(57)【要約】  ワイヤレス・ネットワーク中の部内者の偽造から同報された管理制御メッセージを保護するためのワイヤレス通信装置および方法の実施例が一般にここに記述される。
2009505569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同報メッセージをアクセス・ポイントによって１またはそれ以上の関連する通信局へ送信する段階であって、前記同報メッセージは同報キーで保護され、前記同報メッセージを受信する前記関連する通信局は前記同報メッセージを前記同報キーで認証し、かつ返答メッセージを生成し、各返答メッセージは前記返答メッセージを生成する前記通信局のセッション・キーで保護された前記同報メッセージのハッシュを含む、段階と、
前記アクセス・ポイントで受信された各返答メッセージの前記ハッシュを確認する段階と、
前記通信局のある通信局から受信した前記ハッシュが確認できない場合、取消メッセージを送信する段階であって、前記取消メッセージは、前記同報メッセージが前記アクセス・ポイントから生じたものでないことを前記通信局のある通信局へ示し、前記取消メッセージは、前記通信局のある通信局のセッション・キーで保護される、段階と、
を含むことを特徴とするメッセージを同報する方法。
【請求項２】
前記同報メッセージを受信する前記通信局は、メッセージ完全性コードを前記同報キーで演算することにより、前記同報メッセージを認証することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、複数の通信局を含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク中の前記アクセス・ポイントによって実行され、前記アクセス・ポイントと関連する前記通信局の各々は、個々の通信を前記アクセス・ポイントで保護する際に使用するためのユニークなセッション・キーを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ハッシュを確認する段階に先立って、前記返答メッセージを送信した前記通信局の前記セッション・キーを使用して各返答メッセージを前記アクセス・ポイントで解読する段階をさらに含み、
前記ハッシュを確認する段階は、前記返答メッセージ中に受信した前記ハッシュを前記アクセス・ポイントによって最初に送信された前記同報メッセージのハッシュと比較する段階を含み、
有効でないハッシュは、前記返答パケットを送信した前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す、
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記通信局のある通信局によって受信された前記ハッシュが確認できる場合、前記方法は、前記アクセス・ポイントが前記ある通信局を前記同報メッセージを実際に受信したとして識別する段階を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記取消メッセージは、前記ある通信局から受信した前記ハッシュを含み、前記ハッシュは前記ある通信局の前記セッション・キーで保護されていることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ある通信局へ送信された前記取消メッセージの前記ペイロード部の少なくとも１ビットは、前記ある通信局から受信した前記返答メッセージの前記ペイロード部と異なり、前記メッセージ間の前記差異は、前記ある通信局が前記偽造された同報メッセージを受信したことを前記ある通信局へ示すことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記同報メッセージの送信後、前記通信局の各々から前記返答メッセージを受信するために予め定めた期間待機する段階と、
前記予め定めた期間後、返答メッセージを受信しなかった各通信局へ少なくとも前記同報メッセージのペイロード部を含む再送信メッセージを単一の宛先で送信する段階と、をさらに含み、
再送信メッセージの各々は、返答メッセージを受信しなかった前記関連するある通信局のためのセッション・キーで保護される、
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項９】
前記同報キーは、前記関連する通信局に知られており、ここで前記方法は、
セッション開始時に、前記同報キーを前記関連する通信局に提供する段階と、
セッション開始時に、前記セッション・キーの１つを前記関連する通信局の各々に提供する段階と、
含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１０】
前記同報キーはグループ一時キーであり、また、前記セッション・キーは、ペアの一時キーで、各セッション・キーは１つの関連する通信局と前記アクセス・ポイントとの間の通信を保護にするために使用されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記同報メッセージは管理フレームを含み、かつ前記関連する通信局に動作を実行することを要求することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１２】
前記同報メッセージは、ネットワーク管理制御メッセージを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１３】
前記同報メッセージは、前記関連する通信局に前記通信局の信号環境を測定する段階、前記通信局を別のチャンネルへ切り替えることを指示する段階、およびネットワーク管理動作の実行を前記通信局に指示する段階の内の１つを含む１またはそれ以上の動作を実行することを要求することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記同報メッセージは、前記関連する通信局に動作を実行することを要求し、
前記同報メッセージを受信する前記関連する通信局の各々は、前記通信局が前記通信局のセッション・キーによって保護された取消メッセージを受信しない場合あるいは受信するまでの場合のいずれかの場合、前記要求された動作の実行を開始し、
前記ある通信局は、前記取消メッセージの受信に応答して前記要求された動作の実行を終了する、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記アクセス・ポイントによって送信された前記同報メッセージ、および、前記通信局によって送信された前記返答メッセージは、複数のほぼ直交したサブキャリアを含む直交周波数分割多重通信信号上で送信されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１６】
前記アクセス・ポイントによって送信された前記同報メッセージ、および、前記通信局によって送信された前記返答メッセージは、スペクトル拡散変調通信信号上で送信されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１７】
前記アクセス・ポイントによって送信された前記同報メッセージは、１を越えるアンテナを使用して送信され、
前記通信局から受信した前記返答メッセージは、１を越えるアンテナを備えた前記アクセス・ポイントによって受信され、
前記アクセス・ポイントによって送信された前記同報メッセージ、および、前記通信局によって送信された前記返答メッセージは、スペクトル拡散変調通信信号または直交周波数分割多重通信信号上で送信されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１８】
アクセス・ポイントにおいて、
同報メッセージを１またはそれ以上の関連する通信局へ送信する物理層回路であって、前記同報メッセージは同報キーで保護され、前記同報メッセージを受信する前記関連する通信局は前記同報メッセージを前記同報キーで確認しかつ返答メッセージ生成し、各返答メッセージは前記返答メッセージを生成する前記通信局のセッション・キーで保護された前記同報メッセージのハッシュを含む、物理層回路と、
前記アクセス・ポイントによって受信された各返答メッセージの前記ハッシュを確認するメディア・アクセス制御層回路と、から構成され、
前記物理層回路は、前記通信局のある通信局から受信した前記ハッシュが確認できない場合、取消メッセージを送信し、前記取消メッセージは前記同報メッセージが前記アクセス・ポイントから生じなかったことを前記ある通信局に示し、前記取消メッセージは前記ある通信局のセッション・キーで保護される、
ことを特徴とするアクセス・ポイント。
【請求項１９】
前記アクセス・ポイントは、複数の通信局を含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークを操作し、前記アクセス・ポイントに関連した前記通信局の各々は個々の通信を前記アクセス・ポイントで保護にするために使用するユニークなセッション・キーを有することを特徴とする請求項１８記載のアクセス・ポイント。
【請求項２０】
前記メディア・アクセス制御層回路は、前記返答メッセージを送信した前記通信局の前記セッション・キーを使用して各返答メッセージを解読し、
前記メディア・アクセス制御層回路は、前記返答メッセージ中で受信された前記ハッシュを前記アクセス・ポイントによって最初に送信された前記同報メッセージのハッシュと比較することによって確認し、
有効でないハッシュは、前記返答パケットを送信した前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す、
ことを特徴とする請求項１９記載のアクセス・ポイント。
【請求項２１】
前記メディア・アクセス制御層回路は、前記ある通信局から受信した前記ハッシュを含めるために前記取消メッセージを生成し、前記ハッシュは前記ある通信局の前記セッション・キーで保護され、
ここで前記取消メッセージの前記ペイロード部の少なくとも１ビットは、前記ある通信局から受信した前記返答メッセージの前記ペイロード部と異なり、前記メッセージ間の前記差異は、前記ある通信局が前記偽造した同報メッセージを受信したことを前記ある通信局へ示す、
ことを特徴とする請求項２０記載のアクセス・ポイント。
【請求項２２】
前記メディア・アクセス制御回路は、前記同報メッセージの送信後前記返答メッセージを前記通信局の各々から受信するために予め定める期間待機し、
前記予め定める期間後に、前記物理層回路は、前記同報メッセージの少なくともペイロード部を含む再送信メッセージを返答メッセージを受信しなかった各通信局へ送信するために単一の宛先で形成され、
前記再送信メッセージの各々は、返答メッセージを受信しなかった前記通信局の関連する通信局のためのセッション・キーで保護される、
ことを特徴とする請求項２０記載のアクセス・ポイント。
【請求項２３】
アクセス・ポイントからの同報メッセージを通信局で受信する段階であって、前記同報メッセージは同報キーで保護されている、段階と、
前記同報キーを備える前記同報メッセージを認証し、返答メッセージを生成する段階であって、前記返答メッセージは、前記通信局のセッション・キーで保護された前記同報メッセージのハッシュを含み、前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージの前記ハッシュを確認する、段階と、
前記通信局によって生成された前記ハッシュが前記アクセス・ポイントによって確認できない場合、取消メッセージを受信する段階であって、前記取消メッセージは、前記同報メッセージが前記アクセス・ポイントから生じたものでないことを前記通信局に示し、前記取消メッセージは、前記アクセス・ポイントによって前記セッション・キーで保護される、
ことを特徴とする同報メッセージを受信する方法。
【請求項２４】
前記方法は、複数の通信局および前記アクセス・ポイントを含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク中で動作するワイヤレス通信局によって実行され、
前記アクセス・ポイントと関連した前記通信局の各々は、個々の通信を前記アクセス・ポイントで保護するために使用するユニークなセッション・キーを有する、
ことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記アクセス・ポイントが前記返答メッセージ内の前記ハッシュを確認するに先立って、前記アクセス・ポイントは、前記通信局の前記セッション・キーを使用して前記返答メッセージを解読し、
前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージ中に受信した前記ハッシュを前記通信局へ最初に送信された前記同報メッセージのハッシュと比較することによって確認し、
有効でないハッシュは、前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す、
ことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記取消メッセージは、前記通信局から受信された前記ハッシュを含み、前記ハッシュは、前記通信局の前記セッション・キーで保護され、
前記通信局へ送信された前記取消メッセージの前記ペイロード部の少なくとも１ビットは、前記通信局から受信した前記返答メッセージの前記ペイロード部と異なり、前記メッセージ間の前記差異は、前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを前記通信局に示し、
前記方法は、前記通信局が、前記取消メッセージを受信する段階、前記取消メッセージを前記セッション・キーで解読する段階、および前記取消メッセージを前記返答メッセージと比較する段階をさらに含む、
ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記アクセス・ポイントは、前記同報メッセージの送信後前記通信局からの前記返答メッセージを受信するために予め定める期間待機し、
前記予め定める期間後、前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージが受信されない場合、前記同報メッセージの少なくともペイロード部を含む再送信メッセージを前記通信局へ単一の宛先で送信し、
前記再送信メッセージは、前記通信局のために前記セッション・キーで保護される、
ことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
通信局において、
アクセス・ポイントから同報メッセージを受信する物理層回路であって、前記同報メッセージは、同報キーで保護される、物理層回路と、
前記同報メッセージを前記同報キーで認証し、かつ返答メッセージを生成するメディア・アクセス制御回路であって、前記返答メッセージは前記通信局のセッション・キーで保護されたハッシュを含み、前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージの前記ハッシュを確認する、メディア・アクセス制御回路と、を含み、
前記物理層回路は、前記通信局によって生成された前記ハッシュが前記アクセス・ポイントで確認できないとき、前記アクセス・ポイントによって送信された取消メッセージを受信し、前記取消メッセージは、前記同報メッセージが前記アクセス・ポイントから生じたものでないことを前記通信局へ示し、前記取消メッセージは、前記アクセス・ポイントによって前記セッション・キーで保護される、
ことを特徴とする通信局。
【請求項２９】
前記通信局は、複数の通信局およびアクセス・ポイントを含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク中で動作し、前記アクセス・ポイントに関連する前記通信局の各々は、個々の通信を前記アクセス・ポイントで保護するために使用するユニークなセッション・キーを有することを特徴とする請求項２８記載の通信局。
【請求項３０】
前記アクセス・ポイントが前記返答メッセージ内の前記ハッシュを確認するに先立って、前記アクセス・ポイントは、前記通信局の前記セッション・キーを使用して前記返答メッセージを解読し、
前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージ中に受信した前記ハッシュを前記通信局へ最初に送信された前記同報メッセージのハッシュと比較することによって確認し、
有効でないハッシュは、前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す、
ことを特徴とする請求項２８記載の通信局。
【請求項３１】
前記取消メッセージは、前記通信局から受信された前記ハッシュを含み、前記ハッシュは、前記通信局の前記セッション・キーで保護され、
前記通信局へ送信された前記取消メッセージの前記ペイロード部の少なくとも１ビットは、前記通信局から受信した前記返答メッセージの前記ペイロード部と異なり、前記メッセージ間の前記差異は、前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを前記通信局に示し、
前記通信局は、前記取消メッセージを受信し、前記取消メッセージを前記セッション・キーで解読し、および前記取消メッセージを前記返答メッセージと比較することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項３０記載の通信局。
【請求項３２】
前記アクセス・ポイントは、前記同報メッセージの送信後前記通信局からの前記返答メッセージを受信するために予め定める期間待機し、
前記予め定める期間後、前記アクセス・ポイントは、前記返答メッセージが受信されない場合、前記同報メッセージの少なくともペイロード部を含む再送信メッセージを前記通信局へ単一の宛先で送信し、
前記再送信メッセージは、前記通信局のために前記セッション・キーで保護される、
ことを特徴とする請求項２８記載の通信局。
【請求項３３】
システムにおいて、
１またはそれ以上のアンテナと、
前記アンテナを使用して同報メッセージを１またはそれ以上の関連する通信局へ送信する物理層回路であって、前記同報メッセージは同報キーで保護され、前記同報メッセージを受信する前記関連する通信局は前記同報メッセージを前記同報キーで認証しかつ返答メッセージ生成し、各返答メッセージは前記返答メッセージを生成する前記通信局のセッション・キーで保護された前記同報メッセージのハッシュを含む、物理層回路と、
前記システムによって受信された各返答メッセージの前記ハッシュを確認するメディア・アクセス制御層回路と、から構成され、
前記物理層回路は、前記通信局のある通信局から受信した前記ハッシュが確認できない場合、取消メッセージを送信し、前記取消メッセージは前記同報メッセージが前記システムから生じなかったことを前記ある通信局に示し、前記取消メッセージは前記ある通信局のセッション・キーで保護される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
前記システムは、複数の通信局を含むワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワークを操作し、前記システムに関連した前記通信局の各々は個々の通信を前記システムで保護にするために使用するユニークなセッション・キーを有することを特徴とする請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
前記メディア・アクセス制御層回路は、前記返答メッセージを送信した前記通信局の前記セッション・キーを使用して各返答メッセージを解読し、
前記メディア・アクセス制御層回路は、前記返答メッセージ中で受信された前記ハッシュを前記システムによって最初に送信された前記同報メッセージのハッシュと比較することによって確認し、
有効でないハッシュは、前記返答パケットを送信した前記通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す、
ことを特徴とする請求項３３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のいくつかの実施例は、ワイヤレス通信に関する。いくつかの実施例は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のようなワイヤレス通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのワイヤレス通信ネットワークでは、アクセス・ポイントのような通信管理局は、ネットワーク管理および制御メッセージと同様に他の情報を関連する通信局へ同報する。これらの同報されたメッセージは、関連する通信局がある種のネットワーク管理および／または制御機能を実行することを要求する。１つの問題は、これらのネットワーク管理および制御メッセージがアクセス・ポイントから生じたものではなく、関連する通信局の１つによって偽造された場合である。これらの偽造されたメッセージは、様々な異なったネットワーク管理問題を引き起こし、例えば、ネットワーク性能を低下させ、また電力消費量を増加させることがあり、サービス環境の拒絶に陥ることもある。
【０００３】
このように、ワイヤレス・ネットワークに同報された管理制御メッセージを保護するシステムおよび方法に対する一般的な必要性がある。ワイヤレス・ネットワークに同報された偽造（不正）メッセージの送信を検出しまたそれから回復するシステムおよび方法に対するさらに一般的な必要性がある。
【発明の開示】
【０００４】
以下の説明および図面は、当業者が本発明の特定の実施例を実施することを可能にする程度に十分に開示する。他の実施例は、構造上、論理上、電気的、プロセス上、および他の変更を含む。例は、単に可能なバリエーションを代表するに過ぎない。明示的に要求されない場合、個々のコンポーネントおよび機能はオプションであり、動作シーケンスが変更されてもよい。いくつかの実施例の一部および特徴は、他のものに含められてもよいし、あるいは代替されてもよい。請求項に記載された本発明の実施例は、すべてこれらの請求項の代替可能な均等物を包含する。本発明の実施例は、単に便宜のために、個別的または集合的に「発明」という用語で参照されるが、実際には１以上のものが開示されている場合に、本願の範囲を単一の発明あるいは発明的な概念に制限する意図ではない。
【０００５】
図１は、本発明のいくつかの実施例に従うワイヤレス通信ネットワークを示す。ワイヤレス通信ネットワーク１００は、アクセス・ポイント（ＡＰ）１０２のような通信管理局、および、１以上の関連する通信局（ＳＴＡ）１０４を含む。いくつかの実施例では、アクセス・ポイント１０２と通信局１０４との間で通信が行われ、通信局１０４はアクセス・ポイント１０２を経由して互いに通信することができると共に、通信局１０４はアクセス・ポイント１０２を介してインターネットのような他のネットワークと通信することもできる。いくつかの実施例では、ネットワーク１００は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）であってもよく、ＩＥＥＥ８０２．１１または８０２．１６の１つ以上に従って動作することができるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【０００６】
図２は、本発明のいくつかの実施例に従ってワイヤレス通信装置の機能ブロック図である。ワイヤレス通信装置２００は、アクセス・ポイント１０２（図１）、および／または、１またはそれ以上の通信局１０４（図１）として使用するのに適する。ワイヤレス通信装置２００は、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層回路２０２、物理層回路２０４、および１またはそれ以上のアンテナ２０６を含み、それらの動作は以下詳細に説明される。
【０００７】
マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）と呼ばれるいくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００は１を越えるアンテナ２０６を使用し、その装置は空間ダイバーシチのアンテナを利用することができ、同じ周波数のサブキャリア上で１を越える空間データ・ストリームの通信を許容する。これについては、以下より詳細に説明される。
【０００８】
ワイヤレス通信装置２００は、いくつかの個別の機能要素を有するものとして示されているが、１またはそれ以上の機能要素が組み合わせられてもよく、ディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）を含む処理要素および／または他のハードウェア要素のようなソフトウェア構成要素の組み合わせによって実現されてもよい。例えば、いくつかの要素は、ここに記述された機能を少なくとも実行するために、１またはそれ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、様々なハードウェアおよび論理回路の組み合わせを含む。いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００の機能要素は、１またはそれ以上の処理要素上で動作する１またはそれ以上のプロセスに関連する。
【０００９】
図３は、本発明のいくつかの実施例に従う通信フロー図の例である。通信フロー３００は、図示されたアクセス・ポイント１０２（図１）および通信局１０４（図１）の１つによって実行される。図３中に示される４００番台の参照番号は、図４で以下説明される動作に対応する。
【００１０】
いくつかの実施例では、アクセス・ポイント１０２は、１またはそれ以上の関連する通信局１０４へ同報メッセージ３０４（Ｍ１）を送信する。この同報メッセージは、同報キーで保護される（例えば、暗号化）。その同報メッセージを受信した関連する通信局は、その同報メッセージを同報キーで認証し、返答メッセージ３０８（Ｍ２）を生成する。各返答メッセージ３０８は、（ｈ（Ｍｌ）として図３に示される）同報メッセージ３０４のハッシュを含み、返答メッセージ３０８を生成する通信局のセッション・キーで保護（例えば、暗号化）される。
【００１１】
アクセス・ポイント１０２は、受信した各返答メッセージ３０８のハッシュを確認し、通信局１０４の１つから受信したハッシュが確認できない場合、取消メッセージ３１４（Ｍ３）を送信する。その取消メッセージは、局が受信した同報メッセージがアクセス・ポイント１０２から生じたものでないことを特定の通信局に示す。その取消メッセージ３１４は、特定の通信局のセッション・キー（ＴＫＳＴＡ）で保護される。
【００１２】
いくつかの実施例に従って、同報メッセージ３０４を受信する通信局１０４は、メッセージ完全性コード（ＭＩＣ：message integrity code）を同報キーで計算することにより、同報メッセージを認証する。いくつかの実施例では、メッセージ完全性コードの計算は、同報キーを使用して同報メッセージのペイロード部の暗号チェックサムを計算し、それを同報メッセージ内の暗号チェックサムと比較することを含む。メッセージ完全性コードは、またメッセージ認証コードとも呼ばれるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１３】
いくつかの実施例に従って、アクセス・ポイント１０２に関連する各々の通信局１０４（図１）は、アクセス・ポイント１０２との個々の通信を保護するために使用するユニークな（一意の）セッション・キーを有する。いくつかの実施例では、そのセッション・キーは、対称なキーであってもよい。これらの実施例では、アクセス・ポイント１０２と特定の通信局との間における個々の通信は、特定の通信局に一意のセッション・キーによって保護される。これらの実施例では、特定の通信局のセッション・キーで保護されたメッセージの送信は、その特定のセッション・キーを所有する局でのみ解読される。これらの実施例では、アクセス・ポイント１０２は、その特定の通信局へのメッセージを単一の宛先（単一照会型）で送信するためにその特定の通信局に割り当てられたセッション・キーを使用するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００１４】
いくつかの実施例に従って、返答メッセージ３０８内のハッシュを確認するに先立って、アクセス・ポイント１０２は、返答メッセージを送信した通信局１０４のセッション・キーを使用して、各返答メッセージを解読する。これらの実施例では、アクセス・ポイント１０２は、返答メッセージ中に受信したハッシュをアクセス・ポイントによって最初に送信された同報メッセージのハッシュと比較することにより、そのハッシュを確認する。有効でないハッシュは、その返答パケットを送信した通信局が偽造された同報メッセージを受信したことを示す。換言すれば、同報メッセージ３０４に応答して通信局１０４によって送信されたハッシュは、同じであるべきであり、そうでなければ、同報メッセージはアクセス・ポイント１０２によって送信されず、関連する通信局の１つによって送信された（つまり、偽造された）可能性がある。ハッシュが確認できると、これは特定の通信局が適切に同報メッセージ３０４を受信したことをアクセス・ポイント１０２に示す。
【００１５】
いくつかの実施例において、アクセス・ポイント１０２が返答メッセージを受信する場合、アクセス・ポイント１０２は、その返答メッセージを送信した特定の通信局を決定することによって、返答メッセージを解読するためにどのセッション・キーを使用すべきかどうかを決定する。送信局は、ＷＬＡＮおよびＩＥＥＥ８０２．１１実施例用のメッセージのソース・アドレス、あるいは以下議論されるＷｉＭａｘおよびＩＥＥＥ８０２．１６実施例用のチャンネル識別子に基づいて識別される。
【００１６】
いくつかの実施例に従って、通信局の１つから受信したハッシュが確認できると、アクセス・ポイント１０２は、その同報メッセージを適切に受信したとして返答メッセージを送信した特定の通信局を識別する。換言すれば、その特定の通信局は、偽造された同報メッセージを受信しなかったことになる。
【００１７】
いくつかの実施例に従って、取消メッセージ３１４は、送信通信局から受信したハッシュ（つまり確認できなかったハッシュ）を含む。取消メッセージ３１４のうち、ハッシュは、通信局のセッション・キーで保護される。いくつかの実施例に従って、通信局へ送信される取消メッセージ３１４のペイロード部の少なくとも１ビットは、特定の通信局から受信した返答メッセージのペイロード部と異なる。いくつかの実施例では、返答メッセージと取消メッセージとの間の違いは、偽造された同報メッセージを通信局が受信したことをその通信局に示す。他の実施例では、取消メッセージは、偽造された同報メッセージを以前に受信したことを特定の通信局に示す他のインディケータを含む。
【００１８】
いくつかの実施例では、アクセス・ポイント１０２は、同報メッセージが実際に送信されたか否かとは無関係に、ハッシュが確認できない場合、アクセス・ポイントによって受信されたあらゆる返答メッセージに対して取消メッセージに３１４を送る。このように、関連する通信局１０４によって偽造されるあらゆる同報メッセージも識別される。
【００１９】
いくつかの実施例に従って、アクセス・ポイント１０２は、同報メッセージ３０４を送信した後予め決められた期間、各々の関連する通信局１０４からの返答メッセージを受信するために待機する。予め決められた期間の後、アクセス・ポイント１０２は、少なくとも同報メッセージ３０４のペイロード部を含む再送信メッセージ３１８（Ｍ４）を送信する。再送信メッセージ３１８は、返答メッセージを受信しなかった各通信局１０４へ単一の宛先で送信される。いくつかの実施例において、各再送信メッセージ３１８は、返答メッセージを受信しなかった関連する通信局１０４のためにセッション・キーで保護される。いくつかの実施例では、予め決められた期間は、５０〜２５０ミリ秒までの範囲であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２０】
いくつかの実施例に従って、同報キーは、関連する通信局１０４に既知であり、セッション開始時にアクセス・ポイント１０２によって関連する通信局１０４に供給される。これらの実施例では、セッション・キーもセッション開始時に各関連する通信局１０４に供給される。同報キーおよびセッション・キーは、定期的に代替また交換される。いくつかの実施例に従って、同報キーは、以下詳細に議論されるグループ一時キー（ＧＴＫ：group temporal key）であってもよい。いくつかの実施例では、セッション・キーは、ペアの一時キーであってもよい。各セッション・キーは、１つの関連する通信局１０４とアクセス・ポイント１０２との間の通信を保護するために使用される。いくつかの実施例では、同報キー３０４は、信頼できるグループ一時キー（ＲＧＴＫ：reliable GTK）と称されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２１】
いくつかの実施例に従って、同報メッセージ３０４は、管理フレームまたはパケットを含み、アクションを実行するために関連する通信局１０４すべてに要求する。他のいくつかの実施例に従って、同報メッセージ３０４は、ネットワーク管理制御メッセージを含む。いくつかの実施例は同報メッセージをネットワーク制御メッセージと称するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。同報メッセージは、１を越える通信局へ送られるすべてのメッセージを含み、マルチキャスト・メッセージおよび制御パケットと同様にデータ・パケットも含むメッセージも含む。ここに使用されるように、同報メッセージは、マルチキャスト・メッセージを含むが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２２】
いくつかの実施例に従って、同報メッセージ３０４は、１またはそれ以上のアクションを実行するために、関連する通信局１０４をリクエストする。そのアクションは、他に要求されたアクションと同様に、通信局の個々の信号環境を測定すること、他のチャネルに切り替えるために通信局に指示すること、および／または、ネットワーク管理動作を実行するために通信局に指示することを含む。いくつかの実施例に従って、同報メッセージ３０４がアクションを実行するために関連する通信局１０４にリクエストするとき、同報メッセージ３０４を受信する関連する通信局１０４の各々は、同報メッセージがアクセス・ポイント１０２によって送信されなかったことを示す取消メッセージ３１８をその通信局が受信しない場合、あるいは受信するまで、要求されたアクションの実行を開始する（つまり、同報メッセージのペイロード部を少なくとも処理し始める）。これらの実施例では、通信局は、取消メッセージの受信に応答して要求されたアクションの実行を終了する。これらの実施例では、通信局は、メッセージが偽造されたかどうか局が知っていても知らなくても、同報メッセージによって要求されたアクションを実行する。これらの実施例では、偽造された同報メッセージを受信する通信局は、取消メッセージを受信するまで、結局実際には要求されたアクションを実行する。
【００２３】
いくつかの実施例に従えば、アクセス・ポイント１０２によって送信された同報メッセージ３０４、および、通信局１０４によって送信された返答メッセージは、ほぼ直交する多くのサブキャリアを含む直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信信号１０８（図１）上で送信されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、ＯＦＤＭ通信信号は、以下議論されるＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）または（ｇ）規格に従って送信されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２４】
他のいくつかの実施例に従えば、アクセス・ポイント１０２によって送信された同報メッセージ３０４、および、通信局１０４によって送信された返答メッセージは、スペクトル拡散変調通信信号上で送信されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。これらの実施例では、ビットは、スペクトル拡散変調通信信号を生成するためにバーカー・コード・チッピング・シーケンスで変調される。いくつかの実施例では、ＯＦＤＭ通信信号は、以下議論されるＩＥＥＥ８０２．１１（ｂ）規格に従って送信されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２５】
いくつかのＭＩＭＯの実施例に従えば、同報メッセージ３０４は、１を越えるアンテナ２０６を使用して送信され、および／または、通信局から受信した返答メッセージは、１を越えるアンテナ２０６を備えるアクセス・ポイント１０２によって受信される。これらの実施例では、同報メッセージ３０４は、アクセス・ポイント１０２によって送信され、また、通信局１０４によって送信された返答メッセージは、スペクトル拡散変調通信信またはＯＦＤＭ通信信号１０８のいずれかで送信される。これらの実施例のいくつかでは、アクセス・ポイントは、受信および送信アンテナを分離する一方、他の実施例では、アクセス・ポイントは、受信および送信双方のために単一の一組のアンテナを使用してもよい。これらのＭＩＭＯ実施例のいくつかには、アクセス・ポイント１０２および／または通信局１０４によって送信および受信された通信信号は、以下参照されるマルチ入力マルチ出力通信用のＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｎ）規格に従ってもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２６】
図２を参照すると、物理層回路２０４は、同報メッセージ３０４を１またはそれ以上の関連する通信局１０４へ送信するために形成され、またメディア・アクセス制御層回路２０２は、アクセス・ポイント１０２によって受信された各返答メッセージ３０８のハッシュを確認することを含む動作を実行するために形成される。物理層回路２０４は、通信局１０４の１つから受信したハッシュが確認できない場合、取消メッセージ３１４を送信するために形成されてもよい。メディア・アクセス制御層回路２０２は、取消メッセージ３１４を通信局のセッション・キーで保護する。物理層回路２０４およびメディア・アクセス制御層回路２０２のコンビネーションによって、ここに記述された動作の何かを共に実行することができる。
【００２７】
上述されたように、いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００は、所定の周波数スペクトル内にあり、かつ複数の直交サブキャリアからなるマルチキャリア通信チャンネル上でＯＦＤＭ通信信号を通信する。いくつかの実施例では、直交サブキャリアは、近接して間隔を置いたＯＦＤＭサブキャリアである。近接して間隔を置いたサブキャリア間の直交性を達成するために、各サブキャリアは、他のサブキャリアのほぼ中心周波数にヌル点を有する。いくつかの実施例では、近接して間隔を置いたサブキャリア間の直交性を達成するために、各サブキャリアは、シンボル期間内に整数のサイクル数を有するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２８】
いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００は、ワイファイ（ＷｉＦｉ）、ワイマックス（ＷｉＭａｘ）あるいは広帯域通信局のようなワイヤレス・アクセス・ポイントの一部であってもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００は、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス通信能力を備えたラップトップあるいはポータブルコンピュータ、ウェブ・タブレット、ワイヤレス電話機、ワイヤレス・ヘッドセット、ページャ、インスタント・メッセージング装置、ディジタル・カメラ、アクセス・ポイント、テレビ、あるいは情報をワイヤレスで送受信する他の装置のようなポータブル・ワイヤレス通信装置であってもよい。いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００の物理層回路２０４およびＭＡＣ層回路２０２は、ネットワーク・インターフェイス・カード（ＮＩＣ）を含んでいてもよいが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００２９】
いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００によって通信されるマルチキャリア通信信号用の周波数スペクトルは、５ＧＨｚの周波数スペクトルあるいは２．４ＧＨｚの周波数スペクトルのいずれかを含む。これらの実施例では、５ＧＨｚの周波数スペクトルは、およそ４．９〜５．９ＧＨｚに及ぶ周波数を含み、また、２．４ＧＨｚのスペクトルは、およそ２．３〜２．５ＧＨｚに及ぶ周波数を含むが、他の周波数スペクトルも同様に適切であるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。ある広帯域およびＷｉＭａｘ実施例では、通信用周波数スペクトルは、２ＧＨｚと１１ＧＨｚとの間の周波数を含むが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００３０】
いくつかの実施例では、ワイヤレス通信装置２００は、さらに、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）用のＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ）および／または８０２．１１（ｎ）規格を含む電気電子学会（ＩＥＥＥ）の規格のような特定の通信規格に従って無線周波数（ＲＦ）通信を行うことができるが、ワイヤレス通信装置２００は、地上ディジタル放送（ＤＶＢＴ：Digital Video Broadcasting Terrestrial）同報規格、高機能無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）規格を含む他の技術に従って送受信通信を適切に行うこともできる。いくつかの広帯域およびＷｉＭａｘ実施例では、ワイヤレス通信装置２００は、ワイヤレス都市ネットワーク（ＷＭＡＮ）用のＩＥＥＥ８０２．１６（ｅ）規格に従って広帯域ワイヤレス通信を行うこともできる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格に関するより詳細は、「IEEE Standards for Information Technology--Telecommunications and Information Exchange between Systems--Local and Metropolitan Area Network--Specific Requirements--Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY), ISO/IEC 8802-11:1999」および関連する修正版を参照すること。
【００３１】
アンテナ２０６は、１またはそれ以上の指向性または無指向性アンテナからなり、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチ・アンテナ、ループ・アンテナ、マイクロストリップ・アンテナあるいはＲＦ信号の送信に適した他のタイプのアンテナを含む。いくつかの実施例では、２またはそれ以上のアンテナの代わりに、多数の開口を備える単一のアンテナが使用されてもよい。
【００３２】
図４は、本発明のいくつかの実施例に従う管理制御メッセージの同報手順のフローチャートである。手順４００は、ワイヤレス・ネットワーク内の動作の一部として、アクセス・ポイント１０２（図１）のような通信管理局によって行なわれる。
【００３３】
動作４０２では、アクセス・ポイントは、返答タイマを設定し、また、動作４０４では、アクセス・ポイントは、同報メッセージ３０４（図３）を送信する。動作４０６では、アクセス・ポイントは、返答タイマが終了したかどうかを判断する。返答タイマが終了していない場合、動作４０８が行なわれる。
【００３４】
動作４０８では、アクセス・ポイントは、１またはそれ以上の関連する通信局から返答メッセージ３０８（図３）のような返答メッセージを受信する。その返答メッセージは、動作４０２で送信された同報メッセージのハッシュを含み、その返答メッセージを送信した通信局のセッション・キーで保護されている。
【００３５】
動作４１０では、アクセス・ポイントは、返答メッセージを適切なセッション・キーで解読し、その返答メッセージ内のハッシュが当初に送信された同報メッセージのハッシュと一致することを確認する。ハッシュを確認（つまり一致）すると、特定の通信局によって受信された同報メッセージは認証され、動作４１２が実行される。動作４１２では、適切に同報メッセージを受信したときに、アクセス・ポイントは、その局を識別する。
【００３６】
特定の通信局によって受信された同報メッセージが偽造であったことを示して、ハッシュが確認できない場合、動作４１４が実行される。動作４１４では、アクセス・ポイントは、同報メッセージが認証されなかったことを示すために取消メッセージ３１４（図３）を送信する。
【００３７】
動作４０４で送信された同報メッセージの受信に応答して、その同報メッセージを受信する関連する通信局が同報メッセージ中で示されたいずれかのコマンドを実行することにより、その同報メッセージを処理し始めることに着目すべきである。これらの実施例では、各関連する通信局は、その動作４１４で送信された取消メッセージを受信し、特定の通信局がその同報メッセージの処理を中止するまで、その同報メッセージの処理を継続するであろう。
【００３８】
動作４０６で決定されるように、返答タイマが終了した場合、動作４１６が行なわれる。動作４１６は、そのタイマの時間内に返答メッセージで返答しなかった局を識別することを含む。いくつかの実施例では、動作４１２で識別された局は、関連するすべての通信局のリストと比較される。
【００３９】
動作４１８では、アクセス・ポイントは、動作４１６で返答しなかったと識別された局のセッション・キーで保護され、動作４０４で送信されたオリジナルの同報メッセージのペイロード部を含む再送信メッセージ３１８（図３）を送信する。
【００４０】
いくつかの実施例では、動作４１８は、動作４１４で取消メッセージを送信した後に、偽造された同報メッセージを受信した局へ再送信メッセージ３１８（図３）を送信するアクセス・ポイントをさらに含む。これは、返答タイマの終了前に行われてもよい。
【００４１】
手順４００の個々の動作は別個の動作として示されているが、１またはそれ以上の個々の動作が同時に実行されてもよく、図示された順に動作が実行される必要はない。
【００４２】
図１に戻り、いくつかの実施例において、ネットワーク１００は、ワイヤレス・セキュリティおよび管理フレーム・プロテクションのために提案された基準であるＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｗ）、ＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｋ）、ＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｒ）、ＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｓ）、およびＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｖ）に関連するが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。これらの実施例では、ネットワーク１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１（ｉ）のグループ一時キー（ＧＴＫ）に対する部内者の偽造攻撃から同報およびマルチキャスト・メッセージを保護するメカニズムを実行する。実施例も、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のネットワークで広く使用される管理フレームと同様に、８０２．１１のデータ・メッセージに（例えば、すべてのトラフィック・クラスおよびトラフィック・タイプを含んで）適用される。いくつかの実施例は、モバイル・コンピューティング・プラットフォームおよび携帯型装置内に展開され、ワイヤレス・ネットワーク・セキュリティを強化し、かつワイヤレス・ネットワークを保護する。
【００４３】
同報およびマルチキャストの動作フレーム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１管理フレームの１つ）は、上述したＩＥＥＥ８０２．１１修正１１（ｋ）、１１（ｈ）、および１１（ｖ）中の無線リソース測定、ネットワーク情報およびネットワーク最適化制御のリクエストに用いられる。これらの管理フレームは、一般に偽造に合いやすい有用な無線リソース要求およびネットワーク情報を含む。偽造されたリクエストの成り行きは、受信通信局の実行に依存して変わる。例えば、受信通信局は、偽造者にサービス機会の拒否を提示することを可能にする追加のリクエストを拒絶することができる。同様に、受信通信局が測定を行っている間にペンディングのリクエストをキューに入れると、どんな物理的な実現も有限のキューの長さを有し、攻撃者は、偽造されたリクエストでキューを満たすことによりサービス拒否を作成することができる。別の例として、偽造されたネットワーク管理制御メッセージは、有効なメッセージを無視することよりも性能の劣化を導くであろう。加えて、不正なパラメータを備える偽造メッセージ・リクエストは、受信通信局による電力消費活動を導くであろう。
【００４４】
いくつかの実施例に従って、ＩＥＥＥ８０２．１ｌ（ｉ）に定義された同報およびマルチキャスト・データ保護スキームは、同報およびマルチキャスト管理フレームを保護するために拡張されてもよい。本発明のいくつかの実施例は、部内者の偽造からも部外者の偽造からも同報およびマルチキャスト・データおよび管理フレームを保護するための保護スキームを定義する。
【００４５】
いくつかの実施例に従えば、各通信局は、信頼できる同報メッセージ（例えば、Ｍ１）を受信し、返答メッセージ（例えば、Ｍ２）に応答するが、それは同報メッセージのハッシュ（例えば、ｈ（Ｍ１））を含むことで通信局が同報メッセージを受信したことを示す。アクセス・ポイントがＭ２を受信すると、それは直近のメッセージＭ１を送信したかどうかを判断する。そうでない場合、アクセス・ポイントは、その局にメッセージＭ１が偽造であったという取消メッセージ（例えば、Ｍ３）でアドバイスすることができる。仮定として、偽造されたＭ１は、単に、部内者（例えば、関連する通信局の１つ）によって生成されることもあり得る。他方で、アクセス・ポイントがいくつかの局からレスポンスを受け取らない場合、アクセス・ポイントは再送信メッセージ（例えば、Ｍ４）中にオリジナルの同報メッセージのペイロード部を再送することができる。いくつかの実施例では、メッセージＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、８０２．１ｌ（ｉ）の保護スキームを使用して保護されるが、本発明の範囲はこの点に制限されることはない。
【００４６】
特に他で述べられない場合、処理する、演算する、決定する、計算する、表示するような用語、あるいは同様の用語は、１またはそれ以上の処理あるいは演算システムまたは同種の装置における動作および／またはプロセスに関するものであり、それらは、処理システムおよびメモリ内の物理的な（例えば、電子）量として表わされるデータを処理システムのレジスタまたはメモリあるいは他の情報ストレージ、送信、あるいは表示装置内の物理量として同様に表わされる他のデータへ操作および変換することをいう。本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア、および、ソフトウェアの１つあるいは組み合わせで実行される。本発明の実施例は、機械読み取り可能な媒体上に格納された命令として実行され得るが、それはここに記述された動作を実行するために少なくとも１つのプロセッサによって読み取られ実行される。機械読み取り可能な媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形式で情報を格納しあるいは送信するためのあらゆるメカニズムを含む。例えば、機械読み取り可能な媒体は、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュ・メモリ装置、電気的、光学的、音響的、あるいは他の形式の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、ディジタル信号など）、および他のものを含む。
【００４７】
要約書は、読者が本技術開示の本質および要点を確認することができる要約を求める３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に準拠して提供される。それは、請求の範囲または意味を制限または解釈するために使用されないという理解のもとで提出されている。
【００４８】
先の詳細な説明では、様々な特徴は、開示を合理的にする目的で単一の実施例中にまとめられている。この開示方法によって、請求項に記載された主題の実施例が各請求項に明示的に列挙されている、より多くの特徴を要求する意図を反映するものであると解釈すべきではない。むしろ、以下の請求項が表わすように、本発明は、単一の開示された実施例におけるすべての特徴より少なくて済む。したがって、以下の請求項は、各請求項が個々の好適な実施例として成立している共に、ここに本詳細な説明に組み入れられているものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のいくつかの実施例に従うワイヤレス通信ネットワークを示す。
【図２】本発明のいくつかの実施例に従うワイヤレス通信装置の機能ブロック図を示す。
【図３】本発明のいくつかの実施例に従う通信フロー図の例である。
【図４】本発明のいくつかの実施例に従う管理制御メッセージの同報手順のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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