(57)【要約】【課題】総体的な伝送セキュリティを高める。【解決手段】開始値のサイズはｘビットであり、初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与えるのに使用される。無線通信装置は、適合する装置とチャネルを確立し、この適合する装置と確立したチャネルを解放する。無線通信装置によって確立されたあらゆるチャネルに対し、対応する終了値を獲得する。チャネルの終了値はこのチャネルに対応するｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビット（ＭＳＢｘ）が到達した最も高い値である。セキュリティ・カウント値を用いて、チャネルを通って送信されるデータの暗号化する。獲得された最終値は、全ての終了値の内の最大の値である。最終的に、最終値と少なくとも同じ大きさの開始値が、ワイヤス装置のメモリに記憶される。【選択図】　　　図２
2004080071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置のメモリに記憶する開始値を決定する方法であって、該開始値はｘビットのサイズを有し、かつ初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与えるのに使用され、前記無線通信装置は、複数のチャネルを確立することが可能であり、且つ確立したチャネルを解放することが可能であり、該方法が、
無線通信装置によって確立された少なくとも二つのチャネルに対して、対応する終了値を獲得するステップと、前記対応するチャネルの終了値は、前記チャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビット（ＭＳＢｘ）が到達した最も高い値であることと、
全ての終了値の内で最大の値である最終値を獲得するステップと、
前記最終値と少なくとも同じ大きさの開始値を、無線装置のメモリ内に記憶するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記最終値が前記メモリ内に以前記憶された開始値よりも大きくない場合に、前記最終値を前記メモリ内に以前記憶された開始値と少なくとも同じ大きさとなるように設定する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メモリに記憶された前記開始値が前記最終値および前記以前に記憶された開始値の双方より大きい請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記最終値が所定値を超える場合、前記最終値を前記所定値と等しくなるように設定する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記メモリに記憶された開始値のロール・オーバを防止するために、前記所定値が２ｘによって決定される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
無線通信装置における開始値を管理する方法であって、該開始値はｘビットのサイズを有し、かつ初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与えるために使用され、前記通信装置は複数のチャネルを確立することが可能であり、各チャネルは関連付けられたｎビットのセキュリティ・カウント値を有し、且つ確立したチャネルを解放することが可能であり、該方法が、
最初に確立したチャネルに対して、その最初に確立したチャネルに関連する前記ｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビット（ＭＳＢＸ）を第１の値に設定するステップと、該第１の値が前記無線通信装置のメモリに記憶された第１の値と少なくとも同じ大きさであることと、
その後に確立されたチャネルに対して、該その後に確立されたチャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値のＭＳＢｘを第２の値に設定するステップと、該第２の値が、全ての確立したチャネルに関連する全ての前記ｎビットのセキュリティ・カウント値の全ての前記ＭＳＢｘのうちで到達した最大値と少なくとも同じ大きさであることと、
少なくとも別のチャネルを確立する場合に、既に確立されたチャネルのいずれかを解放するとき、全ての前記既に確立されたチャネルに関連する全ての前記ｎビットのセキュリティ・カウント値および前記解放したチャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値の全てのＭＳＢｘのうちで到達した最大値と少なくとも同じ大きさである第３の値を生成するステップと、
前記第３の値を前記開始値として前記メモリに記憶するステップとを含む方法。
【請求項７】
前記メモリに記憶された第３の値が前記第１の値より大きい請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第３の値が所定値を超える場合、前記第３の値が前記所定値と等しくなるよう設定される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記開始値のロール・オーバを防止するために、前記所定値が２ｘよって決定される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の値が、前記メモリに記憶された前記開始値と少なくとも同じ大きさとなるように、さらに設定される請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３の値が、前記メモリに記憶された前記開始値と少なくとも同じ大きさとなるように、さらに設定される請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムにおけるセキュリティ・カウント値に関する。特定すれば、本発明は、セキュリティ・キーの寿命のある間、ハイパー・フレーム番号が生成するセキュリティ・カウントはなるべく再使用しないことを保証する方法を開示する。
【０００２】
【従来の技術】
図１を参照されたい。図１は、従来技術の無線通信システムの簡略ブロック図である。この通信システムは、第２局２０と無線通信を行う第１局１０を備える。一例として、第１局１０は、携帯電話機のような移動体であり、第２局２０は基地局であり得る。第１局１０は第２局２０と複数のチャネル１２を通じて通信を行う。従って、第２局２０は、チャネル１２のそれぞれに１つずつ対応する、複数のチャネル２２を有する。各チャネル１２は、第２局２０の対応するチャネル２２から受信したプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）１１ｒを保持する受信バッファ１２ｒを有する。また、各チャネル１２は、第２局２０の対応するチャネル２２に対する送信を待機しているＰＤＵ１１ｔを保持する送信バッファ１２ｔを有する。ＰＤＵ１１ｔは、第１局１０によりチャネル１２を通じて送信され、第２局２０によって受信され、対応するチャネル２２の受信バッファ２２ｒにおいて対応するＰＤＵ２１ｒを生成する。同様に、ＰＤＵ２１ｔは、第２局２０によりチャネル２２を通じて送信され、第１局１０によって受信され、対応するチャネル１２の受信バッファ１２ｒにおいて対応するＰＤＵ１１ｒを生成する。
【０００３】
整合性を保つために、対応するチャネル１２，２２を通る各ＰＤＵ１１ｒ，１１ｔ，２１ｒ，２１ｔのデータ構造は同一である。即ち、送信されたＰＤＵ１１ｔは、同一の対応する受信ＰＤＵ２１ｒを生成し、またその逆も同様である。更に、第１局、第２局とも同一のＰＤＵ１１ｔ，２１ｔデータ構造を用いる。対応するチャネル１２およびチャネル２２を通るＰＤＵ１１ｒ，１１ｔ，２１ｒ，２１ｔは同一であるが、異なるチャネル１２およびチャネル２２は、対応するチャネル１２およびチャネル２２を介するのに適合した接続の種類に従って、異なるＰＤＵデータ構造を使用してもよい。しかしながら、一般に、すべてのＰＤＵ１１ｒ，１１ｔ，２１ｒ，２１ｔはシーケンス番号５ｒ，５ｔ，６ｒ，６ｔを有する。シーケンス番号５ｒ，５ｔ，６ｒ，６ｔはｍビットの番号であり、各ＰＤＵ１１ｒ，１１ｔ，２１ｒ，２１ｔ毎に増分される。シーケンス番号５ｒ，５ｔ，６ｒ，６ｔの大きさは、そのバッファ１２ｒ，１２ｔ，２２ｒ，２２ｔにおけるＰＤＵ１１ｒ，１１ｔ，２１ｒ，２１ｔの順番を示す。シーケンス番号５ｔ，６ｔは、多くの場合ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔによって明示的に担持されるが、また局１０，２０によって暗黙的に割り当てられる。例えば、対応するチャネル１２およびチャネル２２のための一般に承認されたモード設定では、各送信されたＰＤＵ１１ｔは第２局２０によって明示的に確認され、該ＰＤＵ１１ｔの受信の成功により同一の対応するＰＤＵ２１ｒが生成される。１２ビットのシーケンス番号５ｔは、一般に承認されたモードの送信において各ＰＤＵ１１ｔによって明示的に担持される。第２局２０は、受信されたＰＤＵ２１ｒ内に埋め込まれたシーケンス番号６ｒをスキャンしてＰＦＵｓ２１ｒの順番を判定し、ＰＤＵ２１ｒに欠落したものが無いかを判定する。次に、第２局２０は、それぞれの受信されたＰＤＵ２１ｒのシーケンス番号６ｒを用いることにより、どのＰＤＵ２１ｒが受信されたかを示すメッセージを第１局１０に送信することが可能である。あるいは、第２局２０は、再送信されるべきＰＤＵ１１ｔのシーケンス番号５ｔを特定することによって、ＰＤＵ１１ｔが再送信されるよう要求することができる。これに代わって、いわゆるトランスペアレント伝送モードでは、データはうまく受信されたものとは決して確認されない。シーケンス番号５ｔ，６ｔはＰＤＵ１１ｔ，２１ｔにおいて明示的に担持されない。その代わりに、第１局１０は、単に７ビットのシーケンス番号を各ＰＤＵ１１ｔに内部で割り当てるある。同様に、第２局２０は受信すると、７ビットのシーケンス番号６ｒを各ＰＤＵ２１ｒに割り当てる。理想的には、第１局１０によってＰＤＵ１１ｔ用に維持されるシーケンス番号５ｔは、第２局２０によって維持されるＰＤＵ２１ｒ用の対応するシーケンス番号６ｒと同一である。
【０００４】
ハイパー・フレーム番号（ＨＦＮ）もまた、第１局１０および第２局２０によって維持される。ハイパー・フレーム番号は、シーケンス番号５ｔ，６ｔの上位ビットとして看做され、物理的にＰＤＵ１１ｔ，２１ｔと一緒に送信されることは決してない。このルールに対する例外は、特殊信号ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔが同期用に用いられるというまれな場合において発生する。この場合、ＨＦＮはシーケンス番号１１ｔ，２１ｔの部分としては担持されず、信号ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔのデータ・ペイロードのフィールドにおいて担持され、このため更に適切な信号データとなる。各送信されたＰＤＵ１１ｔ，２１ｔが、対応する受信されたＰＤＵ２１ｒ，１１ｒを生成すると、ハイパー・フレーム番号もまた受信したＰＤＵ２１ｒ，１１ｒ用に維持される。各受信されたＰＤＵ１１ｒ，２１ｒ、および各送信されたＰＤＵ１１ｔ，２１ｔには、（明示的または暗黙的に割り当てられる）シーケンス番号５ｒ，６ｒ、および５ｔ，６ｔを最下位ビットとして使用し、さらに対応する（常に暗示的に割り当てられる）ハイパー・フレーム番号を最上位ビットとして使用する値が割り当てられる。従って、第１局１０の各チャネル１２は、受信ハイパー・フレーム番号（ＨＦＮＲ）１３ｒ、および送信ハイパー・フレーム番号（ＨＦＮＴ）１３ｔを有する。同様に、第２局上の対応するチャネル２２は、ＨＦＮＲ２３ｒおよびＨＦＮＴ２３ｔを有する。第１局１０は、受信バッファ１２ｒにおけるＰＤＵ１１ｒのシーケンス番号５ｒのロール・オーバを検出すると、ＨＦＮＲ１３ｒを増分する。第１局１０は、送信されたＰＤＵ１１ｔのシーケンス番号５ｔのロール・オーバ時に、ＨＦＮＴ１３ｔを増分する。第２局２０上では、ＨＦＮＲ２３ｒおよびＨＦＮＴ２３ｔのために同様のプロセスが行われる。従って、第１局１０のＨＦＮＲ１３ｒは、第２局２０のＨＦＮＴ２３ｔに同期（即ち一致）する。同様に、第１局１０のＨＦＮＴ１３ｔは第２局２０のＨＦＮＲ２３ｒと同期（即ち、一致）する。
【０００５】
ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔは、「公然と（ｏｕｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｐｅｎ）」送信されない。第１局１０上のセキュリティ・エンジン１４、および対応する第２局上のセキュリティ・エンジン２４は、協働して第１局１０と第２局２０との間のみにおける安全且つ非公開のデータ交換を保証する。セキュリティ・エンジン１４，２４は二つの主要な機能を有している。第１の機能は、対応するＰＤＵ１１ｒ，２１ｒが、盗聴者に対し意味のないランダムな数字の集合を提示するように、ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔ内に保持されるデータを攪乱させること（即ち、暗号化すること、いわゆる暗号化）である。第２の機能は、ＰＤＵ１１ｒ、２１ｒ内に含まれるデータの完全性を検証することである。これは、別の不正な局が、第１局１０または第２局２０になりすますことを防ぐために用いられる。データの完全性を証明することによって、第１局１０は、ＰＤＵ１１ｒが第２局２０によって実際に送信されたことを、またはその逆を確認することができる。セキュリティ・エンジン１４は、送信されるべきＰＤＵ１１のために、他の入力の中から特に、ｎビットのセキュリティ・カウント１４ｃおよびキー１４ｋを使用し、ＰＤＵ１１ｔ上で暗号化機能を実行する。対応するＰＤＵ２１ｒを適切に暗号化するためには、セキュリティ・エンジン２４は、同一のセキュリティ・カウント２４ｃおよびキー２４ｋを使用しなければならない。同様に、第１局１０上でのデータ完全性の確認には、ｎビットのセキュリティ・カウントを使用する。このｎビットセキュリティ・カウントは、第２局２０上の対応するセキュリティ・カウントと同期しなければならない。データの完全性セキュリティ・カウントは、セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃの暗号化の方法と同じように生成され、且つ暗号化は更に頻繁に用いられるので、暗号化セキュリティ・カウント１４ｃ、２４ｃは以下のように考慮される。キー１４ｋ，２４ｋは、第１局１０および第２局２０の双方によって明示的に変更されるまで、全てのＰＤＵ１１ｔ，２１ｔ（および、これにより対応するＰＤＵ２１ｒ，１１ｒ）にわたって一定のままである。しかしながら、セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃは、各ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔと共に継続的に変化する。セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃがこのように絶えず変化することにより、セキュリティ・エンジン１４，２４への入力の統計的整合性が損なわれるので、ＰＤＵ１１ｔ，２１ｔの解読（および、スプーフィング）は一層困難に成る。ＰＤＵ１１ｔのシーケンス番号５ｔをセキュリティ・カウント１４ｃの最下位ビットとして、更にシーケンス番号５ｔに対応するＨＦＮＴ１３ｔをセキュリティ・カウント１４ｃの最上位ビットとして使用することによって、ＰＤＵ１１ｔのセキュリティ・カウント１４ｃが生成される。同様に、ＰＤＵ１１ｒのシーケンス番号５ｒおよびＰＤＵ１１ｒのＨＦＮＲ１３ｒから、ＰＤＵ１１ｒのセキュリティ・カウント１４ｃが生成される。同様のプロセスが、第２局２０上で行われ、シーケンス番号６ｒまたはシーケンス番号６ｔ、および対応するＨＦＮＲ２３ｒまたはＨＦＮＴ２３ｔを用いてセキュリティ・カウント２４ｃが生成される。セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃは、例えば３２ビットの固定ビット・サイズを有する。シーケンス番号５ｒ，６ｒ，５ｔ，６ｔのビット・サイズは、使用される伝送モードに応じて変化し得るので、ハイパー・フレーム番号ＨＦＮＲ１３ｒ、ＨＦＮＲ２３ｒ、ＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＴ２３ｔのビット・サイズは、セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃの前記固定ビット・サイズを生じるように対応して変化しなければならない。例えば、シーケンス番号５ｒ，６ｒ，５ｔ，６ｔのサイズは、トランスペアレント伝送モードでは全て７ビットである。よって、ハイパー・フレーム番号ＨＦＮＲ１３ｒ、ＨＦＮＲ２３ｒ、ＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＴ２３ｔのサイズは２５ビットであり、これら二つを結合すると、３２ビットのセキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃを生成する。一般に容認された伝送モードでは、シーケンス番号５ｒ，６ｒ，５ｔ，６ｔのサイズは全て１２ビットである。よって、ハイパー・フレーム番号ＨＦＮＲ１３ｒ、ＨＦＮＲ２３ｒ、ＨＦＮＴ１３ｔ、およびＨＦＮＴ２３ｔのサイズは２０ビットであるので、この二つを結合すると３２ビットのセキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃを生成し続ける。
【０００６】
当初、第１局１０と第２局２０との間には、チャネル１２およびチャネル２２は確立されていない。その後、第１局１０は、第２局２０とチャネルを確立する。そのために、第１局１０は、ＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒに対する初期値を決定しなければならない。第１局１０は、フラッシュ・メモリ・デバイスまたはＳＩＭカードのような非揮発性メモリ１６を参照して、開始値１６ｓを求め、この開始値１６ｓを用いて、ＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒの初期値を生成する。開始値１６ｓは、チャネル１２を通る以前のセッションからのハイパー・フレーム番号のｘ最上位ビット（ＭＳＢｘ）を保持する。理想的には、ｘは、最小サイズのハイパー・フレーム番号のビット・サイズと少なくとも同じ大きさのビット・サイズであることが必要である（即ち、上記サンプルに対して、ｘのサイズは少なくとも２０ビットであることが必要である）。ＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒのＭＳＢｘは開始値１６ｓに設定され、残りの低位ビットはゼロに設定される。次に第１局１０は、開始値１６ｓを（特別の信号ＰＤＵ１１ｔにより）第２局２０に送信し、ＨＦＮＲ、２３ｒおよびＨＦＮＴ２３ｔとして使用する。このように、ＨＦＮＴ１３ｔはＨＦＮＲ２３ｒと同期させられ、ＨＦＮＴ２３ｔはＨＦＮＲ１３ｒと同期させられる。
【０００７】
なお、第１局１０は第２局２０と複数のチャネル１２を確立することができる。これらチャネル１２のそれぞれは、自身のシーケンス番号５ｒ，５ｔ、ならびにハイパー・フレーム番号１３ｒ，１３ｔを使用する。新たなチャネル１２を確立する際、第１局１０は現在確立されているチャネル１２全てのＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒを考慮し、最も高い値を有するＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒを選択する。次に、第１局１０はこの最高値のハイパー・フレーム番号のＭＳＢｘを抽出し、ＭＳＢｘを１つだけ増分し、それを新たに確立されたチャネル１２の新たなＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒのＭＳＢｘとして使用する。次に第１局１０と第２局２０との間で同期を行い、第２局２０に対し、ＨＦＮＲ２３ｒおよびＨＦＮＴ２３ｔのＭＳＢｘを与える。このように、全ての確立されたチャネル１２のセキュリティ・カウント１４ｃ間において一定に増分する間隔（ｓｐａｃｉｎｇ）が確保される。
【０００８】
セキュリティのため、キー１４ｋ，２４ｋは、所定の間隔の後には、変更されるべきであることが注目される。この間隔は、セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃによって決まる。セキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃが所定値を超えると、第１局１０および第２局２０はセキュリティ・コマンドを開始して、キー１４ｋ，２４ｋを変更する。所定値に到達するセキュリティ・カウント１４ｃ，２４ｃに対して、セッションの間にハイパー・フレーム番号を思い出さなければならない（即ち、第１局１０をオフにした時と、次に再びオンにした時との間に思い起こす）。これは開始値１６ｓの目的である。一番最後のチャネル１２が解放されると（即ち、終了し、第２局２０と共に確立されるチャネルはそれ以外には存在しない）、このチャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒのＭＳＢＸを（ＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲのどちらが大きいかに応じて）抽出して、１つだけ増分し、次に開始値１６ｓに保存する。第１局１０を再びオンにし、チャネル１２を確立しようとすると、第１局１０が開始値１６ｓを使用することによりセキュリティ・カウント１４ｃは、連続的に生ずることが保証される。
【０００９】
残念ながら、一番最後に解放されたチャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒを用いて開始値１６ｓを生成すると、セキュリティ・キー１４ｋの変更は極端に遅延することになる。通常、第１局１０は、第２局２０とシグナリング・チャネル１２を確立する。このシグナリング・チャネルは通信プロトコル用の特別のシグナリングＰＤＵを搬送するのに用いられる。前記シグナリング・チャネルは、第１局１０がオンになった後、極めて早期に確立される。シグナリング・チャネル１２は長い継続期間を有する傾向にあるが、あまり多くのデータは搬送しないのが通例である。従って、シグナリング・チャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔおよびＨＦＮＲ１３ｒが有する値は、いずれも比較的小さい。なぜなら、ＰＤＵ１１ｔ，１１ｒのトラフィック負荷は小さいので、ハイパー・フレーム番号１３ｔ，１３ｒは早期に生成され、増分はまれにしか行わないからである。一方において、データ・チャネル１２は、散発的に確立され、高いＰＤＵ１１ｔ，１１ｒスループットを有し得る。従って、このようなデータ・チャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒは、シグナリング・チャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒと比較して極めて大きい可能性がある。しかしながら、データ・チャネル１２は、一旦その機能を果たすと、解放される。おそらく、シグナリング・チャネル１２は存続するので、データ・チャネル１２に関連するハイパー・フレーム番号１３ｔ，１３ｒは失われる。データ・チャネル１２はシグナリング・チャネル１２よりはるかに大きなハイパー・フレーム番号１３ｔ，１３ｒを有するが、結局最後に解放されるチャネル１２はシグナリング・チャネル１２であり、開始値１６ｓを生成するために使用されるのはシグナリング・チャネル１２のＨＦＮＴ１３ｔまたはＨＦＮＲ１３ｒである。これにより、ハイパー・フレーム番号１３ｔ，１３ｒの値を過度に使用することになるため、セキュリティ・キー１４ｋの変更間に余計な遅れが発生する。従って、チャネル１２上のセキュリティは、脆弱化する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主たる目的は、無線通信装置のメモリに記憶する開始値を決定する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、無線通信装置のメモリに記憶する開始値を決定する方法であって、該開始値はｘビットのサイズを有し、かつ初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与えるのに使用され、前記無線通信装置は、複数のチャネルを確立することが可能であり、且つ確立したチャネルを解放することが可能であり、該方法が、無線通信装置によって確立された少なくとも二つのチャネルに対して、対応する終了値を獲得するステップと、前記対応するチャネルの終了値は、前記チャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビットが到達した最も高い値であることと、全ての終了値の内で最大の値である最終値を獲得するステップと、前記最終値と少なくとも同じ大きさの開始値を、無線装置のメモリ内に記憶するステップとを含むことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記最終値が前記メモリ内に以前記憶された開始値よりも大きくない場合に、前記最終値を前記メモリ内に以前記憶された開始値と少なくとも同じ大きさとなるように設定することを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法において、前記メモリに記憶された前記開始値が前記最終値および前記以前に記憶された開始値の双方より大きいことを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の方法において、前記最終値が所定値を超える場合、前記最終値を前記所定値と等しくなるように設定することを要旨とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の方法において、前記メモリに記憶された開始値のロール・オーバを防止するために、前記所定値が２ｘによって決定されることを要旨とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、無線通信装置における開始値を管理する方法であって、該開始値はｘビットのサイズを有し、かつ初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与えるために使用され、前記通信装置は複数のチャネルを確立することが可能であり、各チャネルは関連付けられたｎビットのセキュリティ・カウント値を有し、且つ確立したチャネルを解放することが可能であり、該方法が、最初に確立したチャネルに対して、その最初に確立したチャネルに関連する前記ｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビットを第１の値に設定するステップと、該第１の値が前記無線通信装置のメモリに記憶された第１の値と少なくとも同じ大きさであることと、その後に確立されたチャネルに対して、該その後に確立されたチャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値のＭＳＢｘを第２の値に設定するステップと、該第２の値が、全ての確立したチャネルに関連する全ての前記ｎビットのセキュリティ・カウント値の全ての前記ＭＳＢｘのうちで到達した最大値と少なくとも同じ大きさであることと、少なくとも別のチャネルを確立する場合に、既に確立されたチャネルのいずれかを解放するとき、全ての前記既に確立されたチャネルに関連する全ての前記ｎビットのセキュリティ・カウント値および前記解放したチャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値の全てのＭＳＢｘのうちで到達した最大値と少なくとも同じ大きさである第３の値を生成するステップと、前記第３の値を前記開始値として前記メモリに記憶するステップとを含むことを要旨とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の方法において、前記メモリに記憶された第３の値が前記第１の値より大きいことを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の方法において、前記第３の値が所定値を超える場合、前記第３の値が前記所定値と等しくなるよう設定されることを要旨とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の方法において、前記開始値のロール・オーバを防止するために、前記所定値が２ｘよって決定されることを要旨とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の方法において、前記第２の値が、前記メモリに記憶された前記開始値と少なくとも同じ大きさとなるように、さらに設定されることを要旨とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項６に記載の方法において、前記第３の値が、前記メモリに記憶された前記開始値と少なくとも同じ大きさとなるように、さらに設定されることを要旨とする。
【００２１】
手短に要約すると、本発明の好ましい実施形態は、無線通信装置における開始値を記憶および管理する方法を開示する。開始値のサイズはｘビットであり、開始値を用いて初期値をｎビットのセキュリティ・カウント値に与える。無線通信装置は、複数のチャネルを確立することが可能であり、且つ確立されたチャネルを解放することが可能である。無線通信装置によって確立されたあらゆるチャネルに対し、対応する終了値が獲得される。チャネルの終了値は、このチャネルに関連するｎビットのセキュリティ・カウント値のｘ最上位ビット（ＭＳＢｘ）が到達する最も高い値である。全ての終了値の内の最大値である最終値が獲得される。最後に、前記最終値と少なくとも同じ大きさの開始値を無線装置のメモリに記憶する。
【００２２】
本発明の利点は、本発明の方法によれば、すべての確立されたチャネルに関連する全てのｎビットのセキュリティ・カウント値の内の最大のＭＳＢｘを記憶することによって、セキュリティ・カウント値の再使用が低減され、セキュリティ・キーのより迅速な変更が促進されることである。セキュリティ・キーの使用を最大限に維持しながら、セキュリティ・カウント値の再使用は極力抑えられる。セキュリティ・キーの変更に伴う余計な遅延を回避することによって、総体的な伝送セキュリティを向上する。
【００２３】
種々の図および図面に図示した好適実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって、通常の当業者には、本発明のこれらのおよびその他の目的は、間違いなく明らかになろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下の記述において、局は移動電話、ハンドヘルド送受信機、基地局、携帯用情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、またはデータの無線交換を要求するその他のあらゆる装置であり得る。無線通信を実行する物理層には多くの手段が使用可能であり、そのような手段はいずれも以下に開示するシステムに使用可能であることが理解されるべきである。
【００２５】
図２を参照されたい。図２は、本発明による無線通信システム３０の簡易ブロック図である。無線通信システム３０は、従来技術の無線通信システムとよく似ている。それは、開始値４６ｓを管理するために使用する方法を変更することが本発明の主たる目的であるからである。無線通信システム３０は、複数の確立されたチャネル４２を通じて第２局５０と無線通信を行う第１局４０を含む。第１局４０は、チャネル４２を確立して、基地局である第２局５０と通信を行うことが可能である移動体ユニットであり得る。第２局は、第１局４０のチャネル４２に対して、対応するチャネル５２を確立する。また、第１局４０は、確立したチャネル４２を解放することが可能であり、その場合、第２局５０は対応するチャネル５２を解放する。各チャネル４２は、受信バッファ４２ｒおよび送信バッファ４２ｔを有する。同様に、第２局５０では、各チャネル５２は受信バッファ５２ｒおよび送信バッファ５２ｔを有する。受信バッファ４２ｒは、第２局５０から受信したプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）４１ｒを保持するのに使用される。送信バッファ４２ｔは、第２局５０への送信待ちのＰＤＵ４１ｔを保持するのに使用される。ＰＤＵ４１ｔは、チャネル４２を通じて第２局５０へ送信され、そこで受信されて対応するチャネル５２の受信バッファ５２ｒに入れられる。同様にＰＤＵ５１ｔは、第２局のチャネル５２を通じて第１局４０に送信され、そこで受信されて対応するチャネル４２の受信バッファ４２ｒに入れられる。各ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔ，５１ｒ，５１ｔは、それぞれのバッファ４２ｒ，４２ｔ，５２ｒ，５２ｔ内におけるＰＤＵ４１ｒ，４１ｔ，５１ｒ，５１ｔの連続した位置を示す、ｍビットのシーケンス番号（ＳＮ）３５ｒ，３５ｔ，３６ｒ，３６ｔを有する。順序的に後方のＰＤＵ４１ｒ，４１ｔ，５１ｒ，５１ｔは、順序的に高いシーケンス番号３５ｒ，３５ｔ，３６ｒ，３６ｔを有する。シーケンス番号３５ｒ，３５ｔ，３６ｒ，３６ｔは、ｍビットの固定ビット・サイズを有するので、シーケンス番号３５ｒ，３５ｔ，３６ｒ，３６ｔはその値が、２ｍ−１を超えるとゼロにロール・オーバする。受信バッファ４２ｒ，５２ｒは、それぞれ受信ハイパー・フレーム番号（ＨＦＮＲ）４３ｒ，５３ｒを有する。この受信ハイパー・フレーム番号は、受信されたＰＤＵ４１ｒ，５１ｒのシーケンス番号３５ｒ，３６ｒのそのようなロール・オーバ・イベントが検出されると、１つだけ増分される。従って、各受信したＰＤＵ４１ｒ，５１ｒに関連するＨＦＮＲ４３ｒ，５３ｒは、受信したＰＤＵ４１ｒ，５１ｒのシーケンス番号３５ｒ，３６ｒの上位ビット（最上位ビット）として機能する。同様に、各送信バッファ４２ｔ，５２ｔは、各受信したＰＤＵ４１ｔ，５１ｔのシーケンス番号３５ｔ，３６ｔの上位ビット、即ち最上位ビットとして機能するそれぞれの送信ハイパー・フレーム番号（ＨＦＮＴ）４３ｔ，５３ｔを有する。ハイパー・フレーム番号４３ｒ，４３ｔ，５３ｒ，５３ｔは第１局４０および第２局５０によって内部管理され、同期イベントの間にのみ明示的に送信される。これは、それぞれのＰＤＵ４１ｔ，５１ｔによって担持されるのが通常であるシーケンス番号３５ｔ、３６ｔとは異なる。
【００２６】
第１局４０は、ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔの暗号化／解読、およびデータ完全性チェックを行うために使用されるセキュリティ・エンジン４４を有する。セキュリティ・エンジンへの多数の入力の内の二つは、特に、ｎビットセキュリティ・カウント４４ｃおよび第１暗号化キー４４ｋを含む。第２局５０上に対応するセキュリティ・エンジン５４が備えられ、そのセキュリティ・エンジン５４はｎビットのセキュリティ・カウント５４ｃおよび第１暗号化キー５４ｋも使用する。ＰＤＵ４１ｔは、セキュリティ・エンジン５４により、格別なセキュリティ・カウント４４ｃおよび暗号化キー４４ｋを用いて暗号化される。対応する受信されたＰＤＵ５１ｒを適切に解読するために、セキュリティ・エンジン５４は、セキュリティ・カウント４４ｃと同一のセキュリティ・カウント５４ｃ、および第１暗号化キー４４ｋと同一の第１暗号化キー５４ｋを使用しなければならない。また、ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔ，５１ｒ，５１ｔの完全性チェックには同期されたセキュリティ・カウントを利用するが、これらの完全性セキュリティ・カウントは、殆ど常に暗号化セキュリティ・カウント４４ｃ，５４ｃよりも小さいので、以下の議論のためには、暗号化セキュリティ・カウント４４ｃ，５４ｃが考究される。
【００２７】
暗号化キー４４ｋ，５４ｋは比較的稀に変更され、第１局４０および第２局５０間での幾分複雑なシグナリング・プロセスを伴い、それぞれの暗号化キー４４ｋ，５４ｋが確実に同期されたままである（即ち、同一である）ことを保証する。一方、セキュリティ・カウント４４ｃ，５４ｃは、チャネル４２，５２を通る各ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔ，５１ｒ，５１ｔに対して連続的に変化する。ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔのシーケンス番号３５ｒ，３５ｔをセキュリティ・カウント４４ｃの低位（最下位）ビットとして使用し、かつＰＤＵ４１ｒ，４１ｔにそれぞれ関連するＨＦＮＲ４３ｒ、ＨＦＮＴ４３ｔをセキュリティ・カウント４４ｃの上位ビットとして使用することによって、各ＰＤＵ４１ｒ，４１ｔに対して、セキュリティ・カウント４４ｃが生成される。第２局５０のセキュリティ・エンジン５４によって対応するプロセスが使用される。送信されたＰＤＵ４１ｔのストリーム対して、セキュリティ・カウント４４ｃは、各ＰＤＵ４１ｔと共に連続的に増加する。従って、第２局５０が送信するＰＤＵ５１ｔのストリームにも同じことが言える。種々のチャネル４２が使用するセキュリティ・カウント値４４ｃの範囲は、非常に広範に変化する可能性がある。しかしながら、通常の場合、全てのチャネル４２は同一の暗号化キー４４ｋを使用する。
【００２８】
当初、第１局４０は、第２局５０との確立されチャネル４２を有していない。第２局５０とチャネル４２を確立するためには、第１局４０はまず、第１局４０の不揮発性メモリ４６から開始値４６ｓを抽出し、この開始値４６ｓを用いて、確立される予定のチャネル４２のためにＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒを生成する。データを第１局４０用に永久保存するために不揮発性メモリ４６を用い、その結果、開始値４６ｓは第１局４０をオフにした場合に失われることはない。不揮発性メモリ４６は、電気的消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＳＩＭカード等であってよい。理想的には、開始値４６ｓのビット・サイズは、ハイパー・フレーム番号４３ｔ，４３ｒのビット・サイズと同等であるべきである。この場合、ＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒは単に開始値４６ｓと等しく設定される。しかしながら、ｍビットのハイパー・フレーム４３ｔ，４３ｒに対して、開始値４６ｓのサイズがｘビットであり、ｘがｍより小さい場合、開始値４６ｓはハイパー・フレーム４３ｔ，４３ｒのｘ最上位ビット（ＭＳＢｘ）として用いられ、ＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒの残りの低順位ビットは単にクリアされる。開始値４６ｓによってハイパー・フレーム番号４３ｔおよび４３ｒを生成した後、第１局４０は開始値４６ｓを第２局５０に送信する。その結果、第２局５０は、対応するチャネル５２のＨＦＮＲ５３ｒおよびＨＦＮＴ５３ｔをハイパー・フレーム番号４３ｔおよび４３ｒの初期値と等しくなるように設定することができる。このように、ＨＦＮＴ４３ｔは対応するＨＦＮＲ５３ｒと同期させられ、ＨＦＮＲ４３ｒは対応するＨＦＮＴ５３ｔと同期させられる。開始値４６ｓはｘビット・サイズの番号であり、ＨＦＮＴ４３ｔは送信されたＰＤＵ４１ｔに対するセキュリティ・カウント４４ｃの最上位ビットとして使用されるので、開始値４６ｓはｎビットのセキュリティ・カウント４４ｃのＭＳＢｘを効果的に保持する。ここでｎは、ＨＦＮＴ４３ｔのビット・サイズとシーケンス番号３５ｔのビット・サイズとの合計に等しい。これは、ＨＦＮＲ４３ｒに関して、受信したＰＤＵ４１ｒに対するセキュリティ・カウント４４ｃの場合にも当てはまる。
【００２９】
最初のチャネル４２を確立した後、第１局４０によって（あるいは、第２局５０によって確立されるチャネル５２に応答して）その他の多くのチャネル４２を確立してもよい。他のチャネル４２が既に確立されていて、新たにチャネル４２を確立しようとする場合、第１局４０はまず確立済みのチャネル４２の全てのうちから数値が最も大きいハイパー・フレーム番号４３ｔまたはハイパー・フレーム番号４３ｒを選択する。この数値が最も大きいハイパー・フレーム番号４３ｒ，４３ｔを抽出して、ｘビットの最終値４５を生成する。このｘビットの最終値４５が２ｘ−１より小さい場合、最終値４５を１つだけ増分する。最終値４５を開始値４６ｓに対してチェックする。最終値４５が開始値４６ｓより小さい場合、最終値４５を開始値４６ｓと同等に設定する。次に、最終値４５を確立中の新たなチャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒに対するＭＳＢｘとして使用する。次に、第１局４０および第２局５０間で同期を行って、ＨＦＮＲ４３ｒおよびＨＦＮＲ５３ｒに対する初期値を確立する。
【００３０】
しかしながら、本発明に関連して特に重要なことは、第１局４０が、確立済みチャネル４２を解放することが可能なことである。確立されたチャネル４２が解放されると、チャネル４２が使用するメモリが解放される。従って、対応する受信バッファ４２ｒおよび送信バッファ４２ｔが除去され、ＨＦＮＲ４３ｒおよびＨＦＮＴ４３ｔが失われる。他のチャネル４２が同時に確立されているか否かに関係なく、あらゆるチャネル４２を解放する直前（即ち、チャネル４２を解放するプロセスの一部として）、第１局４０は、全ての確立したチャネル４２が同時に到達した数値的に最も大きいＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒを最初に選択する。これには、解放予定のチャネル４２のおよびＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒの終了値も含まれる。ハイパー・フレーム番号４３ｒ，４３ｔの終了値は対応するチャネル４２が解放される直前に到達される最後の値である。この数値的に最大のハイパー・フレーム番号４３ｔ，４３ｒのＭＳＢｘを抽出して、ｘビットの最終値４５を生成する。このｘビットの最終値４５が２ｘ−１より小さい場合、最終値４５を１つだけ増分する。最終値４５が開始値４６ｓより大きい場合、最終値４５を開始値４６ｓとして不揮発性メモリ４６に記憶する。
【００３１】
これに代わって、任意のチャネル４２の解放の際に、第１局４０は最終値４５を、解放中のチャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔ、またはＨＦＮＲ４３ｒの内のより大きいほうの終了値のＭＳＢｘに等しくなるように設定してもよい。この最終値４５が２ｘ−１より小さい場合、最終値４５を１つだけ増分する。最終値４５が開始値４６ｓより大きい場合、最終値４５を開始値４６ｓとして不揮発性メモリ４６に記憶する。
【００３２】
上記方法の内いずれを使用したかに関係なく、最終的な結果としては、最後のチャネル４２の解放の際（その後に確立されるチャネル４２はない）、開始値４６ｓは、確立された全てのチャネル４２のハイパー・フレーム番号４３ｔ，４３ｒのＭＳＢｘが到達した最も高い終了値より１つ大きい値を保持することになる。これは、本発明の主たる目的である。開始値４６ｓのロール・オーバを防止するため、開始値４６ｓは２Ｘ‐１を超えてはならない。
【００３３】
開始値４６ｓが第１局４０のあらゆるチャネル４２が到達した最大のセキュリティ・カウント４４ｃのＭＳＢＸに対して確実に符合するようにすることによって、第１局４０はセキュリティ・カウント値４４ｃの過度の再使用を防止し、セキュリティ・カウント４４ｃは、セッション全てにおいて着実に増大して、以前の値に後退することはないことを保証する。暗号化キー４４ｋの変更はセキュリティ・カウント４４ｃの大きさに依存するので、第１局４０は、暗号化キー４４ｋが過度に長い時間使用されないことを保証する。これは、通信システム３０のセキュリティの更なる保証を助ける。というのも、暗号化キー４４ｋ，５４ｋの定期的変更によって、セキュリティ・エンジン４４、５４のクラッキングは一層困難になるからである。
【００３４】
本発明の一例として、第１局４０は移動電話機、第２局は基地局であるとする。わかりやすくするために、更に、開始値４６ｓのビット・サイズはハイパー・フレーム番号４３ｒおよび４３ｔのビット・サイズに等しいものと仮定する。第１局４０をオンにし、第２局５０と最初のチャネル４２を確立してセッションを開始する。この状況において、セッションとは、最初のチャネル４２の確立から、最後のチャネル４２の解放までの時間期間のことを意味している。第１チャネル４２は、事実上、第１局が第２局５０と確立する一番最初のチャネル４２であり、他に確立したチャネル４２はなく、通常はオン状態の第１局４０に応答する。最後のチャネル４２は、第１局により解放された一番最後のチャネルであり、その後第２局５０と確立されるチャネル４２は他にはない。これは第１局４０がオフとされる直前に起こるのが一般的である。開始値４６ｓが１４７の初期値を保持すると仮定すると、第１局４０は、オンとなった後、開始値４６ｓを新たに確立された第１チャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒとして使用する。従って、第１チャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔは、ＨＦＮＲ４３ｒ同様に、１４７の値を有する。一般に、第１チャネル４２はシグナリング・チャネル４２であるのが通常であり、比較的低い送信レートＰＤＵ４１ｔを有する傾向にある。しばらくして、第１局４０は、第２局５０とデータ・チャネル４２を確立する。第１チャネル４２は大量のＰＤＵ４１ｔは送信しておらず、受信したＰＤＵ４１ｒはさらに少ないと仮定すると、ＨＦＮＴ４３ｔは第１チャネル４２のハイパー・フレーム番号４３ｔ，４３ｒの内の大きいほうであり、一回だけ増分され、１４８の値となり得る。第１局４０は、データ・チャネル４２を確立する際、確立済みのチャネル４２の全体の、全てのハイパー・フレーム番号４３ｔ，４３ｒの中で最大の値を最初に探す。現在確立しているチャネルは１つだけ、すなわち第１チャネル４２なので、この検索の結果、第１チャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔから１４８の値が得られる。この値を１だけ増分して、開始値４６ｓと比較し、これら２つの内の大きいほうを選択してデータ・チャネル４２のＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒとして使用する。従って、データ・チャネル４２は、１４９の初期値を有するＨＦＮＴ４３ｔ、およびこれもまた１４９の初期値を有するＨＦＮＲ４３ｒを獲得する。データ・チャネル４２は、しばらくの間大きなトラフィック負荷を受けた後、最後は解放される。データ・チャネル４２を通る大きなトラフィック量のため、データ・チャネル４２に対するＨＦＮＲ４３ｒは１４９の初期値から２３１の終了値へ増大し、データ・チャネル４２に対するＨＦＮＴ４３ｔの終了値よりも大きくなる（即ち、データ・チャネル４２が受信したＰＤＵ４１ｒは、送信したものよりもずっと大きい）。データ・チャネル４２が解放されると、第１局４０はデータ・チャネル４２のＨＦＮＲ４３ｒを開始値４６ｓと比較する。データ・チャネル４２のＨＦＮＲ４３ｒが開始値４６ｓより大きいことを見いだすと、ＨＦＮＲ４３ｒは１つだけ増分され、開始値４６ｓとして記憶される。従って、開始値４６ｓは、２３２の値を保持する。従って、その後に確立されたチャネル４２はいずれも少なくとも２３２のＨＦＮＴ４３ｔおよびＨＦＮＲ４３ｒを有する。
【００３５】
本発明は、従来技術と異なって、確立したチャネルを解放する度に、非揮発性メモリに記憶した開始値を更新することを可能とする。このように、全ての確立したチャネルのセキュリティ・カウントが到達した最大値のｘ最上位ビットを非揮発性メモリに保存する。したがって、セキュリティ・カウント値の過度な再使用が防止され、過度の時間期間にわたって、暗号化キーが使用されることはない。
【００３６】
本発明の教示を保持しながら、本装置の多くの修正物、および代替物が製造可能であることを当業者は直ちに認めるであろう。即ち、上記の開示は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、無線通信における伝送セキュリティを向上することが可能であるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の無線通信システムの簡易ブロック図。
【図２】本発明による無線通信システムの簡易ブロック図。
【符号の説明】
３０…無線通信装置、４０…第１局、４２…チャネル、４４ｃ…セキュリティ・カウント、４４ｋ…キー、４５…最終値、４６…不揮発性メモリ、４６ｓ…開始値、５０…第２局、５２…チャネル、５４ｃ…セキュリティ・カウント、５４ｋ…キー
【図１】
2004080071.tif 000003
【図２】
2004080071.tif 000004