(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー通信ネットワークにおける端末デバイスの動作の方法であって、
前記端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを前記ネットワークに送ることと、
前記ネットワークから、前記端末デバイスの前記セキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信することであって、前記エコーメッセージが、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージであり、完全性保護を備えて受信されることと
を含む方法。
【請求項２】
前記完全性保護が、前記エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記セキュリティ能力が、前記端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および前記端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記エコーメッセージが、前記ネットワークによって選択されかつ前記端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および前記ネットワークによって選択されかつ前記端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを識別する情報をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記エコーメッセージに包含されたメッセージ認証コードを検証すること
をさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記端末デバイスにおけるＧＭＭプロトコルレイヤにおいて前記メッセージ認証コードを検証することを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
カウンタ値を使用して、前記端末デバイスにおいて前記メッセージ認証コードを検証することを含む請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記カウンタ値が、ＲＡＮＤ値のビットを包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記メッセージ認証コードが検証された場合に、
前記エコーメッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力が、前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力と一致するかどうかを判定することと、
前記エコーメッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力が、前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力と一致する場合にのみ、前記ネットワークとの接続を維持することと
をさらに含む請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記エコーメッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力が、前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記端末デバイスの前記セキュリティ能力と一致する場合に、
少なくとも１つのセキュリティ鍵を導出することと、
導出されたセキュリティ鍵をＬＬＣプロトコルレイヤに割り当てることによって、前記ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることと
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
セルラー通信ネットワークにおけるネットワークノードの動作の方法であって、
端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを前記端末デバイスから受信することと、
ＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを前記端末デバイスに送信することであって、前記エコーメッセージが、前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記セキュリティ能力に対応している前記端末デバイスの前記セキュリティ能力を識別する情報を包含するＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージである、送信することと、
完全性保護を備えて前記エコーメッセージを送信することと
を含む方法。
【請求項１２】
前記完全性保護が、前記エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された前記セキュリティ能力が、前記端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および前記端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記エコーメッセージが、前記ネットワークによって選択されかつ前記端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および前記ネットワークによって選択されかつ前記端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを識別する情報をさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ネットワークとの正常な認証を表示する応答を前記端末デバイスから受信する前に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ネットワークとの正常な認証を表示する応答を前記端末デバイスから受信した後に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ネットワークとの正常な認証を表示する前記応答が、ＧＭＭメッセージである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ネットワークとの正常な認証を表示する前記応答が、ＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵が、前記ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵と同じである、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵が、前記ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵とは異なる、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルラー通信ネットワークにおける端末デバイスの動作の方法、ネットワークノードの動作の方法、ならびに対応する端末デバイスおよびネットワークノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラー・インターネット・オブ・シングス（ＣＩｏＴ）は、たとえば、地下室などの厳しい環境のために拡張したカバレッジを提供することができる新たな無線技術であり、非常に限定された帯域幅（たとえば、１６０ｂｐｓ）を使用して、莫大な数の（基地局当たり５００００を超える）ＵＥをサーブするように設計される。
【０００３】
３ＧＰＰ標準化における現在の想定は、ＣＩｏＴユーザ装置と、サービング汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）サポートノード（ＳＧＳＮ）との間で、Ｇｂモードにおいて制御プレーンのための完全性保護を導入する際、ＧＳＭ  ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク（ＧＥＲＡＮ）上でのＣＩｏＴのためのセキュリティ機構が、ＧＰＲＳセキュリティの強化に基づくようにすることである。
【０００４】
ＣＩｏＴについての想定は、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）認証および鍵の合致（ＡＫＡ）が、鍵材料を作成するＧＰＲＳモビリティ管理およびセッション管理（ＧＭＭ／ＳＭ）レイヤで作動し、完全性保護が、ＵＭＴＳ  ＡＫＡセッション鍵から鍵導出関数で作成された完全性鍵（ＩＫ’）を使用して、論理リンク制御（ＬＬＣ）レイヤでなされることである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明によれば、セルラー通信ネットワークにおける端末デバイスの動作の方法が提供される。方法は、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージをネットワークに送ることと、ネットワークから、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信することとを含み、ここで、エコーメッセージは、完全性保護を備えて受信される。
【０００６】
一実施形態において、完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される。
【０００７】
別の実施形態において、エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージである。
【０００８】
さらなる実施形態において、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する。
【０００９】
本発明によれば、セルラー通信ネットワークにおいて使用するための端末デバイスが提供される。端末デバイスは、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージをネットワークに送り、ネットワークから、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信するために適合され、ここで、エコーメッセージは、完全性保護を備えて受信される。
【００１０】
一実施形態において、完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される。
【００１１】
別の実施形態において、エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージである。
【００１２】
さらなる実施形態において、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する。
【００１３】
本発明によれば、セルラー通信ネットワークにおけるネットワークノードの動作の方法が提供され、方法は、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを端末デバイスから受信することと、ＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを端末デバイスに送信することとを含む。エコーメッセージは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力に対応している端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含し、方法は、完全性保護を備えてエコーメッセージを送信することをさらに含む。
【００１４】
一実施形態において、完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される。
【００１５】
別の実施形態において、エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージである。
【００１６】
さらなる実施形態において、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する。
【００１７】
本発明によれば、セルラー通信ネットワークにおいて使用するためのネットワークノードが提供され、ネットワークノードは、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを端末デバイスから受信し、ＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを端末デバイスに送信するために適合される。エコーメッセージは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力に対応している端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含し、ネットワークノードは、完全性保護を備えてエコーメッセージを送信するためにさらに適合される。
【００１８】
一実施形態において、完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供される。
【００１９】
別の実施形態において、エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージである。
【００２０】
さらなる実施形態において、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含する。
【００２１】
本発明によれば、添付の請求項１から２０または請求項４１から５４のうちのいずれかに記載の方法をプロセッサに実施させるための命令を保持する、場合により有形な媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】セルラー通信ネットワークの一部を例示する図である。
【図２】図１のネットワークにおける端末デバイスを例示する図である。
【図３】図１のネットワークにおけるネットワークノードを例示する図である。
【図４】図１のネットワークにおいて使用されるプロトコルを例示する図である。
【図５】方法を例示する流れ図である。
【図６】方法を例示する流れ図である。
【図７】シグナリング図である
【図８】シグナリング図である
【図９】図１のネットワークにおける端末デバイスを例示する図である。
【図１０】図１のネットワークにおけるネットワークノードを例示する図である。
【図１１】図１のネットワークにおける端末デバイスを例示する図である。
【図１２】図１のネットワークにおけるネットワークノードを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、限定ではなく解説の目的のために、特定の実施形態などの具体的な詳細を記述する。しかし、これらの具体的な詳細とは別に、他の実施形態を用いてもよいことは当業者によって認識されるであろう。いくつかの事例において、よく知られた方法、ノード、インターフェース、回路、およびデバイスの詳細な説明は、不必要な詳細によって説明を曖昧にしないように省略されている。当業者であれば、ハードウェア回路（たとえば、特化した機能を実施するように相互接続されたアナログおよび／もしくはディスクリートの論理ゲート、ＡＳＩＣ、ＰＬＡ、など）を使用して、ならびに／または、ソフトウェアプログラムの実行に基づいて本明細書で開示される処理を遂行するように特別に適合された１つまたは複数のデジタルマイクロプロセッサもしくは汎用コンピュータと連携してそのようなプログラムおよびデータを使用して、説明される機能が１つまたは複数のノードにおいて実装され得ることを認識するであろう。エアインターフェースを使用して通信するノードはまた、好適な無線通信回路も有する。その上、本技術は、本明細書で説明される技法をプロセッサに遂行させることになる適切な一組のコンピュータ命令を保持するソリッドステートメモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどの任意の形態のコンピュータ可読メモリ内でもっぱら具体化されるものと追加的に考えることができる。
【００２４】
ハードウェア実装は、限定はせずに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、縮小命令セットプロセッサ、限定はしないが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を包含するハードウェア（たとえば、デジタルまたはアナログ）回路、ならびに（適切であれば）そのような機能を実施することができるステートマシンを包含する、または範囲に入れることができる。
【００２５】
コンピュータ実装の観点からいえば、コンピュータは一般に、１つもしくは複数のプロセッサ、１つもしくは複数の処理モジュール、または１つもしくは複数のコントローラを含むように理解され、コンピュータ、プロセッサ、処理モジュール、およびコントローラという用語は、区別なく用いられてもよい。コンピュータ、プロセッサ、またはコントローラによって提供されるとき、その機能は、単一の専用コンピュータもしくはプロセッサもしくはコントローラによって、単一の共有コンピュータもしくはプロセッサもしくはコントローラによって、または、そのうちのいくつかを共有もしくは分散することができる複数の個々のコンピュータもしくはプロセッサもしくはコントローラによって、提供されてよい。その上、用語「プロセッサ」または「コントローラ」はまた、上で挙げた例示的なハードウェアなどの、そのような機能を実施する、および／またはソフトウェアを実行することができる他のハードウェアも指す。
【００２６】
本説明はユーザ装置（ＵＥ）について述べるが、「ＵＥ」は、アップリンク（ＵＬ）において信号を送信すること、ならびにダウンリンク（ＤＬ）において信号を受信すること、および／または測定することのうちの、少なくとも１つを可能にする無線インターフェースを装備した任意のモバイルデバイスもしくはワイヤレスデバイス、またはノードを含む非限定的な用語であることが、当業者によって理解されるべきである。本明細書でのＵＥは、１つもしくは複数の周波数、キャリア周波数、コンポーネントキャリア、または周波数帯域において動作する、または少なくとも測定を実施することができる（その一般的な意味での）ＵＥを含むことができる。ＵＥは、シングルもしくはマルチ無線アクセス技術（ＲＡＴ）、またはマルチスタンダードモードで動作する「ＵＥ」であってよい。「ＵＥ」と同様に、用語「モバイルデバイス」および「端末デバイス」も、以下の説明で区別なく使用されてよく、そのようなデバイスが、必ずしもユーザによって携帯されるという意味においての「モバイル」である必要はないことが認識されるであろう。代わりに、用語「モバイルデバイス」は、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）、ＵＭＴＳ、Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、その他などの、１つまたは複数のモバイル通信標準に従って動作する通信ネットワークと通信する能力のあるあらゆるデバイスを範囲に入れる。
【００２７】
セルは、基地局に関連付けられ、基地局は、一般的な意味において、ダウンリンク（ＤＬ）において無線信号を送信し、および／またはアップリンク（ＵＬ）において無線信号を受信する任意のネットワークノードを含む。いくつかの例示的な基地局、または基地局を説明するために使用される用語は、ｅＮｏｄｅＢ、ｅＮＢ、ＮｏｄｅＢ、マクロ／マイクロ／ピコ／フェムト無線基地局、（フェムト基地局としても知られる）ホームｅＮｏｄｅＢ、中継器、リピータ、センサ、送信専用無線ノードもしくは受信専用無線ノード、またはＷＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）である。基地局は、１つまたは複数の周波数、キャリア周波数、または周波数帯域で動作する、または少なくとも測定を実施することができ、キャリアアグリゲーションの能力があってよい。基地局はまた、シングル無線アクセス技術（ＲＡＴ）ノード、マルチＲＡＴノード、または、たとえば異なるＲＡＴ対して同じもしくは異なるベースバンドモジュールを使用するマルチスタンダードノードであってもよい。
【００２８】
図１は、ネットワーク１０の一部を例示する。ネットワーク１０は、セルラー・インターネット・オブ・シングス（ＣＩｏＴ）端末デバイス（ＵＥ）２０と、サービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）３０とに接続された基地局１２を含む。当然ながら、ネットワークは、典型的には多くの基地局および非常に多数の端末デバイスを包含することになるが、図１は、本発明の理解のためには十分である。端末デバイスは、ユーザ装置デバイスであっても、求めに応じてネットワークに自動的に接続するデバイスであってもよく、固定されていてもポータブルでもよい。
【００２９】
図２は、説明される非限定例の実施形態のうちの１つまたは複数に従って動作するように適合され得る、または設定され得る端末デバイス（ＵＥ）２０を示す。ＵＥ２０は、ＵＥ２０の動作を制御するプロセッサまたは処理ユニット２２を含む。処理ユニット２２は、関連付けられたアンテナ２６を備えたトランシーバユニット２４（受信機および送信機を含む）に接続され、アンテナ２６は、ネットワーク１０における基地局１２に信号を送信し、基地局１２から信号を受信するために使用される。ＵＥ２０はまた、処理ユニット２２に接続されたメモリまたはメモリユニット２８を含み、メモリまたはメモリユニット２８は、処理ユニット２２によって実行可能な命令またはコンピュータコード、およびＵＥ２０の動作に求められる他の情報またはデータを保持する。
【００３０】
図３は、説明される非限定例の実施形態のうちの１つまたは複数に従って動作するように適合され得る、または設定され得るサービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）３０を示す。ＳＧＳＮ３０は、ＳＧＳＮ３０の動作を制御するプロセッサまたは処理ユニット３２を含む。処理ユニット３２は、関連付けられたアンテナ３６を備えたトランシーバユニット３４（受信機および送信機を含む）に接続され、アンテナ３６は、ネットワーク１０における基地局１２を介して、端末デバイス２０に信号を送信し、端末デバイス２０から信号を受信するために使用される。ＳＧＳＮ３０はまた、処理ユニット３２に接続されたメモリまたはメモリユニット３８を含み、メモリまたはメモリユニット３８は、処理ユニット３２によって実行可能な命令またはコンピュータコード、およびＳＧＳＮ３０の動作に求められる他の情報またはデータを保持する。
【００３１】
制御シグナリングおよびユーザプレーンデータの暗号化は、２Ｇ  ＧＰＲＳではオプションである。既存の２Ｇ  ＧＰＲＳは、通常のＧＳＭ／ＧＰＲＳコンテキストでよりも、セルラー・インターネット・オブ・シングス（ＣＩｏＴ）コンテキストで問題となるいくつものセキュリティ課題を有する。たとえば、攻撃者が暗号化をオフにすることを潜在的に可能にすることができる「競り下げ」攻撃の問題がある。これは、機密性の喪失の問題だけでなく、攻撃者がＣＩｏＴ  ＵＥをネットワークから切り離すことを可能にするというより重大な問題にもつながることがあり、このようにして、ＣＩｏＴ  ＵＥをネットワーク接続のないまま放置する。ＣＩｏＴ  ＵＥは、人的支援なしに、そのような状況から回復する必要があることになる。セキュリティ強化が指定されていない場合、ＣＩｏＴ  ＵＥが騙されて、ネットワークに向けてサービス拒否攻撃を実施することがあるというリスクもある。さらに、攻撃者は、潜在的に、ＣＩｏＴ  ＵＥおよびネットワークに、絶対に必要であるよりも頻繁に認証の作動を強制し、このようにして、ＣＩｏＴ  ＵＥのバッテリを消費することができる。いくつかのＣＩｏＴ  ＵＥは、非常に小さく低容量のバッテリで、１０年間動作するように想定されている。
【００３２】
上で説明した攻撃を解決するためのソリューションは、完全性保護を導入することである。完全性保護のセキュリティ特徴は、２Ｇ  ＧＰＲＳでは全く標準化されなかった。
【００３３】
完全性保護は、たとえば、ＧＭＭメッセージ、ＳＭメッセージ、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）などのレイヤ３制御シグナリングメッセージ、およびユーザプレーンデータを完全性保護することができるように、ＬＬＣレイヤによってサポートされ得る。
【００３４】
完全性保護を提供するためには、ＣＩｏＴ  ＵＥが３ＧＰＰネットワークにおいて登録するためにＧＭＭアタッチ手順を起動するときに、レイヤ３シグナリング情報およびユーザプレーンデータのセキュリティ保護のためにどの完全性アルゴリズムおよび暗号化アルゴリズムを使用するのかを、ＣＩｏＴ  ＵＥとＳＧＳＮとがネゴシエートする必要がある。したがって、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ネットワークにアタッチし、ＧＭＭアタッチ要求メッセージを起動するときに、そのセキュリティ能力表示（ＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力）において、サポートされる完全性保護アルゴリズムの識別子をサポートされる暗号化アルゴリズムと一緒に、ＳＧＳＮに送る必要がある。ＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力は、たとえば、「ＭＳネットワーク能力」において、または新たなＵＥ能力表示において表示することができる。
【００３５】
しかしながら、ＳＧＳＮはまだ、ＣＩｏＴ  ＵＥを認証し、ＳＧＳＮおよびＣＩｏＴ  ＵＥにおけるいかなる共通のセキュリティ鍵も確立することができていないので、ＣＩｏＴ  ＵＥとＳＧＳＮとの間で、現在はＧＭＭアタッチ要求メッセージを保護することができない。したがって、ＣＩｏＴ  ＵＥによるＧＭＭアタッチ要求メッセージに包含されたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力に表示された、サポートされるセキュリティアルゴリズム識別子に対して攻撃があったかどうかを、ＳＧＳＮが検出することは可能ではない。
【００３６】
したがって、今では、ＳＧＳＮが、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて受信したＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力をエコーして、完全性保護されたＧＭＭメッセージ（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージ、または任意の新たなＧＭＭメッセージ）においてＣＩｏＴ  ＵＥに戻すべきであると提案されており、その結果、競り下げ攻撃が行われていないことを結論づけるために、ＣＩｏＴ  ＵＥは、受信したＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力が、ＣＩｏＴ  ＵＥがＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいてＳＧＳＮに送ったＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力と、一致するかどうかを検査することができる。
【００３７】
ＳＧＳＮはまた、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおけるＣＩｏＴ  ＵＥからのＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力に表示されたサポートアルゴリズムに基づいて、共通の暗号化アルゴリズムおよび共通の完全性保護アルゴリズムを選択する。したがって、ＳＧＳＮは、選択したアルゴリズムを、完全性保護されたＧＭＭメッセージ（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージ、または任意の新たなＧＭＭメッセージ）において、ＣＩｏＴ  ＵＥに対して表示することができる。
【００３８】
しかしながら、現在、ＣＩｏＴ  ＵＥがＳＧＳＮから、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力、ならびに選択された暗号化アルゴリズムおよび完全性保護アルゴリズムを包含するＧＭＭメッセージ（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージ、または任意の新たなＧＭＭメッセージにおいて）を受信するとき、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ＬＬＣレイヤにおいて利用可能な完全性鍵およびネットワーク選択による完全性アルゴリズムを有さない。これは、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＬＬＣレイヤが、ＬＬＣプロトコルにおいて提供されたいかなるメッセージ認証コード（ＭＡＣ）も検証することができないことを含意している。
【００３９】
図４は、Ｇｂモードにおけるプロトコルレイヤ制御プレーンを例示する。
【００４０】
この図から見ることができるように、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）認証および鍵の合致（ＡＫＡ）は、鍵材料（ＣＫ、ＩＫ）を作成するＧＰＲＳモビリティ管理およびセッション管理（ＧＭＭ／ＳＭ）レイヤで作動する。完全性保護は、ＵＭＴＳ  ＡＫＡセッション鍵から鍵導出関数で作成された完全性鍵（ＩＫ’）を使用して、論理リンク制御（ＬＬＣ）レイヤでなされる。
【００４１】
図５は、一実施形態による、セルラー通信ネットワークにおける端末デバイスの動作の方法を示す流れ図である。
【００４２】
ステップ５０１で、端末デバイスは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージをネットワークに送り、ＧＭＭアタッチ要求メッセージは、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する。
【００４３】
ステップ５０２で、端末デバイスは、ネットワークから、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信し、ここで、エコーメッセージは、完全性保護を備えて受信される。
【００４４】
端末デバイスの動作の方法は、以下の特徴のいずれかをさらに含むことができる。
【００４５】
完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供されてよい。
【００４６】
エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージであってよい。
【００４７】
ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含することができる。
【００４８】
エコーメッセージは、ネットワークによって選択されかつ端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、およびネットワークによって選択されかつ端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを識別する情報をさらに包含することができる。
【００４９】
方法は、エコーメッセージに包含されたメッセージ認証コードを検証することを含むことができる。
【００５０】
方法は、端末デバイスにおけるＧＭＭプロトコルレイヤにおいてメッセージ認証コードを検証することを含むことができる。
【００５１】
方法は、カウンタ値を使用して、端末デバイスにおいてメッセージ認証コードを検証することを含むことができる。カウンタ値は、ＲＡＮＤ値のビットを包含することができる。
【００５２】
メッセージ認証コードが検証された場合に、方法は、エコーメッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力が、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力と一致するかどうかを判定することと、エコーメッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力が、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力と一致する場合にのみ、ネットワークとの接続を維持することとを含むことができる。
【００５３】
エコーメッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力が、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別された端末デバイスのセキュリティ能力と一致する場合に、方法は、少なくとも１つのセキュリティ鍵を導出することと、導出されたセキュリティ鍵をＬＬＣプロトコルレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることとを含むことができる。
【００５４】
方法は、ネットワークとの正常な認証を表示する応答をネットワークに送った後に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含むことができる。
【００５５】
方法は、ネットワークとの正常な認証を表示する応答をネットワークに送る前に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含むことができる。ネットワークとの正常な認証を表示する応答は、ＧＭＭメッセージであってよい。
【００５６】
ネットワークとの正常な認証を表示する応答は、ＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージであってよい。
【００５７】
ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵は、ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵と同じであってよい。
【００５８】
ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵は、ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵とは異なっていてもよい。
【００５９】
ユーザプレーンデータの完全性保護のためにＬＬＣプロトコルレイヤにおいて使用されるセキュリティ鍵は、レイヤ３シグナリングの完全性保護のために使用される鍵と同じであってよい。
【００６０】
ユーザプレーンデータの完全性保護のためにＬＬＣプロトコルレイヤにおいて使用されるセキュリティ鍵は、レイヤ３シグナリングの完全性保護のために使用される鍵とは異なっていてもよい。
【００６１】
方法は、鍵−Ｋｔｉ１２８から、ユーザプレーンデータの保護のための完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｕｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することと、
鍵−Ｋｔｉ１２８から、レイヤ３シグナリングメッセージの保護のための異なる完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｃｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することとを含むことができる。
【００６２】
図６は、実施形態による、セルラー通信ネットワークにおけるネットワークノードの動作の方法を示す流れ図である。
【００６３】
ステップ６０１で、ネットワークノードは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージを端末デバイスから受信し、ＧＭＭアタッチ要求メッセージは、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する。
【００６４】
ステップ６０２で、ネットワークノードは、ＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを端末デバイスに送信し、ここで、エコーメッセージは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力に対応している端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含し、エコーメッセージは、完全性保護を備えて送信される。
【００６５】
ネットワークノードの動作の方法は、以下の特徴のうちのいずれかをさらに含むことができる。
【００６６】
完全性保護は、エコーメッセージにおけるメッセージ認証コードによって提供されてよい。
【００６７】
エコーメッセージは、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージであってよい。
【００６８】
ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力は、端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、および端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを包含することができる。
【００６９】
エコーメッセージは、ネットワークによって選択されかつ端末デバイスによってサポートされる完全性保護アルゴリズム、およびネットワークによって選択されかつ端末デバイスによってサポートされる暗号化アルゴリズムのうちの、少なくとも１つを識別する情報をさらに包含することができる。
【００７０】
方法は、ネットワークとの正常な認証を表示する応答を端末デバイスから受信する前に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含むことができる。
【００７１】
方法は、ネットワークとの正常な認証を表示する応答を端末デバイスから受信した後に、ＬＬＣプロトコルレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることを含むことができる。
【００７２】
ネットワークとの正常な認証を表示する応答は、ＧＭＭメッセージであってよい。
【００７３】
ネットワークとの正常な認証を表示する応答は、ＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージであってよい。
【００７４】
ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵は、ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵と同じであってよい。
【００７５】
ＬＬＣプロトコルレイヤにおける完全性保護のために使用されるセキュリティ鍵は、ＧＭＭレイヤにおける完全性保護のために使用される鍵とは異なっていてもよい。
【００７６】
ユーザプレーンデータの完全性保護のためにＬＬＣプロトコルレイヤにおいて使用されるセキュリティ鍵は、レイヤ３シグナリングの完全性保護のために使用される鍵と同じであってよい。
【００７７】
ユーザプレーンデータの完全性保護のためにＬＬＣプロトコルレイヤにおいて使用されるセキュリティ鍵は、レイヤ３シグナリングの完全性保護のために使用される鍵とは異なっていてもよい。
【００７８】
方法は、鍵−Ｋｔｉ１２８から、ユーザプレーンデータの保護のための完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｕｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することと、
鍵−Ｋｔｉ１２８から、レイヤ３シグナリングメッセージの保護のための異なる完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｃｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することとをさらに含むことができる。
【００７９】
再びＣＩｏＴ  ＵＥおよびＳＧＳＮを参照すると、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護を開始する、またはアクティブにすることは、ＧＭＭレイヤの任務であるべきである。これは、ＣＩｏＴ  ＵＥとＳＧＳＮの両方に適用される。ＵＳＩＭ上でＵＭＴＳ  ＡＫＡの正常な作動が行われているとき、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護を開始する、またはアクティブにすることができる。これを扱うために、ＧＭＭレイヤからＬＬＣレイヤへの新たな表示を規定することができる。この表示は、ＣＩｏＴ  ＵＥおよびＳＧＳＮの内部である。これは、ＣＩｏＴ  ＵＥおよびＳＧＳＮの両方に適用することができる。
【００８０】
ＧＭＭレイヤからＬＬＣレイヤへの新たな表示は、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および選択された完全性アルゴリズムを包含することができる。これは、ＣＩｏＴ  ＵＥおよびＳＧＳＮの両方に適用することができる。
【００８１】
ＧＭＭアタッチ要求において送られた、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力に対して攻撃がないことをＣＩｏＴ  ＵＥが検証できた場合、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【００８２】
ＣＩｏＴ  ＵＥおよびＳＧＳＮにおけるＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにすることは、次のいずれかで行うことができる。ＣＩｏＴ  ＵＥがＧＭＭレイヤにおいて正常な応答（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージにおいて）をＳＧＳＮに送り出す前に、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤが、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。ＳＧＳＮがＲＡＮＤおよびＡＵＴＮを保持するＧＭＭメッセージ（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージにおいて）をＣＩｏＴ  ＵＥに送り出した後に、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤが、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする、あるいは、ＣＩｏＴ  ＵＥがＧＭＭレイヤにおいて正常な応答（たとえば、ＧＭＭ認証および秘匿化応答において）をＳＧＳＮに送り出した後に、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤが、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。ＳＧＳＮが、ＣＩｏＴ  ＵＥから応答（たとえば、ＲＥＳを包含するＧＭＭ認証および秘匿化応答において）を受信して、ＳＧＳＮとＣＩｏＴ  ＵＥとが共通のセキュリティ鍵を正常に確立したことを結論づけたときに、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【００８３】
図７は、いくつかの実施形態による方法を例示するシグナリング図である。この実施形態において、完全性保護は、ＣＩｏＴ  ＵＥがＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージを送り出す前に、ＬＬＣレイヤにおいてアクティブにされる。完全性保護は、ＳＧＳＮがＧＭＭ認証および秘匿化要求メッセージをＣＩｏＴ  ＵＥに送った後に、ＬＬＣレイヤにおいてアクティブにされる。
【００８４】
ステップ７０１で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ＳＧＳＮにアタッチ要求を送る。セルラーＩｏＴ  ＵＥによってサポートされる秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムなどの、ＵＥのセキュリティ能力は、この要求と共に送られるＭＳネットワーク能力パラメータに包含されてよい。
【００８５】
ステップ７０３で、ＳＧＳＮは、インターナショナルモバイルサブスクライバアイデンティティ（ＩＭＳＩ）に基づいて、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）／ホームサブスクライバサーバ（ＨＳＳ）から、認証情報（ＡＶクィンテット）を取得する。
【００８６】
ステップ７０５で、ＳＧＳＮは、受信したＭＳネットワーク能力パラメータに基づいて、要求するＵＥがＣＩｏＴ  ＵＥであることを判定する。ＳＧＳＮは次いで、ＭＳネットワーク能力の一部として送られたＵＥのセキュリティ能力から、秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムを選択することができる。ＳＧＳＮは、秘匿鍵（Ｋｔｃ）および完全性鍵（Ｋｔｉ）を導出する。ＫｔｃおよびＫｔｉは、長さが１２８ビットであってよい。
【００８７】
ステップ７０７で、ＳＧＳＮは、エコーされたＭＳネットワーク能力と共に、選んだ秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムを包含する、認証および秘匿化要求などのＧＭＭメッセージを、セルラーＩｏＴ  ＵＥに送る。認証および秘匿化要求メッセージは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）によって完全性保護され、ＭＡＣは、ネットワークにおけるＧＭＭレイヤによって認証および秘匿化要求メッセージ上で計算される。すなわち、認証および秘匿化要求メッセージは、ＧＭＭレイヤで完全性保護される。いくつかの実施形態において、ＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、およびカウンタ値を利用して、ＭＡＣを計算する。メッセージ認証コード（ＭＡＣ）という用語は、本明細書で、鍵付きハッシュ関数の結果などの、メッセージを認証するために使用され得る任意の情報を指すために使用される。メッセージ完全性コード（ＭＩＣ）という用語もまた同じ意味で使用される。
【００８８】
ステップ７０９で、セルラーＩｏＴ  ＵＥは、ＵＳＩＭでＵＭＴＳ  ＡＫＡを作動し、受信した鍵ＣＫおよびＩＫから、鍵ＫｔｃおよびＫｔｉを導出する。セルラーＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、およびカウンタ値を利用することによって、ＭＡＣを検証する。ＭＡＣの検査が正常である場合、セルラーＩｏＴ  ＵＥは、エコーされたＭＳネットワーク能力を検査する。ＣＩｏＴ  ＵＥは次いで、ＧＭＭアタッチ要求においてセルラーＩｏＴ  ＵＥによって最初に送られたＭＳネットワーク能力に対して攻撃がないことを検証することができる。
【００８９】
ステップ７１１で、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および選択された完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【００９０】
ステップ７１３で、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および選択された完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【００９１】
ステップ７１５で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ＲＥＳを包含する認証および秘匿化応答を、ＳＧＳＮに送る。このメッセージは、ＬＬＣレイヤ上で完全性保護される。
【００９２】
ステップ７１７で、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、秘匿化鍵ＫｔｃまたはＫｔｃから導出された鍵、および選択された秘匿化アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて秘匿化をアクティブにする。
【００９３】
ステップ７１９で、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、認証および秘匿化応答メッセージにおいて受信したＲＥＳを検査する。検査が正常である場合、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、秘匿化鍵ＫｔｃまたはＫｔｃから導出された鍵、および選択された秘匿化アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて秘匿化をアクティブにする。
【００９４】
Ｋｔｃ（またはＫｔｃから導出された鍵）およびＫｔｉ（またはＫｔｉから導出された鍵）を使用することによって、セルラーＩｏＴ  ＵＥとＳＧＳＮとの間のあらゆる通信を、これより機密性保護し、完全性保護することができる。ステップ７２１で、ＳＧＳＮは、アタッチ承認メッセージをＣＩｏＴ  ＵＥに送る。
【００９５】
図８は、いくつかの実施形態による方法を例示するシグナリング図である。この実施形態において、完全性保護は、ＣＩｏＴ  ＵＥがＧＭＭ認証および秘匿化応答メッセージをＳＧＳＮに送った後に、ＬＬＣレイヤにおいてアクティブにされる。
【００９６】
ステップ８０１で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ＳＧＳＮにアタッチ要求を送る。セルラーＩｏＴ  ＵＥによってサポートされる秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムなどの、ＵＥのセキュリティ能力は、この要求と共に送られるＭＳネットワーク能力パラメータに包含されてよい。
【００９７】
ステップ８０３で、ＳＧＳＮは、インターナショナルモバイルサブスクライバアイデンティティ（ＩＭＳＩ）に基づいて、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）／ホームサブスクライバサーバ（ＨＳＳ）から、認証情報（ＡＶクィンテット）を取得する。
【００９８】
ステップ８０５で、ＳＧＳＮは、受信したＭＳネットワーク能力パラメータに基づいて、要求するＵＥがＣＩｏＴ  ＵＥであることを判定する。ＳＧＳＮは次いで、ＭＳネットワーク能力の一部として送られたＵＥのセキュリティ能力から、秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムを選択することができる。ＳＧＳＮは、秘匿鍵（Ｋｔｃ）および完全性鍵（Ｋｔｉ）を導出する。ＫｔｃおよびＫｔｉは、長さが１２８ビットであってよい。
【００９９】
ステップ８０７で、ＳＧＳＮは、エコーされたＭＳネットワーク能力と共に、選んだ秘匿アルゴリズムおよび完全性アルゴリズムを包含する、認証および秘匿化要求などのＧＭＭメッセージを、セルラーＩｏＴ  ＵＥに送る。認証および秘匿化要求メッセージは、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）によって完全性保護され、ＭＡＣは、ネットワークにおけるＧＭＭレイヤによって認証および秘匿化要求メッセージ上で計算される。すなわち、認証および秘匿化要求メッセージは、ＧＭＭレイヤで完全性保護される。いくつかの実施形態において、ＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、およびカウンタ値を利用して、ＭＡＣを計算する。
【０１００】
ステップ８０９で、セルラーＩｏＴ  ＵＥは、ＵＳＩＭでＵＭＴＳ  ＡＫＡを作動し、受信した鍵ＣＫおよびＩＫから、鍵ＫｔｃおよびＫｔｉを導出する。セルラーＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、およびカウンタ値を利用することによって、ＭＡＣを検証する。
【０１０１】
ＭＡＣの検査が正常である場合、セルラーＩｏＴ  ＵＥは、エコーされたＭＳネットワーク能力を検査する。ＣＩｏＴ  ＵＥは次いで、ＧＭＭアタッチ要求においてセルラーＩｏＴ  ＵＥによって最初に送られたＭＳネットワーク能力に対して攻撃がないことを検証することができる。
【０１０２】
ステップ８１１で、ＭＳネットワーク能力に対して攻撃がないことをセルラーＩｏＴ  ＵＥが正常に検証した場合、セルラーＩｏＴ  ＵＥは、ＲＥＳを包含する認証および秘匿化応答メッセージを、ＳＧＳＮに送る。
【０１０３】
ステップ８１３で、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および選択された完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【０１０４】
ステップ８１５で、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、認証および秘匿化応答メッセージにおいて受信したＲＥＳを検査する。検査が正常である場合、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、完全性鍵ＫｔｉまたはＫｔｉから導出された鍵、および選択された完全性アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて完全性保護をアクティブにする。
【０１０５】
ステップ８１７で、ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、秘匿化鍵ＫｔｃまたはＫｔｃから導出された鍵、および選択された秘匿化アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて秘匿化をアクティブにする。
【０１０６】
ステップ８１９で、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、秘匿化鍵ＫｔｃまたはＫｔｃから導出された鍵、および選択された秘匿化アルゴリズムをＬＬＣレイヤに割り当てることによって、ＬＬＣレイヤにおいて秘匿化をアクティブにする。
【０１０７】
Ｋｔｃ（またはＫｔｃから導出された鍵）およびＫｔｉ（またはＫｔｉから導出された鍵）を使用することによって、セルラーＩｏＴ  ＵＥとＳＧＳＮとの間の通信を、これより機密性保護し、完全性保護することができる。ステップ８２１で、ＳＧＳＮは、アタッチ承認メッセージをＣＩｏＴ  ＵＥに送る。
【０１０８】
図７および図８で説明した方法において使用されるカウンタ値は、いくつかの異なるやり方で実装されてもよい。たとえば、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、ＭＡＣまたはＭＩＣを計算するときに、たとえば３２ビットカウンタ、または任意の他の長さのカウンタを、完全性保護アルゴリズムへの入力として有することができる。いくつかの実施形態においては、ＧＭＭレイヤで１つのみのダウンリンクカウンタが必要となり、そのカウンタは、ＳＧＳＮとＣＩｏＴ  ＵＥの両方で利用可能であるべきである。
【０１０９】
新たなダウンリンクカウンタＧＭＭ  ＣＯＵＮＴがＧＭＭレイヤで規定された場合、このカウンタは、ゼロにリセットされて、新たなＵＭＴＳ  ＡＫＡが行われ、ＣＩｏＴ  ＵＥにより作動される度に、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤにおいて１つずつ増加してよい。
【０１１０】
ＧＭＭ  ＣＯＵＮＴ値は、ＳＧＳＮからＣＩｏＴ  ＵＥへの、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージに、ＭＡＣまたはＭＩＣと一緒に包含されてよい。ＧＭＭ  ＣＯＵＮＴ値の値はまた、ＭＡＣまたはＭＩＣを検証するときに、完全性検証アルゴリズムへの入力として使用されてもよい。
【０１１１】
正常な完全性保護確認の後で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ローカルに記憶された古いカウンタを、受信したＧＭＭ  ＣＯＵＮＴ値で上書きすることによって、対応するローカルに記憶されるそのカウンタを更新することができる。
【０１１２】
エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージが、新たなＡＫＡを行わずにアルゴリズムを切り替えるためにのみ使用される場合、このＧＭＭ  ＣＯＵＮＴは、ＳＧＳＮによって１つずつ増加することができる。増加したＧＭＭ  ＣＯＵＮＴは、ＳＧＳＮによるＣＩｏＴ  ＵＥへの、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージに包含される必要がある。
【０１１３】
代替として、ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤが、ＲＡＮＤ値からビットのうちのいくつか（たとえば、３２ビットカウンタが使用される場合、３２ビット）をコピーし、新たなＡＫＡが行われ、ＣＩｏＴ  ＵＥにより作動される度に、これらのビットをカウンタとして使用することができる。
【０１１４】
このカウンタは、別個のパラメータとして、ＣＩｏＴ  ＵＥへの、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージに、ＭＡＣまたはＭＩＣと一緒に包含され得る。
【０１１５】
ＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＧＭＭレイヤは、新たなＡＫＡがＳＧＳＮによって起動されるとき、受信したＲＡＮＤから同じ対応するビットを取り、これらのビットをカウンタとして、かつ完全性検証アルゴリズムへの入力として使用すべきである。正常な完全性保護確認の後で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ローカルに記憶された古いカウンタを上書きすることによって、対応するローカルに記憶されるそのカウンタを更新することができる。
【０１１６】
エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージが、新たなＡＫＡを行わずにアルゴリズムを切り替えるためにのみ使用される場合、（ＲＡＮＤビットからコピーされた）このカウンタは、１つずつ増加することができる。カウンタは、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージに包含される必要があることになる。
【０１１７】
ＣＩｏＴ  ＵＥは、エコーされたＣＩｏＴ  ＵＥのセキュリティ能力を保持するＧＭＭメッセージにおいて受信したカウンタを取り、そのカウンタをローカルに記憶されたカウンタと比較すべきである。受信したカウンタが、対応するローカルに記憶されたカウンタよりも少ない、または対応するローカルに記憶されたカウンタに等しい場合、そのＧＭＭメッセージは再生されたＧＭＭメッセージと考えられてよいので、ＣＩｏＴ  ＵＥは、そのＧＭＭメッセージをサイレントに破棄することができる。
【０１１８】
受信したカウンタが、対応するローカルに記憶されたカウンタよりも大きい場合、ＣＩｏＴ  ＵＥは、受信したカウンタを、完全性検証アルゴリズムへの入力として使用することができる。正常な完全性保護確認の後で、ＣＩｏＴ  ＵＥは、ローカルに記憶された古いカウンタを、受信したカウンタで上書きすることによって、対応するローカルに記憶されるそのカウンタを更新することができる。
【０１１９】
さらなる代替案は、ＲＡＮＤ値からいくつかの規定された数のビット（たとえば、３２ビットカウンタが使用されることになる場合、３２ビット）をコピーし、これらのビットをハッシュ化して、ハッシュ化された値を提供することであってよく、次いでこの値は、ＧＭＭレイヤにおいて、ＳＧＳＮおよびＣＩｏＴ  ＵＥでカウンタとして使用されてよい。
【０１２０】
ＳＧＳＮにおけるＧＭＭレイヤは、ＭＡＣまたはＭＩＣを計算するときに、完全性保護アルゴリズムへの入力として、完全性鍵を必要とすることがある。
【０１２１】
この完全性鍵を提供するために考えられる異なるオプションが存在する。
【０１２２】
第一に、ＧＭＭレイヤにおける完全性鍵は、ＬＬＣレイヤにおける完全性保護のために使用される同じ鍵であってよい。代替として、ＧＭＭレイヤおよびＬＬＣレイヤにおける完全性保護のために、異なる完全性鍵を使用することができる。
【０１２３】
ＧＭＭレイヤおよびＬＬＣレイヤにおける完全性保護のために異なる完全性鍵を使用することになることが決定された場合、１つのオプションは、鍵−Ｋｔｉ１２８から、ＧＭＭレイヤにおいて使用するための新たな完全性鍵Ｋｔｉ−ｇｍｍ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｇｍｍ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｇｍｍ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化すること、および
鍵−Ｋｔｉ１２８から、ＬＬＣレイヤにおいて使用するための異なる完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することであり、ここで、Ｋｔｉ１２８は、３ＧＰＰ標準（ＴＲ３３．８６０）において規定されている。
【０１２４】
ＳＧＳＮおよびＣＩｏＴ  ＵＥにおけるＬＬＣレイヤは、ＭＡＣまたはＭＩＣを計算するときに、完全性保護アルゴリズムへの入力として、完全性鍵を必要とすることがある。
【０１２５】
この完全性鍵を提供するために考えられる異なるオプションが存在する。
【０１２６】
第一に、ＬＬＣレイヤにおける完全性鍵は、レイヤ３シグナリングメッセージおよびユーザプレーンデータの完全性保護のために、同じ鍵を使用することができる。代替として、レイヤ３シグナリングメッセージおよびユーザプレーンデータの完全性保護のために、異なる完全性鍵を使用することができる。
【０１２７】
レイヤ３シグナリングメッセージおよびユーザプレーンデータの完全性保護のために異なる完全性鍵を使用することになることが決定された場合、１つのオプションは、鍵−Ｋｔｉ１２８から、ユーザプレーンデータの保護のための新たな完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｕｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化すること、および
鍵−Ｋｔｉ１２８から、レイヤ３シグナリングメッセージの保護のための異なる完全性鍵Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｉ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｉｎｔ−ｌｌｃ−ｃｐ”，Ｋｔｉ１２８）
を使用してハッシュ化することであり、ここで、Ｋｔｉ１２８は、３ＧＰＰ標準（ＴＲ３３．８６０）において規定されている。
【０１２８】
レガシーＬＬＣレイヤにおいては、レイヤ３シグナリングメッセージおよびユーザプレーンデータの暗号化のために、同じ暗号化鍵が使用される。
【０１２９】
レイヤ３シグナリングメッセージおよびユーザプレーンデータの暗号化のために、ＬＬＣレイヤにおいて異なる暗号化鍵を使用することもできる。
【０１３０】
１つのオプションは、鍵−Ｋｔｃ１２８から、ユーザプレーンデータの保護のための新たな暗号化鍵Ｋｔｃ−ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｃ−ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｕｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｕｐ”，Ｋｔｃ１２８）
を使用してハッシュ化すること、および
鍵−Ｋｔｃ１２８から、レイヤ３シグナリングメッセージの保護のための異なる暗号化鍵Ｋｔｉ−ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８を、以下の静的文字列、
Ｋｔｃ−ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｃｐ−１２８＝ＫＤＦ（“ｅｎｃ−ｌｌｃ−ｃｐ”，Ｋｔｃ１２８）
を使用してハッシュ化することであり、ここで、Ｋｔｉ１２８は、３ＧＰＰ標準（ＴＲ３３．８６０）において規定されている。
【０１３１】
図９は、実施形態による端末デバイスを例示する。
【０１３２】
端末デバイス９００は、プロセッサ９０１と、メモリ９０２とを含み、前記メモリ９０２は、前記プロセッサ９０１によって実行可能な命令を保持し、それにより、前記端末デバイスは、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージをネットワークに送るように、およびネットワークから、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信するように動作し、ここで、エコーメッセージは、完全性保護を備えて受信される。
【０１３３】
図１０は、実施形態によるネットワークノード１０００を例示する。
【０１３４】
ネットワークノード１０００は、プロセッサ１００１と、メモリ１００２とを含み、前記メモリ１００２は、前記プロセッサ１００１によって実行可能な命令を保持し、それにより、前記ネットワークノード１０００は、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを端末デバイスから受信するように、およびＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを端末デバイスに送信するように動作し、ここで、エコーメッセージは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力に対応している端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含する。ネットワークノード１０００はさらに、完全性保護を備えてエコーメッセージを送信する。
【０１３５】
ネットワークノードは、図６を参照して説明したオプションの方法ステップのうちのいずれかを実施するようにさらに動作可能であってよい。
【０１３６】
図１１は、実施形態による端末デバイスを例示する。
【０１３７】
端末デバイス１１００は、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージをネットワークに送るための送信モジュール１１０１と、ネットワークから、端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含するエコーメッセージをＧＭＭレイヤにおいて受信するための受信モジュール１１０２とを含み、ここで、エコーメッセージは、完全性保護を備えて受信される。
【０１３８】
端末デバイスは、図５を参照して説明したオプションの方法ステップのいずれかを実施するようにさらに動作可能であってよい。
【０１３９】
図１２は、実施形態によるネットワークノード１２００を例示する。
【０１４０】
ネットワークノード１２００は、端末デバイスのセキュリティ能力を識別するＧＭＭアタッチ要求メッセージを端末デバイスから受信するための受信モジュールと、ＧＭＭレイヤにおいてエコーメッセージを端末デバイスに送信するための送信モジュールとを含み、ここで、エコーメッセージは、ＧＭＭアタッチ要求メッセージにおいて識別されたセキュリティ能力に対応している端末デバイスのセキュリティ能力を識別する情報を包含する。ネットワークノード１２００はさらに、完全性保護を備えてエコーメッセージを送信する。
【０１４１】
向上したセキュリティを可能にする端末デバイスおよびネットワークノードの動作の方法は、このように説明される。
【０１４２】
上で言及した実施形態は、本発明を限定するのではなく、例示するものであり、当業者が、添付の請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替実施形態を設計することができることに留意すべきである。単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、請求項に列挙された以外の要素またはステップの存在を排除せず、「ａ」もしくは「ａｎ」は、複数であることを排除せず、単一の特徴または他のユニットは、請求項に列挙したいくつものユニットの機能を実現することがある。請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するようには解釈されないものとする。
【図１】
0006651613.tif 000002
【図２】
0006651613.tif 000003
【図３】
0006651613.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006651613.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006651613.tif 000008
【図８】
0006651613.tif 000009
【図９】
0006651613.tif 000010
【図１０】
0006651613.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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