(57)【要約】  本発明は、通信システムで、送信するデータが発生する場合に、第１の暗号化情報を用いて第２の暗号化情報を生成する段階と、データを第２の暗号化情報と第３の暗号化情報を用いて暗号化する段階と、暗号化されたデータと第１の暗号化情報を含む信号を生成して送信する段階とを有することを特徴とする信号送信方法及び装置を提供する。前記第１の暗号化情報は、例えば、前記通信システムのフレームナンバーが増加することによって増加されるロールオーバーカウンターである。
2008527899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信するデータが発生する場合に、第１の暗号化情報を用いて第２の暗号化情報を生成する段階と、
前記データを前記第２の暗号化情報と第３の暗号化情報を用いて暗号化する段階と、
前記暗号化されたデータと前記第１の暗号化情報を含む信号を生成して送信する段階と、
を有することを特徴とする通信システムの信号送信方法。
【請求項２】
前記第１の暗号化情報は、前記通信システムのフレームナンバーが増加することによって増加されるロールオーバーカウンターであることを特徴とする請求項１記載の通信システムの信号送信方法。
【請求項３】
前記第２の暗号化情報を生成する段階は、
前記フレームナンバーと前記ロールオーバーカウンターを連結(concatenating)し、その連結結果を予め設定されている回数だけ反復することによって前記第２の暗号化情報を生成することを特徴とする請求項２記載の通信システムで信号送信方法。
【請求項４】
前記データがＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)データである場合に、前記第３の暗号化情報はＭＢＳトラフィックキー(MBS  Traffic  Key：ＭＴＫ)であることを特徴とする請求項１記載の通信システムで信号送信方法。
【請求項５】
通信システムにおける信号送信装置であって、
第１の暗号化情報を用いて第２の暗号化情報を生成する第２の暗号化情報生成器と、
送信するデータが発生した場合に、前記データを前記第２の暗号化情報と第３の暗号化情報を用いて暗号化する暗号化器と、
前記暗号化されたデータと前記第１の暗号化情報を含む信号を生成して送信する信号生成器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
前記信号を送信するための送信器をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第１の暗号化情報は、前記通信システムのフレームナンバーが増加することによって増加されるロールオーバーカウンターであることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記第２の暗号化情報生成器は、前記フレームナンバーと前記ロールオーバーカウンターを連結し、その連結結果を予め設定されている回数だけ反復することによって前記第２の暗号化情報を生成することを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記データがＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)データである場合に、前記第３の暗号化情報はＭＢＳトラフィックキー(ＭＴＫ)であることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項１０】
通信システムにおけるＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)ストリームを送信する方法であって、
送信するＭＢＳデータが生成された場合に、前記通信システムのフレームナンバーとロールオーバーカウンター(Rollover  Counter：ＲＯＣ)を用いて初期カウンター値を生成する段階と、
前記初期カウンター値を１ずつ増加させてｎ個のカウンター値を生成する段階と、
前記ｎ個のカウンター値とＭＢＳトラフィックキー(ＭＴＫ)を用いてｎ個の暗号ブロックを生成する段階と、
前記ＭＢＳデータをｎ個のプレーンテキストにフラグメント化する段階と、
前記ｎ個のプレーンテキストと前記暗号ブロックを排他的論理和(ＸＯＲ)演算を遂行することによってＭＢＳストリームを生成する段階と、
前記ｎ個のＭＢＳストリームの一つと前記ＲＯＣをそれぞれ含むｎ個のＭＢＳペイロードを生成して送信する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ＲＯＣは前記フレームナンバーの増加により増加することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記初期カウンター値を生成する段階は、
前記フレームナンバーと前記ロールオーバーカウンターを連結し、その連結結果を予め設定されている回数だけ反復することによって前記初期カウンター値を生成することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
通信システムにおけるＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)ストリームを送信する装置であって、
前記通信システムのフレームナンバーとロールオーバーカウンター(ＲＯＣ)を用いて初期カウンター値を生成する初期カウンター値生成器と、
送信するＭＢＳデータが生成された場合に、前記初期カウンター値を１ずつ増加させてｎ個のカウンター値を生成するカウンターと、
前記ｎ個のカウンター値とＭＢＳトラフィックキー(ＭＴＫ)を用いてｎ個の暗号ブロックを生成するｎ個の暗号ブロック生成器と、
前記ＭＢＳデータがフラグメント化されて生成されたｎ個のプレーンテキストと前記暗号ブロックとについて排他的論理和(ＸＯＲ)演算を遂行し、ＭＢＳストリームを生成するｎ個のＸＯＲ演算器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記ｎ個のＭＢＳストリームの一つと前記ＲＯＣをそれぞれ含むｎ個のＭＢＳペイロードを生成するＭＢＳペイロード生成器と、
前記ｎ個のＭＢＳペイロードを送信する送信器と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ＲＯＣは前記フレームナンバーの増加によって増加することを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記初期カウンター値生成器は、前記フレームナンバーと前記ロールオーバーカウンターを連結し、その連結結果を予め設定されている回数だけ反復することによって前記初期カウンター値を生成することを特徴とする請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムで信号を暗号化(ciphering)/解読(deciphering)する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代通信システムでは、高速の伝送速度で多様なサービス品質(Quality  of  Service：以下、“ＱｏＳ”とする）を有するサービスをユーザーに提供するための活発な研究が進行されている。
【０００３】
無線近距離通信ネットワーク(Local  Area  Network：以下、“ＬＡＮ”とする)通信システム及び無線都市地域ネットワーク(Metropolitan  Area  Network：以下、“ＭＡＮ”とする)通信システムは、高速の伝送速度を支援する。ここで、無線ＭＡＮ通信システムは、広帯域無線接続(Broadband  Wireless  Access：以下、“ＢＷＡ”とする)通信システムとして、無線ＬＡＮ通信システムに比べてそのサービス領域が広く、さらに高速の伝送速度を支援する。次世代通信システムでは、比較的高い伝送速度を保証する無線ＬＡＮ及びＭＡＮ通信システムに加入者端末機(Subscriber  Station：以下、“ＳＳ”とする）の移動性(mobility）とＱｏＳを保証することができる新たな通信システムを開発し、次世代通信システムによって提供される高速サービスを支援することができる研究が活発に進行されている。
【０００４】
無線ＭＡＮ通信システムの物理チャンネル(physical  channel)における広帯域(broadband)伝送ネットワークを支援するために直交周波数分割多重(Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing：以下、“ＯＦＤＭ”とする)方式及び直交周波数分割多重接続(Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access：以下、“ＯＦＤＭＡ”とする)方式を適用したシステムは、ＩＥＥＥ(Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers)８０２.１６標準に基づいており、ここではこのシステムを“ＩＥＥＥ８０２.１６通信システム”と称する。ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムは無線ＭＡＮ通信システムにおいてＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ方式を適用するため、物理チャンネル信号は複数の副搬送波(subcarrier)を通じて伝送されることによって高速データ伝送が可能である。以下、説明の便宜のために、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムは、ＢＷＡ通信システムの一例として説明する。
【０００５】
上記したように、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムでは高速データ伝送を提供するために、特にリソースの使用量を最小化しながらも同一のサービスを複数のＳＳに提供することが可能なマルチキャスト及びブロードキャストサービス(Multicast  and  Broadcast  Service：以下、“ＭＢＳ”とする)に対する研究が活発に進行されている。ＭＢＳでサービス事業者が一番考慮することは、ユーザー認証と課金の問題である。したがって、ＭＢＳデータを受信するＳＳに対してユーザーの認証及び課金を遂行するために、ＳＳがＭＢＳデータを受信し始めた時点とＭＢＳデータの受信を中断した時点を正確に検出しなければならない。このために、ＭＢＳデータを送信する送信器、例えば基地局(ＢＳ）はサービス料の課金が可能な受信者、例えばＳＳのみに受信可能なＭＢＳデータを暗号化する。ＭＢＳデータを受信する場合に、ＳＳは、暗号化されたＭＢＳデータを解読しなければならない。
【０００６】
ＢＳによって暗号化されたＭＢＳデータを解読するために、ＢＳは、ＳＳにその解読のための情報を送信しなければならない。
【０００７】
ここで、図１及び図２を参照して、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで使用された暗号化及び解読方式を定義するためのＡＥＳ(Advanced  Encryption  Standard)-ＣＴＲ(Counter  Mode  Encryption)モードでの暗号化/解読動作について説明する。
【０００８】
図１は、一般的なＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで使用されるＭＢＳペイロード(payload)フォーマットを示す。
図１を参照すると、ＭＢＳペイロードは、包括媒体接続制御(Medium  Access  Control：以下、“ＭＡＣ”とする)ヘッダー(Generic  ＭＡＣ  header：以下、“ＧＭＨ”とする)フィールド１１１と、ＮＯＮＣＥフィールド１１３と、ＭＢＳストリームフィールド１１５と、ＣＲＣ(Cyclic  Redundancy  Check)フィールド１１７とを含む。
【０００９】
ＧＭＨヘッダーフィールド１１１は、予め定められた長さを有するＭＡＣヘッダーであるＧＭＨヘッダーを含む。ＮＯＮＣＥフィールド１１３は、ＡＥＳ-ＣＴＲモードでカウンターの初期カウンター値を生成するために使用されるノンス(nonce)を含む。ＭＢＳストリームフィールド１１５は、ＭＢＳストリームを含む。ＣＲＣフィールド１１７は、ＭＢＳペイロードの誤り発生を確認するためのＣＲＣ値を含む。ＭＢＳストリームフィールド１１５に含まれたＭＢＳストリームは、暗号化されたＭＢＳデータから生成される。ノンスのサイズは、暗号化以前のＭＢＳデータと同一のサイズを有することが望ましい。しかしながら、このノンスのサイズは、暗号化以前のＭＢＳデータのサイズと必ずしも同一である必要はない。ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで、このノンスのサイズは３２ビットに設定されている。
【００１０】
図２は、一般的なＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのＡＥＳ-ＣＴＲモードで使用されるＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置の構造を示すブロック構成図である。
図２を参照すると、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器２００と、初期カウンター値生成器２１１を含む。このＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器２００は、カウンター２１３と、ｎ個の暗号ブロック生成器、すなわち第１〜第ｎの暗号ブロック生成器２１５-１〜２１５-ｎと、ｎ個の排他的論理和(exclusive  OR：以下、“ＸＯＲ”とする)演算器、すなわち第１〜第ｎのＸＯＲ演算器２１７-１〜２１７-ｎとを含む。
【００１１】
送信するＭＢＳデータが発生すると、この送信するＭＢＳデータ、ノンス、及びＭＢＳトラフィックキー(MBS  Traffic  Key：以下、“ＭＴＫ”とする)がＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器２００に入力される。ここで、ＭＢＳデータは、ｎ個のプレーンテキスト(plain  text)、すなわち第１〜第ｎのプレーンテキストにフラグメント化(fragment)される。このｎ個のプレーンテキストの各々は、該当ＸＯＲ演算器に入力される。すなわち、第１のプレーンテキストは第１のＸＯＲ演算器２１７-１に入力され、同様に、第ｎのプレーンテキストは第ｎのＸＯＲ演算器２１７-ｎに入力される。ノンスは、現在ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで３２ビットのランダムナンバー(random  number）に設定されている。この３２ビットのノンスは、初期カウンター値生成器２１１に入力される。ＭＴＫは、第１〜第ｎの暗号ブロック生成器２１５-１〜２１５-ｎに入力される。
【００１２】
初期カウンター値生成器２１１は、ノンスを受信して予め定められた回数、例えば４回反復して１２８ビットの初期カウンター値を生成する。すると、初期カウンター値生成器２１１は、カウンター２１３に生成された初期カウンター値を出力する。カウンター２１３は、初期カウンター値生成器２１１から初期カウンター値を受信し、１ずつｎ回増加させてｎ個のカウンター値を生成する。カウンター２１３は、このｎ個のカウンター値の各々を該当暗号ブロック生成器に出力する。すなわち、カウンター２１３は、初期カウンター値を１ずつ増加させることによって生成された第１のカウンター値を第１の暗号ブロック生成器２１５-１に出力する。カウンター２１３は、初期カウンター値を２ずつ増加させることによって生成された第２のカウンター値を第２の暗号ブロック生成器２１５-２に出力する。このように、カウンター２１３は、初期カウンター値をｎずつ増加させることによって生成された第ｎのカウンター値を第ｎの暗号ブロック生成器２１５-ｎに出力する。
【００１３】
ｎ個の暗号ブロック生成器の各々は、ＭＴＫとカウンター２１３から出力されたカウンター値を受信して暗号ブロックを生成し、該当ＸＯＲ演算器にこの暗号ブロックを出力する。すなわち、第１の暗号ブロック生成器２１５-１は、カウンター２１３から出力された第１のカウンター値とＭＴＫを用いて第１の暗号ブロックを生成してから、第１のＸＯＲ演算器２１７-１にこの暗号ブロックを出力する。このように、第ｎの暗号ブロック生成器２１５-ｎは、カウンター２１３から出力された第ｎのカウンター値とＭＴＫを用いて第ｎの暗号ブロックを生成し、第ｎのＸＯＲ演算器２１７-ｎにこの暗号ブロックを出力する。
【００１４】
ｎ個のＸＯＲ演算器の各々は、該当暗号ブロック生成器から出力された暗号ブロックと該当プレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、ＭＢＳストリームを出力する。すなわち、第１のＸＯＲ演算器２１７-１は、第１の暗号ブロック生成器２１５-１から出力された第１の暗号ブロックと第１のプレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、第１のＭＢＳストリームを生成して出力する。このように、第ｎのＸＯＲ演算器２１７-ｎは、第ｎの暗号ブロック生成器２１５-ｎから出力された第ｎの暗号ブロックと第ｎのプレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、第ｎのＭＢＳストリームを生成して出力する。
【００１５】
上記したように、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器は、同一のＭＴＫを使用するため、より安定した暗号化は、同一のＭＴＫを使用して、時区間(time interval)中にカウンターの初期カウンター値を変化させることによって遂行可能である。現在ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムはノンスをランダムナンバーの形態で発生するため、以前の時区間、すなわちＭＴＫの更新(refresh)以前に使用された初期カウンター値が次の時区間で再使用される可能性がある。この場合に、暗号化動作の安定性は保証されない。初期カウンター値の反復又は初期カウンター値間の衝突(collision)を避けることが非常に重要である。同一のＭＴＫを使用する時区間で初期カウンター値が同一である場合にハッキング(hacking)の危険性が存在するため、初期カウンター値は、同一のＭＴＫを使用する時区間において反復されないようにしなければならない。
【００１６】
暗号化の安定性だけでなく暗号化及び解読のために追加的に送信されるべきデータの量を最小化することも、システムの全体性能を考慮するときに非常に重要である。しかしながら、現在ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムではＭＢＳストリームを送信するためにＭＢＳストリームごとに３２ビットのノンスを共に送信しなければならないため、データ送信容量がこのノンスによって低下される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、通信システムにおける信号の暗号化/解読装置及び方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、通信システムでＡＥＳ(Advanced Encryption Standard)-ＣＴＲ(Counter mode)モード時に、初期カウンター値間の衝突を避けることができる信号の暗号化/解読装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、通信システムでＡＥＳ-ＣＴＲモード時に追加データ送信を最小化することができる信号の暗号化/解読装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記のような目的を達成するために、本発明は、通信システムにおける信号送信装置であって、第１の暗号化情報を用いて第２の暗号化情報を生成する第２の暗号化情報生成器と、送信するデータが発生した場合に、前記データを前記第２の暗号化情報と第３の暗号化情報を用いて暗号化する暗号化器と、前記暗号化されたデータと前記第１の暗号化情報を含む信号を生成して送信する信号生成器とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、通信システムにおけるＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)ストリームを送信する装置であって、前記通信システムのフレームナンバーとロールオーバーカウンター(ＲＯＣ)を用いて初期カウンター値を生成する初期カウンター値生成器と、送信するＭＢＳデータが生成された場合に、前記初期カウンター値を１ずつ増加させてｎ個のカウンター値を生成するカウンターと、前記ｎ個のカウンター値とＭＢＳトラフィックキー(ＭＴＫ)を用いてｎ個の暗号ブロックを生成するｎ個の暗号ブロック生成器と、前記ＭＢＳデータがフラグメント化されて生成されたｎ個のプレーンテキストと前記暗号ブロックについて排他的論理和(ＸＯＲ)演算を遂行し、ＭＢＳストリームを生成するｎ個のＸＯＲ演算器とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、送信するデータが発生する場合に、第１の暗号化情報を用いて第２の暗号化情報を生成する段階と、前記データを前記第２の暗号化情報と第３の暗号化情報を用いて暗号化する段階と、前記暗号化されたデータと前記第１の暗号化情報を含む信号を生成して送信する段階とを有することを特徴とする通信システムの信号送信方法を提供する。
【００２１】
さらに、本発明は、通信システムにおけるＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)ストリームを送信する方法であって、送信するＭＢＳデータが生成された場合に、前記通信システムのフレームナンバーとロールオーバーカウンター(Rollover  Counter：ＲＯＣ)を用いて初期カウンター値を生成する段階と、前記初期カウンター値を１ずつ増加させてｎ個のカウンター値を生成する段階と、前記ｎ個のカウンター値とＭＢＳトラフィックキー(ＭＴＫ)を用いてｎ個の暗号ブロックを生成する段階と、前記ＭＢＳデータをｎ個のプレーンテキストにフラグメント化する段階と、前記ｎ個のプレーンテキストと前記暗号ブロックを排他的論理和(ＸＯＲ)演算を遂行することによってＭＢＳストリームを生成する段階と、前記ｎ個のＭＢＳストリームの一つと前記ＲＯＣをそれぞれ含むｎ個のＭＢＳペイロードを生成して送信する段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、同一のＭＴＫを使用する時区間でも暗号化/解読のための初期化カウンター値を変更させることによって安定した暗号化/解読を可能にする。また、本発明は、暗号化/解読のために送信すべき追加データに対応するＲＯＣを新たに提案することによって、追加データ送信によるデータ送信容量の低下を減少させて全体のデータ送信容量を増加させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記の説明で、本発明による動作の理解のために必要な部分だけを説明し、その他の部分に関する説明は本発明の要旨を簡単明瞭にするために省略する。
【００２４】
本発明は、通信システムで信号を暗号化(ciphering)/解読(deciphering)する装置及び方法を提案する。この信号暗号化/解読装置及び方法は、広帯域無線接続(Broadband  Wireless  Access：ＢＷＡ)通信システムに対応するＩＥＥＥ(Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers)８０２.１６通信システムを一例として説明される。本発明により提案された信号暗号化/解読装置及び方法は、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムだけでなく他の通信システムにも適用可能である。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態によるＩＥＥＥ８０２.１６通信システムの信号送信装置の構造を示すブロック構成図である。
図３を参照すれば、信号送信装置は、ＡＥＳ(Advanced  Encryption  Standard)-ＣＴＲ(Counter  Mode)モードで使用されるＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置と、ＭＢＳ(Multicast  and  Broadcast  Service)ペイロード生成器４５０を含む。ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、初期カウンター値生成器３００とＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００を含む。ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００の構造は図４を参照して後述するため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２６】
ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのＭＢＳに関する研究が活発に進行されている。ＭＢＳデータは、ＭＢＳを提供するために、送信器(例えば、基地局(ＢＳ))と受信器(例えば、加入者端末(ＳＳ))との間の暗号化及び解読が必要であるため、ＭＢＳを提供するためのＡＥＳ-ＣＴＲモードと暗号化/解読方式を定義している。基地局は、ＳＳが暗号化されたＭＢＳデータを解読できるように、ＳＳに解読のための情報を送信しなければならない。ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムでは、解読のための情報として初期カウンター値を生成するために使用されるデータをＭＢＳペイロードに含ませて送信しなければならない。本発明は、初期カウンター値を生成するために使用されるデータとしてＲＯＣ(Rollover  Counter)を提案する。ここで、ＲＯＣは、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムの物理(ＰＨＹ)階層で使用するフレームナンバーが増加する度に増加する値である。例えば、ＲＯＣは８ビットで表現される。また、ＩＥＥＥ８０２.１６通信システムではフレームナンバーは２４ビットで表現される。
【００２７】
したがって、本発明では８ビットのＲＯＣと２４ビットのフレームナンバーを用いて３２ビットを生成し、この３２ビットを予め設定された設定回数、例えば４回反復して１２８ビットの初期化カウンター値を生成する。その結果、本発明によれば、同一のＭＢＳトラフィックキー(MBS  Traffic  Key：ＭＴＫ)が使用される時区間でフレームナンバー又はＲＯＣの変更により初期カウンター値間の衝突が発生しないため、信頼性のある暗号化及び解読が可能になる。すなわち、ＭＴＫの更新(refresh)周期をＲＯＣが反復される周期より長く設定すれば、初期カウンター値が再使用されないため、信頼性のある暗号化及び解読が可能になる。
【００２８】
図３を参照すれば、初期カウンター値生成器３００は、ＩＥＥＥ８０２.16通信システムのＰＨＹ階層のフレームナンバーが増加する度にＲＯＣを増加させる。初期カウンター値生成器３００は、２４ビットのフレームナンバーと８ビットのＲＯＣを連結(concatenation)させて３２ビットを生成して４回反復して１２８ビットの初期カウンター値を生成し、その値をＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００に出力する。また、初期カウンター値生成器３００は、ＭＢＳペイロード生成器４５０にＲＯＣを出力する。
【００２９】
送信するＭＢＳデータが発生する場合に、送信するＭＢＳデータと、ＭＴＫと、初期カウンター値がＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００に入力される。ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器4００は、ＭＢＳデータと、ＭＴＫと、初期カウンター値を受信してＭＢＳデータを暗号化してＭＢＳストリームを生成した後に、ＭＢＳペイロード生成器４５０に出力する。ＭＢＳペイロード生成器４５０は、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００から出力されたＭＢＳストリームと、初期カウンター値生成器３００から出力されるＲＯＣとを含むＭＢＳペイロードを生成する。また、ＭＢＳペイロードの送信のための送信器の構造は図３に示されていない。ＭＢＳペイロードは、送信器を通じて該当ＳＳに送信される。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態によるＭＢＳペイロードフォーマットを示す。
図４を参照すると、ＭＢＳペイロードは、包括媒体接続制御(Mediuｍ  Access  Control：ＭＡＣ)ヘッダー(ＧＭＨ)フィールド４１１と、ＲＯＣフィールド４１３と、ＭＢＳストリームフィールド４１５と、ＣＲＣ(Cyclic  Redundancy  Check)フィールド４１７とを含む。
【００３１】
ＧＭＨフィールド４１１は、予め定められた長さを有するＭＡＣヘッダーに対応するＧＭＨを含む。ＲＯＣフィールド４１３は、ＡＥＳ-ＣＴＲモードでカウンターの初期カウンター値を生成するために使用されるＲＯＣを含む。ＭＢＳストリームフィールド４１５は、ＭＢＳストリームを含む。ＣＲＣフィールド４１７は、ＭＢＳペイロードの誤り発生を確認するためのＣＲＣを含む。ここで、ＭＢＳストリームフィールド４１５に含まれたＭＢＳストリームは、暗号化されたＭＢＳデータから生成される。ＲＯＣサイズは上記したように８ビットである。したがって、一般的なＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで、初期カウンター値を生成するために使用された３２ビットのノンスに比べてそのサイズが小さく、データ送信の観点で利得が得られる。
【００３２】
図５は、図３のＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００の構造を示すブロック構成図である。
図５を参照すると、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００は、カウンター４１２と、ｎ個の暗号ブロック生成器、すなわち第１〜第ｎの暗号ブロック生成器４１３-１〜４１３-ｎと、ｎ個の排他的論理和(ＸＯＲ)演算器、すなわち第１〜第ｎのＸＯＲ演算器４１５-１〜４１５-ｎを含む。
【００３３】
送信するＭＢＳデータが発生すると、この送信するＭＢＳデータ、初期カウンター値、及びＭＢＳトラフィックキー(MBS  Traffic  Key：以下、“ＭＴＫ”とする)がＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００に入力される。ここで、ＭＢＳデータは、ｎ個のプレーンテキスト(plain  text)、すなわち第１〜第ｎのプレーンテキストにフラグメント化(fragment)される。このｎ個のプレーンテキストの各々は、該当ＸＯＲ演算器に入力される。すなわち、第１のプレーンテキストは第１のＸＯＲ演算器４１５-１に入力され、同様に、第ｎのプレーンテキストは第ｎのＸＯＲ演算器４１５-ｎに入力される。ＭＴＫは、第１〜第ｎの暗号ブロック生成器４１３-１〜４１３-ｎに入力される。
【００３４】
カウンター４１２は、初期カウンター値を受信し、１ずつｎ回増加させてｎ個のカウンター値を生成する。カウンター４１２は、このｎ個のカウンター値の各々を該当暗号ブロック生成器に出力する。すなわち、カウンター４１２は、初期カウンター値を１ずつ増加させることによって生成された第１のカウンター値を第１の暗号ブロック生成器４１３-１に出力する。カウンター４１２は、初期カウンター値を２ずつ増加させることによって生成された第２のカウンター値を第２の暗号ブロック生成器４１３-２に出力する。このように、カウンター４１２は、初期カウンター値をｎずつ増加させることによって生成された第ｎのカウンター値を第ｎの暗号ブロック生成器４１３-ｎに出力する。
【００３５】
ｎ個の暗号ブロック生成器の各々は、ＭＴＫとカウンター４１２から出力されたカウンター値を受信して暗号ブロックを生成し、該当ＸＯＲ演算器にこの暗号ブロックを出力する。第１の暗号ブロック生成器４１３-１は、カウンター４１２から出力された第１のカウンター値とＭＴＫを用いて第１の暗号ブロックを生成してから、第１のＸＯＲ演算器４１５-１にこの暗号ブロックを出力する。このように、第ｎの暗号ブロック生成器４１３-ｎは、カウンター４１２から出力された第ｎのカウンター値とＭＴＫを用いて第ｎの暗号ブロックを生成し、第ｎのＸＯＲ演算器４１５-ｎにこの暗号ブロックを出力する。
【００３６】
ｎ個のＸＯＲ演算器の各々は、該当暗号ブロック生成器から出力された暗号ブロックと該当プレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、ＭＢＳストリームを出力する。すなわち、第１のＸＯＲ演算器４１５-１は、第１の暗号ブロック生成器４１３-１から出力された第１の暗号ブロックと第１のプレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、第１のＭＢＳストリームを生成して出力する。このように、第ｎのＸＯＲ演算器４１５-ｎは、第ｎの暗号ブロック生成器４１３-ｎから出力された第ｎの暗号ブロックと第ｎのプレーンテキストを受信してＸＯＲ演算を遂行し、第ｎのＭＢＳストリームを生成してＭＢＳペイロード生成器４５０に出力する。
【００３７】
図６は、本発明の実施形態によるＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化過程を示すフローチャートである。
図６を参照すると、ステップＳ６１１で、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、送信するＭＢＳデータが入力されるときに、フレームナンバーとＲＯＣを用いてｎ個の初期カウンター値を生成する。ステップＳ６１３で、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、ＭＢＳデータをフラグメント化してｎ個のプレーンテキストを生成する。ステップＳ６１５で、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、ｎ個の初期カウンター値とＭＴＫを用いてｎ個の暗号ブロックを生成する。ステップＳ６１７で、ＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置は、ｎ個のプレーンテキストの各々とｎ個の暗号ブロックをＸＯＲ演算によってｎ個のＭＢＳストリームを生成する。すると、上記の過程は終了する。
【００３８】
以上、本発明の具体的な実施形態に関して詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明なことであろう。したがって、本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びこの特許請求の範囲と均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一般的なＩＥＥＥ８０２.１６通信システムで使用されるＭＢＳペイロードフォーマットを示す図である。
【図２】一般的なＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのＡＥＳ-ＣＴＲモードで使用されるＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化装置の構成を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態によるＩＥＥＥ８０２.１６通信システムの信号送信装置の構成を示すブロック構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるＭＢＳペイロードフォーマットを示す図である。
【図５】図３のＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化器４００の構成を示すブロック構成図である。
【図６】本発明の実施形態によるＩＥＥＥ８０２.１６通信システムのＡＥＳ-ＣＴＲ暗号化処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
３００  初期カウンター値生成器
４００  ＡＥＳ−ＣＴＲ暗号化器
４５０  ＭＢＳペイロード生成器
【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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【国際調査報告】
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