(57)【要約】  ネットワークとモバイル機器との両方において認証鍵を確立する、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法を提供する。モバイル機器によって生成される認証鍵は、そのモバイル機器によってそれぞれ計算されるモバイル鍵およびネットワーク鍵の両方に基づく。ネットワークによって生成される認証鍵は、そのネットワークによってそれぞれ計算されるモバイル鍵およびネットワーク鍵の両方に基づく。モバイル鍵はモバイル機器によって生成されるチャレンジから計算され、ネットワーク鍵は、ネットワークによって生成されるチャレンジに基づいてモバイルによって生成される。
2010541472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークと通信するためにモバイル機器によって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法であって、
ネットワーク（２０）から第１のチャレンジ（ＲＡＮＤＮ）を受信するステップと、
受信される第１のチャレンジに基づいてネットワーク許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＮ）およびネットワーク鍵（ＫＥＹＳＮ）を計算するステップと、
第２のチャレンジ（ＲＡＮＤＭ）を生成するステップと、
生成される第２のチャレンジに基づいてモバイル許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＭ）およびモバイル鍵（ＫＥＹＳＭ）を計算するステップと、
モバイル機器によって計算されるそのモバイル鍵およびネットワーク鍵に基づく認証鍵（ＫＭ）を得るステップと、
認証鍵に基づいてモバイル認証コード（ＭＡＣＭｍ）を生成するステップと、
第２のチャレンジ、ネットワーク許可レスポンス、モバイル許可レスポンス、およびモバイル認証コードをネットワークに送信するステップと、
そのネットワークからネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｎ）を受信するステップと、
第１のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｍ）を生成するステップと、
ネットワークから受信されるネットワークメッセージ認証コードが、モバイル機器において生成されるネットワークメッセージ認証コードと一致する場合、モバイル機器（１００）とネットワークとの間に通信チャネルを確立するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
このモバイル機器のＵＩＭが、発呼を指示する呼種別指示子と、そのビットが第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる呼出番号の末尾とともに、第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾のビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、発呼を指示する呼種別指示子と、そのビットが第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる呼出番号の末尾とともに、第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾の最後のビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
このモバイル機器のＵＩＭが、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾のビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ネットワークと通信するためにモバイル機器によって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法であって、
第１のチャレンジ（ＲＡＮＤＭ）を生成するステップと、
生成される第１のチャレンジに基づいてモバイル許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＭ）およびモバイル鍵（ＫＥＹＳＭ）を計算するステップと、
その第１のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスをネットワークに送信するステップと、
そのネットワーク（７０）から第２のチャレンジ（ＲＡＮＤＮ）を受信するステップと、
その第２のチャレンジに基づいてネットワーク許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＮ）およびネットワーク鍵（ＫＥＹＳＮ）を計算するステップと、
モバイル機器によって計算されるそのモバイル鍵およびネットワーク鍵に基づいて認証鍵（ＫＭ）を生成するステップと、
ネットワークからネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｎ）を受信するステップと、
第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｍ）をモバイルにおいて生成するステップと、
その生成されるネットワークメッセージ認証コードが、受信されるネットワークメッセージ認証コードと一致する場合にモバイルメッセージ認証コード（ＭＡＣＭｍ）を生成するステップと、
ネットワークとの相互認証された通信チャネルを確立するために、そのモバイルメッセージ認証コードをネットワークに送信するステップと
を含む、方法。
【請求項５】
このモバイル機器のＵＩＭが、発呼を指示する呼種別指示子と、そのビットが第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる呼出番号とともに加え、第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、第２のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第２のチャレンジ、第２のチャレンジに割り当てられる追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
このモバイル機器のＵＩＭが、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾のビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
モバイル機器と通信するためにネットワークによって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法であって、
第１のチャレンジ（ＲＡＮＤＮ）をモバイル機器（１００）に送信するステップと、
そのモバイル機器からネットワーク許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＮ）、第２のチャレンジ（ＲＡＮＤＭ）、およびモバイル許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＭ）を受信するステップと、
そのモバイルから受信されるネットワーク許可レスポンスおよび第１のチャレンジに基づいてネットワーク鍵（ＫＥＹＳＮ）を計算するステップと、
第２のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスに基づいてモバイル鍵（ＫＥＹＳＭ）を計算するステップと、
ネットワークによって計算されるそのネットワーク鍵およびモバイル鍵に基づいて認証鍵（ＫＮ）を生成するステップと、
モバイル機器からモバイルメッセージ認証コード（ＭＡＣＭｍ）を受信するステップと、
第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてモバイルメッセージ認証コード（ＭＡＣＭｎ）をネットワークにおいて生成するステップと、
その生成されるモバイルメッセージ認証コードが、モバイル機器から受信されるモバイルメッセージ認証コードと一致する場合にネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｎ）を生成するステップと、
モバイル機器との相互認証された通信チャネルを確立するために、そのネットワークメッセージ認証コードをモバイル機器に送信するステップと
を含む、方法。
【請求項８】
このネットワークの認証センタが、発呼を指示する呼種別指示子と、そのビットが第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる呼出番号の末尾とともに、第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾、ネットワークの認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、発呼を指示する呼種別指示子と、そのビットが第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる呼出番号の末尾とともに、第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
このネットワークの認証センタが、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
モバイル機器と通信するためにネットワークによって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法であって、
第１のチャレンジ（ＲＡＮＤＭ）およびモバイル許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＭ）を受信するステップと、
その第１のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスに基づいてモバイル鍵（ＫＥＹＳＭ）を計算するステップと、
第２のチャレンジ（ＲＡＮＤＮ）およびネットワーク許可レスポンス（ＡＵＴＨＲＮ）を生成するステップと、
その第２のチャレンジおよびネットワーク許可レスポンスに基づいてネットワーク鍵（ＫＥＹＳＮ）を計算するステップと、
ネットワークによって計算されるモバイル鍵（ＫＥＹＳＭ）およびネットワーク鍵（ＫＥＹＳＮ）に基づいて認証鍵（ＫＮ）を生成するステップと、
第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コード（ＭＡＣＮｎ）を生成するステップと、
その第２のチャレンジおよびネットワークメッセージ認証コードをモバイル機器（１００）に送信するステップと、
そのモバイル機器からモバイルメッセージ認証コード（ＭＡＣＭｍ）を受信するステップと、
第１のチャレンジおよび認証鍵に基づいてモバイルメッセージ認証コード（ＭＡＣＭｎ）をネットワークにおいて生成するステップと、
受信されるモバイルメッセージ認証コードが、ネットワークにおいて生成されるモバイルメッセージ認証コードと一致する場合に、モバイル機器との相互認証された通信チャネルを確立するステップとを含み、
第２のチャレンジおよびネットワーク許可レスポンスを生成するステップが、
固有チャレンジ要求をネットワークのＨＳＳ／ＶＬＲからＨＬＲ／ＡＣに送信するステップと、
そのネットワークのＨＬＲ／ＡＣから固有乱数（ＲＡＮＤＵ）およびネットワーク許可レスポンスを受信するステップと、
第２のチャレンジを生成するためにその固有乱数をモバイル機器識別番号に連結するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全な無線通信のための方法およびシステムに関する。具体的には、諸実施形態例は、相互認証された通信チャネルを確立するためにネットワークとモバイル機器との両方において認証鍵を確立する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に関するセキュリティ方法および処理は近年進化してきた。具体的には、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティは３Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティへと進化し、３Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティの同様の特徴の多くが現在は例えばＩＭＳシステムなどの新たなシステムに組み込まれている。
【０００３】
当技術分野でよく知られているように、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティはセルラ認証および音声暗号化（Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｖｏｉｃｅ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）（ＣＡＶＥ）を使用する。具体的には、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティは、少なくともＡＫｅｙと一般に呼ばれるルート鍵と、共有秘密データ（ＳＳＤ）鍵とを使用する。このＳＳＤ鍵は、よく知られているＳＳＤ更新手順によって生成される。このＳＳＤ鍵は準長期鍵であり、本明細書ではルート鍵として扱う。このＳＳＤ鍵は、例えばネットワークのビジタロケーションレジスタ（ＶＬＲ）がホームサービングシステムである場合、そのＶＬＲと共有することができる。さらに、従来の２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルは、グローバルチャレンジ／レスポンス手順および固有チャレンジ／レスポンス手順を伴うことがある。
【０００４】
グローバルチャレンジ手順では、ネットワークがランダムチャレンジＲＡＮＤをモバイル機器にブロードキャストする。認証を必要とするネットワーク内のシステムアクセス（例えば登録、発呼、呼終了）を行うモバイル機器は、長期鍵を使用して認証レスポンスＡＵＴＨＲを生成し、送信する。このＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲの対は、検証するためにホームロケーションレジスタ／認証センタ（ＨＬＲ／ＡＣ）に転送される。さらに、種別が発呼の呼では、ＡＵＴＨＲを計算する際に末尾の６桁の数字が使用される。発呼および呼終了の両方で、モバイルはその呼に有用である鍵（すなわちＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭ）を生成する。ＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲの対が検証される場合、ＨＬＲ／ＡＣはそのＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭをＶＬＲに返す。
【０００５】
固有チャレンジ手順は、ネットワークにより、モバイル機器に対して、制御チャネル上またはトラフィックチャネル上で随時実行され得る。例えばＶＬＲは、固有チャレンジと期待レスポンスとの対、ＲＡＮＤＵとＡＵＴＨＵとをＨＬＲ／ＡＣに要求する。ネットワークがＲＡＮＤＵをモバイル機器に送信し、そのモバイル機器は長期鍵を使用してレスポンスＡＵＴＨＵを計算し、レスポンスＡＵＴＨＵをネットワークに送信する。ネットワークはそのＲＡＮＤＵ／ＡＵＴＨＵの対を検証する。
【０００６】
従来の３Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルは認証鍵合意（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）（ＡＫＡ）に基づき、通信が行われる前に（ｉ）モバイル機器がネットワークを認証し、（ｉｉ）ネットワークがモバイル機器を認証することを意味する相互認証を行う。３Ｇ  ＣＤＭＡで使用されるよく知られているＡＫＡセキュリティプロトコルは、五つ組に基づく。その五つ組には、乱数ＲＡＮＤ、期待レスポンスＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびネットワーク認証トークンＡＵＴＮが含まれる。従来のネットワーク認証トークンＡＵＴＮは、シーケンス番号ＳＱＮ、匿名鍵ＡＫ、認証管理フィールドＡＭＦ、およびメッセージ認証コードＭＡＣに基づく。
【０００７】
例えばこのモバイル機器は、このモバイル機器の中に記憶されたシーケンス番号ＳＱＮ、このモバイル機器の中に記憶された秘密鍵Ｋ、ＡＭＦ、および乱数ＲＡＮＤに基づく、独自のメッセージ認証コードＭＡＣを生成する。次いで、このモバイル機器において生成されるメッセージ認証コードＭＡＣが、サービングシステムから受信されるネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抽出されるＭＡＣと比較される。加えてさらに、このモバイル機器は、ネットワーク認証トークンから抽出されるシーケンス番号ＳＱＮが許容値であるかどうかを判定することができる。このモバイル機器がネットワークを成功裏に認証する場合、このモバイル機器はレスポンスＲＥＳを作成し、そのレスポンスＲＥＳをネットワークのサービングシステムに返送する。次いで、ネットワークのサービングシステムが、そのモバイル機器を認証するために期待レスポンスＸＲＥＳをレスポンスＲＥＳと比較し、それにより従来のＡＫＡセキュリティプロトコルによる相互認証を完了する。
【０００８】
ネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抽出されたメッセージ認証コードＭＡＣが、このモバイル機器の中で生成されるＭＡＣと一致しないとこのモバイル機器が認証処理中に判定する場合、このモバイル機器は、失敗メッセージをネットワークのサービングシステムに伝送する。さらに、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抽出されたＭＡＣ値が、このモバイル機器によって生成されるＭＡＣ値と一致するが、シーケンス番号ＳＱＮが許容範囲外であるとこのモバイル機器が認証処理中に判定する場合、このモバイル機器は、再同期メッセージをネットワークに伝送する。上記に簡潔に説明し、３Ｇ  ＣＤＭＡで使用されるこのＡＫＡセキュリティプロトコルは当技術分野でよく知られており、よって簡潔にするために本明細書ではさらなる情報を提供しない。
【０００９】
セキュリティプロトコルは、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルから、一部の従来のＩＭＳセキュリティプロトコルにも実装されている３Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルへと移行することによって進化してきたが、無線通信用に使用されるハードウェア機器の一部は更新されておらず、かつ／またはより高度に進化したプロトコルを処理する能力がない。例えば、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルを処理するために使用されるハードウェアに、かなりの量の時間、研究、および資金を投じてきた可能性がある一部の企業は、費用に関連する様々な理由からハードウェアを更新しないことに決めている。したがって、一部の従来の２Ｇ  ＣＤＭＡハードウェア装置は、従来の３Ｇ  ＣＤＭＡのＡＫＡセキュリティプロトコルを使用する相互認証された通信チャネルを現在提供することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
３Ｇ  ＣＤＭＡに関して上述した五つ組に基づくＡＫＡセキュリティプロトコルを使用することなく、相互認証された通信チャネルを確立しようと試みる提案を行う。別の言い方をすれば、これらの提案は、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルで前に使用されたＩＳ−４１認証手順を使用することを試みる。しかし、これらの提案のすべてが少なくとも以下の不完全性に見舞われる。具体的には、過去のＩＳ−４１セッション鍵（例えばＳＭＥＫＥＹやＰＬＣＭ）が漏洩すると、攻撃者が乱数を再現し、鍵合意プロトコルを成功裏に完了し、モバイル機器またはネットワークと通信することを可能にする。そのようなものとして、前に使用されたＩＳ−４１セッション鍵が暴かれる場合にはこれらの提案は安全ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
諸実施形態例は、モバイル機器とネットワークとの間で通信を確立することに関する、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法および機器を提供する。
【００１２】
一実施形態例は、ネットワークと通信するためにモバイル機器によって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法を提供する。この方法は、ネットワークから第１のチャレンジを受信するステップと、受信される第１のチャレンジに基づいてネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算するステップと、第２のチャレンジを生成するステップと、生成される第２のチャレンジに基づいてモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算するステップと、モバイル機器によって計算されるそのモバイル鍵およびネットワーク鍵に基づく認証鍵を得るステップとを含む。
【００１３】
一実施形態例によれば、この方法は、認証鍵に基づいてモバイル認証コードを生成するステップと、第２のチャレンジ、ネットワーク許可レスポンス、モバイル許可レスポンス、およびモバイル認証コードをネットワークに送信するステップと、そのネットワークからネットワークメッセージ認証コードを受信するステップと、第１のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コードを生成するステップと、ネットワークから受信されるネットワークメッセージ認証コードが、モバイル機器において生成されるネットワークメッセージ認証コードと一致する場合、モバイル機器とネットワークとの間に通信チャネルを確立するステップとをさらに含むことができる。
【００１４】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、第１のチャレンジ、およびこのモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、第２のチャレンジ、およびこのモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する。
【００１５】
一実施形態例によれば、このモバイル鍵およびネットワーク鍵には、ＰＬＣＭおよびＳＭＥＫＥＹが含まれる。さらに、この認証鍵には、モバイル鍵およびネットワーク鍵のハッシュが含まれる。加えてさらに、第１のチャレンジおよび第２のチャレンジはそれぞれ、第１の乱数および第２の乱数である。
【００１６】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、第１のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第１のチャレンジ、追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、第２のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第２のチャレンジ、第２のチャレンジに割り当てられる追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する。
【００１７】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、呼出番号の末尾（ｌａｓｔ  ｃａｌｌ  ｄｉｇｉｔｓ）とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾のビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する。この呼出番号の末尾は、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である。
【００１８】
一実施形態例によれば、第１のチャレンジとネットワーク許可レスポンスとの対、または第２のチャレンジとモバイル許可レスポンスとの対が、ＰＬＣＭおよびＳＭＥＫＥＹを生成するために後続のプロトコル実行で使用される。
【００１９】
別の実施形態例は、ネットワークと通信するためにモバイル機器によって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法を提供する。この方法は、第１のチャレンジを生成するステップと、生成される第１のチャレンジに基づいてモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算するステップと、その第１のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスをネットワークに送信するステップと、そのネットワークから第２のチャレンジを受信するステップと、その第２のチャレンジに基づいてネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算するステップと、モバイル機器によって計算されるそのモバイル鍵およびネットワーク鍵に基づいて認証鍵を生成するステップとを含む。
【００２０】
一実施形態例によれば、この方法は、ネットワークからネットワークメッセージ認証コードを受信するステップと、第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コードをモバイルにおいて生成するステップと、その生成されるネットワークメッセージ認証コードが、受信されるネットワークメッセージ認証コードと一致する場合にモバイルメッセージ認証コードを生成するステップと、ネットワークとの相互認証された通信チャネルを確立するために、そのモバイルメッセージ認証コードをネットワークに送信するステップとをさらに含む。
【００２１】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、第１のチャレンジ、およびこのモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、第２のチャレンジ、およびこのモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する。
【００２２】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、第１のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第１のチャレンジ、追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、第２のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第２のチャレンジ、第２のチャレンジに割り当てられる追加ビット、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する。
【００２３】
一実施形態例によれば、このモバイル機器のＵＩＭは、呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、およびモバイル機器のＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する。この呼出番号の末尾は、例えば０００００や０１１０１など、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である。
【００２４】
一実施形態例によれば、第１のチャレンジとモバイル許可レスポンスとの対、または第２のチャレンジとネットワーク許可レスポンスとの対が、ＰＬＣＭおよびＳＭＥＫＥＹを生成するために後続のプロトコル実行で使用される。
【００２５】
別の実施形態例は、モバイル機器と通信するためにネットワークによって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法を提供する。この方法は、第１のチャレンジをモバイル機器に送信するステップと、そのモバイル機器からネットワーク許可レスポンス、第２のチャレンジ、およびモバイル許可レスポンスを受信するステップと、そのモバイルから受信されるネットワーク許可レスポンスおよび第１のチャレンジに基づいてネットワーク鍵を計算するステップと、第２のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスに基づいてモバイル鍵を計算するステップと、ネットワークによって計算されるそのネットワーク鍵およびモバイル鍵に基づいて認証鍵を生成するステップとを含む。
【００２６】
一実施形態例によれば、この方法は、モバイル機器からモバイルメッセージ認証コードを受信するステップと、第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてモバイルメッセージ認証コードをネットワークにおいて生成するステップと、その生成されるモバイルメッセージ認証コードが、モバイル機器から受信されるモバイルメッセージ認証コードと一致する場合にネットワークメッセージ認証コードを生成するステップと、モバイル機器との相互認証された通信チャネルを確立するために、そのネットワークメッセージ認証コードをモバイル機器に送信するステップとをさらに含む。
【００２７】
一実施形態例によれば、このネットワークの認証センタは、第１のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第１のチャレンジ、追加ビット、およびネットワークの認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、第２のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第２のチャレンジ、第２のチャレンジに割り当てられる追加ビット、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する。
【００２８】
一実施形態例によれば、このネットワークの認証センタは、呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算し、呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算する。この呼出番号の末尾は、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である。
【００２９】
さらに別の実施形態例は、モバイル機器と通信するためにネットワークによって実行される、ＡＮＳＩ−４１セキュリティプロトコルを活用する方法を提供する。この方法は、第１のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスを受信するステップと、その第１のチャレンジおよびモバイル許可レスポンスに基づいてモバイル鍵を計算するステップと、第２のチャレンジおよびネットワーク許可レスポンスを生成するステップと、その第２のチャレンジおよびネットワーク許可レスポンスに基づいてネットワーク鍵を計算するステップと、ネットワークによって計算されるそのモバイル鍵およびネットワーク鍵に基づいて認証鍵を生成するステップとを含む。
【００３０】
一実施形態例によれば、この方法は、第２のチャレンジおよび認証鍵に基づいてネットワークメッセージ認証コードを生成するステップと、その第２のチャレンジおよびネットワークメッセージ認証コードをモバイル機器に送信するステップと、そのモバイル機器からモバイルメッセージ認証コードを受信するステップと、第１のチャレンジおよび認証鍵に基づいてモバイルメッセージ認証コードをネットワークにおいて生成するステップと、受信されるモバイルメッセージ認証コードが、ネットワークにおいて生成されるモバイルメッセージ認証コードと一致する場合に、モバイル機器との相互認証された通信チャネルを確立するステップとをさらに含む。
【００３１】
一実施形態例によれば、この第２のチャレンジおよびネットワーク許可レスポンスを生成するステップは、固有チャレンジ要求をネットワークのＨＳＳ／ＶＬＲからＨＬＲ／ＡＣに送信するステップと、そのネットワークのＨＬＲ／ＡＣから固有チャレンジおよびネットワーク許可レスポンスを受信するステップと、第２のチャレンジを生成するためにその固有チャレンジをモバイル機器識別番号に連結するステップとを含む。
【００３２】
一実施形態例によれば、このネットワークの認証センタは、第１のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第１のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第１のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第１のチャレンジ、追加ビット、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、第２のチャレンジとともに、発呼を指示する呼種別指示子、および第２のチャレンジの長さを効果的に増加させるために第２のチャレンジに割り当てられる追加ビットを受信し、その第２のチャレンジ、第２のチャレンジに割り当てられる追加ビット、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する。
【００３３】
一実施形態例によれば、このネットワークの認証センタは、呼出番号の末尾とともに第１のチャレンジを受信し、その第１のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してモバイル許可レスポンスおよびモバイル鍵を計算し、呼出番号の末尾とともに第２のチャレンジを受信し、その第２のチャレンジ、呼出番号の末尾、および認証センタ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスおよびネットワーク鍵を計算する。この呼出番号の末尾は、モバイル機器によって呼び出すことができない番号である。
【００３４】
本発明は、本明細書で以下に示す詳細な説明、および同様の要素を同様の参照番号によって示す添付図面により、より完全に理解されるであろう。これらの説明および図面は例示目的で示すに過ぎず、したがって本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一実施形態例による通信システムを示す図である。
【図２】モバイル機器の一実施形態例を示す図である。
【図３】一実施形態例による、モバイル機器のＭＥ、モバイル機器のＵＩＭ、ネットワークのホームサービングシステム／ビジタロケーションレジスタ（ＨＳＳ／ＶＬＲ）、およびネットワークのＨＬＲ／ＡＣ間の通信を示す信号流れ図を示す図である。
【図４】認証鍵を生成するためにモバイル機器によって実行される方法の一実施形態例を示す流れ図である。
【図５】認証鍵を生成するためにネットワークによって実行される方法の一実施形態例を示す流れ図である。
【図６】別の実施形態例による、ＭＥ、ＵＩＭ、ＨＳＳ／ＶＬＲ、およびＨＬＲ／ＡＣ間の通信を示す信号流れ図を示す図である。
【図７】認証鍵を生成するためにモバイル機器によって実行される方法の別の実施形態例を示す流れ図である。
【図８】認証鍵を生成するためにネットワークによって実行される方法の別の実施形態例を示す流れ図である。
【図９】ＵＩＭを含むモバイル機器によって実行される方法のさらに別の実施形態例を示す信号流れ図である。
【図１０】ネットワークによって実行される方法のさらに別の実施形態例を示す信号流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、少なくとも１つのモバイル機器１００とネットワーク２０とを含む通信システム１０を示す。図１では、ネットワーク２０は、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）３００とビジタロケーションレジスタ（ＶＬＲ）４００とを含む。図１に示す通信システム１０は、単純化されており、モバイル機器１００、ＨＬＲ３００、およびＶＬＲ４００間で通信するために使用される様々な中間構成要素を含むはずであることを当業者は理解されよう。モバイル機器１００の位置、モバイル機器１００によって要求されるサービスの種類等は、ＨＬＲ３００またはＶＬＲ４００が要求されたサービスをモバイル機器１００に提供するかどうかを決定し得る。
【００３７】
図１に関して説明するものとしての実施形態例によれば、ＨＬＲ３００は認証センタ（ＡＣ）３１０を含む。このＨＬＲ３００とＡＣ３１０とは別個のものとし、ＡＣ３１０の代わりにこの通信システムの別の構成要素が、図１に示すようにＨＬＲ３００とともに含まれてよいことを当業者は理解されよう。本出願の残りの部分では、このＨＬＲ３００と認証センタとを一括してホームロケーションレジスタ／認証センタ（ＨＬＲ／ＡＣ）と呼ぶ。
【００３８】
図２は、モバイル機器１００の一実施形態例を示す。図２に示すように、モバイル機器１００は、ユーザ識別モジュール（ＵＩＭ）、メモリ１２０、プロセッサ１３０、およびトランシーバ１４０を含む。このＵＩＭは、従来のユーザ識別モジュールとすることができる。あるいは、モバイル機器１００のＵＩＭは、従来の取外し可能ユーザ識別モジュール（ＲＵＩＭ）とすることができることを当業者は理解されよう。例えば、このＵＩＭは、２Ｇ  ＣＤＭＡセキュリティプロトコルに基づいて機能するように開発されたモジュールとすることができる。そのようなものとして、このＵＩＭは当技術分野でよく知られているようにＭＩＮ／ＩＭＳＩ／ＴＭＳＩを記憶することができ、簡潔にするために本明細書ではこれ以上説明しない。
【００３９】
メモリ１２０、プロセッサ１３０、およびトランシーバ１４０は、図３から図１０に関して以下に説明する方法の諸実施形態例を実行するために、このＵＩＭと併せて使用することができる。説明を簡単にするために、以下に説明する諸実施形態例では、このメモリ１２０、プロセッサ１３０、およびトランシーバ１４０を一括してＭＥと呼ぶ。したがって、図３および図６の信号流れ図はＭＥとＵＩＭとを別個のエンティティとして示すが、このＵＩＭは実際にはモバイル機器１００に挿入されまたはモバイル機器１００の構成要素であり、ＭＥ（すなわちメモリ１２０、プロセッサ１３０、およびトランシーバ１４０）はモバイル機器１００の構成要素であることを当業者は理解されよう。
【００４０】
図３は、モバイル機器１００のＭＥ、モバイル機器１００のＵＩＭ、ネットワーク２０のホームサービングシステム／ビジタロケーションレジスタ（ＨＳＳ／ＶＬＲ）、およびネットワーク２０のＨＬＲ／ＡＣ間の通信を示す信号流れ図である。
【００４１】
図３を参照すると、ＨＳＳ／ＶＬＲは、ＨＳＳ／ＶＬＲによって生成される第１のチャレンジをＭＥに提供する。この第１のチャレンジは、ＨＳＳ／ＶＬＲによって生成された、ＭＥへの第１の乱数ＲＡＮＤＮである。例えば、ＭＥのトランシーバ１４０がこの乱数の第１のＲＡＮＤＮを受信し、この第１の乱数ＲＡＮＤＮをメモリ１２０中に記憶しかつ／またはこの第１の乱数ＲＡＮＤＮをプロセッサ１３０に提供することができる。ＭＥはこの乱数ＲＡＮＤＮをＵＩＭに提供する。乱数ＲＡＮＤＮを受信することに応答して、ＵＩＭは、その乱数ＲＡＮＤＮに基づいてネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。具体的には、このＵＩＭは、乱数ＲＡＮＤＮおよびＵＩＭ内に記憶された秘密鍵の値を使用してネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮを計算する。ＵＩＭによって計算されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮには、例えばＰＬＣＭやＳＭＥＫＥＹが含まれ得る。乱数ＲＡＮＤＮからネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算することは当技術分野でよく知られており、よって簡潔にするために本明細書ではこれ以上説明しない。
【００４２】
さらに図３を参照すると、次いでＭＥは第２の乱数ＲＡＮＤＭを生成し、その第２の乱数ＲＡＮＤＭをチャレンジとしてＵＩＭに提供する。例えば、ＭＥのプロセッサ１３０が任意のよく知られている方法により第２の乱数を生成し、その第２の乱数ＲＡＮＤＭをＵＩＭに提供する。
【００４３】
次いでＵＩＭは、この第２の乱数に基づいてモバイル認証レスポンスＡＵＴＨＲＭおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭを生成する。前述のように、乱数から認証レスポンスおよびＰＬＣＭやＳＭＥＫＥＹなどの鍵を計算することは当技術分野でよく知られている。
【００４４】
一実施形態例によれば、次いでこのＭＥは、ＵＩＭによって生成されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭの両方に基づいて認証鍵ＫＭを生成する。例えば、この認証鍵ＫＭは、図３にも示す以下の等式によって示されるように、モバイルＫＥＹＳＭおよびネットワークＫＥＹＳＮのハッシュとすることができる。
ＫＭ＝Ｈ１（ＫＥＹＳＭ，ＫＥＹＳＮ）
図３の信号１から５によって示す操作の後に、このＭＥは、モバイル機器１００ならびにＨＳＳ／ＶＬＲおよびＨＬＲ／ＡＣを含むネットワーク２０の両方に関連する鍵を含む、認証鍵ＫＭを有する。
【００４５】
さらに図３を参照すると、次いでこのＭＥはネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮ、第２の乱数ＲＡＮＤＭ、およびモバイル認証レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。このネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮ、ランダムＲＡＮＤＭ、およびモバイル認証レスポンスＡＵＴＨＲＭに加え、このＭＥはモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍをＨＳＳ／ＶＬＲに送信することができる。その場合このＭＥは、認証鍵ＫＭに基づいてモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍをまず生成する。例えば、そのモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍは、ＭＥによって生成された認証鍵ＫＭおよび乱数ＲＡＮＤＭを使用して計算される疑似ランダム関数とすることができる。メッセージ認証コードの生成については当技術分野でよく知られており、よって簡潔にするために本明細書ではこれ以上説明しない。
【００４６】
図３では、ＨＳＳ／ＶＬＲがネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮをＭＥから受信すると、このＨＳＳ／ＶＬＲは、前にこのＨＳＳ／ＶＬＲによって生成された第１の乱数ＲＡＮＤＮと、ＭＥから受信したネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮとをＨＬＲ／ＡＣに提供する。ＨＬＲ／ＡＣは、この第１の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮに基づいてネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算し、計算したネットワークＫＥＹＳＮをＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。
【００４７】
図３に示すように、このＨＳＳ／ＶＬＲは、受信した第２の乱数ＲＡＮＤＭと、ＭＥから受信した許可レスポンスＡＵＴＨＲＭともＨＬＲ／ＡＣに提供し、それにより、ＭＥに関連する鍵がＨＬＲ／ＡＣによって生成されることを要求する。それに応じてＨＬＲ／ＡＣは、乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭからモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算し、そのモバイル鍵ＫＥＹＳＭをＨＳＳ／ＶＬＲに返す。
【００４８】
次いでこのＨＳＳ／ＶＬＲは、ＨＬＲ／ＡＣから受信したモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮに基づいて、認証鍵ＫＮの一実施形態例を生成する。この認証鍵ＫＮは、ＵＩＭによって計算されたモバイルＫＥＹＳＭおよびネットワークＫＥＹＳＮではなく、ＨＬＲ／ＡＣによって提供されたネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭに基づいて計算されることを除き、認証鍵ＫＭがＭＥにおいて計算されたのと同じ方法で計算される。
【００４９】
図３に示す実施形態例によれば、ＭＥによって生成される認証鍵ＫＭは、モバイル機器１００によって生成される乱数ＲＡＮＤＭから計算されるモバイルＫＥＹＳＭの少なくとも一部分を含む。そのようなものとして、攻撃者は単に過去のＳＭＥＫＥＹやＰＬＣＭなどのセッション鍵を使用し、乱数を再現して鍵合意プロトコルを完成することはできない。同様に、ネットワーク２０によって生成される認証鍵ＫＮは、このネットワークによって生成される第１の乱数ＲＡＮＤＮに基づいて生成されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮの少なくとも一部分に基づき、そのため攻撃者は単に漏洩した過去のセッション鍵を使用し、乱数を再現して鍵合意プロトコルを完成することはできない。
【００５０】
さらに図３を参照すると、このＨＳＳ／ＶＬＲは、ＭＥから受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍを、このＨＳＳ／ＶＬＲによって生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎと比較することによりそのＭＥを検証することができる。モバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎは、認証鍵ＫＮを使用して生成される。例えば、このモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎは、認証鍵ＫＮを使用して計算される疑似ランダム関数である。ＭＥから受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＮｍｅが、ＨＳＳ／ＶＬＲによって生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎと一致する場合、ＨＳＳ／ＶＬＲはそのＭＥが本物であると判定する。次いでこのＨＳＳ／ＶＬＲは、ネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを計算し、図３の信号１１によって示すように、そのネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎをＭＥに提供することができる。
【００５１】
ＨＳＳ／ＶＬＲからネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを受信することに応答して、ＭＥはそのＨＳＳ／ＶＬＲを認証することができる。例えば、このＭＥは、認証鍵ＫＭに基づいて独自のネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを生成し、この生成したネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを、ＨＳＳ／ＶＬＲから受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎと比較することができる。このモバイルによって生成されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍが、ＨＳＳ／ＶＬＲから受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＭｎと一致する場合、ＭＥはそのＨＳＳ／ＶＬＲが本物であると判定する。
【００５２】
図３は、ＨＳＳ／ＶＬＲがそのＭＥを本物であると判定する場合に、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫをそのＨＳＳ／ＶＬＲが生成することができ、ＭＥがＨＳＳ／ＶＬＲ４００を本物であると判定する場合に、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫをそのＭＥが生成することができることも示す。暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫの生成については当技術分野でよく知られており、よって簡潔にするために本明細書では説明しない。さらに、モバイル機器１００とＨＳＳ／ＶＬＲとの間の通信において、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫを使用することについても当技術分野でよく知られており、よって簡潔にするために本明細書では省略する。
【００５３】
図４に示す流れ図は、認証鍵ＫＭを生成するためにモバイル機器１００によって実行される方法の一実施形態例を示す。
【００５４】
ステップＳ１００で、ＭＥのトランシーバ１４０が第１の乱数ＲＡＮＤＮをネットワーク２０から受信する。第１の乱数ＲＡＮＤＮを受信することに応答して、トランシーバ１４０はこの第１の乱数ＲＡＮＤＮをメモリ１２０中に記憶しかつ／またはこの第１の乱数ＲＡＮＤＮをプロセッサ１３０に提供することができる。そのようなものとして、ＵＩＭは第１の乱数ＲＡＮＤＮをメモリ１２０から取得しかつ／または第１の乱数ＲＡＮＤＮをプロセッサ１３０から受信することができる。
【００５５】
ステップＳ１０５で、このＵＩＭは、その第１の乱数ＲＡＮＤＮに基づいてネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。前述のように、これらの計算については当技術分野でよく知られている。
【００５６】
図４のステップＳ１１０で、このＭＥが第２の乱数ＲＡＮＤＭを生成する。例えばプロセッサ１３０が第２の乱数ＲＡＮＤＭを生成し、その乱数ＲＡＮＤＭをＵＩＭに提供する。
【００５７】
次いでステップＳ１１５で、そのＵＩＭが乱数ＲＡＮＤＭに基づいてモバイル認証レスポンスＡＵＴＨＲＭおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算する。そのようなものとして、一実施形態例によれば、このＭＥはネットワークから受信される乱数ＲＡＮＤＮに基づくネットワーク鍵ＫＥＹＳＮと、ＭＥによって生成される乱数ＲＡＮＤＭに基づくモバイル鍵ＫＥＹＳＭとを得る。
【００５８】
ステップＳ１２０で、このＭＥはモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮに基づいて、認証鍵ＫＭの一実施形態例を生成する。例えば、このＭＥのプロセッサ１３０が認証ＫＭを生成することができ、その認証鍵ＫＭは、モバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮの少なくとも一部分を含むハッシュである。
【００５９】
上述のステップＳ１００からＳ１２０は、認証鍵ＫＭを生成するためにモバイル機器１００によって実行される方法の一実施形態例を示す。
【００６０】
以下に説明する図４のステップＳ１２５から１５５は、ネットワーク２０との相互認証された通信チャネルを確立するために、認証鍵ＫＭを生成した後にモバイル機器１００が実行することができるステップである。ステップＳ１２５で、このＭＥは、このＭＥによって生成される認証鍵ＫＭおよび乱数ＲＡＮＤＭを使用してモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍｅを生成する。ステップＳ１２５は、ＭＥのプロセッサ１３０によって実行されてよい。ステップＳ１３０に示すように、次いでこのＭＥのトランシーバ１４０が、ネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮ、乱数ＲＡＮＤＮ、モバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭ、およびモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍをネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲに送信することができる。
【００６１】
ステップＳ１３５で、このＭＥのトランシーバ１４０が、ネットワーク２０からネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを受信する。ステップＳ１４０で、このＭＥは、ステップＳ１００でネットワークから受信した乱数ＲＡＮＤＮおよびステップＳ１２０で生成した認証鍵ＫＭに基づいて、ネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを生成する。ステップＳ１４５で、このＭＥは、ネットワークから受信したネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを、このＭＥによって生成されたネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍと比較する。
【００６２】
この２つのネットワークメッセージ認証コードが一致しない場合、ステップＳ１５０に示すように、このＭＥはこのセキュリティプロトコルの方法を打ち切ることができる。例えば、このＭＥは失敗通知をネットワークに送信し、または単に黙って残りのプロトコルを放棄することができる。あるいは、この２つのネットワークメッセージ認証コードが一致する場合、ステップＳ１５０で、このＭＥとネットワーク２０との間に相互認証された通信チャネルが確立される。
【００６３】
図５に示す流れ図は、認証鍵ＫＮを生成するためにネットワーク２０によって実行される方法の一実施形態例を示す。
【００６４】
ステップＳ２００で、ネットワーク２０が第１の乱数ＲＡＮＤＮを生成し、その第１の乱数ＲＡＮＤＮをモバイル機器１００に送信する。例えば、ＨＳＳ／ＶＬＲがこの第１の乱数ＲＡＮＤＮを生成し、ＭＥのトランシーバ１４０に送信することができる。
【００６５】
ステップＳ２０５で、ネットワーク２０が、ネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮ、第２の乱数ＲＡＮＤＭ、およびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをＭＥから受信する。ステップＳ２０５では、ネットワーク２０が、ＭＥによって生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍも受信するように示されているが、このモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍは後の時点で受信されてもよいことを指摘しておく。
【００６６】
ＭＥからネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮ、乱数ＲＡＮＤＭ、およびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭを受信することに応答して、ネットワーク２０は第１の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮに基づくネットワークＫＥＹＳＮを得て、第２の乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭに基づくモバイルＫＥＹＳＭを得る。例えば、図３の信号流れ図に示すように、ＨＳＳ／ＶＬＲが第１の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮをＨＬＲ／ＡＣに提供し、その見返りとして、そのＨＬＲ／ＡＣはネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算し、ＨＳＳ／ＶＬＲに返す。さらにこのＨＳＳ／ＶＬＲは、乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをＨＬＲ／ＡＣに提供し、その見返りとして、ＨＬＲ／ＡＣはモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算し、そのモバイル鍵ＫＥＹＳＭをＨＳＳ／ＶＬＲに返す。前述のように、このネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭの両方が、ネットワーク２０およびモバイル機器１００それぞれに関連するＰＬＣＭおよびＳＭＥＫＥＹを含むことができる。
【００６７】
ステップＳ２１５で、ネットワーク２０は、このネットワークによって生成されたネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭに基づいて、認証鍵ＫＮの一実施形態例を生成する。
【００６８】
上述のステップＳ２００からＳ２１５は、認証鍵ＫＮを生成するためにモバイル機器１００によって実行される方法の一実施形態例を示す。以下に説明するステップＳ２２０からＳ２３５は、モバイル機器１００との相互認証された通信チャネルを確立するために、認証鍵ＫＮを生成した後にネットワーク２０が実行することができるステップである。
【００６９】
ステップＳ２２０で、ネットワーク２０が、認証鍵ＫＮおよび乱数ＲＡＮＤＭに基づいてモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを生成する。ステップＳ２２５で、ネットワーク２０は、ネットワーク２０によって生成されたモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを、例えばステップＳ２０５でＭＥから受信したモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと比較する。このネットワークにおいて生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎが、ＭＥから受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと一致する場合、ネットワーク２０のＨＬＳ／ＶＬＲはそのＭＥが本物であると判定する。
【００７０】
ステップＳ２２５で、ネットワーク２０によって生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎが、モバイル機器１００から受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと一致するとネットワーク２０のＨＬＳ／ＶＬＲが判定する場合、ネットワーク２０は、乱数ＲＡＮＤＮおよび認証鍵ＫＮに基づいてネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを生成することができる。ステップＳ２３５で、ネットワーク２０は、モバイル機器１００とネットワーク２０との間に相互認証された通信チャネルを確立するために、このネットワーク認証コードＭＡＣＮｎをモバイル機器１００に伝送する。あるいは、ネットワーク２０において生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎが、ＭＥから受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと一致しないとネットワーク２０が判定する場合、ステップＳ２４０で、図５に示すこの方法はネットワーク２０によって打ち切られる。
【００７１】
図６は、別の実施形態例による、ＭＥ、ＵＩＭ、ＨＳＳ／ＶＬＲ、およびＨＬＲ／ＡＣ間の通信を示す信号流れ図である。この信号流れ図では、ＭＥがモバイル機器１００とネットワーク２０との間の通信を開始する。
【００７２】
図６を参照すると、ＭＥが、第１の乱数ＲＡＮＤＭである第１のチャレンジを生成し、その第１のチャレンジをＵＩＭに提供する。それに応答してそのＵＩＭは、その第１の乱数ＲＡＮＤＭに基づいてモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算し、そのモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭおよびモバイルＫＥＹＳＭをＭＥに返す。次いでＭＥは、第１の乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０に提供する。図６に示すように、この第１の乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭはネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲに提供される。
【００７３】
そのＨＳＳ／ＶＬＲは、受信される第１の乱数ＲＡＮＤＭおよび受信されるモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０のＨＬＲ／ＡＣに提供する。ＨＬＲ／ＡＣは、その第１の乱数ＲＡＮＤＭおよびネットワーク認証レスポンスＡＵＴＨＲＭに基づいてモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算し、計算したモバイル鍵ＫＥＹＳＭをＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。さらにＨＳＳ／ＶＬＲは、固有チャレンジ要求を生成し、ＨＬＲ／ＡＣに送信する。この固有チャレンジ要求に応答して、ＨＬＲ／ＡＣは、ＨＳＳ／ＶＬＲに提供される固有乱数ＲＡＮＤＵおよび固有許可レスポンスＡＵＴＨＲＵを生成する。ＨＳＳ／ＶＬＲは、ＨＬＲ／ＡＣに提供される第２の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮを計算するために、この固有乱数ＲＡＮＤＵおよび固有許可レスポンスＡＵＴＨＲＵを使用する。例えば、図６に示すように、この第２の乱数ＲＡＮＤＮは、モバイル識別番号ＭＩＮと固有乱数ＲＡＮＤＵとを連結したものとすることができ、ネットワーク許可ＡＵＴＨＲＮは固有許可レスポンスＡＵＴＨＲＵとすることができる。次いでＨＬＲ／ＡＣは、この第２の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮに基づいてネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。ＨＬＲ／ＡＣは、ネットワーク鍵ＫＥＹＳＮをＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。
【００７４】
次いでＨＳＳ／ＶＬＲは、ＨＬＲ／ＡＣによって生成されたモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮに基づいて、認証鍵ＫＮの一実施形態例を生成する。
【００７５】
さらに図６を参照すると、このＨＳＳ／ＶＬＲは、第２のチャレンジとしてこのＨＳＳ／ＶＬＲによって生成された第２の乱数ＲＡＮＤＮをＭＥに送信する。さらにこのＨＳＳ／ＶＬＲは、第２の乱数ＲＡＮＤＮとともに、ネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎもＭＥに送信することができる。しかし、このネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎは、後のステップで送信することができることを当業者は理解されよう。ネットワークから第２の乱数ＲＡＮＤＮを受信することに応答して、このＭＥはその第２の乱数ＲＡＮＤＮをＵＩＭに提供する。次いでそのＵＩＭは、その第２の乱数ＲＡＮＤＮからネットワーク許可ＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。
【００７６】
次いでこのＭＥは、ＵＩＭによりそれぞれ計算されるモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮに基づいて、認証鍵ＫＭの一実施形態例を計算する。例えばこの認証鍵ＫＭは、モバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮの少なくとも一部分を含むハッシュとすることができる。そのようなものとして、一実施形態例によれば、モバイル機器１００は、ＵＩＭによって生成されるモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮに基づいて認証鍵ＫＭを生成し、ネットワーク２０は、ネットワーク２０内で計算されるモバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮから認証鍵ＫＮを生成する。
【００７７】
図６に示す実施形態例によれば、モバイル機器１００によって生成される認証鍵ＫＭは、モバイル機器１００によって生成される乱数ＲＡＮＤＭから計算されるモバイルＫＥＹＳＭの少なくとも一部分を含む。そのようなものとして、攻撃者は単に過去のＳＭＥＫＥＹやＰＬＣＭなどのセッション鍵を使用し、乱数を再現して鍵合意プロトコルを完成することはできない。同様に、ネットワーク２０によって生成される認証鍵ＫＮは、このネットワークによって生成される第１の乱数ＲＡＮＤＮに基づいて生成されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮの少なくとも一部分に基づき、そのため攻撃者は単に漏洩した過去のセッション鍵を使用し、乱数を再現して鍵合意プロトコルを完成することはできない。
【００７８】
さらに図６を参照すると、図６の信号１０によって示すように、ネットワーク２０がネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎをモバイル機器１００に既に提供している場合、そのＭＥはネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを検証することができる。具体的には、このＭＥは独自のネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを生成し、このネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲから受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎと比較することができる。ＭＥによって生成されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍが、ＨＳＳ／ＶＬＲから受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎと一致する場合、ＭＥはそのＨＳＳ／ＶＬＲが本物であると判定する。
【００７９】
ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲが本物であると判定される場合、ＭＥはモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍを生成し、そのモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍをＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。次いでそのＨＳＳ／ＶＬＲは、受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍに基づいて、モバイル機器１００を検証しようと試みる。そのようなものとして、このＨＳＳ／ＶＬＲは独自のモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを生成し、この生成したモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを、ＭＥから受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと比較する。受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍが、生成したモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎと一致する場合、ＨＳＳ／ＶＬＲはそのＭＥが本物であると判定し、そのＭＥとの相互認証された通信チャネルを確立しようと試みる。
【００８０】
図３と同様に、図６は、ＨＳＳ／ＶＬＲがそのＭＥを本物であると判定する場合に、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫをそのＨＳＳ／ＶＬＲが生成することができ、ＭＥがそのＨＳＳ／ＶＬＲを本物であると判定する場合に、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫをそのＭＥが生成することができることを示す。暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫの生成についてはよく知られており、ＭＥとＨＳＳ／ＶＬＲとの間の通信において、暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫを使用することについてもよく知られている。
【００８１】
図７に示す流れ図は、認証鍵ＫＭを生成するためにモバイル機器１００によって実行される方法の別の実施形態例を示す。
【００８２】
ステップＳ３００で、モバイル機器１００が第１の乱数ＲＡＮＤＭを生成する。具体的には、ＭＥのプロセッサ１３０が、当技術分野でよく知られているように乱数ＲＡＮＤＭを生成する。このＭＥのプロセッサ１３０は、生成した乱数ＲＡＮＤＭをＵＩＭに提供する。ステップＳ３０５で、この乱数ＲＡＮＤＭに基づいて、ＵＩＭがモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算する。例えば、このモバイル鍵ＫＥＹＳＭは、ＰＬＣＭおよびＳＭＥＫＥＹである。
【００８３】
次いでＭＥは、ステップＳ３１０で、乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０に伝送する。例えばＭＥのトランシーバ１４０が、この乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。
【００８４】
ステップＳ３１５で、このＭＥは、第２の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮをネットワーク２０から受信する。ステップＳ３２０で、このＭＥは、受信される第２の乱数ＲＡＮＤＮに基づいて、ネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。例えば、ＭＥのプロセッサ１４０が、受信される第２の乱数ＲＡＮＤＮをＵＩＭに提供し、そのＵＩＭがネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算する。このＵＩＭは、そのネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮをＭＥのプロセッサ１３０および／またはメモリ１２０に提供する。
【００８５】
一実施形態例によりＵＩＭによって生成されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭに基づいて、このＭＥは認証鍵ＫＭを生成する。具体的には、ＭＥのプロセッサ１３０が、ネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭの少なくとも一部分を含むハッシュを計算することにより、認証鍵ＫＭを生成することができる。
【００８６】
ステップＳ３００からＳ３２５を実行した後、モバイル機器１００は認証鍵ＫＭの一実施形態例を保有する。次いでモバイル機器１００は、ネットワーク２０との相互認証通信チャネルを確立するために、図７に示す方法を続行することができる。
【００８７】
ステップＳ３３０で、モバイル機器１０は、認証鍵ＫＭの実施形態例を使用して、ネットワーク２０から受信される乱数ＲＡＮＤＮに基づいてネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを生成する。
【００８８】
ステップＳ３３５で、このＭＥは、このＭＥによって生成されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍを、ネットワーク２０から受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎと比較して、この２つのネットワークメッセージ認証コードが一致するかどうかを判定する。この２つのネットワークメッセージ認証コードが一致しない場合、ステップＳ３５０に示すように、このＭＥはこのセキュリティプロトコルを打ち切ることができる。例えば、このＭＥは失敗通知をネットワークに送信し、または単に黙って残りのプロトコルを放棄することができる。
【００８９】
あるいは、モバイル機器１００のＭＥによって生成されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｍが、ネットワーク２０から受信されるネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎに一致する場合、図７に示すこの方法はステップＳ３４０に進む。
【００９０】
ステップＳ３４０で、このＭＥはモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍを生成する。ステップＳ３４５で、このＭＥは、ステップＳ３３５で上述したように検証済のネットワーク２０との相互認証された通信チャネルを確立するために、その生成したモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍをネットワーク２０に伝送する。
【００９１】
図８に示す流れ図は、認証鍵ＫＮを生成するためにネットワーク２０によって実行される方法の別の実施形態例を示す。
【００９２】
ステップＳ４００で、ネットワーク２０が、乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをモバイル機器１００から受信する。例えばこの乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭは、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲ４００によって受信され得る。
【００９３】
ステップＳ４０５で、ネットワーク２０は、受信した乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭに基づくモバイル鍵ＫＥＹＳＭを得る。例えば、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲが、モバイル機器１００から受信される乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭをネットワーク２０のＨＬＲ／ＡＣに提供し、そのＨＬＲ／ＡＣがその乱数ＲＡＮＤＭおよびモバイル許可レスポンスＡＵＴＨＲＭに基づいてモバイル鍵ＫＥＹＳＭを計算する。
【００９４】
ステップＳ４１０で、ネットワーク２０が第２の乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮを生成する。具体的には、図６の信号６から９によって示すように、ＨＳＳ／ＶＬＲが固有チャレンジ要求を生成し、この固有チャレンジ要求をＨＬＲ／ＡＣに提供する。固有チャレンジ要求を受信することに応答して、ＨＬＲ／ＡＣは固有乱数ＲＡＮＤＵおよび固有許可レスポンスＡＵＴＨＲＵを生成し、この情報をＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。次いでＨＳＳ／ＶＬＲは、その固有乱数ＲＡＮＤＵおよび固有許可レスポンスＡＵＴＨＲＵから、乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮを生成し、その乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮをＨＬＲ／ＡＣに提供する。
【００９５】
ステップＳ４１５で、ネットワーク２０は、この乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク許可レスポンスＡＵＴＨＲＮに基づくネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを得る。具体的には、ＨＬＲ／ＡＣが、ＨＳＳ／ＶＬＲから受信される乱数ＲＡＮＤＮおよびＡＵＴＨＲＮに基づいてネットワーク鍵ＫＥＹＳＮを計算し、計算したネットワーク鍵ＫＥＹＳＮをＨＳＳ／ＶＬＲに提供する。
【００９６】
ステップＳ４２０で、ネットワーク２０は、ネットワーク２０によって生成されるネットワーク鍵ＫＥＹＳＮおよびモバイル鍵ＫＥＹＳＭに基づいて、認証鍵ＫＮの一実施形態例を生成する。例えばこの認証鍵ＫＮの実施形態例は、モバイル鍵ＫＥＹＳＭおよびネットワーク鍵ＫＥＹＳＮの少なくとも一部分を含むハッシュである。
【００９７】
ステップＳ４００からＳ４２５を実行した結果として、ネットワーク２０は認証鍵ＫＮの一実施形態例を保有する。次いでネットワーク２０は、モバイル機器１００との相互認証通信チャネルを確立するために、図８に示すこの方法を続行することができる。
【００９８】
ステップＳ４２５で、ネットワーク２０は、認証鍵ＫＮおよび乱数ＲＡＮＤＮに基づいて、ネットワークメッセージ認証コードＭＡＣＮｎを生成する。例えばネットワーク２０に代わって、ＨＳＳ／ＶＬＲがこの操作を実行することができる。
【００９９】
次いで、ステップＳ４３０で、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲが、どちらもネットワーク２０によって生成される乱数ＲＡＮＤＮおよびネットワーク認証コードＭＡＣＮｎを、モバイル機器１００に送信する。それに応答して、ステップＳ４３５で、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲは、モバイル機器１００からモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍを受信することができる。ステップＳ４４０で、ネットワーク２０は、認証鍵ＫＮ、およびステップＳ４００で説明したように前にモバイル機器１００から受信した乱数ＲＡＮＤＭに基づいて、独自のモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを生成する。
【０１００】
ステップＳ４４５で、ネットワーク２０は、ネットワーク２０において生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎを、モバイル機器１００から受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと比較することにより、モバイル機器１００の真正性を検証しようと試みる。
【０１０１】
ネットワーク２０において生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎが、モバイル機器１００から受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと一致しない場合、ステップＳ４５５に示すように、ネットワーク２０はこのセキュリティプロトコルを打ち切ることができる。
【０１０２】
あるいは、ネットワーク２０において生成されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｎが、モバイル機器１０から受信されるモバイルメッセージ認証コードＭＡＣＭｍと一致する場合、ネットワーク２０はモバイル機器１００が本物であると判定し、ステップＳ４５０に示すように、そのモバイル機器１０との相互認証された通信チャネルを確立しようと試みる。
【０１０３】
別の実施形態例によれば、このモバイル機器により第１のプロトコル実行で作成されるＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲ値が、将来のプロトコル実行で使用される。このネットワークはＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲの対を作成することができないため、このネットワークは、第１のプロトコル実行の間にＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲの対を作成するようにＭＥに要求し、その後の第２のプロトコル実行で、このネットワークは、認証鍵を生成するために使用されるＳＭＥＫＥＹ／ＰＬＣＭを作成するために、第１のプロトコル実行で作成されたＲＡＮＤ／ＡＵＴＨＲをＭＥが使用することを要求する。この実施形態例によれば、相互認証された通信チャネルを引き続き提供しながら、ネットワークとモバイル機器との間の通信の数を減らすことができる。
【０１０４】
上述の実施形態例は、ＩＳ−４１認証手順を使用して、相互認証された通信チャネルを確立することを可能にする。しかし、十分なセキュリティを実現するために、典型的には６４ビットランダムチャレンジが６４ビット鍵とともに使用されることを指摘しておく。しかし、より大きいランダムチャレンジ、すなわちより大きい乱数を使用することができる場合、セキュリティはさらに向上する。よって以下に説明する実施形態例は、前述の実施形態例において使用される乱数に使用可能であるビットの数を増加させるために使用することができる。
【０１０５】
当技術分野でよく知られているように、通信の呼種別は、呼登録、発呼、または呼終了として定義され得る。従来、発呼計算では、ＵＩＭによって実行されるＣＡＶＥ計算において、２４ビットＩＭＳＩではなく、呼出番号の末尾の６桁が使用されている。６桁の数字は約２０ビットに符号化することができる。図９および図１０に関して以下に説明する実施形態例は、発呼種別と、呼登録種別または呼終了種別とに関係する計算の違いを活用する。
【０１０６】
図９は、ＵＩＭを含むモバイル機器１００によって実行される方法の一実施形態例を示す。図９に示すように、このＭＥは、乱数、発呼を指示する呼種別指示子、および約２０ビットに符号化可能な６桁の数字を含む情報をＵＩＭに送る。呼種別が発呼として指定されているので、この６桁の数字に使用されるビットは、乱数を拡張するために再割り当てされる。例えば、乱数に３２ビット割り当てられ、呼出番号の末尾の６桁に従来使用されている２０ビットがその乱数に再割り当てされる場合、一実施形態例によれば約５２ビットの乱数がもたらされる。この５２ビットは、標準的に使用される３２ビットと２０個の再割当ビットとを含む。
【０１０７】
乱数、発呼を指示する呼種別指示子、および６桁の数字を含む情報を受信することに応答して、ＵＩＭは、上記に明記した仮定に基づいて約５２ビット含み得る拡張済乱数を使用して、許可レスポンスＡＵＴＨＲおよび鍵を計算する。
【０１０８】
図１０は、ネットワーク２０のＨＳＳ／ＶＬＲおよびＨＬＲ／ＡＣによって実行される方法の一実施形態例を示す。図１０に示すように、このＨＳＳ／ＶＬＲは、乱数ＲＡＮＤ、許可レスポンスＡＵＴＨＲ、発呼を指示する呼種別指示子、標準的には呼出番号の末尾の６桁に割り当てられる、約２０ビットに符号化される６桁の数字を含む情報ＡＵＴＨＲＥＱをＨＬＲ／ＡＣに送る。呼種別が発呼として指定されているので、標準的にはこの６桁の呼出番号のためのビットは、乱数を拡張するために再割り当てされる。乱数、発呼を指示する呼種別指示子、６桁の数字、および許可レスポンスを含む情報を受信することに応答して、ＨＬＲ／ＡＣは、上記に明記した仮定に基づいて約５２ビット含み得る拡張済乱数を本質的に使用して、鍵を計算する。
【０１０９】
さらに別の実施形態例によれば、チャレンジは、ユーザがおそらく決して入力せず、呼を確立しないはずである値に呼出番号を設定することによって作成される。例えば０の数字が６個など、例えば、特定の呼出番号の値はほとんどまたは決して使用されない。この６桁の数字に関するほとんど使用されない値の別の例は０１１０１であり、それは０１１が国際電話をかけるために世界中の多くの場所で使用され、よって０１１の後にさらに０１１または０１が続く可能性は低いからである。この実施形態例によれば、このチャレンジは３２ビットの乱数ＲＡＮＤまたはシーケンス番号とすることができる。ＣＤＭＡの呼は、呼出番号０１１０１を使用してかけられる可能性が低いため、このランダムチャレンジのいずれかを用いてＳＭＥＫＥＹまたはＰＬＣＭ鍵が作成されることはない。したがって、この実施形態例によれば、ほとんど使用されない呼出番号パターンを用いた予測可能なシーケンス番号を使用することができる。そのような乱数および呼出番号の組合せを使用する、新たに作成されるプロトコルを提供することにより、この実施形態例は、その新たなプロトコルが乱数および呼出番号の組合せを安全に使用することを確実にする。
【０１１０】
本発明をこのように説明したが、同じものが多数の方法で改変され得ることは明白である。そのような改変形態は本発明の趣旨および範囲からの逸脱としてみなすべきではなく、当業者にとって明らかであろうそのようなすべての修正形態が本発明の範囲に含まれることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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