(57)【要約】  通信システム(１)は、通信グループ(１００)を形成する複数の通信端末(１０＿１〜１０＿ｎ)と、各通信端末(１０＿１〜１０＿ｎ)に対する認証処理を行うノード装置(２０)とを含む。ノード装置(２０)は、前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて各通信端末(１０＿１〜１０＿ｎ)に固有の第１のキーを導出し、通信グループ(１００)に共通の第２のキーを導出し、各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、前記算出により得た各ＸＯＲ値を各通信端末(１０＿１〜１０＿ｎ)宛てに送信する。各通信端末(１０＿１〜１０＿ｎ)は、前記情報を用いて導出した自通信端末に固有の第１のキーと、ノード装置(２０)から受信したＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記第２のキーを再生する。これにより、グループ通信に用いるキーを、より安全に管理する。
2016132719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信グループを形成する複数の通信端末と、
各通信端末に対する認証処理を行うノード装置と、を備え、
前記ノード装置は、
前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、
各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、
前記算出により得た各ＸＯＲ（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）値を、各通信端末宛てに送信し、
各通信端末は、
前記情報を用いて導出した自通信端末に固有の第１のキーと、前記ノード装置から受信したＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記第２のキーを再生する、
通信システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記ノード装置は、各ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して、各通信端末へ分配する、
ことを特徴とした通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ノード装置は、各ＸＯＲ値を、前記認証処理により各通信端末との間で共有されるセキュリティコンテキストを用い暗号化して送信し、
各通信端末は、前記暗号化された各ＸＯＲ値を、前記セキュリティコンテキストを用いて復号化する、
ことを特徴とした通信システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記ノード装置及び各通信装置は、前記情報としてＫａｓｍｅ（Ｋｅｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）を用いる、
ことを特徴とした通信システム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記ノード装置及び各通信装置は、前記情報としてＣＫ（Ｃｉｐｈｅｒ Ｋｅｙ）及びＩＫ（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｋｅｙ）を用いる、
ことを特徴とした通信システム。
【請求項６】
通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置であって、
前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記通信グループに共通の第２のキーを導出する導出部と、
各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出する算出部と、
前記算出部により得られた各ＸＯＲ値を、各通信端末宛てに送信する送信部と、
を備えたノード装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記送信部は、各ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して、各通信端末へ分配する、
ことを特徴としたノード装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記送信部は、各ＸＯＲ値を、前記認証処理により各通信端末との間で共有されるセキュリティコンテキストを用い暗号化して送信する、
ことを特徴としたノード装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項において、
前記導出部は、前記情報としてＫａｓｍｅを用いる、
ことを特徴としたノード装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか一項において、
前記導出部は、前記情報としてＣＫ及びＩＫを用いる、
ことを特徴としたノード装置。
【請求項１１】
他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末であって、
自通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、自通信端末に固有の第１のキーを導出する導出部と、
前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信する受信部と、
前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する再生部と、を備え、
前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである、
通信端末。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記受信部は、前記ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して受信する、
ことを特徴とした通信端末。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、
前記ＸＯＲ値は、前記認証処理により前記ノード装置との間で共有されるセキュリティコンテキストを用いて暗号化されており、
前記再生部は、前記暗号化されたＸＯＲ値を、前記前記セキュリティコンテキストを用いて復号化する、
ことを特徴とした通信端末。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項において、
前記導出部は、前記情報としてＫａｓｍｅを用いる、
ことを特徴とした通信端末。
【請求項１５】
請求項１１〜１３のいずれか一項において、
前記導出部は、前記情報としてＣＫ及びＩＫを用いる、
ことを特徴とした通信端末。
【請求項１６】
通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置において実行されるキー管理方法であって、
前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、
各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、
前記算出により得た各ＸＯＲ値を、各通信端末宛てに送信する、
ことを含むキー管理方法。
【請求項１７】
他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末において実行されるキー管理方法であって、
前記通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信し、
前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する、ことを含み、
前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである、
キー管理方法。
【請求項１８】
通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置であるコンピュータに実行させるためのプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータに、
前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出する処理と、
前記通信グループに共通の第２のキーを導出する処理と、
各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出する処理と、
前記算出により得た各ＸＯＲ値を、各通信端末宛てに送信する処理と、
を実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末であるコンピュータに実行させるためのプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータに、
前記通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、前記通信端末に固有の第１のキーを導出する処理と、
前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信する処理と、
前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する処理と、を実行させ、
前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである、
プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、ノード装置、通信端末、キー管理方法及びプログラムに関し、特にグループ通信に用いるキーを管理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やスマートフォン等の通信端末が急速に普及し、一人のユーザが複数台の通信端末を保持する場合もある。さらに今後は、ユーザが保持する以外にも、他の通信装置と自律的に通信を行うＭ２Ｍ(Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ)端末の増加が予測される。Ｍ２Ｍ端末は、３ＧＰＰ(３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ)においては、ＭＴＣ(Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)デバイスと呼称されている。Ｍ２Ｍ端末は、例えば、通信機能を搭載する自動販売機であっても良く、通信機能を有するセンサ装置等であっても良い。また、Ｍ２Ｍ端末は、携帯電話機等と同様、ネットワークを利用して通信を行う場合に認証される必要がある。なお、Ｍ２Ｍ端末の増加に加えて、今後、ウェアラブル端末の増加や、家庭内のネットワーク家電の普及等も予測される。ウェアラブル端末は、一人のユーザにより幾つも所持されると考えられる。また、ネットワーク家電としては、例えば、エアコン、ロボット掃除機や冷蔵庫等が挙げられる。【０００３】
このような認証に関する手順(ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ)は、例えば非特許文献１及び２に開示されている。非特許文献１は、ＬＴＥ(Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)システムにおける認証手順を規定し、非特許文献２は、３Ｇシステムにおける認証手順を規定している。【０００４】
ところで、３ＧＰＰでは、複数の通信端末がグループ化されてグループ通信を行うことも検討されている。グループ通信に際しては、通信端末が属する通信グループとネットワークとの間でセキュアに通信を行うためのキー(以下、“グループキー”と呼称することがある)を用いる必要がある。【０００５】
非特許文献３には、このようなグループキーを管理する技術が開示されている。非特許文献３では、大略、ネットワークが、グループキーを生成して各通信端末へ配信している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１、“３ＧＰＰ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ (ＳＡＥ); Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ (Ｒｅｌｅａｓｅ １２)”、Ｖ１２．１３．０、６章及び７章、２０１４年１２月
【非特許文献２】３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２、“３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ; Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ (Ｒｅｌｅａｓｅ １２)”、Ｖ１２．２．０、６章、２０１４年１２月
【非特許文献３】３ＧＰＰ ＴＲ ３３．８３３、“Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ｔｏ ｓｕｐｐｏｒｔ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ (ＰｒｏＳｅ) (Ｒｅｌｅａｓｅ １３)”、Ｖ１．２．０、節６．３．２〜６．３．５、２０１４年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者らは、非特許文献３に開示される技術には、グループキー管理に関するセキュリティが不十分であるという課題が在ることを見出した。具体的には、非特許文献３においては、グループキーそのもの自体が、ネットワークから通信端末へ配信されている。例えばグループキーが悪意ある第三者へ漏洩した場合には、グループ通信が保護されず盗聴されてしまう虞がある。【０００８】
従って、本発明の目的は、グループ通信に用いるキーを、より安全に管理することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る通信システムは、通信グループを形成する複数の通信端末と、各通信端末に対する認証処理を行うノード装置と、を含む。前記ノード装置は、前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて各通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、前記算出により得た各ＸＯＲ（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）値を各通信端末宛てに送信する。各通信端末は、前記情報を用いて導出した自通信端末に固有の第１のキーと、前記ノード装置から受信したＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記第２のキーを再生する。【００１０】
また、本発明の第２の態様に係るノード装置は、通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置である。このノード装置は、前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記通信グループに共通の第２のキーを導出する導出部と、各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出する算出部と、前記算出部により得られた各ＸＯＲ値を、各通信端末宛てに送信する送信部と、を含む。【００１１】
また、本発明の第３の態様に係る通信端末は、他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末である。この通信端末は、自通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、自通信端末に固有の第１のキーを導出する導出部と、前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信する受信部と、前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する再生部と、を含む。前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである。【００１２】
また、本発明の第４の態様に係るキー管理方法は、通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置において実行される方法である。このキー管理方法は、前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて各通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、前記算出により得た各ＸＯＲ値を各通信端末宛てに送信する、ことを含む。【００１３】
また、本発明の第５の態様に係るキー管理方法は、他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末において実行される方法である。このキー管理方法は、前記通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信し、前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する、ことを含む。前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである。【００１４】
また、本発明の第６の態様に係るプログラムは、通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置であるコンピュータに実行させるためのプログラムである。このプログラムは、前記コンピュータに、前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各通信端末に固有の第１のキーを導出する処理と、前記通信グループに共通の第２のキーを導出する処理と、各第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出する処理と、前記算出により得た各ＸＯＲ値を、各通信端末宛てに送信する処理と、を実行させる。【００１５】
さらに、本発明の第７の態様に係るプログラムは、他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末であるコンピュータに実行させるためのプログラムである。このプログラムは、前記コンピュータに、前記通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、前記通信端末に固有の第１のキーを導出する処理と、前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信する処理と、前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する処理と、を実行させる。前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、グループ通信に用いるキーをより安全に管理することが可能であり、以て上述した課題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る通信システムの構成例を示したブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るノード装置の構成例を示したブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るノード装置における演算処理の一例を示した図である。
【図４】実施の形態１に係る通信端末の構成例を示したブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る通信端末における演算処理の一例を示した図である。
【図６】実施の形態２に係る通信システムの構成例を示したブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【図８】実施の形態３に係る通信システムの構成例を示したブロック図である。
【図９】実施の形態３に係る通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【図１０】実施の形態４に係る通信システムの構成例を示したブロック図である。
【図１１】実施の形態５に係る通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【図１２】実施の形態６に係る通信システムの動作例を示したシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態１〜６を、図面を参照して説明する。なお、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、複数の通信端末１０＿１〜１０＿ｎ(ｎは２以上の整数)と、ノード装置２０とを含む。
【００２０】
通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、通信グループ１００を形成し、以てグループ通信を利用した各種のサービスを享受する。通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、例えば、携帯電話機、スマートフォン若しくはＭ２Ｍ端末、又は通信機能を有するコンピュータ装置等であっても良い。通信グループ１００を形成する端末は、例えば、ユーザが身に着けた複数のウェアラブル端末、家庭内に設置されたネットワーク家電類、ビル内のセンサやメータ類、家族内や或るグループ内の通信端末、メーカが管理する自動販売機等であっても良い。また、通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、基地局３００を介してノード装置２０と通信する。通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、主に無線で基地局３００へ接続されるが、有線で基地局３００へ接続されても良い。一方、基地局３００は、主に有線でノード装置２０へ接続されるが、無線でノード装置２０へ接続されても良い。なお、以降の説明においては、通信端末１０＿１〜１０＿ｎを、符号１０で総称することがある。
【００２１】
ここで、グループ通信を利用したサービスには、例えば、通信グループ１００内のメンバに対する同報配信サービスが含まれる。すなわち、通信グループ１００に属する通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、一斉に同じ情報を受け取ることができる。或いは、通信グループ１００には、ユーザが保持するスマートフォン及びウェアラブルデバイス等が属し、スマートフォン及びウェアラブルデバイス等へ同じ情報が送信されても良い。或いは、通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、互いに遠く離れた位置に存在しても良く、このような遠隔地において同じ情報を受け取ることもできる。
【００２２】
ノード装置２０は、通信端末１０に対する認証処理を行う。ノード装置２０は、例えば、３ＧＰＰにおいてＵＥ(Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)に対する認証処理を実行する装置として規定されている、ＭＭＥ(Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ)やＳＧＳＮ(Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ(Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ) Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ)等であっても良い。
【００２３】
また、ノード装置２０は、本実施の形態に特有の動作として、グループ通信に用いるキーを安全に管理すべく種々の処理を実行する。
【００２４】
具体的には、図２に示すように、ノード装置２０は、導出部２１と、算出部２２と、送信部２３とを含む。
【００２５】
導出部２１は、認証処理によりノード装置２０と通信端末１０＿１〜１０＿ｎ各々との間で共有される情報(以下、“共有情報”と呼称)を用いて、通信端末１０＿１〜１０＿ｎ各々に固有のキー(以下、“グループデバイスキー”と呼称)を導出する。また、導出部２１は、通信グループ１００に共通のキー(以下、“グループキー”と呼称)を導出する。
【００２６】
ここで、共有情報としては、ノード装置２０がＭＭＥである場合にＫａｓｍｅ(Ｋｅｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ)を用いることができ、ノード装置２０がＳＧＳＮである場合にはＣＫ(Ｃｉｐｈｅｒ Ｋｅｙ)及びＩＫ(Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｋｅｙ)を用いることができる。また、グループデバイスキーは、通信装置毎に異なるように導出されれば良く、その導出には各種のアルゴリズムを適用することができる。このようなアルゴリズムの一例として、３ＧＰＰで規定されるＫＤＦ(Ｋｅｙ Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)が挙げられる。さらに、グループキーは、通信グループ１００に一意あれば良く、例えば乱数値を用いることができる。
【００２７】
算出部２２は、グループデバイスキーとグループキーとの排他的論理和を算出する。この算出処理は、通信端末毎に実行される。例えば、図３に示す如く、導出部２１により或る通信端末について、ビット列“００１１…”から成るグループデバイスキー２０１と、ビット列“０１０１…”から成るグループキー２０２が導出されていたとする。この場合、算出部２２は、排他的論理和の算出結果として、ビット列“０１１０…”から成るＸＯＲ(Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ又はＥｘｃｌｕｓｉｖｅ ｄｉｓｊｕｎｃｔｉｏｎ)値２０３を得る。なお、グループデバイスキー２０１、グループキー２０２及びＸＯＲ値２０３各々のビット長は、任意であり、適用する通信規格等に応じて設定すれば良い。
【００２８】
送信部２３は、通信端末毎に算出された各ＸＯＲ値を、通信端末１０＿１〜１０＿ｎ各々宛てに送信する。
【００２９】
なお、これらの導出部２１、算出部２２及び送信部２３は、少なくともハードウェアによって構成することが可能である。このようなハードウェアには、例えば、通信端末１０との通信を行うトランシーバや、このトランシーバを制御するＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等のコントローラが含まれる。
【００３０】
一方、図４に示すように、通信端末１０は、導出部１１と、受信部１２と、再生部１３とを含む。
【００３１】
導出部１１は、上記の共有情報を用いて、自通信端末１０に固有のグループデバイスキーを導出する。この時、導出部１１は、ノード装置２０が適用したものと同一のアルゴリズムを適用し、以てノード装置２０が導出したものと同一のグループデバイスキーを導出する。なお、適用可能なアルゴリズムや情報の候補が複数存在する場合等には、適用すべきアルゴリズムや情報をノード装置２０から指示するようにしても良い。このような指示は、例えばＫＳＩ(Ｋｅｙ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ)等を用いて行うことができる。
【００３２】
受信部１２は、ノード装置２０から、自通信端末１０について算出されたＸＯＲ値を受信する。
【００３３】
再生部１３は、導出部１１により導出されたグループデバイスキーと、受信部１２により受信されたＸＯＲ値との排他的論理和を算出し、以てノード装置２０と共通のグループキーを再生(導出、取得)する。今、図５に示す如く、導出部１１によって、図３に示したものと同一のビット列“００１１…”から成るグループデバイスキー２０１が導出され、受信部１２によって、図３に示したものと同一のビット列“０１１０…”から成るＸＯＲ値２０３が受信されたとする。この場合、再生部１３は、排他的論理和の算出結果として、ビット列“０１０１…”を得る。このビット列“０１０１…”は、図３に示したグループキー２０２と同一である。
【００３４】
なお、これらの導出部１１、受信部１２及び再生部１３は、少なくともハードウェアによって構成することが可能である。このようなハードウェアには、例えば、ノード装置２０との通信を行うトランシーバや、このトランシーバを制御するＣＰＵ等のコントローラが含まれる。
【００３５】
以上説明した通り、本実施の形態においては、グループキーが、ノード装置２０から通信端末１０へ配信されること無く、ノード装置２０と通信端末１０との間で共有される。このため、グループキーが第三者へ漏洩することも、これに起因してグループ通信が盗聴さることも無いであろう。従って、本実施の形態によれば、非特許文献３に開示されるような技術と比して、グループキーをより安全に管理することができる。
【００３６】
また、仮にＸＯＲ値が漏洩した場合であっても、上述したように、ＸＯＲ値だけでは、グループキーを再生することが出来なくなっている。このため、第三者にとって、グループキーを再生することは極めて困難となる。なお、後述する如く、ＸＯＲ値を暗号化してノード装置２０から通信端末１０へ伝送しても良い。この場合、第三者によるグループキーの再生は更に困難となる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、大略、上記の実施の形態１で説明した概念を、ＬＴＥシステムへ適用するものである。
【００３８】
図６に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、複数のデバイス３０＿１〜３０＿ｎ(以下、符号３０で総称することがある)と、無線基地局の一種であるｅＮＢ(ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ) ４０と、ＭＭＥ ５０とを含む。ここで、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、図１に示した通信端末１０＿１〜１０＿ｎに相当し、ＬＴＥ規格に則したシグナリングに関する処理等を実行する点を除いて、図４に示した通信端末１０と同様に構成できる。ＭＭＥ ５０は、図１に示したノード装置２０に相当し、ＬＴＥ規格に則したシグナリングに関する処理等を実行する点を除いて、図２に示したノード装置２０と同様に構成できる。デバイス３０及びＭＭＥ ５０の間のトラヒックは、デバイス３０とｅＮＢ ４０の間の無線リンク、及びｅＮＢ ４０とＭＭＥ ５０の間のバックホール(ｂａｃｋｈａｕｌ)リンクを介して伝送される。なお、図６に示す例では、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが同一のｅＮＢ ４０へ無線接続するケースを扱っているが、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは互いに異なるｅＮＢへ無線接続しても良い。
【００３９】
動作においては、図７に示すように、まずデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々が、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを、ｅＮＢ ４０を介してＭＭＥ ５０へ送信し、以てＭＭＥ ５０へのアタッチを要求する(ステップＳ１１)。そして、ＭＭＥ ５０主導で、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々に対する認証処理、すなわち非特許文献１に開示されるようなＡＫＡ(Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ) Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅが実行される(ステップＳ１２)。このＡＫＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅの成功は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＭＭＥ ５０とがＫａｓｍｅを共有することをもたらす。例えば、デバイス３０＿１がＫａｓｍｅ＿１をＭＭＥ ５０と共有し、デバイス３０＿２がＫａｓｍｅ＿２(Ｋａｓｍｅ＿１とは異なるもの)をＭＭＥ ５０と共有する。
【００４０】
デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、Ｋａｓｍｅ＿１〜Ｋａｓｍｅｎ＿ｎから、デバイス固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出する(ステップＳ１３)。
【００４１】
一方、ＭＭＥ ５０は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々がグループ通信を利用したサービスを享受可能か否か検証する(ステップＳ１４)。このような検証は、例えば、デバイス３０＿１〜３０＿ｎの契約情報(ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ)やネットワークポリシ等に基づき行えば良い。検証に成功すると、ＭＭＥ ５０は、Ｋａｓｍｅ＿１〜Ｋａｓｍｅｎ＿ｎからデバイス３０＿１〜３０＿ｎに固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出すると共に、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが属する通信グループ１１０に共通のグループキー２０２(例えば、乱数値)を導出する(ステップＳ１５)。
【００４２】
また、ＭＭＥ ５０は、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとグループキー２０２との排他的論理和をそれぞれ算出し、以てＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを得る(ステップＳ１６)。
【００４３】
そして、ＭＭＥ ５０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを含むＡｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを、ｅＮＢ ４０を介してデバイス３０＿１〜３０＿ｎへそれぞれ送信する(ステップＳ１７)。
【００４４】
この時、ＭＭＥ ５０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを暗号化して、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含める。暗号化に際しては、ＡＫＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅにおいてデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＭＭＥ ５０との間で共有されるＮＡＳ(Ｎｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ)セキュリティコンテキストを用いることができる。ＮＡＳセキュリティコンテキストにはＮＡＳキーが含まれ、これらＮＡＳキーは、ＵＥとＭＭＥの間のトラヒックの完全性(ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ)及び機密性(ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ)を保護するために用いられるものである。なお、ＭＭＥ ５０は、暗号化したＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージとは異なるメッセージ(例えば、新規メッセージ)に含めるようにしても良い。
【００４５】
デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信すると、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを上記のＮＡＳセキュリティコンテキストを用いて復号化すると共に、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎとの排他的論理和をそれぞれ算出する。これにより、グループキー２０２が、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々で再生され、以てデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＭＭＥ ５０との間で共有されることとなる(ステップＳ１８)。なお、グループキーがデバイスで再生される原理は、図３及び図５を参照して上述した原理と同様である。
【００４６】
本実施の形態によれば、ＬＴＥシステムにおいて、グループキーを上記の実施の形態１と同様に安全に管理することができる。また、ＸＯＲ値の暗号化によって、グループキー管理のセキュリティを更に向上させることができる。
【００４７】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は、大略、上記の実施の形態１で説明した概念を、３Ｇシステムへ適用するものである。
【００４８】
図８に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、複数のデバイス３０＿１〜３０＿ｎと、無線基地局の一種であるＮＢ(Ｎｏｄｅ Ｂ) ６０と、このＮＢ ６０を制御するＲＮＣ(Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ) ７０と、ＳＧＳＮ ８０とを含む。ここで、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、図１に示した通信端末１０＿１〜１０＿ｎに相当し、３Ｇ規格に則したシグナリングに関する処理等を実行する点を除いて、図４に示した通信端末１０と同様に構成できる。ＳＧＳＮ ８０は、図１に示したノード装置２０に相当し、３Ｇ規格に則したシグナリングに関する処理等を実行する点を除いて、図２に示したノード装置２０と同様に構成できる。デバイス３０及びＳＧＳＮ ８０の間のトラヒックは、デバイス３０とＮＢ ６０の間の無線リンク、並びにＮＢ ６０、ＲＮＣ ７０及びＳＧＳＮ ８０の間のバックホールリンクを介して伝送される。なお、図８に示す例では、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが同一のＮＢ ６０へ無線接続するケースを扱っているが、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは互いに異なるＮＢへ無線接続しても良い。
【００４９】
動作においては、図９に示すように、まずデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々が、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを、ＲＮＣ ７０(及び図示を省略するＮＢ ６０)を介してＳＧＳＮ ８０へ送信し、以てＳＧＳＮ ８０へのアタッチを要求する(ステップＳ２１)。そして、ＳＧＳＮ ８０主導で、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々に対する認証処理、すなわち非特許文献２に開示されるようなＡＫＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅが実行される(ステップＳ２２)。このＡＫＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅの成功は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＳＧＳＮ ８０とがＣＫ及びＩＫを共有することをもたらす。例えば、デバイス３０＿１がＣＫ＿１及びＩＫ＿１をＳＧＳＮ ８０と共有し、デバイス３０＿２がＣＫ＿２及びＩＫ＿２(ＣＫ＿１及びＩＫ＿１とはそれぞれ異なるもの)をＳＧＳＮ ８０と共有する。
【００５０】
デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、ＣＫ＿１〜ＣＫ＿ｎ及びＩＫ＿１〜ＩＫ＿ｎから、デバイス固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出する(ステップＳ２３)。
【００５１】
一方、ＳＧＳＮ ８０は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々がグループ通信を利用したサービスを享受可能か否か検証する(ステップＳ２４)。このような検証は、例えば、デバイス３０＿１〜３０＿ｎの契約情報(ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ)やネットワークポリシ等に基づき行えば良い。検証に成功すると、ＳＧＳＮ ８０は、ＣＫ＿１〜ＣＫ＿ｎ及びＩＫ＿１〜ＩＫ＿ｎからデバイス３０＿１〜３０＿ｎに固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出すると共に、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが属する通信グループ１１０に共通のグループキー２０２(例えば、乱数値)を導出する(ステップＳ２５)。
【００５２】
また、ＳＧＳＮ ８０は、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとグループキー２０２との排他的論理和をそれぞれ算出し、以てＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを得る(ステップＳ２６)。
【００５３】
そして、ＳＧＳＮ ８０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを含むＡｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを、ＲＮＣ ７０を介してデバイス３０＿１〜３０＿ｎへそれぞれ送信する(ステップＳ２７)。
【００５４】
この時、ＳＧＳＮ ８０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを暗号化して、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含める。暗号化に際しては、ＡＫＡ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅにおいてデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＳＧＳＮ ８０との間で共有されるＵＭＴＳ(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ)セキュリティコンテキストを用いることができる。ＵＭＴＳセキュリティコンテキストにはＵＭＴＳキーが含まれ、これらＵＭＴＳキーは、ＵＥとＳＧＳＮの間のトラヒックの完全性及び機密性を保護するために用いられるものである。なお、ＳＧＳＮ ８０は、暗号化したＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージとは異なるメッセージ(例えば、新規メッセージ)に含めるようにしても良い。
【００５５】
デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信すると、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを上記のＵＭＴＳセキュリティコンテキストを用いて復号化すると共に、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎとの排他的論理和をそれぞれ算出する。これにより、グループキー２０２が、デバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々で再生され、以てデバイス３０＿１〜３０＿ｎ各々とＳＧＳＮ ８０との間で共有されることとなる(ステップＳ２８)。なお、グループキーがデバイスで再生される原理は、図３及び図５を参照して上述した原理と同様である。
【００５６】
本実施の形態によれば、３Ｇシステムにおいて、グループキーを上記の実施の形態１と同様に安全に管理することができる。また、ＸＯＲ値の暗号化によって、グループキー管理のセキュリティを更に向上させることができる。
【００５７】
＜実施の形態４＞
図１０に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、図１に示した通信システムの構成に加えて、マスターデバイス(親機や親装置等とも呼称される)９０が設けられている点で、上記の実施の形態１と異なる。
【００５８】
マスターデバイス９０は、通信グループ１００を代表する一の通信端末である。マスターデバイス９０は、例えば、携帯電話機、スマートフォン若しくはＭ２Ｍ端末、又は通信機能を有するコンピュータ装置等であっても良い。或いは、マスターデバイス９０は、モバイルルータであっても良い。マスターデバイス９０は、モバイルルータ、携帯電話機、スマートフォン或いはＭ２Ｍ端末等である場合に、図１０に示す如く無線で基地局３００へ接続されるが、固定の無線ルータ等であるような場合には、有線で基地局３００へ接続される。
【００５９】
動作において、マスターデバイス９０は、ノード装置２０から、通信端末(子機や従属装置等とも呼称される)１０＿１〜１０＿ｎそれぞれについて算出されたＸＯＲ値を受信し、受信したＸＯＲ値を通信端末１０＿１〜１０＿ｎへ分配する。一方、通信端末１０＿１〜１０＿ｎは、上記の実施の形態１と同様にノード装置２０により個別に認証され、通信端末１０＿１〜１０＿ｎ各々の導出部１１(図４参照)が、上記の共有情報を用いてグループデバイスキーを導出する。そして、受信部１２が、マスターデバイス９０により分配されたＸＯＲ値を受信し、再生部１３が、導出部１１により導出されたグループデバイスキーと、受信部１２により受信されたＸＯＲ値との排他的論理和を算出し、以てグループキーを再生する。
【００６０】
このように、本実施の形態においては、マスターデバイス９０が、通信グループ１１０を代表して、ＸＯＲ値をノード装置２０から受信する。よって、ＸＯＲ値の伝送に要するシグナリング量を、上記の実施の形態１と比して低減することができる。勿論、上記の実施の形態１と同様、グループキーはノード装置２０から通信端末１０へ配信されないので、グループキーを安全に管理することもできる。
【００６１】
なお、マスターデバイス９０と通信端末１０の間の通信は、任意の通信方式に則して行われれば良い。マスターデバイス９０は、例えば、無線ＬＡＮ(Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｒｏｋ)通信を利用して通信端末１０と通信しても良いし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)やＮＦＣ(Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)等の近距離無線通信を利用して通信端末１０と通信しても良い。通信端末１０が遠方に位置する場合、マスターデバイス９０は、モバイルネットワークを介して通信端末１０と通信しても良い。
【００６２】
＜実施の形態５＞
本実施の形態は、大略、上記の実施の形態１で説明した概念及び上記の実施の形態４で説明した概念の両者を、ＬＴＥシステムへ適用するものである。
【００６３】
図示を省略するが、本実施の形態に係る通信システムは、デバイス３０＿１〜３０＿ｎとｅＮＢ ４０の間にマスターデバイス９０が介在する点を除いて、図６に示した通信システムと同様に構成できる。
【００６４】
動作においては、図１１に示すように、まずマスターデバイス９０とＭＭＥ ５０とにおいて、モバイルネットワークを介した通常の通信を行うための認証処理を実行するために、ＭＭＥ ５０が、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージをマスターデバイス９０へ送信する(ステップＳ３１)。この時、ＭＭＥ ５０は、ＡＶ(Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ)を、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに含める。
【００６５】
マスターデバイス９０は、ＭＭＥ ５０から受信したＡＶ、並びに自デバイスのＳＩＭ(Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ)情報及び鍵情報を用いて、予め定められた演算を実行し、その演算結果をＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めてＭＭＥ ５０へ送信する(ステップＳ３２)。ＭＭＥ ５０は、マスターデバイス９０から受信した演算結果と、自装置における演算結果とを用いて、マスターデバイス９０に関する認証処理を実行する。
【００６６】
そして、マスターデバイス９０は、通信グループ１１０に関する認証処理を実行するために、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＭＭＥ ５０へ送信する(ステップＳ３３)。この時、マスターデバイス９０は、例えば、通信グループ１１０を識別する情報をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに設定する。さらに、マスターデバイス９０は、通信グループ１１０に属する全てのデバイス３０＿１〜３０＿ｎの識別情報をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに設定しても良い。
【００６７】
ＭＭＥ ５０は、通信グループ１１０に属するデバイス(子機や従属装置等とも呼称される)３０＿１〜３０＿ｎを、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに含まれる情報を用いてチェックする(ステップＳ３４)。
【００６８】
また、ＭＭＥ ５０は、図７のステップＳ１５と同様、Ｋａｓｍｅ＿１〜Ｋａｓｍｅｎ＿ｎからデバイス３０＿１〜３０＿ｎに固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出すると共に、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが属する通信グループ１１０に共通のグループキー２０２(例えば、乱数値)を導出する(ステップＳ３５)。
【００６９】
さらに、ＭＭＥ ５０は、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとグループキー２０２との排他的論理和をそれぞれ算出し、以てＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを得る(ステップＳ３６)。
【００７０】
そして、ＭＭＥ ５０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを含むＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを、マスターデバイス９０へ送信する(ステップＳ３７)。この時、ＭＭＥ ５０は、上記の実施の形態２と同様にして、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを暗号化して、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めても良い。そうした場合、秘匿性が高まり、より安全性が確保される。また、ＭＭＥ ５０は、通信グループ１１０に関連付けられたＧｒｏｕｐ ＡＶを、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めても良い。このようなＧｒｏｕｐ ＡＶは、例えば、マスターデバイス９０がデバイス３０＿１〜３０＿ｎを認証する用途に供することができる。
【００７１】
マスターデバイス９０は、ＭＭＥ ５０から受信したＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを、デバイス３０＿１〜３０＿ｎへ分配する(ステップＳ３８)。また、マスターデバイス９０は、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＣｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎメッセージをＭＭＥ ５０へ送信する(ステップＳ３９)。マスターデバイス９０は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎを認証する場合、その認証結果をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎメッセージに含めてＭＭＥ ５０へ送信し、以てＭＭＥ ５０に、通信グループ１１０に属するデバイス３０＿１〜３０＿ｎを認識させても良い。
【００７２】
一方、図示を省略するが、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、図７に示したＡＫＡ ＰｒｏｃｅｄｕｒｅにおいてＭＭＥ ５０により個別に認証されており、Ｋａｓｍｅ＿１〜Ｋａｓｍｅｎ＿ｎをＭＭＥ ５０と共有している。よって、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、Ｋａｓｍｅ＿１〜Ｋａｓｍｅｎ＿ｎから、デバイス固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出する(ステップＳ４０)。
【００７３】
そして、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、上記のステップＳ３８でマスターデバイス９０からＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを受信すると、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎとの排他的論理和をそれぞれ算出し、以てグループキー２０２を再生する(ステップＳ４１)。なお、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎが暗号化されている場合、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、上記のＮＡＳセキュリティコンテキストを用いて復号化することができる。
【００７４】
本実施の形態によれば、ＬＴＥシステムにおいて、ＸＯＲ値の伝送に要するシグナリング量を低減することができる。また、グループキーを上記の実施の形態２と同様に安全に管理することができる。さらに、ＸＯＲ値の暗号化によって、グループキー管理のセキュリティを更に向上させることもできる。
【００７５】
＜実施の形態６＞
本実施の形態は、大略、上記の実施の形態１で説明した概念及び上記の実施の形態４で説明した概念の両者を、３Ｇシステムへ適用するものである。
【００７６】
図示を省略するが、本実施の形態に係る通信システムは、デバイス３０＿１〜３０＿ｎとＮＢ ６０の間にマスターデバイス９０が介在する点を除いて、図８に示した通信システムと同様に構成できる。
【００７７】
動作においては、図１２に示すように、まずマスターデバイス９０とＳＧＳＮ ８０とにおいて、モバイルネットワークを介した通常の通信を行うための認証処理を実行するために、ＳＧＳＮ ８０が、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージをマスターデバイス９０へ送信する(ステップＳ５１)。この時、ＳＧＳＮ ８０は、ＡＶをＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに含める。
【００７８】
マスターデバイス９０は、ＳＧＳＮ ８０から受信したＡＶ、並びに自デバイスのＳＩＭ情報及び鍵情報を用いて、予め定められた演算を実行し、その演算結果をＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めてＳＧＳＮ ８０へ送信する(ステップＳ５２)。ＳＧＳＮ ８０は、マスターデバイス９０から受信した演算結果と、自装置における演算結果とを用いて、マスターデバイス９０に関する認証処理を実行する。
【００７９】
そして、マスターデバイス９０は、通信グループ１１０に関する認証処理を実行するために、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＳＧＳＮ ８０へ送信する(ステップＳ５３)。この時、マスターデバイス９０は、例えば、通信グループ１１０を識別する情報をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに設定する。さらに、マスターデバイス９０は、通信グループ１１０に属する全てのデバイス３０＿１〜３０＿ｎの識別情報をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに設定しても良い。
【００８０】
ＳＧＳＮ ８０は、通信グループ１１０に属するデバイス３０＿１〜３０＿ｎを、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに含まれる情報を用いてチェックする(ステップＳ５４)。
【００８１】
また、ＳＧＳＮ ８０は、図９のステップＳ２５と同様、ＣＫ＿１〜ＣＫ＿ｎ及びＩＫ＿１〜ＩＫ＿ｎからデバイス３０＿１〜３０＿ｎに固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出すると共に、デバイス３０＿１〜３０＿ｎが属する通信グループ１１０に共通のグループキー２０２(例えば、乱数値)を導出する(ステップＳ５５)。
【００８２】
さらに、ＳＧＳＮ ８０は、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとグループキー２０２との排他的論理和をそれぞれ算出し、以てＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを得る(ステップＳ５６)。
【００８３】
そして、ＳＧＳＮ ８０は、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを含むＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを、マスターデバイス９０へ送信する(ステップＳ５７)。この時、ＳＧＳＮ ８０は、上記の実施の形態３と同様にして、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを暗号化して、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めても良い。そうした場合、秘匿性が高まり、より安全性が確保される。また、ＳＧＳＮ ８０は、通信グループ１１０に関連付けられたＧｒｏｕｐ ＡＶを、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含めても良い。このようなＧｒｏｕｐ ＡＶは、例えば、マスターデバイス９０がデバイス３０＿１〜３０＿ｎを認証する用途に供することができる。
【００８４】
マスターデバイス９０は、ＳＧＳＮ ８０から受信したＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを、デバイス３０＿１〜３０＿ｎへ分配する(ステップＳ５８)。また、マスターデバイス９０は、Ｇｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＣｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎメッセージをＳＧＳＮ ８０へ送信する(ステップＳ５９)。マスターデバイス９０は、デバイス３０＿１〜３０＿ｎを認証する場合、その認証結果をＧｒｏｕｐ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎメッセージに含めてＳＧＳＮ ８０へ送信し、以てＳＧＳＮ ８０に、通信グループ１１０に属するデバイス３０＿１〜３０＿ｎを認識させても良い。
【００８５】
一方、図示を省略するが、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、図９に示したＡＫＡ ＰｒｏｃｅｄｕｒｅにおいてＭＭＥ ５０により個別に認証されており、ＣＫ＿１〜ＣＫ＿ｎ及びＩＫ＿１〜ＩＫ＿ｎをＳＧＳＮ ８０と共有している。よって、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、ＣＫ＿１〜ＣＫ＿ｎ及びＩＫ＿１〜ＩＫ＿ｎから、デバイス固有のグループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎをそれぞれ導出する(ステップＳ６０)。
【００８６】
そして、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、上記のステップＳ５８でマスターデバイス９０からＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎを受信すると、グループデバイスキー２０１＿１〜２０１＿ｎとＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎとの排他的論理和をそれぞれ算出し、以てグループキー２０２を再生する(ステップＳ６１)。なお、ＸＯＲ値２０３＿１〜２０３＿ｎが暗号化されている場合、デバイス３０＿１〜３０＿ｎは、上記のＵＭＴＳセキュリティコンテキストを用いて復号化することができる。
【００８７】
本実施の形態によれば、３Ｇシステムにおいて、ＸＯＲ値の伝送に要するシグナリング量を低減することができる。また、グループキーを上記の実施の形態３と同様に安全に管理することができる。さらに、ＸＯＲ値の暗号化によって、グループキー管理のセキュリティを更に向上させることもできる。
【００８８】
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、通信端末１０及びノード装置２０における処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００８９】
この場合、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、ＣＤ−ＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ(例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ(Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００９０】
なお、上記の実施の形態によって本発明は限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。
【００９１】
この出願は、２０１５年２月１６日に出願された日本出願特願２０１５−０２７３５６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９２】
１０  通信端末
１１, ２１  導出部
１２  受信部
１３  再生部
２０  ノード装置
２２  算出部
２３  送信部
３０  デバイス
４０  ｅＮＢ
５０  ＭＭＥ
６０  ＮＢ
７０  ＲＮＣ
８０  ＳＧＳＮ
９０  マスターデバイス
１００, １１０  通信グループ
２０１  グループデバイスキー
２０２  グループキー
２０３  ＸＯＲ値
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月7日(2017.8.7)
【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】
通信グループを形成する複数の通信端末と、
各通信端末に対する認証処理を行うノード装置と、を備え、
前記ノード装置は、
前記認証処理により各前記通信端末との間で共有される情報を用いて、各前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、
各前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、
前記算出により得た各ＸＯＲ（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）値を、各前記通信端末宛てに送信し、
各前記通信端末は、
前記情報を用いて導出した自通信端末に固有の前記第１のキーと、前記ノード装置から受信したＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記第２のキーを再生する、
通信システム。
【請求項２】
前記ノード装置は、各前記ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して、各前記通信端末へ分配する、
ことを特徴とした請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記ノード装置は、各前記ＸＯＲ値を、前記認証処理により各前記通信端末との間で共有されるセキュリティコンテキストを用い暗号化して送信し、
各前記通信端末は、前記暗号化された各ＸＯＲ値を、前記セキュリティコンテキストを用いて復号化する、
ことを特徴とした請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記ノード装置及び各前記通信端末は、前記情報としてＫａｓｍｅ（Ｋｅｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）を用いる、
ことを特徴とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ノード装置及び各前記通信端末は、前記情報としてＣＫ（Ｃｉｐｈｅｒ Ｋｅｙ）及びＩＫ（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｋｅｙ）を用いる、
ことを特徴とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置であって、
前記認証処理により各通信端末との間で共有される情報を用いて、各前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、前記通信グループに共通の第２のキーを導出する導出部と、
各前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出する算出部と、
前記算出部により得られた各ＸＯＲ値を、各前記通信端末宛てに送信する送信部と、
を備えたノード装置。
【請求項７】
前記送信部は、各前記ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して、各前記通信端末へ分配する、
ことを特徴とした請求項６に記載のノード装置。
【請求項８】
前記送信部は、各前記ＸＯＲ値を、前記認証処理により各前記通信端末との間で共有されるセキュリティコンテキストを用い暗号化して送信する、
ことを特徴とした請求項６又は７に記載のノード装置。
【請求項９】
前記導出部は、前記情報としてＫａｓｍｅを用いる、
ことを特徴とした請求項６〜８のいずれか一項に記載のノード装置。
【請求項１０】
前記導出部は、前記情報としてＣＫ及びＩＫを用いる、
ことを特徴とした請求項６〜８のいずれか一項に記載のノード装置。
【請求項１１】
他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末であって、
自通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、自通信端末に固有の第１のキーを導出する導出部と、
前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信する受信部と、
前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する再生部と、を備え、
前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである、
通信端末。
【請求項１２】
前記受信部は、前記ＸＯＲ値を、前記通信グループを代表する一の通信端末を介して受信する、
ことを特徴とした請求項１１に記載の通信端末。
【請求項１３】
前記ＸＯＲ値は、前記認証処理により前記ノード装置との間で共有されるセキュリティコンテキストを用いて暗号化されており、
前記再生部は、前記暗号化されたＸＯＲ値を、前記前記セキュリティコンテキストを用いて復号化する、
ことを特徴とした請求項１１又は１２に記載の通信端末。
【請求項１４】
前記導出部は、前記情報としてＫａｓｍｅを用いる、
ことを特徴とした請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の通信端末。
【請求項１５】
前記導出部は、前記情報としてＣＫ及びＩＫを用いる、
ことを特徴とした請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の通信端末。
【請求項１６】
通信グループを形成する複数の通信端末各々に対する認証処理を行うノード装置において実行されるキー管理方法であって、
前記認証処理により各前記通信端末との間で共有される情報を用いて、各前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記通信グループに共通の第２のキーを導出し、
各前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出し、
前記算出により得た各ＸＯＲ値を、各前記通信端末宛てに送信する、
ことを含むキー管理方法。
【請求項１７】
他の通信端末と共に通信グループを形成する通信端末において実行されるキー管理方法であって、
前記通信端末に対する認証処理によりノード装置との間で共有される情報を用いて、前記通信端末に固有の第１のキーを導出し、
前記ノード装置から、ＸＯＲ値を受信し、
前記第１のキーと前記ＸＯＲ値との排他的論理和を算出して、前記通信グループに共通の第２のキーを再生する、ことを含み、
前記ＸＯＲ値は、前記ノード装置が、前記第１のキーと前記第２のキーとの排他的論理和を算出して得られたものである、
キー管理方法。
【国際調査報告】
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