(57)【要約】  有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法は、アクセスポイントの認証サーバとユーザ端末の認証サーバとの間にセキュリティチャネルを予め確立するステップと、ユーザ端末およびアクセスポイントにおいて認証プロセスを実施するステップとを含む。当該認証プロセスは、１）アクセスポイントが認証＿起動メッセージを送信すること、２）ユーザ端末が当該ユーザ端末の認証サーバに要求メッセージを送信すること、３）ユーザ端末の認証サーバがユーザ端末に応答メッセージを送信すること、および、４）認証が完了されることを含む。この発明の方法は、ネットワークユーザが１つのアイデンティティを使用して複数のネットワークにアクセスすることができないという既存の技術的問題を解決し、この発明の方法は、すべてのネットワーク環境に適用可能であり、ネットワークユーザが１つのアイデンティティを用いて複数のネットワークにアクセスするための要件を満たし、或るネットワーク環境では暗号化を用いずにその要件を満たす。この発明の方法は、アクセスポイントとローカル認証サーバとの間の強力なセキュリティ関係の必要性をなくし、拡張性を高め、性能を改善し、セキュリティを高める。
2008530919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法であって、
１）  セキュリティチャネルを確立するステップを含み、セキュリティチャネルは、メッセージを保護するために、アクセスポイントの認証サーバとユーザ端末の認証サーバとの間で予め確立されており、前記方法はさらに、
２）  前記ユーザ端末およびアクセスポイントにおいて認証のプロセスを実行し、それらの相互のアイデンティティ認証を、具体的に以下のように完了するステップとを含み、
2.1）  前記アクセスポイントは、認証＿起動メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、認証チャレンジＮCHを含む前記認証＿起動メッセージを前記ユーザ端末に送信し、
2.2）  前記ユーザ端末は、具体的に以下のように、前記ユーザ端末の前記認証サーバに要求メッセージを送信し、
2.2.1）  前記ユーザ端末は、アクセス＿認証＿要求メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末は、前記認証＿起動メッセージを受信した後に、前記ユーザ端末が受信した認証チャレンジＮCHと、ユーザ端末証明書Ｃｅｒｔuと、前記ユーザ端末の乱数Ｎｕと、前記ユーザ端末によりコンテンツに行なわれた署名とを含む前記アクセス＿認証＿要求メッセージを、前記アクセスポイントに送信し、
2.2.2）  前記アクセスポイントは、識別＿要求メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントが前記アクセス＿認証＿要求メッセージを受信した後に、前記ユーザ端末の前記証明書に従った照合において、前記アクセスポイントが受信した前記認証チャレンジＮCHと前記アクセスポイントが送信した前記認証チャレンジＮCHとが同一であって、かつ、前記署名が正しい場合、前記アクセスポイントは、前記ユーザ端末の前記証明書Ｃｅｒｔuと、前記アクセスポイントの証明書ＣｅｒｔAPと、前記アクセスポイントの乱数ＮAPと、前記ユーザ端末の乱数Ｎｕと、前記アクセスポイントにより前記コンテンツに行なわれた署名とを含む前記識別＿要求メッセージを、前記アクセスポイントの前記認証サーバに送信し、前記アクセスポイントが受信した前記認証チャレンジＮCHと前記アクセスポイントが送信した前記認証チャレンジＮCHとが同一ではない場合、前記アクセスポイントは認証プロセスを中止し、
2.2.3）  前記アクセスポイントの前記認証サーバは、ローミング＿識別＿要求メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントの前記認証サーバは、前記識別＿要求メッセージを受信した後に、前記アクセスポイントの前記証明書に従って前記アクセスポイントの前記署名を照合し、照合の結果に従い、前記アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAPを構築し、前記最初の証明書照合結果は、前記アクセスポイントの前記証明書と、その証明書の有効状況情報とを含み、前記アクセスポイントの前記認証サーバは、前記ユーザ端末の前記証明書に従い、前記ユーザ端末の前記認証サーバの位置を求め、前記アクセスポイントの前記最初の証明書照合結果と、前記ユーザ端末の乱数Ｎｕと、前記ユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔuとを含む前記ローミング＿識別＿要求メッセージを構築し、前記ユーザ端末の前記認証サーバに送信し、
2.3）  前記ユーザ端末の前記認証サーバは、前記ユーザ端末に応答メッセージを送信し、
2.3.1）  前記ユーザ端末の前記認証サーバは、ローミング＿識別＿応答メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末の前記認証サーバは、前記ローミング＿識別＿要求メッセージを受信した後に、前記ユーザ端末の前記証明書を照合し、照合結果に従い、前記ユーザ端末の前記証明書と、その証明書の有効状況情報とを含む前記ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳUを構築し、その後、前記ユーザ端末の前記最初の証明書照合結果ＲＥＳUと、前記アクセスポイントの前記最初の証明書照合結果ＲＥＳAPと、前記ユーザ端末の乱数Ｎｕと、ユーザ端末の前記認証サーバにより前記コンテンツに行なわれた署名ＳｉｇH-ASとを含む前記アクセスポイントの最後の証明書照合結果を作成し、前記ユーザ端末の前記認証サーバは、前記ユーザ端末の前記最初の証明書照合結果と、前記ユーザ端
末の属性と、前記アクセスポイントの前記最後の証明書照合結果とを含む前記ローミング＿識別＿応答メッセージを構築し、前記アクセスポイントの前記認証サーバに送信し、
2.3.2）  アクセスポイントの前記認証サーバは、識別＿応答メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントの前記認証サーバは、前記ローミング＿識別＿応答メッセージを受信した後に、前記ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳUと、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAPと、前記アクセスポイントの乱数ＮAPと、前記アクセスポイントの前記認証サーバが前記コンテンツに行なった署名ＳｉｇF-ASとを含む前記ユーザ端末の最後の証明書照合結果を作成し、前記アクセスポイントの前記認証サーバは、前記ユーザ端末の前記最後の証明書照合結果および前記アクセスポイントの前記最後の証明書照合結果を含む前記識別＿応答メッセージを構築し、前記アクセスポイントに送信し、
2.3.3）  前記アクセスポイントは、認証＿応答メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、前記識別＿応答メッセージを受信した後に、前記アクセスポイントの前記最後の証明書照合結果を含む前記認証＿応答メッセージを前記ユーザ端末に送信し、前記アクセスポイントは次に、前記ユーザ端末の前記最後の証明書照合結果を照合し、前記ユーザ端末の前記最後の証明書照合結果が真である場合、前記アクセスポイントは前記ユーザ端末と次のステップの通信を継続して実行し、真でない場合、前記アクセスポイントは前記認証プロセスを中止し、
2.4）  認証が完了され、すなわち、前記ユーザ端末がメッセージを受信した後に、前記アクセスポイントの前記最後の証明書照合結果が真である場合、前記ユーザ端末は認証を完了し、前記ユーザ端末は、前記アクセスポイントとの次のステップの通信を継続して実行し、真でない場合、前記ユーザ端末は前記認証プロセスを中止する、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項２】
前記ユーザ端末およびアクセスポイントによる認証ステップは、両者間における鍵交渉を決定するための方法を含み、
１）  前記アクセスポイントが前記ユーザ端末に送信した前記認証＿起動メッセージは、前記アクセスポイントによりサポートされる鍵交渉方法の種類を含み、
２）  前記ユーザ端末が前記アクセスポイントに送信した前記アクセス＿認証＿要求メッセージは、前記ユーザ端末により選択される鍵交渉方法の種類を含み、前記選択された種類は、前記ユーザ端末により署名される、請求項１に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項３】
前記ユーザ端末およびアクセスポイントによる前記認証ステップは、両者により採用される前記認証方法の種類を含み、
１）  前記アクセスポイントが前記ユーザ端末に送信する前記認証＿起動メッセージは、前記アクセスポイントによりサポートされる認証方法の種類を含み、
２）  前記ユーザ端末が前記アクセスポイントに送信する前記アクセス＿認証＿要求メッセージは、前記ユーザ端末により選択される認証方法の種類を含み、前記選択された認証方法の種類は、この発明を採用する前記認証方法を示し、前記ユーザ端末により署名され、
３）  前記識別＿要求メッセージ、ローミング＿識別＿要求メッセージ、ローミング＿識別＿応答メッセージ、識別＿応答メッセージ、および認証＿応答メッセージはすべて、前記ユーザ端末により選択された認証方法の種類を含み、前記識別＿要求メッセージ内の、前記選択された認証方法の種類は、前記アクセスポイントにより署名される、請求項１または２に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項４】
前記ローミング＿識別＿要求メッセージは、前記アクセスポイントの属性ＡＴＴAPを含み、前記ローミング＿識別＿応答メッセージは、前記ユーザ端末の属性ＡＴＴUを含み、
前記アクセスポイントの前記最後の証明書照合結果は、前記ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳU、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAP、ユーザ端末の乱数Ｎｕ、アクセスポイントの属性ＡＴＴAP、および前記ユーザ端末の前記認証サーバにより前記コンテンツに行なわれた前記署名ＳｉｇH-ASを含み、前記ユーザ端末の前記最後の証明書照合結果は、前記ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳU、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAP、アクセスポイントの乱数ＮAP、ユーザ端末の属性ＡＴＴU、および前記アクセスポイントの前記認証サーバにより前記コンテンツに対して行なわれた前記署名ＳｉｇF-ASを含む、請求項３に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項５】
前記方法は、前記認証プロセスが完了した後における、前記ユーザ端末とアクセスポイントとの間での鍵交渉のプロセスを含み、
１）  前記アクセスポイントは、鍵＿交渉＿チャレンジメッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、前記ユーザ端末およびアクセスポイントのアイデンティティに従い、前記アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAPを作成し、同時に乱数Ｎ１を作成し、前記セキュリティ指数ＳＰＩAPおよび前記乱数Ｎ１を含む前記鍵＿交渉＿チャレンジメッセージを前記ユーザ端末に送信し、
２）  前記ユーザ端末は、鍵＿交渉＿要求メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末は、前記鍵＿交渉＿チャレンジメッセージを受信した後に、前記ユーザ端末およびアクセスポイントの前記アイデンティティに従い、セキュリティ指数ＳＰＩUを作成し、次に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、前記ユーザ端末は、共有秘密として乱数ＮKEYを作成し、前記アクセスポイントの公開鍵暗号化ＮKEYを使用して鍵交渉情報を作成し、その後、前記ユーザ端末は、前記ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩUと、鍵交渉情報と、乱数Ｎ１と、ユーザ端末により前記情報に行なわれた署名とを含む前記鍵＿交渉＿要求メッセージを構築し、前記アクセスポイントに送信し、
３）  前記アクセスポイントは、鍵＿交渉＿応答メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、前記鍵＿交渉＿要求メッセージを受信した後に、前記ユーザ端末の署名が正しいことを検証し、その後、解読のために前記アクセスポイントの秘密鍵を用いてＮKEYを獲得し、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否か、ならびに、前記受信された乱数Ｎ１と前記アクセスポイントが前記鍵＿交渉＿チャレンジメッセージ内で送信した乱数Ｎ１とが整合するか否かを照合し、これらがすべて整合する場合、前記アクセスポイントは、鍵を使用して関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩAP，「語彙列」）を作成し、データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、およびユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算し、前記アクセスポイントは、グループ鍵ＧＫを作成し、システムの状況に従って、マルチキャストデータ連続番号ＳＮおよびグループ鍵通知連続番号ＧNを設定し、その後、前記アクセスポイントは、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを暗号化し、その暗号化したグループ鍵ＧＫを、前記アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、前記鍵＿交渉＿応答メッセージとして前記ユーザ端末に送信し、
４）  前記ユーザ端末は、鍵＿交渉＿確認メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、前記ユーザ端末は、鍵を用いて関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩU，「語彙列」）を作成し、前記データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、および前記ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算し、前記ユーザ端末は、正しいＨＭＡＣ値が受信されたことが検証された後に、解読のために前記ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いて前記グループ鍵ＧＫを獲得し、次に、前記ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU，マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値を、前記鍵＿交渉＿確認メッセージとして前記アクセスポイントに送信し、前記ユーザ端末は、被制御ポートを開いて前記アクセスポイントとの通信を可能に
し、
５）  前記鍵交渉が完了され、すなわち、前記アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、前記マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびＨＭＡＣ値が正しいことを照合し、その後、被制御ポートを開いて前記ユーザ端末との通信を可能にする、請求項２に記載の、無線ネットワークおよび有線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項６】
前記方法は、前記ユーザ端末およびアクセスポイントにより実行される、ユニキャスト鍵を更新するプロセスを含み、
１）  前記ユーザ端末は、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末は、ユニキャスト鍵の更新を開始し、新規のユニキャスト鍵ＵＫを生成し、チャレンジＮｏｎｃｅとして乱数を生成し、新たなユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎを選択し、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてＵＫを暗号化し、その暗号化したＵＫを、前記ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、暗号化されたユニキャスト鍵ＵＫ、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、チャレンジＮｏｎｃｅ、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、前記ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージとして前記アクセスポイントに渡し、
２）  前記アクセスポイントは、ユニキャスト鍵＿更新＿応答メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、メッセージを受信した後、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、前記ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎが新しくかつ前記ＨＭＡＣ値が正しいことを検証した後に、解読を行って新規のユニキャスト鍵ＵＫを獲得し、次に、前記新規のユニキャスト鍵ＵＫを用いてチャレンジＮｏｎｃｅを暗号化し、その暗号化したチャレンジＮｏｎｃｅを、前記アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、およびそれらのＨＭＡＣとともに、前記ユニキャスト鍵＿更新＿応答メッセージとして前記ユーザ端末に送信し、
３）  前記ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールし、すなわち、前記ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、前記ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎと、前記ユーザ端末が送信した値とが一致することを検証し、前記ＨＭＡＣ値が正しいことを検証した後に解読を行ってＮｏｎｃｅを獲得し、前記Ｎｏｎｃｅと、前記ユーザ端末がユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージ内で送信したＮｏｎｃｅとが整合するか否かを見るために比較を行ない、整合する場合、前記ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールし、前記比較または検証がうまくいかなかった場合、前記ユーザ端末はユニキャスト鍵更新プロセスを繰返す、請求項５に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項７】
前記ユニキャスト鍵の更新は、前記アクセスポイントによって開始され得る、請求項６に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【請求項８】
前記方法は、前記ユーザ端末およびアクセスポイントにより実施されるグループ鍵通知プロセスを含み、
１）  前記アクセスポイントは、グループ＿鍵＿通知メッセージを送信し、すなわち、前記アクセスポイントは、新規のグループ鍵ＧＫを生成し、システムの状況に従い、前記マルチキャストデータ連続番号ＳＮおよび新たなグループ鍵通知連続番号ＧNを設定し、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いて前記グループ鍵ＧＫを暗号化し、その暗号化したグループ鍵ＧＫを、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、前記グループ＿鍵＿通知メッセージとして前記ユーザ端末に送信し、
２）  前記ユーザ端末は、グループ＿鍵＿確認メッセージを送信し、すなわち、前記ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、前記グループ鍵通知連続番号ＧNが新しく、か
つ、前記ＨＭＡＣ値が正しいか否かを検証し、解読のためにユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いて新規のグループ鍵を獲得してグループ鍵ＧＫをインストールし、前記マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値を、前記グループ＿鍵＿確認メッセージとして前記アクセスポイントに送信し、
３）  グループ鍵通知が完了され、すなわち、前記アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、前記グループ鍵通知連続番号ＧNおよびマルチキャストデータ連続番号ＳＮと、前記アクセスポイント自体が送信したものとが整合するか否かを検証し、それらが整合し、かつ、前記ＨＭＡＣ値が正しいものであると検証された場合、前記通知が完了される、請求項５、６または７に記載の、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ネットワーク技術に関し、特に、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
これまでに、ユーザが使用するためにさまざまな態様でリソースを提供する、利用可能なさまざまなネットワークが存在している。物理媒体に関し、ネットワークアクセスのモードには、ＡＤＳＬ、ＨｏｍｅＰＮＡ、ケーブルモデム（Cable Modem）、ＶＤＳＬ、およびイーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））が含まれる。それらの中でも、イーサネット（登録商標）は安価であってより広い帯域を有しており、次第に、広帯域ネットワークアクセスの主たるモードになっており、ＡＤＳＬは利用可能な電話回線を使用しており、住宅地に居住するユーザおよび小規模事務所に勤務するユーザに対するネットワークアクセスの主たるモードとなっている。無線ＬＡＮに対するＩＥＥＥ８０２．１１、広帯域無線アクセスに対するＩＥＥＥ８０２．１６、移動体広帯域無線アクセス、ＧＳＭグローバル移動体通信システム、および３Ｇ移動体通信に対するＩＥＥＥ８０２．２０等の無線ネットワークアクセスの形態が存在する。
【０００３】
どのようなネットワークアクセス動作も、それが有線ネットワークアクセスであるか、無線ネットワークアクセスであるかに関係なく、ユーザとネットワークとの間での認証方法を必要とする。どのアクセスモードも独自の認証方法を提供しており、これらの方法は、共通点を有しながらも互いに異なっている。
【０００４】
利用可能な広帯域有線アクセスにおいて、ユーザ認証の主な３つの方法は、ＰＰＰｏＥ、ウェブ／ポータル（Web/Portal）、および８０２．１ｘである。これらはすべて、一方向認証、すなわち、ユーザのみを認証する認証であって、ユーザはネットワークを無条件に信用する。ネットワークに対するユーザの信用は、物理的な回線接続によって確保される。しかしながら、ＰＰＰｏＥおよび８０２．１ｘの認証方法では、双方向認証をサポートするために、拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol（ＥＡＰ））の認証方法が使用され始めた。
【０００５】
現在、有線アクセスネットワークにおいて、リンク暗号化方法は使用されていない。これらの方法のうち、ウェブ／ポータル認証方法は、セッション鍵を生成することができず、ユーザとセッション鍵との結合およびリンク暗号化をサポートしない。これとは対照的に、ＰＰＰｏＥおよび８０２．１ｘの認証方法はいずれも、リンク暗号化をサポートする。しかしながら、これらの方法は通常、使用されない。
【０００６】
セキュリティは、有線ネットワークよりも無線ネットワークにおいてはるかに重要な問題であり、すべての種類の無線技術は、セキュリティを得るために認証およびリンク暗号化を使用する。
【０００７】
当初、ＩＥＥＥ８０２．１１は、静的に共有される鍵＋有線同等プライバシー（Wired Equivalent Privacy（ＷＥＰ））に基づき、認証および暗号化の方法を使用しており、ＩＥＥＥ８０２．１６は、公開鍵認証に基づき、一方向認証方法を使用していた。これらの方法はいずれも、今や、今日の要望に応えることができない。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１は、新規のセキュリティ方法、すなわち、ＷｉＦｉ保護アクセス（WiFi Protected Access（ＷＰＡ））／ＩＥＥＥ８０２．１１ｉおよびＷＬＡＮ認証およびプライバシーイン
フラストラクチャ（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure（ＷＡＰＩ））を採用している。加えて、ＩＥＥＥ８０２．１６もまた、セキュリティ方法を含む、先のＩＥＥＥ８０２．１６技術を改善するために、新規の作業部会であるＩＥＥＥ８０２．１６ｅを設立している。
【０００８】
ＷＰＡ／８０２．１１ｉは、８０２．Ｉｘ＋ＥＰＡのセキュリティ技術を使用し、ＷＡＰＩセキュリティシステムは、公開鍵技術を使用し、ＷＡＰＩにおける認証サーバは、認証および証明書の管理のために使用される。移動体端末および無線アクセスポイントにはいずれも、それ自体のデジタルアイデンティティの証明として、識別サーバにより発行された公開鍵証明書が提供される。移動体端末が無線アクセスポイントにログオンすると、両者は、互いのアイデンティティを認証サーバに照合しなければならない。
【０００９】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに関しては、その草案が今もなお審議中である。その認証方法は、ＩＥＥＥ８０２．１６の改良点を提示し、双方向認証をサポートするが、使用されるべきその具体的な方法は、今もなお審議中である。
【００１０】
ＧＳＭは、第２世代の移動体通信技術であり、一方向認証技術に基づいた対称鍵を採用する。３Ｇは、第３世代の移動体通信技術であり、その認証技術は、ＧＳＭの認証技術の改良点を提示し、双方向認証をサポートする。
【００１１】
上記の分析が示すように、有線ネットワークおよび無線ネットワークのいずれにおいても、認証は大いに必要とされる。現行の傾向とは、ユーザが、ネットワークリソースを訪問するために異なるネットワークアクセスモードを使用するものの、認証に対しては１つのアイデンティティの使用を望むというものである。認証に対する１つのアイデンティティの使用は、認証方法の収束を求めており、このことは、現存する認証方法に対して新たな要求を課す。このため、現在使用されている認証方法を統合し、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適した認証方法を確立することが極めて必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の認証方法のすべてが、１つのアイデンティティを用いた認証に対する需要を満たすのに適しているわけではない。ＧＳＭ／３Ｇにより提示される対称鍵ベースの認証方法は、その鍵の管理があまりにも複雑であるため、１つのアイデンティティのみを用いていくつかのネットワークにアクセスしたいというユーザの要件を満たすことは極めて難しい。ＩＥＥＥ８０２．１６の認証方法は、公開鍵インフラストラクチャ（Public Key Infrastructure（ＰＫＩ））システムに依拠している。このＰＫＩ技術をアクセスシステムに適用することは難しい。すなわち、ＰＫＩ技術が分散アクセスを暗示しているため、ユーザは、複数の不明確なリソースにアクセスすることが考えられる。しかしながら、そのアクセスシステムでは、認証が成功する前に、ユーザ端末はリソースにアクセスすることが許可されず、または、限定されたリソースもしくは明確なリソースにのみアクセスすることが許可される。これにより、ＩＥＥＥ８０２．１６の認証方法が一方向認証を達成することしか可能にならない。
【００１３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｉにより提示される８０２．１ｘ＋ＥＡＰの認証方法は、対称鍵＿および公開鍵の認証方法をサポートする。当該方法は、認証サーバがユーザ端末と直接鍵交渉を行ない、その後、認証サーバがこの交渉から導出された鍵をアクセスポイントに送信し、ユーザ端末およびアクセスポイントが、互いに動的に共有された鍵に基づいて認証およびセッション鍵の交渉を行なうという方法である。この認証技術は、現在広範囲に適用されており、相対的に成熟した技術であるが、それでもなお以下のような独自の問題を有する。
【００１４】
１．ＩＥＥＥ８０２．１ｘの構造は、対照的な構造ではない。ユーザ端末およびアクセスポイントは、機能がかなり異なる。ユーザ端末は、端末制御機能を有しておらず、アクセスポイントは、認証機能を有していない。したがって、ユーザ端末と認証サーバとの間で認証が行なわれる。アクセスポイントと同じシステム内で認証サーバを実現することが可能だが、このことは、アクセスポイントの集約的制御においてＩＥＥＥ８０２．１ｘの利点を著しく減じてしまう。
【００１５】
２．拡張性に乏しい。各アクセスポイントと認証サーバとの間に、予め規定されたセキュリティトンネルが存在する。セキュリティトンネルが増えるほど、認証サーバシステムのリソースが大量に消費され、管理が一層複雑になる。したがって、多数のセキュリティトンネルの配置は勧められないが、セキュリティトンネルを配置しなければ、ネットワークの拡張性が限られてしまう。
【００１６】
３．鍵交渉プロセスが複雑である。ユーザ端末とアクセスポイントとの間でデータを保護するために鍵が使用されるが、まず、ユーザ端末と認証サーバとの間で、次に、ユーザ端末とアクセスポイントとの間で交渉が必要となる。
【００１７】
４．セキュリティが低い状態で、新規の攻撃ポイントが導入され得る。ユーザ端末と認証サーバとの間の交渉から導出されたメイン鍵は、認証サーバによりアクセスポイントに送信される。この鍵がネットワークを通行するのに伴い、新規のセキュリティ攻撃ポイントが導入される。
【００１８】
５．認証端末は、独立したアイデンティティを有していない。ユーザ端末に関し、同一の認証サーバにより管理される認証端末のアイデンティティは、区別不可能である。アイデンティティ同士の区別が必要な場合、アプリケーション環境に機能エンティティを別途増設しなければならない。このことは、事態をより複雑にしてしまう。
【００１９】
上記の分析が示すように、既存のアクセス認証方法は、我々の要望を満たすことができない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
発明の概要
この発明は、有線ネットワークおよび無線ネットワークの両方に適したアクセス認証方法を提供し、また、ネットワークユーザが１つのアイデンティティを用いていくつかのネットワークにアクセスすることができないという既存の技術的問題を解消する。
【００２１】
この発明が基づくネットワーク構造を図１に示す。ここでは、ユーザ（User）がユーザ端末であり、ＡＰがアクセスポイントであり、Ｆ−ＡＳおよびＨ−ＡＳがそれぞれ、アクセスポイントの認証サーバおよびユーザ端末の認証サーバである。ユーザ端末ＵｓｅｒおよびアクセスポイントＡＰはいずれも、それぞれの認証サーバにより発行されたそれぞれの公開鍵証明書と、対応する秘密鍵とを有する。図面において、破線は論理上のセキュリティ接続を示し、実線は、実際の物理的接続を示す。ユーザ端末の認証サーバＨ−ＡＳとアクセスポイントの認証サーバＦ−ＡＳとの間に、セキュリティチャネルＡ＿＜Ｆ−ＡＳ，Ｈ−ＡＳ＞が存在する。両者は互いに信用し合う。Ｆ−ＡＳとＨ−ＡＳとの間で未知のネットワークを横切らなければならないとき、セキュリティを脅かす制御不可能な因子が増大する。したがって、Ｆ−ＡＳとＨ−ＡＳとの間には、メッセージを保護するためにセキュリティチャネルが予め確立される。１つのＦ−ＡＳが多くのＡＰを管理しなければならず、これらのＡＰが１つの管理領域に属しているため、拡張性に配慮して、Ｆ−ＡＳとＡＰとの間にはセキュリティチャネルが予め確立されず、両者の間で送信されるメッセー
ジのセキュリティは、認証プロトコルの下で確保される。
【００２２】
この発明の技術的解決策は、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法であり、以下のステップ、すなわち、
１）  セキュリティチャネルを確立するステップを含み、セキュリティチャネルは、メッセージを保護するために、アクセスポイントの認証サーバＦ−ＡＳとユーザ端末の認証サーバＨ−ＡＳとの間で予め確立されており、当該方法はさらに、
２）  ユーザ端末およびアクセスポイントにおいて認証のプロセスを実行し、それらの相互のアイデンティティ認証を、具体的に以下のように完了するステップとを含む。
【００２３】
2.1）  アクセスポイントは、認証＿起動メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントは、認証チャレンジＮCHを含む認証＿起動メッセージをユーザ端末に送信する。
【００２４】
2.2）  ユーザ端末は、具体的に以下のように、ユーザ端末の認証サーバに要求メッセージを送信する。
【００２５】
2.2.1）  ユーザ端末は、アクセス＿認証＿要求メッセージを送信する。すなわち、ユーザ端末は、認証＿起動メッセージを受信した後に、ユーザ端末が受信した認証チャレンジＮCHと、ユーザ端末証明書Ｃｅｒｔuと、ユーザ端末の乱数Ｎｕと、ユーザ端末により当該コンテンツに行なわれた署名とを含むアクセス＿認証＿要求メッセージを、アクセスポイントに送信する。
【００２６】
2.2.2）  アクセスポイントは、識別＿要求メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントがアクセス＿認証＿要求メッセージを受信した後に、ユーザ端末の証明書に従った照合において、アクセスポイントが受信した認証チャレンジＮCHとアクセスポイントが送信した認証チャレンジＮCHとが同一であって、かつ、署名が正しい場合、アクセスポイントは、ユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔuと、アクセスポイントの証明書ＣｅｒｔAPと、アクセスポイントの乱数ＮAPと、ユーザ端末の乱数Ｎｕと、アクセスポイントにより当該コンテンツに行なわれた署名とを含む識別＿要求メッセージを、アクセスポイントの認証サーバに送信する。アクセスポイントが受信した認証チャレンジＮCHとアクセスポイントが送信した認証チャレンジＮCHとが同一ではない場合、アクセスポイントは認証プロセスを中止する。
【００２７】
2.2.3）  アクセスポイントの認証サーバは、ローミング＿識別＿要求メッセージを送信する。
【００２８】
すなわち、アクセスポイントの認証サーバは、識別＿要求メッセージを受信した後に、アクセスポイントの証明書に従ってアクセスポイントの署名を照合し、この照合の結果に従い、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAPを構築する。当該最初の証明書照合結果は、アクセスポイントの証明書と、その証明書の有効状況情報とを含む。アクセスポイントの認証サーバは、ユーザ端末の証明書に従い、ユーザ端末の認証サーバの位置を求め、アクセスポイントの最初の証明書照合結果と、ユーザ端末の乱数Ｎｕと、ユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔuとを含むローミング＿識別＿要求メッセージを構築し、ユーザ端末の認証サーバに送信する。
【００２９】
2.3）  ユーザ端末の認証サーバは、ユーザ端末に応答メッセージを送信する。
2.3.1）  ユーザ端末の認証サーバは、ローミング＿識別＿応答メッセージを送信する。
【００３０】
すなわち、ユーザ端末の認証サーバは、ローミング＿識別＿要求メッセージを受信した
後に、ユーザ端末の証明書を照合し、この照合結果に従い、ユーザ端末の証明書と、その証明書の有効状況情報とを含むユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳUを構築し、その後、ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳUと、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAPと、ユーザ端末の乱数Ｎｕと、ユーザ端末の認証サーバが当該コンテンツに対して行なった署名ＳｉｇH-ASとを含むアクセスポイントの最後の証明書照合結果を作成し、ユーザ端末の認証サーバは、ユーザ端末の最初の証明書照合結果と、ユーザ端末の属性と、アクセスポイントの最後の証明書照合結果とを含むローミング＿識別＿応答メッセージを構築し、アクセスポイントの認証サーバに送信する。
【００３１】
2.3.2）  アクセスポイントの認証サーバは、識別＿応答メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントの認証サーバは、ローミング＿識別＿応答メッセージを受信した後に、ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳUと、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAPと、アクセスポイントの乱数ＮAPと、アクセスポイントの認証サーバが当該コンテンツに対して行なった署名ＳｉｇF-ASとを含むユーザ端末の最後の証明書照合結果を作成する。アクセスポイントの認証サーバは、ユーザ端末の最後の証明書照合結果およびアクセスポイントの最後の証明書照合結果を含む識別＿応答メッセージを構築し、アクセスポイントに送信する。
【００３２】
2.3.3）  アクセスポイントは、認証＿応答メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントは、識別＿応答メッセージを受信した後に、アクセスポイントの最後の証明書照合結果を含む認証＿応答メッセージをユーザ端末に送信する。アクセスポイントは次に、ユーザ端末の最後の証明書照合結果を照合する。ユーザ端末の最後の証明書照合結果が真である場合、アクセスポイントはユーザ端末と次のステップの通信を継続して実行し、真でない場合、アクセスポイントは認証プロセスを中止する。
【００３３】
2.4）  認証が完了する。すなわち、ユーザ端末がメッセージを受信した後に、アクセスポイントの最後の証明書照合結果が真である場合、認証は完了する。ユーザ端末は、アクセスポイントとの次のステップの通信を継続して実行し、真でない場合、ユーザ端末は認証プロセスを中止する。
【００３４】
ユーザ端末およびアクセスポイントによる当該認証ステップは、両者間における鍵交渉中に採用される方法を決定するためのステップを含む。
【００３５】
１）  アクセスポイントがユーザ端末に送信した認証＿起動メッセージは、アクセスポイントによりサポートされる鍵交渉方法の種類を含む。
【００３６】
２）  ユーザ端末がアクセスポイントに送信したアクセス＿認証＿要求メッセージは、ユーザ端末により選択された鍵交渉方法の種類を含み、選択された種類は、ユーザ端末により署名される。
【００３７】
ユーザ端末およびアクセスポイントによる当該認証ステップは、両者により採用される認証方法の種類を求めるステップを含む。
【００３８】
１）  アクセスポイントがユーザ端末に送信する認証＿起動メッセージは、アクセスポイントによりサポートされる認証方法の種類を含む。
【００３９】
２）  ユーザ端末がアクセスポイントに送信するアクセス＿認証＿要求メッセージは、ユーザ端末により選択される認証方法の種類を含む。選択された認証方法の種類は、この発明を採用する認証方法を示し、ユーザ端末により署名される。
【００４０】
３）  当該識別＿要求メッセージ、ローミング＿識別＿要求メッセージ、ローミング＿識別＿応答メッセージ、識別＿応答メッセージ、および認証＿応答メッセージはすべて、ユーザ端末により選択された認証方法の種類を含む。識別＿要求メッセージ内の、選択された認証方法の種類は、アクセスポイントにより署名される。
【００４１】
当該ローミング＿識別＿要求メッセージは、アクセスポイントの属性ＡＴＴAPを含む。当該ローミング＿識別＿応答メッセージは、ユーザ端末の属性ＡＴＴUを含む。アクセスポイントの当該最後の証明書照合結果は、ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳU、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAP、ユーザ端末の乱数Ｎｕ、アクセスポイントの属性ＡＴＴAP、およびユーザ端末の認証サーバにより当該コンテンツに行なわれた署名ＳｉｇH-ASを含む。ユーザ端末の当該最後の証明書照合結果は、ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳU、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAP、アクセスポイントの乱数ＮAP、ユーザ端末の属性ＡＴＴU、およびアクセスポイントの認証サーバにより当該コンテンツに対して行なわれた署名ＳｉｇF-ASを含む。
【００４２】
当該方法は、ユーザ端末およびアクセスポイントが認証プロセスを完了した後における、ユーザ端末とアクセスポイントとの間での鍵交渉のプロセスを含む。
【００４３】
１）  アクセスポイントは、鍵＿交渉＿チャレンジメッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントは、ユーザ端末およびアクセスポイントのアイデンティティに従い、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAPを作成し、同時に乱数Ｎ１を作成し、このセキュリティ指数ＳＰＩAPおよび乱数Ｎ１を含む鍵＿交渉＿チャレンジメッセージをユーザ端末に送信する。
【００４４】
２）  ユーザ端末は、鍵＿交渉＿要求メッセージを送信する。すなわち、ユーザ端末は、鍵＿交渉＿チャレンジメッセージを受信した後に、ユーザ端末およびアクセスポイントのアイデンティティに従い、セキュリティ指数ＳＰＩUを作成し、次に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合する。整合する場合、ユーザ端末は、共有秘密として乱数ＮKEYを作成し、アクセスポイントの公開鍵暗号化ＮKEYを使用して鍵交渉情報を作と、乱数Ｎ１と、ユーザ端末により当該情報に行なわれた署名とを含む鍵＿交渉＿要求メッセージを構築し、これをアクセスポイントに送信する。
【００４５】
３）  アクセスポイントは、鍵＿交渉＿応答メッセージを送信する。
すなわち、アクセスポイントは、鍵＿交渉＿要求メッセージを受信した後に、ユーザ端末の署名が正しいことを検証し、その後、解読のためにアクセスポイントの秘密鍵を用いてＮKEYを獲得し、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否か、ならびに、受信された乱数Ｎ１とアクセスポイントが鍵＿交渉＿チャレンジメッセージ内で送信した乱数Ｎ１とが整合するか否かを照合する。これらがすべて整合する場合、アクセスポイントは、鍵を使用して関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩAP，「語彙列」）を作成し、データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、およびユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算する。アクセスポイントは、グループ鍵ＧＫを作成し、システムの状況に従って、グループデータ連続番号ＳＮおよびグループ鍵通知連続番号ＧNを設定し、その後、アクセスポイントは、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを暗号化し、その暗号化したグループ鍵ＧＫを、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、グループデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、鍵＿交渉＿応答メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００４６】
４）  ユーザ端末は、鍵＿交渉＿確認メッセージを送信する。すなわち、ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合する。整合する場合、ユーザ端末は、鍵を用いて関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩU，「語彙列」）を
作成し、データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、およびユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算する。ユーザ端末は、正しいＨＭＡＣ値が受信されたことが検証された後に、解読のためにユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを獲得し、次に、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU，グループデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値を、鍵＿交渉＿確認メッセージとしてアクセスポイントに送信する。ユーザ端末は、被制御ポートを開いてアクセスポイントとの通信を可能にする。
【００４７】
５）  鍵交渉が完了される。すなわち、アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合する。整合する場合、アクセスポイントは、グループデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびＨＭＡＣ値が正しいことを照合し、その後、被制御ポートを開いてユーザ端末との通信を可能にする。
【００４８】
当該方法は、ユーザ端末およびアクセスポイントにより実施される、ユニキャスト鍵を更新するプロセスを含む。
【００４９】
１）  ユーザ端末は、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージを送信する。すなわち、ユーザ端末は、ユニキャスト鍵の更新を開始し、新規のユニキャスト鍵ＵＫを生成し、チャレンジＮｏｎｃｅとして乱数を生成し、新たなユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎを選択し、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてＵＫを暗号化し、その暗号化したＵＫを、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、暗号化されたユニキャスト鍵ＵＫ、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、チャレンジＮｏｎｃｅ、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージとしてアクセスポイントに渡す。
【００５０】
２）  アクセスポイントは、ユニキャスト鍵＿更新＿応答メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントは、メッセージを受信した後、ＳＰＩAPおよびＳＰＩuが整合するか否かを照合し、整合する場合、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎが新しくかつＨＭＡＣ値が正しいことを検証した後、解読を行って新規のユニキャスト鍵ＵＫを獲得し、次に、新規のユニキャスト鍵ＵＫを用いてチャレンジＮｏｎｃｅを暗号化し、その暗号化したチャレンジＮｏｎｃｅを、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、およびそれらのＨＭＡＣとともに、ユニキャスト鍵＿更新＿応答メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００５１】
３）  ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールする。すなわち、ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎと、ユーザ端末が送信した値とが一致することを検証し、ＨＭＡＣ値が正しいことを検証した後に解読を行ってＮｏｎｃｅを獲得し、当該Ｎｏｎｃｅと、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージにおいてユーザ端末が送信したＮｏｎｃｅとが整合するか否かを見るために比較を行なう。整合する場合、ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールし、当該比較または検証がうまくいかなかった場合、ユーザ端末はユニキャスト鍵更新プロセスを繰返す。
【００５２】
当該ユニキャスト鍵の更新は、アクセスポイントによって開始され得る。
当該方法は、ユーザ端末およびアクセスポイントにより実施されるグループ鍵通知プロセスを含む。
【００５３】
１）  アクセスポイントは、グループ＿鍵＿通知メッセージを送信する。すなわち、アクセスポイントは、新規のグループ鍵ＧＫを生成し、システムの状況に従い、マルチキャストデータ連続番号ＳＮおよび新たなグループ鍵通知連続番号ＧNを設定し、ユニキャス
ト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを暗号化し、その暗号化したグループ鍵ＧＫを、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、マルチキャスト＿鍵＿通知メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００５４】
２）  ユーザ端末は、マルチキャスト＿鍵＿確認メッセージを送信する。すなわち、ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、グループキャスト鍵通知連続番号ＧNが新しく、かつ、ＨＭＡＣ値が正しいか否かを検証し、解読のためにユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを獲得してインストールし、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値を、グループ＿鍵＿確認メッセージとしてアクセスポイントに送信する。
【００５５】
３）  グループ鍵通知が完了される。すなわち、アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、グループ鍵通知連続番号ＧNおよびマルチキャストデータ連続番号ＳＮと、アクセスポイント自体が送信したものとが整合するか否かを検証し、それらが整合し、かつ、ＨＭＡＣ値が正しいものであると検証された場合、通知が完了する。
【発明の効果】
【００５６】
この発明は、以下の利点を有する。
１．この発明の方法は、すべてのネットワーク環境に適用可能であり、同じ認証プロセスを使用することができる。それにより、この方法は、ネットワークユーザが１つのアイデンティティを用いて複数のネットワークにアクセスするための要件を満たす。
【００５７】
２．この発明の方法は、モジュール設計の考え方を採用して鍵交渉プロセスから認証プロセスを分離し、或るネットワーク環境下では暗号化を用いないという要件を満たす。これらの２つのプロセスは、別個に改良または置換され得、したがって極めて柔軟性が高い。
【００５８】
３．ユニキャスト鍵更新プロセスは、鍵交渉プロセスから独立しており、異なる鍵交渉プロセスの使用は、ユニキャスト鍵更新プロセスに影響を及ぼさない。
【００５９】
４．この発明は、等価という考え方を採用しており、アクセスポイントに対して独立したアイデンティティを与え、アクセスポイント自体を識別可能にし、アクセスポイントとローカル認証サーバとの間の実質的な依存性をなくし、それにより、アクセスポイントとローカル認証サーバとの間の強力なセキュリティ関係に対する必要性をなくし、拡張性を高める。
【００６０】
５．鍵交渉は、ユーザ端末とアクセスポイントとの間で直接実行され、したがって性能を改善し、セキュリティを高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
実施例の詳細な説明
この発明は、具体的に以下に示すように、有線ネットワークおよび無線ネットワークに適したアクセス認証方法を提供する。
【００６２】
セキュリティ信号チャネルＡ−＜Ｆ−ＡＳ，Ｈ−ＡＳ＞は、ユーザ端末の認証サーバＨ−ＡＳと、アクセスポイントの認証サーバＦ−ＡＳとの間に存在し、これらの２つのサーバは互いに信用し合う。Ｆ−ＡＳとＨ−ＡＳとの間で未知のネットワークを横切らなければならないとき、セキュリティを脅かす制御不可能な因子が増大する。したがって、メッセージを保護するために、それらの間にセキュリティチャネルが予め確立される。１つの
Ｆ−ＡＳが同じ管理領域に属する多くのＡＰを管理しなければならないため、拡張性の観点から、Ｆ−ＡＳとＡＰとの間にセキュリティ信号チャネルは予め確立されず、それらの間で送信されるメッセージのセキュリティは、認証プロトコルの下で確保される。
【００６３】
１．ユーザ端末およびアクセスポイントは、図２に具体的に示す態様で、以下のように、認証プロセスを実行して、それらの相互のアイデンティティ認証を完了し、それらの間の鍵交渉に対して採用される方法を決定する。
【００６４】
1.1）  アクセスポイントは、アクセスポイントによりサポートされる認証の種類と、鍵交渉の種類と、認証チャレンジＮCHとを含む認証＿起動メッセージをユーザ端末に送信する。
【００６５】
1.2）  ユーザ端末は、認証＿起動メッセージを受信した後に、認証の種類と、ユーザ端末により選択された鍵交渉の種類と、対応するデータコンテンツと、ユーザ端末により当該コンテンツに対して行われた署名とを含むアクセス＿認証＿要求メッセージを、アクセスポイントに送信する。選択された認証の種類は、この発明を採用する認証方法を示し、データコンテンツは、受信された認証チャレンジＮCH、ユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔu、およびユーザ端末の乱数Ｎｕを含む。
【００６６】
1.3）  アクセスポイントがアクセス＿認証＿要求メッセージを受信した後に、ユーザ端末の証明書に従った照合により、アクセスポイントが受信した認証チャレンジＮCHとアクセスポイントが送信した認証チャレンジＮCHとが同一であり、かつ、署名が正しい場合、アクセスポイントは、ユーザ端末により選択された認証の種類と、ユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔuと、アクセスポイントの証明書ＣｅｒｔAPと、アクセスポイントの乱数ＮAPと、ユーザ端末の乱数Ｎｕと、当該コンテンツに対するアクセスポイントの署名とを含む識別＿要求メッセージを、アクセスポイントの認証サーバに送信し、そうではない場合、アクセスポイントは認証プロセスを中止する。
【００６７】
1.4）  アクセスポイントの認証サーバは、メッセージを受信した後に、アクセスポイントの証明書に従い、アクセスポイントによる署名を照合し、照合結果に従い、アクセスポイントの最初の証明書照合結果ＲＥＳAP、すなわち｛アクセスポイントの証明書およびアクセスポイントの証明書の有効状況の情報｝を構築する。アクセスポイントの認証サーバは、証明書から得られたユーザ端末のアイデンティティに従い、ユーザ端末の認証サーバの位置を求め、ローミング＿識別＿要求メッセージを構築し、それをユーザ端末の認証サーバに送信する。このメッセージは、認証の種類、アクセスポイントの最初の証明書照合結果、アクセスポイントの属性ＡＴＴAP（これは、要望に依存して、対応する情報、たとえば暗号化のためにアクセスポイントが使用する公開鍵証明書を含み得る）、ユーザ端末の乱数Ｎｕ、およびユーザ端末の証明書Ｃｅｒｔuを含む。
【００６８】
1.5）  ユーザ端末の認証サーバは、メッセージを受信した後に、ユーザ端末の証明書を照合し、この照合結果に従い、ユーザ端末の最初の証明書照合結果ＲＥＳU｛ユーザ端末の証明書およびその証明書の有効状況情報｝を構築する。ユーザ端末の認証サーバは次に、アクセスポイントの最後の証明書照合結果｛ＲＥＳU，ＲＥＳAP，Ｎｕ，ＡＴＴAP，ＳｉｇH-AS｝を作成する。ユーザ端末の認証サーバにおいて、ユーザ端末の属性ＡＴＴUが保持され、その属性の内容は、用途の環境に依存して構成され得る。ユーザ端末の認証サーバは、証明書の種類と、ユーザ端末の最初の証明書照合結果と、ユーザ端末の属性と、アクセスポイントの最後の証明書照合結果をと含むローミング＿識別＿応答メッセージを、アクセスポイントの認証サーバに送信する。
【００６９】
1.6）  アクセスポイントの認証サーバは、当該メッセージを受信した後に、ユーザ端
末の最後の証明書照合結果｛ＲＥＳU，ＲＥＳAP，ＮAP，ＡＴＴu，ＳｉｇF-AS｝を作成する。アクセスポイントの認証サーバは、証明書の種類と、ユーザ端末の最後の証明書照合結果と、アクセスポイントの最後の証明書照合結果とを含む識別＿応答メッセージを、アクセスポイントに送信する。
【００７０】
1.7）  アクセスポイントは、当該メッセージを受信した後、認証の種類とアクセスポイントの最後の証明書照合結果とを含む認証＿応答メッセージを、ユーザ端末に送信する。アクセスポイントは次に、ユーザ端末の最後の証明書照合結果を照合する。ユーザ端末の最後の証明書照合結果が真である場合、アクセスポイントは、ユーザ端末との次のステップの通信を継続して実行し、そうではない場合、アクセスポイントは認証プロセスを中止する。鍵交渉プロセスが認証プロセスの後に実行され得ない場合、アクセスポイントは被制御ポートを開き、そうではない場合、アクセスポイントは被制御ポートを開かない。
【００７１】
1.8）  ユーザ端末がメッセージを受信した後に、アクセスポイントの最後の証明書照合結果が真である場合、ユーザ端末は、アクセスポイントのとの次のステップの通信を継続して実行し、そうではない場合、ユーザ端末は、認証プロセスを中止する。鍵交渉プロセスが認証プロセスの後に実行され得ない場合、ユーザ端末は被制御ポートを開き、そうではない場合、ユーザ端末は被制御ポートを開かない。
【００７２】
２．ユーザ端末およびアクセスポイントは、認証プロセスを完了した後に鍵交渉プロセスを実行し、完了する。以下のように、具体的な詳細については図３を参照されたい。
【００７３】
2.1）  アクセスポイントは、ユーザ端末およびアクセスポイントのアイデンティティに従い、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAPを作成し、同時に乱数Ｎ１を作成し、セキュリティ指数ＳＰＩAPおよび乱数Ｎ１を含む鍵＿交渉＿チャレンジメッセージをユーザ端末に送信する。
【００７４】
2.2）  ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ユーザ端末およびアクセスポイントのアイデンティティに従い、セキュリティ指数ＳＰＩUを作成し、その後、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合する。整合する場合、ユーザ端末は、共有秘密として乱数ＮKEYを作成し、アクセスポイントの公開鍵暗号化ＮKEYを用いて鍵交渉情報を作成する。その後、ユーザ端末は、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、乱数Ｎ1、および鍵交渉情報に署名し、ユーザ端末は、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、鍵交渉情報、および乱数Ｎ１を含む、署名された鍵＿交渉＿要求メッセージをアクセスポイントに渡す。
【００７５】
2.3）  アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、ユーザ端末の署名が正しいことを検証する。その後、アクセスポイントは、解読のためにアクセスポイントの秘密鍵を用いてＮKEYを獲得し、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否か、ならびに、受信した乱数Ｎ１とアクセスポイントが鍵＿交渉＿チャレンジメッセージで送信した乱数Ｎ１とが整合するか否かを照合する。それらがすべて整合する場合、アクセスポイントは鍵を用いて関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩAP，「語彙列」）を作成し、データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、およびユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算する。アクセスポイントは、グループ鍵ＧＫを作成し、システムの状況に応じて、マルチキャストデータ連続番号ＳＮおよびグループ鍵通知連続番号ＧＮを設定し、次に、当該連続番号を、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、鍵＿交渉＿応答メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００７６】
2.4）  メッセージを受信した後に、ユーザ端末は、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合する
か否かを照合する。整合する場合、ユーザ端末は鍵を用いて関数ｆ（ＮKEY，Ｎ１，ＳＰＩU，「語彙列」）を作成し、データユニキャスト鍵ＵＫ、ＨＭＡＣ鍵、およびユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを含むあらゆる鍵を計算する。正しいＨＭＡＣ値が受信されたことが検証された後に、ユーザ端末は解読のためにユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを獲得し、次に、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値を鍵＿交渉＿確証メッセージとしてアクセスポイントに送信する。ユーザ端末は、被制御ポートを開いてアクセスポイントとの通信を可能にする。
【００７７】
2.5）  メッセージを受信した後に、アクセスポイントは、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合しているか否かを照合する。整合している場合、アクセスポイントは、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびＨＭＡＣ値が正しいことを照合し、その後、被制御ポートを開いてユーザ端末との通信を可能にする。
【００７８】
３．ユーザ端末およびアクセスポイントは、ユニキャスト鍵更新プロセスを実行する。このユニキャスト鍵更新プロセスは、ユーザ端末またはアクセスポイントにより開始され得る。このプロセスにおいてＨＭＡＣ値を計算するために使用される鍵は、鍵交渉プロセスから得られたＨＭＡＣ鍵であり、ユニキャスト／グループ鍵暗号化のために使用される鍵は、鍵交渉プロセスから得られたユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫである。以下のように、具体的な詳細については図４を参照されたい。
【００７９】
3.1）  ユーザ端末は、ユニキャスト鍵の更新を開始する。ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵ＵＫを生成し、チャレンジＮｏｎｃｅとして乱数を生成し、新たなユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎを選択し、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを使用して鍵ＵＫを暗号化し、その暗号化した鍵ＵＫを、ユーザ端末のセキュリティ指数ＳＰＩU、暗号化されたユニキャスト鍵ＵＫ、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、チャレンジＮｏｎｃｅ、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージとしてアクセスポイントに渡す。
【００８０】
3.2）  アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩuが整合するか否かを照合し、整合する場合、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎが新しく、かつ、ＨＭＡＣ値が正しいことを検証した後に、解読を行って新規のユニキャスト鍵ＵＫを獲得し、次に、新規のユニキャスト鍵ＵＫを用いてチャレンジＮｏｎｃｅを暗号化し、そのチャレンジＮｏｎｃｅを、アクセスポイントのセキュリティ指数ＳＰＩAP、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎ、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、ユニキャスト鍵＿更新＿応答メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００８１】
3.3）  ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールする。ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、ＳＰＩAPおよびＳＰＩUが整合するか否かを照合し、整合する場合、ユニキャスト鍵更新連続番号Ｕｎと、ユーザ端末が送信した値とが一致することを検証し、ＨＭＡＣが正しいことを検証した後に解読を行ってＮｏｎｃｅを獲得し、当該Ｎｏｎｃｅと、ユニキャスト鍵＿更新＿要求メッセージにおいてユーザ端末が送信したＮｏｎｃｅとが整合するか否かを見るために比較を行ない、整合している場合、ユーザ端末は、新規のユニキャスト鍵をインストールする。ユーザ端末は、当該比較または検証がうまくいかなかった場合、ユニキャスト鍵更新プロセスを繰返す。
【００８２】
４．ユーザ端末およびアクセスポイントは、グループ鍵通知のプロセスを実行する。このプロセスにおいてＨＭＡＣ値を計算するために使用される鍵は、鍵交渉プロセスから得られたＨＭＡＣ鍵であり、ユニキャスト／グループ鍵暗号化に使用される鍵は、鍵交渉プロセスから得られたユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫである。以下のように、具体
的な詳細については図４を参照されたい。
【００８３】
4.1）  アクセスポイントは、新規のグループキャスト鍵ＧＫを生成し、システムの状況に従い、マルチキャストデータ連続番号ＳＮおよび新たなグループ鍵通知連続番号ＧNを設定し、ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いてグループ鍵ＧＫを暗号化し、その暗号化したグループ鍵ＧＫを、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値とともに、グループ＿鍵＿通知メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００８４】
4.2）  ユーザ端末は、メッセージを受信した後に、グループ鍵通知連続番号ＧNが新しく、かつ、ＨＭＡＣ値が正しいか否かを検証し、解読のためにユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵ＫＫを用いて新規のグループ鍵ＧＫを獲得し、グループ鍵ＧＫをインストールし、マルチキャストデータ連続番号ＳＮ、グループ鍵通知連続番号ＧN、およびそれらのＨＭＡＣ値をグループ＿鍵＿確認メッセージとしてアクセスポイントに送信する。
【００８５】
アクセスポイントは、メッセージを受信した後に、グループ鍵通知連続番号ＧNおよびマルチキャストデータ連続番号ＳＮと、アクセスポイント自体が送信したものとが整合するか否かを検証し、整合する場合、アクセスポイントは、ＨＭＡＣ値が正しいことを検証し、通知プロセスは完了する。
【００８６】
この発明の方法では、ユーザ端末とアクセスポイントとの間で実行される認証プロセス、鍵交渉プロセス、ユニキャスト鍵更新プロセス、およびグループ鍵通知プロセスは、互いに独立している。それらの中でも、認証プロセスは、完了されなければならないものである。残る３つのプロセスは任意であり、認証プロセスの終了後にのみ実行される。また、ユニキャスト鍵更新プロセスおよびグループ鍵通知プロセスは、鍵交渉プロセスが完了した後に実行されなければならず、これらの２つのプロセスには、順序に関する要件が存在しない。
【００８７】
この発明の技術的用語は以下のように説明される。
ＡＤＳＬ  非対称デジタル加入者ループ（回線）
ＨｏｍｅＰＮＡ  家庭用電話回線ネットワーク連合
Ｃａｂｌｅ  Ｍｏｄｅｍ  ケーブルモデム
ＶＤＳＬ  高速デジタル加入者ループ
ＰＰＰｏＥ  イーサネット（登録商標）を通じたポイント・ツー・ポイントプロトコル
Ｗｅｂ／Ｐｏｒｔａｌ  ウェブブラウザ／ポータル
８０２．１ｘ  ポートベースのアクセス制御プロトコル
ＡＰ  アクセスポイント
この発明の技術的な符号は以下のように規定される。
【００８８】
ＡＵＴＨType  認証方法の種類
ＫｅｙType  鍵交渉方法の種類
ＮCH  認証チャレンジ
Ｎｕ  アクセスポイントの証明書を検証するためのユーザ端末の乱数
ＮAP  ユーザ端末の証明書を検証するためのアクセスポイントの乱数
Ｃｅｒｔu  ユーザ端末の公開鍵証明書
ＣｅｒｔAP  アクセスポイントの公開鍵証明書
ＲＥＳU  ユーザ端末の証明書の検証結果
ＲＥＳAP  アクセスポイントの証明書の検証結果
ＡＴＴU  ユーザ端末の属性
ＡＴＴAP  アクセスポイントの属性
ＳｉｇU  ユーザ端末の署名
ＳｉｇAP  アクセスポイントの署名
ＳｉｇF-AS  アクセスポイントの認証サーバ
ＳｉｇH-AS  ユーザ端末の認証サーバ
ＥＮＣAP（  ）  アクセスポイントを使用する公開鍵の暗号化
ＥＮＣ（ｋｅｙ；  ）  鍵を用いた対称鍵代数暗号化
ＳＰＩ  セキュリティ指数
ＮKEY  ランダムな共有秘密
Ｎ１  乱数
Ｎｏｎｃｅ  乱数
ＳＮ  マルチキャストデータ連続番号
ＧN  グループ鍵連続番号
ＨＭＡＣ  鍵を有するハイブリッド関数
（，，，Ｓｉｇ）  「Ｓｉｇ」は、括弧内の他のコンテンツに対する署名を指す。
【００８９】
Ｕｎ  ユニキャスト鍵連続番号
ＧＫ  グループ鍵
ＵＫ  ユニキャスト鍵
ＫＫ  ユニキャスト／グループ鍵暗号化鍵
ＳＰＩU  ユーザ端末のセキュリティ指数
ＳＰＩAP  アクセスポイントのセキュリティ指数
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明の方法が依拠するネットワーク構造を示す図である。
【図２】この発明の認証プロセスを示す図である。
【図３】この発明の鍵交渉プロセスを示す図である。
【図４】この発明のユニキャスト鍵更新プロセスを示す図である。
【図５】この発明のグループ鍵通知プロセスを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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