(57)【要約】  制御データに関する符号化パラメータのセットを決定するために、加入者装置から制御ネットワークを介して制御サーバに加入者装置の識別データを含むリクエストを伝送し、ランダム数と、該ランダム数および識別データに依存する制御データキーならびに完全性キーとを含む、制御データに関する符号化パラメータのセットを制御サーバによって決定し、制御データキーおよび完全性キーに依存してメディアキーを制御サーバによって生成し、メディアキーを制御サーバからメディアサーバにコアネットワークを介して伝送し、符号化されていないメディアデータをデータネットワークを介して加入者装置に送信するためにメディアキーを使用してメディアサーバによって符号化し、および／または、データネットワークを介して受信した加入者装置から送信された符号化されているメディアデータをメディアサーバによってメディアキーを使用して復号化する。
2009534883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）を符号化および復号化する方法において、
制御データに関する符号化パラメータ（Ｋ）のセットを決定するために、加入者装置（１）から制御ネットワーク（２）を介して制御サーバ（３）に、前記加入者装置（１）の識別データ（ＩＤ）を含むリクエストを伝送するステップ、
ランダム数（Ｒ）と、該ランダム数（Ｒ）および前記識別データ（ＩＤ）に依存する制御データキー（ＣＫ）ならびに完全性キー（ＩＫ）とを含む、制御データに関する符号化パラメータ（Ｋ）のセットを前記制御サーバ（３）によって決定するステップ、
前記制御データキー（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）に依存してメディアキー（ＭＫ）を前記制御サーバ（３）によって生成するステップ、
前記メディアキー（ＭＫ）を前記制御サーバ（３）からメディアサーバ（５）にコアネットワーク（４）を介して伝送するステップ、
符号化されていないメディアデータ（ＭＤ）を、データネットワーク（６）を介して前記加入者装置（１）に送信するために、前記メディアキー（ＭＫ）を使用して前記メディアサーバ（５）によって符号化するステップ、および／または、
前記データネットワーク（６）を介して受信した、加入者装置（１）から送信された符号化されているメディアデータ（ＣＭＤ）を前記メディアサーバ（５）によって前記メディアキー（ＭＫ）を使用して復号化するステップ、
を有することを特徴とする、メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）を符号化および復号化する方法。
【請求項２】
前記メディアキー（ＭＫ）に付加的に、例えば使用すべき符号化アルゴリズムに関連する別の符号化パラメータを前記制御サーバ（３）から前記コアネットワーク（４）を介して前記メディアサーバ（５）に伝送する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記別の符号化パラメータを事前に前記加入者装置（１）によって決定し、前記制御サーバ（３）に伝送する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記別の符号化パラメータを前記加入者装置（１）と前記制御サーバ（３）との間で交渉する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）を符号化および復号化する方法において、
制御データに関する符号化パラメータ（Ｋ）のセットを決定するために、加入者装置（１）から制御ネットワーク（２）を介して制御サーバ（３）に、前記加入者装置（１）の識別データ（ＩＤ）を含むリクエストを伝送するステップ、
ランダム数（Ｒ）を含む、制御データに関する符号化パラメータ（Ｋ）のセットを前記制御サーバ（３）によって決定するステップ、
前記ランダム数（Ｒ）を前記制御サーバ（３）から前記加入者装置（１）に伝送するステップ、
前記ランダム数（Ｒ）および前記識別データ（ＩＤ）に依存して制御データキー（ＣＫ）および完全性キー（ＩＫ）を前記加入者装置（１）によって決定するステップ、
前記制御データキー（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）に依存してメディアキー（ＭＫ）を前記加入者装置（１）によって生成するステップ、
データネットワーク（６）を介して受信した、前記メディアサーバ（５）から送信された符号化されているメディアデータ（ＣＭＤ）を、前記メディアキー（ＭＫ）を使用して前記加入者装置（１）によって復号化するステップ、および／または、
符号化されていないメディアデータ（ＭＤ）を、前記データネットワーク（６）を介して前記メディアサーバ（５）に送信するために、前記メディアキー（ＭＫ）を使用して前記加入者装置（１）によって符号化するステップ、
を有することを特徴とする、メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）を符号化および復号化する方法。
【請求項６】
前記メディアキー（ＭＫ）を排他的オア結合によって前記制御データキー（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）から形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記メディアキー（ＭＫ）を一方向ハッシュ関数によって前記制御データキー（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）から形成する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記メディアキー（ＭＫ）を直接的に符号化および復号化に使用する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記メディアキー（ＭＫ）に依存して、符号化および復号化に使用する別の鍵を決定する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
通信システムの制御サーバ（３）において、
制御ネットワーク（２）との第１のインタフェースを有し、
コアネットワーク（４）との第２のインタフェースを有し、
前記第１のインタフェースおよび前記制御ネットワーク（２）を介して加入者装置（１）と接続されており、前記第２のインタフェースおよび前記コアネットワーク（４）を介してメディアサーバ（５）と接続されており、
識別データ（ＩＤ）を前記加入者装置（１）から受信し、
ランダム数（Ｒ）と、該ランダム数（Ｒ）および前記識別データ（ＩＤ）に依存する制御データキー（ＣＫ）ならびに完全性キー（ＩＫ）とを含む、制御データに関する符号化パラメータ（Ｋ）のセットを決定し、
前記制御データ（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）に依存してメディアキー（ＭＫ）を生成し、
前記メディアキー（ＭＫ）を前記コアネットワーク（４）を介して前記メディアサーバ（５）に伝送することを特徴とする、制御サーバ。
【請求項１１】
通信システムにおいて使用するための加入者装置（１）において、
制御ネットワーク（２）との第１のインタフェースを有し、
メディアネットワーク（６）との第２のインタフェースを有し、
制御データの交換のために前記第１のインタフェースおよび前記制御ネットワーク（２）を介して制御サーバ（３）と接続されており、メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）の交換のために前記第２のインタフェースおよび前記メディアネットワーク（６）を介してメディアサーバ（５）と接続されており、
識別データ（ＩＤ）を前記制御サーバ（３）に送信し、
応答としてランダム数（Ｒ）を受信し、
前記ランダム数（Ｒ）および前記識別データ（ＩＤ）に依存して、前記制御データの符号化および復号化に使用する制御データキー（ＣＫ）および完全性キー（ＩＫ）を生成し、
前記制御データ（ＣＫ）および前記完全性キー（ＩＫ）に依存して、前記メディアデータ（ＭＤ，ＣＭＤ）の符号化および復号化に使用するメディアキー（ＭＫ）を生成することを特徴とする、加入者装置（１）。
【請求項１２】
通信システムの１つまたは複数のコンピュータにおいてコンピュータプログラムを実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品において、
前記プログラムコードの実施時に請求項１から７までのいずれか１項記載の方法が実施されることを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムにおいてメディアデータを符号化および復号化するための方法に関する。さらに本発明は、本発明を実施することができる、通信システムの一部としての加入者装置および制御サーバならびにコンピュータプログラム製品に関する。
【０００２】
３ＧＰＰ  ＵＭＴＳ陸上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ；Terrestrial Radio Access Network）標準による移動無線網では、データがネットワークプロトコルの下位の伝送レベル、例えばセキュリティ層において符号化される。したがってＩＭＳアクセスセキュリティ（3GPP TS 33.203）およびネットワークドメインセキュリティ（3GPP TS 33.210）標準はメディアデータの別個の符号化を予定していない。しかしながら固定網においては、伝送されるデータのその種の符号化は行われない。
【０００３】
しかしながらメディアデータの符号化は頻繁に所望される。何故ならば一方では、殊にインターネットプロトコル（ＩＰ）を基礎とするネットワークは周知の通り危険なものであるので、例えば少なくとも部分的にその種のネットワークを介して行われるビデオ電話通話は比較的簡単に盗聴される可能性があるからである。他方では、メディアデータがいわゆる有料の付加価値サービス、例えばビデオ・オン・デマンドとして提供されることが多いからである。ここでもまた、伝送されるメディアデータが正当な受信者によってのみ利用されることが保証されなければならない。
【０００４】
２つの加入者間でメディアデータを安全に伝送するための標準は例えば、セキュア・リアルタイム・トランスポート・プロトコル（ＳＲＴＰ；Secure Realtime Transport Protoco、ＲＦＣ３７１１に準拠）から公知である。しかしながら、ＳＲＴＰ標準に準拠するデータ伝送を殊に異形のネットワークにおいては使用することができない。何故ならば、ネットワークの境界、例えばインターネットから公衆の電話網への移行部においては符号化されたデータストリームの変換の際に問題が生じるからである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、メディアネットワークにおける伝送のためのメディアデータの符号化を簡単且つ確実なやり方で実現する、方法および通信システムの装置を提供することである。
【０００６】
この課題は独立請求項の特徴部分に記載されている構成によって解決される。本発明の有利な実施形態はそれぞれの従属請求項に記載されている。
【０００７】
第１の態様によれば、本発明は以下のステップを有する、メディアデータを符号化および復号化するための方法に関する。リクエストが、制御データに関する符号化パラメータのセットを決定するために加入者装置から制御ネットワークを介して制御サーバに伝送される。リクエストは加入者装置の識別データを含む。これに基づき制御サーバは、ランダム数、制御データキーおよび完全性キーを含む、制御データに関する符号化パラメータのセットを決定する。制御データキーおよび完全性キーはランダム数および識別データに依存する。続いてメディアキーが制御データキーおよび完全性キーに依存して制御サーバによって生成され、コアネットワークを介してメディアサーバに伝送される。最後に、符号化されていないメディアデータがデータネットワークを介して加入者装置に送信するためにメディアデータキーを使用してメディアサーバによって符号化される、および／または、データネットワークを介して受信した、加入者装置から送信された符号化されているメディアデータがメディアデータキーを使用してメディアサーバによって復号化される。
【０００８】
制御データを符号化するために、通信システムでは制御データキーまた必要に応じて付加的に完全性キーを加入者装置と制御サーバとの間で交渉することが不可欠である。この既知の鍵からメディアキーが決定されることによって、メディアキーの付加的な交渉を省略することができる。有利には、例えば制御サーバに対する加入者装置の認証のためにメディアキーの別個の交渉の際に必要とされることになるネットワークトラフィックおよび計算の手間が低減される。
【０００９】
第１の態様の有利な実施形態によれば、メディアキーに付加的に、殊に使用すべき符号化アルゴリズムに関連する別の符号化パラメータが制御サーバからコアネットワークを介してメディアサーバに伝送される。このようにして、本方法を汎用的に種々の符号化コンテキストにおいて使用することができる。有利には、別の符号化パラメータが事前に加入者装置によって決定されて制御サーバに伝送されるか、加入者装置と制御サーバとの間で交渉される。これによって、両方の側に関して、すなわち加入者装置と制御サーバないしメディアサーバに関して適切な符号化パラメータ、すなわち例えば、両方の側において既知の適切な符号化アルゴリズムを使用することができる。
【００１０】
前述の課題は、第２の態様によれば、第１の態様と同様にリクエストが制御データに関する符号化パラメータのセットを決定するために加入者装置から制御ネットワークを介して制御サーバに伝送される方法によって解決される。続いて形成された符号化パラメータのセットによって、ランダム数が加入者装置に返送される。加入者装置は識別データおよびランダム数に基づいて制御データキーおよび完全性キーを生成する。その後、メディアキーが制御データキーおよび完全性キーに依存して加入者装置によって生成される。最後に、データネットワークを介して受信された、メディアサーバから送信された符号化されているメディアデータが、メディアキーを使用して加入者装置によって復号化される、および／または、データネットワークを介してメディアサーバに送信するために、符号化されていないメディアデータがメディアキーを使用して加入者装置によって符号化される。これにより得られる利点は第１の態様の利点に相当する。
【００１１】
本発明の別の有利な実施形態によれば、メディアキーが排他的オア結合（ＸＯＲ）によって、または一方向ハッシュ関数を用いて制御データキーおよび完全性キーから生成される。両方とも簡単に実施することができる関数であり、またメディアキーから制御データキーおよび完全性キーを推量することができない有利で安全な態様を提供する。一方向ハッシュ関数が使用される場合には、メディアキーと他の２つの鍵の内の一方が知られた場合であっても第３の鍵を求めることはできない。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、メディアキーは直接的に符号化および復号化のために使用されるか、メディアキーに依存して、符号化および復号化に使用される別の鍵が決定される。
【００１３】
第３の態様によれば、前述の課題は同様に、制御ネットワークとの第１のインタフェースおよびコアネットワークとの第２のインタフェースを備えた通信システムの制御サーバによって解決される。制御サーバは第１のインタフェースおよび制御ネットワークを介して加入者装置と接続可能であり、また第２のインタフェースおよびコアネットワークを介してメディアサーバと接続可能である。制御サーバは、識別データを加入者装置から受信し、制御データに関する符号化パラメータのセットを決定するために構成されている。符号化パラメータはランダム数と、このランダム数および識別データに依存する制御データキーならびに完全性キーとを含む。さらに制御サーバは、メディアキーを制御データキーおよび完全性キーに依存して生成し、コアネットワークを介してメディアサーバに伝送するために構成されている。
【００１４】
これに同様に第４の態様によれば、前述の課題は、制御ネットワークとの第１のインタフェースおよびメディアネットワークとの第２のインタフェースを備えた通信システムにおいて使用するための加入者装置によって解決される。加入者装置は制御データを交換するために第１のインタフェースおよび制御ネットワークを介して制御サーバと接続可能であり、またメディアデータを交換するために第２のインタフェースおよびコアネットワークを介してメディアサーバと接続可能である。加入者装置は、識別データを制御サーバに送信し、応答としてランダム数を受信し、制御データキーおよび完全性キーをランダム数および識別データに依存して生成するために構成されており、制御データキーおよび完全性キーは制御データの符号化および復号化に使用される。さらに加入者装置は、メディアキーを制御データキーおよび完全性キーに依存して生成するために構成されており、メディアキーはメディアデータの符号化および復号化に使用される。
【００１５】
第５の態様によれば、前述の課題は、通信システムの１つまたは複数のコンピュータにおいてコンピュータプログラムを実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品によって解決され、プログラムコードを実施する際に上述の方法のうちの１つが実施される。
【００１６】
コンピュータプログラム製品と同様に、制御サーバおよび加入者装置も本発明による方法を実施することができる。したがって第３、第４および第５の態様により得られる利点は第１のおよび第２の態様の利点に相当する。
【００１７】
以下では本発明を実施例に基づき３つの図面を参照しながら詳細に説明する。図面において、
図１は、加入者装置、制御サーバおよびメディアサーバを有する通信システムを示す。
図２は、制御サーバの実施形態を示す。
図３は、コネクションを確立し、続けて符号化されたメディアデータをメディアサーバから加入者装置へと伝送するためのシーケンスチャートを示す。
【００１８】
図１は、識別データＩＤを持つ加入者装置１を有する通信システムを示す。加入者装置１は制御ネットワーク２を介して制御サーバ３と接続されている。
【００１９】
例えば、制御ネットワーク２を介して識別データＩＤおよびランダム数Ｒを伝送することができる。制御サーバ３は符号化パラメータＫを有し、これらの符号化パラメータＫは制御データキーＣＫ、完全性（integrity）キーＩＫおよびランダム数Ｒを含む。制御サーバ３はコアネットワーク４を介してメディアサーバ５と接続されている。コアネットワーク４を介してメディアキーＭＫが伝送され、またメディアサーバ５は符号化されていないメディアデータＭＤを有する。メディアサーバ５はデータネットワーク６を介してやはり加入者装置１と接続されている。データネットワーク６を介して符号化されたメディアデータＣＭＤが伝送される。制御サーバ３、コアネットワーク４およびメディアサーバ５は交換局７の一部を形成するか、交換局７の一部である。制御ネットワーク２およびデータネットワーク６は一緒にアクセスネットワーク８を形成する。加入者装置１および制御サーバ３はメディアキー発生器９を有する。
【００２０】
図１に示されている装置は通信システムの一部を表す。ここでは明瞭にするために加入者装置１は１つだけ示されているが、通常の場合は複数の加入者装置が設けられており、それらの加入者装置はそれぞれアクセスネットワークを介して交換局７と接続されている。通信ネットワーク内に複数の交換局を設けることができ、この場合には加入者装置の第１のグループが第１の交換局に接続されており、加入者装置の第２のグループが第２の交換局に接続されている。個々の交換局はそのような場合には典型的には制御サーバを介して、またメディアサーバを介して接続されている。もっとも、それぞれ固有の制御サーバを有する複数の交換局が共通のメディアサーバを使用することも考えられる。種々の交換局間の接続をコアネットワーク４に対応するネットワークを介して行うことができる。択一的に、コアネットワーク４が包括的に複数の接続局内および複数の接続局間に延びていてもよい。
【００２１】
上記のような通信システムは、データおよび／または（データとして符号化されている）通話を２つの加入者装置、すなわち例えば図示されている加入者装置１と図示していない別の加入者装置との間でメディアサーバ５、また必要に応じて別のメディアサーバを介して伝送することに適している。同様に、加入者装置１が別の加入者装置の介入無くデータをメディアサーバ５から受信するか、メディアサーバ５とデータを交換することも考えられる。そのような場合は、ビデオ・オン・デマンドのようなサービスが利用される場合に生じる。
【００２２】
アクセスネットワーク８は例えば有線接続型の公衆の電話網、例えばアナログ電話網またはＩＳＤＮ電話網（統合サービスディジタル網；Integrated Services Digital Network）である。別のアクセスネットワークは例えば無線型の移動無線ネットワーク、例えばＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）またはＵＭＴＳネットワークでよい。コアネットワーク４は例えばインターネットプロトコルに準拠するデータネットワークであり、このデータネットワークを交換局内または交換局間での通信サービスの提供者がデータを伝送するために利用する。
【００２３】
アクセスネットワーク８においては制御データが制御ネットワーク２を介して伝送され、有効データがメディアネットワーク６を介して伝送される。制御ネットワーク２およびメディアネットワーク６は物理的に分離されたネットワークでよい、もしくは同一の物理的なネットワークの論理的に分離されたネットワークでよい。例えば、制御データおよび有効データが異なるプロトコルレベルを介して単一の伝送チャネルにおいて交換局７と加入者装置１との間で交換される場合には論理的に分離されたネットワークのみが存在する。しかしながらまた論理的に分離されたネットワークは別個の伝送チャネル、例えばいわゆるＩＳＤＮ制御チャネルＤおよびいわゆるＩＳＤＮデータチャネルＢでもよい。
【００２４】
殊に、アクセスネットワーク８が有線接続型の電話網である場合には、有効データが符号化されずに加入者装置１とメディアサーバ５との間で交換されるべきではない。このため従来技術からは加入者装置１およびメディアサーバ５内の符号化および復号化ユニット１０が公知である。符号化および復号化ユニット１０によって有効データ、例えばメディアデータＭＤをメディアサーバ５において符号化し、続いて符号化されたメディアデータＣＭＤとして加入者装置１へとメディアネットワーク６を介して伝送することができる。
【００２５】
加入者装置１の符号化および復号化ユニット１０によって、受信した符号化されているメディアデータＣＭＤを利用のために再び復号化することができる。典型的には対称鍵方法が使用されるので、両方の符号化および復号化ユニット１０は同一の鍵を使用しなければならない。このため本発明によれば、符号化および復号化ユニット１０にメディアキー発生器９からメディアキーＭＫが供給される。
【００２６】
アクセスネットワークが無線ネットワークである場合には、有効データを伝送のために符号化する必要はない。何故ならば、符号化は既にネットワークプロトコルのセキュリティレベルにおいて使用されるからである。それにもかかわらず、本発明による方法は符号化された伝送を用いるネットワークプロトコルを使用するアクセスネットワークにおいても適用することができる。
【００２７】
制御サーバ３のタスクは加入者装置１と交換局７との間でのコネクションの確立の開始、制御および監視である。図２には、制御サーバ３の実施例の構造が詳細に示されている。制御サーバ３は、制御サーバ３の種々のタスクを処理するために構成されている複数の機能コンポーネント、すなわちコンタクトサーバ３ａ、セッションサーバ３ｂおよび加入者サーバ３ｃを有する。メディアキー発生器９はコンタクトサーバ３ａ内に設けられている。コンタクトサーバ３ａからは加入者装置１へのコネクションおよびメディアサーバ５へのコネクションも延びている。
【００２８】
通常の場合、制御サーバ３の３つ全てのコンポーネントはソフトウェアにより実施されている。これらのコンポーネントは共通のハードウェアユニットにおいても、別個のハードウェアユニットにおいても実施することができる。別個のハードウェアユニットを空間的に分離させることもでき、この場合ネットワークをコアネットワーク４と同様にデータ交換に使用することができる。図２に示されているコンタクトサーバ３の構造は典型的には３ＧＰＰ標準に準拠するＩＰマルチメディアサブシステムのためのものである。その種のシステムにおいては、コンタクトサーバ３ａはプロキシコールセッション制御機能（Ｐ−ＣＳＣＦ；Proxy Call Session Control Function）と称され、セッションサーバ３ｂはサービングコールセッション制御機能（Ｓ−ＣＳＣＦ；Serving Call Session Control Function）と称され、また加入者サーバ３ｃはホーム加入者サーバ（ＨＳＳ；Home Subscriber Server）と称される。
【００２９】
個々のコンポーネント、すなわちコンタクトサーバ３ａ、セッションサーバ３ｂおよび加入者サーバ３ｃの機能、したがって制御サーバ３の機能およびメディアキー発生器９の機能を以下では図３を参照しながら説明する。
【００３０】
図３は、メディアサーバ５と加入者装置１との間でコネクションを確立し、続けて符号化されたメディアデータＣＭＤを伝送するためのシーケンスチャートを示す。コンタクトサーバ３ａ、セッションサーバ３ｂおよび加入者サーバ３ｃはコネクションの確立に関与する。
【００３１】
第１のステップＳ１においては、加入者装置１が「Sub-Registration」リクエストとも称されるコネクション確立リクエストを制御サーバ３のコンタクトサーバ３ａに対して行う。コンタクトサーバがプロキシコールセッション制御機能（Ｐ−ＣＳＣＨ）と称される３ＧＰＰ標準によるＩＭＳにおいては、例えばセッションを開始するためのプロトコルとしていわゆるセッション開始プロトコル（ＳＩＰ；Session Initiation Protocol、ＲＦＣ３２６１およびＲＦＣ２５４３に準拠する）を、セッション記述プロトコル（ＳＤＰ；Session Description Protocol、ＲＦＣ２３２７に準拠する）と共に使用することができる。ステップＳ１におけるリクエストでは殊に、加入者１を一義的に特徴付ける識別データＩＤが伝送される。この識別データＩＤは移動電話では例えばいわゆるＳＩＭ（加入者識別モジュール；Subscriber Identity Module）カードに記憶されている。識別データＩＤは以下では符号化パラメータＫのセットを決定するために必要とされ、この符号化パラメータＫは加入者装置１と制御サーバ３との間で制御データのさらなる交換の符号化のために使用される。符号化パラメータＫのセットを決定している間に情報を伝送するために、例えばＳＩＰプロトコルにおけるマルチメディアインターネットキーイング（ＭＩＫＥＹ；Multimedia Internet KEYing、ＲＦＣ３８３０に準拠する）プロトコルを使用することができる。同様にセキュリティ記述（ＳＥＤＳ；Security Descriptions、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）の草稿に準拠する）による伝送も考えられる。
【００３２】
第２のステップＳ２においては、識別データＩＤがコンタクトサーバ３ａからセッションサーバ３ｂを介して加入者サーバ３ｃに転送される。セッションサーバ３ｂ（３ＧＰＰシステムにおいてはＳ-ＣＳＣＦ、必要に応じていわゆる問合せコールセッション制御機能Ｉ−ＣＳＣＦ；Interrogating Call Session Control Functionの支援を伴う）は例えば課金のためにセッションデータの安全化に使用されるが、ここで説明する関係においては重要ではない。加入者サーバ３ｃは加入者装置の識別データＩＤが記憶されているデータバンクを有する（もしくはこのデータバンクにアクセスする）。加入者サーバ３ｃ（３ＧＰＰシステムにおけるホーム加入者サーバ）はランダム数Ｒを求め、このランダム数Ｒに基づき識別データＩＤに依存して制御データキーＣＫおよび完全性キーＩＫを決定する。安全性の理由から、鍵を決定するために識別データＩＤが直接的に使用されるのではなく、データバンクにおいて識別データＩＤに対応付けられている数列または文字列が使用される。鍵を生成するために使用可能な方法およびアルゴリズムは３ＧＰＰシステムの相応の仕様から既知である。ランダム数Ｒ、制御データキーＣＫおよび完全性キーＩＫは符号化パラメータＫのセットを形成する。
【００３３】
符号化パラメータＫのこのセットはステップＳ３において加入者サーバ３ｃから再びセッションサーバ３ｂを介してコンタクトサーバ３ａに送信される。したがって、制御データキーＣＫおよび完全性キーＩＫはそれ以降コンタクトサーバ３ａによって、加入者１と交換される制御データの符号化のために使用される。制御データキーＣＫは対称符号化アルゴリズムを用いる実際の符号化に使用される。付加的に、制御データと共に送信され、完全性キーＩＫによって符号化されたシーケンスにより、制御データの非安全性を検査し、また場合によっては不正操作の試みを識別することができる。３ＧＰＰによれば両方の鍵は１２８ビットの長さを有する。
【００３４】
ステップＳ４においては、符号化パラメータＫのセットのランダム数Ｒが（符号化されずに）加入者装置１に送信される。鍵ＣＫおよびＩＫは安全性の理由から伝送されずに、以下において説明するように加入者装置１自体によって生成される。
【００３５】
さらに、コンタクトサーバ３ａはステップＳ５においてメディアキーＭＫを制御データキーＣＫおよび完全性キーＩＫから決定する。例えば、メディアキーＭＫを２つの鍵ＣＫおよびＩＫの排他的オア結合（ＸＯＲ）を介して計算することができる。このことは殊に３ＧＰＰにおいては、２つの鍵ＣＫおよびＩＫが同一の長さを有することにより実現される。択一的に例えば、メディアキーＭＫを不可逆性の一義的なマッピングを介して２つの鍵ＣＫおよびＩＫから決定することもできる。その種のマッピングは一方向ハッシュ関数とも称される。使用可能な一方向ハッシュ関数は例えばメッセンジャーダイジェスト（Messenger Digest、ＭＤ４，ＭＤ５）またはセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ；Secure Hash-Algorithm）として公知である。一方向ハッシュ関数は、既知となっているメディアキーＭＫから基礎となる鍵ＣＫおよびＩＫを推量することができないという利点を有する。しかしながら原則として、鍵ＣＫおよびＩＫの１つまたは両方から鍵シーケンスを計算することができる他のあらゆる関数もメディアキーＭＫの計算に適している。この場合には、得られるメディアキーＭＫの長さが使用される鍵ＣＫおよびＩＫの長さと一致している必要はない。さらに、鍵ＣＫおよびＩＫの他に付加的なパラメータをメディアキーＭＫの決定に導入することができる。その場合の前提は単に加入者装置１もコンタクトサーバ３ａもそれらのパラメータを有するということだけである。ランダム数Ｒまたは識別データＩＤはその種のパラメータの例である。
【００３６】
加入者装置１がステップＳ４において伝送されたランダム数を受信した後に、加入者装置はステップＳ６においてランダム数Ｒから識別データＩＤに依存して制御データキーＣＫおよび完全性キーＩＫを求める。これは加入者サーバ３ｃにおいて実施されたやり方と同じやり方で実施されるので、制御サーバ３と加入者装置１には同一の鍵ＩＫおよびＣＫが存在する。通常の場合、安全性の理由から識別データＩＤ自体の代わりに鍵を決定するために使用される数列または文字列は加入者装置においてはＳＩＭカードに記憶されている。
【００３７】
ステップＳ５と同様にステップＳ７では、加入者装置１において鍵ＣＫおよびＩＫからメディアキーＭＫが生成される。
【００３８】
ランダム数Ｒに基づき加入者装置１によってさらに認証応答が求められ、この認証応答と共にステップＳ８においては、コネクション確立の次の段階としての第２のリクエストが例えばセッション開始プロトコル（ＳＩＰ）を介してコンタクトサーバ３ａに送信される。
【００３９】
この第２のリクエストはステップＳ９においてセッションサーバ３ｂに転送され、このセッションサーバ３ｂは加入者装置１の認証応答を検査し、結果が肯定的な場合にはセッションを問題なく開かれたものとして登録し、ステップＳ１０において確認シーケンスをコンタクトサーバ３ａに返送する。ハイパーテキストトランスポートプロトコル（ＨＴＴＰ）と同様に、ＳＩＰにおいても状態メッセージ「２００ＯＫ」が肯定的な確認として使用される。ステップＳ１１において、確認シーケンスが加入者装置１に転送される。
【００４０】
この時点においてコネクションおよびセッションの確立は終了しているので、有効データの伝送を開始することができる。本方法に関して、この時点においてステップＳ５およびＳ７におけるメディアキーＭＫの決定はコンタクトサーバ３ａにおいても加入者装置１においても終了しているものとする。
【００４１】
ステップＳ１２においては、加入者装置１が所望のメディアデータの伝送についてのリクエストをコンタクトサーバ３ａに送信する。セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）においてはその種のリクエストに関して「Ｉｎｖｉｔｅ」シーケンスが設けられており、これによりメディアデータＭＤをメディアサーバ５から呼び出すことができる。データはメディアサーバ５に既に存在していてもよいし、メディアサーバ５を介して別の加入者装置と交換されるべき通話データでもよい。ＳＩＰプロトコルにおいてはこのリクエストにより、例えば使用すべき符号化アルゴリズムを表す符号化コンテキストを送信することができる。ＳＩＰプロトコルに準拠すれば可能であるとしても、符号化コンテキストはメディアキーＭＫを有さない。何故ならば、メディアキーＭＫは本発明による方法においては既に制御サーバ３内に存在するからである。
【００４２】
ステップＳ１３においては、「Ｉｎｖｉｔｅ」リクエストがコンタクトサーバ３ａからセッションｓ-バ３ｂに転送されるが、このリクエストには符号化コンテキストは含まれていない。セッションサーバ３ｂはリクエストを記録し、リクエストが容認されるものであるか否かが求められる。すなわち例えば、加入者装置１はリクエストしたメディアデータＭＤへのアクセス権限を有しているか否かが検査される。リクエストが容認されるものである場合には、セッションサーバ３ｂはステップＳ１６において状態メッセージ「２００ＯＫ」を肯定的な確認としてコンタクトサーバ３ａに返送する。既存のメディアデータＭＤがリクエストされずに、別の加入者装置との通話がリクエストされる場合には、セッションサーバ３ｂはステップＳ１３の後に、先ずステップＳ１４において別の加入者装置に対して権限を有する相応のセッションサーバ３ｂ*とコンタクトを取る。
【００４３】
ステップＳ１５においては、セッションサーバ３ｂが相手側から応答としての状態メッセージを受信し、この状態メッセージを続いてステップＳ１６において転送する。
【００４４】
コンタクトサーバ３ａはセッションサーバ３ｂから返答メッセージを受信すると、受信した状態メッセージをステップＳ１８において加入者装置１に送信する。
【００４５】
リクエストが容認されるものであり、返答メッセージが肯定的なものであった場合には、コンタクトサーバ３ａはステップＳ１８において符号化コンテキストおよびメディアキーＭＫをメディアサーバ５に伝送する。その他に、伝送すべきメディアデータＭＤを特徴付ける別の情報も伝送される。この伝送は一般的に公衆ではないコアネットワーク４を介して行われるので、ここでは原則としてメディアキーＭＫを保護するためのさらなる安全対策は必要ない。付加的な安全対策が所望されるか、コアネットワーク４が完全にまたは部分的に公衆のものである場合には、もちろん伝送を符号化して行うこともできる。
【００４６】
続いてメディアサーバ５はリクエストされた符号化コンテキストにおけるメディアキーＭＫを用いて、すなわち例えば所定の符号化アルゴリズムを使用してメディアデータＭＤを符号化する。受信した符号化されているメディアデータＣＭＤは続くステップＳ１９において加入者装置１に送信される。
【００４７】
通常の場合メディアネットワーク６はパケット交換型であるので、先ずメディアデータＭＤ全体を符号化してパケットごとに伝送するのではなく、メディアデータＭＤの個々のパケットをそれぞれ符号化することが有効である。加入者装置１には（自身が設定した）符号化コンテキスト、また必要とされる（ステップＳ７において計算された）メディアキーＭＫが存在するので、加入者装置１においては受信した符号化されているメディアデータＣＭＤを復号化することができる。
【００４８】
符号化されたメディアデータＣＭＤを伝送している間に、時間的に並行して既に別の制御データを加入者装置１と制御サーバ３との間で交換することができる。これらの制御データを例えば伝送の適切な処理の検査に使用することができるか、別のリクエストに関連付けることができる。この場合、新しい鍵ＣＫおよびＩＫの交渉が行われる可能性がある。そのような場合には、メディアキーＭＫも新たに計算することが有利である。何故ならば、符号化メカニズムはこの鍵が使用される時間が短ければ短いほど一層安全になるからである。もっともメディアキーＭＫが新たに計算されるならば、メディアサーバ５と加入者装置１が新しい鍵を同時に有していない場合には同期の問題が生じる可能性がある。しかしながらそのような場合には、３ＧＰＰシステムにおいて設けられている既知のエラー訂正メカニズムおよびエラー処理メカニズムが使用される。加入者装置１のもとには存在しないメディアキーＭＫでもってメディアサーバ５によって符号化されたパケットは加入者装置１によって不正なものとして評価され、（通話データの場合）廃棄されるか、加入者装置１によって新たに制御サーバ３から要求される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】加入者装置、制御サーバおよびメディアサーバを有する通信システムを示す。
【図２】制御サーバの実施形態を示す。
【図３】コネクションを確立し、続けて符号化されたメディアデータをメディアサーバから加入者装置へと伝送するためのシーケンスチャートを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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