(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける制御情報を送信する方法であって、
Ｍ２Ｍデバイスにおいて、認証キーに基づいてプレキーを生成し、前記プレキーに基づいてセキュリティキーを生成し、前記セキュリティキーに基づいて前記制御情報を認証するための暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）を生成するステップと、
前記Ｍ２Ｍデバイスにおいて、前記暗号化メッセージ認証コードに基づいて保護された前記制御情報を送信するステップとを含み、
前記制御情報は、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されているか否かを指示するインジケータを含み、
前記インジケータは、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていることを示す第１の値と前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていないことを示す第２の値とのうちのいずれか一つの値を示し、
前記セキュリティキーは、プレキー及び“ＣＭＡＣＳＩＧ”に基づいて、所定の関数を使用して生成され、
前記暗号化メッセージ認証コードの値（ＣＭＡＣ値）は１６ビットのサイズを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御情報は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フレームナンバに対するロールオーバカウンタ（ＲＯＣ）の８ビットのうち３最下位ビット（ＬＳＢ）を使用して前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを生成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
フレームの既設定されたナンバに基づいて周期的に新たなプレキーを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダは、
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されるか否かを指示する１ビットと、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信したフレームナンバのカウンタを指示する３ビットと、前記暗号化メッセージ認証コードを指示する第３のフィールドとを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記セキュリティキーは、前記プレキー、“ＣＭＡＣＳＩＧ”及び前記セキュリティキーの長さ１２８ビットに基づいてＤｏｔ１６ＫＤＦを使用して生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣＭＡＣ値は下記の数式によって生成され、
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）、
ここで、ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕは、前記セキュリティキーであり、ＡＫＩＤは、前記認証キーの識別子であり、ＦＩＤは、フロー識別子であり、ＳＴＩＤは、前記Ｍ２ＭデバイスのＩＤであり、カウンタ値は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信するフレームナンバのカウンタ値であり、シグナリングヘッダの内容は、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダのコンテンツであり、１６は、前記ＣＭＡＣ値のビットサイズであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御情報は、
前記制御情報が保護されていない場合に、０ｂ００１０に設定されたフロー識別子を含む第１の値と、
前記Ｍ２Ｍデバイスのステーション識別子と、
前記制御情報の長さを指示する第２の値と、
前記ステーション識別子が前記Ｍ２Ｍデバイスのみに割り当てられる場合、ゼロに設定されたステーション識別子有効オフセットを指示する第３の値、及び
エマージェンシタイプが停電であると、‘０ｂ０’に設定されるエマージェンシタイプを指示する第４の値、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
無線通信システムにおける制御情報を受信する方法であって、
Ｍ２Ｍデバイスから暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）に基づいて保護される前記制御情報を受信するステップと、
前記暗号化メッセージ認証コードの値（ＣＭＡＣ値）に基づいて前記制御情報を認証するステップとを含み、
前記暗号化メッセージ認証コードは、セキュリティキーに基づいて生成され、前記セキュリティキーは、認証キーに基づいて生成され、
前記制御情報は、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されているか否かを指示するインジケータを含み、
前記インジケータは、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていることを示す第１の値と前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていないことを示す第２の値とのうちのいずれか一つの値を示し、
前記セキュリティキーは、プレキー及び“ＣＭＡＣＳＩＧ”に基づいて、所定の関数を使用して生成され、
前記ＣＭＡＣ値は、１６ビットのサイズを有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記制御情報は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
フレームナンバに対するロールオーバカウンタ（ＲＯＣ）の８ビットのうち３最下位ビット（ＬＳＢ）を使用して前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを生成することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
フレームの既設定されたナンバに基づいて周期的に新たなプレキーを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダは、
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されるか否かを指示する１ビットと、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信したフレームナンバのカウンタを指示する３ビットと、前記暗号化メッセージ認証コードを指示する第３のフィールドを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記セキュリティキーは、前記プレキー、“ＣＭＡＣＳＩＧ”及び前記セキュリティキーの長さ１２８ビットに基づいてＤｏｔ１６ＫＤＦを使用して生成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＣＭＡＣ値は下記の数式によって生成され、
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）、
ここで、ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕは、前記セキュリティキーであり、ＡＫＩＤは、前記認証キーの識別子であり、ＦＩＤは、フロー識別子であり、ＳＴＩＤは、前記Ｍ２ＭデバイスのＩＤであり、カウンタ値は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信するフレームナンバのカウンタ値であり、シグナリングヘッダの内容は、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダのコンテンツであり、１６は、前記ＣＭＡＣ値のビットサイズであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御情報は、
前記制御情報が保護されていない場合に、０ｂ００１０に設定されたフロー識別子を含む第１の値と、
前記Ｍ２Ｍデバイスのステーション識別子と、
非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの長さを指示する第２の値と、
前記ステーション識別子が前記Ｍ２Ｍデバイスのみに割り当てられる場合、ゼロに設定されたステーション識別子有効オフセットを指示する第３の値、及び
エマージェンシタイプが停電であると、‘０ｂ０’に設定されるエマージェンシタイプを指示する第４の値、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
無線通信システムにおける制御情報を送信するＭ２Ｍデバイスであって、
認証キーに基づいてプレキーを生成し、前記プレキーに基づいてセキュリティキーを生成し、前記セキュリティキーに基づいて前記制御情報を認証するための暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）を生成する制御部と、
前記暗号化メッセージ認証コードで保護された前記制御情報を送信する送信部とを含み、
前記制御情報は、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されているか否かを指示するインジケータを含み、
前記インジケータは、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていることを示す第１の値と前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていないことを示す第２の値とのうちのいずれか一つの値を示し、
前記セキュリティキーは、プレキー及び“ＣＭＡＣＳＩＧ”に基づいて、所定の関数を使用して生成され、
前記暗号化メッセージ認証コードの値（ＣＭＡＣ値）は１６ビットのサイズを有することを特徴とするＭ２Ｍデバイス。
【請求項１８】
前記制御情報は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダであることを特徴とする請求項１７に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項１９】
前記制御部は、
フレームナンバに対するロールオーバカウンタ（ＲＯＣ）の８ビットのうち３最下位ビット（ＬＳＢ）を使用して前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを生成することを特徴とする請求項１８に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２０】
前記制御部は、フレームの既設定されたナンバに基づいて周期的に新たなプレキーを生成することを特徴とする請求項１８に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２１】
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダは、
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されるか否かを指示する１ビットと、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信したフレームナンバのカウンタを指示する３ビットと、前記暗号化メッセージ認証コードを指示する第３のフィールドを含むことを特徴とする請求項１８に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２２】
前記セキュリティキーは、前記プレキー、“ＣＭＡＣＳＩＧ”及び前記セキュリティキーの長さ１２８ビットに基づいてＤｏｔ１６ＫＤＦを使用して生成されることを特徴とする請求項１８に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２３】
前記ＣＭＡＣ値は下記の数式によって生成され、
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）、
ここで、ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕは、前記セキュリティキーであり、ＡＫＩＤは、前記認証キーの識別子であり、ＦＩＤは、フロー識別子であり、ＳＴＩＤは、前記Ｍ２ＭデバイスのＩＤであり、カウンタ値は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信するフレームナンバのカウンタ値であり、シグナリングヘッダの内容は、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダのコンテンツであり、１６は、前記ＣＭＡＣ値のビットサイズであることを特徴とする請求項１７に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２４】
前記制御情報は、
前記制御情報が保護されていない場合に、０ｂ００１０に設定されたフロー識別子を含む第１の値と、
前記Ｍ２Ｍデバイスのステーション識別子と、
前記制御情報の長さを指示する第２の値と、
前記ステーション識別子が前記Ｍ２Ｍデバイスのみに割り当てられる場合、ゼロに設定されたステーション識別子有効オフセットを指示する第３の値、及び
エマージェンシタイプが停電であると、‘０ｂ０’に設定されるエマージェンシタイプを指示する第４の値、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載のＭ２Ｍデバイス。
【請求項２５】
無線通信システムにおける制御情報を受信する基地局であって、
Ｍ２Ｍデバイスから暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）に基づいて保護された前記制御情報を受信する受信部と、
前記暗号化メッセージ認証コードの値（ＣＭＡＣ値）に基づいて前記制御情報を認証する制御部とを含み、
前記暗号化メッセージ認証コードはセキュリティキーに基づいて生成され、前記セキュリティキーは認証キーに基づいて生成され、
前記制御情報は、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されているか否かを指示するインジケータを含み、
前記インジケータは、前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていることを示す第１の値と前記制御情報が前記暗号化メッセージ認証コードを用いて保護されていないことを示す第２の値とのうちのいずれか一つの値を示し、
前記セキュリティキーは、プレキー及び“ＣＭＡＣＳＩＧ”に基づいて、所定の関数を使用して生成され、
前記ＣＭＡＣ値は、１６ビットのサイズを有することを特徴とする基地局。
【請求項２６】
前記制御情報は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダであることを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
【請求項２７】
前記制御部は、
フレームナンバに対するロールオーバカウンタ（ＲＯＣ）の８ビットのうち３最下位ビット（ＬＳＢ）を使用して前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを生成することを特徴とする請求項２６に記載の基地局。
【請求項２８】
前記制御部は、
フレームの既設定されたナンバに基づいて周期的に新たなプレキーを生成することを特徴とする請求項２６に記載の基地局。
【請求項２９】
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダは、
前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されるか否かを指示する１ビットと、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信したフレームナンバのカウンタを指示する３ビットと、前記暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）を指示する第３のフィールドを含むことを特徴とする請求項２６に記載の基地局。
【請求項３０】
前記セキュリティキーは、前記プレキー、“ＣＭＡＣＳＩＧ”及び前記セキュリティキーの長さ１２８ビットに基づいてＤｏｔ１６ＫＤＦを使用して生成されることを特徴とする請求項２６に記載の基地局。
【請求項３１】
前記ＣＭＡＣ値は下記の数式によって生成され、
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）、
ここで、ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕは、前記セキュリティキーであり、ＡＫＩＤは、前記認証キーの識別子であり、ＦＩＤはフロー識別子であり、ＳＴＩＤは、前記Ｍ２ＭデバイスのＩＤであり、カウンタ値は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを受信するフレームナンバのカウンタ値であり、シグナリングヘッダの内容は、前記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダのコンテンツであり、１６は、前記ＣＭＡＣ値のビットサイズであることを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
【請求項３２】
前記制御情報は、
前記制御情報が保護されていない場合に、０ｂ００１０に設定されたフロー識別子を含む第１の値と、
前記Ｍ２Ｍデバイスのステーション識別子と、
非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの長さを指示する第２の値と、
前記ステーション識別子が前記Ｍ２Ｍデバイスのみに割り当てられる場合、ゼロに設定されたステーション識別子有効オフセットを指示する第３の値、及び
エマージェンシタイプが停電であると、‘０ｂ０’に設定されるエマージェンシタイプを指示する第４の値、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２５に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、一般に無線通信技術分野に関し、より詳細には、無線ネットワーク環境における制御情報をセキュリティ通信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な通信標準（例えば、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）を基盤とするＩＥＥＥ（Institute for Electronic and Electrical Engineers）８０２.１６ｅ標準及びＩＥＥＥ８０２.１６ｍに対するその発展）に基づく広帯域無線ネットワークは、音声、パケットデータのような多様なタイプのサービスを提供する。最近は、ＩＥＥＥ８０２.１６ｍ及びＩＥＥＥ８０２.１６ｅに基づく標準がスマートグリッド（smart grid）、車両追跡（vehicular tracking）、ヘルスケア（healthcare）などのようなアプリケーションのための機械間（Machine to Machine：Ｍ２Ｍ）通信を可能にするために考慮されている。セキュリティ（security）は、ヘルスケア及びスマートグリッドのような多くの重要なアプリケーションのために使用されるので、このような標準において重要な要件の一つである。
【０００３】
多様なタイプの制御情報が移動局またはＭ２Ｍ装置と基地局との間で相互通信するために交換される。典型的には、制御情報は、Ｍ２Ｍ装置と基地局との間に形成されるシグナリング接続（signalling connection）やフロー（flow）時に伝送される制御メッセージの形態で交換される。現在、制御メッセージは、暗号化メッセージ認証コード（Cipher based Message Authentication Code：ＣＭＡＣ）アルゴリズムを利用して保護されるが、ここで、国立標準技術研究院（National Institute of Standards and Technology：ＮＩＳＴ）特別刊行物８００−３８Ｂに規定されたようなＣＭＡＣ構造を利用して８−バイトＣＭＡＣが生成され、シグナリング接続またはフロー時に、伝送される前に制御メッセージに付加される。選択的には、制御メッセージの内容は暗号化されることもある。３バイトカウンタまたはパケットナンバ（ＰＮ）がまた使われて、リプレイ攻撃（relay attack）に対する保護を提供する。カウンタは、制御メッセージの伝送後ごとに増加される。タプル（tuple）＜control security key、ＰＮ＞は反復されることはない。ＣＭＡＣを生成するために使用されるセキュリティキーのシーケンスナンバ（sequence number）がまた制御メッセージと共に伝送される。制御メッセージを保護する方法は、各制御メッセージに１２バイトのオーバヘッドを追加する。典型的には、ＣＭＡＣ値を利用して保護される制御メッセージは、媒体アクセス制御（medium  access  control：ＭＡＣ）プロトコルデータユニット（protocol data unit：ＰＤＵ）に運ばれる。上記保護された制御メッセージを運ぶＭＡＣ ＰＤＵは、ＭＡＣヘッダ及びペイロード（payload）を含む。ペイロードはセキュリティキーのシーケンスナンバ、保留されたビット、パケット数、及びＣＭＡＣ値からなるセキュリティ情報により後続する制御メッセージを含む。
【０００４】
制御情報は、また、特定のタイプのＭＡＣヘッダであるＭＡＣシグナリングヘッダの形態で交換される。上記ＭＡＣシグナリングヘッダは、ＭＡＣ ＰＤＵに存在する受信局に伝送される。ＭＡＣシグナリングヘッダを運ぶＭＡＣ ＰＤＵは、そのＭＡＣシグナリングヘッダではないどのペイロードも含まないことが分かる。ＭＡＣシグナリングヘッダはサイズにおいて非常に短いが（数バイト程度）、重要な情報を保有する。一般に、ＭＡＣシグナリングヘッダは、６乃至７バイトのサイズである。ＭＡＣシグナリングヘッダは、フロー識別子（flow identifier）フィールド、タイプフィールド、長フィールド及び内容（コンテンツ）フィールドを含むこともできる。フロー識別子フィールドは、ＭＡＣシグナリングヘッダと関連するフロー識別子を表す。タイプフィールドは、ＭＡＣシグナリングヘッダのタイプを表す。長フィールドは、ＭＡＣシグナリングヘッダの長さを表す。内容フィールドはＭＡＣシグナリングヘッダの実際の内容を保有する。現在、ＭＡＣシグナリングヘッダは安全にされていない方式で基地局及び移動局またはＭ２Ｍ装置との間で交換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在の制御メッセージ保護技術は、制御情報そのものと比較すると、多くのオーバヘッドがＭＡＣシグナリングヘッダのサイズに付加されることがあり、ＭＡＣシグナリングヘッダには適用されることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願開示の一側面によれば、無線通信環境における制御情報をセキュリティ処理（securing control）する方法であって、上記方法は、送信局で、第１のタイプの制御情報をセキュリティ処理するために一つまたは複数のセキュリティキー及び第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理するために一つまたは複数のセキュリティキーを生成するステップと、上記第１のタイプの制御情報に対して第１のタイプのカウンタを計算し、かつ上記第２のタイプの制御情報に対して第２のタイプのカウンタを計算するステップと、上記第１のタイプの制御情報に対して第１のタイプの暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）及び上記第２のタイプの制御情報に対して第２のタイプの暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）を計算するステップと、上記第１のタイプのＣＭＡＣ、上記第１のタイプのカウンタ、及び上記第１のタイプの制御情報に対して導出される上記一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記第１のタイプの制御情報をセキュリティ処理するステップと、上記第２のタイプのＣＭＡＣ、上記第２のタイプのカウンタ、及び上記第２のタイプの制御情報に対して導出される上記一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理するステップとを含む。
【０００７】
本願開示の他の側面によれば、プロセッサ及び上記プロセッサに通信可能に連結されたメモリを含む送信局であって、上記メモリは、第１のタイプの制御情報を安全にするために一つまたは複数のセキュリティキー及び第２のタイプの制御情報を安全にするために一つまたは複数のセキュリティキーを生成し、上記第１のタイプの制御情報に対して第１のタイプのカウンタを計算し、かつ上記第２のタイプの制御情報に対して第２のタイプのカウンタを計算し、上記第１のタイプの制御情報に対して第１のタイプの暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）及び上記第２のタイプの制御情報に対して第２のタイプのＣＭＡＣを計算し、上記第１のタイプのＣＭＡＣ、上記第１のタイプのカウンタ、及び上記第１のタイプの制御情報に対して導出される上記一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記第１のタイプの制御情報をセキュリティ処理し、上記第２のタイプのＣＭＡＣ、上記第２のタイプのカウンタ、及び上記第２のタイプの制御情報に対して導出される上記一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理するように構成された制御情報保護モジュールを含む。
【０００８】
本願開示の他の側面によれば、無線通信環境におけるシグナリングヘッダを安全に通信する方法であって、上記方法は、送信局により、受信局に安全に伝送されるシグナリングヘッダに対するカウンタ値を計算し、上記シグナリングヘッダに対する暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）値を計算し、上記ＣＭＡＣ値、上記カウンタ値及び上記シグナリングヘッダに対して導出された一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記シグナリングヘッダを安全にし、上記獲得されたシグナリングヘッダを受信局に伝送するステップを含む。
【０００９】
本願開示の他の側面によれば、プロセッサ及び上記プロセッサに通信可能に連結されたメモリを含む送信局であって、上記メモリは、受信局に安全に伝送されるシグナリングヘッダに対するカウンタ値を計算し、上記シグナリングヘッダに対する暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）値を計算し、上記ＣＭＡＣ値、上記カウンタ値及び上記シグナリングヘッダに対して導出された一つまたは複数のセキュリティキーを利用して上記シグナリングヘッダをセキュリティ処理し、上記獲得されたシグナリングヘッダを受信局に伝送するように構成された制御情報保護モジュールを含む。
【００１０】
本願開示の他の側面によれば、送信局から受信されたシグナリングヘッダを処理する方法であって、上記方法は、上記送信局から受信されたシグナリングヘッダが保護されるか否かを決定するステップと、上記シグナリングヘッダに存在するカウンタ値の有効性（validating）を確認するステップと、上記カウンタ値が有効である場合、上記シグナリングヘッダが上記送信局から受信されるフレームのフレームナンバを決定するステップと、上記カウンタ値、フレームナンバ、認証キー識別子、移動局論理アドレス、フロー識別子、及び上記シグナリングヘッダの内容に基づいてＣＭＡＣ値を計算するステップと、上記計算されたＣＭＡＣ値が上記シグナリングヘッダにおける上記ＣＭＡＣ値と一致するか否かを決定するステップと、上記計算されたＣＭＡＣ値が上記シグナリングヘッダにおける上記ＣＭＡＣ値と一致すると、上記シグナリングヘッダの内容を処理するステップとを含む。
【００１１】
本願開示の他の側面によれば、プロセッサ及び上記プロセッサに通信可能に連結されたメモリを含む受信局であって、上記メモリは、送信局から受信されたシグナリングヘッダが保護されるか否かを決定し、上記シグナリングヘッダに存在するカウンタ値の有効性を確認し、上記カウンタ値が有効である場合、上記シグナリングヘッダが上記送信局から受信されるフレームのフレームナンバを決定し、上記カウンタ値、フレームナンバ、認証キー識別子、移動局論理アドレス、フロー識別子、及び上記シグナリングヘッダの内容に基づいてＣＭＡＣ値を計算し、上記計算されたＣＭＡＣ値が上記シグナリングヘッダにおける上記ＣＭＡＣ値と一致するか否かを決定し、上記計算されたＣＭＡＣ値が上記シグナリングヘッダにおける上記ＣＭＡＣ値と一致すると、上記シグナリングヘッダの内容を処理するように構成される制御情報処理モジュールを含む。
【００１２】
本願開示の他の側面によれば、無線ネットワーク環境におけるシグナリングヘッダを安全に伝送する方法であって、上記方法は、受信局に伝送されるシグナリングヘッダを安全にするためにセキュリティキー情報を生成し、上記セキュリティキー情報を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダの内容が付加された上記セキュリティキー情報に対するサイクリックリダンダンシーチェック（ＣＲＣ）値を生成し、上記ＣＲＣ値を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダをシグナリングヘッダの内容に付加された上記ＣＲＣ値と共に上記受信局に伝送するステップとを含む。
【００１３】
本願開示の他の側面によれば、プロセッサ及び上記プロセッサに通信可能に連結されたメモリを含む送信局であって、上記メモリは、受信局に伝送されるシグナリングヘッダを安全にするためにセキュリティキー情報を生成し、上記セキュリティキー情報を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダの内容が付加された上記セキュリティキー情報に対するサイクリックリダンダンシーチェック（ＣＲＣ）値を生成し、上記ＣＲＣ値を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダをシグナリングヘッダの内容に付加された上記ＣＲＣ値と共に上記受信局に伝送するように構成された制御情報保護モジュールを含む。
【００１４】
本願開示の他の側面によれば、無線ネットワーク環境における保護されたシグナリングヘッダを処理する方法であって、上記方法は、送信局からＣＲＣ値を有する保護されたシグナリングヘッダを受信する時セキュリティキー情報を生成し、上記セキュリティキー情報を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダの内容が付加された上記セキュリティキー情報に基づいてＣＲＣ値を生成し、上記生成されたＣＲＣ値が上記シグナリングヘッダに存在するＣＲＣ値と一致するか否かを決定し、上記生成されたＣＲＣ値が上記シグナリングヘッダに存在するＣＲＣ値と一致すると、上記シグナリングヘッダの内容を処理するステップとを含む。
【００１５】
本願開示の他の側面によれば、無線ネットワーク環境における保護されたシグナリングヘッダを処理する方法であって、上記方法は、送信局からＣＲＣ値を有する保護されたシグナリングヘッダを受信する時セキュリティキー情報を生成し、上記セキュリティキー情報を上記シグナリングヘッダの内容と共に付加し、上記シグナリングヘッダの内容が付加された上記セキュリティキー情報に基づいてＣＲＣ値を生成し、上記生成されたＣＲＣ値が上記シグナリングヘッダに存在するＣＲＣ値と一致するか否かを決定し、上記生成されたＣＲＣ値が上記シグナリングヘッダに存在するＣＲＣ値と一致すると、上記シグナリングヘッダの内容を処理するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態による送信局及び受信局の間の制御情報を安全に通信するための無線ネットワークシステムのブロック図を例示する。
【図２】一実施形態による受信局に伝送される制御情報をセキュリティ処理する方法を例示する処理フローチャートである。
【図３ａ】一実施形態によるシグナリングヘッダをセキュリティ処理する詳細な方法の処理フローチャートである。
【図３ｂ】一実施形態によるシグナリングヘッダをセキュリティ処理する詳細な方法の処理フローチャートである。
【図４ａ】一実施形態による保護された媒体アクセス制御（ＭＡＣ）シグナリングヘッダの例示的なフォーマットを表す。
【図４ｂ】他の実施形態による保護された媒体アクセス制御（ＭＡＣ）シグナリングヘッダの例示的なフォーマットを表す。
【図５ａ】他の実施形態による保護された非正常的パワーダウン（abnormal power down）シグナリングヘッダの例示的なフォーマットを表す。
【図５ｂ】他の実施形態による保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの例示的なフォーマットを表す。
【図５ｃ】他の実施形態による保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの他の例示的なフォーマットを表す。
【図５ｄ】他の実施形態による保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの他の例示的なフォーマットを表す。
【図５ｅ】他の実施形態による保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの他の例示的なフォーマットを表す。
【図６】一実施形態による送信局から受信されたシグナリングヘッダを処理する例示的な方法を表す処理のフローチャートである。
【図７ａ】一実施形態による第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャートである。
【図７ｂ】他の実施形態による第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャートである。
【図７ｃ】他の実施形態による第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャートである。
【図８】選択的な実施形態によるシグナリングヘッダを安全にする詳細な方法に対する処理フローチャートである。
【図９】選択的な実施形態による送信局から受信された、保護されたシグナリングヘッダを処理する詳細の方法に対する処理フローチャートである。
【図１０】本願発明の実施形態を実現するための多様な構成要素を示す送信局のブロック図である。
【図１１】本願発明の実施形態を実現するための多様な構成要素を示す受信局のブロック図である。  以上、記述された図面は、単に例示のためのものであって、どの方式でも本願開示の領域を制限することを意図しない。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本願発明は、無線ネットワーク環境において制御情報を安全に通信するための方法及びそのシステムを提供する。後述する本願発明の実施形態に対して説明するにあたって添付図面を参照するが、その図面では本願発明が実現される特定の実施形態が単なる例示的な方法で図示されている。これら実施形態は、当業者が本願発明を実施できる程度に十分に詳細に記述される。また、他の実施形態が活用でき、本願発明の範囲から逸脱することなく変更可能であることに理解すべきである。したがって、後述する詳細な説明は制約の意味にはならず、本願発明の領域は添付の特許請求の範囲のみにより正義される。
【００１８】
本明細書全体にかけて、「セキュリティ処理された、安全にまたは安全な（secured）」及び「保護された（protected）」という表現は実質的に同一の意味を有し、お互いに交換して使われても良い。
【００１９】
図１は、一実施形態による、送信局及び受信局の間で制御情報を安全に通信するための無線ネットワークシステム１００のブロック図を例示する。図１で、システム１００は、送信局１０２、受信局１０４及び無線インターフェース１０６を含む。送信局１０２は、制御情報保護モジュール１０６を含み、受信局１０４は、制御情報処理モジュール１０８を含む。送信局１０２は、移動局または基地局であり得る。受信局１０４は基地局または移動局であり得る。
【００２０】
送信局１０２が受信局１０４に制御情報を送信する必要がある場合、制御情報保護モジュール１０６は、その制御情報が保護されるべきものか否かを判定する。その制御情報が保護されるべきものである場合、制御情報保護モジュール１０６は、その制御情報が第１のタイプまたは第２のタイプに属するか否かを判定する。例えば、第１のタイプの制御情報は、既に設定されたシグナリング接続／フロー上で伝送される制御メッセージ（例えば、ＩＥＥＥ８０２.１６.１システムにおける管理メッセージ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムにおける無線リソースアクセス制御メッセージ）を含むことができる。第２のタイプの制御情報はシグナリングヘッダ（例えば、ＩＥＥＥ８０２.１６.１システムにおける独立型シグナリングヘッダ、ＬＴＥシステムにおける媒体アクセス制御（ＭＡＣ）シグナリングヘッダ）を含むことができる。第２のタイプの制御情報は、サイズが７バイトにまで達する。制御情報が第１のタイプの制御情報である場合、制御情報保護モジュール１０６は第１のタイプのカウンタ、第１のタイプの暗号化メッセージ認証コード（Cipher based Message Authentication Code：ＣＭＡＣ）値及び第１のタイプの制御情報を保護するために計算されたセキュリティキーを利用して、第１のタイプの制御情報をセキュリティ処理する。制御情報が第２のタイプの制御情報である場合、制御情報保護モジュール１０６は、第２のタイプのカウンタ、第２のタイプの暗号化メッセージ認証コード（ＣＭＡＣ）値及び第２のタイプの制御情報を保護するために計算されたセキュリティキーを利用して、第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理する。制御情報をセキュリティ処理すると、送信局１０２は、無線インターフェース１１０上で、そのセキュリティ処理された制御情報を受信局１０４に伝送する。
【００２１】
上記セキュリティ処理された制御情報を受信すると、制御情報処理モジュール１０８は、送信局１０２から受信された制御情報のタイプを決定する。したがって、制御情報処理モジュール１０８は、その制御情報のタイプに基づいて受信された制御情報をデコーディングする。制御情報をセキュリティ処理して、そのセキュリティ処理された制御情報を処理する過程は下記の説明で詳細に記述される。
【００２２】
図２は、一実施形態による受信局に伝送される制御情報を確保する方法を例示する処理フローチャートである。一般的に、送信局１０２は、２個のタイプの制御情報を受信局１０４に伝送する。この２個のタイプの制御情報は重要な情報を運ぶので、その制御情報は受信局１０４に安全に伝送される必要がある。処理フローチャート２００は、第１及び第２のタイプの制御情報を受信局１０４に送信する前にセキュリティ処理するための方法の過程を提供している。
【００２３】
ステップ２０２で、認証キー（authentication key：ＡＫ）からプレキー（pre-key）が生成される。典型的には、認証キーは、認証過程中に送信局１０２（例えば、基地局）及び受信局１０４（例えば、移動局）で相互導出される。認証キーの長さは１６０ビットである。上記プレキーは、第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報を各々安全にするための別個のアップリンク（uplink）及びダウンリンク（downlink）セキュリティキーを作るために使用されることもある。ステップ２０４で、第１のタイプの制御情報のためのアップリンク及び／またはダウンリンクセキュリティキーと第２のタイプの制御情報のためのアップリンク及び／またはダウンリンクセキュリティキーは、上記プレキーから導出される。例えば、アップリンクセキュリティキーは、アップリンクに伝送される制御情報を認証するために使用されることができる一方、ダウンリンクセキュリティキーはダウンリンクに伝送される制御情報を認証するために使用されることもできる。一つの例示的な実現例において、第１及び第２のタイプの制御情報のためのアップリンク及びダウンリンクセキュリティキーの長さは１２８ビットである。他の例示的な実現例においては、第１及び第２のタイプの制御情報のためのアップリンク及びダウンリンクセキュリティキーの長さは異なるサイズであり得る。プレキーからセキュリティキーを導出する処理は、当業者に明らかであるため、それに対する説明はここでは省略することに留意すべきである。図７ａ及び図７ｃに例示された方法によって新たなセキュリティキーが周期的に生成される。
【００２４】
ステップ２０６で、第１のタイプの制御情報に対する第１のタイプのカウンタが計算される。例えば、第１のタイプのカウンタは、第１のタイプの制御情報が伝送されるＭＡＣ ＰＤＵのパケットナンバ（ＰＮ）であり得る。ある実施形態においては、第１のタイプの制御情報に対するパケットナンバが決定される。このような実施形態では、第１のタイプのカウンタは第１のタイプの制御情報に基づいて計算される。ステップ２０８で、第１のタイプの制御情報に対する第１のタイプのＣＭＡＣが計算される。上記した第１のタイプのＣＭＡＣは、国立標準技術研究院（National Institute of Standards and Technology:ＮＩＳＴ）特別刊行物（Special Publication８００−３８Ｂ）に規定されたようにＣＭＡＣ構成に基づいて計算される。例えば、第１のタイプのＣＭＡＣは、truncate（第１のタイプの制御情報に対するセキュリティキー、認証キー識別子｜ＰＮ｜移動局論理アドレス｜フロー識別子（flow identifier）｜ゼロパディング（Zero Padding）｜第１のタイプの制御情報、６４）の通りである。ステップ２１０で、第１のタイプの制御情報は、第１のタイプのＣＭＡＣ、第１のタイプのカウンタ、及び第１のタイプの制御情報に対して導出されたセキュリティキーを利用して安全にされる。第１のタイプの制御情報を確保するために第１のタイプのカウンタ及び第１のタイプのＣＭＡＣを計算する方法は、当業者に明らかであるため、それに対する説明はここでは省略する。
【００２５】
ステップ２１２乃至２１６は、本願発明によるシグナリングヘッダのような第２のタイプの制御情報を安全にするためのプロセスを例示している。ステップ２１２で、第２のタイプの制御情報のための第２のタイプのカウンタが計算される。ステップ２０８で、第２のタイプの制御情報に対する第２のタイプのＣＭＡＣが計算される。上記第２のタイプのＣＭＡＣは、国立標準技術研究院（ＮＩＳＴ）特別刊行物（Special Publication８００−３８Ｂ）で規定されたように、ＣＭＡＣ構成に基づいて計算される。例えば、第２のタイプのＣＭＡＣはtruncate（第２のタイプの制御情報に対するセキュリティキー、認証キー識別子｜フレームナンバ｜移動局論理アドレス｜フロー識別子｜第２のタイプのカウンタ値｜ゼロパディング｜第２のタイプの制御情報、１６）の通りである。ステップ２１０で、第２のタイプの制御情報は、第２のタイプのＣＭＡＣ、第２のタイプのカウンタ、及び第２のタイプの制御情報に対して導出されたセキュリティキーを利用してセキュリティ処理される。ステップ２１２で、第２のタイプのＣＭＡＣ及び第２のタイプのカウンタが追加された第２のタイプの情報は、受信局１０４に伝送される。上記した第２のタイプのカウンタ及び第２のタイプのＣＭＡＣは、第１のタイプのカウンタ及び第１のタイプのＣＭＡＣとは別個であり、第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理するために適していることに留意すべきである。例えば、第２のタイプのＣＭＡＣは、第１のタイプのＣＭＡＣに比較してより短い場合もあり、第１のタイプのＣＭＡＣを計算するために使用された方法とは異なる方法を使用して計算される。どの実施形態においては、第２のタイプのカウンタ及び第２のタイプのＣＭＡＣは、セキュリティ処理された第２のタイプの制御情報、第２のタイプのＣＭＡＣ及び第２のタイプのカウンタを含むパケットの全体サイズが上記セキュリティ処理された第２のタイプの制御情報の許容可能な閾値を超過しないように計算される。シグナリングヘッダのような第２のタイプの制御情報をセキュリティ処理する詳細な過程は図３でより詳細に説明される。
【００２６】
図３は、一実施形態によるシグナリングヘッダをセキュリティ処理する詳細な方法に対する処理フローチャートである。送信局１０２が受信局１０４に伝送されるシグナリングヘッダを有していると仮定する。ステップ３０２で、そのシグナリングヘッダが受信局１０４に安全に伝送されるか否かが決定される。そのシグナリングヘッダが非保護方式で伝送されるものであれば、ステップ３０４で安全にされていないシグナリングヘッダが受信局１０４に伝送される。シグナリングヘッダが安全に伝送されるものであれば、ステップ３０６では、そのシグナリングヘッダをセキュリティ処理するためのセキュリティキーが利用可能であるか否かが決定される。セキュリティキーが利用可能でなければ、ステップ３０４が遂行される。
【００２７】
セキュリティキーが利用可能であれば、ステップ３０８で、利用可能なリソースと関連するフレームのフレームナンバが決定される。選択的には、セキュリティキーが利用可能であれば、そのシグナリングヘッダを安全に伝送するために充分なリソースが利用可能であるか否かが決定されることもできる。例えば、基地局は、移動局により伝送する度に移動局に割り当てられたリソースを通信する。割り当てられたリソースに基づいて、移動局は、シグナリングヘッダの安全な伝送のために充分なリソースが利用可能であるか否かを決定することもできる。利用可能などのリソースもないと、ステップ３０４が遂行されてシグナリングヘッダが保護されず伝送される。充分なリソースが利用可能であれば、ステップ３０８が遂行される。
【００２８】
ステップ３１２で、フレームと関連したロールオーバカウンタ（roll-over counter）の値が決定される。例えば、ロールオーバカウンタの値は、フレームがロールオーバするたびに増加され、所定の値となる。ステップ３１４で、そのシグナリングヘッダと関連したシグナリングヘッダインデックス（制御情報インデックスとも称する）が決定される。各フレームに対して、各フレームで伝送される各々のシグナリングヘッダに固有のシグナリングヘッダインデックスが割り当てられる。すなわち、シグナリングヘッダインデックスは、あるフレームで伝送されるシグナリングヘッダにわたってユニーク（unique）である。ステップ３１６で、シグナリングヘッダに対するカウンタ値（「第２のタイプのカウンタ」と前述する）がそのフレームのロールオーバカウンタ及びシグナリングヘッダインデックスに基づいて計算される。上記カウンタ値は、リプレイ攻撃（replay attack）に対する保護を提供するために使用される。リプレイ攻撃は、有効データ伝送が故意的または不正に反復されるか遅れるネットワーク攻撃の一形態である。
【００２９】
一実施形態において、カウンタ値は、ロールオーバカウンタに該当する「ｎ１」最上位ビット（most significant bits：ＭＳＢ）及びシグナリングヘッダインデックスに該当する「ｎ−ｎ１」最下位ビット（least significant bits：ＬＳＢ）を構成する。ロールオーバカウンタに該当する上記「ｎ１」最上位ビットは、フレームロールオーバが発生する時、１mod２（n1）ほど増分される。例えば、フレームナンバが２４ビットで成されていて「ｎ１」は５ビットであれば、フレームナンバが０ｘＦＦＦＦＦＦから０ｘ００００００に到達する時、カウンタ値の「ｎ１」最上位ビットは１mod３２ほど増加する。シグナリングヘッダインデックスに該当する「ｎ−ｎ１」最下位ビットは、同一セキュリティキーを利用する同一フレームにおけるシグナリングヘッダ同士に同一カウンタ値を有さないようにする方式でシグナリングヘッダに割り当てられる。これは、送信局１０２にとって同一セキュリティキーを利用してフレーム当たり２（n-n1）シグナリングヘッダを安全にすることを可能にする。したがって、送信局１０２は、各２（n1+n2）フレーム当たり新たなセキュリティキーを生成するはずである。ここで「ｎ２」は、フレームナンバを表すビットの数である。
【００３０】
他の実施形態において、カウンタ値は、ロールオーバカウンタに該当する「ｎ１」最下位ビット（ＬＳＢ）及びシグナリングヘッダインデックスに該当する「ｎ−ｎ１」最上位ビット（ＭＳＢ）を構成する。ロールオーバカウンタに該当する上記「ｎ１」最上位ビットは、フレームロールオーバが発生する時、１mod２ほど増分する。例えば、フレームナンバが２４ビットで成されていて「ｎ１」は５ビットであれば、フレームナンバが０ｘＦＦＦＦＦＦから０ｘ００００００に到達する時にカウンタ値の「ｎ１」最下位ビットは１mod３２ほど増加する。シグナリングヘッダインデックスに該当する「ｎ−ｎ１」最上位ビットは、同一セキュリティキーを利用する同一フレームにおけるシグナリングヘッダ同士に同一カウンタ値を有さないようにする方式でシグナリングヘッダに割り当てられる。したがって、送信局１０２は、各２(n1+n2)フレーム当たり新たなセキュリティキーを生成するはずであり、ここで「ｎ２」はフレームナンバを表すビットの数である。
【００３１】
他の実施形態において、カウンタ値はフレームのロールオーバカウンタを構成する。ロールオーバカウンタはフレームロールオーバが発生する時、１mod２（n）ほど増分する。例えば、フレームナンバが２４ビットで成されていて「ｎ」は５ビットであれば、フレームナンバが０ｘＦＦＦＦＦＦから０ｘ００００００に到達する時に、カウンタ値は１mod３２ほど増分する。これは、送信局１０２にとって同一セキュリティキーを利用して、フレーム当たり一つのシグナリングヘッダだけをセキュリティ処理することを可能にするはずである。したがって、送信局１０２は、各２（n+n2）フレーム当たり新たなセキュリティキーを生成するはずである。ここで「ｎ２」は、フレームナンバを表すビットの数である。
【００３２】
他の実施形態において、カウンタ値は、シグナリングヘッダと関連するシグナリングヘッダインデックスを構成する。シグナリングヘッダのサイズは、セキュリティキーを使用してフレーム当たり安全に伝送されるシグナリングヘッダの数に基づいて計算される。例えば、シグナリングヘッダインデックスのサイズが「ｎ」ビットであれば、送信局１０２は、同一セキュリティキーを利用してフレーム当たり２ｎシグナリングヘッダをセキュリティ処理することができる。したがって、送信局１０２は、各２ｎ２フレーム当たり新たなセキュリティキーを生成するはずである。ここで「ｎ２」は、フレームナンバを表すビットの数である。
【００３３】
ステップ３１８で、シグナリングヘッダが保護されることを表すための表示がシグナリングヘッダに設定される。一実施形態において、シグナリングヘッダが保護されるか否かを表すためのフロー識別子（flow identifier）がシグナリングヘッダのフロー識別子フィールドにセットされる。例えば、シグナリングヘッダが保護される時にフロー識別子はそのフロー識別子フィールドで「０ｂ０１００」値にセットされる。他の実施形態において、シグナリングヘッダが保護されるか否かを表すためにＥＣ値がシグナリングヘッダのＥＣフィールドにセットされる。例えば、シグナリングヘッダが保護されると、ＥＣフィールドは「１」値にセットされる。選択的には、シグナリングヘッダの長さは、ステップ３１８で、そのシグナリングヘッダの長フィールドに設定される。ステップ３２０で、シグナリングヘッダに対するＣＭＡＣ値（第２のタイプのＣＭＡＣとも称される）が計算される。ＣＭＡＣ値はＣＭＡＣ生成関数を利用して生成される。下記のパラメータが一つのＣＭＡＣ値を生成するためのＣＭＡＣ生成関数に対する入力として提供される：第２のタイプの制御情報に対するセキュリティキー、認証キー識別子と後続するフレームナンバと後続するシグナリングヘッダインデックスと後続するフロー識別子と後続するカウンタ値と後続するシグナリングヘッダの内容。
【００３４】
例えば、ＣＭＡＣ値はtruncate（第２のタイプの制御情報に対するセキュリティキー｜認証キー識別子｜フレームナンバ｜移動局論理アドレス｜フロー識別子｜カウンタ値｜シグナリングヘッダの内容、１６）の通りである。一つの例示的な実現例において、上記で計算された値の１６最下位ビットがＣＭＡＣ値として使用される。他の例示的な実現例において、他の１６ビットの上記した計算値がＣＭＡＣ値として使用される。
【００３５】
ステップ３２０で、セキュリティ処理されたシグナリングヘッダは、そのシグナリングヘッダの内容にＣＭＡＣ値とカウンタ値を追加することによって生成される。一実施形態において、上記安全にされたシグナリングヘッダは、シグナリングヘッダの内容にＣＭＡＣ値とカウンタ値の少なくとも「ｎ−ｎ１」最下位ビットを追加することによって生成されるが、この時にカウンタ値は、ロールオーバカウンタの「ｎ１」最上位ビット及びシグナリングヘッダインデックスの「ｎ−ｎ１」最下位ビットを構成する。他の実施形態において、上記セキュリティ処理されたシグナリングヘッダはＣＭＡＣ値とカウンタ値の少なくとも「ｎ−ｎ１」最上位ビットを追加することによって生成されるが、この時にカウンタ値はロールオーバカウンタの「ｎ１」最下位ビット及びシグナリングヘッダインデックスの「ｎ−ｎ１」最上位ビットを構成する。他の実施形態において、上記セキュリティ処理されたシグナリングヘッダは、ＣＭＡＣ値とロールオーバカウンタを追加することによって生成されるが、この時にカウンタ値はロールオーバカウンタの通りである。他の実施形態において、上記セキュリティ処理されたシグナリングヘッダは、ＣＭＡＣ値及びフレームのロールオーバカウンタの「ｎ１」最下位ビットを追加することによって生成されるが、この時にカウンタ値はフレームのロールオーバカウンタの通りである。他の実施形態において、上記セキュリティ処理されたシグナリングヘッダはＣＭＡＣ値及び／またはシグナリングヘッダインデックスを追加することによって生成されるが、この時カウンタ値はシグナリングヘッダインデックスの通りである。例えば、上記セキュリティ処理されたシグナリングヘッダはフレーム当たり伝送が許されるシグナリングヘッダの数が「１」であれば、ＣＭＡＣ値を追加することによって生成される。ＣＭＡＣ値とカウンタ値はそのシグナリングヘッダの全体サイズが許容可能な全体サイズ（例えば、７バイト）を超過しないようにシグナリングヘッダの内容に追加されることに留意すべきである。ステップ３２２で、上記確保されたシグナリングヘッダは受信局１０４に伝送される。
【００３６】
次の技術はＩＥＥＥ８０２.１６.１ｂシステムにおいてシグナリングヘッダを保護する例示的な処理を説明している。ＩＥＥＥ８０２.１６.１ｂシステムにおける移動局は、基地局にシグナリングヘッダを安全に伝送することが必要であると仮定する。また、アップリンク及びダウンリンクでシグナリングヘッダを認証するためのセキュリティキーＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ及びＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｄが次のように導出されると仮定する：
【００３７】
ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ｜ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｄ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＣＭＡＣ−ＴＥＫｐｒｅｋｅｙ、”ＣＭＡＣＳＩＧ”、２５６）。
【００３８】
セキュリティキーを獲得する時、移動局はカウンタ値をゼロにリセットする。カウンタ値は、８ビットサイズである。カウンタ値の最初の５ビットは、シグナリングヘッダが伝送されるフレームに対するロールオーバカウンタを表す。カウンタ値の次の３最下位ビットは、シグナリングヘッダに割り当てられたシグナリングヘッダインデックスを表す。シグナリングヘッダインデックスは、同一セキュリティキーを利用して獲得された同一フレームにおけるシグナリングヘッダ同士に同一カウンタ値を持たないようにする方式でシグナリングヘッダに割り当てられることに留意すべきである。これは移動局が同一セキュリティキーを利用する５ミリ秒（msec）間にフレーム当たり８シグナリングヘッダを保護することを可能にする。フレームナンバはサイズが２４ビットであり、ロールオーバカウンタは５ビットサイズであるため、移動局はフレームナンバが０ｘＦＦＦＦＦＦから０ｘ００００００に到達する時に「１ｍｏｄ３２」ほどカウンタ値を増分する。さらに、新たなセキュリティキーは各２２４×２５＝２２９フレーム後に導出されることが必要である。
【００３９】
次に、移動局は認証キー識別子（ＡＫＩＤ）、２４ビットフレームナンバ、シグナリングヘッダの１２ビットステーション識別子（ＳＴＩＤ）及び４ビットフロー識別子（ＦＩＤ）、８ビットカウンタ値、１６ビットゼロパディング、シグナリングヘッダの内容に後続するフィールドに対してＣＭＡＣ値を計算する。フレームナンバは２２ビットスーパーフレーム及び２ビットフレームインデックスに基づいて計算される。例えば、シグナリングヘッダに対するＣＭＡＣ値は次のように計算される：
【００４０】
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）。
【００４１】
ＣＭＡＣ値は、ＮＩＳＴ特別刊行物８００−３８Ｂに規定されるように構成されることが分かる。移動局はＣＭＡＣ値のようなＡＥＳ−ＣＭＡＣ計算結果のうちＬＳＢ１６ビットとカウンタ値のＬＳＢ３ビット利用してセキュリティ処理されたシグナリングヘッダを生成する。
【００４２】
ＩＥＥＥ８０２.１６.１ｂシステムにおいて非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダを保護する例示的な過程が下記の技術で説明される。ＩＥＥＥ８０２.１６.１ｂでＭ２Ｍ装置はアップリンク方向に非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダを安全に伝送することが必要であると仮定する。また、Ｍ２Ｍ装置によりアップリンク方向に伝送された非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダを認証するためのセキュリティキーＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕが次のように導出されると仮定する：
【００４３】
ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＣＭＡＣ−ＴＥＫ prekey、”ＣＭＡＣＳＩＧ”、１２８）。
【００４４】
セキュリティキーを獲得する時、移動局はカウンタ値をゼロにリセットする。カウンタ値は、一つのフレームに対するロールオーバカウンタと同一であり、８ビットサイズである。Ｍ２Ｍ装置は、フレームナンバが０ｘＦＦＦＦＦＦから０ｘ００００００に到達する時に値「１ｍｏｄ８」ほどカウンタ値が増加する。したがって、Ｍ２Ｍ装置は、同一アップリンクセキュリティキーを利用してフレーム当たり一つの非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダを安全に伝送することができる。さらに、新たなセキュリティキーは、各２24×２5＝２29フレーム後に導出されることが必要である。
【００４５】
その次に、移動局は、認証キー識別子（ＡＫＩＤ）、２４ビットフレームナンバ、シグナリングヘッダの１２ビットステーション識別子（ＳＴＩＤ）及び４ビットフロー識別子（ＦＩＤ）、８ビットカウンタ値、１６ビットゼロパディング、非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダの内容で順次になされたフィールドに対してＣＭＡＣ値を計算する。フレームナンバは２２ビットスーパーフレーム及び２ビットフレームインデックスに基づいて計算される。例えば、非正常的なパワーダウンシグナリングヘッダに対するＣＭＡＣ値は次の通り計算される：
【００４６】
ＣＭＡＣ値＝Truncate（ＣＭＡＣ（ＣＭＡＣ＿ＳＩＧ＿ＫＥＹ＿Ｕ、ＡＫＩＤ｜２２ビットスーパーフレームナンバ｜２ビットフレームインデックス｜ＳＴＩＤ｜ＦＩＤ｜カウンタ値｜１６ビットゼロパディング｜シグナリングヘッダ内容）、１６）。
【００４７】
ＣＭＡＣ値は、ＮＩＳＴ特別刊行物８００−３８Ｂに規定されるように構成されることが分かる。移動局は、ＣＭＡＣ値のようなＡＥＳ−ＣＭＡＣ計算結果のうち、ＬＳＢ１６ビットとカウンタ値のＬＳＢ３ビットを利用して一つの安全にされた非正常的パワーダウンシグナリングヘッダを生成する。
【００４８】
図４ａは、一実施形態による保護されたＭＡＣシグナリングヘッダ４００の例示的なフォーマットを示す。ＭＡＣシグナリングヘッダ４００は、ＦＩＤフィールド４０２、タイプフィールド４０４、長フィールド４０６、コンテンツフィールド４０８、カウンタフィールド４１０及びＣＭＡＣ値フィールド４１２を含む。
【００４９】
ＦＩＤフィールド４０２は、ＭＡＣシグナリングヘッダが保護されるか否かを表すＭＡＣシグナリングヘッダ４００と関連するフロー識別子を含む。例えば、ＭＡＣシグナリングヘッダが保護されると、ＦＩＤフィールド４０１は、値「０ｂ１００」を有する。ＭＡＣシグナリングヘッダ４００が保護されないと、ＦＩＤフィールド４０１は、値「０ｂ００１０」を有する。したがって、ＦＩＤフィールド４０２に設定された値に基づいて、受信局１０４は、ＭＡＣシグナリングヘッダ４００が保護されるか否かを決定する。ＦＩＤフィールド４０２は、４ビットサイズである。タイプフィールド４０４は、ＭＡＣシグナリングヘッダ４００のタイプを示し、５ビットサイズである。長フィールド４０６は、ＦＩＤフィールド４０２、タイプフィールド４０４及びコンテンツフィールド４０６の長さを示す。コンテンツフィールド４０６は、４ビットサイズである。例えば、ＭＡＣシグナリングヘッダのサイズが２バイトであるなら、長フィールド４０６は値「０ｂ０１０」にセットされる。
【００５０】
内容（コンテンツ）フィールド４０８は、ＭＡＣシグナリングヘッダ４００の内容を保有しており、３６ビットサイズである。カウンタフィールド４１０は、ＭＡＣシグナリングヘッダ４００に対して計算されたカウンタ値を含み、８ビットサイズである。ＣＭＡＣフィールド４１２は、ＭＡＣシグナリングヘッダ４００に対して計算されたＣＭＡＣ値を含み、１６ビットサイズである。上記したＭＡＣシグナリングヘッダ４００は、ＦＩＤフィールド４０２が値「０ｂ００１０」にセットされていると（すなわち、ＭＡＣシグナリングヘッダが非保護される場合）、カウンタフィールド４１０とＣＭＡＣフィールド４１２を含めなくてもよいことが分かる。
【００５１】
図４ｂは、他の実施形態による、保護された媒体アクセス制御（ＭＡＣ）シグナリングヘッダの例示的なフォーマットを表す。図４ｂのＭＡＣシグナリングヘッダ４５０は長フィールド４０６に運ばれる情報を除いては図４ｃのＭＡＣシグナリングヘッダ４００と同様であることが分かる。ＭＡＣシグナリングヘッダ４５０にいて、長フィールド４０６は、ＦＩＤフィールド４０２、タイプフィールド４０４、コンテンツフィールド４０８、カウンタフィールド４１０及びＣＭＡＣフィールド４１２の長さの和を表す。
【００５２】
図５ａは、他の実施形態による、保護された非正常的パワーダウン（abnormal power down）シグナリングヘッダ５００に対した例示的なフォーマットを表す。上記非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００は、ＦＩＤフィールド５０２、タイプフィールド５０４、長フィールド５０６、ＳＴＤフィールド５０８、ＳＴＩＤ有効オフセット５１０、エマージェンシタイプフィールド５１２、ＥＣフィールド５１４、カウンタフィールド５１６、及びＣＭＡＣフィールド５１８を含む。
【００５３】
ＦＩＤフィールド５０２は、他のＭＡＣ ＰＤＵからＭＡＣシグナリングヘッダを区別するフロー識別子を含み、そのＦＩＤフィールド５０２は、４ビットサイズである。タイプフィールド５０４は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００のタイプを表し、５ビットサイズである。長フィールド５０６は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００の全体長さを表す。長フィールド５０６は４ビットサイズである。ＳＴＩＤフィールド５０８は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００を送信する移動局と関連したＳＴＩＤを含む。ＳＴＩＤフィールド５１０は、同一ＳＴＩＤが２個以上の移動局に割り当てられる時に移動局に割り当てられたＳＴＩＤ有効オフセットを表す。ＳＴＩＤが一つの移動局にだけユニークに割り当てられると、その移動局は、ＳＴＩＤ有効オフセットフィールド５１０を「０」値にセットする。ＳＴＩＤ有効オフセットフィールド５１０のサイズは３ビットである。
【００５４】
エマージェンシタイプフィールド５１２は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダと共に伝送されるエマージェンシのタイプを表す。エマージェンシフィールド５１２のサイズは、１ビットである。例えば、エマージェンシタイプフィールド５１２は、エマージェンシタイプが電源異常であるなら、値「０ｂ０」にセットされる。ＥＣフィールド５１４は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００が保護されるか否かを表し、サイズは１ビットである。例えば、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００が保護されると、ＥＣフィールド５１４は、値「１」を含む。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００が保護されないと、ＥＣフィールド５１４は値「０」を含む。したがって、ＥＣフィールド９５１４にセットされた値に基づいて受信局１０４は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００が保護されるか否かを決定する。
【００５５】
カウンタフィールド５１６は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００に対して計算されたカウンタ値を含む。カウンタフィールド５１６のサイズは３ビットである。ＣＭＡＣフィールド５１８は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００に対して計算されたＣＭＡＣ値を含み、１６ビットサイズである。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００がカウンタフィールド５１６及びＣＭＡＣフィールド５１８を含めないこともあり、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されない時は１９ビットまたは３ビットの保留されたフィールドを含むことが分かる。
【００５６】
図５ｂは、他の実施形態による、保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０の他の例示的なフォーマットを表す。図５ｂの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０がＥＣフィールド５１４を含まないことを除くと、図５ａの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５００と同一であることが分かる。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０において、長フィールド５０６は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０が保護されるか否かを表すようにセットされる。例えば、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５５０が保護されると、ＦＩＤフィールドは「０ｂ０１００」値にセットされる。
【００５７】
図５ｃは、他の実施形態による、保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０の他の例示的なフォーマットを表す。特に、図５ｃは、ＩＥＥＥ８０２.１６ｐシステムによる非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０を例示している。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０は、ＨＴフィールド５６１、ＥＣフィールド５６２、タイプフィールド５６３、拡張タイプフィールド５６４、ＣＩＤフィールド５６５、エマージェンシタイプフィールド５６６、ＣＭＡＣインジケータフィールド５６７、ＣＭＡＣ値フィールド５６８、カウンタフィールド５６９、保留フィールド５７０、及びヘッダチェックシーケンスフィールド５７１を含む。
【００５８】
ＣＭＡＣインジケータフィールド５６７は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０が保護されるか否かを表す。例えば、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダが保護されると、ＣＭＡＣインジケータフィールド５６７は、値「１」に設定される。選択的には、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０が保護されないと、ＣＭＡＣインジケータフィールドは、値「０」にセットされる。ＣＭＡＣフィールド５６８は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０に対して計算されたＣＭＡＣ値を含み、１６ビットサイズである。カウンタフィールド５６９は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０に対して計算されたカウンタ値を含む。カウンタフィールド５６９のサイズは２ビットである。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０は、ＣＭＡＣインジケータフィールド５６７が「０」値にセットされる時に、カウンタフィールド５６９及びＣＭＡＣフィールド５６８を含まないことが分かる。また、ＣＭＡＣインジケータフィールド５６７が「０」値にセットされる時に１８ビットサイズの保留されたフィールド５７１が非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０に含まれる。他のフィールド（５６１乃至５６６及び５７１）は、当該技術分野の当業者にとって明らかであるため、それに対する説明はここでは省略する。
【００５９】
図５ｄは、他の実施形態による、保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５の他の例示的なフォーマットを表す。図５ｂの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５は、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５が拡張されたタイプフィールド５６４を含まないことを除くと図５ｃの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０と同一であることが分かる。非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５において、タイプフィールド５６３は、Ｍ２Ｍ非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５のようなタイプを表すために使用される。拡張されたタイプフィールド５６４の除去は、送信局１０２が非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０における２最下位ビットとは反対に、非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５７５におけるカウンタ値の３最下位ビットを含むことを可能にすることが分かる。
【００６０】
図５ｅは、他の実施形態による、保護された非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５８５の他の例示的なフォーマットを表す。図５ｅの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５８５は、その非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５８５が拡張されたカウンタフィールド５６９を含まないことを除くと、図５ｃの非正常的パワーダウンシグナリングヘッダ５６０と同一であることが分かる。
【００６１】
非正常的パワーダウンシグナリングヘッダの全体サイズが６バイトを超過しないようにする方式でフィールドが非正常的パワーダウンシグナリングヘッダに追加されることが図５ａ乃至図５ｅを通して分かる。これは、送信局１０２（例えば、Ｍ２Ｍ装置）が帯域幅要求（bandwidth request）手続に基づいて割り当てられたリソース（約６バイトの）における帯域幅要求シグナリングヘッダの代りに非正常シグナリングヘッダを安全に伝送することに役立つ。
【００６２】
図６は、一実施形態による、送信局１０２から受信されたシグナリングヘッダを処理する例示的な方法を表す処理のフローチャート６００である。ステップ６０２で、シグナリングヘッダは送信局１０２から受信される。ステップ６０４で、シグナリングヘッダが保護されるか否かが、そのシグナリングヘッダにセットされたインジケータに基づいて決定される。例えば、シグナリングヘッダのフロー識別子フィールドがそのシグナリングヘッダが保護されることを表すために使用されると、フロー識別子フィールドにセットされた値に基づいて、そのシグナリングヘッダが保護されるか否かが決定される。選択的には、シグナリングヘッダのＥＣフィールドがそのシグナリングヘッダが保護されることを表すために使用されると、ＥＣフィールドにセットされた値に基づいて、そのシグナリングヘッダが保護されるか否かが決定される。インジケータがシグナリングヘッダが保護されないことを示すと、ステップ６０６で、シグナリングヘッダは直接に処理される。
【００６３】
インジケータがシグナリングヘッダが保護されることを示すと、ステップ６０８で、シグナリングヘッダの長フィールドに存在する情報が読まれる。シグナリングヘッダが可変長のシグナリングヘッダである場合、受信局１０４は長フィールドを読む。ステップ６１０で、シグナリングヘッダのカウンタフィールドに存在するカウンタ値が読まれる。ステップ６１２で、シグナリングヘッダがカウンタ値に基づいて有効であるか否かが決定される。言い換えれば、ステップ６１２で、同一カウンタ値を有する任意のシグナリングヘッダが以前に受信されたか否かが決定される。シグナリングヘッダが有効でないと、そのシグナリングヘッダはステップ６１４で捨てられる。
【００６４】
ステップ６１６で、シグナリングヘッダが受信されるフレームのフレームナンバが決定される。各々のフレームにはフレームナンバが割り当てられる。シグナリングヘッダを含む一つのＭＡＣ ＰＤＵが送信局１０２から受信される時に受信局１０４はシグナリングヘッダが伝送されるフレームを決定して、その次に、そのフレームと関連するフレームナンバを決定する。ステップ６１８で、シグナリングヘッダに対するＣＭＡＣ値に対するＣＭＡＣ値がフレームナンバとカウンタ値に基づいて生成される。ステップ６２０で、上記生成されたＣＭＡＣ値が受信されたシグナリングヘッダのＣＭＡＣフィールドにおけるＣＭＡＣ値と一致するか否かが決定される。その決定結果が真（true）である場合、ステップ６２２でシグナリングヘッダが処理される。そうでないと、ステップ６２４で、シグナリングヘッダが捨てられる。
【００６５】
図７ａは、一実施形態による、第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャートである。ステップ７０２で、第１のタイプの情報と第２のタイプの情報に対して導出されたセキュリティキーをリフレッシングするための所定の条件が充足されるか否かが決定される。一実施形態において、上記した所定の条件はフレームナンバと連結した（concatenated）フレームのロールオーバカウンタに該当するカウンタ値の「ｎ１」ビットが閾値に到達する時に充足されたと見なされる。この実施形態において、閾値は２(n1+n2)フレームと同一で有り得て、ここで「ｎ２」はフレームナンバを表すビットの数である。他の実施形態において、上記した所定の条件はフレームナンバと連結したフレームのロールオーバカウンタが閾値に到達する時に充足されたと見なされる。本実施形態において、閾値は、２(n+n2)フレームと同一な数であって、ここで「ｎ」はフレームのロールオーバカウンタを表し、「ｎ２」はフレームナンバを表すビットの数である。他の実施形態において、上記した所定の条件はフレームナンバが閾値に到達する時に充足されたと見なされる。この実施形態で、閾値は２n2フレームと同一であり、ここで「ｎ２」はフレームナンバを表すビットの数である。
【００６６】
上記した所定の条件が充足されると判定されると、ステップ７０４で、新たな認証する関係が送信局１０２と受信局１０４間に設定される。ステップ７０６で、新たなプレキーが新たな認証する状況（context）に基づいて生成される。ステップ７０８で、一つまたは複数の新たなセキュリティキーが上記プレキーを利用して、第１及び第２のタイプの制御情報を確保するために導出される。ステップ７１０で、カウンタ値は新たなセキュリティキーを導出する時には「０」値にセットされて、各フレームロールオーバ後には「１」値ほど増加する。
【００６７】
図７ｂは、他の実施形態による、第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャートである。ステップ７５２で、第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報に対して導出されたセキュリティキーをリフレッシングするための上記した所定の条件が充足されるか否かが決定される。上記した所定の条件が充足すると決定すると、ステップ７５４で、認証キー前後関係と関連した認証するカウンタ値が値「１」ほど増加する。送信局の認証するカウンタを維持して上記した所定の条件が充足されるか否かを追跡する。したがって、図７ａのステップ７０２を遂行する必要がなくなる。ステップ７５６で、認証キーと関連する認証キーカウンタが増加する時に、上記した新たな認証キー前後関係から新たなプレキーが生成される。ステップ７５８で、一つまたは複数のセキュリティキーが新たなプレキーを利用して、第１のタイプ及び第２のタイプの制御情報を確保するために導出される。ステップ７６０ではカウンタ値は新たなセキュリティキーを導出する時には「０」値にセットされ、各フレームロールオーバ後には「１」値ほど増加される。
【００６８】
図７ｃは、他の実施形態による、第１のタイプの制御情報と第２のタイプの制御情報と関連するセキュリティキーをリフレッシングする例示的な方法を表す処理フローチャート７７０である。ステップ７７２で、第２のタイプの情報（例えば、シグナリングヘッダ）に対して導出されたセキュリティキーをリフレッシングするための上記した所定の条件が充足するか否かが決定される。上記した所定の条件が充足されると決定されると、ステップ７７４で、第２のタイプの制御情報に対して導出されたセキュリティキーと関連したセキュリティキーカウンタが値「１」ほど増加される。送信局１０２は、セキュリティキーカウンタを維持して上記した所定の条件が充足されるか否かを追跡する。従って、図７ａのステップ７０２を遂行する必要がなくなる。ステップ７７６で、一つまたは複数のセキュリティキーと関連したセキュリティキーカウンタ値が値「１」ほど増加される時に一つまたは複数の新たなセキュリティキーが既存のプレキーを利用して第２のタイプの制御情報を確保するために導出される。したがって、送信局１０２は、第２のタイプの制御情報に対するセキュリティキーカウンタが値「１」ほど増加される時に両側タイプの制御情報に対する新たなセキュリティキーを導出する必要がない。当該技術分野の当業者であれば、送信局１０２は、第１のタイプの制御情報に対する別個のセキュリティキーカウンタを維持して、そのセキュリティキーカウンタが増加される時に第１のタイプの制御情報を獲得するためにプレキーから新たなセキュリティキーを導出することができたことが想定できる。ステップ７７８で、カウンタ値は新たなセキュリティキーを導出する時に値「０」にセットされ各フレームロールオーバ後には値「１」ほど増加する。
【００６９】
図８は、選択的な実施形態によるシグナリングヘッダを確保する詳細な方法に対する処理フローチャート８００である。ステップ８０２で、受信局１０２に伝送されるシグナリングヘッダを確保するためのセキュリティ情報が生成される。セキュリティ情報は次のように生成される；
【００７０】
セキュリティ情報＝セキュリティキーＩＤ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（セキュリティキー、セキュリティキーカウント｜移動局識別子｜基地局識別子｜フレームナンバ｜ゼロパディング（選択的）｜セキュリティキーＩＤ、ｎ）。
【００７１】
一実施形態において、「ｎ」の値は６４ビットである。セキュリティキーカウントは、各フレームロールオーバごとにアップデートされ、またセキュリティキーはそのセキュリティキーが最大値に到達する前にリフレッシュされる。
【００７２】
ステップ８０４で、セキュリティ情報はシグナリングヘッダの内容に追加される。ステップ８０６で、サイクリックリダンダンシーチェック（cyclic redundancy check：ＣＲＣ）値がシグナリングヘッダの内容とセキュリティ情報に基づいて生成される。ＣＲＣ値を生成する過程は、当該技術分野の当業者に明らかであるため、ここでは説明を省略する。ステップ８０８で、ＣＲＣ情報がシグナリングヘッダの元の内容に付加される。シグナリングヘッダのＥＣフィールドまたはＦＩＤフィールドは、そのシグナリングヘッダが保護されるか否かを示すために使用されることもある。ステップ８１０で、ＣＲＤ情報を有するシグナリングヘッダは受信局１０４に伝送される。
【００７３】
図９は、選択的な実施形態による、送信局から受信された保護されたシグナリングヘッダを処理する細部方法に対する処理フローチャート９００である。ステップ９０２で、送信局１０２からシグナリングヘッダが受信される。ステップ９０４で、シグナリングヘッダが保護されるか、または、そのシグナリングヘッダにおけるフロー識別子／ＥＣフィールドに基づくか否かが決定される。フロー識別子／ＥＣフィールドがシグナリングヘッダが保護されないと示されると、ステップ９０６で、シグナリングヘッダは直接に処理される。
【００７４】
フロー識別子がシグナリングヘッダが保護されると示すと、ステップ９０８で、セキュリティ情報が生成される。ステップ９１０で、セキュリティ情報がシグナリングヘッダの内容に付加される。ステップ９１２で、ＣＲＣ値がシグナリングヘッダの内容が追加されたセキュリティ情報を利用して生成される。ステップ９１４で、上記生成されたＣＲＣが保護されたシグナリングヘッダに存在するＣＲＣ値と整合するか否かが決定される。その結果、整合すると、ステップ９１６で、保護されたシグナリングヘッダの内容が処理される。しかし、整合しないと、ステップ９１８でシグナリングヘッダは捨てられる。
【００７５】
図１０は、本願発明の実施形態を実現するための多様な構成要素を表す送信局１０２のブロック図である。図１０で、送信局１０２は、プロセッサ１００２、メモリ１００４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１００６、送信器１００８、バス１０１０、ディスプレイ装置１０１２、入力装置１０１４、及びカーソル制御部１０１６を含む。
【００７６】
本明細書に使用されたプロセッサ１００２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＩＳＣマイクロプロセッサ（complex instruction set computing microprocessor）、ＲＩＳＣマイクロプロセッサ（reduced instruction set computing microprocessor）、ＶＬＩＷマイクロプロセッサ（very long instruction word microprocessor）、ＥＰＩＣマイクロプロセッサ（explicitly parallel instruction computing microprocessor）、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または任意のタイプのプロセッシング回路のような任意のタイプの演算回路を意味するが、これに制限されない。プロセッサ１００２はまた、汎用またはプログラム可能型論理装置またはアレイ、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、シングルチップコンピュータ、スマートカードなどのような内蔵型コントローラを含むことができる（embedded  controllers）を含むことができる。
【００７７】
メモリ１００４は、揮発性及び不揮発性メモリでも有り得る。メモリ１００４は、前述した実施形態の一つ以上にしたがって、第１のタイプ及び第２のタイプの制御情報を確保するための制御情報保護モジュール１０６を含むことができる。多様な形態のコンピュータで読み出し可能な保存媒体がメモリエレメントに保存されてもよい。メモリエレメントは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ（erasable programmable read only memory）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）、ハードドライブ、メモリカードを処理する取り外し可能なメディアドライブ（removable media drive）、デジタルビデオディスク、ディスケット、磁気テープカートリッジ、メモリカード、メモリスティック（登録商標）などのようなデータ及び機械で判読可能な命令を保存するための任意の形態の適切なメモリ装置を含むことができる。
【００７８】
本願発明の多様な実施形態は作業実行、抽象のデータタイプの定義または低レベルハードウェア環境のための機能、手続き、データ構造、及びアプリケーションプログラムを含むモジュールと共にて実現されることができる。制御情報保護モジュール１０６は、前述の保存媒体のうちいずれかに機械判読可能な命令の形態で保存されることができ、プロセッサ１００２により実行可能であることもできる。例えば、コンピュータプログラムは、本願発明の開示の実施形態とその教示によって第１及び第２のタイプの制御情報を獲得することが可能な機械で判読可能な命令を含むことができる。一実施形態においては、上記プログラムはＣＤ−ＲＯＭに含まれ、そのＣＤ−ＲＯＭから不揮発性メモリに存在するハードドライブにローディングされることもある。
【００７９】
トランシーバ１００８は、第１及び第２のタイプの制御情報を受信局１０４に安全に伝送することが可能である。バス１０１０は、送信局１０２の多様な構成エレメントとの間の相互連結の役割を遂行する。ディスプレイ装置１０１２、入力装置１０１４及びカーソル制御装置１０１６のような構成エレメントは当該技術分野の当業者にとって明らかであるため、それに対する説明はここでは省略する。
【００８０】
図１１は、本願発明の実施形態を実現するための多様な構成要素を示す受信局１０４のブロック図である。図１１で、受信局１０４は、プロセッサ１１０２、メモリ１１０４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１０６、受信器１１０８、バス１１１０、ディスプレイ装置１１１２、入力装置１１１４、及びカーソル制御装置１１１６を含む。
【００８１】
本明細書に使用されたプロセッサ１１０２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＩＳＣマイクロプロセッサ（complex instruction set computing microprocessor）、ＲＩＳＣマイクロプロセッサ（reduced instruction set computing microprocessor）、ＶＬＩＷマイクロプロセッサ（very long instruction word microprocessor）、ＥＰＩＣマイクロプロセッサ（explicitly parallel instruction computing microprocessor）、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または任意のタイプのプロセッシング回路のような任意のタイプの演算回路を意味するが、これに制限されない。プロセッサ１００２は、また、汎用またはプログラム可能型論理装置またはアレイ、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、シングルチップコンピュータ、スマートカードなどのような内蔵型コントローラを含むことができる。
【００８２】
メモリ１１０４及びＲＯＭ１１０６は、揮発性及び不揮発性メモリでも有り得る。メモリ１００４は、前述した実施形態の一つ以上にしたがって、第１のタイプ及び第２のタイプの制御情報を確保するための制御情報保護モジュール１０６を含むことができる。多様な形態のコンピュータで読み出し可能な保存媒体がメモリエレメントに保存され、それから接続されてもよい。メモリエレメントは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ（erasable programmable read only memory）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）、ハードドライブ、メモリカードを処理する取り外し可能なメディアドライブ（removable media drive）、デジタルビデオディスク、ディスケット、磁気テープカートリッジ、メモリカード、メモリスティック（登録商標）などのようなデータ及び機械で判読可能な命令を保存するための任意の形態の適切なメモリ装置を含むことができる。
【００８３】
本願発明は特定の例示的な実施形態を参照して説明したが、多様な実施形態及び変更が多様な実施形態のより広い思想及び範囲を逸脱することなく、これら実施形態に対して行われることができることは当該当業者には明らかである。しかも、本願明細書に記載の多様なデバイス、モジュールなどは、ハードウェア回路、例えば、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide）型半導体の論理回路、ファームウェア、ソフトウェア及び／またはハードウェア、ファームウェア及び／または機械読み出し可能な媒体で具現されるソフトウェアを使用して可能になり動作されることもできる。例えば、多様な電気的構造及び方法がトランジスタ、論理ゲート及び特定用途向け集積回路のような電気回路を使用して具現されることができる。
【００８４】
受信器１１０８は、第１及び第２のタイプの制御情報を受信局１０４に安全に伝送することが可能である。バス１１１０は、送信局１０２の多様な構成エレメントとの間の相互連結の役割を遂行する。ディスプレイ装置１１１２、入力装置１１１４及びカーソル制御装置１１１６のような構成エレメントは当該の技術分野の当業者にとって明らかであるため、それに対する説明はここでは省略する。
【００８５】
以上前述した実施形態はＩＥＥＥ８０２.１６システム及び特にＩＥＥＥ８０２.１６.１システムを参照して記述したが、当該の技術分野の当業者であれば、ＩＥＥＥ８０２.１６.１システムに対する参照は、単に、例示のためであって、開示された多様な実施形態は汎用性を失わず、他のセルラー通信にも適用可能であることが分かる。
本願発明は、特定の例示的な実施形態を参照して以上で説明したが、多様な実施形態及び変更が多様な実施形態のより広い思想及び範囲を逸脱することなく、これら実施形態に対して行われることができることは明らかである。また、ここに説明された多様なデバイス、モジュールなどは、ハードウェア回路、例えば、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide）型半導体の論理回路、ファームウェア、ソフトウェア及び／またはハードウェア、ファームウェア及び／または機械読み出し可能な媒体で具現されるソフトウェアを使用して可能になり動作されることもできる。例えば、多様な電気的構造及び方法がトランジスタ、論理ゲート及び特定用途向け集積回路のような電気回路を使用して具現されることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１００  無線ネットワークシステム
１０２  送信局
１０４  受信局
１０６  制御情報保護モジュール
１０８  制御情報処理モジュール
１１０  無線インターフェース
【図１】
0006656617.tif 000002
【図２】
0006656617.tif 000003
【図３ａ】
0006656617.tif 000004
【図３ｂ】
0006656617.tif 000005
【図４ａ】
0006656617.tif 000006
【図４ｂ】
0006656617.tif 000007
【図５ａ】
0006656617.tif 000008
【図５ｂ】
0006656617.tif 000009
【図５ｃ】
0006656617.tif 000010
【図５ｄ】
0006656617.tif 000011
【図５ｅ】
0006656617.tif 000012
【図６】
0006656617.tif 000013
【図７ａ】
0006656617.tif 000014
【図７ｂ】
0006656617.tif 000015
【図７ｃ】
0006656617.tif 000016
【図８】
0006656617.tif 000017
【図９】
0006656617.tif 000018
【図１０】
0006656617.tif 000019
【図１１】
0006656617.tif 000020