(57)【要約】【課題】ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式の非同期３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）移動通信システムにおいて、公開キー及び秘密キーを利用してＩＭＳＩを安全に伝送するＩＭＳＩ伝送方法を提供する。【解決手段】安全な移動通信加入者認証（ＩＭＳＩ）伝送方法は、送信側が、公開キーを用いて、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identifier）の暗号化及び第１のＭＡＣ（Message Authentication Code）の生成を行い、該暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを伝送する過程と、受信側が、伝送された暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを受信して、暗号化ＩＭＳＩを復号化し、第１のＭＡＣに基づいてこのＩＭＳＩの完全性を判断する過程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式の非同期３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）移動通信システムにおけるＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identifier）伝送方法において、
送信側が、公開キーを用いて、ＩＭＳＩの暗号化及び第１のＭＡＣ（Message Authentication Code）の生成を行い、該暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを伝送する過程と、
受信側が、伝送された前記暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを受信すると、該暗号化ＩＭＳＩを復号化し、前記第１のＭＡＣに基づいて前記復号化ＩＭＳＩの完全性を判断する過程と、
を含むことを特徴とするＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項２】
前記公開キーは、前記受信側で生成され、ＳＩＢ（System Information Broadcast）メッセージに含まれて前記送信側に伝送されることを特徴とする請求項１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項３】
前記公開キーを含むＳＩＢメッセージは、前記受信側のＵＴＲＡＮ（UMTS Terrestrial Radio Access Network）から伝送されることを特徴とする請求項２に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項４】
前記公開キーは、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮ（Visitor Location Register/Service GPRS Support Node）で生成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項５】
前記ＶＬＲ／ＳＧＳＮは、非同期３ＧＰＰ移動通信システムにおいてＳＧＳＮの加入者位置情報を管理することを特徴とする請求項４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項６】
前記第１のＭＡＣは、前記送信側のＭＡＣアルゴリズムによって生成されることを特徴とする請求項１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項７】
前記第１のＭＡＣは、前記公開キーを用いて、前記ＩＭＳＩに対して生成されることを特徴とする請求項６に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項８】
前記暗号化ＩＭＳＩの復号化は、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮで行われることを特徴とする請求項１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項９】
前記復号化ＩＭＳＩの完全性は、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮが、前記復号化ＩＭＳＩに対する第２のＭＡＣを生成して、該第２のＭＡＣと前記第１のＭＡＣとが一致するか否かによって判断することを特徴とする請求項１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１０】
前記復号化ＩＭＳＩは、前記第１のＭＡＣと前記第２のＭＡＣとが一致すると受け入れられ、一致しないと廃棄されることを特徴とする請求項９に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１１】
非同期３ＧＰＰ移動通信システムにおけるＩＭＳＩ伝送方法において、
端末機が、公開キーを用いてＩＭＳＩを暗号化する過程と、
前記端末機が、前記公開キーを用いて前記ＩＭＳＩに対する第１のＭＡＣを生成する過程と、
前記端末機が、前記暗号化ＩＭＳＩに前記第１のＭＡＣを付帯させて、加入者の認証を行う認証システムに伝送する過程と、
前記認証システムが、受信した前記暗号化ＩＭＳＩを復号化する過程と、
前記認証システムが、前記復号化ＩＭＳＩに対する第２のＭＡＣを生成する過程と、
前記認証システムが、前記第２のＭＡＣと、受信した前記第１のＭＡＣと、が一致するか否かを判断する過程と、
前記認証システムが、前記判断の結果、ＭＡＣが一致すると、前記復号化ＩＭＳＩを受け入れる過程と、
を含むことを特徴とするＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１２】
前記認証システムは、ＶＬＲ／ＳＧＳＮを含み、前記公開キーは、前記ＶＬＲ／ＳＧＳＮで生成され、ＳＩＢメッセージに含まれて前記端末機に伝送されることを特徴とする請求項１１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１３】
前記公開キーを含むＳＩＢメッセージは、ＵＴＲＡＮから伝送されることを特徴とする請求項１２に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１４】
ＷＣＤＭＡ方式の非同期３ＧＰＰ移動通信システムにおけるＩＭＳＩの伝送方法において、
公開キーを用いてＩＭＳＩを暗号化した暗号化ＩＭＳＩが端末機から伝送されると、加入者の認証を行う認証システムが、前記暗号化ＩＭＳＩを受信して復号化し、該復号化ＩＭＳＩの完全性を判断し、該判断結果に基づいて前記復号化ＩＭＳＩを受け入れることを特徴とするＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１５】
前記公開キーは、ＳＩＢメッセージに含まれて前記端末機に伝送されることを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１６】
前記公開キーを含むＳＩＢメッセージは、ＵＴＲＡＮから伝送されることを特徴とする請求項１５に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１７】
前記認証システムは、ＳＧＳＮの加入者位置情報を管理するＶＬＲ／ＳＧＳＮを含むことを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１８】
前記端末機が、前記ＩＭＳＩの暗号化と共に、公開キーＭＡＣアルゴリズムを用いて、前記ＩＭＳＩに対する第１のＭＡＣを生成し、該生成した第１のＭＡＣを前記暗号化ＩＭＳＩに付帯させて伝送することを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項１９】
前記受信した暗号化ＩＭＳＩの復号化は、秘密キー復号化アルゴリズムにより行われることを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項２０】
前記受信した暗号化ＩＭＳＩの復号化は、ＳＧＳＮの加入者位置情報を管理するＶＬＲ／ＳＧＳＮで行われることを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項２１】
前記復号化ＩＭＳＩの完全性は、公開キーＭＡＣアルゴリズムを用いて、前記復号化ＩＭＳＩに対する第２のＭＡＣを生成し、該第２のＭＡＣと、前記端末機から伝送される前記ＩＭＳＩに対する第１のＭＡＣと、が一致するか否かによって判断されることを特徴とする請求項１４に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項２２】
前記第１のＭＡＣは、前記端末機が、公開キーＭＡＣアルゴリズムを用いて、前記ＩＭＳＩに対して生成し、前記暗号化したＩＭＳＩと共に前記認証システムに伝送することを特徴とする請求項２１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【請求項２３】
前記復号化ＩＭＳＩは、前記第１のＭＡＣと第２のＭＡＣとが一致すると受け入れられ、一致しないと廃棄されることを特徴とする請求項２１に記載のＩＭＳＩ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域符号分割多元接続（Wideband Code Division Multiple Access；以下、ＷＣＤＭＡと称する）方式の非同期３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project；以下、３Ｇと称する）移動通信システムにおける移動通信加入者認証（International Mobile Subscriber Identifier；以下、ＩＭＳＩと称する）の伝送方法に関し、特に、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおけるＩＭＳＩの安全な（secure）伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、次世代移動通信のＩＭＴ−２０００非同期方式で実現される。ＩＭＴ−２０００非同期方式は、ＷＣＤＭＡの無線伝送技術とＧＳＭ標準のパケット基盤無線通信サービス（Global System for Mobile communication/General Packet Radio Service；ＧＳＭ／ＧＰＲＳ）方式のネットワークインフラ技術とが結合された新しいシステムである。非同期通信方式のコアネットワークであるＧＰＲＳは、ＭＳＣ（Mobile Switching Center）、ＧＭＳＣ（Gateway Mobile Switching Center）、ＳＧＳＮ（Service GPRS Support Node）及びＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）などにより構成される。また、無線接続網は、ＵＴＲＡＮ（UMTS Terrestrial Radio Access Network）として、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＲＮＣ（Radio Network Controller）などにより構成される。
【０００３】
また、非同期３Ｇ移動通信システムで使用される端末機は、内部機能によって、ＭＥ（Mobile Equipment）と、加入者認証モジュール（UMTS Subscriber Identity Module；ＵＳＩＭ）とに区分することができる。
【０００４】
このようなネットワークと端末機とから構成された非同期３Ｇ移動通信システムにおいて、ＩＭＳＩ値を通して加入者の認証がなされる場合がある。図４は、従来のＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおける認定過程を示すフローチャートである。図４に示すように、ネットワーク構成の一部であるＳＧＳＮの加入者位置情報を管理するＶＬＲ（Visitor Location Register；以下、ＶＬＲ／ＳＧＳＮと称する）が、使用者の端末機（ＭＥ＋ＵＳＩＭ）に使用者認証要請信号を伝送すると（Ｓ１）、端末機のＭＥがＵＳＩＭに保存されたＩＭＳＩをＶＬＲ／ＳＧＳＮに伝送することにより（Ｓ２）、加入者認証がなされる。このとき、ＩＭＳＩ値の伝送による認証過程は、３ＧＰＰのセキュリティ設計と関連する標準３ＧＰＰ Ｓｐｅｃ．３３．１０２に基づくものであり、ＩＭＳＩは、暗号化過程なしに平文（plain text）で伝送される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおいて、従来のＩＭＳＩによる認証過程は、ＩＭＳＩが平文で伝送されるため、第３者によって攻撃（ハッキング）されたり、盗聴や傍受される恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおいて、公開キー及び秘密キーを用いてＩＭＳＩを安全に伝送する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおけるＩＭＳＩを安全に伝送（送受信）する本発明のＩＭＳＩ伝送方法は、送信側が、公開キーを用いて、ＩＭＳＩの暗号化及び第１のＭＡＣ（Message Authentication Code；メッセージ保証コード）の生成を行い、該暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを伝送する過程と、受信側が、前記伝送された暗号化ＩＭＳＩ及び第１のＭＡＣを受信すると、該暗号化ＩＭＳＩを復号化し、前記第１のＭＡＣに基づいて前記復号化ＩＭＳＩの完全性を判断する過程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記公開キーは、前記受信側で生成され、システム情報放送（System Information Broadcast；ＳＩＢ）メッセージに含まれて前記送信側に伝送されるとよい。
【０００９】
好ましくは、前記公開キーは、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮで生成されるとよい。
【００１０】
好ましくは、前記第１のＭＡＣは、前記送信側のＭＡＣアルゴリズムによって生成されるとよい。
【００１１】
好ましくは、前記ＩＭＳＩの復号化は、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮで行われるとよい。
【００１２】
好ましくは、前記復号化ＩＭＳＩの完全性は、前記受信側のＶＬＲ／ＳＧＳＮが、前記復号化ＩＭＳＩに対する第２のＭＡＣを生成して、該第２のＭＡＣと前記第１のＭＡＣとが一致するか否かによって判断するとよい。
【００１３】
好ましくは、前記復号化ＩＭＳＩは、前記第１のＭＡＣと前記第２のＭＡＣとが一致すると受け入れられ、一致しないと廃棄されるようにするとよい。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおける本発明のＩＭＳＩ伝送方法は、端末機が、公開キーを用いてＩＭＳＩを暗号化する過程と、前記端末機が、前記公開キーを用いて前記ＩＭＳＩに対する第１のＭＡＣを生成する過程と、前記端末機が、前記暗号化ＩＭＳＩに前記第１のＭＡＣを付帯させて、加入者の認証を行う認証システムに伝送する過程と、前記認証システムが、受信した前記暗号化ＩＭＳＩを復号化する過程と、前記認証システムが、前記復号化ＩＭＳＩに対する第２のＭＡＣを生成する過程と、前記認証システムが、前記第２のＭＡＣと、受信した前記第１のＭＡＣと、が一致するか否かを判断する過程と、前記認証システムが、前記判断の結果、ＭＡＣが一致すると、前記復号化ＩＭＳＩを受け入れる過程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記の目的を達成するために、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおける本発明のＩＭＳＩ保安伝送方法は、公開キーを用いてＩＭＳＩを暗号化した暗号化ＩＭＳＩが端末機から伝送されると、加入者の認証を行う認証システムが、前記暗号化ＩＭＳＩを受信して復号化し、前記復号化ＩＭＳＩの完全性を判断し、該判断結果に基づいて前記復号化ＩＭＳＩを受け入れることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるＩＭＳＩ伝送方法は、公開キー及び秘密キーを用いるＩＭＳＩ暗号化（符号化）セキュリティシステム（IMSI coding security system）を、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムに適用することにより、攻撃者（権限のない第三者）によるＩＭＳＩの盗聴を防止することができるだけでなく、使用者は、加入者認証を受けるためにＩＭＳＩを安全にシステムへ伝送することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムで実現され、他の標準によって動作する無線通信システムにも適用することができる。
【００１８】
本発明の趣旨は、特定メッセージを伝送する場合に、公開キーと秘密キーとの組み合わせが、暗号化（符合化）システムにおいて保安性に優れているという点に着目し、公開キーを用いて、ＩＭＳＩメッセージを暗号化して伝送すると共に、このＩＭＳＩメッセージを復号化する方法を提供するものである。即ち、本発明は、ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおいて、ＩＭＳＩの送信側（端末機）が、受信側（システム）から伝送された公開キーを用いて、ＩＭＳＩを暗号化及びＭＡＣ（第１のＭＡＣ）生成を行い、これを受信側に伝送し、受信側（システム）が、受信したＭＡＣ（第１のＭＡＣ）と、復号化したＩＭＳＩから生成したＭＡＣ（第２のＭＡＣ）と、を比較して完全性を判断することにより、ＩＭＳＩを安全に伝送する方法である。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による高安全性のＩＭＳＩ伝送方法を示すフローチャートである。図１に示すように、本発明によるＩＭＳＩ伝送方法は、送信側（端末機）が、ＩＭＳＩを暗号化して受信側（システム）に伝送するステップ（Ｓ３０）と、受信側が、伝送されたＩＭＳＩを復号化して、ＩＭＳＩの完全性を判断し、ＩＭＳＩを受け入れるステップ（Ｓ４０）と、に大別される。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態によるステップＳ３０をより詳しく示した図であり、送信側が、ＩＭＳＩメッセージを暗号化し、及び伝送する過程を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施形態によるステップＳ４０をより詳しく示した図であり、送信側が、受信したＩＭＳＩメッセージを復号化し、及びその完全性を判断する過程を示すブロック図である。
【００２１】
以下、図１〜３を参照して、本発明の一実施形態によるＩＭＳＩ伝送方法をより詳しく説明する。ＷＣＤＭＡ方式の非同期３Ｇ移動通信システムにおいて加入者位置情報を管理するＶＬＲ／ＳＧＳＮ（認証システムの一部又はネットワークの一部）が、公開キー及び秘密キーを生成する（Ｓ１０）。生成された公開キーは、非同期３Ｇ移動通信システムの無線接続網であるＵＴＲＡＮから伝送される特定のシステム情報放送（ＳＩＢ）メッセージに含まれる。そして、ＵＴＲＡＮが、公開キーを含むＳＩＢメッセージを端末機（ＭＥ／ＵＳＩＭ）に伝送する（Ｓ２０）。
【００２２】
このようにして伝送された公開キーを端末機が受信すると、該端末機は、公開キーを用いて暗号化アルゴリズムにより、ＩＭＳＩを暗号化する（Ｓ３１）。そして、端末機（ＭＥ）は、より安全なＩＭＳＩ伝送のために、公開キーを用いて、公開キーＭＡＣアルゴリズム（public key MAC algorithm）により、ＩＭＳＩに対するＭＡＣ（第１のＭＡＣ）を生成する（Ｓ３３）。生成したＭＡＣ（第１のＭＡＣ）は、暗号化したＩＭＳＩに付帯されてＶＬＲ／ＳＧＳＮに伝送される（Ｓ３５）。即ち、図２に示すように、ＩＭＳＩの暗号化とＭＡＣの生成との双方ともに、公開キーが用いられる。
【００２３】
ＶＬＲ／ＳＧＳＮは、図３に示すように、伝送された暗号化ＩＭＳＩメッセージ及びＭＡＣ（第１のＭＡＣ）を受信して、それぞれを分離する（Ｓ４１）。ＶＬＲ／ＳＧＳＮは、秘密キーを用いて復号化アルゴリズム（秘密キー復号化アルゴリズム）により、暗号化ＩＭＳＩを復号化し、公開キーＭＡＣアルゴリズムにより、復号化したＩＭＳＩに対するＭＡＣ（第２のＭＡＣ）を生成する（Ｓ４３）。そして、ＶＬＲ／ＳＧＳＮは、受信ＭＡＣ（第１のＭＡＣ）と、生成したＭＡＣ（第２のＭＡＣ）と、が一致するか否かを比較する（Ｓ４５）。その結果、ＭＡＣが一致すると、復号化ＩＭＳＩは、完全なメッセージであるので、そのＩＭＳＩを受け入れ（Ｓ４７）、一致しない場合は、復号化ＩＭＳＩを廃棄する（Ｓ４９）。このようにして加入者認証のためのＩＭＳＩ伝送が安全に実行されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるＩＭＳＩ伝送方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態である、送信側が、ＩＭＳＩメッセージを暗号化、及び伝送する過程を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態である、受信側が、受信した暗号化ＩＭＳＩメッセージを復号化、及びその完全性を判断する過程を示すブロック図である。
【図４】従来のＩＭＳＩによる認証過程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３】
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【図４】
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