(57)【要約】  通信ネットワーク内で端末（３００）とサービスポイントとの間の通信を保護するためのキーを提供する方法および装置が提供される。端末がネットワークに進入する場合、まず、基本キー（Ｉｋ）がサービス制御ノード（３０４）との間で確立される。次いで、所定の第１関数（ｆ）を少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータ（ｖ）の初期値とに適用することによって、初期修正キー（Ｉｋ1）が、サービス制御ノードと端末との両方で作成される。初期修正キーは、それが端末と第１サービスポイントとの間の通信を保護するために使用できるようにするために、第１サービスポイント（３０２）へ送信される。端末が第２サービスポイント（３０６）に切り替える場合、第１サービスポイントおよび端末は共に、所定の第２関数（ｇ）を初期修正キーに適用することによって、第２修正キー（Ｉｋ2）を作成し、そして、第１サービスポイントは、第２修正キーを第２サービスポイントへ送信する。【選択図】  なし
2009531954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサービスポイントを備える通信ネットワークのサービス制御ノードで実行される、端末と前記複数のサービスポイント間の通信を保護するためのキーを提供する方法であって、
Ａ）前記端末が前記通信ネットワークに進入している場合の登録手順の間に、前記端末に対する基本キー（Ｉｋ）を確立するステップと、
Ｂ）前記端末が第１通信セッションを開始する場合、所定の関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）とキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに適用することによって、初期修正キー（Ｉｋ1）を作成するステップと、
Ｃ）前記端末と前記第１サービスポイント間の通信を保護するために、前記初期修正キー（Ｉｋ1）を使用できるようにするために、該初期修正キー（Ｉｋ1）を、前記端末が当初接続される第１サービスポイントへ送信するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
Ｄ）前記端末が接続される新規サービスポイント（Ｘ）から、キー要求を受信するステップと、
Ｅ）前記端末が第２通信セッションを開始する場合に、前記所定の関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）と前記キーバージョンパラメータの更新値（ｖ’）とに適用することによって、新規初期修正キー（ＩＫ’x）を作成するステップと、
Ｆ）前記端末と前記新規サービスポイント間の通信を保護するために、前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）を使用できるようにするために、該新規初期修正キー（ＩＫ’x）を、前記新規サービスポイントへ送信するステップと
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期修正キー（Ｉｋ1）および新規初期修正キー（ＩＫ’x）の少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせに対して一意とするために、サービスポイントアイデンティティ（「ＳＰ１」、「ＳＰｘ」）が前記所定の関数（ｆ）に入力される
ことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項４】
前記キーバージョンパラメータの値（ｖ）は、一定の値に初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やされる
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記端末がアイドル状態の後で再度アクティベートされる場合に、前記キー要求が受信される
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記端末が所定の時間期間の間、アクティブであった後、または前記端末が所定のデータ量を通信した後、または前記端末が所定回数のサービスポイント切替を行った後、前記キー要求が受信される
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
複数のサービスポイントを備える通信ネットワークのサービス制御ノードにおいて、端末と前記複数のサービスポイント間の通信を保護するためのキーを提供するための装置であって、
前記端末が前記通信ネットワークに進入している場合の登録手順の間に、該端末に対する基本キー（Ｉｋ）を確立する手段と、
前記端末が第１通信セッションを開始する場合、所定の関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）とキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに適用することによって、初期修正キー（Ｉｋ1）を作成する手段と、
前記端末と前記第１サービスポイント間の通信を保護するために、前記初期修正キー（Ｉｋ1）を使できるようにするために、前記初期修正キー（Ｉｋ1）を、前記端末が当初接続される第１サービスポイントへ送信する手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記端末が接続される新規サービスポイント（ｘ）から、キー要求を受信する手段と、
前記端末が第２通信セッションを開始する場合に、前記所定の関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）と前記キーバージョンパラメータの更新値（ｖ’）とに適用することによって、新規初期修正キー（Ｉｋ’x）を作成する手段と、
前記端末と前記新規サービスポイント間の通信を保護するために、前記新規初期修正キー（Ｉｋ’x）を使用できるようにするために、該新規初期修正キー（Ｉｋ’x）を、前記新規サービスポイントへ送信する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記初期修正キー（Ｉｋ1）および前記新規初期修正キー（Ｉｋ’x）の少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、前記初期修正キー（Ｉｋ1）を作成する手段と前記新規初期修正キー（Ｉｋ’x）を作成する手段の少なくとも一方は、前記サービスポイントアイデンティティ（「ＳＰ１」、「ＳＰｘ」）を前記所定の関数（ｆ）に入力するように構成されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記キーバージョンパラメータの初期値（ｖ）を、一定の値に初期化し、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やさる
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
通信ネットワークの第１サービスポイントで実行される、前記第１サービスポイントに当初接続される端末との通信を保護するためのキーを取得する方法であって、
Ａ）少なくとも前記端末に対して確立されている基本キーとキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに所定の第１関数（ｆ）を適用することによって作成されている初期修正キー（ＩＫ1）を、サービス制御ノードから受信するステップと、
Ｂ）進行中のセッションの間に、前記端末が第２サービスポイントに切り替えることを検知するステップと、
Ｃ）所定の第２関数（ｇ）を少なくとも前記初期修正キー（ＩＫ1）に適用することによって、第２修正キー（ＩＫ2）を作成するステップと、
Ｄ）前記端末と前記第２サービスポイント間の通信を保護するために、前記第２修正キー（ＩＫ2）が使用できるようにするために、該第２修正キー（ＩＫ2）を前記第２サービスポイントへ送信するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記サービスポイントは、新規初期修正キーを取得するために、キー要求を前記サービス制御ノードへ送信する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記端末がアイドル状態の後で再度アクティベートされる場合に、前記キー要求は送信される
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記端末が所定の時間期間の間、アクティブであった後、または前記端末が所定のデータ量を通信した後、または前記端末が所定回数のサービスポイント切替を行った後、前記キー要求が送信される
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
通信ネットワークの第１サービスポイントにおいて、前記第１サービスポイントに当初接続される端末との通信を保護するためのキーを取得する装置であって、
少なくとも前記端末に対して確立されている基本キーとキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに所定の第１関数（ｆ）を適用することによって作成されている初期修正キー（ＩＫ1）を、サービス制御ノードから受信する手段と、
進行中のセッションの間に、前記端末が第２サービスポイントに切り替えることを検知する手段と、
所定の第２関数（ｇ）を少なくとも前記初期修正キー（ＩＫ1）に適用することによって、第２修正キー（ＩＫ2）を作成する手段と、
前記端末と前記第２サービスポイント間の通信を保護するために、前記第２修正キー（ＩＫ2）が使用できるようにするために、該第２修正キー（ＩＫ2）を前記第２サービスポイントへ送信する手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
新規初期修正キーを取得するために、キー要求を前記サービス制御ノードへ送信する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記端末がアイドル状態の後で再度アクティベートされる場合に、前記送信手段は、前記キー要求を送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記端末が所定の時間期間の間、アクティブであった後、または前記端末が所定のデータ量を通信した後、または前記端末が所定回数のサービスポイント切替を行った後、前記送信する手段は、前記キー要求を送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
通信ネットワーク内の第１サービスポイントに当初接続される端末で実行される、前記通信ネットワークのサービスポイント群との通信を保護するためのキーを取得する方法であって、
Ａ）前記通信ネットワークに進入している場合の登録手順の間に、基本キー（Ｉｋ）を判定するステップと、
Ｂ）第１通信セッションを開始する場合に、前記第１サービスポイントとの通信を保護するために、初期修正キー（ＩＫ1）を使用できるようにするために、所定の第１関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）とキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに適用することによって、前記初期修正キー（ＩＫ1）を作成するステップと、
Ｃ）前記端末が第２サービスポイントに切り替える場合、所定の第２関数（ｇ）を少なくとも前記初期修正キー（ＩＫ1）に適用することによって、第２修正キー（ＩＫ2）を作成するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２２】
Ｄ）第２通信セッションを開始するために、アイドル期間の後に新規サービスポイント（ｘ）に接続するステップと、
Ｅ）前記新規サービスポイントとの通信を保護するために、新規初期修正キー（ＩＫ’x）を使用できるようにするために、前記所定の第１関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）と前記キーバージョンパラメータの更新値（ｖ’）に適用することによって、前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）を作成するステップと
を更に備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記初期修正キー（ＩＫ1）および前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）の少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、サービスポイントアイデンティティ（「ＳＰ１」、「ＳＰ２」）が前記所定の第１関数（ｆ）に更に入力される
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記キーバージョンパラメータの値（ｖ）は、一定の値に初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更される
ことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やされる
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
通信ネットワーク内の第１サービスポイントに当初接続される端末において、前記通信ネットワークのサービスポイント群との通信を保護するためのキーを取得する装置であって、
前記通信ネットワークに進入している場合の登録手順の間に、基本キーを判定する手段と、
第１通信セッションを開始する場合に、前記第１サービスポイントとの通信を保護するために、初期修正キー（ＩＫ1）を使用できるようにするために、所定の第１関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）とキーバージョンパラメータの初期値（ｖ）とに適用することによって、前記初期修正キー（ＩＫ1）を作成する手段と、
前記端末が第２サービスポイントに切り替える場合、所定の第２関数（ｇ）を少なくとも前記初期修正キー（ＩＫ1）に適用することによって、第２修正キー（ＩＫ2）を作成する手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２７】
第２通信セッションを開始するために、アイドル期間の後に新規サービスポイント（ｘ）に接続する手段と、
前記新規サービスポイントとの通信を保護するために、新規初期修正キー（ＩＫ’x）を使用できるようにするために、前記所定の第１関数（ｆ）を少なくとも前記基本キー（Ｉｋ）と前記キーバージョンパラメータの更新値（ｖ’）に適用することによって、前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）を作成する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記初期修正キー（ＩＫ1）および前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）の少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、前記初期修正キー（ＩＫ1）を作成する手段と前記新規初期修正キー（ＩＫ’x）を作成する手段の少なくとも一方は、サービスポイントアイデンティティ（「ＳＰ１」、「ＳＰｘ」）が前記所定の第１関数（ｆ）に入力するように構成されている
ことを特徴とする請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記キーバージョンパラメータの初期値（ｖ）を、一定の値に初期化し、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やされる
ことを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、通信ネットワーク内で端末とサービスポイントとの間の通信を保護するためのキーを提供する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信では、セキュリティは重要な問題である。これは、無線で情報を搬送することは、通信される情報を不正に傍受捕捉することおよび／または修正することが可能になるからである。従って、情報は、通常、無線で送信される前に暗号化されるおよび／または整合性が保護される。無線通信についての現在最も一般的な標準は、さまざまなセキュリティの方法およびルーチンを含んでいる。例えば、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：移動通信用グローバルシステム）、ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ：汎用パケット無線サービス）およびＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ：ユニバーサル移動通信システム）に従う移動（またはセルラー）アクセスネットワークは、整合性を保証するため、および、特定の移動端末と移動ネットワークとの間の無線チャネル上で通信される情報を暗号化するため、ＣｋおよびＩｋと呼ばれる２つのキーを利用する。
【０００３】
ＵＭＴＳでは、各移動端末は、ペイロードデータおよび各種のシグナリングメッセージを暗号化する目的で、また、整合性と呼ばれる端末のアイデンティティを検証する目的で、使用することができるキーＣｋおよびキーＩｋの一意のペアを、ネットワークで共有する。セッションで使用されることになるキーＣｋおよびキーＩｋは、端末がネットワークに接続する場合の登録段階の間に確立され、これを本明細書ではキーアグリーメント（key agreement）と呼ぶことにする。ここで、移動端末はネットワーク内に存在するとして登録されているがデータの送受信セッションには関わっていないアイドルモードと呼ばれるモードと、セッション内でデータを送受信するアクティブモードと呼ばれるモードとの２つの異なるモードになる場合があることに注意されたい。
【０００４】
移動端末と基地局との間で無線で通信される情報は、通常、１）「ユーザプレーン」データとも呼ばれるペイロードデータ、２）例えば、認証と暗号化とを含むセキュリティに関連する情報であるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｔｒａｔｕｍ：ノンアクセス階層）シグナリング、そして、３）チャネル仕様、変調および多重化スキーム、電力調節、信号測定等を含む無線通信に関連する情報であるＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：無線リソース制御）という３つの主要カテゴリに分類される。
【０００５】
ＵＭＴＳに従ういわゆる３Ｇシステムにおいて、ユーザプレーンデータは、典型的には、基地局（ノードＢとも呼ばれる）と、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：無線ネットワークコントローラ）と、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ  ＧＰＲＳ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｎｏｄｅ：在圏ＧＰＲＳサポートノード）と、そして、ＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ  ＧＰＲＳ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｎｏｄｅ：ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード）という、アクセスネットワーク内の４つの異なるノード上で搬送され、そのうち基地局とＲＮＣとが無線ネットワーク部分を構成し、ＳＧＳＮとＧＧＳＮとがコアネットワーク部分を構成する。３Ｇシステムでは、ユーザプレーンデータ、ＮＡＳおよびＲＲＣの暗号化／復号化はすべて、ＲＮＣおよび端末によって実行され、他方、従来のＧＳＭシステムでは、暗号化は基地局によって処理される。
【０００６】
現在、図１に図示されるように、３ＧＰＰ（第３世代パートナシッププロジェクト）に基づいて、いわゆる「進化型３Ｇアクセス（evolved 3G access）」を提供するため、新しいネットワークアーキテクチャが開発されている最中である。この新しいアーキテクチャは、基本的には、周知のＳ１インタフェースを使って、コアネットワーク部分の中央アクセス制御ゲートウェイＡＧＷ１０２に接続されている無線ネットワーク部分の中に、「進化型」基地局１００を含む２つのノードタイプを備えている。アクセスネットワークは、多様な地理的エリアにサービス提供する複数のＡＧＷノードを含んでいても良い。ＡＧＷノードは、周知のインタフェースを使用して、（Ｇｉインタフェースを使用する）インターネットと、（Ｇｎインタフェースを使用する）他の３ＧＰＰネットワークと、（Ｓ２インタフェースを使用する）非３ＧＰＰネットワークとを含む、各種の多様な外部ネットワーク１０４に接続され、そして、ＲＮＣ、ＳＧＳＮ及びＧＧＳＮの中に現在実装されている機能と同様の一定の機能を含んでいる。
【０００７】
特に、暗号化と整合性とに関連するセキュリティ処理は、基地局１００およびＡＧＷノード１０２で行われることになる。基本的には、ユーザプレーンデータの暗号化、また、潜在的には、ＮＡＳシグナリングの暗号化も、ＡＧＷノード１０２によって処理されるであろうし、他方、ＲＲＣシグナリングの保護は、基地局１００によって処理されるであろう。加入者とキーアグリーメントとを認証する初期プロセスは、端末の中のＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ：加入者アイデンティティモジュール）とＡＧＷノードとの間で行われるであろうし、そして、ＡＫＡ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｋｅｙ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ：認証およびキーアグリーメント）と呼ばれることも多い。従って、上述のキーＣｋおよびキーＩｋは、ＡＫＡプロセスの間に、端末とＡＧＷノードとによって確立することができる。
【０００８】
多様なネットワークアーキテクチャ間で相互運用性を提供するために、ＡＫＡプロセスを維持することを含めて、既存の３Ｇシステムのセキュリティコンポーネントおよびルーチンが上述の２つのノード型アーキテクチャでも再使用できることが大いに望ましい。従って、好ましくは、上述のキーＣｋとキーＩｋに基づいて、基地局とＡＧＷノードとの両方のためのセキュリティキーを提供することが必要である。基地局では、ＲＲＣシグナリングを保護するためにキーが必要とされ、ＡＧＷノードでは、ＮＡＳシグナリングおよびユーザプレーンデータを保護するためにキーが必要とされる。
【０００９】
例えば、Ｉｋのコピーを基地局へ送信して、同一のキーを基地局とＡＧＷノードとの両方で使用することも可能であろうが、これには、若干の欠点が伴うことがある。第１に、ローカルな基地局は、容易にアクセスされる無防備な場所に位置することが多いため、完全に保護されたかたちで設置でき、より集中化されているＡＧＷノードと比べて、不正な攻撃に対して幾分脆弱である。従って、Ｉｋキーが基地局で傍受され、ＮＡＳシグナリングが不正に検出されるリスクがある。この内容において、機密であるＮＡＳ情報は一般に、ＲＲＣ情報より高いレベルのセキュリティを必要とすることに注意されたい。しかしながら、ＲＲＣシグナリングは端末識別子を含むことができ、そのため、いずれにしてもそれを保護することが望ましい。
【００１０】
第２に、同一のキーが２つの異なる目的で使用され、それによって、使用されたキーを検出する機会が複数回提供されると、傍受された情報が記録されて後でリプレイされる場合（いわゆる、リプレイアタック）には、満足のいく保護を得ることは困難である場合がある。従って、Ｉｋが基地局で再使用される場合、ＡＧＷノードが少なくとも何らかの一方向関数ｆをＩｋに適用することが、それをこのように修正されたｆ（Ｉｋ）＝Ｉｋ’の形で基地局へ送信する前に必要になる。
【００１１】
しかしながら、セッション中に基地局でＩｋ’が傍受される場合、このセキュリティの欠陥は、たとえセッションが新規の基地局へハンドオーバされても、すなわち、Ｉｋ’が使用される限り、持続するであろう。この問題は、ＡＫＡプロセスが一定の間隔をおいて（例えば、ハンドオーバによってトリガされて）繰り返される場合には回避され得るが、しかし、それはセッションを乱す可能性があり、従って、サービスの望ましいシームレスな動作に重大な影響を及ぼしかねない。
【００１２】
従って、端末が多様なサービスポイント間、すなわち、基地局間を移動するにつれて、キーの傍受に続いてセキュリティ欠如が持続することを回避し、しかも、例えば、ＡＫＡプロセスに従う再認証において新規のキーを確立することのような、余分な動作を必要としないことが望ましい。以下の図２に関して説明される提案の手順に従って、基地局とＡＧＷノードとの間で共有される新規のタイプのキーに関わるこれらの目的を達成する試行が行われている。
【００１３】
図２は、移動端末２００と、複数の基地局を含む移動アクセスネットワークとを示しており、基地局のうち、図１に示される２ノード型のアーキテクチャに従って、中央のＡＧＷノード２０６に接続されるＢＳ１  ２０２とＢＳ２  ２０４とが示されている。この提案では、ＡＧＷノード２０６によってカバーされるネットワーク内の各基地局は、所定のキーをＡＧＷノードと共有する。従って、図に示されるように、基地局２０２および２０４は、それぞれ所定のキーｋ１およびキーｋ２をＡＧＷ２０６と共有する。
【００１４】
第１に、端末２００が、ＢＳ１  ２０２との無線接続によってネットワークに接続し、これによって、ＢＳ１  ２０２は在圏基地局となり、そして、第１ステップ２：１において、従来のキーＣｋおよびキーＩｋが、ＡＫＡプロセスによって確立される。
【００１５】
次いで、次の保護を確立するために、ＡＧＷノード２０６がＢＳ１のキーｋ１を参照することになる。さらに、ＡＧＷノードは、適切な数の「隣接」基地局、すなわち、ＢＳ２  ２０４を含む、セッション中に移動する場合に端末がハンドオーバされる可能性のある在圏基地局ＢＳ１の近隣に位置する基地局、の対応するキーも参照するであろう。隣接基地局は、端末が存在すると予想される合理的なエリアをカバーするように選択されるべきである。例えば、基地局のセルサイズに依存して、およそ５ないし１０個の基地局が、隣接基地局と考えられてもよいであろう。
【００１６】
次に、ＡＧＷノード２０６は、端末２００のために確立されているＩｋキーを使用して、以下のように、Ｉｋキーと基地局アイデンティティ「ＢＳ」とを入力として所定の関数ｆを適用することによって各基地局に特化した修正キーを作成する。すなわち、ＢＳ１用にＩｋ1＝ｆ（Ｉｋ，”ＢＳ１”）が作成され、ＢＳ２用にＩｋ2＝ｆ（Ｉｋ，”ＢＳ２”）が作成され、そして、一般に、基地局ｊ用にＩｋj＝ｆ（Ｉｋ，”ＢＳｊ”）が作成される。ここで、所定の関数ｆも、端末に知られており、それは以下で説明するように利用されるでことになる。
【００１７】
次いで、生成された修正キーＩｋ1、Ｉｋ2、・・・、Ｉｋjは各々、対応する基地局と共有するキーｋによって「ラップされて（wrapped）」（すなわち、暗号化されて）、すべての基地局（在圏基地局および隣接基地局）が個別にラップされたキーセットを全体で構成し、すなわち、Ｅｎｃｒ（ｋ１，Ｉｋ1）、Ｅｎｃｒ（ｋ２，Ｉｋ2）、・・・、Ｅｎｃｒ（ｋｊ，Ｉｋj）、となる。以下では、「Ｋ」は、これらのラップされたすべてのキーセットを表すための略称として使用することになる。上述のように、Ｋを作成するプロセス全体を、図のステップ２：２によって図示される。
【００１８】
提案の手順に従えば、ここで、ＡＧＷノード２０６は、次のステップ２：３で、キーセットＫの全体を在圏基地局ＢＳ１  ２０２へ転送する。すると、ＢＳ１はＥｎｃｒ（ｋ１，Ｉｋ1）に対応するＫのコンポーネントをその一意のキーｋ１を使用して復号化することができ、当初その基地局のために作成された上述の修正Ｉｋキーであって端末と共有されることになるＩｋ1を次のステップ２：４で抽出する。また、ＢＳ１は、将来利用するためにキーセットＫの全体を記憶する。
【００１９】
端末は、自分の当初のＩｋキーと在圏基地局「ＢＳ１」のアイデンティティとを当然知っているので、端末は、ステップ２：５に示されるように、通信セッションを開始することに関連して、関数ｆ：Ｉｋ1＝ｆ（Ｉｋ，「ＢＳ１」）を適用することによって、同一の修正ＩｋキーであるＩｋ1を導出することができる。従って、端末と基地局とのこの特定の組み合わせについて一意である修正キーＩｋ1が、端末について一意であるキーＩｋと基地局について一意であるアイデンティティ「ＢＳ１」とに基づいて、ここで確立されている。ここで、端末２００が基地局２０２への接続を維持する限り、ＲＲＣシグナリングを保護するために、セッション中に端末２００および基地局２０２によってキーＩｋ1は使用されることができる。
【００２０】
セッション中のある時点で端末が移動して新規の基地局へ、この場合は、点線の矢印で図示されるようにＢＳ２  ２０４へ、ハンドオーバされる場合には、元のＢＳ１  ２０２は、ステップ２：６で、キーセットＫ全体をＢＳ２  ２０４へ転送する。受信したキーセットＫを使用して、ＢＳ２  ２０４は、ステップ２：７で、同様に自分自身の修正ＩｋキーであるＩｋ2を抽出することができる。また、端末は、ステップ２：８で、関数ｆ（Ｉｋ，「ＢＳ２」）を使用して、次の通信における暗号化および／または整合性のためのキーとして使用されることになるＩｋ2を導出することができるであろう。
【００２１】
また、修正Ｉｋキーを確立するという上述の提案の手順は、ユーザプレーン通信と機密情報であるＮＡＳシグナリングとの一層信頼性の高い保護を提供するために、端末と基地局との個々の組み合わせについて一意であるような修正Ｃｋキーを確立するためにも使用することができる。
【００２２】
従って、上述の先行技術のソリューションは、基地局と端末との組み合わせの各々に一意であるようなキーを提供する。たとえ何らかの時点で、あるセルｘ（すなわち、基地局）の中で使用されるキーＩｋxが不正に傍受されるとしても、別のセルｙへのハンドオーバが行われるとすぐ新規キーＩｋyが代わりに使用されるであろうし、セキュリティの欠陥は続かない。従って、図２のソリューションは、在圏基地局が変更される度に順方向のセキュリティだけでなく逆方向のセキュリティをも提供する。
【００２３】
しかしながら、上述のソリューションに関連する重大な問題がいくつか存在する。新規Ｉｋキーは、たとえあるとしても、ほんのわずかしか使用されないのに、かなりの数の基地局について算出されてラップされなければならないので、概して非常に複雑である。さらに、ＡＧＷノードは、どの基地局が将来のハンドオーバに関わる可能性があるか「予測する」必要があるが、端末は、予期せぬ方向に移動することがあるため、それは多かれ少なかれ場当たり的である。端末が、キーセットＫに含まれる選択された隣接基地局の集合によってカバーされるエリアから迅速に出て行く場合、新規エリアのためのキーセットＫを取得するため、プロセスは初めからやり直ししなければならない。加えて、在圏基地局は、「自分自身の」キーだけでなく、キーセットＫ全体を記憶する必要があり、かつ、ハンドオーバの時点で次の基地局へそれを転送する必要がある。
【００２４】
一般に、暗号化および／または整合性保護の目的でキーを使用することは単純でありながら信頼性のある方法を用いることが望ましく、しかも、あるサービスポイントから別のサービスポイントへ通信端末が切り替わる場合には、特にそうである。より具体的に言うと、ハンドオーバ予測の必要性を回避し、基地局または他のサービスポイントによって処理されなければならないキーの数を削減することが望ましいであろう。また、サービスポイントを切り替える場合には逆方向のセキュリティを提供し、そして、端末がセッションを開始する場合、例えば、アイドルモードからアクティブモードへ移行する場合は、順方向のセキュリティを提供して、サービスへのインパクトを最小限に抑えることが望ましい。
【００２５】
上述の背景の記述は、３Ｇネットワークにおいて基地局をサービスポイントとして使用する移動端末に着目して行っているが、議論した問題は、他の移動（又はセルラー）アクセスネットワークにも、そして、例えば、ＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、およびＤＯＣＳＩＳ（Ｄａｔａ  Ｏｖｅｒ  Ｃａｂｌｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のような有線接続を使用する固定アクセスネットワークにも関連する可能性が高い。例えば、上述のＡＫＡプロセスは、現行のネットワークルーチンに依存して、セッションの通信で使用されることになる１つ以上のキーを確立するための他の同様のプロセスと置き換えられてもよい。さらに、「アクセス」または「接続性」を一般のサービスとみなせば、本発明は、他の通信サービス、例えば、データストリーミング等にも適用できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、一般的には、上述に概説した諸問題および要望に取り組むことであり、通信ネットワーク内の端末とサービスポイント間の通信を保護するためのキーを取得するための便利なメカニズムを提供することである。
【００２７】
この目的および他の目的は、添付の独立請求項による方法および装置によってそれぞれ達成される。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明において、通信ネットワーク内で端末とサービスポイントとの間の通信を保護するためのキーを提供するための、サービス制御ノード内で実装される方法と装置とが定義される。端末がネットワークに進入している場合の登録手順の間に、その端末に対する基本キーが最初に確立される。次いで、端末が第１通信セッションを開始する場合に、所定の関数を少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータの初期値とに適用することによって、初期修正キーが作成される。端末と第１サービスポイント間の通信を保護するためにその初期修正キーが使用できるようにするために、その初期修正キーは、端末が当初接続される第１サービスポイントへ送信される。
【００２９】
その後の段階において、端末が接続される新規サービスポイントから、例えば、端末がアイドル状態にある期間の後でアクティブ状態になる場合に、キー要求が受信されてもよい。それに応じて、端末が第２通信セッションを開始する場合に、その関数を少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータの更新値とに適用することによって、新規初期修正キーが作成される。端末と新規サービスポイント間の通信を保護するために、新規初期修正キーが使用できるようにするために、新規初期修正キーは、最終的には新規サービスポイントへ送信される。
【００３０】
初期修正キーおよび新規初期修正キーの少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、サービスポイントＩＤは、所定の関数に入力されてもよい。
【００３１】
キーバージョンパラメータの値は、一定の値に初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更される。例えば、キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やされてもよい。
【００３２】
キー要求は、端末がアイドル状態の後で再アクティベートされる場合に、あるいは端末が所定の時間アクティブであった後、または端末が所定のデータ量を通信した後、または端末がサービスポイント切替を所定回数行った後で、受信されてもよい。
【００３３】
また、通信ネットワーク内のサービスポイントに当初接続される端末との通信を保護するためのキーを取得するために、サービスポイントで実行される方法と装置とが定義される。このサービスポイントでは、少なくとも端末のために確立されている基本キーとキーバージョンパラメータの初期値とに所定の第１関数を適用することによって作成された初期修正キーが、サービス制御ノードから最初に受信される。進行中のセッションの間に端末が第２サービスポイントに切り替えることが検知される場合、所定の第２関数を少なくとも初期修正キーに適用することによって、第２修正キーが作成される。端末と第２サービスポイント間の通信を保護するために、第２修正キーが使用できるようにするために、第２修正キーは、最終的に第２サービスポイントへ送信される。
【００３４】
サービスポイントは、新規初期修正キーを取得するために、キー要求をサービス制御ノードへ送信してもよい。キー要求は、端末がアイドル状態の後で再度アクティベートされる場合に、あるいは端末が所定の時間アクティブであった後、または端末が所定のデータ量を通信した後、または端末がサービスポイント切替を所定回数行った後、送信されてもよい。
【００３５】
通信ネットワーク内でサービスポイントとの通信を保護するためのキーを取得するために、通信ネットワーク内の第１サービスポイントに当初接続される端末で実行される方法と装置とが更に義される。ネットワークに進入する場合の登録手順の間に、に基本キーＩｋが最初に判定される。次いで、第１通信セッションを開始する場合、第１サービスポイントとの通信を保護するために、初期修正キーが使用できるようにするために、所定の第１関数を少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータの初期値とに適用することによって、初期修正キーが作成される。次いで、端末が第２サービスポイントに切り替える場合、所定の第２関数を少なくとも初期修正キーに適用することによって、第２修正キーが作成される。
【００３６】
第２通信セッションを開始するために、端末がアイドル期間の後に新規サービスポイントに接続される場合、新規サービスポイントとの通信を保護するために、新規初期修正キーが使用できるようにするために、第１関数を少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータの更新値に適用することによって、新規初期修正キーが作成される。
【００３７】
また、初期修正キーおよび新規初期修正キーの少なくとも一方を作成する場合、そのキーを特定の端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、サービスポイントアイデンティティが所定の関数に入力されてもよい。
【００３８】
キーバージョンパラメータの値は、最初に一定の値に初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に、所定のスキームまたはアルゴリズムに従って変更される。例えば、キーバージョンパラメータは、ゼロに初期化され、次いで、新規初期修正キーが作成される度に１ずつ増やされてもよい。
【００３９】
ここで本発明について、より詳細に、添付の図面を参照しながら記述しよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
ここでまず、本発明の一実施形態について、図３を参照して説明する。ここで、図３は、例えば、図１に示される移動アクセスネットワークのような通信アクセスネットワーク内で、暗号化および／または整合性のためのキーを処理する手順の第１段階を示すシグナリング図である。
【００４１】
図３Ａは、通信端末３００、第１サービスポイント３０２、および第１サービスポイント３０２に接続されるサービス制御ノード３０４、並びに複数の他のサービスポイント（不図示）を示している。実際には、端末３００は移動端末であってもよく、第１サービスポイント３０２は基地局であってもよく、サービス制御ノード３０４は、上述のようにＡＧＷであってもよい。この説明においては、用語「サービス制御ノード」は、一般に、例えば、コアネットワークにおいて、端末がサービスポイントに接続される場合に実行される電気通信サービスを制御する中央ネットワークノードのような、任意の中央ネットワークノードを表すことがある。
【００４２】
第１ステップ３：１は、移動端末が最初に基地局、すなわち、サービスポイント３０２に接続される場合に、例えば、ＡＫＡ手順のような従来のルーチンに従って、暗号化および／または整合性のための少なくとも１つの基本キーが端末３００とサービス制御ノード３０４との間で確立されることを示している。例えば、Ｃｋのような他のキーも本ソリューションで使用され得るが、ここでは、この基本キーは、図２の提案の手順と同様にＩｋと表される。また、本ソリューションは、暗号化、整合性、認証等の異なる目的で採用されるキーであればいくつでも適用されてよいが、説明を簡単にするため、本実施形態では１つのキーＩｋだけについて記載することにする。
【００４３】
次のステップ３：２によって示されるように、サービス制御ノード３０４は、図２の提案における修正キーの作成と同様、この端末／サービスポイントの組み合わせについてキーＩｋ1を一意とするために、第１所定の関数ｆを少なくとも当初のキーＩｋに適用し、また、オプションとして、サービスポイントアイデンティティ「ＳＰ１」にも適用することによって、初期修正キーＩｋ1を作成する。ここでは他のパラメータ、例えば、次の基本キー（例えば、Ｃｋ）および端末アイデンティティも関数ｆへの入力として使用されてもよいが、それは本発明の範囲外である。
【００４４】
本ソリューションでは、キーバージョンパラメータｖが、初期修正キーＩｋ1の現行バージョンを示すための関数ｆへの追加入力として、Ｉｋ1＝ｆ（Ｉｋ，ｖ）となるように導入される。また、上述のように、「ＳＰＩ」および／または他のパラメータが、関数ｆへの入力として使用されてもよい。キーバージョンパラメータｖの値は、修正キーＩｋ1が以下のように作成される度に、ここではｖ、ｖ’、ｖ’’、Ｖ’’’等と示すように所定のスキームに従って変化するであろう。例えば、キーバージョンパラメータｖは、ｖ＝０（ゼロ）に初期化され、次いで、本実施形態で使用されているように、単純に、ｖ’＝１、ｖ’’＝２、Ｖ’’’＝３等のように１ずつ増加されてもよい。しかしながら、キーバージョンパラメータｖの値は、考えられる何らかのスキームまたはアルゴリズムに従って変化してもよく、本ソリューションは、この点で限定されない。ここで、パラメータｖの現在値と関数ｆとは、端末３００とサービス制御ノード３０４との両方に知られているべきであることに注意されたい。
【００４５】
図３Ａに戻ると、サービス制御ノード３０４は、端末３００とのいずれかの今後の通信において使用するため、次のステップ３：３で、初期修正キーＩｋ1をサービスポイント３０２へ送信する。同時に、端末３００は、ステップ３：４で示されるように、通信セッションを開始することに関連して関数ｆ（Ｉｋ，ｖ）を適用することによって、同一の初期修正キーＩｋ1を導出することができる。ここで、端末３００はステップ３：４を、ステップ３：１の後ならいつでも、すなわち、ステップ３：２および３：３には依存せず実行してもよいことに注意されたい。ここで、キーＩｋ1は、端末３００がサービスポイント３０２への接続を維持する限り、端末３００およびサービスポイント３０２によって使用されてセッション中のいかなる通信をも保護することができることに注意されたい。これについては、ステップ３：５で示される。このステップでは、「（データ）Ｉｋ1」は、一般に、通信されたデータがＩｋ1によって保護されることを示す。
【００４６】
概して、任意のタイプの通信は、取得されたキーＩｋ1によって、実装に応じて、任意の方法で保護されることも可能であり、本発明は、一般に、この点でも限定されない。背景技術の部分で記載される移動通信の場合、特に、ＲＲＣシグナリングは、キーＩｋ1によって保護するために適している。
【００４７】
さらに、ここでキーバージョンパラメータｖは、初期修正キーＩｋ1が確立されて使用された後、所定のスキームに従って初期値ｖから次の値ｖ’へ変更される。従って、単調増加スキームが使用される場合、ｖは０（ゼロ）から１へ変化する場合がある。次いで、更新されたパラメータｖ’は、以下で説明されるように、後でさらなる修正キーの中で使用するために、端末３００とサービス制御ノード３０４との両方で保存される。これによって、端末およびサービス制御ノードは、パラメータｖに関して同期する。
【００４８】
次の図３Ｂは、図３Ａの第１段階の直後の、暗号化および／または整合性のためにキーを処理する手順の続きを示すシグナリング図である。図３Ｂでは、端末３００は、アクティブな場合、第１サービスポイント３０２から第２サービスポイント３０６へ接続を切り替える。移動ネットワークの場合、これは、移動端末がある基地局から別の基地局へとハンドオーバを行うことを意味する。従って、端末は、サービスポイント切替の間、すなわち、図３Ｂで重ねて示される図３Ａのステップ３：５に従って、キーＩｋ1が使用され得る通信セッションを行っている間はアクティブである。
【００４９】
従って、どのような理由であれ、端末３００がサービスポイント３０６へ接続を切り替えるであろうということが、ステップ３：５の進行中のセッションの間に判定される。移動ネットワークの場合には、移動端末は、通常、隣接する基地局からの信号の無線測定を実行するが、この図では、端末３００がサービスポイント（または基地局）３０６からの信号を測定する、オプションのステップ３：６として示されている。次いで、測定によって、新規の基地局が、古い基地局よりもより予備無線接続を提供するだろうということが示され、それによって、ハンドオーバがトリガされる。他の事例では、サービス条件が何らかのかたちで変化する場合、例えば、新規サービスがアクティベートされる場合や、帯域幅がより必要とされる場合、あるいは現在使用されているサービスポイントが過負荷になっている等の場合には、サービスポイントを切り替えることが判定されてもよい。例えば、３Ｇセルラーを使用する１つのネットワークからＷｉＭＡＸまたはＷＬＡＮを使用する別のネットワークへと、異なる無線アクセス技術へのハンドオーバが行われることすら、あってもよい。無線ネットワークが同一のコアネットワーク／サービス制御ノードから管理され得る限り、本ソリューションは適用可能である。その場合、アクセス技術用の識別子が入力として関数ｆに、例えば、新規のＩｋj＝ｆ（Ｉｋ，ｖ，「ＳＰＪ」，「ＷＬＡＮ」）のように含まれることが好ましい。
【００５０】
サービスポイント切替が行われ得る前に、次のステップ３：７によって示されるように、端末３００と旧サービスポイント３０２の間の一定量のシグナリングが、通常は必要とされる。このシグナリングも、また、ステップ３：７に示されるように、キーＩｋ1によって保護することができる。移動ネットワークの場合、ハンドオーバシグナリングは、一般に、現行の標準に従って、基本キーＩｋによって従来どおり保護されるＲＲＣシグナリングの一部である。
【００５１】
加えて、古いサービスポイント３０２は、ステップ３：８で示されるように、第２所定の関数ｇを少なくとも前の初期修正キーＩｋ1にＩｋ2＝ｇ（Ｉｋ1）となるように適用することによって、第２修正キーＩｋ2をこのポイントで作成する。この場合もやはり、別のパラメータが関数ｇへの入力として使用されてもよいが、それは、本発明の範囲外である。従って、キーＩｋ1は、関数ｇによってキーＩｋ2へとさらに修正される。
【００５２】
次いで、第１サービスポイント３０２は、次のステップ３：９で、作成されたキーＩｋ2を第２サービスポイント３０６へ送信する。この送信は何らかのかたちで保護されることが望ましいが、これは本発明の範囲外である。本ソリューションに従えば、関数ｇは、次のステップ３：１０によって示されるように、新規の修正キーＩｋ2を同様に作成する端末３００にも知られている。ここで、ステップ３：１０は、ステップ３：８および３：９には依存せずに実行されてもよいことに注意すべきである。
【００５３】
最後に、ここで、キーＩｋ2は、ステップ３：１１で示されるように、端末３００がサービスポイント３０６への接続を維持する限り、セッション中の通信を保護するために、端末３００およびサービスポイント３０６によって使用されることができる。
【００５４】
端末３００が、次のサービスポイント切替を行う場合、図３Ｂに示される手順は、修正キーの連鎖（チェーン）が使用されるように繰り返すことができ、それぞれのキーは、ｇ：Ｉｋ３＝ｇ（Ｉｋ2）、Ｉｋ４＝ｇ（Ｉｋ3）、Ｉｋ５＝ｇ（Ｉｋ4）等のように第２関数を使用して前のキーから算出されてもよい。キーの連鎖全体は、最初は、キーのバージョンパラメータｖの１つの値に基づいており、この例では、初期値はｖ＝０である。
【００５５】
このようにして、関数ｇを適切に選択することによって、後のキーが前のキーを示すことができない多様なサービスポイント（例えば、基地局）において多様なキーを使用することによって、任意の通信を保護することができる。また、端末が、同一のセッション内の以前のサービスポイントへ戻るべき場合、新規キーは、連鎖の中の直前のキーから常に算出されることから、そのサービスポイントで以前に使用されているものとは異なることになることにも注意すべきである。
【００５６】
サービス制御ノード３０４は、セッションを開始することによって端末がアクティブモードになる場合の初期修正キーＩｋ1の確立だけに関与し、他方、それに続くそのセッションのキーは、端末および新規のサービスポイントによって単独で処理される。これは、図２の提案に従って隣接基地局のために複数の修正キーを処理することに比べて、はるかに単純な動作である。加えて、各々の新規キーは、端末と現在のサービスポイントとのどちらとも独立して作成され、それによって、現在のサービスポイントは、新規キーを、サービスポイント間には安全な通信リンクが使用されると仮定すると、次のサービスポイントへ安全に転送する。従って、キーに関連した機密情報が無線で伝達されることはない。
【００５７】
次の図３Ｃは、暗号化および／または整合性のためのキーを処理する手順の続きのうち、図３Ｂの第２段階の直後の第３段階を示している。今度は、上述のステップ３：１１の後で端末３００が実際にセッションを完了して、ネットワーク内に存在し続けている場合もあるが（例えば、電池残量を節約するため）アイドルモードに入っていると想定する。例えば、移動ネットワークの場合、データをまったく通信しなくても、「キャンピング（camping）」として知られるように、アイドルモードの間に端末はあちこち移動して各種の基地局に接続される場合がある。端末がアクティブでない場合は、当然、保護するためのキーは不要であり、従って、キー管理動作は行われない。
【００５８】
従って、図３Ｃでは、端末３００は、ステップ３：１２によって表される、通信セッションを開始することによってアクティブモードになる場合、「ｘ」と呼ばれるサービスポイント３０８に接続される。端末は、以前に上述のステップ３：１でサービス制御ノード３０４と共にすでに登録されているので、基本キーＩｋは、端末について依然として有効である。端末３００とのいかなる通信の保護にも有用なキーを取得するために、サービスポイント３０８は、ここで、次のステップ３：１３で、端末アイデンティティを含む、端末３００のためのキー要求をサービス制御ノード３０４へ送信する。従来型手順に従えば、このキー要求は、通常、対象の端末の用のより一般的な「コンテキスト要求」の一部である。
【００５９】
それに応じて、サービス制御ノート３０４は、基本キーＩｋを検索し、再度、ステップ３：１４で、第１所定の関数ｆを少なくとも基本キーＩｋと更新されたキーバージョンパラメータｖ’に、Ｉｋ’ｋ＝ｆ（Ｉｋ，ｖ’）となるように適用することによって、初期修正キーＩｋ’xを作成する。これによって、新規初期修正キーＩｋ’xは、上述のステップ３：２で算出されるものとは異なるものになる。再度、キーＩｋ’xをこの端末／サービスポイントの組み合わせについて一意とするために、他のいかなるパラメータも同様に、サービスポイントアイデンティティ「ＳＰｘ」が、オプションで関数ｆに入力されてもよい。
【００６０】
ここで、端末３００が図３Ａの場合と同様、同一のサービスポイント３０２と共に再度アクティベートされ、結果として、キーＩｋ’1が生じる場合であっても、キーバージョンパラメータｖ’が新規の値になっているため、やはり前の初期修正キーＩｋ1とは異なるものになる。次のステップ３：１５で、サービス制御ノード３０４は、ステップ３：１３のキー要求に応じて、新規の初期修正キーＩｋ’xをサービスポイント３０８に送信する。
【００６１】
同時に、すなわち、ステップ３：１３−３：１５とは独立して、端末３００は、ステップ３：１６に示されるように、更新値ｖ’に基づいて、キーキーＩｋ’xの同一の計算を実行する。最後に、ここで、キーＩｋ’xは、端末３００がサービスポイント３０８への接続を維持する限り、セッション中の通信を保護するために端末３００およびサービスポイント３０８によって使用することができる。これについては、ステップ３：１７で示される。
【００６２】
従って、新規のキーの連鎖が、更新されたキーバージョンパラメータｖ’、この例ではｖ’＝１、に基づいて開始されていて、これは、以前の連鎖とはまったく異なるものになる。新規の連鎖は、端末がアクティブである限り、すなわち、セッションを行っている限り、サービスポイントの切替時で、図３Ｂについて上述される方法で続けられることになる。あるサービスポイントから別のサービスポイントへと端末が切り替わる場合、古い方のサービスポイントと端末とは、キーのそれぞれのコピーを削除することができる。従って、一時に管理されるキーは１つである。
【００６３】
端末が比較的長い期間アクティブであって、新規キーが前のキーに基づいて頻繁に算出されるためにセキュリティが低下する結果となる可能性がある場合には、たとえ端末がアイドル状態から再度アクティベートされていなくても、更新されたキーバージョンパラメータに基づいて新規キーの連鎖がトリガされれば、セキュリティを復旧することができる。例えば、ステップ３：１３の場合のように現行のサービスポイントがキー要求をサービス制御ノード３０４へ送信すれば、新規の初期修正キーを取得することができ、それは、所定のアクティブ時間期間の後で、または所定のデータ量を通信した後で、または所定回数のサービスポイント切替の後で、またはその他の何らかの特定の基準に従って、トリガされてもよい。このトリガは、現在のサービスポイントによって開始されてもよいし、選択的には、端末によって開始されてもよい。キーバージョンパラメータは、端末がネットワークとの登録を解除された後（例えば、電源が切られたとき）、または再度登録された後、または再認証が行われる場合に、その初期値にリセットされることになる。次いで、別の基本キーＩｋが、端末のために確立されてもよい。
【００６４】
ここで、図４に示されるフローチャートを参照して、複数のサービスポイントを備える通信ネットワーク内のサービス制御ノードで実行される、端末のためにキーを提供する基本手順について説明する。このキーは、端末とサービスポイント間の通信を保護するために使用することができる。この図３Ａ−Ｃの先の例において発生するキーおよびパラメータは、ここでも使用される。
【００６５】
第１ステップ４００では、端末がネットワークに進入する際の登録手順の間に端末に対して基本キーＩｋが確立される。
【００６６】
次のステップ４０２では、端末が第１通信セッションを開始する場合、少なくとも基本キーとキーバージョンパラメータｖの初期値とに所定の関数ｆを適用することによって、初期修正キーＩｋ1が作成される。
【００６７】
次のステップ４０４では、初期修正キーは、端末と第１サービスポイント間の通信を保護するためにそれが使用できるように、端末が当初接続される第１サービスポイントへ送信される。
【００６８】
次のステップ４０６では、例えば、端末がアイドル状態の期間の後でアクティブ状態になる場合に、端末が接続される新規サービスポイント（ｘ）からのキー要求が受信される。
【００６９】
次のステップ４０８では、端末が第２通信セッションを開始する場合に、関数ｆを少なくとも基本キーＩｋとキーバージョンパラメータｖ’の更新値とに適用することによって、新規の初期修正キーＩｋ’ｘが作成される。
【００７０】
最終ステップ４１０では、新規の初期修正キーが、端末と新規サービスポイント間の通信を保護するために使用できるように、新規サービスポイントへ送信される。
【００７１】
ここで図５に示されるフローチャートを参照して、通信ネットワーク内の第１サービスポイントで実行される、端末に対してキーを取得する基本手順について説明する。端末は、最初に、第１サービスポイントに接続される。の図３Ａ−Ｃの先の例において発生するキーおよびパラメータは、ここでも使用される。
【００７２】
第１ステップ５００では、少なくとも所定の第１関数ｆを端末に対して確立されている基本キーＩｋとキーバージョンパラメータｖの初期値とに適用することによって作成されている、初期修正キーＩｋ1が、サービス制御ノードから受信される。
【００７３】
次のステップ５０２では、進行中のセッションの間に端末が第２サービスポイントに切り替わることが検知される。
【００７４】
次のステップ５０４では、所定の第２関数ｇを少なくとも初期修正キーＩｋ1に適用することによって、第２修正キーＩｋ2が作成される。
【００７５】
最後のステップ５０６では、第２修正キーＩｋ2が、端末と第２サービスポイント間の通信を保護するためにそれが使用できるように、第２サービスポイントへ送信される。
【００７６】
ここで、図６に示されるフローチャートを参照して、通信ネットワーク内で端末とサービスポイントとの間の通信を保護するためにキーを取得する、端末で実行される基本手順について説明する。端末は、最初に、ネットワークの第１サービスポイントに接続する。図３Ａ−Ｃの先の例において発生するキーおよびパラメータは、ここでも使用される。
【００７７】
第１ステップ６００では、ネットワークに進入する際の登録手順の間に、基本キーＩｋが判定される。
【００７８】
第２ステップ６０２では、第１通信セッションを開始する場合、初期修正キーＩｋ1が、第１サービスポイントとの通信を保護するためにそれが使用できるように、少なくとも基本キーＩｋとキーバージョンパラメータｖの初期値とに所定の第１関数ｆを適用することによって作成される。
【００７９】
次のステップ６０４では、端末が第２サービスポイントに切り替わる場合、所定の第２関数ｇを少なくとも初期修正キーＩｋ1に適用することによって、第２修正キーＩｋ2が作成される。
【００８０】
次のステップ６０６では、端末は、第２通信セッションを開始するために、アイドル状態の後で、新規サービスポイントｘに接続する。
【００８１】
最後のステップ６０８では、新規の初期修正キーＩｋ’xが、新規サービスポイントとの通信を保護するために使用できるように、第１関数ｆを少なくとも基本キーＩｋおよびキーバージョンパラメータｖ’の更新値に適用することによって、作成される。
【００８２】
図４−６に関して上述のサービス制御ノード、サービスポイント及び端末は、それぞれ図４、図５、図６に示されるフローチャートに記載されるステップを実行するための適切な手段を備えてもよい。
【００８３】
本ソリューションを使用することによって、例えば、上述のいずれかの実施形態に従えば、通信ネットワーク内の端末とサービスポイント間の通信を保護するためのキーを処理するための、単純でありながらセキュアなメカニズムが得られる。新規のキーは、端末がサービスポイントを切り替える度に安全に確立され、ハンドオーバの予測は要求されない。基地局または他のサービスポイントによって処理されなければならないキーの数も、最小限に維持される。サービスポイントを切り替わる場合の信頼性のある逆方向のセキュリティおよび、端末がセッションを開始する場合の順方向のセキュリティも、サービスへのインパクトを最小限にして得ることができる。
【００８４】
上述の実施形態は、主に移動ネットワークの場合を対象としてきているが、本発明は、さまざまな異なるタイプの通信ネットワークに実装することができる。例えば、本発明は、ＷｉＭＡＸ／８０２．１６、ＷＬＡＮ／８０２．１１およびＦｌａｒｉｏｎ／８０２．２０（または８０２．２１）にも実装することができる。
【００８５】
本発明は、具体的に例示する実施形態を参照して記載しているが、この記載は発明の概念を例示するためのものにすぎず、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきではない。さまざまな代替形態、変更形態、および等価物が、本発明から逸脱することなく、使用される可能性があり、本発明は、添付の請求項で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明を使用することができる、移動通信用の既知の提案の進化型３Ｇアクセスに従う、移動ネットワークアーキテクチャを示す概略図である。
【図２】従来技術に従って、図１に示されるネットワークアーキテクチャにおけるキーを処理する提案の手順を示す概略ブロック図である。
【図３Ａ】一実施形態に従う、キーを処理する手順を示すシグナリング図である。
【図３Ｂ】図３Ａの続きの、キーを処理する手順を示すシグナリング図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの続きの、キーを処理する手順を示すシグナリング図である。
【図４】別の実施形態に従って、サービス制御ノード内で実行される、キーを提供する基本手順を示するフローチャートである。
【図５】さらに別の実施形態に従って、サービスポイント内で実行される、キーを取得する基本手順を示すフローチャートである。
【図６】さらに別の実施形態に従って、端末内で実行される、キーを取得する基本手順を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2009531954.tif 000011
2009531954.tif 000012
2009531954.tif 000013