(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする方法において、
第１通信関与体にて、第１シーケンス番号を形成し、
前記の第１通信関与体の第１シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データを第１通信関与体から第２通信関与体に伝送し、
第１シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第２通信関与体にて第１通信関与体の正当性をチェックし、
第２通信関与体にて、形成された当該第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体から第２通信関与体に伝送された乱数データについての情報とを使用して、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報を形成し、
再同期化問い合わせおよび再同期化応答を伝送することなく該エラー情報を第２通信関与体から第１通信関与体に伝送し、
第１通信関与体にて、前記エラー情報を使用して、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体の第１シーケンス番号とをチェックし、
第１シーケンス番号と第２シーケンス番号との差分があらかじめ定めた範囲にない場合、第１通信関与体にて前記第１シーケンス番号の値と第２シーケンス番号の値とを再同期化し、
前記第１通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および／または第２通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする、
第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする方法。
【請求項２】
前記の第１通信関与体の変更された第１シーケンス番号と、乱数データについての情報と使用して、適合化された認証データを求める、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の乱数についての情報は乱数である、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記サービス提供者は移動無線システムの移動無線キャリアであり、および／または前記サービス利用者は移動電話である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
再同期化の際に第１シーケンス番号を変更する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする装置において、
第１通信関与体および第２通信関与体を構成して、
該第１通信関与体にて第１シーケンス番号が形成され、
前記の第１通信関与体の第１シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データとが第１通信関与体から第２通信関与体に伝送され、
第１シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第２通信関与体にて第１通信関与体の正当性がチェックされ、
該第２通信関与体にて、当該第２通信関与体の形成された第２シーケンス番号と、第１通信関与体から第２通信関与体に伝送された乱数データについての情報とが使用されて、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報が形成され、
再同期化問い合わせおよび再同期化応答が伝送されることなく該エラー情報が第２通信関与体から第１通信関与体に伝送されるようにし、さらに
第１通信関与体を構成して、
該第１通信関与体にて、前記エラー情報が使用されて、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体の第１シーケンス番号とがチェックされるようにし、
第１シーケンス番号と第２シーケンス番号との差分があらかじめ設定可能な範囲にない場合、第１通信関与体にて第１シーケンス番号の値が第２シーケンス番号の値に依存して再同期化され、
前記第１通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および／または第２通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者である、
るようにしたことを特徴とする、
第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ネットワークでは一般的にデータが、複数の通信関与体、例えばサービス提供者と、サービス利用者との間で伝送される。通信ネットワークを、正当でない通信関与体によるこの通信ネットワークへの侵入から保護するために通例、各通信関与体の正当性がチェックされる。
【０００３】
[非特許文献１]から、通信ネットワークにおける通信関与体、例えばサービス提供者またはサービス利用者の正当性をチェックする方法および装置が公知である。
【０００４】
[非特許文献１]から公知の方法および相応する装置は、いわゆる３Ｇ  ＴＳ  ３３．１０２  第３．０．０版−規格案に基づいており、ここには移動無線システムのセキュリティアーキテクチャが記載されている。
【０００５】
図４には、通信関与体の正当性をチェックする際のやり方が模式的に示されており、これは例えば[非特許文献１]から公知である。これを以下、簡単に要約して説明する。
【０００６】
データの伝送は図４において矢印によりそれぞれ示されている。矢印の方向は、データ伝送における伝送方向を示している。
【０００７】
図４には、例えば移動電話である通信サービスの利用者４０１と、通信サービスの提供者４０２とを含む移動無線システム４００が示されている。提供者４０２には、利用者４０１がローカルに通信サービスを要求するダイヤルインネットワークキャリアを有するダイヤルインネットワーク４０３と、利用者４０１が申告されておりかつ登録されているホームネットワークキャリアを有するホームネットワーク４０４とが含まれている。
【０００８】
さらに利用者４０１、ダイヤルインネットワーク４０３およびホームネットワーク４０４は、記憶装置を備える１つずつの中央処理ユニット、例えばサーバ（中央計算機）を有しており、この処理ユニットによって、以下に説明するやり方が監視、制御され、また記憶装置にデータが記憶されるおよび／または記憶されている。
【０００９】
ダイヤルインネットワーク４０３とホームネットワーク４０４とは、ディジタルデータを伝送することの可能なデータ線路を介して相互に接続されている。利用者４０１とダイヤルインネットワーク４０３とは、デジタルデータを伝送する任意の伝送媒体を介して相互に接続されている。
【００１０】
通信の際に利用者４０１はダイヤルインネットワーク４０３にダイヤルインする４１０。通信の始めに利用者４０１の正当性も、提供者４０２の正当性も共にチェックされる。
【００１１】
このためにダイヤルインネットワーク４０３は、いわゆる認証データをホームネットワーク４０４から要求し４１１、ここでこの認証データによって利用者４０１および提供者４０２の正当性のチェックが可能になる。
【００１２】
ホームネットワーク４０４によって求められる認証データには、提供者４０２のシーケンス番号と乱数とが含まれている。提供者４０２のこのシーケンス番号はつぎのように求められる。すなわち利用者４０１と提供者４０２との間で通信が試みられるたびに、提供者４０２のカウンタによって提供者４０２のシーケンス番号が１だけ増加されることにより求められるのである。
【００１３】
ここで注意すべきであるのは、提供者４０２のシーケンス番号および乱数は、認証データの一部だけしか表しておらず、これだけで完結していないと理解しなければならないことである。別の認証データは[非特許文献１]から公知である。
【００１４】
ホームネットワーク４０４は、要求された認証データをダイヤルインネットワーク４０３に伝送する４１２。ダイヤルインネットワーク４０３は、受信した認証データを有利なやり方４１３で処理し、処理したこの認証データを利用者４０１に伝送する４１４。
【００１５】
利用者４０１は、提供者４０２のシーケンス番号に相応して処理される固有のシーケンス番号と、提供者４０２のシーケンス番号とを使用して提供者４０２の正当性をチェックする４１５。
【００１６】
提供者４０２の正当性をチェックする際のやり方は[非特許文献１]に記載されている。
【００１７】
提供者４０２の正当性のチェック結果、すなわち「提供者の正当性はＯＫ」４１６，「提供者の正当性はＯＫだが、シーケンスエラーが発生」４１７または「提供者の正当性はＯＫでない」４１８は、利用者４０１から提供者４０２に伝送される４１９。
【００１８】
結果が「提供者の正当性はＯＫ」４１６の際には、ダイヤルインネットワーク４０３によって、[非特許文献１]に記載されているように利用者４０１の正当性がチェックされる４２０。
【００１９】
結果が「提供者の正当性はＯＫでない」４１８の際には、通信は中断されるか、ないしは新たに開始される４２１。
【００２０】
結果が「提供者の正当性はＯＫであるが、シーケンスエラーが発生」４１７の際には、再同期化が行われて、ホームネットワーク４０４によって再同期化問い合わせが利用者４０１に送信されるようにする４２２。この利用者は再同期化応答によって応答し、ここでは再同期化データがホームネットワーク４０４に伝送される４２３。この再同期化応答に依存して提供者４０２のシーケンス番号が変更される４２４。引き続き利用者４０１の正当性の検査が、[非特許文献１]から公知のように行われる。
【００２１】
上記のやり方の欠点は、通信関与体の正当性をチェックする際、例えばサービス提供者の正当性をチェックする際に、通信関与体間で多くのデータを伝送しなければならないことである。
【００２２】
【非特許文献１】
3G TS 33.102 Version 3.0.0-Draft-Standard, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Services and System Aspects, 3G Security, Security Architecture, 05/1999.
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、公知の方法および公知の装置よりも簡易化かつ改善された方法および簡易化かつ改善された装置を提供して、通信ネットワークにおける通信関与体の正当性をチェックできるようにすることである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の方法についての課題は、本願発明により、第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする方法において、第１通信関与体にて、第１シーケンス番号を形成し、第１通信関与体の第１シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データを第１通信関与体から第２通信関与体に伝送し、第１シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第２通信関与体にて第１通信関与体の正当性をチェックし、第２通信関与体にて、形成された第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体から第２通信関与体に伝送された乱数データについての情報とを使用して、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報を形成し、再同期化問い合わせおよび再同期化応答を伝送することなくこのエラー情報を第２通信関与体から第１通信関与体に伝送し、第１通信関与体にて、情報エラー情報を使用して、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体の第１シーケンス番号とをチェックし、第１シーケンス番号と第２シーケンス番号との差分があらかじめ定めた範囲にない場合、第１通信関与体にて第１シーケンス番号の値と第２シーケンス番号の値とを再同期化し、ここで第１通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および／または第２通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする方法によって解決される。
【００２５】
また上記の装置についての課題は、第１通信関与体と第２通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする装置において、第１通信関与体および第２通信関与体を構成して、この第１通信関与体にて第１シーケンス番号が形成され、第１通信関与体の第１シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データとが第１通信関与体から第２通信関与体に伝送され、第１シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第２通信関与体にて第１通信関与体の正当性がチェックされ、この第２通信関与体にて、形成された当該第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体から第２通信関与体に伝送された乱数データについての情報とが使用されて、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報が形成され、再同期化問い合わせおよび再同期化応答が伝送されることなくこのエラー情報が第２通信関与体から第１通信関与体に伝送されるようにし、さらに第１通信関与体を構成して、この第１通信関与体にて、上記エラー情報が使用されて、第２通信関与体の第２シーケンス番号と、第１通信関与体の第１シーケンス番号とがチェックされるようにし、第１シーケンス番号と第２シーケンス番号との差分があらかじめ設定可能な範囲にない場合、第１通信関与体にて第１シーケンス番号の値が第２シーケンス番号の値に依存して同期化され、ここで上記第１通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および／または第２通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする装置によって解決される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする本発明の方法では、第１通信関与体において、第１通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とを使用して第１エラー情報を形成する。通信ネットワークの第２通信関与体においては、第２通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とを使用して第２エラー情報を形成する。この第１エラー情報および第２エラー情報を使用して第１通信関与体の正当性をチェックする。
【００２７】
通信ネットワークにおける第１通信関与体の正当性をチェックする装置では、第１通信関与体がつぎのように構成される。すなわちこの第１通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とが使用されて第１エラー情報が形成されるように構成される。さらにこの装置は、この通信ネットワークにおける第２通信関与体を有しており、これはつぎにように構成される。すなわちこの第２通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とが使用されて第２エラー情報が形成されるように構成される。この第１エラー情報および第２エラー情報が使用されて第１通信関与体の正当性がチェックされる。
【００２８】
通信ネットワークにおける通信関与体の正当性のチェックとは、より広い意味で、通信関与体の通信ネットワークへのアクセス権限をチェックするのに伴って、または通信ネットワークにおける通信への関与をチェックするのに伴って実行されるステップと理解されたい。
【００２９】
したがってここではつぎのようなステップも、すなわち通信関与体の通信ネットワークへのアクセス権限をチェックする枠内で実行されるステップも、チェックの際に使用されるデータの処理またはこの枠内で実行されるステップも共に含まれるのである。
【００３０】
本発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【００３１】
つぎに説明する発展形態は方法にも装置にも関わるものである。
【００３２】
本発明およびつぎに説明する発展形態は、ソフトウェアでも、また例えば専用の電気回路を使用すればハードウェアでも共に実現可能である。
【００３３】
１実施形態では、第１通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および／または第２通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者である。
【００３４】
有利にはエラー識別データとしてシーケンス番号を使用する。
【００３５】
１実施形態では乱数データについての情報は乱数である。
【００３６】
１発展形態では、第１通信関与体のエラー識別データと第２通信関与体のエラー識別データとの間の差分を求めることによって正当性の検査を簡略化する。
【００３７】
１実施形態では、この差分を制限することによって、正当性の検査を通信ネットワークのセキュリティについてさらに改善する。
【００３８】
１実施形態は有利には移動無線システムの枠内で使用される。移動無線システムにおいて、サービス利用者は移動電話として、および／またはサービス提供者は移動無線キャリアとして実現される。
【００３９】
図面には本発明の実施例が記載されており、この実施例を以下、詳しく説明する。
【００４０】
【実施例】
実施例：移動無線システム
図１には移動無線システム１００が示されている。移動無線システム１００には、移動電話１０１と、ダイヤルインネットワークキャリア１０３を有するローカルなダイヤルインネットワーク１０２と、ホームネットキャリア１０５を有するホームネットワーク１０４とが含まれている。
【００４１】
ホームネットワーク１０４には移動電話１０１が申告されておりかつ登録されている。
【００４２】
さらに移動電話１０１，ダイヤルインネットワーク１０２およびホームネットワーク１０４は、記憶装置１０９，１１０，１１１を備える１つずつの中央処理ユニット１０６，１０７，１０８を有しており、この処理ユニット１０６，１０７，１０８によって、以下に説明するやり方が監視かつ制御される。また記憶装置１０９，１１０，１１１にはデータが記憶されるおよび／またはされている。
【００４３】
ダイヤルインネットワーク１０２と、ホームネットワーク１０４とは、ディジタルデータを伝送可能なデータ線路１１２を介して相互に接続されている。移動電話１０１と、ダイヤルインネットワーク１０２とは、ディジタルデータを伝送する任意の伝送媒体１１３を介して相互に接続されている。
【００４４】
図２には、移動電話１０１の正当性をチェックする際のやり方と、ホームネットワーク１０４ないしはホームネットワークキャリア１０５の正当性をチェックする際のやり方とが模式的に示されており、これを以下、簡単に要約して説明する。
【００４５】
データの伝送は図２においてそれぞれ矢印で示されている。矢印の方向はデータを伝送する際の伝送方向を示す。
【００４６】
以下に説明しかつ図２に模式的に示したやり方は、いわゆる３Ｇ  ＴＳ  ３３．１０２第３．０．０−規格に基づいており、これには移動無線システムのセキュリティアーキテクチャが記載されており、またこの規格は[非特許文献１]に記載されている。
【００４７】
通信の際に移動電話２０１はダイヤルインネットワーク２０３にダイヤルインする２１０。通信のはじめに移動電話２０１の正当性のチェックも、ホームネットワーク２０４ないしはホームネットワークキャリアの正当性のチェックも共に行われる。
【００４８】
このためにダイヤルインネットワーク２０３は認証データをホームネットワーク２０４から要求し２１１，ここでこの認証データによって利用者２０１およびホームネットワーク２０４ないしはホームネットワークキャリアの正当性のチェックが可能である。
【００４９】
ホームネットワーク２０４によって求められる認証データには、ホームネットワーク２０４のシーケンス番号および乱数が含まれる（図３のステップ３１０を参照されたい）。ホームネットワーク２０４のこのシーケンス番号はつぎにように求められる。すなわち移動電話２０１とホームネットワーク２０４との間で通信が試みられるたびにホームネットワーク２０４のカウンタによって、ホームネットワーク２０４のシーケンス番号が値１だけ増加されることによって求められる。
【００５０】
ここで注意すべきであるのは、ホームネットワーク２０４のこのシーケンス番号および乱数は認証データの一部だけしか表しておらず、これだけ完結していないと理解しなければならないことである。別の認証データは[非特許文献１]に示されている。
【００５１】
ホームネットワーク２０４は、要求された認証データをダイヤルインネットワーク２０３に伝送する２１２。ダイヤルインネットワーク２０３は、受信した認証データを有利なやり方２１３で処理し、処理したこの認証データを移動電話２０１に伝送する２１４。
【００５２】
移動電話２０１は、ホームネットワーク２０４のシーケンス番号に相応して処理される固有のシーケンス番号と、ホームネットワーク２０４のシーケンス番号とを使用してホームネットワーク２０４の正当性をチェックする２１５。ホームネットワーク２０４に相応して移動電話２０１も同様にカウンタを有する。
【００５３】
ホームネットワーク２０４の正当性をチェックする際のやり方は[非特許文献１]に記載されている。このやり方とは異なるステップを以下に説明する。
【００５４】
ホームネットワーク２０４の正当性チェックの枠内では、移動電話２０１のカウンタのいわゆるオーバーフロー検査が行われる。このオーバーフロー検査によって、移動電話２０１のカウンタの許容された計数範囲を超過してしまうことが阻止される。
【００５５】
オーバーフロー検査ではつぎの条件が検査される。すなわち、
１）  ホームネットワーク２０４のシーケンス番号  ＞  移動電話２０１のシーケンス番号、
２）  ホームネットワーク２０４のシーケンス番号  −  移動電話２０１のシーケンス番号  ＜  あらかじめ設定可能な偏差（ここでは１００００００）、
ここでこのあらかじめ設定可能な偏差に対してつぎが成り立つ。すなわち、
−  このあらかじめ設定可能な偏差は十分に大きく、これにより正常ないしは障害のない通信動作においてつぎが排除されるようにする、すなわち、
ホームネットワーク２０４のシーケンス番号  −  移動電話１０２のシーケンス番号  ＞  あらかじめ設定可能な偏差、
が排除されるようにする、
−  移動電話２０１の許容される最大シーケンス番号／あらかじめ設定可能な偏差は十分に大きく、これによりつぎが排除されるようにする、すなわち、移動電話２０１の許容される最大シーケンス番号に動作時に到達することが排除されるようにする。
【００５６】
ホームネットワーク２０４の正当性チェックの結果、すなわち「正当性はＯＫ」２１６，「正当性はＯＫだが、シーケンスエラーが発生」２１７，または「正当性はＯＫでない」２１８は、移動電話２０１からホームネットワーク２０４に伝送される４１９。
【００５７】
結果が「正当性はＯＫ」２１６の際には、ダイヤルインネットワーク２０３によって、[非特許文献１]に記載されているように移動電話２０１の正当性がチェックされる２２０。
【００５８】
結果が「正当性はＯＫでない」２１８の際には、通信は中断されるか、ないしは新たに開始される２２１。
【００５９】
結果が「正当性はＯＫであるが、シーケンスエラーが発生」２１７の際には、再同期化が行われる２２２。再同期化とはホームネットワーク２０４のシーケンス番号の変更と理解されたい。
【００６０】
このために移動電話２０１は再同期化データをダイヤルインネットワーク２０３に伝送する２２２。
【００６１】
この再同期化データには、認証データの枠内で伝送されたのと同じ乱数ならびに移動電話２０１のシーケンス番号が含まれる（図３のステップ３２０を参照されたい）。
【００６２】
ダイヤルインネットワーク２０３は、この再同期化データを有利なやり方で処理し、処理したこの再同期化データをホームネットワーク２０４に伝送する。
【００６３】
このホームネットワークは、処理したこの再同期化データを使用して、移動電話２０１のシーケンス番号と、ホームネットワーク２０４のシーケンス番号とをチェックして、場合によってはホームネットワーク２０４のシーケンス番号を変更する２２３（図３のステップ３３０を参照されたい）。
【００６４】
引き続きホームネットワーク２０４は、場合によっては変更されたホームネットワーク２０４のシーケンス番号を含む新たな認証データをダイヤルインネットワーク２０３に伝送する。
【００６５】
説明したやり方を分かりやすくするために図３にこのやり方の重要なステップ３００を示す。
【００６６】
図３には第１ステップ３１０が示されており、このステップの枠内で認証データ（第１エラー情報）が求められる。
【００６７】
第２ステップ３２０の枠内では再同期化データ（第２エラー情報）が求められる。
【００６８】
第３ステップ３３０の枠内ではこの再同期化データを使用して、移動電話のシーケンス番号およびホームネットワークのシーケンス番号がチェックされる。
【００６９】
以下では第１実施例の択一的な実施例を説明する。
【００７０】
この択一的な実施例では、システムダウン時のデータ損失に対してホームネットワークがより安全にされる方法が実現される。
【００７１】
このために、あらかじめ設定可能な時間間隔毎にホームネットワークの最新のシーケンス番号をホームネットワークの記憶装置に記憶する。ホームネットワークのシステムダウン時に失われた、ホームネットワークのシーケンス番号は、記憶されたシーケンス番号の値にあらかじめ設定可能な増分値を加算することによって再形成される。あらかじめ設定可能なこの増分値は、移動電話のシーケンス番号からなる和の超過と、あらかじめ設定可能な偏差とを超過しないように設定される。
【００７２】
この択一的な実施例では、あらかじめ設定可能なこの増分値はつぎのように決定される。すなわち、通信ネットワークの動作時に経験値から求められる、ホームネットワークにおける１日当たりの認証の試みの平均数と、値１０のファクタとを乗算することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動無線システムの図である。
【図２】通信関与体の正当性チェックを模式的に示す概略図である。
【図３】通信ネットワークにおけるサービス提供者の正当性をチェックする際の個々のステップを示す流れ図である。
【図４】３Ｇ  ＴＳ  ３３．１０２  第３．０．０版−規格による、通信関与体の正当性チェックを模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
１００  移動無線システム
１０１  移動電話
１０２  ダイヤルインネットワーク
１０４  ホームネットワーク
１０５  ホームネットワークキャリア
１０９−１１１  記憶装置
１０６−１０８  中央処理ユニット
１１２  データ線路
１１３  伝送媒体
２０１  移動電話
２０３  ダイヤルインネットワーク
２０４  ホームネットワーク
４００  移動無線システム
４０１  サービス利用者
４０２  サービス提供者
４０３  ダイヤルインネットワーク
４０４  ホームネットワーク
【図１】
0004650994.tif 000002
【図２】
0004650994.tif 000003
【図３】
0004650994.tif 000004
【図４】
0004650994.tif 000005