(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動無線局と、この移動無線局との間で通信を行う無線基地局と、この無線基地局との間で通信を行うセンタ局とからなる移動無線通信システムにあって、前記移動無線局と前記無線基地局との間で通信を開始するに先立って前記移動無線局の正当性を確認するための認証を行う、移動無線通信システムにおける認証方法において、
前記センタ局が各移動無線局を識別する固有値として発行し、有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と、前記符号（Ｒ）に基づいて前記センタ局が不可逆演算により算出した秘密符号（Ｓ）とを認証に先立って、前記無線基地局から前記移動無線局に公開鍵暗号プロトコルにより送信し、前記移動無線局が受信した前記符号（Ｒ）と前記秘密符号（Ｓ）とを記憶する第１ステップと、
認証手続が開始されると、前記移動無線局と前記無線基地局との間で前記符号（Ｒ）と前記秘密符号（Ｓ）とを用いた零知識証明プロトコルによる通信を行って認証を行う第２ステップと、
前記符号（Ｒ）に含まれる付加情報（Ａ）が表す有効期限が切れている場合に、前記認証後、前記センタ局において決定される新しい有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と新たに算出される秘密符号（Ｓ）とを前記無線基地局から前記移動無線局に前記公開鍵暗号プロトコルにより送信し、前記移動無線局が受信した前記新しい有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と前記新たな秘密符号（Ｓ）とを記憶する第３ステップと、
を含むことを特徴とする移動無線通信システムにおける認証方法。
【請求項２】
請求項１に記載の認証方法において、
前記秘密符号（Ｓ）は、前記符号（Ｒ）に基づき以下の計算式に基づいて算出されることを特徴とする移動無線通信システムにおける認証方法。
Ｒ＝Ｓ2 ｍｏｄＮ
ただし、Ｎは前記センタ局が選択した２つの大きな素数ｐ，ｑの積。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動無線通信システムにおける移動無線局の正当性を確認するための認証方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動無線通信システムは移動無線局と、この移動無線局との間で通信を行う無線基地局と、この無線基地局との間で通信を行い無線基地局を統括するセンタ局とから構成されている。移動無線局は無線基地局を介して他の移動無線局または固定局との間で通信を行うことができる。
このような移動無線通信システムにおいて、移動無線局と無線基地局との間で通信を開始するに先立って移動無線局の正当性を確認するための認証が通常行われる。このような移動無線端末の正当性の確認、すなわちユーザの認証を行うために、センタ局は加入者移動無線局のデータをデータベース化して保有している。そして、センタ局もしくは別途認証データベースを備えた認証センタがユーザである移動無線局の正当性の認証を行っていた。
【０００３】
図２は移動無線通信システムの構成を示す図である。
複数の移動無線局１０1 ，１０2 ，…１０N は無線インタフェースを介して無線基地局２０1 ，２０2 ，…２０N と接続され、さらにエアインタフェース１０２を介してセンタ局１００と接続される。センタ局１００内には交換機１０１が設けられており、この交換機１０１により各無線基地局２０1 ，２０2 ，…２０N の接続制御を行っている。
またセンタ局１００内には共通線信号網１０４に接続された位置情報データベース１０３が設けられており、この位置情報データベース１０３により移動無線局１０1 ，１０2 ，…１０N の現在位置を確認し、最適な無線基地局を選択して移動無線局が通信を行うように制御する。
【０００４】
このセンタ局１００はディジタル網として構成されており、公衆網２００とＰＳＴＮ１５０を介して接続されている。また公衆パケット網１６０を介しても公衆網２００と接続されており、さらに公衆パケット網１６０は信号網１７０を介して加入者情報データベース１８０と接続されている。
加入者情報データベース１８０はこの移動無線通信システムに加入しているすべての移動無線局１０1 ，１０2 ，…１０N の加入者情報を蓄積しており、前述した移動無線局の認証を行うためのデータベースとして用いられる。
このように認証は、当該移動無線局の正当性を確認するものであり、移動無線局と基地局とが通話を開始するに先立ってこの認証処理が行われる。
従来の移動無線通信システムにあっては、この認証のための動作は無線基地局２０1 ，２０2 ，…２０N を介して移動無線局１０1 ，１０2 ，…１０N から送られてきた移動無線局からのデータに基づき、センタ局１００が加入者情報データベース１８０を参照し認証処理を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように移動無線局の認証をセンタ局１００が行う場合、無線基地局２０（２０1 ，２０2 ，…２０N）とセンタ局１００との間で認証のための手続きが必要となり、このため、無線基地局２０とセンタ局１００との間にパケット通信が発生することになる。
このような認証のためのパケット通信は、パケット通信料が発生するため移動無線通信システムのサービス会社にとっては望ましくない通信となる。
すなわち、このようなパケット通信は位置登録動作などと同様に、システムを利用する移動無線局に課金することができない料金であるためである。また移動無線局が多数存在する場合には、このような認証手続きに多くのパケット通信を必要としセンタ局１００の負担が増大する。
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、認証のためのパケット通信の発生を減少させるとともに、センタ局における処理を軽減させることのできる移動無線通信システムにおける認証方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動無線局と、この移動無線局との間で通信を行う無線基地局と、この無線基地局との間で通信を行うセンタ局とからなる移動無線通信システムにあって、前記移動無線局と前記無線基地局との間で通信を開始するに先立って前記移動無線局の正当性を確認するための認証を行う、移動無線通信システムにおける認証方法において、前記センタ局が各移動無線局を識別する固有値として発行し、有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と、前記符号（Ｒ）に基づいて前記センタ局が不可逆演算により算出した秘密符号（Ｓ）とを認証に先立って、前記無線基地局から前記移動無線局に公開鍵暗号プロトコルにより送信し、前記移動無線局が受信した前記符号（Ｒ）と前記秘密符号（Ｓ）とを記憶する第１ステップと、認証手続が開始されると、前記移動無線局と前記無線基地局との間で前記符号（Ｒ）と前記秘密符号（Ｓ）とを用いた零知識証明プロトコルによる通信を行って認証を行う第２ステップと、前記符号（Ｒ）に含まれる付加情報（Ａ）が表す有効期限が切れている場合に、前記認証後、前記センタ局において決定される新しい有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と新たに算出される秘密符号（Ｓ）とを前記無線基地局から前記移動無線局に前記公開鍵暗号プロトコルにより送信し、前記移動無線局が受信した前記新しい有効期限を表す付加情報（Ａ）を含む符号（Ｒ）と前記新たな秘密符号（Ｓ）とを記憶する第３ステップと、を含むことを特徴とする。前記認証方法において、前記秘密符号（Ｓ）は、前記符号（Ｒ）に基づき以下の計算式に基づいて算出することができる。
Ｒ＝Ｓ2 ｍｏｄＮ
ただし、Ｎは前記センタ局が選択した２つの大きな素数ｐ，ｑの積。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の認証方法の実施の形態を説明するが、一例として付加情報が有効期限である場合について説明する。
図１は本発明による認証手順を示すシーケンスチャートである。なお、以下の説明においては移動無線局をＰＳ、無線基地局をＢＳ、センタ局をＣＳと略記する。
まずＰＳがＢＳに対して呼設定を要求するメッセージを送信すると、ＢＳはＰＳに対して認証開始を要求するメッセージを送信する。ＰＳはこの認証開始要求メッセージを受信するとＢＳに対して認証開始確認メッセージを送信する。
ここでＰＳからＢＳに送信される認証開始確認メッセージ中には付加情報である有効期限情報Ｖ０を含む識別子ＩＤＯが含まれている。またＰＳは予かじめＣＳから秘密の符号Ｓ０を発行されて記憶している。
【０００８】
ここで秘密の符号Ｓ０はＣＳが以下の計算により算出し、認証に先立ってＢＳからＰＳに公開鍵プロトコルにより送信してＰＳが記憶している。
【０００９】
【数１】
0004592850.tif 000002
【００１０】
なお（１）式の計算により秘密の符号Ｓ０を算出する方法をファイアット−シャミア（Ｆｉａｔ−Ｓｈａｍｉｒ）法という。
次いで、ＰＳの正当性を認証するための認証手続きがＰＳとＢＳとの間で零知識証明プロトコルを用いて実施される。
【００１１】
次ぎにファイアット−シャミア法を用いた零知識証明プロトコルによる認証手順を説明する。
以下に示す▲１▼から▲４▼の手順をｉ＝１，２，３，…，ｎ（ｎは適当に大きい整数）について繰り返す。
▲１▼ＢＳからの認証要求に対してＰＳは乱数Ｒｉを選択しＸｉ＝Ｒｉ2 ｍｏｄＮを算出し、このＸｉをＢＳに送信する。
▲２▼このＸｉを受け取ったＢＳは０または１をランダムに選び、それをＥｉとしてＰＳに送信する。
▲３▼ＰＳは式（２）による計算を行い算出されたｙｉをＢＳに送信する。
【００１２】
【数２】
0004592850.tif 000003
【００１３】
▲４▼ＢＳは受信したｙｉを用いて式（３）が成立するか否かをチェックする。
【００１４】
【数３】
0004592850.tif 000004
【００１５】
ここで式（３）が成立する場合には、ＢＳからの認証要求に基づき上述した▲１▼〜▲４▼を繰り返す。また式（３）が成立しなかった場合には、認証手続きを停止し認証不可とする。
【００１６】
このようにして▲１▼〜▲４▼の認証手続きが所定の回数ｎだけ繰り返されると、ＢＳは認証可と判断した場合認証終了要求メッセージをＰＳに送信しＰＳはこれを受け取って認証終了確認メッセージをＢＳに送ることにより認証手続きを完了する。
なお上述した認証方法に用いられるファイアット−シャミア法では以下のことは保証（証明）されている。
（１）秘密符号Ｓ０を知っていることをＰＳはＢＳに納得させることができる。
（２）第三者がＰＳになりすますことができるのは、すべてのＥｉを予測できたときであり、その確立は２のｎ乗分の１であり非常に小さい。
（３）ＢＳまたは第三者がどのように巧妙に｛Ｅｉ｝を選ぼうと、秘密符号Ｓ０に関して何も知識を得ることができない。
従ってこのような認証手続きにおいて、誤ってＰＳが認証される確率は非常に少ない。
【００１７】
このような手順によりＰＳの正当性が証明された後、ＢＳは識別子ＩＤＯにより有効期限情報Ｖ０を抽出し、有効期限が切れていなければ通常の発呼手順を継続する。仮に有効期限が切れている場合にはＢＳはＣＳと通信を行い、必要であればセンタ認証を行う。
その後、ＣＳは新しい有効期限情報Ｖ１を含む新しい識別子ＩＤ１を決定し、前回と同様の方法で秘密符号Ｓ１を計算する。この後ＩＤ１、Ｓ１をＢＳからＰＳに送信するが、少なくとも秘密符号Ｓ１は第三者に盗まれないようにＲＳＡ等の公開鍵暗号プロトコルを用いてＰＳに通知する必要がある。
このようにして通知されたＩＤ１、Ｓ１をＰＳは内部に記憶し、次回からの認証において使用する。このようにして有効期限が切れている場合には改めて識別子ＩＤ１及び秘密符号Ｓ１をＢＳからＰＳに送信した後に前述した発呼手順による認証が継続して実行される。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では従来センタ局が関与して行われていた認証手続きを移動無線局と無線基地局との間で閉じて行うようにしたため、認証手続き中にセンタ局へアクセスする手順が省略できることになった。
従って、センタ局へのアクセスによって生ずるパケット通信が削減され利用料金等を引き下げることができる。
さらにセンタ局へのアクセス量が減るためセンタの処理の負担も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による認証手順を示す零知識証明プロトコルシーケンスチャート。
【図２】移動無線通信システムの構成を示す図。
【符号の説明】
ＰＳ    移動無線局
ＢＳ    無線基地局
ＣＳ    センタ局
１０    移動無線局
２０    無線基地局
１００    センタ局
【図１】
0004592850.tif 000005
【図２】
0004592850.tif 000006