(57)【要約】      （修正有）【課題】安価に秘密性、認証、許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決できる一連の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステム及び方法を提供する。【解決手段】ランダムシーケンス（素数による）を生成し、移動体無線通信に対して証明書を必要としない拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の認証プロセスに用いることができる。また、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ向けのアプリケーションによって得られる下位層のチップレベルのセキュリティより性能が優れた軽量セキュリティを提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバへのアクセスを試行する接続を無線通信装置から受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置を促してからサーバへのアクセスを許可することを含む方法であって、
その認証プロセスが、
ａ）無線通信装置によって、クライアントハローメッセージを送信してサーバとの通信を開始するステップと、
ｂ）サーバによって、クライアントハローメッセージを受信後に乱数を生成し、次にサーバによって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、生成した乱数でメッセージを暗号化し、無線通信装置に暗号化メッセージを送信するステップと、
ｃ）無線通信装置によって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とにマッチさせ、次に乱数を取り出すことによって暗号化メッセージを復号化するステップと、
ｄ）無線通信装置によって、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、２つの新しい乱数を生成し、次に無線通信装置によって、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しい２つのシーケンスを生成し、ハッシュ関数と無線通信装置の新しいセッション鍵とにマッチさせ、生成した２つのシーケンスによってメッセージを暗号化し、サーバに暗号化メッセージを送信するステップと、
ｅ）サーバによって、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から２つのシーケンス及び新しいシーケンスを計算し、次に無線通信装置の新しく計算されたセッション鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、新しい２つのシーケンスと得られたシーケンスのハッシュ値とをチェックし、プロトコルを認証し、セッション鍵の計算値は、ＤＲＳＧアルゴリズムから生成されるステップと、
ｆ）サーバによって、プロトコルを認証したのちに無線通信装置に応答を送信するステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
無線通信装置によって、ＤＲＳＧアルゴリズムを用いてセッション鍵の値を計算し、１つの乱数の値は第２の乱数の値未満であり、
その方法が、
ａ）取り出した乱数に従いシード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意にシードとして用いる個人情報を有するステップと、
ｂ）シード群に第１の乱数の次数の値の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスを求めるステップと、
ｃ）第２の乱数に対してステップｂを再度実施し、第２の新しいシーケンスを求めるステップと、
ｄ）新しく得られる１９２ビットの数を生成するステップと、
ｅ）生成して新しく得られる１９２ビットの数と、事前共有暗号鍵とを用い、新しく計算されるセッション鍵を計算するステップと、を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｄが、
ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、２つの新しい乱数によってメッセージを暗号化し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加することを更に含み、
ステップｅが、
サーバによって、事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＳＲＧアルゴリズムを用い、３８４ビットの第１のシーケンスと３８４ビットの第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を計算し、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップｄが、
第１のシーケンスと第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を用いて新しく得られるシーケンスを計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られたシーケンスから新しいセッション鍵を生成し、２つの新しい乱数及び無線通信装置の事前共有鍵によってメッセージを暗号化し、装置名、ネットワークアドレス及び生成した新しいセッション鍵、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化することを更に含み、
ステップｅが、
サーバによって、無線通信装置の事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しく得られたシーケンスを計算し、クライアントの個人情報を復号化するのに用いる新しいセッション鍵を求め、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップｄが、
第１のシーケンスと第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を用い、ＤＳＲＧアルゴリズムを用い、セキュリティのためのノンス値によって、新しく得られるシーケンスを計算し、第１のシーケンスと第２のシーケンスのＸＯＲ演算子を用いて新しく得られるシーケンスを計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られたシーケンスからの新しいセッション鍵を生成し、２つの新しい乱数及びメッセージ及び無線通信装置の事前共通鍵によってメッセージを暗号化し、カスタマＩＤ及び生成した新しいセッション鍵、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化することを更に含み、
ステップｅが、
サーバによって、無線通信装置の事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しく得られたシーケンスを計算し、ハッシュ関数にマッチさせることによってカスタマＩＤを復号化するのに用いる新しいセッション鍵を求め、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
サーバによって、無線通信装置の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、サーバによって、各無線通信装置にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤを配信してからサーバへのアクセスを許可することを更に含む
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
サーバによって、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズム又はＡＥＳ−ＣＢＣアルゴリズムを用いて１９２ビットの事前共有暗号鍵を送信してから、サーバへのアクセスを許可することを更に含む
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無線通信装置が、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択可能であり、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ハッシュ関数が、フィッシング詐欺、リプレーアタック、初期カウンタ予測による攻撃又は記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐためにマッチされる
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ノンス値が、フィッシング詐欺、リプレーアタック、初期カウンタ予測による攻撃又は記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐために追加される
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの無線通信装置と、通信ネットワークを介して通信可能に接続されるサーバとを備え、無線通信装置は、通信ネットワークを介してサーバへのアクセスを試行してからサーバへのアクセスが許可され、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を使用して認証プロセスを実行するシステムであって、
その認証プロセスが、
ａ）無線通信装置は、サーバにクライアントハローメッセージを送信することによって通信を開始するステップと、
ｂ）サーバは、クライアントハローメッセージを受信後に乱数を生成し、次にハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、生成した乱数によってメッセージを暗号化し、無線通信装置に暗号化メッセージを送信するステップと、
ｃ）無線通信装置は、サーバから暗号化メッセージを受信したのちに、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とにマッチさせ、次に乱数を取り出すことによって暗号化メッセージを復号化するステップと、
ｄ）無線通信装置は、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、２つの新しい乱数を生成し、次にＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しい２つのシーケンスを生成し、次にハッシュ関数と無線通信装置の新しいセッション鍵とにマッチさせ、生成した新しい２つのシーケンスによってメッセージを暗号化し、暗号化メッセージをサーバに送信するステップと、
ｅ）サーバは、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から２つのシーケンス及び新しいシーケンスを計算し、次に無線通信装置の新しく計算されたセッション鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、新しい２つのシーケンスと得られたシーケンスのハッシュ値とをチェックし、プロトコルを認証し、セッション鍵の計算値は、ＤＲＳＧアルゴリズムから生成されるステップと、
ｆ）サーバは、プロトコルを認証後に無線通信装置に応答を送信するステップと、を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
無線通信装置は、ＤＲＳＧアルゴリズムを用いてセッション鍵の値を計算し、１つの乱数の値は第２の乱数の値未満であり、その方法が、
ａ）取り出した乱数に従いシード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意にシードとして用いる個人情報を有するステップと、
ｂ）シード群に第１の乱数の次数の値の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスを求めるステップと、
ｃ）第２の乱数に対してステップｂを再度実施し、第２の新しいシーケンスを求めるステップと、
ｄ）新しく得られる１９２ビットの数を生成するステップと、
ｅ）生成して新しく得られる１９２ビットの数と、事前共有暗号鍵とを用い、新しく計算されるセッション鍵を計算するステップと、を含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
ステップｄが、
無線通信装置が、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、２つの新しい乱数によってメッセージを暗号化し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加することを更に含み、
ステップｅが、
サーバが、事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＳＲＧアルゴリズムを用い、３８４ビットの第１のシーケンスと３８４ビットの第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を計算し、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
ステップｄが、
無線通信装置が、第１のシーケンスと第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を用いて新しく得られるシーケンスを計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られたシーケンスから新しいセッション鍵を生成し、２つの新しい乱数及び無線通信装置の事前共有鍵によってメッセージを暗号化し、装置名、ネットワークアドレス及び生成した新しいセッション鍵、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化することを更に含み、
ステップｅが、
サーバが、無線通信装置の事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しく得られたシーケンスを計算し、クライアントの個人情報を復号化するのに用いる新しいセッション鍵を求め、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
ステップｄが、
無線通信装置が、第１のシーケンスと第２のシーケンスとのＸＯＲ演算子を用い、新しく得られるシーケンスを計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られるシーケンスから新しいセッション鍵を生成し、２つの新しい乱数及び無線通信装置の事前共通鍵によってメッセージを暗号化し、カスタマＩＤ及び生成した新しいセッション鍵、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化することを更に含み、
ステップｅが、
サーバが、無線通信装置の事前共有鍵を用い、２つの新しい乱数を復号化し、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しい乱数及び取り出した乱数から新しく得られたシーケンスを計算し、ハッシュ関数にマッチさせることによってカスタマＩＤを復号化するのに用いる新しいセッション鍵を求め、プロトコルを認証することを更に含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
サーバが、無線通信装置の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、次に各無線通信装置にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤを配信してからサーバへのアクセスを許可することを更に含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
サーバが、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズム又はＡＥＳ−ＣＢＣアルゴリズムを用いて１９２ビットの事前共有暗号鍵を送信してから、サーバへのアクセスを許可することを更に含む
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
無線通信装置が、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択可能であり、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
ハッシュ関数が、フィッシング詐欺、リプレーアタック，初期カウンタ予測による攻撃又は記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐためにマッチされる
請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
ノンス値が、フィッシング詐欺、リプレーアタック、初期カウンタ予測による攻撃又は記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐために追加される
請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体無線通信の分野に関する。特に、ランダムシーケンスに基づき、軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を使用することによって、少なくとも１つの無線通信装置とサーバとの間でデータを安全にトランザクション処理するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動体無線通信では、認証方法を用いてネットワークアクセスを得る。アクセス権を提供する（移動体又は無線用の）通信サーバは、ユーザーＩＤを照合するには一連のプロセスとプロトコルを備える必要がある。ユーザーのログオンを確認し、ユーザーのネットワーク利用とカスタマ料金計算を監視するには標準の方法が必要性である。現在、認証、許可及び課金（ＡＡＡ）の上記の標準を満たすことができる基準とプロトコルがある。しかし、そのうちのいくつの安全性は万全ではなく、その性能は３Ｇ移動通信の要件を満たさないことになる。
【０００３】
しかし、現在の移動体無線通信向けの認証メカニズムは証明書を用いる。認証プロトコルは、「課金証明書」の何らかの概念をサポートする必要がある。このような証明書はサイズが重く、移動体アプリケーションの性能に影響を与える。主にモバイルバンキング分野では、多くの機関によって設定される保守的な基準があるため、無線メディアによる移動体アプリケーションの性能を最適にするプロトコルを軽量にする必要がある。
【０００４】
更に、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話及び遠隔制御システムなどの移動体無線通信装置がデジタル環境に果たす役割は、ますます重要となってきている。移動体無線通信装置が広範囲で使用されることによって、新たにセキュリティやプライバシーに危険をもたらし、移動体装置を頻繁に使用することにより、場合によっては単にポケットに装置を入れて持ち歩くのみでも、消費者は次々とＩＤやトランザクションのトレースを残している。そのほかのリンク可能な情報がメッセージに関わるかぎり、ＩＤ情報の秘匿が無意味であり、真のプライバシーを提供するのが困難なため、軽量プロトコルを使用すれば、多数の移動体アプリケーション及び無線アプリケーションに対して効果的な解決法を提供することになる。
【０００５】
以下に、少なくとも１つの無線通信装置とサーバとの間でデータを安全にトランザクション処理するシステム及び方法を提供する発明のいくつかを示す。
【０００６】
Ｋｉｅｓｔｅｒらによる特許文献１は、一般に認められているフレームワーク（たとえばＥＡＰ）上で一認証フレームワークをトンネリングする方法及び装置を教示する。これにより、別の方法では実行できない、クライアントとサーバとの間で複数の強固な認証プロトコルを無線的に実行できる。使用時には、ＥＡＰで規定されるメッセージフォーマットに従い、クライアントとサーバとの間に無線でパケットを送受信し、パケットには無線アクセスポイントを含めている。トンネルでは、メッセージフォーマットのペイロード部分は、さまざまな認証プロトコルによって形成され、典型的な単一のプロトコル認証ではなく、複数のプロトコルが実行できるようになる。トンネリングされるフレームワークのなかには、ＮＭＡＳ、ＬＤＡＰ／ＳＡＳＬ、Ｏｐｅｎ  ＬＤＡＰ／ＳＬＡＰＤ又はＩＰＳＥＣを含めているものもある。また、コンピュータプログラム製品、コンピューティングシステム及びクライアントとサーバとのさまざまな相互作用が開示されている。
【０００７】
Ｐａｔｅｌらによる特許文献２は、一連のモバイルＩＰキーを動的に生成する方法及び装置を教示する。一連のモバイルＩＰキーは、既存のＨＬＲ／ＡｕＣ認証インフラストラクチャを用いることで動的に生成される。これは、特定の移動体ノードを一意的に特定する国際移動電話加入者識別番号（ＩＭＳＩ）を得ることによって、ある程度達成される。一連のモバイルＩＰキーがＩＭＳＩに関わる認証情報から生成されると、移動体ノードは、一連のモバイルＩＰキーを用い、ホームエージェントを登録すると考えられる。
【０００８】
Ｚｉｃｋらによる特許文献３は、安全な方法で装置をネットワークに追加する新規の方法及びシステムを提供するＥｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｅｃｒｅｔ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＥＳＳＰＰ）を教示する。登録処理は、２つのネットワーク装置によって、所定の時間間隔で開始される。次に、この２つの装置は、互いに自動登録する。ＥＳＳＰＰを実行する２つの装置が互いを検出すると、ＩＤを交換し、のちに装置によって使用できる鍵を確立して互いに認証し、セッション暗号鍵を生成する。ＥＳＳＰＰによれば、互いに登録を試行する２つのＥＳＳＰＰ装置が、ＥＳＳＰＰを実行する無線ネットワークで唯一２つのＥＳＳＰＰ装置であることを検出して初めて鍵を設定する。ＥＳＳＰＰを実行する装置がほかに検出される場合、ＥＳＳＰＰプロトコルは終了するか中断する。
【０００９】
Ｓｕｎらによる特許文献４は、ＰＥＡＰ、ＥＡＰ−ＴＬＳなどの拡張認証プロトコルによって保護された無線ネットワークの自動クライアント認証を示している。ユーザーは、ネットワークに接続するために、プロトコルの差を理解する必要はない。デフォルト認証プロトコルが、自動的に試行される。この試行が成功しない場合は、ネットワークの要求に応じて別の認証方法に認証を切り替える。
【００１０】
ネットワークワーキンググループ、Ａｂｏｂａらによる非特許文献１は、ＥＡＰが無線ネットワークとポイントツーポイント接続の認証フレームワークであることを教示している。
【００１１】
ネットワークワーキンググループ、Ｂｅｒｓａｎｉらによる非特許文献２は、通信する装置間で相互認証に成功した場合に保護通信チャネルを設けることを教示している。
【００１２】
シスコシステムズ社は、Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＬＥＡＰ）を開発した。このプロトコルは、独占所有権のあるＥＡＰ方法である。ウインドウズ（登録商標）オペレーティングシステムでは、ＬＥＡＰに対してシステムに付随するサポートはないが、サードパーティクライアントによってサポートされる。このプロトコルは、辞書攻撃を受け易いことが知られている。しかし、シスコシステムズ社は、かなり複雑なパスワードを使用すれば、ＬＥＡＰは安全になると依然として主張している。この製品の詳細は、非特許文献３から得られる。
【００１３】
上記の従来技術のいずれもが、ストレージ、移動体無線通信のメモリ空間をあまり占有せず、証明書を必要としない軽量かつ高速の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステムや方法を提供しておらず、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能な無線通信装置に適したＥＡＰも提供していない。
【００１４】
そこで、上記の従来技術の見地から、以下のシステム及び方法が必要とされることが明らかである。
・安価に携帯電話及び無線装置の秘密性、認証、許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決する。
・移動体無線通信に対して、証明書を必要としない拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を提供する。
・片方向認証よりむしろ相互認証を提供する。
・ランダムシーケンスに基づき、既存の無線通信装置に容易に展開される拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許出願第２００９０１９３２４７号
【特許文献２】米国特許第７６２６９６３号
【特許文献３】米国特許第７３９８５５０号
【特許文献４】米国特許第７４４８０６８号
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ：３７４８｛ＲＦＣ  ３７４８｝、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  （ＥＡＰ）」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｒｆｃ／ｒｆｃ３７４８．ｔｘｔ
【非特許文献２】Ｒｅｑｕｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ：４７６４｛ＲＦＣ  ４７６４｝、「ｔｈｅ  ＥＡＰ−ＰＳＫ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：Ａ  Ｐｒｅ−Ｓｈａｒｅｄ  Ｋｅｙ  Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  （ＥＡＰ）  Ｍｅｔｈｏｄ」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｆｃ−ｅｄｉｔｏｒ．ｏｒｇ／ｒｆｃ／ｒｆｃ４７６４．ｔｘｔ
【非特許文献３】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｓｃｏ．ｃｏｍ／ｅｎ／ＵＳ／ｐｒｏｄ／ｃｏｌｌａｔｅｒａｌ／ｗｉｒｅｌｅｓｓ／ｐｓ５６７８／ｐｓ４３０／ｐｒｏｄ＿ｑａｓ０９００ａｅｃｄ８０１７６４ｆ１．ｐｄｆ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の主な課題は、安価に秘密性、認証、許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決できる一連の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステム及び方法を提供することである。
【００１８】
本発明の別の課題は、ランダムシーケンス（素数による）を生成し、移動体無線通信に対して拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の認証プロセスに使用できるシステム及び方法を提供することである。
【００１９】
本発明の別の課題は、ランダムシーケンスを生成し、リプレーアタックを防ぐことができるシステム及び方法を提供することである。
【００２０】
本発明の別の課題は、移動体無線通信に対して、証明書を必要としない拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を提供することである。
【００２１】
本発明の別の課題は、通信ネットワーク上で、消費者の詳細な登録情報及び設定情報を安全に転送することである。
【００２２】
本発明の別の課題は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ向けのアプリケーションによって得られる下位層のチップレベルのセキュリティより性能が優れた軽量セキュリティを提供することである。
【００２３】
本発明の別の課題は、既存の片方向認証よりむしろ相互認証を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本方法及び本システムの実施可能性を記載する前に、本開示では明白に示さない本発明の複数の考えうる実施形態があることから、本発明は、記載する特定のシステム及び方法に限定されないことを理解する必要がある。また、説明に用いる用語は、特定の実施形態のみに関して説明する目的のためのものであり、本願の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解する必要がある。
【００２５】
本発明は、安価に秘密性、認証、許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決できる一連の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステム及び方法を提供する。本発明の一実施形態によれば、システム及び方法によって、ランダムシーケンス（素数による）を生成し、移動体無線通信に対して証明書を必要としない拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の認証プロセスに用いることができる。
【００２６】
サーバへのアクセスを試行する接続を無線通信装置から受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いて認証プロセスを実行し、無線通信装置を促してからサーバへのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、無線通信装置によって、クライアントハローメッセージを送信してサーバとの通信を開始するステップと、サーバによって、クライアントハローメッセージを受信後に乱数を生成し、次にサーバによって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、生成した乱数によってメッセージを暗号化し、無線通信装置に暗号化メッセージを送信するステップと、無線通信装置によって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とにマッチさせ、次に乱数を取り出すことによって暗号化メッセージを復号化するステップと、無線通信装置によって、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、２つの新しい乱数を生成し、次にＤＲＳＧアルゴリズムを用いて、上記２つの新しい乱数及び上記の取り出した乱数から２つの新しいシーケンスを生成し、無線通信装置によってハッシュ関数と無線通信装置の新しいセッション鍵とにマッチさせ、上記の生成した２つのシーケンスによってメッセージを暗号化し、無線通信装置によって、暗号化メッセージをサーバに送信するステップと、サーバによって、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、上記の２つの新しい乱数及び上記の取り出した乱数から上記の２つのシーケンス及び新しいシーケンスを計算し、次に無線通信装置の新しく計算されたセッション鍵を用い、上記の２つの新しい乱数を復号化し、上記の新しい２つのシーケンスと得られたシーケンスのハッシュ値とをチェックし、プロトコルを認証し、セッション鍵の計算値が、ＤＲＳＧアルゴリズムから生成されるステップと、サーバによって、プロトコルを認証したのちに無線通信装置に応答を送信するステップとを含む。
【００２７】
また、本発明は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ向けのアプリケーションによって得られる下位層のチップレベルのセキュリティより性能が優れた軽量セキュリティを提供する。
【００２８】
上記の概要と、以下に示す好適な実施形態の詳細な記載は、添付の図面とともに読むことによって十分に理解される。本発明を説明する目的のために、図面に本発明の構成例を示しているが、本発明は開示する特定の方法及びシステムに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のさまざまな実施形態による、移動体無線通信で用いられるさまざまな種類の認証プロトコルの概念図
【図２】本発明の一実施形態による事前共有鍵メカニズムを示す説明図
【図３】本発明の一実施形態による、ランダムシーケンス−１に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す説明図
【図４】本発明の一実施形態による、ランダムシーケンス−２に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す説明図
【図５】本発明の一実施形態によるランダムシーケンス−３に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す説明図
【図６】本発明の一実施形態によるランダムシーケンス−４に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す説明図
【図７】無線通信装置とサーバとの間でデータを安全にトランザクション処理する、軽量のＥＡＰプロトコルを用いた処理のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明のいくつかの実施形態に関して、その特徴を説明し詳細に検討する。
「備える」「有する」「含む」などの用語は、同じ意味であり、非制限的であることが意図され、このような用語のいずれかに付随する項目が、総記を意味するのではなく、記載した項目にのみ限定されるという意味でもない。
また、本願明細書や本願特許請求の範囲に使用される単数形は文脈に明確に記載しないかぎり複数のものも言及する。本発明の実施形態の実施又は試験では、本願明細書に記載するシステムや方法に均等なシステムや方法を使用できるが、以下では、好適なシステム及び方法に関して記載する。
また、開示する実施形態は、単に本発明の典型例にすぎず、さまざまな形態に具現化することができる。
【００３１】
拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）は、ネットワークアクセスクライアントと認証サーバのインフラストラクチャを提供するインターネット標準であり（ＲＦＣ３７４８）、無線ネットワーク及びＰＰＰ接続に適用される。ＥＡＰは、認証メカニズム自体に関して規定しておらず、通信当事者によって取り決めた方法による。ＥＡＰで適切な認証プロトコルがないため、攻撃されている。
【００３２】
そこで、本発明は、安価に秘密性，認証，許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決できる一連の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステム及び方法を提供する。
【００３３】
サーバへのアクセスを試行する接続を無線通信装置から受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置を促してからサーバへのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、
ａ）無線通信装置によって、クライアントハローメッセージを送信してサーバとの通信を開始するステップと、
ｂ）サーバによって、クライアントハローメッセージを受信後に乱数を生成し、次にサーバによって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とを用い、生成した乱数によってメッセージを暗号化し、無線通信装置に暗号化メッセージを送信するステップと、
ｃ）無線通信装置によって、ハッシュ関数と無線通信装置の事前共有秘密鍵とにマッチさせ、次に乱数を取り出すことによって暗号化メッセージを復号化するステップと、
ｄ）無線通信装置によって、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒としての２つの新しい乱数を生成し、次にＤＲＳＧアルゴリズムを用い、上記２つの新しい乱数及び上記の取り出した乱数から２つの新しいシーケンスを生成し、無線通信送信によって、ハッシュ関数と無線通信装置の新しいセッション鍵とにマッチさせ、上記の生成した２つのシーケンスによってメッセージを暗号化し、サーバに暗号化メッセージを送信するステップと、
ｅ）サーバによって、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、上記の２つの新しい乱数及び上記の取り出した乱数から上記の２つのシーケンス及び新しいシーケンスを計算し、次に無線通信装置の新たに計算されたセッション鍵を用い、上記の２つの新しい乱数を復号化し、上記の新しい２つのシーケンスと得られたシーケンスのハッシュ値とをチェックし、プロトコルを認証し、セッション鍵の計算値が、ＤＲＳＧアルゴリズムから生成されるステップと、
ｆ）サーバによって、プロトコルを認証したのちに無線通信装置に応答を送信するステップとを含む。
【００３４】
図１は、本発明のさまざまな実施形態による、移動体無線通信に用いるさまざまな種類の認証プロトコルの概念図を示す。
【００３５】
方法１００は、事前共有鍵メカニズム１１０、シード１２０による決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）アルゴリズム及びランダムシーケンス（１／２／３／４）に基づく拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）１３０を含む。第１ステップでは、事前共有鍵メカニズム１１０は図２に示すとおりであり、事前共有鍵メカニズムはサーバ１１２と少なくとも１つの無線通信装置１１４との間で実施される。サーバ１１２と無線通信装置１１４は、通信ネットワークを介して互いに通信可能に接続され、通信ネットワークは、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネット、イントラネットなどの群から選択することができ、無線通信装置１１４は、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択でき、無線通信装置は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である。
【００３６】
本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置１１４は携帯電話であってよい。以下に、簡便、安全かつ高速な事前共有鍵メカニズム／プロセス１１０に関して説明する。
【００３７】
事前共有鍵メカニズム／プロセス１１０の前に、サーバ１１２はまず、各無線通信装置１１４にカスタマＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ）及びトランザクションＩＤ（Ｔｒ＿ＩＤ）を配信し、各無線通信装置１１４の電話番号及びＩＭＥＩ番号が送信時に用いられる。
１．Ｐ＝ＳＨＡ＿３８４（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ，Ｐｈｏｎｅ＿ｎｏ）
２．Ｑ＝ＳＨＡ＿３８４（Ｔｒ＿ＩＤ，ＩＭＥＩ  ｎｏ）
３．Ｒ＝１９２ビットのＡＥＳ鍵
４．Ｍ＝１９２ビット＝Ｍａｓｋ＿ｖａｌｕｅ｜｜Ｎｏｄｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ｜｜ｓｅｒｖｅｒ＿ａｄｄｒｅｓｓ｜｜Ｎｏｎｃｅ（Ｒ）
【００３８】
初めに、サーバ１１２は、｛（ＰＸｏＲ  ＱＸｏＲ（Ｒ｜｜Ｍ）），Ｎｏｎｃｅ（Ｒ）ＸｏＲ  Ｎｏｎｃｅ（Ｍ）｝１１６を計算し、Ｐ及びＱを用いてＲを戻すことができる無線通信装置１１４に計算値を送信する。
【００３９】
次のステップでは、ＤＳＲＧアルゴリズム／プロセス／方法１２０は、ＥＡＰでシードを用いて認証用の乱数を生成する。（本発明のシステム及び方法によって選択される）乱数の集合に適用される前進差分演算子／線形演算子を用い、ランダムシーケンスを生成する。
【００４０】
最後のステップには、移動体無線通信のＣＡＡＡ問題を解決する、以下に記載するランダムシーケンス１３０に基づく４つの拡張認証プロトコルがある。このようなプロトコル１３０はいずれも証明書を必要としない概念に基づく。また、上記の方法は、無線通信装置１１４とサーバ１１２との間の鍵交換メカニズムに拡大適用することができる。そこで、サーバは毎回さまざまな鍵をユーザーに送信する。
【００４１】
図３は、本発明の一実施形態による、ランダムシーケンス−１に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す。システム２００は、サーバ２１２を備え、無線通信装置２１４は通信ネットワークを介して通信可能に接続され、通信ネットワークは、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネット、イントラネットなどの群から選択することができ、無線通信装置２１４は、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択でき、無線通信装置は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置２１４は携帯電話であってよい。
【００４２】
上記のシステム２００に用いられる接続方法は、少なくとも１つの無線通信装置２１４からサーバ２１２にアクセスを試行する接続を受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置２１４を促してからサーバ２１２へのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、以下のステップを含む。
【００４３】
第１のステップでは、無線通信装置２１４は、クライアントハローメッセージをサーバ２１２に送信することによって通信を開始し、クライアントハローメッセージは、無線通信装置２１４が使用可能な暗号化アルゴリズムと、サーバ２１２を認証するのに用いられるいくつかのチャレンジデータとを含んでいる。メッセージは、以下の表のフィールドを含む。
【００４４】
【表１】
2011139457.tif 000002
【００４５】
セッション識別子は、今回の要求と前回の要求をマッチさせるのに用いられ、２つのシステムが頻繁に通信する場合に、認証や鍵交換を繰り返す必要がないようにする。鍵が選択されると、サーバ２１２は鍵をキャッシュし、無線通信装置２１４がクライアントハローメッセージでセッション識別子を与えると、サーバ２１２はこのセッション識別子を求めてキャッシュを検索する。本発明の典型的な一実施形態によれば、メッセージは、上に記載したフィールドのほかに３２ビット長の「バッファメモリ」フィールドも含んでいる。クライアントハローメッセージのフィールド及び長さは、要件に基づいて変更することができる。
【００４６】
本発明の典型的な一実施形態によれば、第２のステップでは、サーバ２１２は、クライアントハローメッセージを受信後に乱数「ｒ」を生成し、乱数「ｒ」の大きさは２５６ビットであってよく、次にサーバ２１２は、ハッシュ関数と無線通信装置２１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とを用い、生成した乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）によってメッセージを暗号化し、サーバ２１２は、無線通信装置２１４に暗号化メッセージ｛ｙ＝Ｅｎｃｋ（ｒＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ））｝を送信する。
【００４７】
第３のステップでは、ハッシュ関数［Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ）ＸｏＲ  Ｄｅｃｋ（ｙ）］と無線通信装置２１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とにマッチさることによって、無線通信装置２１４が暗号化メッセージを復号化し、次に無線通信装置２１４は、サーバ２１２から暗号化メッセージを受信後、乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）を取り出す。
【００４８】
第４のステップでは、無線通信装置２１４は、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、それぞれ２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２（本発明の典型的な一実施形態によれば、７ビット範囲が好ましい）を生成し、次に無線通信装置２１４は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２と、上記の取り出した乱数「ｒ」とから２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、次に無線通信装置２１４は、ハッシュ関数と無線通信装置２１４の新しいセッション鍵「Ｋ」とにマッチさせることによって、上記の生成した２つのシーケンスＳ１及びＳ２によりメッセージ｛Ｅｎｃｋｓ（Ｓ，ｔ１，ｔ２），Ｈａｓｈ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  ＸｏＲ  Ｓ），Ｎｏｎｃｅ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２），ｄａｔｅ，ｔｉｍｅ｝を暗号化し、次に無線通信装置２１４は、暗号化メッセージ｛Ｅｎｃｋｓ（Ｓ，ｔ１，ｔ２），Ｈａｓｈ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  ＸｏＲ  Ｓ），Ｎｏｎｃｅ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２），ｄａｔｅ，ｔｉｍｅ｝をサーバ２１２に送信する。
【００４９】
第５のステップでは、サーバ２１２は、日付及び時間によるＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２と取り出した乱数「ｒ」とから上記２つのシーケンスＳ１及びＳ２と上記の新しいシーケンスＳとを計算し、次にサーバ２１２は、新しく計算されたセッション鍵「Ｋｓ」値を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２を復号化し、上記２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２と得られたシーケンスＳとをチェックし｛Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  ＸｏＲ  Ｓ｝、プロトコルを認証し、計算されるセッション鍵「Ｋｓ」値は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝から生成される。
【００５０】
最後のステップでは、サーバ２１２は、無線通信装置２１４にプロトコルを認証後に応答を送信する。応答が「ｔｒｕｅ」の場合、無線通信装置２１４とサーバ２１２との間でデータプロセスの安全なトランザクション処理が開始するが、応答が「ｆａｌｓｅ」の場合、それらの間の通信は終了する。
【００５１】
本発明の一実施形態によれば、無線通信装置２１４は、ＤＲＳＧアルゴリズムを用いて上記のセッション鍵「Ｋｓ」値を計算し、乱数のうち１つの値ｔ１は第２の乱数ｔ２の値未満であり、上記のＤＲＳＧアルゴリズム／プロセス／方法は、以下のステップを含む。
【００５２】
第１のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、取り出した乱数「ｒ」、シード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意で個人情報がシードとして用いられ、本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置は携帯電話であってよく、個人情報はＣｕｓｔ＿ＩＤ、携帯電話番号、ＳＩＭカード番号などである。
【００５３】
第２のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、シード群に第１の乱数ｔ１の次数の値（ｔ１回）の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスＳ１を求める。第３のステップでは、シード群の第２の乱数ｔ２に対して第２のステップを実施し、新しい第２のシーケンスＳ２を求める。
【００５４】
第４のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、新しく得られる１９２ビットの数を生成する｛Ｓ＝３２の異なる４０ビットの第１の乱数の合計｜｜３２の異なる４０ビットの第２の乱数の合計｜｜３２の異なる４０ビットの第３の乱数の合計｜｜３２の異なる４０ビットの第４の乱数の合計＝１つの４５ビットの数｜｜１つの４５ビットの数｜｜１つの４５ビットの数｜｜１つの４５ビットの数＝１つの１９２ビットの数｝。最後のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、生成して新しく得られた１９２ビットの数Ｓと、セッション鍵「Ｋ」とを用い、新しく計算されたセッション鍵「Ｋｓ」を計算する｛ｋｓ＝ｋ  ＸｏＲ（Ｓ｜｜Ｔｒ＿ＩＤ）＝１９２ビットの数｝。
【００５５】
上記システム２００で通信が開始される前に、サーバ２１２はまず、無線通信装置２１４の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、次に各無線通信装置２１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ２１２へのアクセスを許可する。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置２１４は携帯電話であってよく、サーバ２１４は、電話番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、各移動体２１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ２１２へのアクセスを許可し、次にサーバ２１２は、無線通信装置２１４にＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズム又はＡＥＳ−ＣＢＣアルゴリズムを用いて１９２ビットの事前共有暗号鍵「ｋ」を送信してから、サーバ２１２と、乱数を生成するシードが与えられる公知の擬似乱数発生器（ＰＲＮＧ）とのアクセスを許可する。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ハッシュ関数をマッチさせ、安全な通信を維持してフィッシング詐欺及びリプレーアタックを防ぎ、本発明の別の実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ノンス値を追加し、安全な通信を維持してフィッシング詐欺とリプレーアタックを防ぐ。更に、ハッシング法及びノンス法を用い、初期カウンタ予測による攻撃や記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐ。
【００５７】
ランダムシーケンス−１に基づくＥＡＰプロトコルの利点
１．サーバによって生成される乱数によってリプレーアタックを防ぐ。
２．クライアントの鍵「ｋｓ」が漏洩しても、攻撃者が、ｔ１及びｔ２に関する知識を用いて値（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  ＸｏＲ  Ｓ）を求めるのは計算的に困難である。
３．クライアントは、毎回ＤＲＳＧプロセスを用いてｋｓ（１９２ビットの鍵）を生成する。
４．鍵ｋｓから値ｋ及びＳを求めることが計算的に困難である。
５．このプロトコルで線形演算子を用いると、いくつかの個人情報によって各サイズが４０ビットの１２８の異なる乱数を有する元のシーケンスを求めることが困難となる。このため、送信時に攻撃者がメッセージを改ざんすることが困難である。攻撃者は、成功率が２−８倍に終わらざるを得ない。
６．提案されたプロトコルは２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ移動体ネットワークに対応している。
７．このプロトコルは、ＰＫＩ法より軽量である。
【００５８】
図４は、本発明の一実施形態によるランダムシーケンス−２に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す。システム３００は、サーバ３１２を備え、無線通信装置３１４は通信ネットワークを介して通信可能に接続され、通信ネットワークは、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネット、イントラネットなどの群から選択することができ、無線通信装置３１４は、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択でき、無線通信装置は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置３１４は携帯電話であってよい。
【００５９】
上記のシステム３００に用いられる接続方法は、少なくとも１つの無線通信装置３１４からサーバ３１２にアクセスを試行する接続を受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置３１４を促してからサーバ３１２へのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、以下のステップを含む。
【００６０】
第１ステップでは、無線通信装置３１４は、クライアントハローメッセージをサーバ３１２に送信することによって通信を開始し、クライアントハローメッセージは、無線通信装置３１４が使用可能な暗号化アルゴリズムと、サーバ３１２を認証するのに用いられるいくつかのチャレンジデータとを含んでいる。メッセージは、以下の表のフィールドを含む。
【００６１】
【表２】
2011139457.tif 000003
【００６２】
セッション識別子は、今回の要求と前回の要求をマッチさせるのに用いられ、２つのシステムが頻繁に通信する場合に、認証や鍵交換を繰り返す必要がないようにする。鍵が選択されると、サーバ３１２は鍵をキャッシュし、無線通信装置３１４がクライアントハローメッセージでセッション識別子を与えると、サーバ３１２はこのセッション識別子を求めてキャッシュを検索する。本発明の典型的な一実施形態によれば、メッセージは、上に記載したフィールドのほかに３２ビット長の「バッファメモリ」フィールドも含んでいる。クライアントハローメッセージのフィールド及び長さは、要件に基づいて変更することができる。
【００６３】
本発明の典型的な一実施形態によれば、第２のステップでは、サーバ３１２は、クライアントハローメッセージを受信後に乱数「ｒ」を生成し、乱数「ｒ」の大きさは２５６ビットであってよく、次にサーバ３１２は、ハッシュ関数と無線通信装置３１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とを用い、生成した乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）によってメッセージを暗号化し、サーバ３１２は、無線通信装置３１４に暗号化メッセージ｛ｙ＝Ｅｎｃｋ（ｒ  ＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ））｝を送信する。
【００６４】
第３のステップでは、ハッシュ関数［Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ）ＸｏＲ  Ｄｅｃｋ（ｙ）］と無線通信装置３１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とにマッチさせることによって、無線通信装置３１４が暗号化メッセージを復号化し、次に無線通信装置３１４は、サーバ３１２から暗号化メッセージを受信後、乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）を取り出す。
【００６５】
第４のステップでは、無線通信装置３１４は、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、それぞれ２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２（本発明の典型的な一実施形態によれば、７ビット範囲が好ましい）を生成し、次に無線通信装置３１４は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２と上記の取り出した乱数「ｒ」とから２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、次に無線通信装置３１４は、ハッシュ関数と無線通信装置３１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とを用い、２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２によってメッセージを暗号化し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、次に無線通信装置３１４は、サーバ３１２に暗号化メッセージ｛Ｅｎｃｋ（ｔ１，ｔ２，ｄａｔｅ，ｔｉｍｅ），Ｈａｓｈ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２），Ｎｏｎｃｅ（Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２）｝を送信する。
【００６６】
第５のステップでは、サーバ３１２は、無線通信装置３１４の事前共有鍵「ｋ」を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２を復号化し、次にサーバ３１２は、ＤＳＲＧアルゴリズム｛｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、３８４ビットの第１のシーケンスＳ１と３８４ビットの第２のシーケンスＳ２とのＸＯＲ演算子｛Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２｝を計算し、サーバ３１２にはプロトコルを認証する。
【００６７】
最後のステップでは、サーバ３１２は、無線通信装置３１４にプロトコルを認証後に応答を送信する。応答が「ｔｒｕｅ」の場合、無線通信装置３１４とサーバ３１２との間でデータプロセスの安全なトランザクション処理が開始するが、応答が「ｆａｌｓｅ」の場合、それらの間の通信は終了する。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、無線通信装置２１４は、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、乱数ｔ１のうち１つの値は第２の乱数ｔ２の値未満であり、この２つの乱数は、無線通信装置によって生成され、以下のステップを更に含む。
【００６９】
第１のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、取り出した乱数「ｒ」、シード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意で個人情報がシードとして用いられ、本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置は携帯電話であってよく、個人情報はＣｕｓｔ＿ＩＤ、携帯電話番号、ＳＩＭカード番号などである。
【００７０】
第２のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、シード群に第１の乱数ｔ１の次数の値（ｔ１回）の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスＳ１を求める。最後のステップでは、シード群の第２の乱数ｔ２に対して第２のステップを実施し、新しい第２のシーケンスＳ２を求める。
【００７１】
上記システム３００で通信が開始される前に、サーバ３１２はまず、無線通信装置３１４の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、次に各無線通信装置３１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ３１２へのアクセスを許可する。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置３１４は移動体電話であってよく、サーバ３１４は、電話番号及びＩＭＥＩ番号とを登録し、各移動体３１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ３１２へのアクセスを許可し、次にサーバ３１２は、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いる１９２ビットの事前共有暗号鍵「ｋ」を無線通信装置３１４に送信してから、サーバ３１２と、乱数を生成するシードが与えられる公知の擬似乱数発生器（ＰＲＮＧ）とのアクセスを許可する。
【００７２】
本発明の一実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ハッシュ関数をマッチさせ、安全な通信を維持してフィッシング詐欺及びリプレーアタックを防ぎ、本発明の別の実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ノンス値を追加し、安全な通信を維持してフィッシング詐欺とリプレーアタックを防ぐ。更に、ハッシング法及びノンス法を用い、初期カウンタ予測による攻撃や記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐ。
【００７３】
ランダムシーケンス−２に基づくＥＡＰプロトコルの利点
１．サーバによって生成される乱数によってリプレーアタックを防ぐ。
２．クライアントの鍵「ｋ」が漏洩しても、攻撃者が、ｔ１及びｔ２に関する知識を用いてＳ１  ＸｏＲ  Ｓ２を求めるのは計算的に困難である。
３．このプロトコルで線形演算子を用いると、いくつかの個人情報によって各サイズが６４ビットの１２８の異なる乱数を有する元のシーケンスを求めることが困難となる。このため、送信時に攻撃者がメッセージを改ざんすることが困難である。攻撃者は、成功率が２−８倍に終わらざるを得ない。
４．提案されたプロトコルは２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ移動体ネットワークに対応している。
５．このプロトコルは、ＰＫＩ法より軽量である。
【００７４】
図５は、本発明の一実施形態によるランダムシーケンス−３に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す。システム４００は、サーバ４１２を備え、無線通信装置４１４は通信ネットワークを介して通信可能に接続され、通信ネットワークは、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネット、イントラネットなどの群から選択することができ、無線通信装置４１４は、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択でき、無線通信装置は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置４１４は携帯電話であってよい。
【００７５】
上記のシステム４００に用いられる接続方法は、少なくとも１つの無線通信装置４１４からサーバ４１２にアクセスを試行する接続を受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置４１４を促してからサーバ４１２へのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、以下のステップを含む。
【００７６】
第１ステップでは、無線通信装置４１４は、クライアントハローメッセージをサーバ４１２に送信することによって通信を開始し、クライアントハローメッセージは、無線通信装置４１４が使用可能な暗号化アルゴリズムと、サーバ４１２を認証するのに用いられるいくつかのチャレンジデータとを含んでいる。メッセージは、以下の表のフィールドを含む。
【００７７】
【表３】
2011139457.tif 000004
【００７８】
セッション識別子は、今回の要求と前回の要求をマッチさせるのに用いられ、２つのシステムが頻繁に通信する場合に、認証や鍵交換を繰り返す必要がないようにする。鍵が選択されると、サーバ４１２は鍵をキャッシュし、無線通信装置４１４がクライアントハローメッセージでセッション識別子を与えると、サーバ４１２はこのセッション識別子を求めてキャッシュを検索する。本発明の典型的な一実施形態によれば、メッセージは、上に記載したフィールドのほかに３２ビット長の「バッファメモリ」フィールドも含んでいる。クライアントハローメッセージのフィールド及び長さは、要件に基づいて変更することができる。
【００７９】
本発明の典型的な一実施形態によれば、第２のステップでは、サーバ４１２は、クライアントハローメッセージを受信後に乱数「ｒ」を生成し、乱数「ｒ」の大きさは２５６ビットであってよく、次にサーバ４１２は、ハッシュ関数と無線通信装置４１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とを用い、生成した乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）によってメッセージを暗号化し、サーバ４１２は、無線通信装置４１４に暗号化メッセージ｛ｙ＝Ｅｎｃｋ（ｒ  ＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ））｝を送信する。
【００８０】
第３のステップでは、ハッシュ関数［Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ）ＸｏＲ  Ｄｅｃｋ（ｙ）］と無線通信装置４１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とにマッチさせることによって、無線通信装置４１４が暗号化メッセージを復号化し、次に無線通信装置４１４は、サーバ４１２から暗号化メッセージを受信後、乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）を取り出す。
【００８１】
第４のステップでは，無線通信装置４１４は、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、それぞれ２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２（本発明の典型的な一実施形態によれば，７ビット範囲が好ましい）を生成し、次に無線通信装置４１４は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２と上記の取り出した乱数「ｒ」とから２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、次に無線通信装置４１４は、第１のシーケンスＳ１と第２のシーケンスＳ２とのＸＯＲ演算子を用いて新しく得られるシーケンス｛Ｓ＝Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  Ｎｏｎｃｅ（Ｓ）を使用｝を計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られたシーケンスＳから新しいセッション鍵「ｋ１」（１９２ビットが好ましい）を生成し、無線通信装置４１４の事前共有秘密鍵「ｋ」を用い、２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２によってメッセージを暗号化し、装置名、ネットワークアドレスと、生成した新しいセッション鍵「ｋ１」、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化し、無線通信装置４１４は、サーバ４１２に暗号化メッセージ｛Ｅｎｃｋ１（Ｃｌｉｅｎｔ´ｓ  ｎａｍｅ  ｜｜  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｄｄｒｅｓｓ  ｜｜  ＳＩＭ  ｃａｒｄ  ｎｏ）｜｜Ｅｎｃｋ（ｔ１，ｔ２，ｄａｔｅ，ｔｉｍｅ）｜｜Ｎｏｎｃｅ（Ｓ）｝を送信する。
【００８２】
第５のステップでは、サーバ４１２は、無線通信装置４１４の事前共有鍵「ｋ」を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２を復号化し、次にサーバ４１２は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２及び上記の取り出した乱数「ｒ」から新しく得られたシーケンスＳを計算し、サーバ４１２は、クライアントの個人情報を復号化するのに用いる新しいセッション鍵「ｋ１」を求め、サーバ４１２はプロトコルを認証する。
【００８３】
最後のステップでは、サーバ４１２は、無線通信装置４１４にプロトコルを認証後に応答を送信する。応答が「ｔｒｕｅ」の場合、無線通信装置４１４とサーバ４１２との間でデータプロセスの安全なトランザクション処理が開始するが、応答が「ｆａｌｓｅ」の場合、それらの間の通信は終了する。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、無線通信装置４１４は、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、乱数ｔ１のうち１つの値は第２の乱数ｔ２の値未満であり、ＤＳＲＧアルゴリズム／プロセス／方法は、以下のステップを更に含む。
【００８５】
第１のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、取り出した乱数「ｒ」、シード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意で個人情報がシードとして用いられ、本発明の典型的な一実施形態によれば無線通信装置は携帯電話であってよく、個人情報はＣｕｓｔ＿ＩＤ、携帯電話番号、ＳＩＭカード番号などである。
【００８６】
第２のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、シード群に第１の乱数ｔ１の次数の値（ｔ１回）の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスＳ１を求める。最後のステップでは、シード群の第２の乱数ｔ２に対して第２のステップを実施し、新しい第２のシーケンスＳ２を求める。
【００８７】
上記システム４００で通信が開始される前に、サーバ４１２はまず、無線通信装置４１４の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、次に各無線通信装置４１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ４１２へのアクセスを許可する。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置４１４は携帯電話であってよく、サーバ４１４は、電話番号及びＩＭＥＩ番号とを登録し、各携帯電話４１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ４１２へのアクセスを許可し、次にサーバ４１２は、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いる１９２ビットの事前共有暗号鍵「ｋ」を送信してから、サーバ４１２と無線通信装置４１４と、乱数を生成するシードが与えられる公知の擬似乱数発生器（ＰＲＮＧ）とのアクセスを許可する。
【００８８】
本発明の一実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ハッシュ関数をマッチさせ、安全な通信を維持してフィッシング詐欺及びリプレーアタックを防ぎ、本発明の別の実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ノンス値を追加し、安全な通信を維持してフィッシング詐欺とリプレーアタックを防ぐ。更に、ハッシング法及びノンス法を用い、初期カウンタ予測による攻撃や記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐ。
【００８９】
ランダムシーケンス−３に基づくＥＡＰプロトコルの利点
１．サーバによって生成される乱数によってリプレーアタックを防ぐ。
２．クライアントの鍵「ｋ」が漏洩しても、攻撃者が、ｔ１及びｔ２に関する知識を用いてｋ１を求めるのは計算的に困難である。
３．クライアントがサーバに接続すると、ハッシュアルゴリズムは使用されない。
４．１回の暗号化の時間で２つの暗号文が送信される。
【００９０】
図６は、本発明の一実施形態によるランダムシーケンス−４に基づくＥＡＰプロトコルを用いる、サーバと無線通信装置との間のデータの安全なトランザクション処理を示す。システム５００は、サーバ５１２を備え、無線通信装置５１４は通信ネットワークを介して通信可能に接続され、通信ネットワークは、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネット、イントラネットなどの群から選択することができ、無線通信装置５１４は、移動体送受話器、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話又は小型装置の群の１つから選択でき、無線通信装置は、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇネットワークで使用可能である。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置５１４は携帯電話であってよい。
【００９１】
上記のシステム５００に用いられる接続方法は、少なくとも１つの無線通信装置５１４からサーバ５１２にアクセスを試行する接続を受信し、ランダムシーケンスに基づく軽量の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いることによって認証プロセスを実行し、無線通信装置５１４を促してからサーバ５１２へのアクセスを許可することを含む方法であって、認証プロセスは、以下のステップを含む。
【００９２】
第１ステップでは、無線通信装置５１４は、クライアントハローメッセージをサーバ５１２に送信することによって通信を開始し、クライアントハローメッセージは、無線通信装置５１４が使用可能な暗号化アルゴリズムと、サーバ５１２を認証するのに用いられるいくつかのチャレンジデータとを含んでいる。メッセージは、以下の表のフィールドを含む。
【００９３】
【表４】
2011139457.tif 000005
【００９４】
セッション識別子は、今回の要求と前回の要求をマッチさせるのに用いられ、２つのシステムが頻繁に通信する場合に、認証や鍵交換を繰り返す必要がないようにする。鍵が選択されると、サーバ５１２は鍵をキャッシュし、無線通信装置５１４がクライアントハローメッセージでセッション識別子を与えると、サーバ５１２はこのセッション識別子を求めてキャッシュを検索する。本発明の典型的な一実施形態によれば、メッセージは、上に記載したフィールドのほかに３２ビット長の「バッファメモリ」フィールドも含んでいる。クライアントハローメッセージのフィールド及び長さは、要件に基づいて変更することができる。
【００９５】
本発明の典型的な一実施形態によれば、第２のステップでは、サーバ５１２は、クライアントハローメッセージを受信後に乱数「ｒ」を生成し、乱数「ｒ」の大きさは２５６ビットであってよく、次にサーバ５１２は、ハッシュ関数と無線通信装置５１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とを用い、生成した乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）によってメッセージを暗号化し、サーバ５１２は、無線通信装置５１４に暗号化メッセージ｛ｙ＝Ｅｎｃｋ（ｒ  ＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ））｝を送信する。
【００９６】
第３のステップでは、ハッシュ関数［Ｈａｓｈ（Ｔｒ＿ＩＤ）ＸｏＲ  Ｄｅｃｋ（ｙ）］と無線通信装置５１４の事前共有秘密鍵「ｋ」とにマッチさせることによって、無線通信装置５１４が暗号化メッセージを復号化し、次に無線通信装置５１４は、サーバ５１２から暗号化メッセージを受信後、乱数「ｒ」（２５６ビットの乱数が好ましい）を取り出す。
【００９７】
第４のステップでは、無線通信装置５１４は、決定論的ランダムシーケンス生成（ＤＲＳＧ）プロセスへの触媒として、それぞれ２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２（本発明の典型的な一実施形態によれば、７ビット範囲が好ましい）を生成し、次に無線通信装置５１４は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２と上記の取り出した乱数「ｒ」とから２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、次に無線通信装置４１４は、第１のシーケンスＳ１と第２のシーケンスＳ２とのＸＯＲ演算子を用いて新しく得られるシーケンス｛Ｓ＝Ｓ１  ＸｏＲ  Ｓ２  Ｎｏｎｃｅ（Ｓ）を使用｝を計算し、更にセキュリティのためにノンス値を更に追加し、生成して新しく得られたシーケンスＳから新しいセッション鍵「ｋ１」（１９２ビットが好ましい）を生成し、次に無線通信装置５１４の事前共有秘密鍵「ｋ」を用い、２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２によってメッセージを暗号化し、カスタマＩＤと、生成した新しいセッション鍵「ｋ１」、セキュリティのためのノンス値、メッセージの日付及び／又は時刻によってメッセージを暗号化し、無線通信装置５１４は、サーバ４１２に暗号化メッセージ｛｛Ｅｎｃｋ１（Ｓ  ＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ））｜｜Ｅｎｃｋ（ｔ１，ｔ２，ｄａｔｅ，ｔｉｍｅ）｜｜Ｎｏｎｃｅ（Ｓ）｝を送信する。
【００９８】
第５のステップでは、サーバ５１２は、無線通信装置４１４の事前共有鍵「ｋ」を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２を復号化し、次にサーバ４１２は、ＤＲＳＧアルゴリズム｛ＤＲＳＧ（ｒ，ｔ１，ｔ２）｝を用い、上記２つの新しい乱数ｔ１及びｔ２及び取り出した乱数「ｒ」から新しく得られたシーケンスＳを計算し、サーバ４１２は、ハッシュ関数にマッチさせる｛Ｓ  ＸｏＲ  Ｈａｓｈ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ）｝ことによってカスタマＩＤを復号化するのに用いる新しいセッション鍵「ｋ１」を求め、次にサーバ４１２は、プロトコルを認証する。
【００９９】
最後のステップでは、サーバ５１２は、無線通信装置５１４にプロトコルを認証後に応答を送信する。応答が「ｔｒｕｅ」の場合、無線通信装置５１４とサーバ５１２との間でデータプロセスの安全なトランザクション処理が開始するが、応答が「ｆａｌｓｅ」の場合、それらの間の通信は終了する。
【０１００】
本発明の一実施形態によれば、無線通信装置５１４は、ＤＲＳＧアルゴリズムを用い、２つの新しいシーケンスＳ１及びＳ２を生成し、乱数ｔ１のうち１つの値は第２の乱数ｔ２の値未満であり、ＤＳＲＧアルゴリズム／プロセス／方法は、以下のステップを更に含む。
【０１０１】
本発明の典型的な一実施形態によれば、第１のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、取り出した乱数「ｒ」、シード値として用いられる１２８の異なる６４ビットの乱数を生成し、任意で個人情報がシードとして用いられ、無線通信装置は携帯電話であってよく、個人情報はＣｕｓｔ＿ＩＤ、携帯電話番号、ＳＩＭカード番号などである。
【０１０２】
第２のステップでは、ＤＳＲＧプロセスは、シード群に第１の乱数ｔ１の次数の値（ｔ１回）の前進差分演算子を適用し、新しい第１のシーケンスＳ１を求める。最後のステップでは、シード群の第２の乱数ｔ２に対して第２のステップを実施し、新しい第２のシーケンスＳ２を求める。
【０１０３】
上記システム４００で通信が開始される前に、サーバ５１２はまず、無線通信装置５１４の装置番号及びＩＭＥＩ番号を登録し、次に各無線通信装置５１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ５１２へのアクセスを許可する。本発明の典型的な一実施形態によれば、無線通信装置５１４は携帯電話であってよく、サーバ５１４が、電話番号及びＩＭＥＩ番号とを登録し、各携帯電話５１４にカスタマＩＤ及びトランザクションＩＤ（Ｃｕｓｔ＿ＩＤ及びＴｒ＿ＩＤ）を配信してからサーバ５１２へのアクセスを許可し、次にサーバ５１２は、無線通信装置５１４と、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いる１９２ビットの事前共有暗号鍵「ｋ」を送信してから、サーバ５１２と、乱数を生成するシードが与えられる公知の擬似乱数発生器（ＰＲＮＧ）とのアクセスを許可する。
【０１０４】
本発明の一実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ハッシュ関数をマッチさせ、安全な通信を維持してフィッシング詐欺及びリプレーアタックを防ぎ、本発明の別の実施形態によれば、上記のシステム及び方法では、ノンス値を追加し、安全な通信を維持してフィッシング詐欺とリプレーアタックを防ぐ。更に、ハッシング法及びノンス法を用い、初期カウンタ予測による攻撃や記憶域のトレードオフによる攻撃を防ぐ。
【０１０５】
ランダムシーケンス−４に基づくＥＡＰプロトコルの利点
１．サーバによって生成される乱数によってリプレーアタックを防ぐ。
２．クライアントの鍵「ｋ」が漏洩しても、攻撃者が、ｔ１及びｔ２に関する知識を用いて別の鍵ｋ１を求めるのは計算的に困難である。
３．クライアントがサーバに接続すると、ハッシュアルゴリズムが使用される。
４．１回の暗号化の時間で２つの暗号文が送信される。
【０１０６】
ランダムシーケンス−（１／２／３／４）に基づくＥＡＰプロトコルの長所
１）ネットワークサブシステムを介して、基地局からＧＰＲＳコアネットワークに、（ランダムシーケンス−（１／２／３／４）に基づくＥＡＰプロトコルは、ノード間で公開鍵証明書を交換しないため、高速で動作する。
２）ＥＡＰプロトコルで線形演算子を用いると、各サイズが６４ビットの１２８の異なる乱数を有する元のシーケンスを求めることが困難となる。このため、送信時に攻撃者がメッセージを改ざんすることが困難である。攻撃者は，成功率が（１／１２８）×２−６４＝２−７１倍に終わらざるを得ない。
３）提案されたプロトコルは２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ移動体ネットワークに対応している。
４）暗号化には、ＡＥＳ−ＣＴＲ−１９２ビット／３−ＤＥＳアルゴリズムが使用され、Ａ５アルゴリズムより強固である。
５）ＥＡＰプロトコルでは、公開鍵の設定や認証インフラストラクチャが不要である。
６）ＥＡＰは、ＡＥＳ−ＣＴＲ−１９２ビット／３−ＤＥＳアルゴリズムを用い、ノードアドレス、基地局などを暗号化することから、ＩＭＳＩキャッチャ攻撃ができなくなる。
７）ＥＡＰプロトコルでは、さまざまなドメイン間で鍵を共有せず、鍵の有効期限がない。
８）ＥＡＰプロトコルはアプリケーション層にセキュリティを与える。
９）ＥＡＰプロトコルが、ＷＬＡＮ及びＷＭＡＮに適しており、辞書攻撃、平文攻撃、選択平文攻撃、更には介入者攻撃などの多くの攻撃を受けやすい既存のＥＡＰより優れている。
【０１０７】
本発明の機能の最良の態様／実施例本発明は、以下に示す実施例で記載され、実施例は、本発明を説明する目的にのみ示し、本発明の範囲を限定するものと解釈するべきでない。
要件：ＥＡＰアプリケーション環境は以下に示すとおりである。
【０１０８】
ａ）ソフトウェア環境
表１：
【０１０９】
【表５】
2011139457.tif 000006
【０１１０】
ｂ）ソフトウェア環境
表２：
【０１１１】
【表６】
2011139457.tif 000007
【０１１２】
初期試験設定
ａ）ＥＡＰクライアント
１）基本的には、移動体装置（たとえば、Ｎｏｋｉａ社製Ｎ７９、Ｅ７５、５８００−ＥｘｐｒｅｓｓＭｕｓｉｃ、６２１０  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ）にＥＡＰクライアントをインストールする。
２）ＥＡＰクライアントは、データを暗号化し、復号化するＪ２ＭＥ  Ｃｏｄｅである。
３）ＥＡＰクライアントは、サーバにアクセスし、安全なチャネルを介して接続する。
ｂ）ＥＡＰサーバ
１）ＮＥＴフレームワークを用いてサーバアプリケーションをビルドし、データの復号化及び暗号化に用いる。
２）クライアントの要求を復号化し、暗号化されたフォーマットで応答を返送する。
【０１１３】
実行時のＥＡＰアプリケーションフロー図
図７は、無線通信装置とサーバとの間のデータの安全にトランザクション処理する軽量のＥＡＰプロトコルを用いた処理６００の実行時のフロー図である。第１のステップでは、クライアント６１４がサーバ６１２にクライアントハローメッセージを送信することによって通信を開始｛１→ＣｌｉｅｎｔＩｎｉｔｉａｔｅ（）  −  ｒｅｑｕｅｓｔ｝し、第２のステップでは、サーバ６１２は、クライアント６１４からクライアントハローメッセージを受信後、応答として１６進数のシーケンスを送信し｛２→Ｈｅｘａ  ｄｅｃｉｍａｌ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ（ｒｅｓｐｏｎｓｅ）｝、第３のステップでは、クライアント６１４は、サーバ６１２にＥＡＰプロトコルを用いて要求メッセージを送信し、クライアント６１４とサーバ６１２との間のデータの安全なトランザクション処理を開始し｛３→ＥＡＰ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（）−  ｒｅｑｕｅｓｔ  ｝、第４のステップでは、サーバ６１２は、クライアント６１４にプロトコルを認証した後に応答を送信し｛４→ｔｒｕｅ／ｆａｌｓｅ（ｒｅｓｐｏｎｓｅ）｝、最後のステップでは、応答が「ｔｒｕｅ」の場合、クライアントとサーバとの間でデータプロセスの安全なトランザクション処理が開始するが、応答が「ｆａｌｓｅ」の場合、それらの間の通信は終了する。
【０１１４】
試験結果は、以下の通りである。本発明は、ＥＡＰクライアントモジュールをサポートするＮｏｋｉａ社製携帯端末シリーズＮ７９、７５、５８００Ｅ及び６２１０で試験した。この処理に従い、このＮｏｋｉａ社製の携帯端末は「ＥＡＰフロー」を実施し、サーバは０．５ｍｓ未満で認証応答をチェックする。これは、サーバ側からの認証応答が１秒超であり、証明書に基づいたトランザクション処理より性能が優れていることを示している。
【実施例１】
【０１１５】
以下の表は、ＳＳＬプロトコルとＥＡＰプロトコルとの比較分析を示す。
【０１１６】
【表７】
2011139457.tif 000008
【０１１７】
本発明のＥＡＰプロトコルのセキュリティに関する詳細
１）クライアントとサーバとの間で通信リンクが切断されると、デフォルトセッションは切断される。この場合、アプリケーションは、接続が切断されるか、両側が使用できない場合、自動的にクローズし、新しい接続を再起動する必要がある。アプリケーションは、メモリから前回のセッションの生成値を除去する。
２）デフォルトセッションはクライアントの移動体が電源異常になると切断される。その後、クライアント側から通信信号は送信されない。このため、移動体の電源が遮断されると、アプリケーションは現在のセッションの生成値を削除する。
３）デフォルトセッションはクライアントの移動体が通信信号異常になると切断される。このため、アプリケーションは、装置間の現在のセッションの生成値を削除する。
４）ＥＡＰは、設定が最小限の２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇの移動体に適し、ＧＰＳ（ＪＳＲ  １７９使用）（任意）、ＧＰＲＳ、セキュリティＡＰＩ（ＪＳＲ  １７７使用）及びＨｔｔｐｓ接続が設定される。
【０１１８】
上記の記載は、本発明のさまざま実施形態に関して示している。本発明の分野や技術に関する当業者であれば、本発明の原理、趣旨及び範囲から大きく逸脱することなく、記載する構造及び操作方法を置換したり、変更したりすることが認識される。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
上で記載した本発明によれば、安価に秘密性、認証、許可及び課金（ＣＡＡＡ）の問題を解決できるランダムシーケンスに基づく一連の拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）のシステム及び方法によって、情報セキュリティ及び移動通信の数多くの用途を満たす。
以下に、本発明を適用できる特定領域をいくつか示す。
１．スマートフォン
２．携帯情報端末（ＰＤＡ）
３．モバイルバンキング
４．無線装置
５．セットトップボックス
６．遠隔制御システム
７．警報システム
【図１】
2011139457.tif 000009
【図２】
2011139457.tif 000010
【図３】
2011139457.tif 000011
【図４】
2011139457.tif 000012
【図５】
2011139457.tif 000013
【図６】
2011139457.tif 000014
【図７】
2011139457.tif 000015