【手続補正書】
【提出日】平成17年8月1日(2005.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      無線通信におけるリプレイアタックを防ぐシステムおよび方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも1つの局を含み、通信網においてリプレイアタックを防ぐシステムであって、少なくとも１つの局が、
移動局からの公開安全パラメタおよび認証署名を受信し、認証署名は公開安全パラメタおよび秘密安全パラメタの両方を使用して発生され、
移動局により通信された公開安全パラメタを移動局により前に使用された少なくとも１つの公開安全パラメタと比較し、
移動局により通信された公開安全パラメタが前に使用された場合は、新しい公開安全パラメタを移動局に送り、かつ秘密安全パラメタと新しい公開安全パラメタとに基づいて新しい認証署名を少なくとも1つの局に発生かつ送信するように移動局に要求するように構成されたシステム。
【請求項２】少なくとも１つの局がインフラストラクチャー構成要素の組合せである請求項１のシステム。
【請求項３】インフラストラクチャー構成要素の組合せが、
基地局と、
移動切換センターと、
ホーム配置レジスタと、
を含む請求項２のシステム。 
【請求項４】認証センターと、
訪問者配置レジスタと、
をさらに含む請求項２のシステム。
【請求項５】通信網において移動局を認証するシステムであって、
移動局からの公開安全パラメタおよび認証署名を受信し、認証署名は公開安全パラメタおよび秘密安全パラメタの両方を使用して発生され、
移動局により通信された公開安全パラメタを移動局から前に受信された少なくとも１つの公開安全パラメタと比較し、
移動局により通信された公開安全パラメタが前に受信された移動局の公開安全パラメタと一致するなら、移動局からの同一性の付加的確認を要求する少なくとも1つの局を含むシステム。
【請求項６】通信網において移動局を認証する局であって、
移動局からの公開安全パラメタおよび認証署名を受信する手段と、ここに認証署名は公開安全パラメタおよび秘密安全パラメタの両方を使用して発生され、
移動局により通信された公開安全パラメタを移動局から前に受信された少なくとも１つの公開安全パラメタと比較する手段と、
移動局により通信された公開安全パラメタが前に受信された移動局の公開安全パラメタと一致するなら、移動局からの同一性の付加的確認を実行する手段とを含む局。  
【請求項７】通信網において加入者を認証する方法であって、
公開チャレンジ手順を実行し、
公開チャレンジ手順に応答する加入者から放送安全パラメタおよび認証署名を受信し、
加入者により送信された放送安全パラメタが加入者から前に送信されたパラメタと一致するか否かを決定し、ここに前に送信されたパラメタは前の公開チャレンジ手順から受信され、
放送安全パラメタが前に送信されたパラメタと異なるなら、加入者により送信された放送安全パラメタを署名発生アルゴリズムに入力として使用して認証署名を発生させ、かつ発生された認証署名が加入者から受信された認証署名と一致するか否かを検査し、
放送安全パラメタが加入者により前に送信された放送安全パラメタと一致するなら、秘密チャレンジ手順を実行するステップを含む方法。
【請求項８】局の範囲内で作動している少なくとも１つの移動局からの伝送を受信する受信機と、
第1の受信された伝送と第2の受信された伝送とを比較する比較器と、ここに第1の受信された伝送と第2の受信された伝送は局により送られたチャレンジに応答して移動局の認証情報を各々搬送し、
第1の受信された伝送の認証情報と第2の受信された伝送の認証情報とを処理し、第2の受信された伝送の認証情報が第1の受信された伝送の認証情報と一致することを比較が示すなら、第2の受信された伝送を送った移動局を再チャレンジするように構成されたプロセッサとを含む、通信網内の局。
【請求項９】通信網内の移動局の同一性を確認する方法であって、
基地局から移動局へチャレンジを送信し、
基地局において第1の受信された伝送と第2の受信された伝送を比較し、ここに第1の受信された伝送と第2の受信された伝送はチャレンジに応答して移動局を識別する認証情報を含み、
第2の受信された伝送の認証情報が第1の受信された伝送の認証情報と一致することを比較結果が示すなら、基地局から第2の受信された伝送の発信元へ再チャレンジを送信するステップを含む方法。
【請求項１０】通信網において移動局を認証するシステムであって、
移動局から信号を受信し、通信網に接続を許可する前に移動局を認証する少なくとも１つの基地局を含み、移動局が網に接続する同様に識別された移動局により前の試みにおいて使用された公開安全パラメタと同じである公開安全パラメタを使用して通信網へ接続することを試みるなら、各基地局は一つしかないチャレンジ手順を実行するように構成されたシステム。
【請求項１１】公開安全パラメタが少なくともＲＡＮＤを含む請求項１０のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
発明は全般的に移動電話システムのような無線通信システムに関する。なお特に、発明は移動電話システムにおける認証手順に関する。
２．関連技術の記述
電話会社が領域内にセルラー通信を最初に導入するとき、その最初の焦点は容量、適用範囲を確立すること、および新顧客をリストに入れることである。その網が成長するとき、電話会社はその顧客によりその設備の使用から利益を作ることを期待する。しかし、セルラー電話詐欺およびクローニングは、特に通信システムを利益可能に運転するための可能性に重要な衝撃を与える。クローニングは合法な加入者ユニットの同一性を把握するため合法な加入者ユニットの複製であり、かくして非認可電話サービスをもたらす。かかる活動はまた問題およびシステムユーザに実質的な不便を起こす。米国セルラー通信工業会（ＣＴＩＡ）によれば、クローニングによる歳入の年間全体損失は１ビリオンドルを超えた。
【０００２】
認証手順が今や移動電話サービスへの詐欺接続に反抗するために使用される。ここに使用されるように、認証は加入者ユニットの同一性を確認するため蓄積された情報の変換および処理を参照する。認証手順は、IS-54B、IS-136、またはIS-95標準電話のような標準コンプライアント電話ユニットの同一性を正当と認めるため網により実行される。典型的に、認証手順は使用される空中インターフェイスプロトコル（即ちＣＤＭＡまたはＴＤＭＡ）と無関係である。
【０００３】
図１は１つまたはそれ以上の移動局を有する典型的な移動通信システムの絵入り図である。移動電話システム（ＭＴＳ）100は典型的に無線周波数（ＲＦ）チャンネルを使用している複数の移動局（ＭＳ）と通信しているインフラストラクチャー構成要素112を含む。インフラストラクチャー構成要素は基地局（ＢＳ）110、移動切換センター（ＭＳＣ）130、ホーム配置レジスタ（ＨＬＲ）150、認証センター（ＡＣ）160、および訪問者配置レジスタ（ＶＬＲ）155を含む。ＢＳ110はＭＳ120およびＭＳＣ130間と空中インターフェイスを提供する。ＭＳＣ130は全ての通信チャンネルおよびプロセスを整合し、公共切換電話網（ＰＳＴＮ）140のような網にＢＳ110のための接続を提供する。ＨＬＲ150は加入者データベース152を含む。加入者データベース152は各加入者の移動確認番号（ＭＩＮ）および電子的通し番号（ＥＳＮ）を保持する。共に取られたＭＩＮおよびＥＳＮは各ＭＳを一つしかないとして確認する。
【０００４】
典型的に、ＭＳＣ130はまた訪問者配置レジスタ（ＶＬＲ）155を含む。しかし、ＶＬＲ155はシステムの分離された構成要素であってもよい。ＶＬＲ155はＨＬＲ150における永久的加入者データベースと同様に局部的、一時的加入者データベース157を保持する。ＨＬＲ150およびＶＬＲ155からの情報はシステム接続を正当と認め、かつ特定の請求計算に対する請求書を正当と認めるために使用される。ＭＳＣ130はまたＨＬＲ150を通してＡＣ160と入出力する。ＶＬＲ155およびＭＳ120は各々、認証のために使用されるデータを作る少なくとも３つの情報片、移動のＭＩＮ、移動のＥＳＮおよび移動と組合された共有秘密データ（ＳＳＤ−Ａ）と接続を持つ。ＳＳＤ−Ａは典型的に認証キー（Ａ−キー）から由来する。各ＭＩＮおよび組合されたＥＳＮは特定の合法な加入者を確認するために使用され得る一つしかない組合せを表す。Ａ−キーは各個々の加入に一つしかない秘密の値である。例えば、Ａ−キーはＭＳ120のメモリに記憶された64ビット暗号方式可変キーであってもよい。Ａ−キーは、例えば移動局が特定の加入者に供給するため最初のサービスに置かれるとき、ＭＳ120のキーパッドから一度入力されてもよい。Ａ−キーは典型的にその値が危うくされるとき以外は変更されないままである。ＭＩＮおよびＥＳＮは空中を伝送され得るが、Ａ−キーは空中を伝送されない。
【０００５】
北アメリカのシステムにおいて、ＭＳの認証は“ＣＡＶＥ”（セルラー認証および音声暗号）アルゴリズムとして共通に引用されたプロセスを利用する。ＣＡＶＥアルゴリズムは、32ビット線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）、16の8ビット混合レジスタ、および256記入事項一覧表を有するソフトウエア互換非線形混合関数である。ＣＡＶＥアルゴリズムの更なる詳細は共通暗号方式アルゴリズムセルラー標準を参照する。認証は、ＭＳ120および認証署名を発生するデータの共通セットでＣＡＶＥアルゴリズムを実行するシステムのインフラストラクチャー構成要素112の両方を必要とする。もしＭＳ120により発生された認証署名がインフラストラクチャー構成要素により発生された認証署名と合致するなら、そのときＭＳ120の同一性が認証され、電話サービスへの接続が許可される。そうでなければＭＳ120による網への接続の試みは拒絶される。
【０００６】
認証は一つしかないチャレンジまたは放送チャレンジの何れかにより実行され得る。一つしかないチャレンジにおいて、“ＲＡＮＤ”はシステムに接続を要求するＭＳ120に伝送される。ＲＡＮＤは典型的に認証プロセスに使用される任意に発生された値である。一つしかないチャレンジのためのＲＡＮＤは典型的に24ビットディジタル値である。ＭＳ120はＲＡＮＤを受信し、受信されたＲＡＮＤ、ＳＳＤ−Ａおよび認証署名を計算する他のデータを使用しているＣＡＶＥを実行する。認証署名は典型的に8ビットディジタル値である。ＭＳ120はＲＡＮＤおよび計算された認証署名をインフラストラクチャー構成要素112に伝送する。インフラストラクチャー構成要素112は同様に、ＳＳＤ−Ａの記憶値、ＭＩＮおよびＥＳＮに基づいて認証書名を計算するためＣＡＶＥを使用する。もしＭＳ120から受信された認証署名がインフラストラクチャー構成要素112により独立に計算された認証署名に合致するなら、そのときＭＳ120はサービスするために接続を許可される。そうでないならＭＳ120はサービスするための接続を拒否される。
【０００７】
対称的に、放送チャレンジにおいて、インフラストラクチャー構成要素は、接続を要求されたただ1つのＭＳ120のみにＲＡＮＤを送るよりはむしろ公用の放送チャンネル（例えばセルラーページングチャンネル）で全ＭＳ120にＲＡＮＤを放送する。放送チャレンジは時々“地球全体のチャレンジ”として引用される。典型的に、新しいＲＡＮＤが発生され、時おり伝送される。ＭＡ120がサービスのため接続を要求するとき、ＭＳ120はインフラストラクチャー構成要素112と何らかの通信に先だって、最新の放送ＲＡＮＤに基づいて認証署名を計算する。一例において、ＭＳ120は、ＲＡＮＤの8つの最も重要なビットおよび計算された認証署名を確認のためインフラストラクチャー構成要素112に伝送する。インフラストラクチャー構成要素112がサービスの要求とともに認証署名を送るので、認証署名の確認はサービスのため接続を要求しているＭＳ120で直ちに始めることが出来、それにより呼び処理における遅れを最少化する。
【０００８】
放送チャレンジは一つしかないチャレンジよりも早い呼び設定をもたらすけれども、クローン電話、または他の詐欺侵入者が普通“リプレイアタック”として知られた方法により、システムに非認定の接続を得ることを可能にした。リプレイアタックは侵入者が合法な加入者であるように現れることを許容する。結果として、侵入者は合法な加入者に請求される呼びを作り得る。リプレイアタックによれば、侵入者は認定されたＭＳ120とインフラストラクチャー構成要素112との間で伝送される情報を監視する。侵入者は認定されたＭＳ120によりインフラストラクチャー構成要素112に伝送されたＲＡＮＤおよび認定署名を記憶する。呼びが終了するとき、侵入者は合法加入者により前もって送られるように同じＲＡＮＤおよび認定署名を含んでいるサービスの要求を伝送する。もしＲＡＮＤが計算された認定ＭＳ120以来傍受された認定署名と変わっていなかったなら、そのとき認定ＭＳ120を所有している加入者が侵入者のサービス使用のため請求書を送られる。
【０００９】
ＣＡＶＥアルゴリズムに入力するときダイヤルされた番号を使用するようなリプレイアタックを防ぐための従来の試みは成功しなかった。移動体の始めの呼びのためダイヤルされた番号のサブセットがＭＩＮの代わりにＣＡＶＥアルゴリズムへの入力として使用された。ダイヤルされた番号が典型的に各呼びで変わるので、ＣＡＶＥアルゴリズムに入力としてダイヤルされた番号を使用することは、２つの呼びが同じ番号で作られない限り、各呼びの一つしかない認証署名をもたらす。しかし、各呼びに一つしかないことが最もありそうなので、認定プロセスは典型的にダイヤルされた最後の番号の予定番号を使用するであろう。多くの場合、認定呼びのダイヤルされた番号は、呼びを好んで逆に用いることなく非認定呼びのダイヤルされた番号に付随され得る。それ故、認定ＭＳ120により作られた呼びのため発生されるように、インフラストラクチャーは同じ認証署名を発生するであろう。さらに、もし非認定ＭＳが操作者補助呼びまたは直接補助操作者を通して作られる呼びを傍受し、システムを接続する傍受情報（即ち、ＲＡＮＤおよび認証署名）を使うなら、システムへの詐欺接続は有効である。多くの無線サービス提供者が要求された番号に直接ユーザを接続する直接補助サービスを今や要請しているので、多くのユーザはシステムへ接続を得るためにただ“441”のみをダイヤルするであろう。従って、認定ユーザにより作られるべき操作者補助呼びを待つことにより、詐欺ユーザはシステムへの非認定接続を得ることが出来る。
【００１０】
それ故、システムへの非認定接続を受けにくい認証プロセスの無線通信技術が必要である。
【００１１】
発明の概要
移動電話システムのような通信網における局の同一性を確認する方法および装置が開示される。開示された方法および装置はリプレイアタックを受けにくい。さらに、開示された方法および装置は比較的短い遅れを有する認証プロセスを実行する。開示された方法および装置は特許請求の範囲により定義されたような本発明を含む。
【００１２】
開示された方法および装置は、通信網内にある第２局（例えば、インフラストラクチャー構成要素）に第１“安全パラメタ”（例えば、ＲＡＮＤ）および認証署名を通信する第１局（例えば、移動局）を備える。この開示の目的のため、安全パラメタは、認証署名を発生するため、通常のＣＡＶＥ(セルラー認証および音声暗号)アルゴリズムのような、署名発生（“ＳＧ”）アルゴリズムに入力として使用され得るどのような信号、パターンあるいは値でも定義される。認証署名は、入力されている１つまたはそれ以上の安全パラメタに応答してＳＧアルゴリズムからの出力である信号、パターンあるいは値として定義される。入力安全パラメタの各一つしかないセットが、他のいかなる入力安全パラメタセットの結果として出力される認証署名に似ていない認証署名を作ることが好ましい。
【００１３】
第２局は第１局から第１安全パラメタと認証署名を受信する。もし第１安全パラメタが第１局から前に受信された第１安全パラメタの各予定の数と異なっているなら、そのとき第２局は第１局を認証（即ち、同一性を確認）するため通常の手順を実行する。一度第２局が第１局を認証したなら、第１局は通信網に接続を許可される。もし第１安全パラメタが、第１局が接続を得るために最近試みた第１局により伝送された第１安全パラメタの一つと同じであるなら、そのとき第２局は“一つしかないチャレンジ”を実行する。
【００１４】
開示された方法おとび装置の他の実施例において、第１局が以前に通信網と接続されたか否かにより決定がなされる。もし第１局が前に通信網に接続されていたなら、そのとき接続が第１局へ許可される前に一つしかないチャレンジ手順が第２局により初期化される。
【００１５】
発明の詳細な記述
発明の上記および他の態様、特徴および利点は、添付図面と組合せて読まれるであろう以下の詳細な記述を参照することによりさらに良く理解されるであろう。
【００１６】
方法および装置が移動電話システム（ＭＴＳ）における移動局の同一性を確認するために開示される。開示される方法および装置は、各移動局が予定の時間内にただ一度安全値（“ＲＡＮＤ”またはＲＡＮＤを含む情報の特定のセットから発生された認証署名のような）の特定のセットを使用出来ることを確保する。各ＭＳが予定の時間内に一度だけ特定の安全値を使用できることにより、“リプレイアタック”の危険が除去される。開示される方法および装置は請求の範囲で請求された本発明を含む。しかし、発明の範囲は請求の範囲により排他的に決定されるべきである。
【００１７】
図２はＭＴＳ300のインフラストラクチャー構成要素312および認定ＭＳ320（例えば、ＭＴＳ300を運転するサービス提供者と正当な請求書勘定を有するＭＳ）間のチャレンジ/応答を示す。ＭＳ321は侵入者（即ち、非認定ユーザ）である。開示された方法および装置の一実施例において、インフラストラクチャー構成要素312は基地局（ＢＳ）310、移動切換センター（ＭＳＣ）330、ホーム配置レジスタ（ＨＬＲ）350、認証センター（ＡＣ）360、および訪問者配置レジスタ（ＶＬＲ）355を含む。ＭＴＳ300は好ましくは一つしかないおよび放送チャレンジの両方を実行することが可能である。インフラストラクチャー構成要素312は空中リンク340を通して全てのＭＳ320に放送安全値（“放送ＲＡＮＤ”のような）を伝送（ＢＳ310を経て）する。放送安全値は、好ましくは以下に記述されるように、“放送認証”プロセスに使用される任意に発生された値である。時折、放送安全値が変わり、新しい放送安全値が全てのＭＳ320に放送される。以下の記述から明らかになるように、要求される一つしかないチャレンジの数を減少するため放送安全値をよりしばしば変えることと、新しい放送安全値を発生しかつ放送するため、要求される一般費用を減少するように放送安全値をあまり変えないこととの間にはトレイドオフがある。放送安全値がＲＡＮＤである場合に、開示された方法および装置は、好ましくはＲＡＮＤが如何なる頻度で変えられるべきであるかを教える任意の工業標準を遵守して作動する。
【００１８】
特定のＭＳ320がインフラストラクチャー構成要素312を通して最初の時に電話サービスを接続することを企てるとき、ＭＳ320は放送安全値を最初に受信しなくてはならない。放送安全値は、認証署名を発生するためＣＡＶＥ（セルラー認証および音声暗号）アルゴリズムのような署名発生（“ＳＧ”）アルゴリズムへ複数の入力の1つとして提供される。ＳＧアルゴリズムへの他の入力は、好ましくは移動確認番号（“ＭＩＮ”）、電子的通し番号（“ＥＳＮ”）、およびＭＳ320と組合された共有秘密データ（“ＳＳＤ−Ａ”）値を含む。ＥＳＮおよびＭＩＮ値の各特定対は特定のＭＳを同一と認める。ＳＳＤ−Ａ値は秘密アルゴリズムを使用する“キー”値から発生される。キー値およびＳＳＤ−Ａ値は空中を決して伝送さない。
【００１９】
一度ＭＳ320が認証署名を発生したなら、ＭＳ320は一組の安全値を空中を越えてインフラストラクチャー構成要素312に伝送する。開示された方法および装置の一実施例によれば、一組の安全値は以下を含む。（１）認証署名、（２）ＳＧへの入力として使用される完全な放送安全値、その放送安全値の一部、またはその放送安全値を表す何らかの値の何れか、（３）ＥＳＮ、および（４）その認証署名を発生するために使用されるＭＩＮ。ＳＳＤ−Ａ値および特定のＳＧアルゴリズムがこの情報を傍受するかもしれない誰にも知られないので、侵入者は、将来安全値が変化するとき認証署名を無関係に発生するためこの情報を使用することが出来るであろう可能性がない。
【００２０】
インフラストラクチャー構成要素312は伝送される一組の安全値内の少なくとも幾つかの値に注目する。例えば、一実施例において、インフラストラクチャー構成要素312は放送安全値が認証署名を発生するためＭＳ320により使用されたことに注目する。代わりにインフラストラクチャー構成要素312により注目された安全値はそれ自身認証署名である。開示された方法および装置の一実施例によれば、インフラストラクチャー構成要素312は、放送安全値または認証署名のような安全情報の部分を記憶する。開示された方法および装置の特別な実施例によれば、インフラストラクチャー構成要素312は、各ＭＳ320のため複数の安全値（または安全値の値を表す値）を記憶するため十分なメモリ容量を装備される。代わりに、インフラストラクチャー構成要素312は、各ＭＳ320の一つの安全値（または安全値の値を表す値）を記憶するために配置されたメモリのみを有してもよい。
【００２１】
次にＭＳ320が電話サービスを接続することを試みるとき、ＭＳ320は最新の放送安全値および認証署名を計算するためＭＩＮ、ＥＳＮ、およびＳＳＤ−Ａを使用する。もし放送安全値がシステムを接続する最後の試み以来変わっていたなら、そのときＭＳ320は新しい放送安全値（または代表値）および認証署名でＥＳＮおよびＭＩＮを伝送するであろう。この場合、プロセスは、ＭＳ320がシステムに接続する最初の試みを成した場合と必須的に同一となるであろう。
【００２２】
しかし、もし放送安全値が、システムに接続する移動体の最後の試み以来変わらなかったなら、そのとき計算された認証署名の値および放送安全値は、システムに接続を得るために前の試みに使用されたそれらの値と同じであるであろう。即ち、ＳＧに同じ入力を与えられるので、ＳＧからの出力は第2接続試みでも同じになるであろう。
【００２３】
ＭＳ320は、放送安全値（または代表値）、計算された認証署名、ＥＳＮおよびＭＩＮを空中リンク340aを超えてインフラストラクチャー構成要素312に伝送する。インフラストラクチャー構成要素312は、受信した一組の安全値の１つまたはそれ以上をそのＭＳ320からインフラストラクチャー構成要素312により前に受信された記憶安全値（または代表値）と比較する。例えば、開示された方法および装置の一実施例によれば、インフラストラクチャー構成要素312は受信された放送安全値をＭＳ320から前に受信された放送安全値と比較する。代わりに、インフラストラクチャー構成要素312はＭＳ320により送られた完全な組の情報を検査することが出来る。他の代替において、ＭＳ320が接続試みにおいて異なる放送安全値を使用する各時間に検査された情報が変化する限り、安全値または代表値（認証署名のような）より他の情報のある部分が検査される。この場合、インフラストラクチャー構成要素312はＭＳ320からの前に受信された同じ安全情報（例えば、ＲＡＮＤまたは同じ値を有する認証署名）を有するので、インフラストラクチャー構成要素312は、ＭＳ320がシステムを接続することを許可されるであろう前にＭＳ320の同一性の付加的な確認を必要とするであろう。開示された方法および装置の一実施例によれば、付加的な確認は、インフラストラクチャー構成要素312が一つしかないチャレンジ認証手順を始めることにより実行される。代わりに、インフラストラクチャー構成要素312は放送安全値に変化を強要でき、ＭＳ320が新しい安全値を使用している放送チャレンジに応答するよう要求する。他の実施例において、他の方法がその同一性を確認するためにＭＳ320を強要するために使用されてもよい。
【００２４】
もし付加的な確認手順が、ＭＳ320が認定された（例えば、十分な成果が一つしかないチャレンジからの結果である）ことを示すなら、ＭＳ320は合法な加入者であること、および侵入者（例えば、ＭＳ321）でないことを考慮される。従って、インフラストラクチャー構成要素312はＭＳ320を電話サービスに接続することを許可する。
【００２５】
しかし、もし非認定ＭＳ321が認定ＭＳ320からの伝送を監視することにより認証データ（例えば、RAND、認証署名、ＥＳＮおよびＭＩＮ）を捕らえても、この非認定ＭＳ321は付加的な確認プロセスを失敗するであろう。例えば、もしＭＳ321が一つしかないチャレンジに応答するようインフラストラクチャー構成要素312が要求したなら、ＭＳ321はインフラストラクチャー構成要素312から提供された一つしかないチャレンジ安全値から新しい認証署名を無関係に発生せねばならないので、ＭＳ321は適切に答えられない。代わりに、もしインフラストラクチャー構成要素312が放送安全値を変化し、それから新放送安全値を使用している放送チャレンジにＭＳ321が応答するよう要求されたなら、ＭＳ321は成功的にそうすることが出来ない。これは放送チャレンジが新放送安全値に基づいた新認証署名の無関係な発生を今や要求するからである。
【００２６】
インフラストラクチャー構成要素312内の各特定構成要素の機能が開示された方法および装置の一実施例から他へ変化するかもしれないことが理解される。しかし、かかる各構成要素は、ＭＳ320がシステムに接続を以前に試みたか否か、もしそうならＭＳ320からの更なる確認を要求するプロセスを試みたか否かを決定するため実行される機能を除いて必須的に普通である。
【００２７】
開示された方法および装置の一実施例において、インフラストラクチャー構成要素312は基地局310、ＭＳＣ330、ＨＬＲ350、ＡＣ360、およびＶＬＲ355を含み、ＭＳＣ330は放送安全値を発生する。放送安全値はＢＳ310に通信される。ＢＳ310は放送安全値をＭＳ320に伝送する。ＭＳ320が網300から通信サービスを接続することを試みるとき、ＭＳ320はＢＳ310に以下の情報を送り返す。ＭＳ320は放送安全値（あるいは安全値の値に基づいて発生された値）の一部、ＭＩＮの写し、ＥＳＮおよびこれらのパラメタを使用してＭＳ320により発生された認証署名を送る。これらの各パラメタはＨＬＲ350に通信される。ＨＬＲ350はＭＳ320がシステム300に登録されたか否かを決定する。もしＭＳ320が登録されたとＨＬＲ350が決定するなら、そのときＨＬＲ350に通信されたパラメタはＡＣ360に通信される。ＡＣ360はＭＳ320（ＭＩＮとＥＳＮにより同一と認められた）が同じ放送安全値を使用して以前にシステムを接続することを試みたか否かを検査する。もしそうでないなら、ＡＣ360は認証署名を無関係に発生するためＭＩＮ、ＥＳＮ、ＳＳＤ−Ａ、および放送安全値を使用する。ＡＣ360は発生された認証署名がＭＳ320から受信された認証署名と同じであることを確保するために検査する。
【００２８】
もしＡＣ360により発生された認証署名がＭＳ320から受信された認証署名と合致しないなら、あるいはもしＭＳ320が同じ放送安全値を使用して網から接続サービスを既に試みたことをＡＣ360が決定するなら、そのときＡＣは一つしかないチャレンジ安全値を発生するであろう。ＡＣ360は一つしかないチャレンジ安全値を新しい認証署名（“一つしかない認証署名”）を発生するために使用するであろう。一つしかないチャレンジ安全値および一つしかない認証署名はともにＭＳＣ330に通信される。ＭＳＣ330は一つしかないチャレンジ安全値のみをＢＳ310に通信する。ＢＳ310は一つしかないチャレンジ安全値をＭＳ320に伝送する。ＭＳ320は、ＭＩＮ、ＥＳＮ、一つしかないチャレンジ安全値、およびＳＳＤ−Ａを使用してＭＳ320が独立に計算した一つしかない認証署名を応答する。ＢＳ310はＭＳ320からの一つしかない認証署名を受信する。ＢＳ310はそれからＭＳＣ330に署名を通信する。ＭＳＣ330はＭＳ320から受信された一つしかない認証署名をＡＣ360からＭＳＣ330に提供された一つしかない認証署名と比較する。もしそれらが合致するなら、ＭＳ320は合法であるとみなされる。
【００２９】
もしＭＳ320が訪問者であるとＭＳＣ330が決定するなら、ＶＬＲ355はＨＬＲ350により別な方法で実行されるであろう機能を実行するために使用される。
【００３０】
しかし、ＡＣ360のような一つの構成要素により実行されるような上述の機能が、ＨＬＲ350、ＶＬＲ355、あるいはＭＳＣ330のような他の構成要素により等しく良く実行され得ることは明らかである。
【００３１】
図３はＭＳＣ330の構成要素を示す。図３に示されるように、ＭＳＣは好ましくは処理装置301、受信機303およびメモリ305を含む。受信機は外部源からの信号を受信できるどんな受信装置でもよい。開示された方法および装置の一実施例によれば、受信機は、陸線を経て基地局に結合された装置に共通に見出されるような通常の受信機である。処理装置301は受信機303に接続される。処理装置はここに単一の処理装置として示される。しかし、単に処理機能を表す処理装置が、マイクロプロセッサのように信号処理実在物により実行されても、インフラストラクチャー構成要素312を通して分布された複数の処理実在物により実行されてもよいことはこれらの技術に熟練したものに理解されるであろう。それにも拘わらず、必要な処理は、通常のマイクロプロセッサおよび/またはディジタル信号処理装置が開示された方法および装置の全ての必要な機能を実行できることである。
【００３２】
図４は開示された方法および装置の一実施例において、認証プロセス中に実行されるステップを示す流れ図である。図２に記述されたシステムは図４のステップを実行するために使用されてもよい。図４に示されるように、プロセスはステップ400で始まる。ステップ410で、特定のＭＳ320が電話サービスを接続することを試みるとき、ＭＳ320は同一性データ（例えば、ＭＩＮ/ＥＳＮ）、以前に受信された安全値、および組合された認証署名を含んでいる一組の安全値を伝送する。ＭＳ320はまた、もし望まれるなら他のデータも伝送してもよい。典型的に、ＭＳ320は、ＭＳＣ330により前の放送中、あるいはインフラストラクチャー構成要素312と前の一つしかないチャレンジ手順中、インフラストラクチャー構成要素312からの以前に受信された放送安全値を得る。ステップ430で、インフラストラクチャー構成要素312は、ＭＳ320がインフラストラクチャー構成要素312から同じ組の安全値を使用しているサービスを以前に得たか否かを決定する。代わりの実施例において、インフラストラクチャー構成要素312は安全値の組のある部分が以前にＭＳ320により接続サービスに使用されたか否かを検査する。
【００３３】
もしＭＳ320が以前に安全値の同じ組を使用してサービスを接続しなかったことをインフラストラクチャー構成要素312が決定したなら、そのときステップ440で、インフラストラクチャー構成要素312はＭＳ320から受信された安全値を記憶する。ステップ450で、インフラストラクチャー構成要素312はＭＳ320から受信された認定署名の値を確認する。即ち、検査は期待された認定署名の値（例えば、ＭＳ320により使用されたようなＳＧに同じ入力を使用してインフラストラクチャー構成要素312により独立に計算された値）について成される。認定署名の確認後、処理はステップ470に進む。
【００３４】
もし他方、ＭＳ320が以前に安全値の同じ組を使用してサービスを接続したことをインフラストラクチャー構成要素312がステップ430で決定したなら、そのとき処理はステップ460に進む。ステップ460において、インフラストラクチャー構成要素312は、ＭＳ320からの一つしかないチャレンジ手続の応答を要求するような、ＭＳ320の付加的確認を実行する。以上注目されるように、一つしかないチャレンジ手続は、インフラストラクチャー構成要素312からＭＳ320への少なくとも一つしかない安全値の変更、およびＭＳ320からインフラストラクチャー構成要素312への一つしかないチャレンジ署名の変更を含む。
【００３５】
ステップ470で、インフラストラクチャー構成要素312は、ＭＳ320がステップ450または460で実行された認証手順を通過したか否かを決定する。決定は、期待される認証署名を計算するためＭＳ320により実行されるように、同じＳＧアルゴリズム（例えば、ＣＡＶＥアルゴリズム）を実行することにより達成される。インフラストラクチャー構成要素312は期待される認証署名をＭＳ320により計算された認証署名と比較する。もし２つの署名が合致するなら、そのとき処理はステップ480に進み、ＭＳ320は電話サービスに接続を許可される。もし２つの署名が合致しないなら、そのとき処理は490に進み、ＭＳ320はサービスのための接続を否認される。処理はステップ499で終了する。
【００３６】
以上の観点において、発明が侵入抵抗認証手順を有する無線システムおよび方法のため、長い間の不変の要望を克服することが評価されるであろう。この発明の認証処理を実行することにより、侵入の可能性は最少化される。この発明の認証処理を打ち破るためには、侵入者は認証データを得るのみならず空中に伝送されないＳＳＤ−Ａを得なければならない。発明はその精神または必須の特徴から離れることなく他の特別な形として実施されてもよい。記述された実施例は、図示のみに制限されず全てに関して考慮されるべきである。それ故、発明の範囲は前述よりはむしろ請求の範囲により示される。請求の範囲の均等の意味および範囲に入る変化はこの範囲内に包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
１つまたはそれ以上の移動局を有する典型的な移動通信システムの絵入り図。
【図２】
移動切換センターおよび移動局間のチャレンジ/応答対話の絵入り図。
【図３】
ＭＳＣの構成要素の図。
【図４】
認証プロセスの作動中遂行されるステップを記述するフローチャート。
【符号の説明】
300…移動電話システム（ＭＴＳ）、312…インフラストラクチャー構成要素、320…移動局（ＭＳ）、310…基地局（ＢＳ）、330…移動切換センター（ＭＳＣ）、350…ホーム配置レジスタ（ＨＬＲ）、360…認証センター（ＡＣ）、355…訪問者配置レジスタ（ＶＬＲ）、321…侵入者、301…処理装置、303…受信機、305…メモリ