(57)【要約】無線通信網内のパケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）とメッセージを交換するパケット制御機能（ＰＣＦ）はそれがそのＰＤＳＮインターフェイスを介して受信する登録メッセージ内のＰＤＳＮタイムスタンプの“正当性”をチェックすることにより悪意あるすなわち誤ったメッセージ応答に対して保護する。古すぎる受信メッセージはたとえ有効であってもＰＣＦにより拒否される。受信メッセージの許容最大年齢を決定するＰＣＦにおいて構成可能な時間閾値を設定することができる。さらに、ＰＤＳＮから受信したメッセージはＰＣＦにより発生されたエコー識別子値を含むため、ＰＣＦは所望間隔にわたって繰返し識別子値がないことを保証する識別子値機能発生を実行することができる。所望間隔は許容メッセージ寿命よりも長く設定してメッセージ応答の試みに対してさらに保護する。
2005506000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めＰＣＦによりＰＳＤＮに送られた登録メッセージに応答するものとされている、ＰＣＦにより受信された登録応答メッセージの認証方法であって、前記方法は、
登録応答メッセージ内のタイムスタンプを認可するための検証閾値を決定するステップと、
前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた一連の連続登録メッセージ内で順次使用する一連のメッセージ番号を発生するステップであって、前記一連のメッセージ番号は前記検証閾値よりも大きい繰返し間隔を有するステップと、
前記順次メッセージ番号を前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた連続登録メッセージ内に挿入するステップと、
前記ＰＣＦにより予め送られた登録メッセージに応答して恐らく前記ＰＤＳＮにより送られた登録応答メッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップであって、前記登録応答メッセージはタイムスタンプおよびメッセージ番号を含むステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記メッセージ番号を前記ＰＣＦにより送られた対応する登録メッセージ内のメッセージ番号と比較することにより前記登録応答メッセージ内の前記メッセージ番号を認可するステップと、
前記メッセージ番号が有効ならば、前記登録応答内の前記タイムスタンプを認可するステップと、
を含む認証方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算し、前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと対応する登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを前記ＰＣＦにより送られる一つ以上の登録メッセージ内のタイムスタンプと比較するステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが対応する登録メッセージ内のタイムスタンプに等しければ、前記登録応答メッセージを受理するステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが前記対応する登録メッセージ内のタイムスタンプに等しくなければ、前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップと、
前記登録応答メッセージの年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは、
前記登録応答メッセージが予め定められたコードを含み、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプは前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくない、という条件でのみ実施され、
前記予め定められたコードが存在せず、かつ前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくなければ、前記登録応答メッセージは拒否される方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦ内の時間基準を維持するステップを含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらに、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップは前記時間基準と前記ＰＤＳＮタイムクロックとの時間差を決定するステップを含む方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算し、前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップを含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと対応する登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと前記時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、一連のメッセージ番号を発生するステップは前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた各連続登録メッセージ内の前記メッセージ番号を増分するステップを含む方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた各連続登録メッセージ内の前記メッセージ番号を増分するステップは、前のメッセージ番号に乱数を加えるステップを含む方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、前記一連のメッセージ番号は単調に増加する方法。
【請求項１６】
予めＰＣＦによりＰＳＤＮに送られた第１の登録メッセージに応答するものとされている、ＰＣＦにより受信された第２の登録メッセージの認証方法であって、前記方法は、
前記第１の登録メッセージ内にメッセージ番号を挿入するステップと、
前記ＰＣＦから前記ＰＤＳＮに前記第１の登録メッセージを送るステップと、
前記ＰＣＦにおいて前記第２の登録メッセージを受信するステップであって、前記第２の登録メッセージはタイムスタンプおよびメッセージ番号を含むステップと、
前記メッセージ番号および前記第１の登録メッセージ内に含まれる前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージを認証するステップと、
前記第２の登録メッセージが有効なメッセージ番号および有効なタイムスタンプを含む場合には、前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記メッセージ番号および前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージを認証するステップは、
前記第２の登録メッセージ内の前記メッセージ番号を認可するステップと、
前記メッセージ番号が有効ならば、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算して検証閾値と比較するステップを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記第１の登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと比較するステップと、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しければ、前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくなければ、前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップと、
前記第２の登録メッセージの前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは、
前記第２の登録メッセージが予め定められたコードを含み、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプは前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくない、という条件でのみ実施され、
前記予め定められたコードが存在せず、かつ前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに一致しなければ、前記第２の登録メッセージは拒否される方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦ内の時間基準を維持するステップを含む方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、さらに、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップを含む方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップは前記時間基準と前記ＰＤＳＮタイムクロック間の時間差を決定するステップを含む方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記第２の登録メッセージの年齢を計算して検証閾値と比較するステップを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記第１の登録メッセージに対するタイムスタンプを前記時間基準に基づいて発生するステップを含む方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項３０】
パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）に送られるメッセージにタイムスタンプするためにパケット制御機能（ＰＣＦ）により使用される第１の基準時間と、前記ＰＣＦにより送られる前記メッセージの認可において前記ＰＤＳＮにより使用される第２の基準時間との誤った再同期化に対して保護する方法であって、前記方法は、
前記第１の基準時間は前記第２の基準時間との再同期化を必要とすることを示す恐らくは前記ＰＤＳＮからのメッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップであって、前記メッセージはＰＤＳＮ時間値を含むステップと、
前記ＰＤＳＮ時間値を前記第１の基準時間と比較して時間差を求めるステップと、
前記時間差が予め定められた時間閾値を超えなければ、前記ＰＤＳＮ時間値に基づいて前記第１の基準時間を調節するステップと、
を含む方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、前記第１の基準時間は前記第２の基準時間との再同期化を必要とすることを示す恐らくは前記ＰＤＳＮからのメッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップは前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに予め送られた登録メッセージに応答するとされる登録応答メッセージを受信するステップを含む方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記登録メッセージはＰＣＦタイムスタンプおよびメッセージ番号を含む識別子を含み、さらに、前記登録応答メッセージが一致するメッセージ番号を含むことを検証するステップを含む方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であって、前記登録メッセージ内の前記メッセージ番号は前記予め定められた時間閾値よりも大きい繰返し間隔を有する一連のメッセージ番号の一部である方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の方法であって、さらに、
前記ＰＣＦにおいてベースＰＣＦ時間を維持するステップと、
前記ＰＤＳＮ時間値に従って前記ベースＰＣＦ時間を調節することにより前記ＰＣＦにおいて前記第１の基準時間を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法であって、さらに、前記ベースＰＣＦ時間を網ベース時間と同期化させるステップを含む方法。
【請求項３６】
ＰＤＳＮおよびＢＳＣ間でパケットをルーティングするＰＣＦであって、前記ＰＣＦは、
前記ＰＤＳＮに登録要求を送りＰＤＳＮから登録応答を受信するシグナリング構成要素を含み、
前記登録要求はメッセージ番号を含む識別要素を含み、
前記登録応答は時間識別子およびメッセージ番号を含む識別要素を含み、
前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記ＰＤＳＮにより返された前記メッセージ番号および前記時間識別子に基づいて前記登録応答を認証するＰＣＦ。
【請求項３７】
請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記メッセージ番号を前記登録要求内の前記メッセージ番号と比較することにより前記登録応答内の前記メッセージ番号を認可するＰＣＦ。
【請求項３８】
請求項３７の請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記シグナリング構成要素は前記ＰＣＦの現在時間と前記登録応答内の時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可するＰＣＦ。
【請求項３９】
請求項３８に記載のＰＣＦであって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記登録メッセージはさらに時間識別子を含み、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の時間識別子と前記登録要求内の前記時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可するＰＣＦ。
【請求項４０】
請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記登録応答内のメッセージ番号が前記登録要求内のメッセージ番号と同一であり、かつ前記登録応答内の前記時間識別子と時間基準との時間差値が閾値時間値よりも小さい場合に、前記ＰＣＦはそのタイムクロックをＰＤＳＮのタイムクロックと同期化させるＰＣＦ。
【請求項４１】
無線通信網であって、
基地局コントローラ（ＢＳＣ）と、
パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）と、
前記ＢＳＣおよび前記ＰＤＳＮ間でデータをルーティングするパケット制御機能と、を含み、
前記ＰＣＦは前記ＰＤＳＮに登録要求を送りＰＤＳＮから登録応答を受信するシグナリング構成要素を含み、前記登録要求はメッセージ番号を含む識別要素を含み、前記登録応答は時間識別子およびメッセージ番号を含む識別要素を含み、
前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記ＰＤＳＮにより返される前記メッセージ番号および前記時間識別子に基づいて前記登録応答を認証する無線通信網。
【請求項４２】
請求項４１に記載の無線通信網であって、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記メッセージ番号を前記登録要求内の前記メッセージ番号と比較することにより前記登録応答内の前記メッセージ番号を認証する無線通信網。
【請求項４３】
請求項４２に記載の無線通信網であって、前記シグナリング構成要素は前記ＰＣＦの現在時間と前記登録応答内の時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可する無線通信網。
【請求項４４】
請求項４３に記載の無線通信網であって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記登録メッセージはさらに時間識別子を含み、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の時間識別子と前記登録要求内の前記時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可する無線通信網。
【請求項４５】
請求項４１に記載の無線通信網であって、前記登録応答内のメッセージ番号が前記登録要求内のメッセージ番号と同一であり、かつ前記登録要求内の前記時間識別子と時間基準との時間差値が閾値時間値よりも小さい場合に、前記ＰＣＦはそのタイムクロックをＰＤＳＮのタイムクロックと同期化させる無線通信網。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は一般的に高データレート無線通信網に関し、特に、高データレート無線通信網に対するセキュリティおよび認証手順に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットは世界中の情報リソースへのアクセスを提供する。典型的に、ユーザは家庭、オフィス、学校、その他の場所に配置された固定局からインターネットにアクセスする。ラップトップコンピュータその他のポータブル計算装置はユーザをそのサービスプロバイダにより提供される任意の接続ポイントを介してインターネットに接続できるようにすることによりモバイルインターネットアクセスに向けた第１ステップを提供する。America Online (AOL)等のあるサービスプロバイダはその加入者に対して全国および／または全世界アクセス網を提供する。しかしながら、ラップトップコンピュータは任意所与のセション中にインターネットへの接続が固定されるため、真のモバイルインターネットアクセスを提供しない。真のモバイルアクセスではユーザは自由に移動してサービスを中断させることなくインターネットへの接続ポイントを変えることができる。
【０００３】
近年、セルラー電話機やＰＤＡ等の移動端末が移動通信網を介してインターネットにアクセスできるようにするために、Mobile IPとして知られるプロトコルが開発されてきている。Internet Engineering Task Force (すなわち、IETF)内のワーキンググループにより提案された規格RFC 2002はMobile IPの一つのインプリメンテーションである。この規格は２つのＩＰアドレスすなわち固定ホームアドレスおよび移動端末の場所に応じて変化する"care of"アドレスを使用することによりホストモビリティの問題を解決する。Mobile IPにより移動端末はインターネットその他のデータ網に無線接続して網内で自由にローミングし、しかもサービスを中断することなくそのインターネットへの接続ポイントを変えることができる。
【０００４】
パケットデータトラフィックを処理するために、無線通信網は昔の回線交換網からモダンなパケット交換網へと発展している。回線交換網は元々音声トラフィックおよび低スループットデータトラフィックを送るように設計されていた。よりモダンな移動通信網は移動端末に高レートデータサービスを提供するためにパケット交換技術を使用する。これらの新しいパケット交換網により移動端末はインターネット等の公衆データ網（ＰＤＮ）に接続し、移動端末が網内をローミングする時に接続を維持することができる。
【０００５】
第３世代パートナーシッププロジェクト２（３ＧＰＰ２）は"3GPP2 Access Network Interfaces Enter Operability Specification", A.S0001.1(June 2000)として知られる パケット交換移動通信網用規格を提案している。ここでは３ＧＰＰ２規格と呼ばれるこの規格はパケット交換網その他の高データレート網で利用することができる一般化された網アーキテクチュアを記述している。移動端末はＲＦシグナリングを介して無線基地局（ＲＢＳ）と通信し、それは一つ以上の基地局コントローラ（ＢＳＣ）により制御される。各ＢＳＣはパケット制御機能（ＰＣＦ）と通信し、それはさまざまなＢＳＣおよびインターネットその他のＰＤＮに接続された高性能ルータ等のゲートウェイ装置間を行き来するトラフィックを管理する特殊化されたルータとして働く。ここではパケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）と呼ばれるゲートウェイ装置およびＰＣＦは網内を流れるＩＰトラフィックを検証、ルーティング、および同期化させる多様な特徴およびプロセスを内蔵している。ＩＰ網はパケット交換網内の、ＰＣＦおよびＰＤＳＮ等の、さまざまな網構成要素を接続するのに使用することができる。
【０００６】
３ＧＰＰ２規格は移動端末のモビリティに対処するための方法として遠隔転送を頻繁に使用するため、ＩＰ網をパケット交換網内で使用すると、このようなパケット交換網は回線交換網よりも悪意あるアタッカーの攻撃を受け易くなる。たとえば、ＰＤＳＮはInternational Mobile terminal Identity (IMSI)により識別される特定の移動端末に対してどのＰＣＦにトラフィックをルーティングすべきかをＰＤＳＮに告げるルーティングテーブルを維持する。移動端末がソースＰＣＦと呼ばれる第１のＰＣＦのカバレッジエリアからターゲットＰＣＦと呼ばれる第２のＰＣＦのカバレッジエリアへ移動する場合、ＰＤＳＮには変更を知らせてそのルーティングテーブルを更新できるようにしなければならない。この場合、ターゲットＰＣＦは移動端末のＩＭＳＩを含むＰＤＳＮに登録要求を送る。ＰＤＳＮはターゲットＰＣＦから登録要求を受信すると、ルーティングテーブルを更新してそのソースＰＣＦとの接続を終了する手順を開始する。
【０００７】
登録要求はＰＤＳＮに遠隔送信されるため、ＰＤＳＮは登録要求が悪意あるエージェントからではなくターゲットＰＣＦから発信されたものであることを確かめなければならない。良く設計された認証手順が無ければ、悪意あるエージェントはＰＤＳＮによりサービスされる移動端末の一つのＩＭＳＩを含む変造された登録要求をＰＤＳＮに送ることにより、ＰＤＳＮにそのルーティングテーブルを誤った情報で変更させることができる。犠牲となった移動端末はインターネットから着信する全ての通信には到達できないことがある。さらに、悪意あるエージェントは犠牲となった移動端末に向けられたパケットをそれ自体に転送することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パケット交換移動通信網において使用されるプロトコルは認可されないエージェントによる遠隔転送を防止するために登録要求を認証する認証手順を含んでいる。これらの認証手順は再生アタックとして知られるものを払いのける手段を含んでいる。再生アタックにおいて、悪意あるエージェントは受信ノードにより認証される予め送信されたメッセージを記録し、認証プロトコルを覆すために後日認証されたメッセージを再生する。この場合、受信ノードは信頼できるように見える再生メッセージにより騙されることがある。現在使用されている規格はＰＤＳＮに向けられた再生アタックを防止する手段を含んではいるが、ＰＣＦに向けられた再生アタックはまだ可能である。ＰＣＦに向けられた再生アタックによりＰＣＦはそのタイムクロックを誤って再同期化したりＰＤＳＮから送られた実際のメッセージを見落として再生されたメッセージを受理して処理することがある。これらの誤ったアクションによりＰＣＦにおけるサービスが中断されることがある。本発明はこの潜在的弱点を解消する認証手順を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
本発明はＰＣＦにおける再生保護を提供する認証手順に関連している。基地局とＰＤＳＮ等のパケットデータ網ゲートウェイとの間でトラフィックをルーティングするその役割において、ＰＣＦはＰＤＳＮに登録メッセージを送って応答メッセージを受信する。本発明では、ＰＣＦは登録応答メッセージに含まれる識別要素にある検証チェックを実施することにより、有効な応答メッセージの悪意あるすなわち誤った再生に対して保護する。
【００１０】
応答メッセージの識別要素はメッセージ番号およびタイムスタンプを含んでいる。ＰＣＦは両方の要素を認可する。検証は応答メッセージの識別要素と対応する登録メッセージの識別要素の比較を含むことができる。有効であるためには、応答メッセージのメッセージ番号がＰＣＦによりＰＤＳＮに送られた対応する登録メッセージ内のメッセージ番号と厳密に一致しなければならない。タイムスタンプはＰＣＦによりＰＤＳＮに送られた対応する登録メッセージ内のタイムスタンプと全く一致すれば有効と見なされる。しかしながら、タイムスタンプはＰＣＦのタイムクロックをＰＤＳＮのタイムクロックと同期化させるのにも使用される。したがって、応答メッセージ内のタイムスタンプはＰＣＦによりＰＤＳＮに送られた対応する登録メッセージ内のタイムスタンプと厳密に一致しないことがある。この場合、応答メッセージが有効なメッセージ番号を含みかつ返された応答メッセージ内のタイムスタンプと基準時間（すなわち、ＰＣＦのタイムクロック）との差がある検証閾値以内であれば、応答メッセージは有効と見なされる。ＰＣＦは応答メッセージが検証の一部として識別不一致表示を含むかどうかを随意チェックすることができる。これらの条件のいずれかが満たされなければ、ＰＣＦは応答メッセージを拒否する。
【００１１】
その応答保護をさらに支援するために、ＰＣＦはＰＣＦによりＰＤＳＮに送られた連続登録メッセージ（識別要素の低位３２ビット）内に挿入される一連のメッセージ番号を発生する。ＰＤＳＮから返される応答メッセージは有効なメッセージ番号を含まなければならない。一連のメッセージ番号は応答メッセージ内のタイムスタンプを認可するためにＰＣＦにより使用された検証閾値よりも大きい規定された繰返し間隔中に同じメッセージ番号が再利用されないように発生される。
【００１２】
本発明のもう一つの側面では、ＰＣＦにより発生された登録メッセージは規格規定認可プロトコルに従ってＰＤＳＮにより受理または拒否される。ＰＤＳＮはその基準時間と登録メッセージ内のＰＣＦタイムスタンプにより示される基準時間との不一致に基づいて登録メッセージを拒否する場合、‘識別不一致’表示だけでなくＰＤＳＮの基準時間をも含むＰＣＦに応答メッセージを返す。実際上、ＰＣＦはこの返された時間値を使用してＰＤＳＮとの再同期化を行う。本発明により、ＰＣＦはＰＤＳＮ基準時間をその基準時間に対して認可して２つのエンティティ間の時間差が適当な範囲を超えないことを保証する。それによりＰＣＦが再生されたメッセージ内に含まれる古いＰＤＳＮタイムスタンプに同期化されないようにする。
【実施例】
【００１３】
（発明の詳細な説明）
次に、図面について、図１はパケット交換移動通信網の代表的な実施例を示し、一般的に番号１０で示されている。図１は本開示の一部としてここに組み入れられている"3GPP2 Access Network Interfaces Enter Operability Specification" (Release A), A.S0001.1 dated June 2000に基づく一つの可能なインプリメンテーションの論理的アーキテクチュアを示している。論理的アーキテクチュアは任意特定の物理的インプリメンテーションを暗示するものではなく、移動通信をサポートする網構成要素間の論理的関係を示すものである。以下の説明は本発明を代表的な移動通信システム内でどのように実現するかを記述するものである。当業者ならば、本発明は異なる規格を利用する移動通信システムで使用するために適応できることを認識できる。
【００１４】
パケット交換移動通信網１０は複数の基地トランシーバ局（ＢＴＳ）２２、一つ以上の基地局コントローラ（ＢＳＣ）２０、一つ以上のパケット制御機能（ＰＣＦ）１２、および一つ以上のパケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）１４を含んでいる。各ＢＴＳ２２はエアインターフェイスを介してそのカバレッジエリア内の移動端末２４と通信する。各ＢＴＳ２２は多数のＢＴＳ２２の動作を監視するＢＳＣ２０に接続されている。ＢＳＣ２０はＡ８／Ａ９インターフェイスを介してＰＣＦ１２に接続され、ＰＣＦ１２はＡ１０／Ａ１１インターフェイスを介して一つ以上のＰＤＳＮ１４に接続される。ＰＣＦ１２はＰＤＳＮ１４およびＢＳＣ２０間でトラフィックをルーティングする。ＰＤＳＮ１４は一つ以上の公衆データ網（ＰＤＮ）１８に接続され、それはたとえばインターネットまたはパケットデータ網とすることができる。
【００１５】
動作において、網１０は一つ以上の移動端末２４とＰＤＮ１８間のデータ接続を提供する。所与の接続（たとえば、移動端末２４）に関連するパケットデータがＰＣＦ１２によりその所与の接続をサポートするＢＳＣ２０に対してルーティングされる。このように、ＰＤＮ１８からのパケットデータは適切なＰＤＳＮ１４によりＰＣＦ１２にルーティングされ、そこからＰＣＦ１２はそれを適切なＢＳＣ２０へ送出し、それは次に移動端末２４との無線通信をサポートする適切なＢＴＳ２２にデータを与える。逆に、移動端末２４からのデータはＲＦシグナリングを介して一つ以上のＢＴＳ２２へ進み、それはサポートするＢＳＣ２０にそれを送る。ＢＳＣ２０はデータを適切にフォーマット化してサポートするＰＣＦ１２に沿って送り、それは次にＩＰ網１６を介してＰＤＳＮ１４の一つにそれを送り、そこでＰＤＮ１８に通される。
【００１６】
図２は移動端末２４とＰＤＳＮ１４間の接続がどのように確立されるかを示す呼フロー図である。ＢＳＣ２０が発信メッセージまたはページ応答メッセージを受信すると、ＢＳＣ２０は要求に確認応答して移動端末２４と通信するための無線トラフィックチャネルを確立する。移動端末２４と通信するためのトラフィックチャネルを確立した後で、ＢＳＣ２０はＰＣＦ１２に接続要求を送ることによりＰＣＦ１２とのＡ８接続を設定するための接続設定手順を開始する。ＰＣＦ１２はＢＳＣから接続要求を受信すると、移動端末２４のＩＭＳＩを含む登録要求をＰＤＳＮ１４に送ることによりＰＤＳＮ１４とのＡ１０接続を設定する。登録要求が受理できる場合、ＰＤＳＮ１４は“受理”表示付登録応答をＰＣＦ１２へ返してＡ１０接続を確立する。次に、ＰＣＦ１２はＢＳＣに接続応答を送ってＢＳＣとのＡ８接続を確立する。これらの接続が確立されると、移動端末２４はＰＤＳＮ１４とのＰＰＰ確立手順を開始してインターネットその他の公衆データ網１８との接続を確立することができる。
【００１７】
パケットデータセションに対してＡ１０接続が確立されると、ＰＣＦ１２は接続を維持するためにＰＤＳＮ１４に定期的に登録することが必要となることがある。Ａ１０接続が設定されると、ＰＤＳＮ１４は登録応答内に接続の寿命を指定することができる。次に、ＰＣＦ１２はＡ１０接続登録寿命が切れる前に新しいＡ１１登録要求をＰＤＳＮ１４に送ることによりＰＤＳＮ１４とのＡ１０接続を定期的にリフレッシュしなければならない。ＰＤＳＮ１４はＡ１０接続に対するリフレッシュされた寿命値を含む“受理”表示付Ａ１１登録応答を返す。
【００１８】
パケットデータセションの寿命中に、移動端末２４は多数のパケットゾーン間を移動することができる。パケットゾーンは単一ＰＣＦ１２のカバレッジエリアであり、それは非常に多くのＢＴＳ２２およびＢＳＣ２０を包含することができる。移動端末２４がパケットゾーン間を移動する時は、ＰＣＦ間ハンドオフ手順が実行される。ＰＣＦ間ハンドオフに対する代表的な手順が図３に示されている。ターゲット基地局が移動端末２４からの発信メッセージを受信して新しいＰＣＦ１２とのＡ８接続を開始する。ターゲット基地局からＡ８接続要求を受信すると、新しいＰＣＦ１２はＰＤＳＮ１４に登録要求を送ってユーザトラフィックを担うＡ１０接続を確立する。この場合、登録要求はハンドオフが生じていることを示すモビリティイベント表示を含んでいる。ＰＤＳＮ１４が登録要求を受理する場合、新しいＰＣＦ１２とＰＤＳＮ１４との間にＡ１０接続が確立される。次に、ＰＣＦ１２はターゲット基地局とのＡ８接続を確立してパケットデータセションに対する移動端末２４およびＰＤＳＮ１４間の接続を完了する。
【００１９】
ＰＤＳＮ１４は新しいＰＣＦ１２からの登録要求を受理する登録応答を送る時に、ソースＰＣＦ１２に登録更新も送ってソースＰＣＦ１２とのＡ１０接続の終結を開始する。登録更新の確認応答後、ソースＰＣＦ１２は寿命がゼロに等しく設定された登録要求をＰＤＳＮ１４に送ってＡ１０接続を終了する。ＰＤＳＮ１４はＡ１１登録応答をソースＰＣＦ１２に送りＡ１０接続が終了する。
【００２０】
図４は登録メッセージに使用されるメッセージフォーマットを示す。４つのタイプの登録メッセージ、すなわち、登録要求、登録応答、登録更新、および登録確認応答がある。登録要求メッセージはＡ１０接続を確立し維持するためにＰＣＦ１２によりＰＤＳＮ１４に送られ、登録応答は登録要求を受理または拒否するＰＣＦ１２へＰＤＳＮ１４により返される。登録更新メッセージは既存のＡ１０接続の終結を開始するためにＰＤＳＮ１４によりＰＣＦ１２へ送られ、登録確認応答メッセージは登録更新メッセージに確認応答するためにＰＣＦ１２からＰＤＳＮ１４へ送られる。図４は本発明に関連する登録メッセージのこれらの要素を例示している。登録メッセージフォーマットおよびさまざまな登録要素の完全な記述は３ＧＰＰ２規格に載っている。
【００２１】
登録メッセージ内の第１の情報要素はメッセージタイプ要素である。４タイプの登録メッセージは全てこの要素を含んでおり、その長さは１オクテットである。メッセージタイプ要素は登録メッセージのタイプを示す。
【００２２】
登録要求メッセージ内で、メッセージタイプ要素にはフラグ要素が続く。登録要求メッセージ内のフラグ要素はＡ１１メッセージがどのように解釈されるかおよびＡ１０接続の特性を決定する一連の１ビットフラグを含んでいる。
【００２３】
登録応答メッセージ内でフラグ要素はコード要素により置換される。登録応答メッセージ内のコード要素は登録処理の結果を与える。コードは登録メッセージが受理されるか拒否されるを示し、拒否される場合には拒否に関連する理由を示す。たとえば、コード１３３は識別不一致による拒否を示し、それについては後述する。登録確認応答メッセージ内で、‘状態’フィールドを利用してＰＣＦはＰＤＳＮに対応する登録更新メッセージの処理結果を示すことができる。
【００２４】
フラグ／コード要素には登録要求および登録応答メッセージ内の寿命要素が続く。２オクテット長である寿命要素はＡ１０接続登録が切れるまでの残り時間を示す。この要素は登録更新メッセージ内では使用されない（保存される）。
【００２５】
アドレス要素が寿命要素に続く。アドレス要素は、たとえば、ＰＣＦ１２およびＰＤＳＮ１４のアドレスを含んでいる。アドレス要素はメッセージをルーティングするのに使用されるアドレス情報を提供し、本発明には関係しない。
【００２６】
４タイプの登録メッセージは全て識別要素を含んでいる。識別要素はアドレス要素に続き、登録要求メッセージを登録応答メッセージに一致させかつ登録更新メッセージを登録確認応答メッセージに一致させるのに使用される。後述するように、この要素はＰＣＦのクロックをＰＤＳＮ１４に同期化させかつ再生アタックに対して保護するのにも使用される。識別要素は６４ビット長であり２部分-タイムスタンプおよびメッセージ番号に分割される。タイムスタンプは識別要素の高位３２ビットを含んでいる。低位３２ビットはメッセージ番号を含んでいる。全体６４ビット要素はここでは識別子と呼ばれることがある。
【００２７】
識別要素には特定セション拡張が続き全ての登録メッセージ内に存在する。特定セション拡張は移動端末２４のＩＭＳＩ等の特定セション情報を含むいくつかの情報要素を含んでいる。特定セション拡張は本発明には関係なく、ここではこれ以上検討しない。
【００２８】
特定ベンダ／オーガニゼーション(vendor/organization)拡張はＰＤＳＮにモビリティインジケータ（および／または課金情報）を送る登録要求メッセージ（特定セション拡張に続く）内に含まれるオプショナル拡張である。
【００２９】
全ての登録メッセージが認証拡張も含んでいる。認証拡張は認証子と呼ばれる認証コードを含んでおり、それは認証のためにＰＣＦ１２およびＰＤＳＮ１４により使用される。後述するように、認証コードは被保護要素に"prefix-suffix"モードでＭＤ-５アルゴリズムを適用して発生される１２８ビットメッセージダイジェストである。
【００３０】
新しいＰＣＦ１２から登録要求がなされＰＤＳＮ１４によりこのような要求が受理されると、移動端末２４向けのトラフィックがオリジナルＰＣＦ１２から新しいＰＣＦ１２へ転送される。このような登録要求は一種の遠隔転送であり、それは適切に認証されない場合インターネットコミュニティにおいてセキュリティ問題として広く理解されている。ＰＤＳＮ１４が登録要求を認証しなかった場合、ＰＣＦ１２になりすます悪意あるエージェントは変造した登録要求を送ってＰＤＳＮ１４にそのルーティングテーブルを誤ったアドレス情報で更新させることができる。なりすましエンティティの犠牲とされた移動端末２４は、この場合、到達できずＰＤＮ網１８からパケットデータを受信することができない。
【００３１】
３ＧＰＰ２に組み入れられているＲＦＣ２００２規格は変造登録要求に対して保護する認証手順を含んでいる。ＰＣＦ１２からＰＤＳＮ１４へ送られる各登録要求は認証拡張を含み、それは前記した認証コードを含んでいる。認証コードはＰＤＳＮ１４により検証することができる署名として働く。認証コードは登録要求をＰＣＦ１２およびＰＤＳＮ１４しか知らない共有秘密と連接させ、次に、登録要求を共有秘密と共にハッシング(hashing)して計算される。認証コードはＡ１０／Ａ１１インターフェイスを介してＰＤＳＮ１４に送信される登録要求に付加される。登録要求がＰＤＳＮ１４により受信される時に、ＰＤＳＮ１４は受信した登録要求および共有秘密のそのアプリオリ知識に基づいて認証コードを再計算する。再計算された認証コードは受信した認証コードと比較される。コードが一致すれば、登録要求は認証される。共有秘密の知識が無ければ、悪意あるエージェントは有効な登録要求を発生できない。ＰＣＦ１２は同じように登録応答も認証する。
【００３２】
規格に記述されている認証手順は応答アタックとして知られるものを防止する手段も含んでいる。応答アタックにおいて、悪意あるエージェントはメッセージを記録し後でそれを使用して認証プロトコルを覆す。悪意あるエージェントは、たとえば、ＰＣＦ１２からＰＤＳＮ１４に送られた有効な登録要求メッセージを記録し後でそれをＰＤＳＮ１４に送ることができる。再生された登録要求は、この場合、それがＰＣＦ１２により発生されたため有効な認証コードを含んでいる。
【００３３】
このタイプの応答アタックを防止するために、登録要求は識別子と呼ばれる６４ビット識別要素を含み、それは新しい登録毎に変化する。識別要素は登録メッセージがＰＣＦ１２により新しく発生されており悪意あるエージェントにより再生されていないことを検証するためにＰＤＳＮ１４により使用される。ＲＦＣ２００２規格には２つのタイプの再生保護が記述されている。第１の方法は識別要素内のタイムスタンプを頼りにしている。第２の方法は識別要素内のノンス(nonce)を頼りにしている。現在の規格の元で、ＰＤＳＮ１４およびＰＣＦ１２は時間ベース再生保護を実現する必要がある。ノンス(Nonce)ベース再生保護はオプショナルである。
【００３４】
タイムスタンプ再生保護の基本原理はメッセージを発生するノードが現在の時刻をメッセージ内に挿入し、メッセージを受信するノードがこのタイムスタンプはそれ自体の時刻に十分近いことをチェックすることである。２つのノードは適切に同期化された時刻クロックを持たなければならない。登録要求を送る時に、ＰＣＦ１２は識別要素の高位３２ビット内にタイムスタンプを置く。識別要素は認証コードにより保護される要素の中にあるため、共有秘密の知識が無い悪意あるエージェントにより変えられることはない。タイムスタンプはUniversal Time Coordinated (UTC)時間で指定される現在時間である。低位３２ビットは現在時間に関連する端数秒または擬似乱数を含むことができる。登録要求の識別要素内に置かれる値は単調増加しなければならない。すなわち、ＰＤＳＮ１４は識別要素内の値を連続番号として使用するため、登録要求の識別要素内に置かれる値は前の任意の登録要求内で使用されたものよりも大きくなければならない。有効な認証コード付登録要求を受信すると、ＰＤＳＮ１４は認証要素の有効性をチェックする。有効とするために、識別要素内に含まれるタイムスタンプはＰＤＳＮ１４の現在時間の指定された限界（たとえば、７秒）以内でなければならず、識別要素の値はその特定のＰＣＦ１２からの予め受理された全ての登録要求のそれよりも大きくなければならない。
【００３５】
タイムスタンプが有効であれば、ＰＤＳＮ１４は全体識別要素を登録応答内にコピーしＰＣＦ１２に登録応答を返す。タイムスタンプが有効でなければ、ＰＤＳＮ１４は低位３２ビットだけを登録応答内にコピーしそれ自体の現在時間を高位３２ビット内に供給する。後者の場合、ＰＤＳＮ１４は登録応答のコード要素内のコード１３３（識別不一致）を返す。ＰＣＦ１２は登録応答内の低位３２ビットが登録要求内の低位３２ビットに一致することを検証する。登録応答がコード１３３を含む場合、ＰＣＦ１２は登録応答の高位３２ビットを使用してそのクロックをＰＤＳＮ１４に同期化させ新しい登録要求をＰＤＳＮ１４に送信する。
【００３６】
ＰＣＦ１２は繰り返すことがある低位３２ビットしか検証しないため、前記した認証手順であっても、ＰＣＦ１２に向けられた再生アタックはまだ可能である。すなわち、既存の認証プロトコルは低位３２ビットが一意的であることを保証せず、ＰＣＦ１２は再生アタックを受け易いままとされる。ＲＦＣ２００２規格に記述された認証手順は元々移動端末とホームエージェント間の認証を実施するために開発された。移動端末により発生される登録要求数は少なく、そのため同じ移動端末からの２つの登録要求が同じ低位３２ビットを有する可能性はありそうにない。しかしながら、ＰＣＦ１２は毎月数百万の呼を処理することがある。そのため、同じＰＣＦ１２からの２つの登録要求が同じ低位３２ビットを有する可能性はこの状況では遥かに高い。本発明はＰＣＦ１２に向けられた再生アタックを防止する手順を提供する。
【００３７】
本発明に従って、ＰＣＦ１２は低位３２ビットだけでなく登録応答内に含まれるタイムスタンプに基づいて登録応答を認証する（すなわち、ＰＣＦは識別要素の６４ビット全体を使用する）。応答が有効である（かつ再生ではない）ことを検証するために、ＰＣＦは登録応答内の識別要素６４ビット全体（タイムスタンププラス低位３２ビット）が対応する登録メッセージ内の６４ビット識別要素と一致するかチェックする。低位３２ビットしか一致しない場合、ＰＣＦは登録応答がコード１３３を含み（識別不一致）かつ応答内のタイムスタンプとＰＣＦにおける基準時間との差が検証閾値以内であるかチェックする。検証閾値は許容時間差の限界を表す。たとえば、検証閾値が３０分時間差を表す場合、ＰＣＦ１２はＰＤＳＮ１４により返されたタイムスタンプを時間基準と比較する。この時間基準はベースＰＣＦタイムクロックにより反映される現在時間とすることができる。あるいは、ＰＣＦ１２により対応する登録要求の高位３２ビット内に挿入されたタイムスタンプを時間基準として使用することができる。ＰＤＳＮ１４により返されたタイムスタンプと時間基準との時間差が３０分よりも大きければ、ＰＣＦ１２は登録応答を拒否する。
【００３８】
検証閾値は許容時間差が最大予期時間差の数倍を超えるように選択される。一般的に、時間差は小さい値、典型的には数秒または数分程度でなければならない。ＰＣＦ１２およびＰＤＳＮ１４内のタイムクロックが適切に設定されるものと仮定すると、１０分を超える時間差はまれである。したがって、１０分は最大予期時間差と考えることができる。この場合、オペレータは検証閾値を１０分の小さな整数倍に選択することができる。
【００３９】
登録応答内に含まれるタイムスタンプを使用して登録応答を認証すると、ＰＣＦ１２に向けられた応答アタックから保護される。応答アタックが成功するためには、ＰＣＦ１２は許容タイムウィンドウ内で同一低位３２ビットを有する２つの別々の登録要求を送らなければならず、発生する可能性が極端に低いイベントである。低位３２ビット内に挿入されるメッセージ番号を発生するシーケンス発生器を使用してこのありそうもない可能性さえ排除することができる。シーケンス発生器は規定された繰返し間隔中にＰＣＦ１２により発生された全ての登録要求が一意的なメッセージ番号を含むことを保証する。繰返し間隔は発生されたシーケンス内の全ての値が一意的でなければならない間隔である。シーケンス発生器に対する繰返し間隔はＰＣＦ１２により使用される検証閾値よりも大きいように選択される。このように、ＰＣＦ１２は登録要求内の返されたタイムスタンプに基づいて任意の再生アタックを検出することができる。
【００４０】
単純なシーケンス発生器は各連続登録要求内のメッセージ番号の値を増分する機能である。たとえば、各連続登録要求内でメッセージ番号の値が１だけ増分されると、長さ２３２のシーケンスが発生される。ＰＣＦ１２が毎週平均100,000登録要求を処理した場合、シーケンス発生器により発生されたメッセージ番号のシーケンスはおよそ430,000日間繰り返されない。検証閾値は典型的に３０分程度であるため、このような長い繰返し間隔を有するメッセージ番号シーケンスを発生する必要はない。必要なのは繰返し間隔が検証閾値よりも大きいことだけである。このように、時間または日数で測定された繰返し間隔はＰＣＦ１２に向けられた再生アタックに対して保護する。
【００４１】
シーケンス発生器が各連続登録要求でメッセージ番号を１だけ増分する前記した例では、メッセージ番号に対して可能な全ての値は任意のメッセージ番号が繰り返される前に使用される。このように、メッセージ番号シーケンスの長さ（すなわち、繰返し間隔）は可能な値の数に等しく、それは２３２である。しかしながら、シーケンス発生器はメッセージ番号に対する全ての可能な値を巡回する必要はない。たとえば、シーケンス発生器は０および９９９間の乱数を前に使用したメッセージ番号に加えることにより単調増加メッセージ番号シーケンスを発生することができる。加えられる値はランダムに選択されるものと仮定すると、メッセージ番号は各連続登録要求で平均５００増加するものと考えられる。この場合、繰返しメッセージ番号の無いメッセージ番号のシーケンスは２３２の可能な値の中のおよそ８６０万の値を含んでいる。再び、ＰＣＦ１２は毎日100,000登録要求を処理すると仮定すると、それによりおよそ８６日の繰返し間隔が与えられる。メッセージ番号をランダムに選択された値だけ増分すると、ランダムさの要素がメッセージ番号シーケンスに加えられて、任意程度の確かさで前のメッセージ番号に基づいて次のメッセージ番号を予測することができないようにされる。
【００４２】
前記した両方の例において、シーケンス発生器により発生されるメッセージ番号シーケンスはシーケンス発生器がロールオーバする（すなわち、値が尽きる）まで単調に増加する。メッセージ番号は単調に増加する必要はない。メッセージ番号のシーケンスは前後に擬似ランダムにホップすることができる。しかしながら、規格は全体識別要素の値が各連続登録要求と共に単調に増加することを要求する。高位３２ビットは現在のＵＴＣ時間を秒で指定するタイムスタンプを含んでいる。ＰＣＦ１２は多数の登録要求を１秒で発生することができる。このように、シーケンス発生器はメッセージ番号が高位３２ビットの単一間隔中に単調に増加することを保証する必要がある。高位３２ビットは常に単調に増加する。高位３２ビットが増分された後で、次のメッセージ番号は可能な２３２値のいずれかとすることができる。高位３２ビットの単一間隔中の第１のメッセージ番号の後で発生される全てのメッセージ番号は前の値よりも大きくなければならない。このような方式を２つの発生器機能を使用して実現することができる。第１の発生器機能のサンプルスペースは同じ繰返し間隔中に前に使用されていない全ての可能な値を含んでいる。第２の発生器機能に対するサンプルスペースは前に発生されたメッセージ番号よりも大きい第１のサンプルセットのサブセットを含んでいる。この方法を使用して、全体識別要素の値が単調に増加するという規格の要求条件が満たされる。同時に、メッセージ番号の値は前後に擬似ランダムにホップすることができ、それはランダムさの様子を与える。
【００４３】
図５は本発明に従った認証手順を示すフロー図である。ブロック１００において、登録イベントにより認証手順がトリガされる。登録イベントは、たとえば、接続要求によりトリガされる。ブロック１０２において、登録イベントに応答してＰＣＦ１２は６４ビット識別子を含む登録要求メッセージを形成する。前記したように、識別子の高位３２ビットは現在時間を示すタイムスタンプを含み低位３２ビットはメッセージ番号を含んでいる。ブロック１０４において、ＰＣＦ１２は登録要求メッセージをＡ１１インターフェイスを介してＰＤＳＮ１４へ送信する。ブロック１０６において、ＰＣＦ１２はＰＤＳＮ１４から登録応答を受信し、それはＰＣＦ１２が認証しなければならない。ブロック１０８および１１０において、ＰＣＦ１２は認可を実施して登録応答が最近送信した登録要求に対するＰＤＳＮ１４からの有効な応答であって前の有効な登録応答の再生ではないことを保証する。特に、ブロックにおいて、ＰＣＦ１２は登録応答内のメッセージ番号を登録要求メッセージ内に含まれるメッセージ番号と比較することによりメッセージ番号を認可する。メッセージ番号が登録要求内に含まれたものと一致しなければ、応答メッセージは拒否され（ブロック１１６）手順は終了する（ブロック１１８）。メッセージ番号が有効であれば、ブロック１１０において、ＰＣＦ１２は次のように登録応答内に含まれるタイムスタンプを認可する。登録応答内のタイムスタンプが登録要求内で送られたタイムスタンプに一致すれば、登録応答は有効と見なされて認証をパスする（ブロック１１２）。登録応答内のタイムスタンプが登録要求内で送られたタイムスタンプに一致せずしかも登録応答がコード１３３（識別不一致）を含む場合、ＰＣＦは返されたタイムスタンプと基準時間との時間差を計算する。計算された時間差が検証閾値よりも小さければ、登録応答は有効と見なされて認証をパスする（ブロック１１２）。計算された時間差が検証閾値よりも大きいかあるいは登録応答がコード１３３を含まない場合、登録応答は無効と見なされて拒否され（ブロック１１６）手順は終了する（ブロック１１８）。メッセージを認証するために（ブロック１１２）、ＰＣＦは認証コードを再発生して返された認証コードと比較することにより、登録応答付きで返された認証コードを認可する。２つが一致すれば、応答は認証にパスしたものと見なされさらに処理される（ブロック１１４）。そうでなければ、登録応答は拒否され（ブロック１１６）認証手順は終了する（ブロック１１８）。
【００４４】
ブロック１１４において行われる処理は、たとえば、コード１３３（すなわち、識別不一致）が登録応答内で返される場合にＰＣＦのタイムクロックをＰＤＳＮ１４に同期化させる、または１３３以外のコードが返される場合に他のアクションをとることを含むことができる。コード１３３が返される場合、ＰＣＦ１２は登録応答内の返されたタイムスタンプを使用してＰＤＳＮ１４との将来の通信のためにそれ自体のタイムクロックを調節する。このように、本発明の認証手順は再生アタックによるＰＣＦ１２における誤った再同期化の防止を助ける（メッセージ番号が一致しかつコード１３３が応答内に存在する場合）。また、本発明はＰＣＦが再生された応答メッセージを誤って受理して実際の応答メッセージを見落とすことも防止する（メッセージ番号が一致しかつ１３３以外のコードが応答内に存在する場合）。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の認証手順が利用される代表的な移動通信網の略図である。
【図２】移動端末とＰＤＳＮ間の接続を確立するためのメッセージングを示す呼フロー図である。
【図３】移動端末が一つパケット制御ゾーンからもう一つのパケット制御ゾーンへ移動する時にＰＣＦ間ハンドオフを行うためのメッセージングを示す呼フロー図である。
【図４】Ａ１０接続を管理するために使用されるＡ１１登録メッセージのフォーマットを示す図である。
【図５】本発明の認証手順を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005506000.tif 000047
2005506000.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めＰＣＦによりＰＳＤＮに送られた登録メッセージに応答するものとされている、ＰＣＦにより受信された登録応答メッセージの認証方法であって、前記方法は、
登録応答メッセージ内のタイムスタンプを認可するための検証閾値を決定するステップと、
前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた一連の連続登録メッセージ内で順次使用する一連のメッセージ番号を発生するステップであって、前記一連のメッセージ番号は前記検証閾値よりも大きい繰返し間隔を有するステップと、
前記順次メッセージ番号を前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた連続登録メッセージ内に挿入するステップと、
前記ＰＣＦにより予め送られた登録メッセージに応答して恐らく前記ＰＤＳＮにより送られた登録応答メッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップであって、前記登録応答メッセージはタイムスタンプおよびメッセージ番号を含むステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記メッセージ番号を前記ＰＣＦにより送られた対応する登録メッセージ内のメッセージ番号と比較することにより前記登録応答メッセージ内の前記メッセージ番号を認可するステップと、
前記メッセージ番号が有効ならば、前記登録応答内の前記タイムスタンプを認可するステップと、
を含む認証方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算し、前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと対応する登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを前記ＰＣＦにより送られる一つ以上の登録メッセージ内のタイムスタンプと比較するステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが対応する登録メッセージ内のタイムスタンプに等しければ、前記登録応答メッセージを受理するステップと、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが前記対応する登録メッセージ内のタイムスタンプに等しくなければ、前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップと、
前記登録応答メッセージの年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは、
前記登録応答メッセージが予め定められたコードを含み、
前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプは前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくない、という条件でのみ実施され、
前記予め定められたコードが存在せず、かつ前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプが前記登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくなければ、前記登録応答メッセージは拒否される方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦ内の時間基準を維持するステップを含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらに、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップは前記時間基準と前記ＰＤＳＮタイムクロックとの時間差を決定するステップを含む方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記登録応答メッセージの年齢を計算し、前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記登録応答メッセージを受理するステップを含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと対応する登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、前記登録応答メッセージの年齢を計算するステップは前記登録応答メッセージ内の前記タイムスタンプと前記時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、一連のメッセージ番号を発生するステップは前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた各連続登録メッセージ内の前記メッセージ番号を増分するステップを含む方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた各連続登録メッセージ内の前記メッセージ番号を増分するステップは、前のメッセージ番号に乱数を加えるステップを含む方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、前記一連のメッセージ番号は単調に増加する方法。
【請求項１６】
予めＰＣＦによりＰＳＤＮに送られた第１の登録メッセージに応答するものとされている、ＰＣＦにより受信された第２の登録メッセージの認証方法であって、前記方法は、
前記第１の登録メッセージ内にメッセージ番号を挿入するステップであって、前記メッセージ番号は一連の順次発生されたメッセージ番号の一部であるステップと、
前記ＰＣＦから前記ＰＤＳＮに前記第１の登録メッセージを送るステップと、
前記ＰＣＦにおいて前記第２の登録メッセージを受信するステップであって、前記第２の登録メッセージはタイムスタンプおよびメッセージ番号を含むステップと、
前記メッセージ番号および前記第１の登録メッセージ内に含まれる前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージを認証するステップと、
前記第２の登録メッセージが有効なメッセージ番号および有効なタイムスタンプを含む場合には、前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記メッセージ番号および前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージを認証するステップは、
前記第２の登録メッセージ内の前記メッセージ番号を認可するステップと、
前記メッセージ番号が有効ならば、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算して検証閾値と比較するステップを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記第１の登録メッセージ内のタイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと比較するステップと、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しければ、前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくなければ、前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップと、
前記第２の登録メッセージの前記年齢が検証閾値よりも小さければ前記第２の登録メッセージを受理するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに基づいて前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは、
前記第２の登録メッセージが予め定められたコードを含み、
前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプは前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに等しくない、という条件でのみ実施され、
前記予め定められたコードが存在せず、かつ前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプが前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプに一致しなければ、前記第２の登録メッセージは拒否される方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦ内の時間基準を維持するステップを含む方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、さらに、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップを含む方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記時間基準を前記ＰＤＳＮに配置されたタイムクロックに同期化させるステップは前記時間基準と前記ＰＤＳＮタイムクロック間の時間差を決定するステップを含む方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプを認可するステップは、前記第２の登録メッセージの年齢を計算して検証閾値と比較するステップを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記時間基準との時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の方法であって、さらに、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記第１の登録メッセージに対するタイムスタンプを前記時間基準に基づいて発生するステップを含む方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記第２の登録メッセージの年齢を計算するステップは前記第２の登録メッセージ内の前記タイムスタンプと前記第１の登録メッセージ内の前記タイムスタンプとの時間差を計算するステップを含む方法。
【請求項３０】
パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）に送られるメッセージにタイムスタンプするためにパケット制御機能（ＰＣＦ）により使用される第１の基準時間と、前記ＰＣＦにより送られる前記メッセージの認可において前記ＰＤＳＮにより使用される第２の基準時間との誤った再同期化に対して保護する方法であって、前記方法は、
前記第１の基準時間は前記第２の基準時間との再同期化を必要とすることを示す恐らくは前記ＰＤＳＮからのメッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップであって、前記メッセージはＰＤＳＮ時間値を含むステップと、
前記ＰＤＳＮ時間値を前記第１の基準時間と比較して時間差を求めるステップと、
前記時間差が予め定められた時間閾値を超えなければ、前記ＰＤＳＮ時間値に基づいて前記第１の基準時間を調節するステップと、
を含む方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、前記第１の基準時間は前記第２の基準時間との再同期化を必要とすることを示す恐らくは前記ＰＤＳＮからのメッセージを前記ＰＣＦにおいて受信するステップは前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに予め送られた登録メッセージに応答するとされる登録応答メッセージを受信するステップを含む方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記登録メッセージはＰＣＦタイムスタンプおよびメッセージ番号を含む識別子を含み、さらに、前記登録応答メッセージが一致するメッセージ番号を含むことを検証するステップを含む方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であって、前記登録メッセージ内の前記メッセージ番号は前記予め定められた時間閾値よりも大きい繰返し間隔を有する一連のメッセージ番号の一部である方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の方法であって、さらに、
前記ＰＣＦにおいてベースＰＣＦ時間を維持するステップと、
前記ＰＤＳＮ時間値に従って前記ベースＰＣＦ時間を調節することにより前記ＰＣＦにおいて前記第１の基準時間を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法であって、さらに、前記ベースＰＣＦ時間を網ベース時間と同期化させるステップを含む方法。
【請求項３６】
ＰＤＳＮおよびＢＳＣ間でパケットをルーティングするＰＣＦであって、前記ＰＣＦは、
前記ＰＤＳＮに登録要求を送りＰＤＳＮから登録応答を受信するシグナリング構成要素を含み、
前記登録要求はメッセージ番号を含む識別要素を含み、前記メッセージ番号は一連の順次発生されたメッセージ番号の一部であり、
前記登録応答は時間識別子およびメッセージ番号を含む識別要素を含み、
前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記ＰＤＳＮにより返された前記メッセージ番号および前記時間識別子に基づいて前記登録応答を認証するＰＣＦ。
【請求項３７】
請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記メッセージ番号を前記登録要求内の前記メッセージ番号と比較することにより前記登録応答内の前記メッセージ番号を認可するＰＣＦ。
【請求項３８】
請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記シグナリング構成要素は前記ＰＣＦの現在時間と前記登録応答内の時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可するＰＣＦ。
【請求項３９】
請求項３８に記載のＰＣＦであって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記登録メッセージはさらに時間識別子を含み、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の時間識別子と前記登録要求内の前記時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可するＰＣＦ。
【請求項４０】
請求項３６に記載のＰＣＦであって、前記登録応答内のメッセージ番号が前記登録要求内のメッセージ番号と同一であり、かつ前記登録応答内の前記時間識別子と時間基準との時間差値が閾値時間値よりも小さい場合に、前記ＰＣＦはそのタイムクロックをＰＤＳＮのタイムクロックと同期化させるＰＣＦ。
【請求項４１】
無線通信網であって、
基地局コントローラ（ＢＳＣ）と、
パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）と、
前記ＢＳＣおよび前記ＰＤＳＮ間でデータをルーティングするパケット制御機能と、を含み、
前記ＰＣＦは前記ＰＤＳＮに登録要求を送りＰＤＳＮから登録応答を受信するシグナリング構成要素を含み、前記登録要求は一連の順次発生されたメッセージ番号の一部であるメッセージ番号を含む識別要素を含み、前記登録応答は時間識別子およびメッセージ番号を含む識別要素を含み、
前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記ＰＤＳＮにより返される前記メッセージ番号および前記時間識別子に基づいて前記登録応答を認証する無線通信網。
【請求項４２】
請求項４１に記載の無線通信網であって、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の前記メッセージ番号を前記登録要求内の前記メッセージ番号と比較することにより前記登録応答内の前記メッセージ番号を認証する無線通信網。
【請求項４３】
請求項４２に記載の無線通信網であって、前記シグナリング構成要素は前記ＰＣＦの現在時間と前記登録応答内の時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可する無線通信網。
【請求項４４】
請求項４３に記載の無線通信網であって、前記ＰＣＦにより前記ＰＤＳＮに送られた前記登録メッセージはさらに時間識別子を含み、前記シグナリング構成要素は前記登録応答内の時間識別子と前記登録要求内の前記時間識別子との時間差値を計算して閾値時間値と比較することにより前記登録応答内の前記時間識別子を認可する無線通信網。
【請求項４５】
請求項４１に記載の無線通信網であって、前記登録応答内のメッセージ番号が前記登録要求内のメッセージ番号と同一であり、かつ前記登録要求内の前記時間識別子と時間基準との時間差値が閾値時間値よりも小さい場合に、前記ＰＣＦはそのタイムクロックをＰＤＳＮのタイムクロックと同期化させる無線通信網。
【国際調査報告】
2005506000.tif 000049
2005506000.tif 000050
2005506000.tif 000051
2005506000.tif 000052
2005506000.tif 000053