(57)【要約】  あるモバイル端末による第１のネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのセキュアハンドオーバをサポートする方法であって、前記ネットワークのトポロジに基づき、前記第１のネットワークエレメントに対して、前記第１のネットワークエレメントからのハンドオーバ先の候補ネットワークエレメントを自動的に決定するステップと、セキュリティアソシエーションに基づいてハンドオーバをサポートするために、前記候補ネットワークエレメントと前記第１のネットワークエレメントとの間のセキュリティアソシエーションを生成するステップとを含む方法。
2008511223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あるモバイル端末による第１のネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのセキュアハンドオーバをサポートする方法であって、
前記ネットワークのトポロジに基づき、前記第１のネットワークエレメントに対して、前記第１のネットワークエレメントからのハンドオーバ先の候補となることが期待される候補ネットワークエレメントを自動的に決定するステップと、
セキュリティアソシエーションに基づくハンドオーバをサポートするために、前記候補ネットワークエレメントと前記第１のネットワークエレメントとの間のセキュリティアソシエーションを生成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のネットワークエレメントの近隣のネットワークエレメントがハンドオーバ先の候補ネットワークエレメントとして決定されるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置する１つ以上のモバイルステーションと前記候補ネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するステップをさらに含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
新たなモバイルステーションによる前記第１のネットワークエレメントのエリアへの進入、または前記ネットワーク内のあるネットワークエレメントの追加、削除または移動のうちの少なくとも１つに基づいて、生成された前記セキュリティアソシエーションを更新するステップをさらに含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置するモバイルステーションの特性またはパラメータに依存して前記セキュリティアソシエーションを生成するステップをさらに含む請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記セキュリティアソシエーションを生成するステップは、
セキュリティサーバにより、候補エレメントと前記第１のネットワークエレメントとのペア毎に複数のセキュリティアソシエーションを生成するステップと、
前記複数のセキュリティアソシエーションを前記第１のネットワークエレメントへと送信するステップと、
前記複数のセキュリティアソシエーションを前記第１のネットワークエレメントから前記候補エレメントの各々へと送信するステップと
を含むものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のネットワークエレメントと候補エレメントとからなるあるペアに対するセキュリティアソシエーションは、
前記第１のネットワークエレメントと通信するために前記第１のネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料と、
前記候補ネットワークエレメントと通信するために必要な前記候補ネットワークエレメントの鍵とする材料と
を含むものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のネットワークエレメントと通信するために前記第１のネットワークエレメントに関連付けられた前記鍵とする材料は、前記候補ネットワークエレメントと通信するため必要な前記候補ネットワークエレメントの前記鍵とする材料によって暗号化されるものであり、
前記暗号化された鍵とする材料は、前記候補エレメントによる復号化の後に前記第１のネットワークエレメントと前記候補ネットワークエレメントとの間の直接的な通信または直接的なハンドオーバを可能にするために、前記候補エレメントへと送信されるものである、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
起点となるネットワークエレメントと前記候補エレメントとの間のセキュリティアソシエーションを更新するために反復して実行される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
新たなネットワークエレメントの前記ネットワークへの追加によりトリガされる請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
あるネットワークエレメントが所定の時間にわたってアイドル状態の場合に、該ネットワークエレメントは近傍グラフから削除されるものである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記候補エレメントの決定は、前記候補エレメントのマルチホップ構造を取得するために、前記第１のネットワークエレメントの近隣のエレメントのほかにエレメントの選択を含むものである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ホップ数はネットワークポリシにより決定されるものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
候補エレメントまたはホップ数のうちのいずれかまたは両方の決定は、ある候補エレメントへとハンドオーバを行う第１のネットワークエレメントの実際的な能力または可能性に影響を与える環境的な影響に基づいて行われるものである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
候補エレメントの決定は、第１のネットワークエレメントのロケーションまたは他のネットワークエレメントのロケーションのうちのいずれかまたは両方と、あるネットワークエレメントへのハンドオーバの能力または可能性のうちのいずれかまたは両方に影響を与えるこれらロケーションの環境的な条件とに基づくものである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
候補エレメントの決定は、第１のネットワークエレメントの移動、別のネットワークエレメントの移動またはユーザの移動のうちの少なくとも１つに基づくものである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
候補エレメントの決定は、ネットワークエレメントが所与のロケーションに位置する場合に信号強度がどのようになるかを表すサイトサーベイ情報に基づくものである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
候補エレメントの決定は、どのネットワークエレメントがハンドオーバの候補として用いる意味がないかを表す地理的な情報に基づくものである、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記地理的な情報は、ロケーションに関する情報に基づいて決定され、ある候補エレメントに対してハンドオーバが実行される確率または可能性に影響を与える環境的な影響を考慮するものである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
移動に基づいた、候補エレメントの再決定を可能にするために、前記第１のネットワークエレメントまたはその他のネットワークエレメントの移動について候補エレメントの決定を行うユニットへと通知するステップをさらに含む請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記移動が近傍グラフの再生成を行うために十分に有意であるかどうかを決定するステップをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のネットワークエレメントの近隣にある一連のエレメントが移動により変化した場合に前記移動が十分に有意であると判断されるものである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のネットワークエレメントと１つ以上の前記候補ネットワークエレメントとの間でコンテキストパラメータを送信するステップをさらに含む請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
あるモバイル端末による第１のネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのセキュアハンドオーバをサポートする装置であって、
前記ネットワークのトポロジに基づき、前記第１のネットワークエレメントに対して、前記第１のネットワークエレメントからのハンドオーバ先の候補ネットワークエレメントを自動的に決定するモジュールと、
セキュリティアソシエーションに基づくハンドオーバをサポートするために、前記候補ネットワークエレメントと前記第１のネットワークエレメントとの間のセキュリティアソシエーションを生成するモジュールと
を備える装置。
【請求項２５】
前記第１のネットワークエレメントの近隣のネットワークエレメントがハンドオーバ先の候補ネットワークエレメントとして決定されるものである、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置する１つ以上のモバイルステーションと前記候補ネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するモジュールをさらに備える請求項２４または２５に記載の装置。
【請求項２７】
新たなモバイルステーションの前記第１のネットワークエレメントのエリアへの進入、または前記ネットワーク内のあるネットワークエレメントの追加、削除または移動のうちの少なくとも１つに基づいて、生成された前記セキュリティアソシエーションを更新するモジュールをさらに備える請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置するモバイルステーションの特性またはパラメータに依存して前記セキュリティアソシエーションを生成するモジュールをさらに備える請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記セキュリティアソシエーションを生成するモジュールは、
候補エレメントと前記第１のネットワークエレメントとのペア毎に複数のセキュリティアソシエーションを生成するモジュールと、
前記複数のセキュリティアソシエーションを前記第１のネットワークへと送信するモジュールと、
前記複数のセキュリティアソシエーションを前記第１のネットワークエレメントから前記候補エレメントの各々へと送信するモジュールと
を備えるものである、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のネットワークエレメントと候補エレメントとからなるペアに対するセキュリティアソシエーションは、
前記第１のネットワークエレメントと通信するために前記第１のネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料と、
前記候補ネットワークエレメントと通信するために必要な前記候補ネットワークエレメントの鍵とする材料と
を含むものである、請求項２４〜２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１のネットワークエレメントと通信するために、前記第１のネットワークエレメントに関連付けられた前記鍵とする材料は、前記候補ネットワークエレメントと通信するために必要な前記候補ネットワークエレメントの前記鍵とする材料により暗号化されるものであり、
前記暗号化された鍵とする材料は、前記候補エレメントによる復号化の後に前記第１のネットワークエレメントと前記候補ネットワークエレメントとの間の直接的な通信または直接的なハンドオーバを可能にするために、前記候補エレメントへと送信されるものである、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記候補エレメントを決定するモジュールと前記セキュリティアソシエーション生成するモジュールとは、起点となるネットワークエレメントと前記候補エレメントとの間のセキュリティアソシエーションを更新するために反復して動作するものである、請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
新たなネットワークエレメントの前記ネットワークへの追加により、前記候補エレメントを決定するモジュールと前記セキュリティアソシエーションを生成するモジュールとの動作をトリガするモジュールをさらに備える請求項２４〜３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
あるネットワークエレメントが所定の時間にわたってアイドル状態の場合に、該ネットワークエレメントは前記近傍グラフから削除されるものである、請求項２４〜３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
候補エレメントの決定は、候補エレメントのマルチホップ構造を取得するために第１のネットワークエレメントの近隣のエレメントのほかにエレメントの選択を含むものである、請求項２４〜３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
ホップ数はネットワークポリシにより決定されるものである、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
候補エレメントまたはホップ数のうちのいずれかまたは両方の決定は、ある候補エレメントへとハンドオーバを行う第１のネットワークエレメントの実際的な能力または可能性に影響を与える環境的な影響に基づいて行われるものである、請求項２４〜３６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
候補エレメントの決定は、第１のネットワークエレメントのロケーションまたは他のネットワークエレメントのロケーションのうちのいずれかまたは両方と、あるネットワークエレメントへのハンドオーバの能力または可能性のうちのいずれかまたは両方に影響を与えるこれらロケーションの環境的な条件とに基づくものである、請求項２４〜３７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３９】
候補エレメントの決定は、第１のネットワークエレメントの移動、別のネットワークエレメントの移動またはユーザの移動のうちの少なくとも１つに基づくものである、請求項２４〜３８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４０】
候補エレメントの決定は、あるネットワークエレメントが所与のロケーションに位置する場合に信号強度がどのようになるかを表すサイトサーベイ情報に基づくものである、請求項２４〜３９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４１】
候補エレメントの決定は、どのネットワークエレメントがハンドオーバの候補として用いる意味がないかを表す地理的な情報に基づくものである、請求項２４〜４０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
前記地理的な情報は、ロケーションに関する情報に基づいて決定され、ある候補エレメントに対してハンドオーバが実行される確率または可能性に影響を与える環境的な影響を考慮するものである、請求項２４〜４１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
移動に基づいた、候補エレメントの再決定を可能にするために、前記第１のネットワークエレメントまたはその他のネットワークエレメントの移動について候補エレメントの決定を行うユニットに対して通知するモジュールをさらに備える請求項２４〜４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
前記移動が近傍グラフの再生成を行うために十分に有意であるかどうかを決定するモジュールをさらに備える請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記第１のネットワークエレメントの近隣の一連のエレメントが前記移動により変化した場合に前記移動が十分に有意であると判断されるものである、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記第１のネットワークエレメントと１つ以上の前記候補ネットワークエレメントとの間でコンテキストパラメータを送信するモジュールをさらに備える請求項２４〜４５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４７】
コンピュータ上で、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法を実行するコンピュータプログラム命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項４８】
請求項４７に記載のコンピュータプログラムが記憶されている記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセキュアハンドオーバのための方法および装置に関し、具体的には、ネットワークトポロジに基づいたハンドオーバの候補の選択と、これら候補との信頼関係の生成とに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ますます多くの通信リンクがワイヤレスネットワークを通して実装されている。このようなワイヤレスネットワークは、一般的にいわゆるセルラーネットワークとも呼ばれる携帯電話通信ネットワーク、無線ＬＡＮのようなワイヤレスコンピュータネットワーク、または、多種多様なネットワークテクノロジーおよび対応する端末を含むハイブリッドネットワークを含んでいる。
【０００３】
ワイヤレスネットワークの一般的な特性は、通常、ワイヤレスネットワークがセルによって組織化されること、すなわち、ある端末が、その端末を取り囲むある特定の範囲または領域に対して機能するいわゆるアクセスポイントを介してネットワークにアクセスできることにある。したがって、同一のセルには存在していない個々の端末間の通信は、アクセスポイントから情報を受信することと、その情報の所定の受信先である端末装置の近隣にある別のアクセスポイントに向けてその情報を配信することとを行うバックボーンネットワークを通して実現されるか、または、アクセスポイントが、受信する所定の端末が位置する範囲に達するまで、その情報をアクセスポイントからアクセスポイントへ送信することによって実現される。
【０００４】
このようなタイプのネットワークの大きな利点は、端末装置（携帯電話機、ＰＤＡ、ポータブルコンピュータなど）のユーザが、ネットワークを介して別のユーザとの通信リンクを維持しながら移動できるということである。しかし、これらのタイプのネットワークに生じる問題の１つは、ユーザがあるセルの範囲を離脱することがあるために、ユーザおよびそのユーザの端末がアクセスポイントまたは基地局の範囲を離脱してもなお通信リンクを維持する仕組みが必要ということである。
【０００５】
あるセルの範囲を離脱しても通信を維持するために、端末は、移動した後のユーザのロケーションをカバーする範囲を有する別のセルを介して、アクセスを行い、通信リンクを維持しなければならない。このような手順は、一般的に「ハンドオーバ」と呼ばれている。従来の手順に基づいてハンドオーバを行うためには、新たなアクセスポイントまたは基地局に関してモバイル端末の認証および承認を行う必要がある。これについては、図１を参照して概略的に説明する。
【０００６】
図１は、モバイル端末と通信可能なある範囲１００を有する第１のアクセスポイントＡＰ１と、この範囲内に位置しており、別のアクセスポイントＡＰ２のサービス範囲１１０へ移動するモバイル端末ＭＴ１とを示している。ネットワークへの不正アクセスを防止し、アクセスの適切な制御とネットワークによって提供されるサービスの課金および構築とを確保するために、課金のみならず何らかの認証および承認を行わなければならない。一般的にこの種のタスクは、図１に示されている認証（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）、承認（ａｕｔｈｏｒｉｓａｔｉｏｎ）および課金（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）（ＡＡＡ）サーバによって実行される。ＡＡＡサーバは、端末がネットワークにアクセスしようとするときに、認証および承認のチェックを行い、通信セッションのための鍵の生成および配信、提供サービスの課金などの一般的なセキュリティ環境を受け持つ。
【０００７】
モバイル端末ＭＴ１が、例えば、アクセスポイントＡＰ１を介してネットワークにアクセスするとき、ＡＰ１は、最初にモバイル端末ＭＴ１を特定、認証し、次に通信セッションで使用する暗号鍵のような何らかのセキュリティ環境について取り決めるためにＡＡＡサーバと通信する。その後、モバイル端末ＭＴ１がアクセスポイントＡＰ２の範囲１１０へ移動する場合、認証および承認を実行するためにアクセスポイントＡＰ２を介してＡＡＡサーバと通信することにより、新たなアクセスポイントＡＰ２に関して同じ認証および承認の手順を実行しなければならない。
【０００８】
この手順には時間がかかるが、その理由は、セキュアハンドオーバ毎にＡＡＡサーバが通信して、最初に認証をチェックし、次に新たなセル内の新たな（「セキュリティコンテキスト」または「セキュリティアソシエーション」とも呼ばれる）セキュリティ環境を取り決めることにより、新たなセキュリティ環境を生成する必要があるからである。
【０００９】
前記に鑑みて、本発明の目的は、セキュアハンドオーバを実行するためのさらに効率的な技術を提供することである。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の一態様によれば、モバイル装置がハンドオーバ可能な近隣のネットワークエレメント間での信頼関係の生成を利用するセキュアハンドオーバをサポートする方法が提供される。アクセスポイントのような近隣のネットワークエレメント間でこのような信頼関係が生成されると、ＡＡＡサーバとの通信を通してモバイル装置を再認証する必要性を回避することにより、さらに速くさらに効率的な方法でハンドオーバを行うことができる。
【００１１】
一態様によれば、本方法は、ハンドオーバが実行可能な近隣のネットワークエレメント（アクセスポイント）の特定を含むデータセットである近傍グラフ（ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ  ｇｒａｐｈ）と、ＡＡＡサーバと再度通信することなく、近隣のネットワークエレメント間で直接的なハンドオーバを可能にするセキュリティコンテキスト、セキュリティアソシエーションまたはセキュリティ情報との生成を含む。
【００１２】
一実施形態によれば、近傍グラフは、ハンドオーバ可能なアクセスポイントのＩＤのリストまたは集合と、近隣のアクセスポイントまたは基地局との間の通信のための一連の鍵とを保持する。このような鍵は、例えば、暗号鍵、インテグリティチェック鍵であり、さらに、暗号化アルゴリズムの識別情報、または認証アルゴリズムの識別情報のパケットを含むことができる。
【００１３】
このような近傍グラフにより、ハンドオーバのターゲットとなる近隣のネットワークエレメントへの高速なハンドオーバを可能にするために必要な情報が提供される。
【００１４】
一実施形態によれば、近傍グラフの生成は、近隣にあるハンドオーバの候補ネットワークエレメントの選択または特定を含む。このような特定または選択を行うため、例えば、ネットワークトポロジを表現したものを保持する管理マシンに記憶されたネットワークトポロジを参照することができる。
【００１５】
一実施形態によれば、セキュアハンドオーバをサポートする方法は、ハンドオーバを開始する起点となるネットワークエレメントから候補エレメントに向けて、近傍グラフに含まれている近隣のエレメントに関して生成されたセキュリティコンテキストを送信するステップを含む。
【００１６】
一実施形態によれば、ハンドオーバの候補および対応するセキュリティコンテキストを含んだ近傍グラフに関する情報は、あるネットワークエレメントがＡＡＡサーバにログオンするときに、「ピギーバック」としてそのネットワークエレメントに向けて送信することができる。すなわち、これは、近傍グラフを配信するためにネットワーク内でさらなるトラフィックを必要としないということを意味する。しかし、この手順を実施するためには、ネットワーク情報および関連する近傍グラフの情報がＡＡＡサーバで利用可能でなければならない。
【００１７】
一実施形態によれば、本発明に係る方法は、ハンドオーバが行われる近隣のエレメントを通して、あるアクセスポイントからのコンテキストパラメータの送信を可能にする。これは、ＡＡＡサーバの仲介により全ての情報をリダイレクトすることなく、関連する近隣のアクセスポイント間で削減されたセキュアチャネルを直接使用することにより、ハンドオーバ中のサービスの品質を改善できる。さらに、（ロケーション、使用するサービス、サービス構成またはその他のパラメータといったユーザの状況または通信自体の状況に関連する任意のパラメータである）コンテキストパラメータの送信は、通信セッションが今までのアクセスポイントで行われていたのと同じやり方で新たなアクセスポイントにおいて継続できるように、サービスのハンドオーバが関連する全てのコンテキスト情報を転送することによりシームレスな方式で実行できることを確保することによってハンドオーバの品質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図２は、本発明の実施形態に関して使用されるネットワークの構成を概略的に示している。図１と同様に、セキュリティタスクを担当するＡＡＡサーバが示されている。いくつかのアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ７は、それぞれのサービス範囲とともに示されている。さらに、例えば、ネットワークエレメントのリストを保持することや、ネットワークエレメントのアクセスおよび取り外しを管理することなどにより、ネットワークを一般的に管理するタスクを有する管理マシンＭＭが示されている。管理マシンは、ネットワークトポロジを認識しており、すなわち、ネットワークエレメントのロケーションと、ネットワークエレメントによってカバーされる範囲とを認識している。一般的に、ネットワークエレメントに関する情報はセキュリティと関連があるため、管理マシンは、鍵またはその他のセキュリティに関する手段のうちのいずれかまたは両方により、その管理マシンへのアクセスを制限することによって保護されているセキュアロケーションである。
【００１９】
ＡＡＡサーバは、鍵、同一性などのセキュリティに関連する情報をネットワークエレメントごとに有している（または要求時に生成する）。ネットワークエレメントのスイッチがオンになると、そのネットワークエレメントはＡＡＡサーバにログオンしなければならない。ＡＡＡサーバはネットワークエレメントのリストを保持し、エレメントが信頼されているか否か、または、ログオンしているか否か、さらにはそれらの共有鍵およびセキュリティアソシエーション（ＳＡ）を把握している。セキュリティアソシエーションは、本明細書においては、ネットワークエレメントとの通信セッションを確立するために必要なあらゆるセキュリティに関する情報を意味する。このセキュリティアソシエーションは、暗号鍵、インテグリティチェック鍵を含み、さらには暗号化アルゴリズムの識別情報または認証アルゴリズムに関する識別情報のパケットを含む。
【００２０】
本実施形態において、ＡＡＡサーバおよび管理マシンは、セキュア通信チャネルを有するか、または確立できるものとする。セキュア通信チャネルは、ＡＡＡサーバおよび管理マシンの適切な構成によりネットワーク展開の間に確立される。
【００２１】
以下、図２のシステムを用いて、本発明の一実施形態に基づくセキュアハンドオーバを可能にする方法がどのように行われるかを説明する。
【００２２】
管理マシンＭＭはネットワークのトポロジを認識しているため、管理マシンは、ネットワークエレメントごとにそのネットワークエレメントの近隣にあるネットワークエレメントを認識しており、または、少なくともあるネットワークエレメントの近隣のエレメントを見つけだす能力を備えている。図３に示されているような一実施形態によれば、ステップ３００において、管理マシンは、あるネットワークエレメントに関して、このネットワークエレメントからハンドオーバする先の候補がどれであるかを決定する。一般的に、このような候補は近隣のエレメントであり、すなわち、これらのネットワークエレメントのサービス範囲はそのネットワークエレメントと隣接しているか、または重なっている。次に、ステップ３１０において、ハンドオーバの起点となるあるネットワークエレメントと候補との間にセキュリティアソシエーションが生成される。
【００２３】
図２に示されているネットワーク構成の場合、これは、起点となるエレメントであるネットワークエレメントＡＰ３に関して、ネットワークエレメントＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ４およびＡＰ６が一連の候補に含まれることを意味する。次に、ＡＰ３とＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ４およびＡＰ６との間にセキュリティアソシエーションが生成される。すなわち、これは、セキュリティアソシエーションが生成された後、ＡＰ３から候補であるＡＰ１とＡＰ２とＡＰ４とＡＰ６とのうちのいずれかへのハンドオーバが可能になり、モバイル装置を候補のうちのいずれかへハンドオーバするときにＡＰ３と候補との間で生成されたセキュリティアソシエーションが使用できるので、ＡＡＡサーバでモバイル装置を再認証することなくハンドオーバを実行できることを意味する。
【００２４】
あるネットワークエレメントに関するハンドオーバの一連の候補は、そのネットワークエレメントと候補との間の対応するセキュリティアソシエーションとともに「近傍グラフ」と呼ばれる。ＡＰ３に関して説明したこのような近傍グラフは、前記のようなやり方で全てのネットワークエレメントに関して実行することができ、その結果、いずれかのネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのさらに高速かつ効率的なハンドオーバが可能になる。
【００２５】
次に、さらなる実施形態に基づいた、近傍グラフを生成することによりセキュアハンドオーバを可能にする方法について図４を参照して説明する。本実施形態では、最初にステップ４００において、ネットワークエレメントは、例えば、電源を入れること、またはネットワークへ新たに追加されることにより「ウェイクアップ」し、次にＡＡＡサーバへログオンする。図２と同様に、本実施形態においても、ＡＡＡサーバと管理マシンＭＭとの間にセキュアチャネルと「信頼関係」が存在する。これらに基づいて、ネットワークエレメントは、管理マシンと通信するためにＡＡＡサーバからトークンを受信する（ステップ４１０）。ＡＡＡサーバは、さらにトークンを管理マシンへ送信する（ステップ４２０）。
【００２６】
管理マシンは、ネットワークエレメントのロケーションをチェックし、そのネットワークエレメントからハンドオーバするための候補を決定する（ステップ４３０）。これは、前述の実施形態と同様に近隣のエレメントだけである。しかし、特定の実施形態によれば、候補には、直接的に近隣のものというわけではなく、「中間ネットワークエレメント」を介してのみ到達することができるネットワークエレメントがさらに含まれ、これは「マルチホップ」とも呼ばれている。この中間ネットワークエレメントは、ネットワークポリシに依存し、可能であればその他のパラメータにも依存してハンドオーバの候補を決定する場合に候補に含めることができる。
【００２７】
なお、本明細書において「ホップ」または「マルチホップ」という用語は、以下では、直接的な近隣のネットワークエレメントの他に、あるネットワークエレメントへのハンドオーバが中間ネットワークを介して実行できるように、「近隣の近隣」である別のネットワークエレメントが含まれる状況に関連するものであることを理解されたい。以下この状況をマルチホップと呼ぶことにする。さらに本明細書において、近傍グラフの生成は、起点となるネットワークエレメントに対して直接的に近隣のものではないネットワークエレメントを含むことも理解されたい。
【００２８】
一実施形態によれば、ホップ数は固定することができる。しかし、特定の実施形態では、あるパラメータ、例えば、ユーザが期待する速度とネットワークのロケーションとに基づいてホップ数を決定できる。例えば、列車のレールの近くにあるネットワークエレメントは、高速で移動するユーザに対するものであることが多く、その結果、マルチホップ近傍グラフが有利である。ホップ数は、許容されているデータレートに依存する個々のネットワークエレメントのサービス範囲（セルサイズ）にもよることができる。
【００２９】
あるネットワークエレメントからハンドオーバする候補エレメントが決定されると、この情報（「候補に関する情報」）は、ハンドオーバの起点となるネットワークエレメントに向けて送信される（ステップ４４０）。このようにして送信された候補に関する情報は、例えば、候補ネットワークエレメントのＩＤと、テクノロジーの有用性に依存した（例えば、移動していて固定的ではない場合に、ＧＰＳシステムから得られる）、候補ネットワークエレメントのロケーションと、それらの機能（例えば、利用可能なサービス、帯域幅およびその他のサービスに関連するパラメータ）と、起点となるネットワークエレメントからのホップ数とを含んでいる。この情報の中で最も重要なのは、候補エレメントのＩＤである。
【００３０】
ハンドオーバの候補ネットワークエレメントに関して受信した情報に基づいて、起点となるネットワークエレメントは、この候補エレメントに関する情報をＡＡＡサーバに向けて送信し、候補ネットワークエレメントとのセキュリティアソシエーションを生成するように要求する（ステップ４５０）。
【００３１】
次にＡＡＡサーバは、セキュリティアソシエーションを生成し（または、既に生成されているならば取得し）、それらをハンドオーバの起点となるネットワークエレメントへ送信する。本実施形態では、セキュリティアソシエーションとは、例えば、起点となるネットワークエレメントに関連するものであって、それぞれの候補エレメントに属する鍵によってそれぞれ暗号化される鍵のような暗号情報を意味する。したがって、例えば、ＡＰ３が起点となるネットワークエレメントである場合にＡＰ３とＡＰ４との間のセキュリティアソシエーションは、ＡＰ４に属するある鍵または複数の鍵によって暗号化されたＡＰ３に属するセキュリティ関連の情報（鍵、暗号化アルゴリズム、および、例えばハッシュアルゴリズムのような認証アルゴリズム）である。その結果、このようにして暗号化された情報は、ＡＰ３とＡＰ４との間の「セキュリティアソシエーション」を形成する。このようなセキュリティアソシエーションは、起点となるネットワークエレメントと候補エレメントとの間の全てのペアに関して生成される。
【００３２】
一般的に、セキュリティアソシエーションは、（一般的にコンピュータであるが、ユーザまたはソフトウェアコンポーネントでもよい）２個以上のエンティティ間の関係であり、エンティティが通信するために暗号化のようなセキュリティサービスをどのように使用するかについて表現したものと考えることができる。
【００３３】
次に、ネットワークエレメントは、（ＡＡＡサーバによって実行される）個々の候補ネットワークエレメントの鍵によって暗号化されたＳＡを候補ネットワークエレメントに向けて送信する（ステップ４７０）。これはマルチキャストでもユニキャスト（すなわち、全てのセキュリティアソシエーションは、一緒に単一の大きなセキュリティアソシエーションメッセージとして各ネットワークエレメントへ送信されるが、時間がかかる）でもよい。各ネットワークエレメントは、そのＳＡまたはその一部を復号化できる。これは、各候補エレメントが、起点となるネットワークエレメントのセキュリティ関連の情報（鍵とする材料（ｋｅｙｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、暗号化アルゴリズム、ハッシュアルゴリズムのような認証アルゴリズムなど）を認識することを意味し、逆もまた同様である。このことが今度は、ＡＡＡサーバにおいてモバイル端末を再認証することなく、このようにして生成された「近傍グラフ」に基づいて起点となるネットワークエレメントから候補エレメントのいずれかに向けてセキュア（ダイレクト）ハンドオーバを実行することを可能にする。
【００３４】
言い換えると、起点となるネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料は、ある候補ネットワークエレメントの鍵とする材料により暗号化され、続いてその候補ネットワークエレメントへと転送される。候補ネットワークエレメントは、その候補ネットワークエレメント自体が有する復号化のための鍵とするエレメント（ｋｅｙｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を用いて、起点となるネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料を復号化することができ、それにより、起点となるネットワークエレメントと通信するために必要な鍵とするエレメントまたはセキュリティ情報を受信する。さらに、起点となるネットワークエレメントは、候補エレメントの鍵とする材料を受信する。セキュリティ上の理由から、これら鍵とするエレメントは、起点となるネットワークエレメントへと送信される前に、前記起点となるネットワークエレメントの持つ鍵とする材料を用いて暗号化される。次に起点となるネットワークエレメントは、ネットワークにログオンしたときに提供された、起点となるそのネットワークエレメント自体の鍵とする材料を用いてそれらを復号化することができる。
【００３５】
したがって、一実施形態によれば、起点となるネットワークエレメントへ送信されるメッセージは、以下のようになる。
((Ccand(Keyorig); Corig(Keycand))i=1,....., (Ccand(Keyorig); Corig(Keycand))i=n)
【００３６】
本明細書において、メッセージパート((Ccand(Keyorig); Corig(Keycand))i=1は、候補エレメントｉ＝１の鍵とするエレメントを用いて暗号化アルゴリズムCcandにより暗号化された、起点となるネットワークエレメントの鍵とするエレメントKeyorigと、候補ネットワークエレメントｉ＝１の鍵とする材料Keycandが、起点となるネットワークエレメントの鍵とする材料Corigを用いて暗号化されることとを意味する。このようなメッセージパートが、起点となるネットワークエレメントとｎ個の各候補エレメントとの間で構成されるペア毎に生成されて、起点となるネットワークエレメントへ送信されるため、メッセージ全体は、上述のようにこのようなメッセージエレメントをｎ個含んでいる。
【００３７】
鍵とする材料は、一般的に、セキュリティサーバ、または鍵とする材料およびその他のセキュリティ関連の情報の生成とメンテナンスのために設けられる、信頼できるユニットを使用して生成される。セキュリティサーバは、例えば、ＡＡＡサーバである。
【００３８】
起点となるネットワークエレメントが享受する信頼のレベルに応じて、起点となるネットワークエレメントに向けて鍵とする材料Keycandだけを配信するために、起点となるネットワークエレメント自体によって上記メッセージの暗号化を行うことが許されている。次に、起点となるネットワークエレメントは、((Ccand(Keyorig)を取得するために、それ自体によって暗号化を行うが、別の実施形態によれば、暗号化はＡＡＡサーバのような別のユニットにおいて行われる。
【００３９】
各候補エレメントが、起点となるネットワークエレメントとの通信を可能にするセキュリティアソシエーションを受信すると、起点となるネットワークエレメントについての近傍グラフができる。上述したやり方で全てのネットワークエレメントについて近傍グラフを生成することが好ましいことを理解されたい。
【００４０】
セキュア近傍グラフを生成する上述の手順は、所定の間隔で反復することができる。これにより、新たなネットワークエレメントがネットワークに追加された場合に近傍グラフの更新を可能にする。
【００４１】
代替的または付加的に、新たなネットワークエレメントがネットワークに追加された場合に近傍グラフを再生成することができる。この追加は、このような場合に近傍グラフの再生成をトリガするように構成された管理マシンによって通知される。これに対し、あるネットワークエレメントが、ネットワークパラメータとして設定されている所定の時間にわたってアイドル状態の場合、そのネットワークエレメントは近傍グラフから削除することができる。
【００４２】
以下、ハンドオーバ先の対応する候補エレメントとの通信を可能にする近傍グラフを、そのターゲット、すなわち起点となるネットワークエレメントに向けて転送する方法のバリエーションに焦点を当てていくつかの実施形態について説明する。
【００４３】
一実施形態によれば、ＡＡＡサーバは、ネットワーク構成に関する情報を有しており、新たなネットワークエレメントのログオン時に近傍グラフ（または、ハンドオーバ先の候補エレメントのリスト）をその新たなネットワークエレメントへ送信する。これにより管理マシンは必要ではなくなるが、ＡＡＡサーバがネットワークトポロジを認識するよう構成するべきであり、かつ、起点となるあるネットワークエレメントに対応するハンドオーバ先の候補エレメントを決定できるようさらに構成するべきであることを意味する。
【００４４】
さらなる一実施形態によれば、ネットワークエレメントのログオン時にＡＡＡサーバは管理サーバと通信し、候補エレメントをＡＡＡサーバへ送信する。これは既に詳細に説明した実施形態と対応している。
【００４５】
さらなる一実施形態によれば、ＡＡＡサーバはＳＡ（セキュリティアソシエーション）に関する情報を有する各トークンを起点となるネットワークエレメントおよび管理マシンに向けて送信する。これは、ＡＡＡサーバと管理マシンとの間、および、ＡＡＡサーバと起点となるネットワークエレメントとの間にそれぞれ信頼関係が存在するという条件の下で可能である。トークンの配信は鍵とするエレメントで構成されており、その結果、管理マシンおよび起点となるネットワークは安全なやり方で直接通信できる。換言すれば、管理マシンと起点となるネットワークとの間に信頼関係が確立されている。次に、起点となるネットワークエレメントは、管理マシンと通信し、ハンドオーバ先の一連の候補エレメントを取得することができる。次に、既に詳細に説明したようなやり方で近傍グラフの生成が続く。
【００４６】
一実施形態によれば、近傍グラフの生成は以下の通り行うことができる。ネットワークエレメントの要求時（例えば、ログオン時）に、管理マシンにより直接的に、またはＡＡＡサーバにより候補エレメントのリストが決定される。次にＡＡＡサーバは、一連の候補エレメントに基づいて、候補エレメント毎に、起点となるネットワークエレメントと各候補エレメントとの鍵とする材料を含むセキュリティアソシエーションを生成する。次に、それぞれのセキュリティアソシエーションは、ＡＡＡサーバから各候補エレメントへ直接送信され、それにより、候補エレメントと起点となるネットワークエレメントとの間の通信がそれぞれ可能になる。
【００４７】
以下、ハンドオーバ先の候補エレメントを決定する方法について詳細に説明する。
【００４８】
候補エレメントを決定するためには以下の情報が必要である。
１つ目は、ログオン時に使用するネットワークエレメントＩＤである。固定的なネットワークの場合はこれで十分である。固定的なネットワークの場合（ネットワークエレメントが移動しない場合）、近隣のネットワークエレメントをこの情報で十分に決定できるからである。
２つ目は、ネットワークエレメントのロケーションであり、ネットワークエレメントが移動可能であるときに必要となる。
【００４９】
管理マシンがネットワークエレメントＩＤを受信すると、管理マシンはネットワーク構成に基づいて近隣のエレメントを決定する。このため、実施形態に応じて様々な方法を用いることができる。
【００５０】
一実施形態によれば、管理マシンは、単純にネットワークエレメントのＩＤをチェックし、ネットワーク構成内のそのネットワークエレメントが維持するロケーションを見つける。次に、ネットワークエレメントは、ネットワークポリシによって定められているホップ数に達するまで、近隣の全てのネットワークエレメントのＩＤを送信する。
【００５１】
さらなる実施形態によれば、管理マシンは、上述のように近隣で利用できるネットワークエレメントをチェックする。しかし、本実施例では、信号を歪ませる壁またはその他のものが存在し、これによって、モバイル装置によるこのようなネットワークエレメントへのハンドオーバが不可能にならないかどうかを管理マシンがさらにチェックする。このような外部の影響に基づいて、管理マシンは、ハンドオーバのために特に用いることができるネットワークエレメントのＩＤを近傍グラフから決定する。本実施形態では、ネットワークポリシに基づくホップ数も同様にチェックし、それに応じて候補エレメントを決定する。
【００５２】
さらなる実施形態によれば、候補エレメントは上述した２つの方法のいずれかと同様に決定されるが、本実施形態では、ホップ数はモバイル端末またはネットワークエレメントの方向に依存する。建物内部への方向であれば、ユーザは歩行しており、ユーザの速度は２ホップ以上を必要としないので、１ホップの情報だけで十分と考えられる。しかし、モバイル端末またはネットワークエレメントが街路の方向であれば、ユーザは運転している可能性があり、したがって本実施形態では、候補エレメントは、マルチホップを含むように決定される。移動方向に代えて、または、移動方向の他に、さらにユーザまたはネットワークエレメントのロケーションに依存して、そして、このようなロケーションにおける環境の条件に基づいてホップ数を決定することができる。例えば、ロケーションが列車のレールに近いならば、ユーザは列車に乗車した後であり、おそらく、高速に移動するので、マルチホップが好ましく、候補エレメントにマルチホップを含めるべきである。ネットワークパラメータを定義するときに適切に選択できる環境状態に応じて、ホップ数に関する詳細を選択できる。
【００５３】
さらなる実施形態によれば、ネットワークエレメントは、（例えば、ＧＰＳに基づいて）そのネットワークエレメント自体のロケーションを見つける能力を有しており、そのＩＤおよび座標を例えば管理マシンへ送信する。これは、特にトポロジが変化する状況、すなわち、（モバイル装置を携帯するユーザだけでなく）ネットワークエレメント自体が移動可能であるという状況で役に立つ。次に管理マシンは、起点となるネットワークエレメントのロケーションに基づいて近隣のネットワークエレメントのＩＤおよび座標を決定する。これは、ネットワークポリシによって定められ、さらにおそらくは移動の方向にも基づくホップ数に依存した候補の決定を含んでいる。
【００５４】
さらなる実施形態によれば、管理マシンがサイトサーベイ情報を有する場合に、改良された決定を行うことができる。サイトサーベイ情報は、例えば、ネットワークエレメントが所与のロケーションに位置するときに信号強度がどのようになるかについての情報を含んでいる。代替的または付加的には、地理的な情報に基づいて決定を行うことができる。地理的な情報は、例えば、ハンドオーバの候補として使用する意味のないネットワークエレメントを示す情報を含んでいる。これは、この地理的な情報に基づいて決定でき、候補エレメントに対してハンドオーバを行う確率または可能性に影響を与える環境的な影響を考慮するものである。例えば、列車のレールのロケーションと一致するために、ユーザが非常に高い確率で列車内にいることをユーザの位置情報が示す場合に、起点となるエレメントの近隣のエレメントではあるものの、レールが位置する、つまり列車とユーザが移動する地理的なエリアをカバーしない候補エレメントを含める意味はない。しかし、このような条件では、列車は高速に移動し、したがって、高速なハンドオーバの手順が必要となるので、レールの方向にホップ数を増加させることが有益である。
【００５５】
上記実施形態では、各ネットワークエレメントは、ロケーションの変化時に、その新たな座標を管理サーバへ送信することが好ましい。ロケーションが変化すると、新たな近傍グラフを生成することが好ましい。代替的に、ロケーションの変化に基づいて、候補エレメントを決定する管理マシンまたはユニットは、移動が有意（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ）であるため新たな近傍グラフを生成すべきかどうかをチェックするために有意性チェック（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ  ｃｈｅｃｋ）を行う。例えば、ロケーションの変化が、近隣の一連のネットワークエレメントが変化したことを意味するならば、一実施形態によれば、これは新たな近傍グラフを生成するために十分有意であるとみなされる。これに対し、移動が近隣の一連のエレメントに対して変化を生じさせない限り、一実施形態では、移動が有意ではなく、新たな近傍グラフを生成する必要がないことを決定できる。
【００５６】
一実施形態によれば、本発明は、メッシュネットワーク、例えば固定的なワイヤレスメッシュネットワークに適用できる。これは、ワイヤレスメッシュネットワークにはトポロジの変化がないことを意味する。上述の方法は、ネットワークの安価な展開または拡張に使用できる。例えば、新たなネットワークエレメントがＬＡＮに追加されるとき、その新たなネットワークエレメントは、最初にネットワークアドミニストレータによりネットワークに追加される。その後、その新たなネットワークエレメントがネットワークにログオンするとき、上述したやり方で近傍グラフの（再）生成をトリガすることができる。ネットワークトポロジは時間的に変化しないので、ネットワークエレメントのロケーションの変化による近傍グラフの修正は不要である。
【００５７】
トポロジの変化の影響を受けるワイヤレスメッシュネットワークの場合、状況は多少異なる。このような場合にはロケーションに関する情報が必要となるため、トポロジの変化によりシステムが少し複雑になる。ロケーションに関する情報は、例えば、ＧＰＳまたはその他の位置決め技術（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を用いることにより見出すことができる。本実施形態では、ネットワークエレメントは、好ましくは管理マシン、または候補エレメントの決定を行うユニットに対し、そのネットワークエレメントが移動するたびにロケーションを通知する。このような一実施形態では、それぞれの移動は新たな近傍グラフを意味する。この場合、ネットワークエレメントは近傍グラフの要求とともにロケーションに関する情報を送信することができる。特定の一実施形態では、新たな近傍グラフの生成が必要となるほど移動が十分に有意であるかどうかをチェックするユニットを設けることができる。このユニットは、管理マシン、ＡＡＡサーバ、またはネットワークエレメント自体にも実装できる。
【００５８】
上述の実施形態によれば、第１のネットワークエレメントとハンドオーバ先の候補エレメントとの間のセキュア通信を可能にする近傍グラフが生成される。一実施形態によれば、このようにして生成されたセキュア通信チャネルは、ハンドオーバが行われる近隣のネットワークエレメント（アクセスポイント）を介して、あるアクセスポイントからコンテキストパラメータを送信するために使用できる。これにより、ＡＡＡサーバの仲介によって全ての情報をリダイレクトせずに、関連する近隣のアクセスポイント間の短縮したセキュアチャネルを直接使用することにより、ハンドオーバ中のサービスの品質を改善できる。さらに、（ロケーション、使用されるサービス、サービスの設定、またはその他のパラメータといったユーザの状況または通信自体の状況に関連付けられるいずれのパラメータでもよい）コンテキストパラメータの送信は、今までのアクセスポイントで行われていたやり方と同じやり方で新たなアクセスポイントにおいても通信セッションを継続できるようにするために、関連する全てのコンテキスト情報を転送することによりサービスのハンドオーバをシームレスなやり方で実行できるようにすることによってハンドオーバの質を改善できる。単なる一例ではあるが、転送されるコンテキスト情報は、帯域幅またはデータレートなどの、サービスまたは利用可能なサービスの品質に関する情報を含むことができ、したがって、ハンドオーバ後の通信セッションは、これらコンテキスト情報に基づいて適切なやり方で継続できる。
【００５９】
本発明の一実施形態に基づくシステムとその有利な効果とについて図５を参照して説明する。図５の左側に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠したワイヤレスＬＡＮシステムにおけるハンドオーバの手順のメッセージシーケンスを示している。このメッセージシーケンスにおいて、今までのアクセスポイントＡＰに接続しており、今度は新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗに対してハンドオーバをしようとしているステーションＳＴＡが示されている。最初に、図５の上方に示されているように、異なる３個のチャネルを通してプローブ要求およびプローブ応答がステーションＳＴＡにより送信される。規格自体によれば３個のチャネルは必要とされないが、良好に実施をするために３個のチャネルを使用するということにここで注意すべきである。これは、ハンドオーバのために適切または利用可能な新たなアクセスポイントを単に探すことを目的としている。このため、ステーションＳＴＡは、現在進行中の通信のチャネルとは異なる３個のチャネルを通してこれらの要求を送信する。ハンドオーバの準備ができている全てのアクセスポイントは、シーケンス図に示されているように対応する応答を送信する。
【００６０】
次に新たなアクセスポイントが選択されると、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく用語であるオープンシステム認証が行われる。このオープンシステム認証とは、ステーションが新たなアクセスポイントとメッセージを交換することを意味するに過ぎない。このオープンシステム認証はまだセキュリティパラメータを含んでいないため、セキュア送信またはセキュリティチェックがこの認証に含まれているという意味で「真の認証」ではなく、それゆえ「オープンシステム認証」と呼ばれている。
【００６１】
オープンシステム認証の後、リアソシエーションのプロセス、すなわちステーションＳＴＡがそれ自体を新たなアクセスポイントと関連付けるプロセスが続く。このため最初に、ステーションから新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗに向けてメッセージが送信される。次のステップで、今までのアクセスポイントと新たなアクセスポイントとの間で信頼関係を生成すべく認証手順を実行するために、今までのアクセスポイントはＡＡＡサーバと通信する。次に、２個のアクセスポイントの間の信頼関係の確立を完了し、新たなアクセスポイントがモバイルステーションを引き継ぐことを最終的に認めるために、今までのアクセスポイントは新たなアクセスポイントに向けてメッセージを返却する。後述する後続の２つのステップを含むこの手順は、今までのアクセスポイントと新たなアクセスポイントとの間のいわゆるＩＡＰＰ移動手順（ＩＡＰＰ  ｍｏｖｅ  ｐｒｏｄｕｃｅｒ）である。ＩＡＰＰ（ｉｎｔｅｒ−ａｃｃｅｓｓ  ｐｏｉｎｔ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の移動手順に基づくこれらメッセージの交換は、最初に、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗがモバイルステーションＳＴＡを引き継ぐことを今までのアクセスポイントに向けて通知し、認証（ＩＡＰＰ移動手順中の第１番目から第４番目のメッセージ）を実行するという目的を有する。第５番目および第６番目のメッセージは、コンテキスト情報、例えばサービスと進行中の通信セッションの特性とに関連付けられたコンテキスト情報の転送のために使用できる。
【００６２】
リアソシエーションが行われた後、ＥＡＰ−ＴＬＳが最も標準的である認証が行われる。本明細書において、ＥＡＰは拡張認証プロトコル（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の略語であり、ＴＬＳはトランスポートレイヤセキュリティの略語である。図における認証に関して示されているメッセージシーケンスは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ規格に基づいている。図からわかるように、この認証は多くのメッセージの交換を含んでおり、さらに、２段階のメッセージ交換、すなわちステーションＳＴＡから新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗへ、および新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗからＡＡＡサーバへの段階と、新たなアクセスポイントを経由してステーションＳＴＡへ戻る段階とを含む。図５の左側のメッセージシーケンス図に示されているようにメッセージ全体がハンドオーバ遅延を生じ、オープンシステム認証からＥＡＰ−ＴＬＳ認証へのメッセージは、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗにおけるステーションの再認証に関連した再認証による遅延を生じる。
【００６３】
以下、本発明の一実施例に基づく方法およびシステムの有益な効果について、図５の右側のメッセージシーケンス図を参照しながら説明する。この図からわかるように、ここでのプローブ要求およびプローブ応答は、図５の左側の図と同じである。同様に、プローブ要求およびプローブ応答の後のオープンシステム認証も図５の左側と同じである。さらに、リアソシエーションに関連したシーケンスも左側のメッセージシーケンス図と原理的に同じである。しかしながら、本実施形態におけるコンテキストパラメータの送信（ＩＡＰＰ移動手順における最後の２つのメッセージ）は、例えば（複数の）鍵、および、おそらくは例えば暗号化アルゴリズムまたはハッシュアルゴリズムといった認証アルゴリズムのうちのいずれかまたは両方のようなその他のセキュリティ関連の情報といった、新たなアクセスポイントがステーションＳＴＡと通信するために必要なセキュリティコンテキストの送信を含んでいる。
【００６４】
図５の右側のメッセージシーケンス図の下部からわかるように、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗにおけるステーションＳＴＡの実際の再認証は、左側の場合よりもかなり高速であって、２つの認証メッセージの交換だけを含んでいる。その理由は、本発明の実施形態によれば、ステーションＳＴＡと新たなアクセスポイントとの間のセキュリティアソシエーションは、例えばＩＡＰＰ手順に関連して既に説明したようなセキュリティコンテキストの転送により、実際のハンドオーバより前に既に生成され配信されているからである。したがって、新たなアクセスポイントでステーションＳＴＡの認証を実行するために、一対の認証メッセージの交換（チャレンジとレスポンス）だけが必要となる。さらに、図５の右側の図からわかるように、関連するセキュリティ情報の全てが通信する相手に対して予め配信されているので、認証サーバＡＡＡはこの認証手順に関与しない。図５の左右のメッセージシーケンス図の比較からわかるように、再認証による遅延と、それによるハンドオーバ遅延とは、図５の左側に示されている従来技術に比べると、本発明に基づく実施形態において大幅に短縮される。
【００６５】
以下、本発明のさらなる実施形態に基づく有利な効果について図６を参照して説明する。図６の左側は、図５の右側のメッセージシーケンス図と同一のメッセージシーケンス図を示している。ＩＡＰＰ移動手順に関して、コンテキスト情報の転送のために使用される最後の２つのメッセージは、ステーションＳＴＡが新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗと通信できるように、セキュリティコンテキストの転送すなわち通信する相手間での関連した鍵の交換を含んでいることにここで注意すべきである。このセキュリティコンテキストまたはセキュリティアソシエーションがＩＡＰＰ移動手順の間に転送されると、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗにおけるＳＴＡの実際の認証は、ＡＡＡサーバが関与することなく、図５の右側および図６の左側に示されているような迅速な方式で実行できる。
【００６６】
右側には、本発明のさらなる実施形態に基づくメッセージシーケンス図が示されている。本実施形態では、セキュリティコンテキストパラメータまたはセキュリティアソシエーションの転送は既に行われていること、つまり、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗは既にステーションＳＴＡとの通信を可能にする関連した鍵を既に認識していることを想定している。これは、上述の本発明の実施形態に関連して説明したようなセキュア近傍グラフの生成の結果である。
【００６７】
このようなセキュア近傍グラフが生成され、セキュリティコンテキストが既に転送されていると、ＩＡＰＰ移動手順は、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗがステーションＳＴＡとの通信セッションを引き継ぐことを今までのアクセスポイントＡＰに通知するために、２つのメッセージの交換だけを含むことになる。特定の実施形態では、実際には、セキュリティアソシエーションが今までのアクセスポイントＡＰと新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗとの間で既に生成されているので、これらの２つのメッセージは（順番にではなく）同時に交換可能である。すなわち、これは、２つのメッセージの交換はいかなるセキュリティチェックも伴う必要がなく、したがって、ＩＡＰＰ移動手順に含まれている２つのメッセージの交換は実際には同時に送信され、これにより、再認証に関連付けられた遅延をさらに低減するということを意味する。
【００６８】
ＩＡＰＰ移動手順の後、新たなアクセスポイントＡＰｎｅｗにおけるステーションＳＴＡの実際の認証は、図６の左側に示されている図を参照して既に説明したように実行できる。要約すると、図６の右側のメッセージシーケンス図を参照して説明した実施形態の場合、ハンドオーバ遅延の全体は、従来技術に基づくハンドオーバの手順に比べるとさらに低減することができる。
【００６９】
図５および図６を参照して説明した実施形態は、ハンドオーバがワイヤレスＬＡＮにおいて実行される実施形態であることに注意すべきである。しかし、原理的に、固定的な有線ネットワークにおいても同じ手順を実行することができる。このような固定的な有線ネットワークにおいてアクセスポイント間に信頼関係があれば、ネットワーク内のアクセスポイント間にセキュリティアソシエーションが既に存在しているので、手順はＡＰとＡＰとの通信に関連付けられた遅延を含まず、その結果、異なるアクセスポイント間で最初にセキュリティアソシエーションを生成する必要はない。それにもかかわらず、このような場合における近傍グラフの生成は、不要なセキュリティコンテキスト情報の配信を回避し、したがって、ネットワークの負荷を不必要に増加させないため有利である。しかし、図６の右側に示されているような実施形態では、リアソシエーション（ＩＡＰＰ移動手順）中の応答待ち時間は大幅に削減できるため、応答待ち時間は有線ネットワークにおける手順に比べて殆ど無視することができる。
【００７０】
本発明のさらなる実施形態について次に説明する。近傍グラフを生成する本実施形態によれば、２つのタイプのセキュリティアソシエーションが生成される。最初に、起点となるアクセスポイントと、この起点となるアクセスポイントの近傍における、おそらくハンドオーバ手順のターゲットである候補エレメントとの間でセキュリティアソシエーションが生成される。これらの候補アクセスポイントに関して、ＩＡＰＰ移動手順中の最初の４つのメッセージを参照することにより図５の右側および図６の左側と関連付けて説明したように、起点となるアクセスポイントとこれら候補エレメントとの間に信頼関係またはセキュリティアソシエーションが生成される。しかし、近傍グラフを完成させるため、さらなるセキュリティアソシエーションまたはセキュリティコンテキストがさらに転送され、この転送されたその他のセキュリティアソシエーションは、モバイルステーションＳＴＡと起点となるアクセスポイントＡＰとの間のセキュリティアソシエーションに関連している。このセキュリティアソシエーションは、例えば、図５の右側および図６の左側のＩＡＰＰ移動手順中の第５番目および第６番目のメッセージによって転送される。
【００７１】
特定の一実施形態によれば、起点となるアクセスポイントとしての役目を果たし、そのための近傍グラフが生成される特定のアクセスポイントは、起点となるアクセスポイントと候補エレメントとの間のセキュリティコンテキスト転送が実行されることに基づいて候補エレメントを決定するだけではなく、どちらのモバイルステーションがこの起点となるアクセスポイントによるサービスを受けているかをさらに決定する。この起点となるアクセスポイントのサービスエリアに位置し、サービスを受けているモバイルステーションに関して、これらモバイルステーションと起点となるアクセスポイントとの間のセキュリティアソシエーションが、上述のような高速ハンドオーバを可能にするために候補エレメントに向けてさらに転送される。本実施形態では、その結果、起点となるアクセスポイントは、起点となるアクセスポイントのサービスエリア内に位置する個々のモバイルステーションに基づいて、セキュリティコンテキストまたはセキュリティアソシエーションを近隣の候補エレメントへと転送する。
【００７２】
特定の実施形態によれば、新たなモバイルステーションが起点となるアクセスポイントのエリアに入ると、このアクセスポイントは、この新たなモバイルステーションと起点となるアクセスポイントとの間で確立されたセキュリティアソシエーションを、近傍グラフに含まれる他の候補エレメントにも転送することにより近傍グラフを更新し、新たなモバイルステーションが起点となるアクセスポイントのエリアに入った後にこのモバイルステーションの起点となるアクセスポイントから候補エレメントのうちの１つへの高速なハンドオーバを可能にする。これは近傍グラフの更新と考えることができる。
【００７３】
したがって、近傍グラフの更新は、モバイルステーションと起点となるアクセスポイントとの間のセキュリティアソシエーションの転送を含む。近傍グラフの更新は、モバイルステーションがある特定のアクセスポイントのサービスエリアに入ることによって開始でき、この特定のアクセスポイントは、この新たに入ったモバイルステーションの起点となるアクセスポイントとなるため、その近傍グラフを更新しなければならない。
【００７４】
さらなる実施形態によれば、近傍グラフの更新は、ある特定のアクセスポイントがその特定のアクセスポイントのサービスエリアに位置するモバイルステーションをポーリングすることによりチェックを行うステータスポーリングの結果に依存する。このようなポーリングは、所定の時点または所定の間隔で実行することができる。
【００７５】
さらなる実施形態によれば、近傍グラフの更新は、ある特定の起点となるアクセスポイントのサービスエリアから離脱するモバイルステーションにも基づいている。モバイルステーションが起点となるアクセスポイントのサービスエリアを離脱した後、この起点となるアクセスポイントは、その近傍グラフに含まれる候補エレメントに対し、このモバイルステーションが離脱したことと、たった今離脱したこのモバイルステーションに関連付けられたセキュリティアソシエーションをこれら候補エレメントが削除できることとを通知することができる。このようにして、実際には、異なるアクセスポイントにおいてもはや使用できないセキュリティアソシエーションのオーバーフローまたは過剰な累積を回避できる。
【００７６】
しかし、このような場合、近傍グラフは、モバイルステーションが進入したサービスエリアを有するアクセスポイントにおいて再生成または更新されることが好ましいということに注意すべきである。これにより、このモバイルステーションのセキュリティアソシエーションが、このモバイルステーションが新たなサービスエリア内に移動した後であっても実際にハンドオーバする可能性のあるこのようなアクセスポイントから削除されることを避けることができる。
【００７７】
特定の実施形態によれば、ある特定のアクセスポイント（または起点となるアクセスポイント）ごとに生成された近傍グラフは、このアクセスポイントのサービスエリアに位置するモバイルステーションの個々のパラメータまたは特性にも依存する。例えば、このアクセスポイントのサービスエリア内に、マルチホップ近傍グラフを要求する比較的高速で移動できる１台のモバイルステーションが位置している場合、この起点となるアクセスポイントの近傍グラフはマルチホップの候補エレメントを含むことができる。このモバイルステーションがこの起点となるアクセスポイントのサービスエリアを離脱すると、マルチホップ要求のために含まれていた候補エレメントは、この起点となるアクセスポイントの近傍グラフから削除することができる。
【００７８】
特定の一実施形態によれば、ある特定の起点となるアクセスポイントの近傍グラフに含まれている個々の候補エレメントは、それら候補エレメントが近傍グラフに含まれる根拠となるモバイルステーションを特定できる対応する識別子を有する。上述の実施形態の場合と同様に、例えば、ある候補エレメントは、低速で移動する第１のモバイルステーションに起因し、かつ、高速で移動するモバイルステーションにも起因して近傍グラフに含まれている。この場合、その候補エレメントは、これら２台のモバイルステーションを特定する対応する識別子を２つ有する。高速で移動するモバイルステーションがサービスエリアを離脱しても、この候補エレメントは、別のモバイルステーションにも起因して含まれているために近傍グラフに含まれたままである。しかし、高速で移動するモバイルステーションだけに起因して近傍グラフに含まれる候補エレメント（例えば、起点となるアクセスポイントと直接的には近接していないマルチホップステーション）は、この高速で移動するモバイルステーションが起点となるアクセスポイントのサービスエリアを離脱すると、近傍グラフから削除することができる。
【００７９】
以上、本発明について典型的な実施形態を用いて説明した。ここで記載した実施形態に基づく方法は、適切にプログラムされたコンピュータまたはコンピュータシステムによって実施できることは当業者には容易に理解されるであろう。
【００８０】
上述の実施形態は単に例示を目的としており、当業者によって変更可能であることをさらに理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来技術に基づくネットワーク構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態と併せて使用するネットワーク構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図４】本発明のさらなる実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図５】従来技術と対比して本発明の実施形態によるメッセージシーケンスを概略的に示す図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態によるメッセージシーケンスを概略的に示す図である。
【図１】
2008511223.tif 000003
【図２】
2008511223.tif 000004
【図３】
2008511223.tif 000005
【図４】
2008511223.tif 000006
【図５】
2008511223.tif 000007
【図６】
2008511223.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月25日(2007.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あるネットワーク内のあるモバイル端末による第１のネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのセキュアハンドオーバをサポートする方法であって、
前記ネットワークは、あるネットワークエレメントと通信セッションを確立するために必要な鍵を含むセキュリティ関連の情報を有するセキュリティサーバを含むものであり、
前記第１のネットワークエレメントのスイッチがオンになることまたは前記第１のネットワークエレメントが前記ネットワークへと追加されることに応じて、ネットワークトポロジを認識している管理マシン又は前記セキュリティサーバにより、前記第１のネットワークエレメントに対して、前記ネットワークのトポロジに基づいて、前記第１のネットワークエレメントからのハンドオーバ先の候補となることが期待される候補ネットワークエレメントを自動的に決定するステップと、
セキュリティアソシエーションに基づくハンドオーバをサポートするために前記候補ネットワークエレメントと前記第１のネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するステップであって、セキュリティサーバにより、候補エレメントと前記第１のネットワークエレメントとのペア毎に複数のセキュリティアソシエーションを生成するステップと、前記複数のセキュリティアソシエーションを前記セキュリティサーバから前記第１のネットワークエレメントへと送信するステップとを含むステップと、
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置する１つ以上のモバイルステーションと前記候補ネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するステップと、
前記第１のネットワークエレメントによるサービスを受けるモバイル端末を決定し、前記第１のネットワークエレメントによるサービスを受ける前記モバイル端末に対して、前記モバイル端末による前記第１のネットワークエレメントから前記候補ネットワークエレメントのうちの１つへの高速なハンドオーバを可能にするために、前記モバイル端末と前記第１のネットワークエレメントとの間にそれぞれ生成された前記セキュリティアソシエーションを前記候補ネットワークエレメントへと転送するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のネットワークエレメントと候補エレメントの各々とからなるあるペアに対するセキュリティアソシエーションは、
前記候補ネットワークエレメントと通信するために前記候補ネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料と、
前記第１のネットワークエレメントと通信するために前記第１のネットワークエレメントに関連付けられており、前記候補ネットワークエレメントと通信するために必要な前記候補ネットワークエレメントの鍵とする材料により暗号化された鍵とする材料と
を含み、
前記候補エレメントによる復号化の後に前記第１のネットワークエレメントと前記候補ネットワークエレメントとの間の直接的なセキュア通信を可能にするために、前記暗号化された鍵とする材料を前記候補エレメントへと送信する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
新たなモバイルステーションによる前記第１のネットワークエレメントのエリアへの進入、または前記ネットワーク内のあるネットワークエレメントの追加、削除または移動のうちの少なくとも１つに基づいて、生成された前記セキュリティアソシエーションを更新するステップをさらに含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
起点となるネットワークエレメントと前記候補エレメントとの間のセキュリティアソシエーションを更新するために反復して実行される請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記候補エレメントの決定は、前記候補エレメントのマルチホップ構造を取得するために、前記第１のネットワークエレメントの近隣のエレメントのほかにエレメントの選択を含むものであり、
ホップ数はネットワークポリシにより決定されるものであり、
候補エレメントまたはホップ数のうちのいずれかまたは両方の決定は、ある候補エレメントへとハンドオーバを行う第１のネットワークエレメントの実際的な能力または可能性に影響を与える環境的な影響に基づいて行われるものである、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
候補エレメントの決定は、どのネットワークエレメントがハンドオーバの候補として用いる意味がないかを表す地理的な情報に基づくものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記地理的な情報は、ロケーションに関する情報に基づいて決定され、ある候補エレメントに対してハンドオーバが実行される確率または可能性に影響を与える環境的な影響を考慮するものである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
移動に基づいた、候補エレメントの再決定を可能にするために、前記第１のネットワークエレメントまたはその他のネットワークエレメントの移動について候補エレメントの決定を行うユニットへと通知するステップと、
前記移動が近傍グラフの再生成を行うために十分に有意であるかどうかを決定するステップとを含み、
前記第１のネットワークエレメントの近隣にある一連のエレメントが移動により変化した場合に前記移動が十分に有意であると判断されるものである、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のネットワークエレメントと１つ以上の前記候補ネットワークエレメントとの間でコンテキストパラメータを送信するステップをさらに含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
あるネットワーク内のあるモバイル端末による第１のネットワークエレメントから別のネットワークエレメントへのセキュアハンドオーバをサポートする装置であって、
前記ネットワークは、ネットワークエレメントと通信セッションを確立するために必要な鍵を含むセキュリティ関連の情報を有するセキュリティサーバを含み、
ネットワークトポロジを認識し、前記第１のネットワークエレメントのスイッチがオンになることまたは前記第１のネットワークエレメントが前記ネットワークへと追加されることに応じて、前記第１のネットワークエレメントに対して、前記ネットワークのトポロジに基づいて、前記第１のネットワークエレメントからのハンドオーバ先の候補ネットワークエレメントを自動的に決定する管理マシン又は前記セキュリティサーバと、
セキュリティアソシエーションに基づくハンドオーバをサポートするために、前記候補ネットワークエレメントと前記第１のネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するモジュールであって、候補エレメントと前記第１のネットワークエレメントとのペア毎に複数のセキュリティアソシエーションを生成するモジュールと、前記複数のセキュリティアソシエーションを前記セキュリティサーバから前記第１のネットワークエレメントへと送信するモジュールとを備えるモジュールと、
前記第１のネットワークエレメントのエリア内に位置する１つ以上のモバイルステーションと前記候補ネットワークエレメントとの間にセキュリティアソシエーションを生成するモジュールと、
前記第１のネットワークエレメントによるサービスを受けるモバイル端末を決定し、前記第１のネットワークエレメントによるサービスを受ける前記モバイル端末に対して、前記モバイル端末による前記第１のネットワークエレメントから前記候補ネットワークエレメントの１つへの高速なハンドオーバを可能にするために、前記モバイル端末と前記第１のネットワークエレメントとの間にそれぞれ生成された前記セキュリティアソシエーションを前記候補ネットワークエレメントへと転送するモジュールと
を備える装置。
【請求項１１】
前記第１のネットワークエレメントと候補エレメントの各々とからなるペアに対するセキュリティアソシエーションは、
前記候補ネットワークエレメントと通信するために前記候補ネットワークエレメントに関連付けられた鍵とする材料と、
前記第１のネットワークエレメントと通信するために前記第１のネットワークエレメントに関連付けられており、前記候補ネットワークエレメントと通信するために必要な前記候補ネットワークエレメントの鍵とする材料により暗号化された鍵とする材料と
を含み、
前記候補エレメントによる復号化の後に前記第１のネットワークエレメントと前記候補ネットワークエレメントとの間の直接的なセキュア通信を可能にするために、前記暗号化された鍵とする材料を前記候補エレメントへと送信するモジュールを備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
請求項３〜９のいずれか一項に記載のステップを実行するモジュールをさらに備える請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
コンピュータ上で、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するコンピュータプログラム命令を含むコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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