(57)【要約】【課題】特別な設備を必要とすることなく、容易に実施可能であり、新しい通信プロトコル攻撃に対応し、異常な接続またはトランザクションの請求を拒絶する有効な技術を提供する。【解決手段】  正常な接続またはトランザクションの状態を把握し、統計処理により、正常状態における統計的データを構築する。そして、応答受信過程１１５において、第四メッセージ１２１に対する携帯電話１０１の応答時間を測定する。該応答時間を、該統計的データに照らして、規定時間外なら、異常な接続またはトランザクションの請求として、通信を拒絶する。【選択図】図１
2005143117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末が、ネットワークに対して接続またはトランザクション要求を送ることによる、端末とネットワーク基幹設備の要素との間の、通信確立またはトランザクション確立における認証方法において、
端末が、ネットワーク基幹設備の要素に、接続またはトランザクションプロトコルに従ってメッセージを送信し、
ネットワーク基幹設備の要素が、接続またはトランザクションプロトコルに従って送信されたメッセージを受信し、応答するものであり、
ネットワーク基幹設備の要素が、メッセージの交換の際に、端末から送信されたメッセージに対するＰ個の物理的測定値を取得し、
ネットワーク基幹設備の要素が、Ｐ個の物理的測定値について、予め取得した統計的データに基づき統計的拒絶試験を実施し、
該統計的拒絶試験は、Ｐ個の物理的測定値が、すでに取得された統計的データに合致しない場合に異常であると判断し、ネットワーク基幹設備の要素が、接続またはトランザクションプロトコルの請求を拒絶し、
他方で、該統計的拒絶試験は、端末がすでに取得されたデータに合致する物理的測定値を有することを識別した場合に、ネットワーク基幹設備の要素が、新しい物理的測定値を計算に入れて統計的データを更新することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、統計的データが、加算、減算、乗算、割算で形成された、集団に属する数学演算子によって取得されたパラメータの組み合わせに基づいていることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の方法において、統計的拒絶試験が、取得した測定標本の分配、または配分関数の統計的特性値の一つに基づき、実施されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の方法において、統計的拒絶試験が、正規性試験に基づくことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の方法において、端末が携帯電話であり、
該携帯電話が、ネットワーク基幹設備に、接続またはトランザクションを実施しようとする際に、以下の内容を含むことを特徴とする方法。
携帯電話が、ネットワーク基幹設備に対して、携帯電話の使用者の識別子を含む接続請求の第一メッセージを送信する過程と、
ネットワーク基幹設備が、第一メッセージに対して、乱数を含むチャレンジ第二メッセージをもって応答する過程と、
携帯電話が、第二メッセージに対して、秘密キーＫｉによって暗号化された乱数を含む第三メッセージをもって、ネットワーク基幹設備と携帯電話に知られているアルゴリズムに従って応答する過程と、
ネットワーク基幹設備が、第三メッセージに対して、第三メッセージの内容がネットワーク基幹設備の予期する秘密キーＫｉの使用に正しく対応しているならば、携帯電話とネットワーク基幹設備の間の通信の続行に使用される、暗号化アルゴリズムの指定を含む第四メッセージをもって応答し、該暗号化アルゴリズムとともに使用される暗号化キーＫｃが、乱数と秘密キーＫｉの関数である過程と、
携帯電話が、第四メッセージに対して、あるいはネットワーク基幹設備のその後のメッセージに対して、暗号化キーＫｃと指定された暗号化アルゴリズムを用いて応答する過程とを含み、
ネットワーク基幹設備が、ネットワーク基幹設備に送信されたＰ個のメッセージに対する応答時間Δの物理的測定値を取得し、各メッセージに対する統計的データΔに対する応答時間に統計的拒絶試験を適用して、ネットワーク基幹設備に由来するＰ個のメッセージに対する各応答時間が、統計的データΔに対応しないときに、携帯電話との通信を中断することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、統計的データΔが、取得パラメータの組み合わせを基礎とすることができることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の方法において、統計的データΔが、１秒に相当し、多次時間Δの場合、それぞれのΔｉが１秒に等しいことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５〜請求項７のいずれか一つに記載の方法において、統計的拒絶試験が、平均値と標準偏差の推定量に対する正規性試験に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、平均値と標準偏差がｐ番目のメッセージに対する最後のＮ個の応答時間の標本に対して計算され、Ｎは１０〜１００００の間に含まれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、Ｎの大きさが１００程度であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法において、Ｎの大きさが１０００程度であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、Ｎの大きさが１００００程度であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項５〜請求項１２のいずれか一つに記載の方法において、統計的データΔが、１秒を超えず、多次元時間Δの場合、それぞれのΔｉが、１秒を超えないことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８〜請求項１３のいずれか一つに記載の方法において、平均値と標準偏差が、周波数で計算されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項５〜請求項１２のいずれか一つに記載の方法において、統計的データΔが、一定の値Ｃ秒を超えず、多次元時間Δの場合、それぞれのΔｉが、Ｃｉ秒を超えないことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項５〜請求項１５のいずれか一つに記載の方法において、応答時間Δを測定する基幹設備の要素が、携帯電話が接続されている基地局であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項５〜請求項１６のいずれか一つに記載の方法において、応答時間Δを測定する基幹設備の要素が、携帯ネットワークのアクセス確立または通信確立に介入するネットワークの要素であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項５〜請求項１７のいずれか一つに記載の方法において、プロトコルの層、または使用されたプロトコルが何であるかを問わず、携帯とネットワークの間で交換されたメッセージの全体が、応答時間の測定および通信拒絶統計試験の実施対象となることができることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの端末と基幹設備の要素との間の通信確立またはトランザクション確立における認証方法に関する。
すなわち、本発明の分野は、電気通信の分野、特に携帯電話の分野である。
詳細には、本発明の分野は、電気通信ネットワークの端末の識別と接続に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状技術において、通信またはトランザクションのプロトコルレベルでの不正行為の検出方法は、検査と拒絶を構成するパラメータが、プロトコルによって生成された状態の自動装置に対応しないときの、受信メッセージの検査とメッセージの拒絶を基礎としている。
この現状技術は、インターネット社会のためのファイヤーウォールによるＩＰレベルの対応で、およびＤＡＢ／ＧＡＢ（切符自動販売機／キャッシュディスペンサー）と銀行サーバーの間で交換されたリクエストが、状態自動装置に対応しないときのＤＡＢ／ＧＡＢレベルで用いられている。
【０００３】
また、認証方法として、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００４】
該特許文献１には、通信端末器のユーザーが本人であるかどうかを確認する方法に関して、認証を、生体測定サーバー内及び個人ＳＩＭカード上に格納されているユーザーの身体の特徴を用いることが記載されている。
具体的に、本人であるかどうかの確認は、ＳＩＭカードに格納した身体の特徴と、信頼する第三者（ＴＴＰ）によって比較することにより行い、現在の身体の特徴は集積ビデオセンサーによって通信端末器もしくはその外部装置に送信された現在の映像データから検索するものである。
【特許文献１】特表２００２−５１１９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通信プロトコル攻撃の新しい技術、例えば、ハイファ・テクニオン研究所が使ったもの（−−Ｉｎｓｔａｎｔ  Ｃｙｐｈｅｒｔｅｘｔ  ｏｎｌｙ  Ｃｒｙｐｔａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ＧＳＭ  ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−−暗号化ＧＳＭ通信の瞬間的解読−−Ｂａｒｋａｎ−Ｂｉｈａｍ−Ｋｅｌｌｅｒ、２００３年８月）などは、現状技術では検出できない。
【０００６】
また、特に、ＧＳＭプロトコルにおいて、暗号化アルゴリズムが用いられるが、その安全性レベルは継時的に低下する。
この低下は、利用可能な計算出力とこれらのアルゴリズムで実行され公開された徹底した研究の増加によるものである。
特に、時間は、Ａ５／２と名付けられた対称暗号化アルゴリズムの一つに、欠落を明らかにした。
このアルゴリズムは、使用者の携帯と、携帯ネットワークの無線標識ＢＴＳの間の空路レベルでの交換を暗合化するためにＧＳＭプロトコルにおいて、特に用いられる。
【０００７】
事実、Ａ５／２アルゴリズムは、解読され（前掲のハイファ・テクニオン研究所の刊行物を特に参照）、それによってハッカーが、このＧＳＭ網への端末の接続の際に身元を詐称してＧＳＭ網に侵入する可能性が生じている。
【０００８】
この問題に対する単純な解決法は、携帯端末によるＡ５／２アルゴリズムの使用の可能性をなくすことであろう。
しかしながら、ＧＳＭには、今日、８億万台を超える端末が流通していると推定され、変更のためにそれらの全体を、あるいは十分有意の数をリコールすることはもちろん考えられない。
【０００９】
更に、特許文献１に記載の認証方法は、身体の特徴を認知する集積ビデオセンサーや処理装置等の新たな設備が必要なので、容易に実施できない。
【００１０】
従って、本発明の解決しようとする課題は、容易に実施でき、新しい通信プロトコル攻撃に対応し、異常な接続またはトランザクションの請求を拒絶する有効な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による課題を解決するための手段は、正常な接続またはトランザクションの状態を把握し、正常状態における統計的データを構築し、該統計的データに照らして、異常な接続またはトランザクションの請求を拒絶するものである。
形状検出または形状認識システムレベルで使用されるこの発見的手法は、通信プロトコルの認証に用いられたことはない。
【００１２】
このデータの取得は、プロトコルの識別された過程での特定の物理的測定値の採取によって実現される。
これらの測定値は、例えば、受信した、あるいは発信した出力のデータ、周波数のデータ、または遅延のデータに関するものであり、利用することができる。
これらの取得のそれぞれは、次に、メッセージが呈する挙動が、教示された統計にそれぞれ合致するか、またはしないかに従って、メッセージをそれぞれ受諾するか、または拒絶するかを目的として利用された挙動の統計を教示するために処理される。
【００１３】
メッセージの受諾または拒絶は、従って、次に獲得したデータに対する拒絶の統計の実施に依存する。
【００１４】
また、本発明においては、ネットワークに接続しようとする端末とネットワークの間で行われるフレーム交換を、特にＧＳＭ網において分析することによって、ＧＳＭに関する問題を解決する。
特に、ネットワークの要求に対する端末の応答時間を研究し、調査するが、この要求は、ネットワーク認証請求、あるいは前記端末と前記ネットワークの間の通信の続行において、どの暗号化アルゴリズムを使用しなければならないかを端末に指示する要求である。
応答時間が、ゲージから出るとき、すなわちこの応答時間が通信研究によって予め定められた遅延時間Δを超えるとき（より一般的に統計データΔに対応しないとき）、不正侵入が行われているとみなされ、ネットワークは不正侵入されたおそれのある端末との通信を中断する。
約束として、「遅延時間Δ」という用語は、この文書の中で識別できる遅延時間Δｉの集合に対応する。
用語「遅延時間Δ」は、それが送信されたＰ個のメッセージに対するＰ個の応答に対して実施された測定の集合に対応する場合にも、適用可能である。
このときの遅延時間Δは、Ｐ次元である（数学用語で、これはＰ次元のベクトルである）。
従って、「１秒以下の遅延時間Δ」という概念は、多次元の場合、遅延時間Δｉの集合がこれらの遅延のそれぞれについて、１秒未満であることを意味する。
同様に、「Ｃ秒以下の遅延時間Δ」は、Ｃが所定の現実の定数であるとき、多次元の場合遅延時間Δｉの集合が、これらの遅延のそれぞれについて、Ｃｉが所定の現実の定数であるとき、Ｃｉ秒未満であることを意味する。
【００１５】
従って本発明は、端末がネットワークに対し接続またはトランザクション要求を送り、そのネットワーク基幹設備の端末と要素の間の、通信確立またはトランザクション確立の認証された方法において、
・端末が、ネットワーク基幹設備の要素に向けて、接続またはトランザクションプロトコルに従ってメッセージを送信し、
・ネットワーク基幹設備の要素が、接続またはトランザクションプロトコルに従ってこれらのメッセージに応答する、ことから成り、
・ネットワーク基幹設備の要素が、これらの交換の際に端末から送信されたメッセージに対するＰ個の物理的測定を取得し、
・ネットワーク基幹設備の要素が、予め取得した統計的データに対して、これらＰ個の物理的測定について統計的拒絶試験を実施し、
・拒絶試験が、端末の呈する測定された挙動はすでに取得されたデータに合致せず、従って、異常であると結論した場合、ネットワーク基幹設備の要素が接続またはトランザクションプロトコル請求を拒絶し、
・他方で試験が、端末がすでに取得されたデータに合致する測定挙動を有することを識別した場合、ネットワーク基幹設備の要素は、これらの新しい測定を計算に入れてそのデータを更新することを特徴とする方法を対象とする。
【００１６】
有利には、統計的データは、少なくとも加算、減算、乗算と割算で形成された集団に属する数学演算子によって取得されたパラメータの組み合わせに基づいている。
【００１７】
有利には本発明は、取得した測定標本の分配または配分関数の統計的特性値の一つに基づき、それに従って実施されることも特徴とする。
【００１８】
有利には、本発明は拒絶試験が正規性試験に基づくことも特徴とする。
【００１９】
上述のＡ５／２型の攻撃に対して防御するための携帯電話に特有の適用において、物理的測定は有利には応答時間としても可能である。
携帯電話による接続要求の請求の際に：
・携帯電話は、基幹設備に対して、携帯電話の使用者の識別子を含む接続請求の第一メッセージを送信する、
・基幹設備は、第一メッセージに対して、乱数を含む第二の質問メッセージをもって応答する、
・携帯電話は、第二メッセージに対して、秘密キーＫｉによって暗号化された乱数を含む第三メッセージをもって、基幹設備と携帯電話に知られているアルゴリズムに従って応答する、
・基幹設備は、第三メッセージに対して、その内容が基幹設備の予期する秘密キーＫｉの使用に正しく対応しているならば、携帯電話と基幹設備の間の通信の続行に使用される暗号化アルゴリズムの指定を含む第四メッセージをもって応答し、暗号化アルゴリズムとともに使用される暗号化キーＫｃは乱数とＫｉの関数である、
・携帯電話は、第四メッセージに対して、あるいは基幹設備のその後のメッセージに対して、暗号化キーＫｃと指定された暗号化アルゴリズムを用いて応答する、
その特徴は：
・第一に、基幹設備が遅延時間Δを知っているとき、基幹設備のＰ個のメッセージに対する多数の携帯電話の少なくとも一つの応答遅延時間Δの挙動統計のデータを取得し、前記接続要求を送信する携帯電話の応答時間を測定、検討し、統計Δのデータに対する応答時間に拒絶試験を適用して、基幹設備に由来するＰ個のメッセージに対する応答が拒絶の統計Δに対応しないときに、携帯電話との通信を中断することにある。
【００２０】
有利には、統計Δは、取得パラメータの組み合わせを基礎とすることができる。
【００２１】
有利には、本発明は、遅延時間Δが１秒に相当することも特徴とする。
有利には、本発明は、また拒絶試験が、平均値と標準偏差の推定量に対する正規性試験（正規法則、ガウスの法則）に基づいていることも特徴とする。
【００２２】
有利には本発明は、平均値と標準偏差が、ｐ番目のメッセージに対する最後のＮ個の応答遅延の標本に対して計算されることも特徴とし、ここでＮは１０〜１００００の間に含まれる。
【００２３】
有利には本発明は、Ｎの大きさが１００程度であることも特徴とする。
【００２４】
有利には本発明は、Ｎの大きさが１０００程度であることも特徴とする。
【００２５】
有利には本発明は、Ｎの大きさが１００００程度であることも特徴とする。
【００２６】
有利には本発明は、遅延時間Δが決して１秒を超えないことも特徴とする。
【００２７】
有利には本発明は、平均値と標準偏差が、所定の周波数で計算されることも特徴とする。
【００２８】
この通信拒絶試験、すなわち不正行為の嫌疑を招く異常挙動の検出試験は、「χ−２」試験、分位点値、フィッシャー試験、スチューデント試験、パラメータ試験を、基礎とすることができるが、もちろんこのリストは全てを網羅するものではない。
【００２９】
有利には本発明は、遅延時間Δを測定する基幹設備の要素が、携帯電話が接続されている基地局であることも特徴とする。
【００３０】
有利には本発明は、遅延時間Δを測定する基幹設備の要素が、携帯ネットワークのアクセス確立、または通信確立に介入するネットワークの要素であることも特徴とする。
【００３１】
有利には本発明は、プロトコルの層または使用されたプロトコルが何であるかを問わず、携帯とネットワークの間で交換されたメッセージの全体が、応答時間の遅延測定および通信拒絶統計実施の対象となることができることも特徴とする。
【００３２】
すなわち、本発明の課題を解決するための手段は、次のとおりである。
【００３３】
第１に、
端末が、ネットワークに対して接続またはトランザクション要求を送ることによる、端末とネットワーク基幹設備の要素との間の、通信確立またはトランザクション確立における認証方法において、
端末が、ネットワーク基幹設備の要素に、接続またはトランザクションプロトコルに従ってメッセージを送信し、
ネットワーク基幹設備の要素が、接続またはトランザクションプロトコルに従って送信されたメッセージを受信し、応答するものであり、
ネットワーク基幹設備の要素が、メッセージの交換の際に、端末から送信されたメッセージに対するＰ個の物理的測定値を取得し、
ネットワーク基幹設備の要素が、Ｐ個の物理的測定値について、予め取得した統計的データに基づき統計的拒絶試験を実施し、
該統計的拒絶試験は、Ｐ個の物理的測定値が、すでに取得された統計的データに合致しない場合に異常であると判断し、ネットワーク基幹設備の要素が、接続またはトランザクションプロトコルの請求を拒絶し、
他方で、該統計的拒絶試験は、端末がすでに取得されたデータに合致する物理的測定値を有することを識別した場合に、ネットワーク基幹設備の要素が、新しい物理的測定値を計算に入れて統計的データを更新することを特徴とする方法。
第２に、
第１に記載の方法において、統計的データが、加算、減算、乗算、割算で形成された、集団に属する数学演算子によって取得されたパラメータの組み合わせに基づいていることを特徴とする方法。
第３に、
第１または第２に記載の方法において、統計的拒絶試験が、取得した測定標本の分配、または配分関数の統計的特性値の一つに基づき、実施されることを特徴とする方法。
第４に、
第１〜第３のいずれか一つに記載の方法において、統計的拒絶試験が、正規性試験に基づくことを特徴とする方法。
第５に、
第１〜第４のいずれか一つに記載の方法において、端末が携帯電話であり、
該携帯電話が、ネットワーク基幹設備に、接続またはトランザクションを実施しようとする際に、以下の内容を含むことを特徴とする方法。
携帯電話が、ネットワーク基幹設備に対して、携帯電話の使用者の識別子を含む接続請求の第一メッセージを送信する過程と、
ネットワーク基幹設備が、第一メッセージに対して、乱数を含むチャレンジ第二メッセージをもって応答する過程と、
携帯電話が、第二メッセージに対して、秘密キーＫｉによって暗号化された乱数を含む第三メッセージをもって、ネットワーク基幹設備と携帯電話に知られているアルゴリズムに従って応答する過程と、
ネットワーク基幹設備が、第三メッセージに対して、第三メッセージの内容がネットワーク基幹設備の予期する秘密キーＫｉの使用に正しく対応しているならば、携帯電話とネットワーク基幹設備の間の通信の続行に使用される、暗号化アルゴリズムの指定を含む第四メッセージをもって応答し、該暗号化アルゴリズムとともに使用される暗号化キーＫｃが、乱数と秘密キーＫｉの関数である過程と、
携帯電話が、第四メッセージに対して、あるいはネットワーク基幹設備のその後のメッセージに対して、暗号化キーＫｃと指定された暗号化アルゴリズムを用いて応答する過程とを含み、
ネットワーク基幹設備が、ネットワーク基幹設備に送信されたＰ個のメッセージに対する応答時間Δの物理的測定値を取得し、各メッセージに対する統計的データΔに対する応答時間に統計的拒絶試験を適用して、ネットワーク基幹設備に由来するＰ個のメッセージに対する各応答時間が、統計的データΔに対応しないときに、携帯電話との通信を中断することを特徴とする方法。
第６に、
第５に記載の方法において、統計的データΔが、取得パラメータの組み合わせを基礎とすることができることを特徴とする方法。
第７に、
第５または第６に記載の方法において、統計的データΔが、１秒に相当し、多次時間Δの場合、それぞれのΔｉが１秒に等しいことを特徴とする方法。
第８に、
第５〜第７のいずれか一つに記載の方法において、統計的拒絶試験が、平均値と標準偏差の推定量に対する正規性試験に基づいていることを特徴とする方法。
第９に、
第８に記載の方法において、平均値と標準偏差が、ｐ番目のメッセージに対する最後のＮ個の応答時間の標本に対して計算され、Ｎは１０〜１００００の間に含まれることを特徴とする方法。
第１０に、
第９に記載の方法において、Ｎの大きさが１００程度であることを特徴とする方法。
第１１に、
第９に記載の方法において、Ｎの大きさが１０００程度であることを特徴とする方法。
第１２に、
第９に記載の方法において、Ｎの大きさが１００００程度であることを特徴とする方法。
第１３に、
第５〜第１２のいずれか一つに記載の方法において、統計的データΔが、１秒を超えず、多次元時間Δの場合、それぞれのΔｉが、１秒を超えないことを特徴とする方法。
第１４に、
第８〜第１３のいずれか一つに記載の方法において、平均値と標準偏差が、周波数で計算されることを特徴とする方法。
第１５に、
第５〜第１２のいずれか一つに記載の方法において、統計的データΔが、一定の値Ｃ秒を超えず、多次元時間Δの場合、それぞれのΔｉが、Ｃｉ秒を超えないことを特徴とする方法。
第１６に、
第５〜第１５のいずれか一つに記載の方法において、応答時間Δを測定する基幹設備の要素が、携帯電話が接続されている基地局であることを特徴とする方法。
第１７に、
第５〜第１６のいずれか一つに記載の方法において、応答時間Δを測定するｓ基幹設備の要素が、携帯ネットワークのアクセス確立または通信確立に介入するネットワークの要素であることを特徴とする方法。
第１８に、
第５〜第１７のいずれか一つに記載の方法において、プロトコルの層、または使用されたプロトコルが何であるかを問わず、携帯とネットワークの間で交換されたメッセージの全体が、応答時間の測定および通信拒絶統計試験の実施対象となることができることを特徴とする方法。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、特別な設備を必要とすることなく、容易に実施可能であり、異常な接続またはトランザクションの請求を拒絶する有効な技術を提供することができる。
【００３５】
特に、本発明によると、ＧＳＭプロトコルを用いたネットワークにおける安全性レベルの確保に有効な手段を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、非制限的な例として挙げられ、本発明を一切制限しない付属の図面を参照して、下記の説明を読むことによって明らかになるだろう。
【００３７】
図１は、本発明による方法の過程と、それを実施するための機器の概念図である。
図２は、使用する暗号化アルゴリズムを特定するメッセージに対する許容応答遅延決定態様を示すグラフである。
【００３８】
図示されたこの例は、ガウス型の応答時間分配に基づくが、もちろん本発明を一切限定しない。
【００３９】
単純化と明確さおよび簡潔のために、説明は第四メッセージの送信とその応答の受信に対する遅延時間Δの測定の実施に関するものであるが、この同じ原理を、例えば第二メッセージの送信と関連する応答の間、あるいは他の一切のメッセージとその関連する応答の間についての、遅延時間Δの測定に適用できる。
【００４０】
図１は、無線連絡１０３によってＧＳＭ網であるネットワーク１０４の基幹設備の基地局１０２に接続された携帯電話１０１を示している。
実際には、基地局１０２は、有線網、あるいは他の接続手段によってＧＳＭ網の基幹設備の残りの部分に接続されている。
この基幹設備は、少なくとも一つのＢＳＣ（Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、基地局コントローラ）と、それに基地局１０２が依存しているＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒ、携帯サービス通信交換局）を含んでいる。
推奨実施態様において、基幹設備によって実行される本発明の過程は、実際にはＧＳＭの基幹設備の上述の要素によって実行される。
実際には、携帯電話１０１が接続されるネットワーク基幹設備の任意の要素が、これらの過程を実行することができる。
【００４１】
本書の説明において、携帯電話、基地局、ＢＳＣ、その他の機器に動作が供与される。
実際には、所与の機器について、これらの活動は、この機器のマイクロプロセッサによって実施される。
前記マイクロプロセッサは、前記機器のメモリ内に登録された命令コードによって操作される。
通信は、前記機器の接続インターフェースを介して行われる。
【００４２】
この例において、ＧＳＭアーキテクチャア内での実行を対象とする。
実際には、本発明の教示は、ネットワークへの接続プロトコルがＧＳＭ網と同じ弱点を示すであろう電気通信網のすべてのアーキテクチャアに適合させることができる。
【００４３】
以下の説明において、基地局１０２と、携帯電話１０１が接続しようとするＧＳＭ網の基幹設備を同一視する。
【００４４】
図１には、ＧＳＭ網であるネットワーク１０４に、このネットワーク１０４の端末である携帯電話１０１を接続しようとするときに、携帯電話１０１によって実行されたＩＭＳＩ送信過程１０５が示されている。
ＩＭＳＩ送信過程１０５において、携帯電話１０１は、接続請求メッセージを送信する。
この接続請求メッセージが、第一メッセージ１１８である。
この接続請求メッセージは、基幹設備１０２に向けて送信される。
この接続請求メッセージは、少なくとも端末および／または携帯電話１０１を使用する人の識別子を含んでいる。
実際には、この識別子は、ＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ、国際移動体加入番号）番号、または、ＴＭＳＩ（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）である。
【００４５】
ＩＭＳＩ送信過程１０５からＩＭＳＩ処理過程１０６に移行して、基幹設備１０２が、第一メッセージを処理する。
この処理の際に、基幹設備１０２は、ＩＭＳＩ番号（またはＴＭＳＩ）を用いて、このＩＭＳＩ番号に関連する情報を、基幹設備の中から検索する。
これらの情報の中に、ＡＵＣ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｅｎｔｅｒ、認証交換局）の中に保存された秘密キーＫｉが存在する。
秘密キーＫｉは、ＩＭＳＩ識別子に固有の、従ってネットワーク１０４に接続するために携帯電話１０１を用いる使用者に固有の二進語である。
この秘密キーＫｉは、ＩＭＳＩ番号と同じ資格で、使用者のＳＩＭカード内にも記録されている。
従って、携帯電話１０１は、ＩＭＳＩ値にも、ＳＩＭカード内に格納された秘密キーＫｉを用いる認証要求にもアクセスできる。
【００４６】
実際には、ネットワーク１０４は、交換の至適化を工夫して三重項（ＲＡＮＤ、ＳＲＥＳ、Ｋｃ）を、前もって計算する。
ネットワークは、従って認証過程（１０７、１０８、１０９、１１０）に進むために利用可能な三重項の一つを使用する。
【００４７】
ＩＭＳＩを介して加入者をいったん識別すると、基幹設備は擬確率的二進語ＲＡＮＤを生成する。
【００４８】
ＩＭＳＩ処理過程１０６から第一メッセージに対する応答メッセージの、基幹設備１０２によるＲＡＮＤ送信過程１０７に移行する。
この応答が、第二メッセージ１１９である。
第二メッセージは、ＩＭＳＩ処理過程１０６で生成された二進語ＲＡＮＤを少なくとも含んでいる。
この第二メッセージは、質問メッセージとも呼ばれる。
実際、この第二メッセージに対する正しい答えは一つしかなく、ＩＭＳＩ番号に組み合わされた使用者だけが、この正しい答えを生成することを可能にする情報を含むＳＩＭカードを所有している。
言い換えれば、一つの機器だけが正しい答えを生成して質問に答えるのに成功することができる。
【００４９】
ＲＡＮＤ送信過程１０７から携帯電話１０１による第二メッセージの処理過程であるＲＡＮＤ処理過程１０８に移行する。
ＲＡＮＤ処理過程１０８において、携帯電話は、ＲＡＮＤ処理過程１０８において予め携帯電話１０１によって受信した値ＲＡＮＤを、それに対応するＳＩＭカードの認証機能を用いる。
携帯電話１０１内に存在するＳＩＭカードは、このとき、二進語ＳＲＥＳを生成するための暗号化キーとして秘密キーＫｉを用いることによって、第二メッセージ内に含まれる二進語ＲＡＮＤに対して暗号化アルゴリズムＡ８を適用する。
従って、次式のような関係になる。
【００５０】
ＳＲＥＳ＝Ａ８（ＲＡＮＤ、Ｋｉ）
【００５１】
至適化の工夫のために、ＳＩＭカードは、一般的にＳＲＥＳの計算と同時に空路による暗号化キーＫｃの計算に着手する。
この暗号化キーＫｃは、アルゴリズムＡ３に従って秘密キーＫｉで二進語ＲＡＮＤを暗号化することによって得られる。
従って、次式のような関係になる。
【００５２】
Ｋｃ＝Ａ３（ＲＡＮＤ、Ｋｉ）
【００５３】
このＳＲＥＳおよび暗号化キーＫｃの生成手順は、ＧＳＭプロトコルの一部となる。
従って、携帯電話１０１内に存在するＳＩＭカードに知られていても正常である。
同じ理由から、この手順は基幹設備１０２にも知られている。
【００５４】
ＲＡＮＤ処理過程１０８から二進語ＳＲＥＳのＳＲＥＳ送信過程１０９に移行する。
ＳＲＥＳ送信過程１０９において、携帯電話１０１は、生成された値ＳＲＥＳをＳＩＭカードによって知らされ、第二メッセージに対する応答である第三メッセージ１２０に従って、値ＳＲＥＳを基幹設備１０２に送信する。
第三メッセージは、少なくとも二進語ＳＲＥＳを含んでいる。
【００５５】
ＳＲＥＳ送信過程１０９から、基幹設備１０２による第三メッセージの有効なＳＲＥＳ処理過程１１０に移行する。
基幹設備１０２は、実際に、二進語ＲＡＮＤ、秘密キーＫｉおよび二進語ＳＲＥＳの生成手順をどれも知っている。
従って、基幹設備１０２も二進語ＳＲＥＳを生成することができる。
従って、基幹設備１０２は、第三メッセージを介して受信した二進語ＳＲＥＳが、暗号化アルゴリズムＡ８を用いる秘密キーＫｉによる二進語ＲＡＮＤの暗号化にきちんと対応するかを確認することができる。
ＳＩＭカードを介して基幹設備と携帯電話１０１だけが秘密キーＫｉを知っている限りにおいて、この手順は、携帯電話１０１に含まれるＳＩＭカードを、ひいてはその所有者を確かな仕方で認証することを可能にする。
【００５６】
ＳＲＥＳ処理過程１１０において、第三メッセージを介して受信した二進語ＳＲＥＳが、確かに基幹設備１０２の予期する語であるとき、通信パラメータ送信過程であるプロトコル送信過程１１１に移行する。
例えば、第二メッセージの送信と関連する応答の間の遅延について、通信拒絶試験を実施する限りにおいて、遅延の測定と拒絶試験は、プロトコル送信過程１１１の前に実施することができる。
受信した二進語ＳＲＥＳが合致しないとき終了過程１１２に移行し、基幹設備１０２は携帯電話１０１との通信を中断する。
【００５７】
プロトコル送信過程１１１において、基幹設備１０２は、通信構成の第四メッセージ１２１を生成し、携帯電話１０１に向けて送信する。
第四メッセージは、少なくとも暗号化アルゴリズムの指定を含んでいる。
実際には、それは堅牢なことで知られているアルゴリズムＡ５／１である。
アルゴリズムＡ５／１は、対称アルゴリズムである。
【００５８】
プロトコル送信過程１１１から、第四メッセージの処理過程であるプロトコル処理過程１１３に移行する。
プロトコル処理過程１１３において、携帯電話は暗号化作動請求を考慮に入れた第五メッセージを生成する。
この第五メッセージ１２２、およびその後の全てのメッセージの内容は、第四メッセージで指定されたアルゴリズムで暗号化される。
使用される暗号化キーは、暗号化キーＫｃである。
【００５９】
第五メッセージは、いったん生成されると、プロトコル承認送信過程１１４において基幹設備１０２に向けて送信される。
基幹設備１０２は、その第五メッセージを受信して、応答受信過程１１５において、それを処理する。
【００６０】
並行して、携帯電話は、電磁環境や作動パラメータに対して実施した各種の測定結果を含む第六メッセージ（例えば、ＳＡＣＣＨメッセージ）を送信する。
この第六メッセージおよびその後の全てのメッセージの内容は、第五メッセージが送信されるとすぐに暗号化される。
【００６１】
基幹設備１０２が、二進語ＲＡＮＤ、秘密キーＫｉおよび暗号化キーＫｃの生成手順を知っている限りにおいて、暗号化キーＫｃを生成し、プロトコル承認送信過程１１４から携帯電話１０１によって送信されたメッセージを解読し、暗号化キーＫｃを用いて暗号化されたメッセージを送信することができる。
【００６２】
暗号化キーＫｃは、携帯電話１０１と基幹設備１０２の間に開かれたセッションのキーである。
暗号化キーＫｃは、携帯電話１０１と基幹設備１０２の間で交換されたメッセージの内容を暗号化するために、セッションの間を通じて用いられる。
セッションは、携帯電話１０１と基幹設備１０２の間の接続が何らかの理由で中断されたときに終結する。
【００６３】
周知の如く、ＧＳＭプロトコルは、第四メッセージ内で指定されたアルゴリズムが、このように対称アルゴリズムＡ５／２でありえることを予見している。
【００６４】
理論的には、従って、ハッカーが、一方では基幹設備１０２の、他方では携帯電話１０１のふりをする不正侵入機器１２３を、携帯電話１０１と基幹設備１０２との間に置く可能性がある。
言い換えれば、不正侵入機器１２３は、このとき携帯電話１０１と基幹設備１０２との間の仲介の役割を果たす。
不正侵入機器１２３は、プロトコル送信過程１１１まで完全に受動的であり、携帯電話１０１と基幹設備１０２との間の中継の役割しか果たさず、それによってＩＭＳＩ、二進語ＲＡＮＤおよび二進語ＳＲＥＳを知ることが可能になる。
反対に不正侵入機器１２３は、第四メッセージ１２１がアルゴリズムＡ５／２を指定する様に、第四メッセージ１２１を修正する。
この場合、このように修正された第四メッセージを受信する携帯電話１０１は、アルゴリズムＡ５／２を用いて通信を継続し、特に第四メッセージに対するその応答は、Ａ５／２を用いて暗号化される。
不正侵入機器１２３は、このとき、第五およびまたは第六メッセージを解読し、それによって暗号化キーＫｃと第五メッセージの内容を取得するために、コードＡ５／２の弱点を使用する。
暗号化キーＫｃを知って、不正侵入機器１２３は、携帯電話１０１の使用者の身元を詐取して、事実上、ネットワーク１０４に侵入する。
この瞬間から、不正侵入機器１２３の使用者は、通信を自分の好きな様に偽装するか、あるいは単に携帯電話１０１の通信を傍受することができる。
従って、不正侵入機器１２３が、第四メッセージに、しかも好きな様に応答する。
【００６５】
本発明およびこの例で、プロトコル送信過程１１１において、基幹設備１０２は、第四メッセージを送信したときに、クロノメータ（図示は省略）を始動させる。
応答受信過程１１５において、基幹設備１０２は、第四メッセージに対する応答を受信する。
この応答を受信したときに、基幹設備１０２は、プロトコル送信過程１１１で始動したクロノメータを停止する。
これによって、第四メッセージに対する携帯電話１０１の応答時間を知ることができる。
計測したこの時間が、所定の遅延時間Δより大きいとき、基幹設備１０２は、携帯電話１０１との通信を中断し、応答受信過程１１５から通信中断終了過程１１６に移行する。
そうでなければ、応答受信過程１１５から、接続継続過程１１７に移行して、携帯電話１０１との通信を継続する。
【００６６】
これは拒絶試験に他ならない。
なぜなら、第五メッセージが所期の時間内に到着しないとき、それは単に拒絶されるからである。
統計拒絶と言われるのは、拒絶するか拒絶しないかの決定が、統計に依存するからである。
【００６７】
この処理形態は、適切である。
なぜなら、脆弱化したとはいえ、アルゴリズムＡ５／２への攻撃には、暗号化キーを見つけるために、ある数の暗号化されたメッセージが必要だからである。
攻撃の説明において、暗号化されたメッセージは、フレームＳＡＣＣＨである。
これらのフレームの内の２つが、暗号化キーＫｃの再構築に必要である。
しかるに、これらのフレームは、ＧＳＭ網の無線伝達システムの構造上、４８０ミリ秒で分割される。
そのために、正規応答時間に最低限４８０ミリ秒の遅延が追加される。それに、キーの値を抽出するために必要な計算時間は、含まれない。
このある時間が、第四メッセージに対する携帯電話１０１の見かけ応答遅延を長くする。
この第四メッセージに対する応答遅延が長すぎると、不正侵入の可能性があり、通信を中断しなければならない。
【００６８】
Δは任意に、例えば、通常の平均応答遅延を知っている１または２秒を選ぶことができる。
【００６９】
また、Δを基地局１０２の環境に適合させることもできる。
例えば、基幹設備１０２は、基地局、ＢＳＣまたはＭＳＣについて、第四メッセージに対する平均応答遅延を計算することができる。
この平均は、例えば、基地局１０２、またはその基地局が依存しているＢＳＣ、またはその基地局が依存しているＭＳＣに対する、携帯電話の最後の接続の試みＮの回数について実施することができる。
実際には、Ｎは１０〜１０００の間に含まれる。
必要な計算能力を有するときは、Ｎを１００００以上とすることもできる。
【００７０】
平均μを知った後、この平均に対する許容範囲を定義することが可能になる。
例えば、Δはμ＋１秒になる。
【００７１】
別の変型において、最後のＮ回の成功した接続の試みについての標準偏差σも計算される。
このときは、μ＋少なくとも２倍のσ（さらには３倍のσ）に等しいΔが選択される。
この２ないし３σの値が、ガウスの法則の枠内で誤った拒絶の可能性を１％未満にする。
この変型において、Δが決して１秒を超えない様に決定することもできる。
この場合、次式のようになる。
【００７２】
Δ＝ｍａｘ（μ＋２σ，１）
【００７３】
基幹設備１０２に、計算の負担をかけすぎないよう、特定の頻度、例えば、全ての成功した接続の試みＮについてしか、平均と標準偏差を計算しないことも可能である。
【００７４】
別の変型において、変数Δは多次元であり、ネットワーク基幹設備によって送信された別個のＰ個のメッセージに対する応答時間についてのＰ回の遅延測定に対応する。
このとき拒絶統計は、測定された遅延の分布関数の理論的データの基礎と、それら関数の統計的推定値との上に一度に構築することができる。
このように統計試験は、測定ベクトルの発生可能性の拒絶仮説に基づいて構築される。
【００７５】
これらの計算を実行するために、基幹設備１０２は、第四メッセージに対する応答を取得するのにかかった時間を、最後のＮ回の成功した接続の試み（多次元の枠内ではＮ×Ｐ測定）について、メモリに保持しなければならない。
このメモリに保持したデータは、成功した接続の試みのつど更新される。
ここでもデータの取得、または測定標本の取得という言い方をする。
従って、基幹設備１０２は、これらの計算を可能にするメモリを含んでいる。
基幹設備１０２は、第四メッセージに対する応答遅延の測定を、基幹設備１０２に可能にさせるクロノメータも含んでいる。
【００７６】
別の変型において、拒絶試験は（ガウスまたはノルマルの法則に対する）正規性試験に基づいている。
【００７７】
本発明による応答受信過程１１５の試験に合格すれば、接続は成功である。
接続の成功が少なすぎるとき、基幹設備はΔを任意に増加させる。
これは、例えば、最後のＮ回の試みで、少なくとも５０％の試みが失敗であるときに生じる。
【００７８】
本発明において、時間計測に用いられた時間の基礎は秒では表されず、マイクロプロセッサを制御するクオーツの周波数から計算されるか、あるいは遅延計算を引き受けるＧＳＭ網の要素の他の一切の反復時間的モチーフから計算される。
【００７９】
本発明の別の変型において、遅延は、別個のネットワークの複数の要素（例、ＢＴＳ、ＢＳＣとＭＳＣ）について評価され、拒絶試験は、同じ通信（または通信の確立）に対応する各種の遅延の収集から計算される。
【００８０】
推奨の変形において、応答時間測定を実施する基幹設備の要素は、携帯電話１０１が接続されている基地局である。
実際、このようにして、特に携帯電話１０１の伝達に関して、電磁環境をもっともよく考慮に入れられる。
【００８１】
なお、ここで、上述の本発明は、有利には一切のプロトコルスタック（ＩＰ、フレーム・リレイ、Ｘ２５、など）および一切のタイプのトランザクション（電子トランザクション、電子署名、ＥＤＩ、など）に移し替えることができる。
【００８２】
ＧＳＭ携帯電話の場合に応用した本発明の変型において、実際にはΔは次元Ｐ＝２のベクトルであり、第一次元Δ１が第二メッセージ１１９の応答遅延に対応し、第二次元が第四メッセージ１２１に対する応答遅延時間Δ２に関するものであるとみなされる。
この変型において、このとき拒絶試験は、次式で規定される型による。
【００８３】
Δｒ＝ａ［μ（Δ１）＋２σ（Δ１）］＋ｂ［μ（Δ２）＋２σ（Δ２）］
【００８４】
上記型の、遅延時間Δ１とΔ２の正規化された線形組み合わせとすることができる。
ここで、ａ＋ｂ＝１、σは標準偏差、μは平均である。
この場合、拒絶試験は、Δｒに関するものである。
ある接続の試みについて、第二メッセージ１１９の応答時間がｄ１、第四メッセージ１２１の応答時間がｄ２であるとき、（ａ×ｄ１＋ｂ×ｄ２）は、Δｒ未満でなければならない。
このため、拒絶試験を実施する要素は、Δ１とΔ２について統計的データを持たなければならない。
この場合、Δをベクトルと考えるとき、メッセージに対する他の応答時間、送信出力、受信出力などをはじめとするが、これらに限定されない多数のパラメータを拒絶試験に導入することができる。
これらのパラメータのそれぞれを組み合わせて、Δｒを生成することができる。
端末とネットワークの間の通信の実施の枠内においては、いかなる測定可能な人為の物理量、時間、出力等も本発明の実施に用いることができる。
測定された物理量は、この物理量の理解のもと、物理的測定値を与える。
単純化のために、物理的測定値は、単に測定値とも呼ばれる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による方法の過程と、それを実施するための機器の概念図
【図２】使用する暗号化アルゴリズムを特定するメッセージに対する許容応答遅延決定態様を示すグラフ
【符号の説明】
【００８６】
１０１  携帯電話
１０２  基地局／基幹設備
１０３  無線連絡
１０４  ネットワーク
１０５  ＩＭＳＩ送信過程
１０６  ＩＭＳＩ処理過程
１０７  ＲＡＮＤ送信過程
１０８  ＲＡＮＤ処理過程
１０９  ＳＲＥＳ送信過程
１１０  ＳＲＥＳ処理過程
１１１  プロトコル送信過程
１１２  終了過程
１１３  プロトコル処理過程
１１４  プロトコル承認送信過程
１１５  応答受信過程
１１６  通信中断終了過程
１１７  接続継続過程
１１８  第一メッセージ
１１９  第二メッセージ
１２０  第三メッセージ
１２１  第四メッセージ
１２２  第五メッセージ
１２３  不正侵入機器
【図１】
2005143117.tif 000003
【図２】
2005143117.tif 000004