(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークの、アイデンティティモジュールを有する移動局に対する認証方法であって、
ネットワーク側において
それぞれシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を備えた認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んでいる認証ベクトル（ＡＶｎ）のスタックが生成され、
その都度の新しい認証のためにそれぞれのスタック（ＢＡ）から、利用されていない認証ベクトル（ＡＶｉ）が選択され、該認証ベクトルの認証トークン（ＡＵＴＮｉ）およびシーケンス番号（ＳＱＮｉ）が移動局（ＭＴ）に送信され、かつ移動局側において
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信されたシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を認証のために受け入れるまたは拒絶するかどうかが決定される
そういう形式の方法において、
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に無線通信ネットワークから、所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有するどの認証トークン（ＡＵＴＮｎ）が同一のスタック（ＢＡ）に存在しているかについての情報を与え、かつ
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、スタック（ＢＡ）当たり少なくとも１つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ，ＳＱＮ）を記憶しかつ受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によって認証トークン（ＡＵＴＮｎ）のためにその都度１つのモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を割り当て、該モードパラメータは同一のスタック（ＢＡ）のすべての認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に対して同一の値を有しており、
選択された認証トークン（ＡＶｉ）のモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ）およびシーケンス番号（ＳＱＮｉ）をアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に送信し、かつ
受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）が受信したモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ）に対応する記憶されているシーケンス番号（ＳＱＮｘ）より大きいとき、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）をアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって受け入れる
請求項１記載の方法。
【請求項３】
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶について決定するためにモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）毎の計数値を記憶する
請求項２記載の方法。
【請求項４】
モードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）をスタック（ＢＡ）に循環的に割り当てる
請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によって認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に対して複数のモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を割り当て、該モードパラメータは同一のスタック（ＢＡ）のすべての認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に対して異なった値を有しておりかつ個々のスタック内にそれぞれ、認証トークン（ＡＵＴＮｎ）と同じ順序において存在しており、かつ
スタック（ＢＡ）のすべての認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に同じシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を割り当てる
請求項１記載の方法。
【請求項６】
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関して決定するために、エントリがそれぞれ１つのシーケンス番号（ＳＱＮ）およびモードパラメータ（ＭＯＤＥ）を有しているリスト（ＬＩＳＴ）を記憶する
請求項５記載の方法。
【請求項７】
受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）がリスト（ＬＩＳＴ）に現れずかつ記憶されている最小のシーケンス番号（ＳＱＮ）より大きいとき、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を受け入れる
請求項６記載の方法。
【請求項８】
受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）がリスト（ＬＩＳＴ）に現れかつ受信したモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ）がエントリされたシーケンス番号（ＳＱＮ）とともに記憶されているモードパラメータ（ＭＯＤＥ）より大きいとき、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を受け入れる
請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）において受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）が受け入れられると前記リスト（ＬＩＳＴ）を更新する
請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの特有のモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）をリザーブしかつ個々の認証ベクトル（ＡＶｎ）の緊急の要求が存在するとそれを割り当てる
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によってモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を、種々異なっているネットワーク装置によって記憶されている、認証ベクトル（ＡＶｎ）のスタック（ＢＡ）が異なっているモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を有しているように割り当てる
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
移動局（ＭＴ）に対する認証のための無線通信ネットワークであって、
ネットワーク装置（ＳＮ／ＶＬＲ，ＡＵＣ／ＨＬＲ）を備え、該ネットワーク装置は
認証ベクトル（Ａｖｎ）のスタック（ＢＡ）を生成し、該認証ベクトルはそれぞれ、シーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んでおり、
それぞれの新しい認証に対してその都度のスタックから利用されていない認証ベクトル（ＡＶｉ）を選択しかつ該選択された認証ベクトル（ＡＶｉ）のシーケンス番号（ＳＱＮｉ）および認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を移動局（ＭＴ）に送信し、かつ
移動局にアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）を備え、該アイデンティティモジュールは認証のために受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のための手段（ＵＣＣ）を有している
そういう形式の無線通信ネットワークにおいて、
無線通信ネットワークは、同一のスタックに存在している、所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に関する情報（ＭＯＤＥｎ）を生成するための手段（ＡＵＣ）を有しており、かつ
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）はスタック（ＢＡ）当たり少なくとも１つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ，ＳＱＮ）を記憶するための手段（ＵＭＭ）を有しており、該シーケンス番号は受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用される
ことを特徴とする無線通信ネットワーク。
【請求項１３】
無線通信ネットワークの認証のための移動局（ＭＴ）であって、
無線通信ネットワークはネットワーク装置（ＳＮ／ＶＬＲ，ＡＵＣ／ＨＬＲ）を有しており、該ネットワーク装置は
認証ベクトル（Ａｖｎ）のスタック（ＢＡ）を生成し、該認証ベクトルはそれぞれ、シーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んでおり、
それぞれの新しい認証に対してその都度のスタックから利用されていない認証ベクトル（ＡＶｉ）を選択し並びに該選択された認証ベクトル（ＡＶｉ）のシーケンス番号（ＳＱＮｉ）および認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を移動局（ＭＴ）に送信し、かつ
移動局はアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）を備え、該アイデンティティモジュールは認証のために受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のための手段を有している
そういう形式の移動局において、
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）は、同一のスタックに存在している、所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に関する、無線通信ネットワークから受信された情報（ＭＯＤＥ）を評価するための手段（ＵＵＣ）を有しており、かつ
アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）はスタック（ＢＡ）当たり１つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ）を記憶するための手段（ＵＭＭ）を有しており、該シーケンス番号は受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用される
ことを特徴とする移動局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の無線通信ネットワークの、移動局に対する認証方法並びに請求項１２の上位概念に記載の相応する無線通信ネットワークおよび請求項１３の上位概念に記載の相応する移動局に関する。
【０００２】
一般に、無線通信ネットワークの移動加入者の移動局が少なくとも１つのアイデンティティモジュール（ＵＭＴＳネットワークの場合 User Services Identity Module, ＧＳＭネットワークの場合 Subscriber Identity Module）を有していることが公知である。また、無線通信ネットワークにおいて複数の形式のセキュリティ機能を適用することが公知である。すなわち、ＥＰ−０８２２７２７Ａ２号には、セルラ式デジタル移動無線ネットワークの移動ユーザがＧＳＭ標準に従ってアイデンティティモジュール−ＳＩＭカード−によってその都度のネットワークに対して身元確認される、加入者認証のためおよび／または情報の暗号化のための方法およびシステムが記載されている。その際移動局と移動無線ネットワークとの間の加入者認証のためにセキュリティパラメータおよびセキュリティアルゴリズムが用いられる。
【０００３】
更に、ネットワーク認証の形のセキュリティ機能も可能であり、すなわち無線通信ネットワークは移動局に対して認証されて、通信コネクションを権限なくモニタリングするために例えば基地局のようなネットワーク装置を「クローニング」することによる悪用および変造（corruption）が検出されかつできるだけ排除されるようにする。更に３ＧＰＰの文書３ＧＴＳ３３．１０２（３ｒｄ  Generation Partnership Project）には、ネットワーク認証に関連した次世代の無線通信ネットワーク−例えばＵＭＴＳ−のセキュリティ態様を扱っているアーキテクチャが記載されている。この公知の認証方法は“signed-challenge”法に基づいている。ここでは、移動局のネットワークは次のものを送信する：１）“challenge”（ランダム数ＲＡＮＤ）、２）シーケンス番号の形の情報パラメータ、これに基づいて移動局は、移動局がこの番号を以前に利用していないことを検証することができ、および３）認証コード（message authentication code MAC）、このコードはネットワーク側で“challenge”およびシーケンス番号から形成される。認証を実施することができるようにするために、ネットワークは認証トークン（authentication token）を“challenge”と一緒に送信する。上記の情報（ＲＡＮＤ，ＡＵＴＮ）の受信後、移動局はこれらの情報の出所および整合性を認証する。その際移動局は期待される認証コード（ＸＭＡＣ）を計算しかつ到来した認証トークンに含まれている、認証コード（ＭＡＣ）の値と比較する。アイデンティティが存在している場合には、移動局は、受信したシーケンス番号が「フレッシュ」であるかどうか、すなわちこの番号がこれまでに一度も利用されなかったかどうかについての再検査を始める。このために移動局は、移動局によって既に受け入れられたシーケンス番号の履歴を評価する。認証コードの検証が成功しかつ受信したシーケンス番号の未使用が保証されると、ネットワークは加入者に対して認証されることになる。この方法では、悪用およびそういった類のことを回避するために、“challenge”の繰り返しを確実に回避することが必要である。
【０００４】
通例、シーケンス番号を有する認証トークンをそれぞれ含んでいる認証ベクトルの複数個スタック（batch）がネットワーク側において生成される。それぞれのスタックからそれぞれ新しい認証のために、利用されていない認証ベクトルが選択されかつ少なくとも、シーケンス番号が認証問い合わせにおいて移動局に送信される。それから移動局側において、アイデンティティモジュールによって、受信したシーケンス番号が認証のために受け入れられるかまたは拒絶されるが決定され、かつ認証問い合わせが返答される。
【０００５】
アイデンティティモジュールに対して、シーケンス番号が実際に「フレッシュ」に割り当てられたことを保証するために、ネットワークは、最後に送信された番号よりどんどん大きくなっていくシーケンス番号しか有していない。その場合アイデンティティモジュールは１つの個別計数器、すなわちその実時点の計数値が最後に受け入れられたシーケンス番号の値とその都度同一である計数器が必要なだけである。新しいシーケンス番号は、それが実時点の計数値より大きいときにだけ受け入れられる。しかしその場合に、送信された番号の順序が受信される番号の順序に一致しないことが起こり得る。それは例えば、移動加入者がその移動局と共に複数のネットワーク間を移動しかつ異なっているネットワーク装置にログインしようとするときである。アイデンティティモジュールが唯一の値だけを記憶するものであるならば、順序外のシーケンス番号が使用されるとき、シーケンス番号が拒絶されることになりかねない。順序外のシーケンス番号を使用することは基本的に禁止されていないが、当該番号が繰り返されるときは駄目であり、このことは確実に回避されるべきことである。
【０００６】
シーケンス番号の繰り返しを確実に識別するための理論上の方法は、アイデンティティモジュールが既に受信された番号をすべて記憶することである。一方において番号の数は原理的には制限されておらずかつ他方においてアイデンティティモジュールのメモリ容量には限界があるので、この方法が有用な時間は短い。もっと好都合な方法では、既に受信しかつ受け入れたＬ個の最大のシーケンス番号を有するリストを使用している。移動局がシーケンス番号を受信すると、移動局はこれをそのアイデンティティモジュールにおいて、それがまだ記憶されておらずかつリスト中の最小番号より大きいときにだけ受け入れる。この手法により個別例において、順番外で移動局に送信されかつ最高の番号よりその都度小さくかつ最下位のリストエントリであるシーケンス番号の利用が可能になる。このために、膨大なメモリコストの他に、整理されたリストの複雑なマネージメントが必要であり、その際とりわけ、このリストを管理するための明示マネージメント命令を定義かつ実行しなければならない。
【０００７】
従って本発明の課題は、ネットワーク認証のためのできるだけ効果的でかつ経済的な方法並びに相応の無線通信ネットワークおよび相応の移動局を提供することである。
【０００８】
この課題は、方法に関しては請求項１の特徴部分に記載の構成により、および移動局に関しては請求項１３の特徴部分に記載の構成により並びにネットワークに関しては請求項１２の特徴部分に記載の構成により解決される。
【０００９】
上に説明した方法から出発して本発明の対象によれば、
アイデンティティモジュールに無線通信ネットワークから、所属のシーケンス番号を有するどの認証トークンが同一のスタックに存在しているかについての情報を与え、かつ
アイデンティティモジュールによって、スタック当たり少なくとも１つのシーケンス番号を記憶しかつ受信したシーケンス番号の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用する。
【００１０】
本発明の対象の利点は、
アイデンティティモジュールにおいてメモリコストの要求が低減されること、
シーケンス番号の受け入れのために必要な認証がアイデンティティモジュールによって簡単になること、および
リスト運営管理のための明示管理命令が省略されること
である。
【００１１】
本発明によって、アイデンティティモジュールには、ネットワーク側においてスタック毎にシーケンス番号ないし認証トークンがどのように生成されるかの形式に関する情報が与えられ、それ故にうまくいけばスタック当たり唯一のシーケンス番号以上には、有利にはそれぞれのスタックからの最高のシーケンス番号より他は記憶する必要はなく、もはやすべてのシーケンス番号を記憶する必要はない。モデルにおけるメモリコストの低減は重大でありかつそれは大体、中位のスタックサイズの領域にある。公知の方法に対して簡単化された、最小限に低減される番号リストの管理は同じように保証されている。というのは、移動局側において、到来した番号がリストに既に含まれているかどうかの検証、およびこの番号の受け入れの際のリストの更新が回避されるからである。
【００１２】
本発明の方法において有利なのは、更に、同一のスタック内にどんなシーケンス番号が存在しているかという付加的な情報によって、ネットワークが相応のシーケンス番号を認証トークンに生成するとき、移動局を有する移動加入者の実時点の所在地に関するデータを必要としないことが可能になる。これにより、加入者は複数のネットワーク間で任意に移動することができ（ローミング）、しかもその場合に−公知の方法の場合のように−移動が原因で、これら新しい番号はまだ一度も拒否されておらず、それ故に本来は有用であるにもかかわらず、番号順序が変わったことに基づいて新しいシーケンス番号が拒絶されるというおそれもない。
【００１３】
本発明の特別有利な実施形態によれば、
無線通信ネットワークのネットワーク装置によって認証トークンのためにその都度１つのモードパラメータを割り当て、該モードパラメータは同一のスタックのすべての認証トークンに対して同一の値を有しており、
選択された認証トークンのモードパラメータおよびシーケンス番号をアイデンティティモジュールに送信し、かつ
受信したシーケンス番号が受信したモードパラメータに対応する記憶されているシーケンス番号より大きいとき、受信したシーケンス番号をアイデンティティモジュールによって受け入れる
ようにしている。
【００１４】
同一のスタックのすべてのシーケンス番号を同じに特徴付ける、スタック当たり唯一のモードパラメータによって、アイデンティティモジュールのリストに多数のシーケンス番号を記憶する必要はなくなり、このモードパラメータの生成および管理に対して必要なコストに関連したネットワーク認証が特別効果的になる。シーケンス番号の長いリストを記憶する必要に代わって、著しく僅かな番号フィールドで十分である。この同一のモードパラメータが、ネットワーク側において同一のスタックに属するシーケンス番号がどのように生成されるかという情報をアイデンティティモジュールに対して形成する。
【００１５】
本発明の実施形態によればアイデンティティモジュールによって、受信したシーケンス番号の受け入れまたは拒絶について決定するためにモードパラメータ毎の計数値を記憶するようにすれば有利であることが分かっている。このことは、移動局側において迅速および非常に僅かなコストで決定を下すために経済的でかつ効果的なメソッドである。
【００１６】
有利には、モードパラメータをスタックに循環的に割り当てる、すなわちこれらが新しい認証に対して同一のネットワークにおいてまたは異なったネットワークにおいて割り当てられるかどうかに無関係に割り当てられる。ネットワーク装置はモードパラメータの循環的な割り当てによって、認証を行う移動局の所在地に関するなんらかの情報を保存する必要もないし、これらを維持する必要もない。
【００１７】
本発明の択一的な変形例によれば、無線通信ネットワークのネットワーク装置によって認証トークンに対して複数のモードパラメータを割り当て、該モードパラメータは同一のスタックのすべての認証トークンに対して異なった値を有しておりかつ個々のスタック内にそれぞれ、認証トークンと同じ順序において存在しており、かつ
スタックのすべての認証トークンに同じシーケンス番号を割り当てる
ようにしている。種々異なったモードパラメータが、ネットワーク側において同一のスタックに属するシーケンス番号がどのように生成されるかの情報をアイデンティティモジュールに対して形成する。このようにしても、アイデンティティモジュールにおけるメモリコストの低減が生じる。
【００１８】
有利には、アイデンティティモジュールによって、受信したシーケンス番号の受け入れまたは拒絶に関して決定するために、エントリがそれぞれ１つのシーケンス番号およびモードパラメータを有しているリストを記憶する。本発明の別の実施例によれば、受信したシーケンス番号がリストに現れずかつ記憶されている最小のシーケンス番号より大きいとき、および／または受信したシーケンス番号がリストに現れかつ受信したモードパラメータがエントリされたシーケンス番号とともに記憶されているモードパラメータより大きいとき、受信したシーケンス番号を受け入れることができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つの特有のモードパラメータがリザーブされかつ個々の認証ベクトルの差し迫る要求が生じた場合に割り当てられる。これにより、ネットワーク装置の実時点の状態に応じて−それが差し迫っていないまたは差し迫っている状態にあるかで−フレキシブルに割り当てることができる通常のモードパラメータおよび特有のモードパラメータを使用することができる。
【００２０】
無線通信ネットワークのネットワーク装置によってモードパラメータを、種々異なっているネットワーク装置によって記憶されている、認証ベクトルのスタックが異なっているモードパラメータを有しているように割り当てるようにしても有利である。これにより、ネットワーク装置が大部分の時間において種々異なっているスタックに対する種々異なっているモードパラメータを使用することができ、従って認証トークンおよびその中に含まれているシーケンス番号を有する“challenge”の繰り返し（replyay）が確実に回避されることが保証されている。
【００２１】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。詳細には
図１は、アイデンティティモジュールを備えた移動局のブロック線図を示し、
図２は、ネットワーク認証のためのアイデンティティモジュールとネットワーク装置との間の通信の流れを示してる。
【００２２】
図１には、ブロック線図において移動局ＭＴの基本的な構成が示されている。移動局はユーザ装置ＵＥ（User Equipment）と、アイデンティティモジュールＵＳＩＭ（UMTS Services Identity Module）を備えたチップカードＵＩＣＣ（UMTS Identity Chip Card）とを有している。実施例は、移動局ＭＴの、将来のＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）無線通信ネットワークへの使用に関しているが、別の無線通信ネットワークにも適用することができる。移動加入者は移動局を周知のように、通信ネットワークの別の加入者または加入者のネットワーク装置と交信するために利用する。無線インタフェースを介して情報は、移動局ＭＴと無線通信ネットワークＲＮＷのネットワーク装置との間の通信コネクションにおいて（図２も参照）双伝送方向で交換される。
【００２３】
音声、データなどを含んでいることができる無線信号を送信しかつ受信するために、ユーザ装置ＵＥは送受信装置ＴＲＸを有している。これは中央制御装置ＣＣに接続されている。中央制御装置ＣＣは更に、メモリ装置ＭＭおよび入出力モジュールＩ／Ｏ−Ｍに接続されている。入出力モジュールＩ／Ｏ−Ｍはユーザ、例えば移動加入者ＳＵＢに対するインタフェースを形成して、本実施例では殊に普通は移動局の所有者である加入者の入力を受信するできるようにする。ユーザ装置ＵＥはアイデンティティモジュールＵＳＩＭにユーザ装置−チップカード−インタフェーズを介して接続されている。セルラデジタル移動無線ネットワークの移動加入者は、アイデンティティモジュールＵＳＩＭによって、該加入者がログオンされているその都度のネットワークに対してアイデンティティ確認をすることができる。アイデンティティモジュールＵＳＩＭは加入者に関連したデータおよび認証データを記憶しており、このために局所的な制御装置ＵＣＣおよび局所的なメモリ装置ＵＭＭを有している。これらは送受信装置ＴＲＸに直接かまたは中央制御装置ＣＣを介して接続されている。
【００２４】
無線通信ネットワークＲＮＷおよびその装置を移動局ＭＴないしそのアイデンティティモジュールＵＳＩＭに対して認証するために、情報を持った通信（メッセージ）の伝送が行われる。これらの情報のうち本発明およびその実施態様に対して重要である信号およびパラメータは図２に示されている。ネットワーク認証は公知の“signed challenge”プロトコルに従って行われる。これはネットワーク側の生成および割り当て並びにシーケンス番号の移動局側の記憶に結び付けられている。移動加入者ないしその移動局ＭＴをサービスしているネットワーク（serving network）ないしそのネットワーク装置の１つが、例えば加入者の所在地が更新されて（Location Update）ネットワーク内部の認証データを要求するや否や、ネットワーク装置、例えば認証装置（ＡＵＣ）が複数の認証ベクトル（quintetts）を生成する。既存の認証ベクトルが使い果たされている場合には、ネットワーク装置は新しいベクトルを生成する。所定の数、例えば５つの認証ベクトルが有利にはそれぞれ１つのスタック（バッチ）にまとめられている。それぞれの認証ベクトル（ＡＶ）は、ランダム数（ＲＡＮＤ）、応答パラメータ（ＸＲＥＳ）、暗号化キー（ＣＫ）、整合性キー（ＩＫ）および認証トークン（ＡＵＴＮ）を含んでいる。それぞれの認証トークン（ＡＵＴＮ）はシーケンス番号（ＳＱＮ）、認証コード（ＭＡＣ）および本発明の対象による付加的な情報を含んでいる。これは有利には、モードパラメータ（ＭＯＤＥ）から成っている。認証トークン（ＡＵＴＮ）ないし認証ベクトルにおけるシーケンス番号は昇べき順または降べき順で生成される。
【００２５】
それぞれの新しい認証に対して、ネットワーク認証を開始した、ネットワークの場合ＲＮＷのネットワーク装置がその都度のスタックから利用されていない認証ベクトルを選択する。その後該ネットワーク装置は選択された認証ベクトルの、シーケンス番号ＳＱＮｉ並びにモードパラメータＭＯＤＥｉを含んでいる認証トークンを認証問い合わせにおけるランダム数と一緒に無線インタフェースを介して移動局ＭＴに送信する。その際本発明の対象によるモードパラメータＭＯＤＥｉは同一のスタック中にどんなシーケンス番号が存在しているかを特徴付けるものである。種々異なっているスタックに対して種々異なっている値を有しているモードパラメータＭＯＤＥｉは同一のスタックのすべての認証トークンに対して同一である。移動局の側においてアイデンティティモジュールＵＳＩＭによって、受信したシーケンス番号ＳＱＮｉを認証のために受け入れるべきでるかまたは拒絶すべきであるかが決定され、かつ引き続いてネットワーク装置の認証問い合わせが無線インタフェースを介してネットワークＲＮＷに相応の通信を送出することによって応答される。本発明の対象によれば、アイデンティティモジュールＵＳＩＭはそのメモリ装置ＵＭＭにモードパラメータＭＯＤＥｎ毎のシーケンス番号ＳＱＮｎを記憶する。有利にはそれはその都度のスタックの最高のシーケンス番号である。それからこの番号が受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの受け入れまたは拒絶に関する決定のために使用される。従って有利には、メモリ装置ＵＭＭはモードパラメータＭＯＤＥｎのそれぞれに対して唯一のエントリＳＱＮｘしか含んでおらず、このために公知の方法の場合のようにすべてのシーケンス番号の番号リストを管理することに比べてメモリコストは最小ということになる。
【００２６】
アイデンティティモジュールＵＳＩＭに、どの認証トークンが同一のスタックに属しているかという情報を伝送する択一的な変形形態では、無線通信ネットワークのネットワーク装置から複数のモードパラメータＭＯＤＥが割り当てられるようになっている。ここでこれらのモードパラメータは同一のスタックのすべての認証トークンに対して種々異なっている値を有している。その際個別スタック内でこれらはそれぞれ、認証トークンと同じ順序で存在している。その場合スタックのすべての認証トークンに対して同じシーケンス番号ＳＱＮが割り当てられる。アイデンティティモジュールＵＳＩＭのメモリ装置ＵＭＭは、受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの受け入れまたは拒絶を決定するためのリストＬＩＳＴを有している。ここでリストのエントリはそれぞれ、シーケンス番号ＳＱＮおよびモードパラメータＭＯＤＥを含んでいる。アイデンティティモジュールＵＳＩＭがシーケンス番号ＳＱＮｉおよびモードパラメータＭＯＤＥｉを有する認証トークンを受信するや否や、このシーケンス番号の番号が番号リストＬＩＳＴに現れておらずかつ記憶されている最小のシーケンス番号ＳＱＮより大きいときに、このシーケンス番号を受け入れる。その場合この受信されたシーケンス番号ＳＱＮｉはそれが番号リストＬＩＳＴに現れかつ認証トークンに含まれているモードパラメータＭＯＤＥｉがエントリされたシーケンス番号ＳＱＮとともに記憶されたモードパラメータＭＯＤＥより大きいときにも受け入れられる。メモリ装置ＵＭＭのリストＬＩＳＴは更に受信したシーケンス番号ＳＱＮｉを受け入れる際にアイデンティティモジュールＵＳＩＭにおける制御装置ＵＣＣによって更新される。
【００２７】
アイデンティティモジュールＵＳＩＭの局所的な制御装置ＵＣＣは複数の計数値ＳＱＮ−ＭＳを使用することができる。これら数値はモードパラメータＭＯＤＥｎ毎にそれぞれ決められておりかつ受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用可能である。例えば全部でＭ個使用可能であるモードパラメータＭＯＤＥｎによって、スタックないしそれぞれ同一のスタックの認証ベクトルないし認証トークンに対するモードパラメータの割り当てを次のようにして行うことができる。すなわち、実時点のスタックが値ｍ＜Ｍを含み、次のスタックが値ｍ＋１を含んでいるようにである。実時点のスタックに値Ｍが割り当てられる場合、これに続くスタックはｍ＝１を有している。モードパラメータＭＯＤＥｎは例えば１バイトを含んでいる。このバイトはそれぞれのシーケンス番号にくっついているかまたはそれとは別個のものであるが、それと同時に伝送することができる。モードパラメータＭＯＤＥｎのこのような循環的な割り当ては、モードパラメータが同一のネットワークまたは異なっているネットワークにおける新しい認証のために生成されるべきであるかに無関係に行われる。ネットワーク装置は、モードパラメータの循環的な割り当てによって、ネットワークの認証を行わなければならない移動局の所在地に関する何らかの情報を保存する必要もないし、それを維持しておく必要もない。有利には少なくとも１つの特有のモードパラメータ、例えば値ｍ＝０をリザーブしておくことができかつ個々の認証ベクトルのネットワーク側で緊急の要求が存在する場合に割り当てることができる。本実施例において通常のモードパラメータと個々の特有のモードパラメータ０を使用することができる。これらパラメータは、ネットワーク装置の実時点の状態に応じて、ネットワーク装置が緊急でない状態にあるかまたは緊急な状態にあるかでフレキシブルに生成しかつ割り当てることができるものである。
【００２８】
ネットワーク認証のための、移動局ＭＴのアイデンティティモジュールＵＳＩＭとネットワーク装置ＳＮ／ＶＬＲ並びにＡＵＣ／ＨＬＲとの間の通信流が図２に示されており、その際この例はとりわけ、同一のスタックに存在しているすべての認証トークンに対して同一のモードパラメータを有する有利な変形形態に関している。ＳＮ（Serving Network）は移動局ＭＴをその所在地に基づいてサービスする無線通信ネットワークであり、ネットワーク装置ＶＬＲ（Visitor Location Register）およびＨＬＲ（Home Location Register）は例えば、ＧＳＭネットワークから既に公知である、データ、例えば加入者データ、サービスデータなどを記憶するための加入者データレジスタであり、一方ＡＵＣ（Authentification Center）は端末装置側におけるアイデンティティモジュールＵＳＩＭに対する相手としての認証装置であって、認証に対して必要な措置および機能の制御を引き受ける。
【００２９】
ネットワーク装置ＶＬＲは、例えば新しい地域の管轄領域に移動し、それ故にそこでログオンすべきである移動局ＭＴの「ロケーション・アップデート」後に認証を開始しかつ当該移動加入者に対するネットワーク装置ＡＵＣからの通信ＡＵＲＱ（Authentification Data Request）において認証データを要求する。ここで移動加入者の基本データをネットワーク装置ＨＬＲは使用できるようになっている。認証装置ＡＵＣはｎ個の認証ベクトルＡＶｎ（quintetts）のスタックＢＡを生成する。例えばｎ＝５であり、これには、シーケンス番号ＳＱＮｎが所属している認証トークンＡＵＴＮｎと、このスタックＢＡのすべての認証トークンＡＵＴＮｎに対して同一であるモードパラメータＭＯＤＥｎとが含まれている。到来した通信ＡＵＲＱは、ＳＱＮｎおよびＭＯＤＥｎを有するパラメータＡＶｎが含まれている通信ＡＵＲＳ（Authentification Data Response）を用いて認証装置ＡＵＣによって応答される。ネットワーク装置ＶＬＲは受信した認証トークンＡＵＴＮｎを所属のシーケンス番号ＳＱＮｎおよびモードパラメータＭＯＤＥｎと一緒に記憶しかつ新しい認証のためにスタックから相応のシーケンス番号ＳＱＮｉおよび相応のモードパラメータＭＯＤＥｉを有する利用されていない認証ベクトルＡＶｉを選択する。ネットワーク装置ＶＬＲは選択されたシーケンス番号ＳＱＮｉおよびモードパラメータＭＯＤＥｉをランダム数ＲＡＮＤと一緒に通信ＵＡＵＲＱ（User Authentification Request）に組み入れる。これは認証問い合わせとして移動局ＭＴないしそのアイデンティティモジュールＵＳＩＭに無線インタフェースを介して送信される。
【００３０】
アイデンティティモジュールＵＳＩＭは到来したシーケンス番号ＳＱＮｉを一緒に送信されたモードパラメータＭＯＤＥｎを考慮して、これを受け入れることができるかどうか、すなわち例えばネットワーク装置のクローニングによる悪用または既にその前に使用されたシーケンス番号の新たな利用（リプレイ）によるデータエラーが存在していないかどうかを検査する（図１の説明参照）。受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの拒絶が行わなければ、この認証に対して有効な個々の応答パラメータＲＥＳｉがアイデンティティモジュールＵＳＩＭによって計算されかつ通信ＵＡＵＲＳ（User Authentification Response）においてネットワーク装置ＶＬＲに送信されることができる。更に、アイデンティティモジュールＵＳＩＭは個々の暗号化キーＣＫｉ並びに個々の整合性キーＩＫｉを計算する。これらは両方とも移動局ＭＴに該当するものである。ネットワーク装置ＶＬＲは到来する応答パラメータＲＥＳｉを認証ベクトルＡＶｉに記憶されている独自の応答パラメータＸＲＥＳｉと比較しかつ２つのパラメータが一致すると認証プロシージャが成功裡に実施されたものと考察する。更にネットワーク装置は認証ベクトルＡＶｉに記憶されている暗号化キーＣＫｉ並びに整合性キーＩＫｉをネットワーク側で選択する。その後アイデンティティモジュールＵＳＩＭによってもネットワーク装置ＶＬＲによってもこれらのキーＣＫｉ並びにＩＫｉは、端末装置ないしネットワークにおいて暗号化機能および整合性機能を実施するユニットが使用することができることになる。
【００３１】
認証ベクトルのスタックＢＡの決定論的な量がｂであると仮定すると、モードパラメータに対するＭ個のモード計数器により、マーキングされた認証ベクトルの後に生成される（Ｍ−１）×ｂ個の認証ベクトルのいずれもがマーキングされた認証ベクトルの拒絶を引き起こす可能性がないことが保証される。このことは、マーキングされた認証ベクトルの後生成される（Ｍ−１）×ｂ個の認証ベクトルのそれぞれがアイデンティティモジュールＵＳＩＭによって受信することができること、その際マーキングされた認証ベクトルが受け入れられることが保証されている。アイデンティティモジュールＵＳＩＭにおいて管理される、最高のシーケンス番号ＳＱＮｉのリストの公知のメソッドを使用するとすればリストは（Ｍ−１）×ｂ個のエントリから成っていることになる。これに対してスタックのそれぞれに対して只単に唯一のシーケンス番号のスタックおよび記憶に対してそれぞれ、モードパラメータの、認証ベクトルに対する多重的な割り当てのメソッドを採用するとすれば。アイデンティティモジュールＵＳＩＭには値ｂ×（Ｍ−１）／Ｍ〜ｂだけ僅かなメモリコストが生じる。特に、端末装置側のインプリメンテーションは通例チップ単位で行われるので、そこではメモリコストは著しく重要であり、それ故に本発明により得られる、公知の方法に対するメモリ低減は大きな利点になる。本発明の特徴の別の利点は、一方において移動局の側においてアイデンティティモジュールにおいて番号の整理されたリストを生成し、保守しかつ更新するのが避けられることであり、他方においてネットワーク側において認証装置それ自体によりその時点の数のモードパラメータを管理すればいいだけで、このために別個の管理通信も必要とせず簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  アイデンティティモジュールを備えた移動局のブロック線図である。
【図２】  ネットワーク認証のためのアイデンティティモジュールとネットワーク装置との間の通信の流れを示す図である。
【図１】
0003704312.tif 000002
【図２】
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