(57)【要約】【課題】無線通信システムにおけるデータの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための方法及び装置【解決手段】無線通信システムで完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させるための方法において、メッセージの受信時、第１  ＩＣＶと第２  ＩＣＶとを比較して、前記受信されたメッセージの完全性エラーを検出するステップと、前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記完全性エラーが発生した回数をカウントするステップと、前記完全性エラーが発生した回数がスレショルド値以上である場合、キー更新手続きを行うステップと、を含む。したがって、無線通信システムで完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させるための方法であって、
メッセージの受信時、第１完全性検査値（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖｅｃｔｏｒ：ＩＣＶ ）と第２  ＩＣＶとを比較して前記受信されたメッセージの完全性エラーを検出するステップと、
前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記完全性エラーが発生した回数をカウントするステップと、
前記完全性エラーが発生した回数がスレショルド値以上である場合、キー更新手続きを行うステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記キーは、認証キー（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ：ＡＫ）とトラフィック暗号化キー（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ：ＴＥＫ）のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メッセージは、制御メッセージとＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌａｙｅｒ）プロトコルデータ単位（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ：ＭＰＤＵ）のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＩＣＶは、メッセージ認証符号（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ：ＣＭＡＣ）とＡＥＳ−ＣＣＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ＣＢＣ−ＭＡＣ）方式に基づくＩＣＶのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記キーが更新されるとき、前記完全性エラーが発生した回数を０にリセットするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記受信されたメッセージを捨てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記更新されたキーを利用して次のメッセージを受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１  ＩＣＶは、前記受信されたメッセージに含まれた値であり、前記第２  ＩＣＶは、前記キーから派生された値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記キー更新手続きを行うステップは、端末から基地局が前記メッセージを 受信 するとき、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーを第１アップリンク暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを新しい暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記端末に、暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記キー更新手続きを行うステップは、端末から基地局が前記メッセージを 受信 するとき、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーの代わりに第１アップリンク暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを第１新しい暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーに代替された第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１新しい暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１新しい暗号キーに代替された前記第１アップリンク暗号キーを第２新しい暗号キーに代替するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記キー更新手続きを行うステップは、基地局から端末が前記メッセージを 受信 するとき、
前記端末が、前記基地局に、暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信するステップと、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーを第１アップリンク暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを新しい暗号キーに代替するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記キー更新手続きを行うステップは、基地局から端末が前記メッセージを 受信 するとき、
前記端末が、前記基地局に暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信するステップと、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーの代わりに第１アップリンク暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを第１新しい暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーに代替された第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１新しい暗号キーに代替するステップと、
前記基地局が、前記第１新しい暗号キーに代替された前記第１アップリンク暗号キーを第２新しい暗号キーに代替するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記キーを同期化するＥＫＳ（Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が有効であるか否かを判断するステップと、
前記ＥＫＳが有効ではない場合、基地局がＴＥＫ＿Ｉｎｖａｌｉｄメッセージを端末に送信するステップと、
前記端末が、前記ＴＥＫ＿Ｉｎｖａｌｉｄメッセージを受信するとき、前記基地局にＴＥＫ＿Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信するステップと、
前記基地局が、ＴＥＫ＿Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを受信するとき、前記端末にＴＥＫ＿ｒｅｐｌｙメッセージを送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記キーは、キー同意（Ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）アルゴリズムに基づいて更新されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記キーが有効であるか否かを判断するステップと、
前記キーが有効ではない場合、前記受信されたメッセージを捨てるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
無線通信システムにおける完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させるための装置であって、
メッセージの受信時、第１  ＩＣＶと第２  ＩＣＶとを比較して、前記受信されたメッセージの完全性エラーを検出するメッセージ認証部と、
前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記完全性エラーが発生した回数をカウントするデータ処理部と、
前記完全性エラーが発生した回数がスレショルド値以上である場合、キー更新手続きを行う制御部と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記キーは、ＡＫとＴＥＫのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記メッセージは、制御メッセージとＭＰＤＵのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記ＩＣＶは、ＣＭＡＣとＡＥＳ−ＣＣＭ方式に基づくＩＣＶのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記データ処理部は、前記キーが更新されるとき、前記完全性エラーが発生した回数を０にリセットすることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記制御部は、前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記受信されたメッセージを捨てることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記制御部は前記更新されたキーを利用して次のメッセージを受信することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１  ＩＣＶは前記受信されたメッセージに含まれた値であり、前記第２  ＩＣＶは前記キーから派生された値であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記制御部は、端末から基地局が前記メッセージを 受信 するとき、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーを第１アップリンク暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを新しい暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記端末に、暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２５】
前記制御部は、端末から基地局が前記メッセージを 受信 するとき、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーの代わりに第１アップリンク暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを第１新しい暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーに代替された第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１新しい暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１新しい暗号キーに代替された前記第１アップリンク暗号キーを第２新しい暗号キーに代替することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２６】
前記制御部は、基地局から端末が前記メッセージを 受信 するとき、
前記端末が、前記基地局に暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信し、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーを第１アップリンク暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを新しい暗号キーに代替することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２７】
前記制御部は、基地局から端末が前記メッセージを 受信 するとき、
前記端末が、前記基地局に暗号キーが有効ではないことを示すメッセージを送信し、
前記基地局が、第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１ダウンリンク暗号キーの代わりに第１アップリンク暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーを第１新しい暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１アップリンク暗号キーに代替された第１ダウンリンク暗号キーを捨て、前記第１新しい暗号キーに代替し、
前記基地局が、前記第１新しい暗号キーに代替された前記第１アップリンク暗号キーを第２新しい暗号キーに代替することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２８】
前記制御部は、前記キーを同期化するＥＫＳが有効であるか否かを判断し、
前記ＥＫＳが有効ではない場合、基地局がＴＥＫ＿Ｉｎｖａｌｉｄメッセージを端末に送信し、
前記端末が、前記ＴＥＫ＿Ｉｎｖａｌｉｄメッセージの受信時、前記基地局にＴＥＫ＿Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信し、
前記基地局が、ＴＥＫ＿Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージの受信時、前記端末にＴＥＫ＿ｒｅｐｌｙメッセージを送信することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２９】
前記キーは、キー同意アルゴリズムに基づいて更新されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項３０】
前記制御部は、キーが有効であるか否かを判断し、
前記キーが有効ではない場合、前記受信されたメッセージを捨てることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおけるデータの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための方法及び装置に関し、さらに詳細には、メッセージ認証符号（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ：以下、“ＣＭＡＣ”）を利用してメッセージを認証するとき、各制御メッセージごとに追加されるＣＭＡＣによるオーバーヘッド、またはＡＥＳ−ＣＣＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−ＣＴＲ  ｍｏｄｅ  ｗｉｔｈ  ＣＢＣ−ＭＡＣ）方式によってＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌａｙｅｒ）プロトコルデータ単位（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ：以下、ＭＰＤＵとする）を暗号化するとき、各ＭＰＤＵごとに追加される完全性検査値（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖｅｃｔｏｒ：以下、ＩＣＶとする）によるオーバーヘッドを低減させるための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、サービスを安全に提供するために、端末に対する権限検証及び認証手続きを行う。このような端末に対する認証機能は、サービスの安定性及び網の安定性のために必要な基本的な要求事項として台頭している。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６基盤の無線通信システムでは、さらに強力な認証フレームワークを提供するために、新しい保安キー管理プロトコル（Ｐｒｉｖａｃｙ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｖｅｒｓｉｏｎ  ２：ＰＫＭｖ２）を薦めている。前記ＰＫＭｖ２では端末と基地局を相互認証するＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ  Ｓｈａｍｉｒ  Ａｄｌｅｍａｎ）基盤の認証方式と、上位認証プロトコルを通じて端末認証を行う拡張認証プロトコル（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＥＡＰ）基盤の認証方式を支援する。このような認証方式の多様な組み合わせを通じて端末認証、基地局認証及びユーザ認証を行う。
【０００４】
また、ＩＥＥＥ  ８０２．１６基盤の無線通信システムで、端末と基地局との相互認証手続きが完了した後、相互に交換される制御メッセージの認証のためにメッセージ認証符号（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ：以下、ＭＡＣとする）が使用される。そして、トラフィック暗号化キー（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ：以下、ＴＥＫとする）が生成された後、前記ＴＥＫを利用してＡＥＳ−ＣＣＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ＣＢＣ−ＭＡＣ）モードにＭＰＤＵを暗号化する。前記ＭＡＣは、メッセージが基地局または端末で発生するとき、他の基地局または端末によって変更されていないことを証明するために、基地局で付加されて端末で解読される。または、端末で付加されて基地局で解読される。
【０００５】
図１は、従来の技術による制御メッセージにＭＡＣが追加されるフォーマットを示す。前記ＭＡＣは、ＣＭＡＣなどが使用される。以下、ＣＭＡＣが生成されて制御メッセージに追加される場合を説明する。
【０００６】
図１に示すように、制御メッセージが発生するとき、基地局または端末はＣＭＡＣ  １１０を生成して、前記制御メッセージ１００の最後の部分に追加し、前記ＣＭＡＣ  １１０が追加された制御メッセージ１００を端末または基地局に送信する。受信側端末または基地局は、前記ＣＭＡＣ  １１０が含まれた制御メッセージ１００を受信すれば、送信側基地局または端末と同じ方法でＣＭＡＣを生成して前記受信された制御メッセージのＣＭＡＣを比較することによって、受信側端末または基地局は前記制御メッセージの完全性検査を行う。前記ＣＭＡＣは下記数式１によって生成される。
【０００７】
【数１】
2011045064.tif 000003
【０００８】
前記ＣＭＡＣは、数式１に示すように、ＡＥＳ−ＣＭＡＣ（ＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ４４９３, IEEE P802.16m/D7を参照）の結果値１２８ビットのうち下位６４ビット（＝８バイト）を選択して生成される。
【０００９】
ここで、ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿＊は、認証キー（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ：ＡＫ）から生成されるＵｐｌｉｎｋ／Ｄｏｗｎｌｉｎｋ用のＣＭＡＣ＿ＫＥＹであり、ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊は、制御メッセージを送信する度に１つずつ増加する値であって、Ｕｐｌｉｎｋ／Ｄｏｗｎｌｉｎｋのためのパケット番号カウンター値である。ＳＴＩＤは該当の端末に割り当てられた識別子であり、ＢＳＩＤは該当の基地局の識別子あり、ＦＩＤ（Ｆｌｏｗ  ＩＤ）は該当の端末の連結に割り当てられた識別子であり、ＭＡＣ＿Control＿Ｍｅｓｓａｇｅは送信しようとする制御メッセージの内容であり、ＮＯＮＣＥ＿AMSはNetwork entryステップでAMSが生成したランダム番号である。図１でメッセージ認証のためにＣＭＡＣ生成を例として説明したが、制御メッセージにＨＭＡＣが利用されることも可能である。
【００１０】
図２は、従来技術によるＭＰＤＵに完全性検査値が追加されるフォーマットを示す。
図２に示すように、ＭＡＣヘッダー２００と平文ペイロード（ｐｌａｉｎｔｅｘｔ   ｐａｙｌｏａｄ）２１０とから構成されるＭＰＤＵが発生するとき、Ｌバイトの平文ペイロード２１０をＡＥＳ−ＣＣＭ方式に基づいて暗号化し、暗号化された平文ペイロード２１１の前部にパケット番号（Ｐａｃｋｅｔ  Ｎｕｍｂｅｒ：ＰＮ）２０２を追加し、前記暗号化された平文ペイロード２１１の後部に８バイトのＩＣＶが追加されて暗号化されたＭＰＤＵを構成する。結局、暗号化されたＭＰＤＵは、ＭＡＣヘッダー２００、ＰＮ  ２０２、暗号化された平文ペイロード２１１及びＩＣＶ  ２２０から構成される。したがって、受信側で前記暗号化されたＭＰＤＵを受信すれば、暗号化されたＭＰＤＵを復号化した後、ＩＣＶ  ２２０が有効であるか否かを判断して前記ＭＰＤＵの完全性を検査する。
【００１１】
８バイトの前記ＩＣＶ  ２２０は、ＴＥＫ、ＭＡＣヘッダー、ＰＮ及び平文ペイロードを入力としてＡＥＳ−ＣＣＭ方式により生成される。
【００１２】
上述のように、制御メッセージ及びＭＰＤＵの完全性検査のためにそれぞれ８バイト（すなわち、６４ビット）のオーバーヘッドが追加される。前記オーバーヘッドは、制御メッセージの個数またはＭＰＤＵの個数に比例して増加し、これはシステム性能を悪化させる要因として作用する恐れがある。
【００１３】
そのため、無線通信システムで制御メッセージ及びＭＰＤＵに対する認証オーバーヘッドのサイズを小さくするための方案が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国特許出願公開第１０−２００８−００９３６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、無線通信システムで制御メッセージの完全性を検査するためのＭＡＣのサイズを小さくするための方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、無線通信システムでＭＰＤＵの完全性を検査するためのＩＣＶのサイズを小さくするための方法及び装置を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、無線通信システムでＡＥＳ−ＣＣＭ方式によって暗号化されたＭＰＤＵの復号化が失敗するとき、ＴＥＫ不一致のエラーによって失敗したか、またはＩＣＶが有効ではないため失敗したかを判断してＭＰＤＵを処理する方法及び装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明は、無線通信システムにおける完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させるための方法であって、メッセージの受信時、第１  ＩＣＶと第２  ＩＣＶとを比較して前記受信されたメッセージの完全性エラーを検出するステップと、前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記完全性エラーが発生した回数をカウントするステップと、前記完全性エラーが発生した回数がスレショルド値以上である場合、キー更新手続きを行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、前記目的を達成するために、本発明は、無線通信システムにおける完全性検査のための情報のオーバーヘッドを低減させるための装置であって、メッセージの受信時、第１  ＩＣＶと第２  ＩＣＶとを比較して、前記受信されたメッセージの完全性エラーを検出するメッセージ認証部と、前記受信されたメッセージが完全性エラーを含む場合、前記完全性エラーが発生した回数をカウントするデータ処理部と、前記完全性エラーが発生した回数がスレショルド値以上である場合、キー更新手続きを行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、前記目的を達成するために、本発明は、無線通信システムにおける制御メッセージのＣＭＡＣのためのオーバーヘッドを低減させるための方法であって、制御メッセージ受信時、前記制御メッセージに使用された第１  Pair-wise Master Key(PMK) キーシーケンス番号（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｎｕｍｂｅｒ：ＳＮ）と第２  PMK ＳＮとを比較して有効であるか否か判断するステップと、前記制御メッセージに含まれたＣＭＡＣが有効であるか否かを検査するステップと、前記ＣＭＡＣが有効ではない場合、前記有効ではないＣＭＡＣを含む制御メッセージの発生回数をカウントするステップと、前記有効ではないＣＭＡＣを含む制御メッセージの発生回数が所定のスレショルド値以上である場合、ＡＫを更新するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記目的を達成するために、本発明は、無線通信システムにおけるＭＰＤＵの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための方法であって、ＭＰＤＵの受信時、前記ＭＰＤＵに使用された第１  ＴＥＫのＥＫＳ（Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と第２  ＴＥＫのＥＫＳとを比較して有効であるか否かを判断するステップと、前記ＭＰＤＵに含まれたＩＣＶが有効であるか否かを検査するステップと、前記ＩＣＶが有効ではない場合、前記有効ではないＩＣＶを含むＭＰＤＵの発生回数をカウントするステップと、前記有効ではないＩＣＶを含むＭＰＤＵの発生回数が所定のスレショルド値以上である場合、ＴＥＫを更新するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、無線通信システムで制御メッセージ及びＭＰＤＵに対する完全性検査を行った後、有効ではない発生回数をカウントして、所定の保安危険レベルに到達する前にＡＫまたは暗号化キーを変更することによって、従来より小さいＣＭＡＣ（またはＩＣＶ）を使用しつつも所定の保安レベルを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術による制御メッセージにＭＡＣが追加されるメッセージのフォーマットを示す図である。
【図２】従来技術によるＭＰＤＵにＩＣＶが追加されるフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による無線通信システムで制御メッセージの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための基地局の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態による無線通信システムでＡＥＳ−ＣＣＭ基盤に暗号化されたＭＰＤＵの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための基地局の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明による基地局が該当の端末から制御メッセージを受信するとき、暗号化キー（ＰMＫ及びＡＫ）を更新するための信号フローチャートである。
【図６】本発明による端末が基地局から制御メッセージを受信するとき、暗号化キー（ＰMＫ及びＡＫ）を更新するための信号フローチャートである。
【図７】本発明による基地局が該当の端末からＭＰＤＵを受信するとき、暗号化キー（ＴＥＫまたはＥＫＳ）を更新するための信号フローチャートである。
【図８】本発明による基地局が該当の端末からＭＰＤＵを受信するとき、暗号化キー（ＴＥＫ及びＥＫＳ）を更新するためのフローチャートである。
【図９】無線通信システムでデータの完全性検査するためのオーバーヘッドを低減させるための装置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。また、本発明の説明において、関連の公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断された場合、その詳細な説明は省略する。そして、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わり得る。したがって、その定義は本明細書の全体にわたっての内容に基づきなされるべきである。
【００２４】
以下、本発明は、無線通信システムでデータの完全性保護のためのオーバーヘッドを低減させるための方法及び装置について説明する。特に、有効ではない制御メッセージ及びＭＰＤＵの発生回数をカウントし、所定の発生回数を超えるとき、ＡＫまたはＴＥＫを新たに生成して、完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させる装置及び方法について説明する。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態による無線通信システムで制御メッセージの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための基地局の動作を示すフローチャートである。
図３に示すように、前記基地局は、ステップ３００で該当の端末から受信される制御メッセージの完全性如何をカウントするためのＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲを０に初期化する。
【００２６】
その後、前記基地局は、ステップ３０２で制御メッセージの完全性検査のためのＣＭＡＣが含まれた制御メッセージを前記端末から受信する。前記ＣＭＡＣは、前記端末により前記数式１に示すように、ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ、ＡＫＩＤ、ＣＭＡＣ＿ＰＮ、ＳＴＩＤ、ＦＩＤ、ＭＡＣ＿Control＿Ｍｅｓｓａｇｅ情報のうち少なくとも一つ以上を利用して生成される。従来には、前記ＣＭＡＣは６４ビット（８バイト）のサイズを有するが、本発明では３２ビット（４バイト）のＣＭＡＣを利用する。
【００２７】
その後、前記基地局は、ステップ３０４で受信したＣＭＡＣを含む制御メッセージから、前記端末がＣＭＡＣを生成するために使用したPMK SN 及び前記ＣＭＡＣを抽出する。前記ＡＫはＰＭＫ（Ｐａｉｒ−ｗｉｓｅ  Ｍａｓｔｅｒ）により派生される。
【００２８】
その後、前記基地局がステップ３０６で、前記端末がＣＭＡＣの生成に使用したPMKSNと相互認証手続きを行うときに交渉されたPMK SNとを比較して、前記受信された制御メッセージまたはＡＫの有効性を検査する。
【００２９】
もし、ステップ３０６で受信された制御メッセージが有効ではない場合、前記基地局はステップ３０８に進んで前記受信された制御メッセージを捨て、次の制御メッセージまたは再送信される制御メッセージを待つ。また、CMACを利用して、前記端末から受信された制御メッセージの有効性を検査することも可能である。
【００３０】
一方、前記基地局は、ステップ３０６で受信された制御メッセージが有効である場合、すなわち、前記受信された制御メッセージに含まれたＣＭＡＣの生成に使用されたPMK SNが有効である場合、前記端末から受信された制御メッセージに含まれたＣＭＡＣの有効性を検査する。言い換えれば、前記基地局は、前記端末から受信された制御メッセージに含まれたＣＭＡＣと前記基地局が生成したＣＭＡＣとが同一であるか否かを検査して、前記端末から受信された制御メッセージの完全性を検査する。
【００３１】
前記基地局は、ステップ３１０で前記端末から受信された制御メッセージに含まれたＣＭＡＣが有効である場合、ステップ３１２に進んで正常に前記受信された制御メッセージを処理し、次の制御メッセージを待つ。
【００３２】
一方、前記基地局は、ステップ３１０で前記端末から受信された制御メッセージに含まれたＣＭＡＣが有効ではない場合、ステップ３１４に進んでＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲを１増加させて、有効ではないＣＭＡＣの発生回数をカウントし、前記受信された制御メッセージを捨てる。
【００３３】
その後、前記基地局は、ステップ３１６で増加されたＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値より小さい場合、現在使用されているＡＫを維持し、次の制御メッセージまたは再送信される制御メッセージを待つ。
【００３４】
もし、前記基地局は、ステップ３１６で増加されたＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値以上である場合、ステップ３１８に進んで、ＣＭＡＣの生成に利用されるＡＫを更新する。これは図５及び図６でさらに詳細に説明する。場合によっては ＡＫを派生させるＰＭＫが更新されることも可能である。
【００３５】
その後、前記基地局は、ステップ３２０でＡＫが更新される度にＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲを０にリセットさせる。
【００３６】
前述のように、本発明では、従来技術よりオーバーヘッドが小さい４バイトのＣＭＡＣ値を利用するが、有効ではないメッセージが完全性検査を通過した発生回数をカウントし、その結果によって（例：発生回数が２１２以上であるとき）ＣＭＡＣを生成するためのキーを更新することによって、有効ではないメッセージが完全性検査を通過する確率２−２０を満足する。すなわち、要求されるリスクが２−２０であり、有効ではないメッセージが完全性検査を通過した発生回数が２１２以上であるとき、米国国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）の規格によれば、ＣＭＡＣのサイズはｌｏｇ（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ／Ｒｉｓｋ）以上であればよいため、３２ビット、すなわち４バイトのＣＭＡＣでも保安レベルを維持することができる。
【００３７】
一方、従来では、有効ではないメッセージが完全性検査を通過した発生回数をカウントしない。
【００３８】
図３は、基地局が該当の端末から制御メッセージを受信する場合を説明したが、端末が該当の基地局から制御メッセージを受信する場合にも適用できるということは言うまでもない。
【００３９】
図４は、本発明の実施の形態による無線通信システムでＡＥＳ−ＣＣＭ基盤に暗号化されたＭＰＤＵの完全性検査のためのオーバーヘッドを低減させるための基地局の動作を示すフローチャートである。ＡＥＳは、ＮＩＳＴがデータ暗号化標準（ＤＥＳ）の次世代国際標準暗号に代替する順序公開型の対称キー暗号方式である。
【００４０】
図４に示すように、前記基地局は、ステップ４００で該当の端末に受信されるＡＥＳ−ＣＣＭに暗号化されたＭＰＤＵの完全性如何をカウントするためのＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲ値を０に初期化する。
【００４１】
その後、前記基地局は、ステップ４０２でＭＰＤＵのＩＣＶが含まれたＭＰＤＵを前記端末から受信する。前記ＩＣＶは、ＴＥＫ、ＭＡＣヘッダー、ＰＮ及び平文ペイロードのうち少なくとも一つ以上を利用してＣＣＭ（Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｃｉｐｈｅｒ  ｂｌｏｃｋ  ｃｈａｉｎｉｎｇ  Ｍｅｓｓａｇｅ）モードで生成される。
【００４２】
その後、前記基地局は、ステップ４０４で前記端末から受信された前記ＩＣＶを含むＭＰＤＵから、前記端末で前記ＩＣＶの生成に使用したＴＥＫ及び前記ＩＣＶを抽出する。
【００４３】
その後、前記基地局は、ステップ４０６で暗号化に使用したＴＥＫに対するＥＫＳを検査して、前記ＥＫＳが有効ではない場合に、ステップ４０８に進んで端末をしてＴＥＫに対する同期を合わせさせ、受信されたＭＰＤＵを捨てる。前記基地局は、ＴＥＫに対する同期を合せるために、Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫメッセージを前記端末に送信し、前記Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫメッセージを受信した前記端末は、前記基地局のＴＥＫと一致するように基地局とキー交渉を行う。ＴＥＫに対する同期の手続きは図７及び図８で説明する。
【００４４】
一方、前記基地局は、ステップ４０６でＥＫＳが有効である場合に、ステップ４１０に進み、前記端末から受信されたＭＰＤＵを復号化してＩＣＶを検査する。
【００４５】
もし、前記ＩＣＶが有効である場合、ステップ４１２に進み、正常にＭＰＤＵを処理する。一方、前記ＩＣＶが有効ではない場合、ステップ４１４に進み、Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲを１増加させて、有効ではないＩＣＶ発生回数をカウントし、前記受信されたＭＰＤＵを捨てる。
【００４６】
その後、前記基地局は、ステップ４１６で増加されたＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値より小さい場合、現在使用されたＴＥＫを維持し、次のＭＰＤＵまたは再送信されるＭＰＤＵを待つ。
【００４７】
その後、前記基地局は、ステップ４１６で増加されたＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値以上である場合、ステップ４１８に進み、新しいＴＥＫに更新する。ここで、前記ＴＥＫは先に基地局で更新される。
【００４８】
基地局で端末からＭＰＤＵを受信する環境でＴＥＫの更新手続きを説明すれば、前記基地局は、Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値以上である場合、既存のＴＥＫ＿Ｄを捨て、既存のＴＥＫ＿ＵをＴＥＫ＿Ｄに交替する（ＴＥＫ＿Ｄ  ：＝ＴＥＫ＿Ｕ）。そして、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫを＋１して、数式２によってｎｅｗ  ＴＥＫを生成する（ＴＥＫ＿Ｕ  ：＝ｎｅｗ  ＴＥＫ）。そして、ＴＥＫの更新手続きを処理させるために、前記基地局は、ＴＥＫが有効ではないことを知らせるメッセージを前記端末に送信する。
【００４９】
このとき、前記基地局は、既存の露出の危険(外部の 侵入者の 盜聽)が高いＴＥＫ＿ＵがＴＥＫ＿Ｄを続けて使用するため、前記基地局は、露出の危険を低減させるために、前記ＴＥＫの更新ステップで端末がＴＥＫ更新を終了したことを認識した後、ＴＥＫ更新手続きを再び行うことによって、露出の危険があるＴＥＫ＿Ｄを捨て、新しいＴＥＫを生成することによってＴＥＫ＿ＤとＴＥＫ＿Ｕともを露出の危険から保護することができる。
【００５０】
また、前記基地局は、前記ＴＥＫ更新手続きをＫｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔステップまたは再認証ステップに基づいて行うことができる。
【００５１】
前記Ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔステップは、基地局がｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを端末に送信することによってｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔステップが行われ、Ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎステップを通じてＰＭＫとＡＫなどの上位暗号キーがアップデートされてＴＥＫ更新を誘導する。このとき、ＴＥＫ更新ステップは、ＴＥＫ＿Ｕ及びＴＥＫ＿Ｄが以前の上位暗号キー（例えば、ＡＫ）から生成されたキーであるため、基地局はＴＥＫ＿ＵをＴＥＫ＿Ｄとして使用し、新しいＴＥＫを生成してＴＥＫ＿Ｕとして(代替)使用し、前記端末がＴＥＫ更新が終了したことを認識すれば、前記基地局は再びＴＥＫ＿Ｄを捨て、ＴＥＫ＿ＵをＴＥＫ＿Ｄとして使用し、新しいＴＥＫを生成してＴＥＫ＿Ｕとして使用することによって、二回のＴＥＫ更新ステップを通じて露出の危険があるＴＥＫを捨てるようにすることができる。
【００５２】
言い換えれば、第１  ＴＥＫ更新ステップは、第１  ＴＥＫ＿Ｕを第１  ＴＥＫ＿Ｄに交替し、以前のＴＥＫ＿Ｄを捨て、新しいＴＥＫを生成して第２  ＴＥＫ＿Ｕに設定する。その後、第２  ＴＥＫ更新ステップは、前記第２  ＴＥＫ＿Ｕを第２  ＴＥＫ＿Ｄに交替し、前記第１  ＴＥＫ＿Ｄを捨て、新しいＴＥＫを生成して第３ＴＥＫ＿Ｕに設定する。
【００５３】
一方、前記再認証ステップは、基地局からＥＡＰ−Ｔｒａｎｓｆｅｒメッセージを端末に送信することによって、前記端末をしてネットワーク再認証ステップを行わせ、前記再認証ステップが終了した後に、前記基地局は前記Ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔステップを行うことによって、二回のＴＥＫ更新ステップを通じて露出の危険のあるＴＥＫを捨てるようにすることができる。
【００５４】
一方、端末で基地局からＭＰＤＵを受信する環境でＴＥＫ更新手続きを説明すれば、前記端末は、Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定のスレショルド値以上である場合、Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫメッセージを送信して、その結果を前記基地局に知らせる。前記基地局は、前記端末からＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫメッセージを受信すれば、既存のＴＥＫ＿Ｄを捨て、既存のＴＥＫ＿ＵをＴＥＫ＿Ｄに交替する（ＴＥＫ＿Ｄ  ：＝ＴＥＫ＿Ｕ）。そして、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫを＋１して、数式２によってｎｅｗ  ＴＥＫを生成する（ＴＥＫ＿Ｕ  ：＝ｎｅｗ  ＴＥＫ）。
【００５５】
その後、前記端末は、前記基地局から受信したＭＰＤＵが前記端末が持っているＴＥＫ＿Ｕに暗号化されたことを認識すれば、端末はｋｅｙ  ｒｅｑｕｅｓｔ（ＳＡＩＤ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ＩＤ）を含む）メッセージを基地局に送信し、前記基地局はｋｅｙ  ｒｅｐｌｙメッセージ（ＳＡＩＤ、ＡＫ  ＳＮ、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫを含む）を前記端末に送信する。そして、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫが更新されれば、前記端末もＴＥＫを更新する。すなわち、既存のＴＥＫ＿Ｄを捨て、既存のＴＥＫ＿ＵをＴＥＫ＿Ｄに交替する（ＴＥＫ＿Ｄ  ：＝ＴＥＫ＿Ｕ）。そして、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫを＋１して、数式２によってｎｅｗ  ＴＥＫ生成する（ＴＥＫ＿Ｕ  ：＝ｎｅｗ  ＴＥＫ）。
【００５６】
前記ＴＥＫは下記数式２によって生成される。
【数２】
2011045064.tif 000004
【００５７】
ここで、ＴＥＫはＡＫからの CMAC-TEK prekey から生成され、ＴＥＫの寿命はＡＫと同一である。そして、ＣＯＵＮＴＥＲ＿ＴＥＫは新しいＴＥＫを生成する度に１ずつ増加し、ＳＡＩＤは、ＴＥＫが該当するＳＡの識別子であり、端末と基地局はそれぞれ二つのＴＥＫ（ＴＥＫ＿Ｕは端末が暗号化するときに使用され、ＴＥＫ＿Ｄは基地局が暗号化するときに使用される）を有する。復号化するときには、送信者が復号化するときに使用したＴＥＫ（ＴＥＫ＿ＵとＴＥＫ＿Ｄのうち一つ）が使用される。
【００５８】
その後、前記基地局は、ステップ４２０でＴＥＫが更新される度にＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲを０にリセットさせる。
【００５９】
上述のように、本発明では、従来の技術よりオーバーヘッドが少ない４バイトのＩＣＶを利用するが、有効ではないＭＰＤＵが完全性検査を通過した発生回数をカウントし、その結果によって（例：発生回数が２１２以上であるとき）ＩＣＶを生成するためのＴＥＫを更新することによって、有効ではないＭＰＤＵが完全性検査を通過する確率２−２０を満足する。すなわち、要求されるリスク２−２０であり、有効ではないＭＰＤＵが完全性検査を通過した発生回数が２１２以上であるとき、ＮＩＳＴ規格によれば、ＩＣＶのサイズはｌｏｇ（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ／Ｒｉｓｋ）以上であればよいため、３２ビット、すなわち４バイトのＩＣＶでも保安レベルを維持することができる。
【００６０】
一方、従来には、有効ではないＭＰＤＵが完全性検査を通過した発生回数をカウントしない。
【００６１】
図４は、基地局が該当の端末からＭＰＤＵを受信する場合を説明したが、端末が該当の基地局からＭＰＤＵを受信する場合にも適用されることができる。
【００６２】
図５は、本発明による基地局が該当の端末から制御メッセージを受信するとき、暗号化キー（ＰMK及びＡＫ）を更新するための手続きを示す。
【００６３】
前記基地局は、ステップ５００でＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定回数以上であるとき、前記基地局は新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）を更新するためにＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを前記端末に送信する。
【００６４】
その後、前記端末は、ステップ５１０で前記Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを受信すれば、Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃２メッセージを前記基地局に送信する。
【００６５】
その後、前記基地局は、ステップ５２０で前記Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃２に対する応答として、前記端末にＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃３メッセージを送信する。
【００６６】
したがって、前記端末と前記基地局とは相互にＡＫまたはＰＫＭを更新するために必要な情報をＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔメッセージを通じて交換することによって、新しい暗号キー（ＰMＭ及びＡＫ）を共有する。この Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔメッセージを使用する 新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）の 有効を確認する。その後、新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）が 他制御メッセージまたはMPDUsで使用される.
【００６７】
図６は、本発明による端末が基地局から制御メッセージを受信するとき、暗号化キー（ＰＫＭ及びＡＫ）を更新するための手続きを示す。
【００６８】
前記端末は、ステップ６００でＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定回数以上であるとき、それを知らせるためのＩｎｖａｌｉｄ  ＣＭＡＣメッセージを前記基地局に送信する。
【００６９】
前記基地局は、ステップ６１０でＩｎｖａｌｉｄ  ＣＭＡＣメッセージを受信するとき、新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）を更新するためにＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを前記端末に送信する。
【００７０】
その後、前記端末は、ステップ６２０で前記Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを受信すれば、Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃２メッセージを前記基地局に送信する。
【００７１】
その後、前記基地局は、ステップ６３０で前記Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃２に対する応答として、前記端末にＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃３メッセージを送信する。
【００７２】
したがって、前記端末と前記基地局とは相互にＡＫまたはＰＫＭを更新するために必要な情報をＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔメッセージを通じて交換することによって、新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）を共有する。この Ｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔメッセージを使用する 新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）の 有効を確認する。その後、新しい暗号キー（ＰＫＭ及びＡＫ）が 他制御メッセージまたはMPDUsで使用される.
【００７３】
図７は、本発明による基地局が該当の端末からＭＰＤＵを受信するとき、暗号化キー（ＴＥＫ）を更新するための手続きを示す。
図７に示すように、ステップ７００でＥＫＳが有効ではない場合、Ｉｎｖａｌｉｄ  ＴＥＫメッセージを端末に送信する。
【００７４】
その後、前記Ｉｎｖａｌｉｄ  ＴＥＫメッセージを受信した端末は、ステップ７１０で前記基地局にＴＥＫ−ＲＥＱメッセージを送信する。
【００７５】
その後、前記基地局は、ステップ７２０で前記ＴＥＫ−ＲＥＱメッセージに対する応答として、ＴＥＫ−ＲＳＰメッセージを前記端末に送信する。
【００７６】
したがって、前記端末と前記基地局とはＴＥＫを生成するための情報を共有することによって、相互に同じＴＥＫを使用する。
【００７７】
図８は、本発明による端末が該当の基地局からＭＰＤＵを受信するとき、暗号化キー（ＴＥＫ）を更新するための手続きを示す。
図８に示すように、ステップ８００でＥＫＳが有効ではない場合、端末はＴＥＫ−ＲＥＱメッセージを基地局に送信する。
【００７８】
その後、前記基地局は、ステップ８１０で前記ＴＥＫ−ＲＥＱメッセージに対する応答として、ＴＥＫ−ＲＳＰメッセージを前記端末に送信する。
【００７９】
したがって、前記端末と前記基地局とはＴＥＫを生成するための情報を共有することによって、相互に同じＴＥＫを使用する。
【００８０】
図９は、無線通信システムでデータの完全性検査するためのオーバーヘッドを低減させるための装置（基地局または端末）を示す。
【００８１】
まず、端末の動作によってブロックの構成を説明すれば、図９に示すように、端末はデュープレクサー９００、受信部９１０、データ処理部９２０、メッセージ認証部９３０、制御部９４０、データ生成部９５０及び送信部９６０を備える。
【００８２】
前記デュープレクサー９００は、デュープレックス方式によって前記送信部９６０から提供された送信信号をアンテナを介して送信し、アンテナからの受信信号を受信部９１０に提供する。例えば、時分割二重（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ:ＴＤＤ）方式を使用する場合、前記デュープレクサー９００は、送信区間で前記送信部９６０から提供された送信信号をアンテナを介して送信し、受信区間でアンテナからの受信信号を受信部９１０に提供する。
【００８３】
前記受信部９１０は、前記デュープレクサー９００から提供された高周波信号を基底帯域信号に変換し、前記基底帯域信号を復調及び復号して出力する。例えば、前記受信部９１０は、ＲＦ処理ブロック、復調ブロック、チャンネル復号ブロックなどを備える。前記ＲＦ処理ブロックは、アンテナを介して受信された高周波信号を基底帯域信号に変換して出力する。前記復調ブロックは、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換を通じて前記ＲＦ処理ブロックから提供された信号を周波数帯域信号に変換する。前記チャンネル復号ブロックは、復調器、デインタリーバ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）及びチャンネル復号器などから構成されることができる。
【００８４】
このとき、前記受信部９１０は、割り当てられた端末識別子を利用して信号を受信する。また、前記受信部９１０は、復調及び復号を通じて確認した制御情報を前記制御部９４０に提供し、データを前記データ処理部９２０に提供する。
【００８５】
前記データ処理部９２０は、前記受信部９１０から受信されたデータからパケットを検出する。その後、前記データ処理部９２０は、前記検出したパケットのヘッダー情報を通じて前記パケットが制御メッセージであるか否かとパケットが暗号化されたか否かを確認する。
【００８６】
もし、パケットが制御メッセージである場合、前記データ処理部９２０は、該パケットから制御メッセージを抽出して前記メッセージ認証部９３０に送信する。
【００８７】
一方、パケットが暗号化された場合、前記データ処理部９２０は、該パケットを復号部９２２に送信する。前記復号部９２２は、前記データ処理部９２０から提供されたパケットのＥＫＳ及びＩＣＶを通じて該パケットに対する有効性を判断する。もし、ＥＫＳが有効ではない場合、制御部９４０はＫＥＹ−ＲＥＱメッセージを生成して、前記メッセージ認証部９３０を通じて認証情報と共に基地局に送信し、その応答としてＫＥＹ−ＲＳＰメッセージを前記基地局から受信して、現在前記基地局が使用しているＴＥＫについての情報を受信する。
【００８８】
また、パケットのＩＣＶが有効ではない場合、前記復号部９２２はＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲの個数をカウントする。前記Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定の個数に到達すれば、前記制御部９４０はＩｎｖａｌｉｄ  ＴＥＫメッセージを生成して、前記メッセージ認証部９３０を通じて認証情報と共に基地局に送信し、前記基地局がＴＥＫを更新する。一方、パケットが有効である場合、前記復号部９２２は該パケットを復号化してパケットを処理する。
【００８９】
前記メッセージ認証部９３０は、前記データ処理部９２０から提供された制御メッセージが有効であるか否かを判断する。このとき、前記メッセージ認証部９３０は、ＣＭＡＣの生成時に使用されたＡＫＩＤが有効である場合、ＣＭＡＣ値が有効であるか否かを判断する。ＣＭＡＣ値が有効ではないと判断される場合、前記メッセージ認証部６３０はＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲの個数をカウントする。前記制御部９４０は、前記Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲが所定の個数に到達すれば、Ｉｎｖａｌｉｄ  ＣＭＡＣメッセージを生成して、前記メッセージ認証部６３０を通じて認証情報と共に基地局に送信し、前記基地局がＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１を送信して、ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔ手続きを通じて暗号キー（すなわち、ＰＭＫ及びＡＫ）を更新する。一方、前記ＣＭＡＣが有効であると判断された制御メッセージは前記制御部９４０に送信される。
【００９０】
また、前記メッセージ認証部９３０は、前記制御部９４０からメッセージの認証を必要とする制御情報を提供される場合、制御情報にＣＭＡＣを追加して前記データ生成部９５０に送信する。このとき、前記メッセージ認証部９３０は、ＥＡＰを通じて獲得した前記ターゲット基地局の情報を利用して生成したＡＫを利用して前記ＣＭＡＣを生成する。
【００９１】
前記データ生成部９５０は、前記メッセージ認証部９３０から提供された制御情報を含むパケットを生成して出力する。例えば、前記データ生成部９５０は、前記メッセージ認証部９３０から提供されたＭＡＣが追加されたＩｎｖａｌｉｄ  ＣＭＡＣメッセージ及びＩｎｖａｌｉｄ  ＴＥＫメッセージを含むパケットを生成する。
【００９２】
前記送信部９６０は、前記データ生成部９５０から提供されたデータと前記制御部９４０から提供された制御情報とを高周波信号に変換して前記デュープレクサー９００に送信する。例えば、前記送信部９６０は、チャンネル符号ブロック、変調ブロック及びＲＦ処理ブロックを備える。前記チャンネル符号ブロックは、チャンネル符号器、インタリーバ及び変調器などから構成される。前記変調ブロックは、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換を通じて前記変調器から提供された信号を時間領域信号に変換する。前記ＲＦ処理ブロックは、前記変調ブロックから提供された基底帯域信号を高周波信号に変換して前記デュープレクサー９００に送信する。
【００９３】
前述の実施の形態で、前記制御部９４０と前記メッセージ認証部９３０は独立して構成される。また、前記制御部９４０と前記メッセージ認証部９３０は一つのモジュールとして構成されることも可能である。
【００９４】
以下、基地局の動作によるブロック構成を説明すれば、図９に示すように、基地局はデュープレクサー９００、受信部９１０、データ処理部９２０、メッセージ認証部９３０、制御部９４０、データ生成部９５０及び送信部９６０を備える。
【００９５】
前記デュープレクサー９００は、デュープレックス方式によって前記送信部９６０から提供された送信信号をアンテナを介して送信し、アンテナからの受信信号を受信部９１０に提供する。例えば、時分割二重（ＴＤＤ）方式を使用する場合、前記デュープレクサー９００は、送信区間で前記送信部９６０から提供された送信信号をアンテナを介して送信し、受信区間でアンテナからの受信信号を受信部９１０に提供する。
【００９６】
前記受信部９１０は、前記デュープレクサー９００から提供された高周波信号を基底帯域信号に変換し、前記基底帯域信号を復調及び復号して出力する。例えば、前記受信部９１０は、ＲＦ処理ブロック、復調ブロック、チャンネル復号ブロックなどを備える。前記ＲＦ処理ブロックは、アンテナを介して受信された高周波信号を基底帯域信号に変換して出力する。前記復調ブロックは、ＦＦＴ変換を通じて前記ＲＦ処理ブロックから提供された信号を周波数帯域信号に変換する。前記チャンネル復号ブロックは、復調器、デインタリーバ及びチャンネル復号器などから構成されることができる。
【００９７】
このとき、前記受信部９１０は、使用された移動局識別子を利用して該当の移動局の信号を受信する。また、前記受信部９１０は、復調及び復号を通じて確認した制御情報を前記制御部９４０に提供し、データを前記データ処理部９２０に提供する。
【００９８】
前記データ処理部９２０は、前記受信部９１０から受信されたデータからパケットを検出する。その後、前記データ処理部９２０は、前記検出したパケットのヘッダー情報を通じて前記パケットが制御メッセージであるか否かとパケットが暗号化されたか否かを確認する。
【００９９】
もし、パケットが制御メッセージである場合、前記データ処理部９２０は該パケットから制御メッセージを抽出して前記メッセージ認証部９３０に送信する。
【０１００】
一方、パケットが暗号化された場合、前記データ処理部９２０は、該パケットを復号部９２２に送信する。前記復号部９２２は、前記データ処理部９２０から提供されたパケットのＥＫＳ値及びＩＣＶを通じて該パケットに対する有効性を判断する。もし、ＥＫＳ値が有効ではない場合、制御部９４０はＫＥＹ−ＲＥＱ  ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを生成して、メッセージ認証部９３０を通じて認証情報と共に端末に送信し、前記端末からその応答としてＫＥＹ−ＲＥＱメッセージを受信して、前記基地局は前記ＫＥＹ−ＲＥＱメッセージに対する応答としてＫＥＹ−ＲＳＰメッセージを通じて現在使用しているＴＥＫについての情報を前記端末に送信する。
【０１０１】
また、パケットのＩＣＶが有効ではない場合、前記復号部９２２はＩｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲの個数をカウントする。前記Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＴＥＫ  ＣＯＵＮＴＥＲ値が所定の個数に到達すれば、前記制御部９４０はＴＥＫを更新する。一方、パケットが有効である場合、前記復号部９２２は該パケットを復号化してパケットを処理する。
【０１０２】
前記メッセージ認証部９３０は、前記データ処理部９２０から提供された制御メッセージが有効であるか否かを判断する。このとき、前記メッセージ認証部９３０は、ＣＭＡＣの生成時に使用されたＡＫＩＤが有効である場合、ＣＭＡＣが有効であるか否かを判断する。ＣＭＡＣが有効ではないと判断される場合、前記メッセージ認証部６３０はＩｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲの個数をカウントし、前記Ｉｎｖａｌｉｄ＿ＣＭＡＣ  ＣＯＵＮＴＥＲ値が所定の個数に到達すれば、制御部９４０を通じてＫｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを生成して、メッセージ認証部９３０を通じて認証情報と共に端末に送信し、ｋｅｙ  ａｇｒｅｅｍｅｎｔ手続きを通じて暗号キー（すなわち、ＰＭＫ及びＡＫ）を更新する。一方、ＣＭＡＣが有効であると判断された制御メッセージは前記制御部９４０に送信される。
【０１０３】
また、前記メッセージ認証部９３０は、前記制御部９４０からメッセージ認証を必要とする制御情報を提供される場合、制御情報にＣＭＡＣを追加して前記データ生成部９５０に送信する。このとき、前記メッセージ認証部９３０は、ＥＡＰを通じて獲得した前記基地局の情報を利用して生成したＡＫを利用して前記ＣＭＡＣを生成する。
【０１０４】
前記データ生成部９５０は、前記メッセージ認証部９３０から提供された制御情報を含むパケットを生成して出力する。例えば、前記データ生成部９５０は、前記メッセージ認証部９３０から提供されたＭＡＣが追加されたｋｅｙ＿ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ＭＳＧ＃１メッセージを含むパケットを生成する。
【０１０５】
前記送信部９６０は、前記データ生成部９５０から提供されたデータと前記制御部９４０から提供された制御情報とを高周波信号に変換して前記デュープレクサー９００に送信する。例えば、前記送信部９６０は、チャンネル符号ブロック、変調ブロック及びＲＦ処理ブロックを備える。前記チャンネル符号ブロックは、チャンネル符号器、インタリーバ及び変調器などから構成される。前記変調ブロックは、ＩＦＦＴ変換を通じて前記変調器から提供された信号を時間領域信号に変換する。前記ＲＦ処理ブロックは、前記変調ブロックから提供された基底帯域信号を高周波信号に変換して前記デュープレクサー９００に送信する。
【０１０６】
前述の実施の形態で、前記制御部９４０と前記メッセージ認証部９３０は独立して構成される。また、前記制御部９４０と前記メッセージ認証部９３０は一つのモジュールとして構成されることも可能である。
【０１０７】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施の形態を参照して詳細に説明したが、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは勿論である。従って、本発明の範囲は前記実施の形態によって限られてはならず、特許請求の範囲とそれに均等なものによって定められるべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
９００      デュープレクサー
９１０      受信部
９２０      データ処理部
９２２      復号部
９３０      メッセージ認証部
９４０      制御部
９５０      データ生成部
９５２      暗号部
９６０      送信部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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