Обновление данных выполняют в RAM. С другой стороны, блок в запоминающем устройстве типа флэш стирают, и обновленные данные записывают в уже удаленный блок. Как запоминающее устройство типа флэш, так и EEPROM обеспечивают ограниченное количество записей/стираний, и данные в них могут быть записаны/удалены всего лишь от нескольких сотен раз, вплоть до нескольких десятков тысяч раз, самое большее, прежде, чем будет достигнут конец его срока службы.

При условии, что процесс записи будет выполнен только для одной области, каждый раз, при обновлении значения подсчета счетчика фреймов, конец срока службы быстро достигается. Например, в случае, когда гарантировано 100 записей/стираний, конец срока службы наступит через 5 секунд, и в случае, когда гарантированы 10000 записей/стираний, конец срока службы достигается через 500 секунд (всего лишь, через 8 минут).

В качестве облегчающей это положение меры стандарт RF4CE устанавливает такую меру, что операции работают без проблем, если запись/стирание выполняют один раз через каждые 1024 раза. В соответствии с этой спецификацией, если сторона передачи забывает значение подсчета, содержащееся в RAM, которое предусматривает рабочую область, фрейм передают в следующий раз путем добавления значения подсчета 1024 к значению, содержащемуся в энергонезависимом запоминающем устройстве. Ситуация, когда забывают значение подсчета, возникает, когда, например, применяют сброс в микрокомпьютере. Таким образом, операция работает без проблемы, даже если запись будет выполнена один раз через каждые 1024 раза. Такая облегчающая мера продлевает срок службы приблизительно в 1000 раз. Однако даже этот продленный срок службы гораздо короче срока службы, требуемого для бытового оборудования.

Срок службы энергонезависимого запоминающего устройства представляет не количество записей, а количество стираний на основе блока стирания. Для увеличения количества записей, когда размер данных, предназначенных для записи, является малым относительно блока стирания (например, приблизительно 1/10 или меньше), стираемый блок разделяют по размеру данных. Например, один блок стираемого модуля устанавливают как 1 килобайт, и 1 килобайт разделяют на модули по 4 байта. Затем, каждый раз, когда происходит запись, запись выполняют по одному модулю одновременно. Способ увеличения количества записей по сравнению с количеством стираний таким образом был предложен. С помощью такого способа, если размер блока стирания в 1000 раз больше размера данных, предназначенных для записи, срок службы может быть расширен приблизительно до 1000 раз, поскольку 1000 частей данных могут быть записаны в один блок. Этот способ требует 1 килобайта области энергонезависимого запоминающего устройства для значения подсчета (4 байта).

Кроме того, также был предложен способ использования множества блоков стирания и выполнения записей в распределенном виде, уменьшая таким образом количество стираний на один блок стирания. В таком способе, для получения в 10 раз большего срока службы, требуется в 10 раз большее запоминающее устройство блока стирания. Изготовители, пытающиеся поставлять микрокомпьютеры с одной микросхемой для стандарта RF4CE, предлагают увеличивать количество записей путем использования области в пределах одного блока стирания множество раз и путем использования множества блоков стирания. Однако для некоторых из них требуются всего 4 килобайта области энергонезависимого запоминающего устройства для величины подсчета (4 байта). Как описано выше, способ уменьшения количества стираний представляет собой проблему, состоящую в том, что используются большие емкости запоминающего устройства.

Проблема 2, возникающая из особенности "2. Подвержено ограничениям напряжения источника питания во время записи/стирания", будет описана ниже. В пульте (блоке) дистанционного управления часто используют батарею в качестве источника питания. Короткий срок службы батареи означает затраты на использование и больше проблем при замене батареи для пользователя. Таким образом, для сведения к минимуму замены батареи требуется продлить срок службы батареи.

Срок службы батареи может быть улучшен двумя способами: подавляют ток и устанавливают низким напряжение, при котором батарея становится не рабочей и разряженной. Однако, в случаях, когда запоминающее устройство типа флэш используется как функции микрокомпьютера на одной микросхеме, в большинстве случаев спецификация составлена так, что напряжение во время записи/стирания запоминающего устройства типа флэш является более высоким, чем рабочее напряжение микрокомпьютера.

В качестве примера, заданный микрокомпьютер требует источника питания с рабочим напряжением до 2,0 В или выше и требует источника питания 2,7 В во время операции записи/стирания запоминающего устройства типа флэш. Поэтому в случаях, когда происходит запись/стирание в энергонезависимом запоминающем устройства во время нормального использования, как в стандарте RF4CE, когда напряжение на батарее становится равным или ниже, чем напряжение записи/стирания для запоминающего устройства типа флэш, батарея достигает своего конца срока службы, и требуется замена батареи.

Проблема 3, возникающая из свойства "3. Выход из под контроля, происходящий во время записи, может привести к разрушению программы в некоторых случаях ", будет описана ниже. Для пульта дистанционного управления обычно используют батарею. Необходимо рассмотреть случаи, когда во время использования, напряжение не поступает в цепь из-за плохого контакта и т.п., в результате чего программа микрокомпьютера не может правильно работать. Кроме того, необходимо учесть случаи, когда цепь или программа микрокомпьютера отказываются правильно работать из-за статического электричества и т.п. Хотя пульт дистанционного управления становится неработоспособным в любом из этих случаев, в случае простого выхода из под контроля программы микрокомпьютера, это восстанавливается путем перезагрузки батареи.

Однако когда возникает программный выход из под контроля, в то время как энергонезависимое запоминающее устройство записывает/стирает, если программа микрокомпьютера будет записана в запоминающем устройстве типа флэш, становится не только невозможно записывать данные, но и сама программа может быть разрушена в некоторых случаях. Когда разрушается программа, ее невозможно восстановить путем сброса батареи, и требуется заменить сам пульт дистанционного управления.

Проблема 4, возникающая из особенности "4. Существует срок содержания информации после записи при практическом использовании", будет описана ниже. Существует общий способ увеличения количества записей в энергонезависимом запоминающем устройстве. В соответствии с этим способом, во время стирания/записи, время записи уменьшают, чтобы таким образом ненадежно записать информацию. Однако время содержания данных становится коротким при использовании такого способа записи. Также возможно достичь оптимизации путем составления баланса между количеством записей и сроком содержания данных. Однако такой способ не пригоден для случаев, когда существуют длительные периоды неиспользования, как в пульте дистанционного управления.

"Проблемы, возникающие при работе компьютера"

Счетчик фреймов определен как 4 байта в стандарте RF4CE. В соответствии с этим счетчик фреймов может подсчитывать вплоть до 4294967295 (приблизительно 4,2 миллиарда) этапов, причем эта сумма эквивалентна приблизительно 6,8 годам, даже когда подсчет увеличивается на 1 каждые 50 мс, если предположить, что на кнопку пульта дистанционного управления непрерывно нажимают. Таким образом, полная величина подсчета не достигается при нормальном использовании.

Однако предположим, что человек со злоумышленными намерениями перехватил фрейм сигнала RF пульта дистанционного управления и передал на сторону приема фрейм, значение счетчика фреймов которого было изменено так, чтобы оно было близко к значению полного подсчета. В этом случае, значение счетчика на стороне приема резко увеличивается, создавая такие проблемы, как неработоспособность авторизованного пульта дистанционного управления и уменьшение количества возможных приемов на стороне приема.

В соответствии с этим, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ передачи данных и устройство, и способ обмена данными и устройство, которые позволяют решить проблемы, связанные с энергонезависимым запоминающим устройством, и проблемы, ассоциированные со счетчиком фреймов, как описано выше.

Решение проблемы

Для решения описанных выше проблем настоящее изобретение относится к способу передачи данных, включающему в себя:

этап запроса, на котором выполняют запрос в устройство приема, когда значение подсчета является недействительным, принимают первое случайное число, генерируемое в устройстве приема, и сохраняют значение n подсчета, которое было первым сгенерировано из первого случайного числа в энергозависимом запоминающем устройстве;

этап шифрования, состоящий в шифровании данных, предназначенных для передачи по значению n подсчета;

этап передачи, состоящий в передаче данных в формате фрейма, включающем в себя значение n подсчета и зашифрованные данные; и

этап изменения значения подсчета, состоящий в изменении значения подсчета, сохраненного в энергозависимом запоминающем устройстве, каждый раз при передаче данных,

в котором, когда измененное значение превышает установленный диапазон, подают запрос в устройство приема, принимают второе случайное число, отличающееся от первого случайного числа, сгенерированного в устройстве приема, и значение n'(≠n) подсчета, которое было вначале сгенерировано из второго случайного числа, сохраняют в энергозависимом запоминающем устройстве, и

этап шифрования, этап передачи и этап изменения значения подсчета повторяют путем использования значения n' подсчета.

Данное изобретение относится к устройству передачи данных, включающему в себя:

средство запроса, предназначенное для запроса в устройство приема, когда значение подсчета недействительно, приема первого случайного числа, генерируемого в устройстве приема, и сохранения значения n подсчета, которое было первым сгенерировано из первого случайного числа в энергозависимом запоминающем устройстве;

средство шифрования, предназначенное для шифрования данных, предназначенных для передачи по значению подсчета;

средство передачи, предназначенное для передачи данных в формате фрейма, включающего в себя значение n подсчета и зашифрованные данные; и

средство изменения значения подсчета, предназначенное для изменения значения подсчета, сохраненного в энергозависимом запоминающем устройстве, каждый раз, когда передают данные,

в котором, когда измененное значение превышает установленный диапазон, выполняют запрос в устройство приема, принимают второе случайное число, отличающееся от первого случайного числа, сгенерированного в устройстве приема, и значение n'(≠n) подсчета, которое было первым сгенерировано из второго случайного числа, сохраняют в энергозависимом запоминающем устройстве, и

процесс шифрования с помощью средства шифрования, процесс передачи с помощью средства передачи и процесс изменения значения подсчета с помощью средства изменения значения подсчета повторяют, используя значения n' подсчета.

Данное изобретение относится к способу обмена данных, с помощью которого выполняют обмен данными через радиоканал, выполненный с возможностью двустороннего обмена данными между устройством передачи и устройством приема, в котором:

способ передачи данных включает в себя

этап запроса, состоящий в подаче запроса в устройство приема, когда значение подсчета недействительно, прием первого случайного числа, сгенерированного в устройстве приема, и сохранение значение n подсчета, которое было первым сгенерировано из первого случайного числа, в энергозависимое запоминающее устройство,

этап шифрования, состоящий в шифровании данных, предназначенных для передачи, по значению n подсчета,

этап передачи данных передачи в формате фрейма, включающем в себя значение n подсчета и зашифрованные данные, и

этап изменения значения подсчета, состоящий в изменении значения подсчета, сохраненного в энергозависимом запоминающем устройстве, каждый раз, когда передают данные,

в котором, когда измененное значение превышает установленный диапазон, запрос подают в устройство приема, принимают второе случайное число, отличающееся от первого случайного числа, сгенерированного в устройстве приема, и значение n'(≠n) подсчета, которое было первым сгенерировано из второго случайного числа, сохраняют в энергозависимом запоминающем устройстве, и

этап шифрования, этап передачи и этап изменения значения подсчета повторяют, используя значения n' подсчета; и

способ приема данных включает в себя

этап отклика на