(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局の間に安全な通信を提供する方法であって、 
前記中継局が前記基地局から未承諾の（unsolicited）セキュリティーキーを受信することと、
前記中継局が前記移動局からシグナリングメッセージを受信することと、を含み、
前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記シグナリングメッセージを受信した中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを有していない場合に、
前記中継局は、前記未承諾のセキュリティーキーを用いて前記移動局を認証することを特徴とする
方法。
【請求項２】
通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局の間に安全な通信を提供する方法であって、 
前記中継局が前記移動局からシグナリングメッセージを受信すること、を含み、
前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記シグナリングメッセージを受信した中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを有していない場合に、
前記シグナリングメッセージを受信した中継局が前記シグナリングメッセージを受信した後、前記移動局を認証するためのセキュリティーキー要求を前記基地局に伝送し、
前記中継局が、先に送った前記セキュリティーキー要求に応じた前記基地局からの前記移動局を認証するためのセキュリティキーを受信し、
前記中継局が、受信した前記前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを用いて前記移動局を認証することを特徴とする
方法。
【請求項３】
前記シグナリングメッセージの前記受信が、レンジング要求を受信することを含む請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記セキュリティーキーをマスターキーとして受信することをさらに含む請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記マスターキーを認証キー（ＡＫ）として受信することをさらに含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記移動局に対応するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を含む前記シグナリングメッセージを受信することをさらに含み、前記認証が、前記セキュリティキーを用いて前記ＭＡＣを検証することを含む請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記中継局が前記移動局とセキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルおよびトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクのうちの少なくとも１つを実行することをさらに含む請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記中継局がトラフィックキーを生成することと、
前記中継局が前記トラフィックキーを用いて前記移動局に暗号化データを伝送することと、
をさらに含む請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記中継局が異なる基地局のサービスエリアに移動することをさらに含む請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記中継局が前記移動局とセキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルおよびＴＥＫスリーウェイハンドシェイクのうちの少なくとも１つを実行することが、前記移動局とセキュリティーアソシエーション−トラフィック暗号化キー（ＳＡ−ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクおよびＴＥＫスリーウェイハンドシェイクを実行することを含む請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記セキュリティーキーを検証キーとして受信することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記セキュリティーキーを検証キーとして受信することが、前記セキュリティーキーをメッセージ認証コードキー（ＭＡＣＫ）として受信することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局の間に安全な通信を提供する方法であって、
前記中継局が前記移動局からシグナリングメッセージを受信すること、を含み、
前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記シグナリングメッセージを受信した中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを有していない場合に、
前記中継局は前記基地局にキー要求を送信し、
前記基地局は前記キー要求に応じて、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーに基づいて、前記移動局に対応する検証キーを生成し、前記移動局に対応する検証キーを前記中継局に送信し、
前記中継局は、前記移動局に対応する検証キーを用いて、キー検証を実行して前記移動局を識別することを特徴とする
方法。
【請求項１４】
通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局の間に安全な通信を提供する方法であって、
キー事前配布（key pre-distribution）を実行して、前記移動局に対応する未承諾の検証キーを前記中継局に配布することと、
前記中継局が前記移動局からシグナリングメッセージを受信すること、を含み、
前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記シグナリングメッセージを受信した中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを有していない場合に、
前記中継局は、前記移動局に対応する未承諾の検証キーを用いて、キー検証を実行して前記移動局を識別することを特徴とする
方法。
【請求項１５】
キー配布を実行して検証キーを配布することが、メッセージ認証コードキー（ＭＡＣＫ）を配布することを含む請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記移動局がキー検証を実行して前記中継局を識別することをさらに含む請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１７】
通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局の間に安全な通信を提供する方法であって、
前記中継局が前記移動局からシグナリングメッセージを受信すること、を含み、
前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記シグナリングメッセージを受信した中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを有していない場合に、
前記中継局は前記基地局にキー要求を送信し、
前記基地局は前記キー要求に応じて、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーに基づいて、前記移動局に対応する検証キーを生成し、前記移動局に対応する検証キーを前記中継局に送信し、
前記中継局は、前記移動局に対応する検証キーを用いて、キー検証を実行して前記移動局を識別し、
前記移動局は、前記移動局が備える検証キーを用いて、キー検証を実行して前記中継局を識別することを特徴とする
方法。
【請求項１８】
前記基地局と前記中継局との間の通信が無線である請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための中継局であって、
データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、
前記記憶装置にアクセスするよう構成されていると共に、前記命令を実行するときに、移動局から受信したシグナリングメッセージに応じ、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを用いて、前記移動局を認証するよう構成されている少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記記憶装置に、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーが記憶されていない場合には、基地局から受信した未承諾のセキュリティーキーを用いて、前記移動局を認証することを特徴とする
中継局。
【請求項２０】
通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための中継局であって、
データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、
前記記憶装置にアクセスするよう構成されていると共に、前記命令を実行するときに、移動局から受信したシグナリングメッセージに応じ、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを用いて、前記移動局を認証するよう構成されている少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記シグナリングメッセージを送信した移動局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得しており、かつ、前記記憶装置に、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーが記憶されていない場合には、セキュリティーキー要求を基地局に伝送し、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを基地から取得し、取得した前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを用いて、前記移動局を認証することを特徴とする
中継局。
【請求項２１】
前記シグナリングメッセージがレンジング要求である請求項１９または２０記載の中継局。
【請求項２２】
前記セキュリティーキーがマスターキーである請求項１９から２１のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項２３】
前記セキュリティーキーが検証キーである請求項１９から２２のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項２４】
前記シグナリングメッセージが、前記移動局に対応するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を含み、前記認証が前記セキュリティーキーを用いて前記ＭＡＣを検証することを含む請求項１９から２３のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項２５】
前記プロセッサがさらに、前記命令を実行するときに、
前記移動局とセキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルおよびトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクのうちの少なくとも１つを実行するよう構成されている請求項１９から２４のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項２６】
前記セキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルがセキュリティーアソシエーション−トラフィック暗号化キー（ＳＡ−ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクである請求項２５記載の中継局。
【請求項２７】
前記中継局が前記移動局とセキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルおよびＴＥＫスリーウェイハンドシェイクのうちの少なくとも１つを実行することが、前記移動局とセキュリティーアソシエーション−トラフィック暗号化キー（ＳＡ−ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクおよびＴＥＫスリーウェイハンドシェイクのうちの少なくとも１つを実行することを含む請求項２５記載の中継局。
【請求項２８】
前記プロセッサがさらに、前記命令を実行するときに、
トラフィックキーを生成し、かつ
前記トラフィックキーを用いた前記移動局への暗号化データの伝送を発生させるよう構成されている請求項１９から２７のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項２９】
前記中継局が移動中継局である請求項１９から２８のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項３０】
通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための基地局であって、
データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、
前記記憶装置にアクセスするよう構成されていると共に、前記命令を実行するときに、移動局が基地局のカバレッジエリアに入ったという指示（indication）に応じ、認証、許可、およびアカウンティングサーバーから受信した未承諾のマスターキーの中継局への伝送を発生させるよう構成されている少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記中継局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得している移動局からシグナリングメッセージを受信し、かつ、前記中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを備えていない場合には、前記中継局に、前記未承諾のマスターキーを使用して、前記移動局の認証を行なわせることを特徴とする
基地局。
【請求項３１】
前記未承諾のマスターキーが認証キー（ＡＫ）である請求項３０記載の基地局。
【請求項３２】
通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための基地局であって、
データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、
前記記憶装置にアクセスするよう構成されていると共に、前記命令を実行するときに、
中継局から受信したセキュリティーキー要求に応じ、セキュリティーキーの中継局への伝送を発生させるよう構成されている少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
前記中継局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得している移動局からシグナリングメッセージを受信し、かつ、前記中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを備えていない場合には、前記中継局に、前記セキュリティーキー要求に応じて送信したセキュリティーキーを使用して、前記移動局の認証を行なわせることを特徴とする
基地局。
【請求項３３】
安全な通信を提供するシステムであって、
通信ネットワークへのアクセスを提供し、前記ネットワーク上で移動局を認証し、少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、かつ前記少なくとも１つのセキュリティーキーを事前配布（pre-distribute）するよう構成された基地局と、
前記基地局と通信して、事前配布された未承諾のセキュリティーキーを受信する中継局と、を含み、
前記中継局が、ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得している移動局からシグナリングメッセージを受信し、かつ、前記中継局が、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを備えていない場合には、前記未承諾のセキュリティーキーを用いて、前記移動局を認証し、前記移動局に安全なデータ伝送を行ない、
前記セキュリティーキーがマスターキーを含むシステム。
【請求項３４】
前記マスターキーが認証キー（ＡＫ）である請求項２２記載の中継局。
【請求項３５】
前記マスターキーが認証キー（ＡＫ）である請求項３３記載のシステム。
【請求項３６】
安全な通信を提供するシステムであって、
通信ネットワークへのアクセスを提供し、前記ネットワーク上で移動局を認証し、少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、少なくとも１つのセキュリティーキー要求を受信し、かつ前記セキュリティーキー要求に応じて前記少なくとも１つのセキュリティーキーを伝送するよう構成された基地局と、
ＡＡＡサーバー（認証、許可およびアカウンティングサーバー）と認証を行なうことにより、ＡＡＡサーバーからセキュリティーキーを既に取得している移動局からシグナリングメッセージを受信し、かつ、前記移動局を認証するためのセキュリティーキーを備えていない場合に、前記基地局と通信して、前記少なくとも１つのセキュリティーキー要求を前記基地局へ伝送し、前記セキュリティーキー要求に応じた前記基地局からの前記少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、かつ受信した前記移動局を認証するためのセセキュリティーキーを用いて移動局に安全なデータ伝送を提供する中継局と、を含み、
前記セキュリティーキーが認証キー（ＡＫ）および検証キーのうちの少なくとも１つを含むシステム。
【請求項３７】
前記検証キーがメッセージ認証コードキー（ＭＡＣＫ）である請求項２３記載の中継局。
【請求項３８】
前記検証キーがメッセージ認証コードキー（ＭＡＣＫ）である請求項３３または３６記載のシステム。
【請求項３９】
前記基地局と前記中継局との間の通信が無線である請求項１９から２９のいずれか１項に記載の中継局。
【請求項４０】
前記基地局と前記中継局との間の通信が無線である請求項３０から３２のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項４１】
前記基地局と前記中継局との間の通信が無線である請求項３３，３５，３６または３８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先権］
この出願は、２００７年９月４日に出願された米国仮特許出願第６０/９６９，７７３号、２００７年１０月２２日に出願された米国仮特許出願第６０/９８１，７６７号、および２００７年１１月５日に出願された米国仮特許出願第６０/９８５，５３８号の優先権の利益を主張するものであり、これら仮特許出願の全てが、あらゆる目的のためにここに参照として全体として取り込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本開示は通信の分野に関し、より詳細には、通信システムにおいてセキュリティーアソシアーションを確立する、およびハンドオフ認証を実行するシステムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般的な無線ネットワーク環境では携帯電子機器はサービスプロバイダに接続される。より具体的には、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）ネットワーク環境では、中間コネクション（intermediate connections）を介し、クライアント装置が例えばインターネットに接続される。ＷｉＭＡＸは、無線機器に、かなりの距離にわたり通信させることのできる無線ネットワークテクノロジーである。しかしながら、認証および再認証の遅れは、クライアント装置との通信の速度を低下させ、かつＷｉＭＡＸ環境の効率を下げ得る。
【０００４】
図１は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。少なくとも１つの認証、許可、およびアカウンティング（authentication、authorization、and accounting, ＡＡＡ）サーバー１０４によって、少なくとも１つのコネクティビティサービスネットワーク（connectivity service network, ＣＳＮ)１０２に、インターネット１００へのアクセスが提供される。ＣＳＮ１０２はゲートウェイ（ＧＷ）１０６および１０８に接続される。ゲートウェイ１０６および１０８は通常いくつかの基地局（ＢＳ）１１０〜１１５、かかるＢＳの数は所定のエリアのネットワークの需要による、に接続されるが、そうではなくて、単一の基地局のみに接続される場合もある。２つのゲートウェイ１０６および１０８だけが示されているが、必要な基地局の数に応じて、より多いまたはより少ないゲートウェイであってもよい。
【０００５】
図１には例示的なＷｉＭＡＸ環境として６個の基地局が示されているが、利用可能なゲートウェイの数とＷｉＭＡＸ環境におけるネットワークの需要に応じて、より多いまたは少ない基地局が提供されていてもよい。基地局、例えば基地局１１０および基地局１１４は、１つまたはそれ以上のクライアント装置と通信する。クライアント装置は、基地局が無線ネットワークサービスを提供する例えば移動局１２０、１２２および１２４である移動局（ＭＳ）と、基地局が有線または無線ネットワークサービスを提供する例えば加入者局１２６および１２８である加入者局（subscriber stations, ＳＳ）と、を含む。いくつかのクライアント装置のネットワークの要求は単一の基地局によって満たされ、また、単一の基地局は移動局および加入者局両方のネットワークの要求を満たすことができる。
【０００６】
図１に示されるような一般的なＷｉＭＡＸ環境では、移動局１２０が、接続された（associated）基地局、例えば基地局１１０を介して、ゲートウェイ、例えばゲートウェイ１０６に初めてサービスされる度に、移動局１２０を認証することが要される。かかる認証の後、移動局１２０が、元の認証ゲートウェイによる継続してのサービスが可能なエリア内で移動している限り、さらなるゲートウェイの認証は必要ない。しかし、移動局１２０が、異なるゲートウェイ、例えばゲートウェイ１０８によりサービスされるエリアに移動した場合、移動局１２０は該異なるゲートウェイにハンドオーバーされるため、サービスが提供される前にハンドオフ処理の一環としてその異なるゲートウェイは移動局１２０を再認証する必要がある。クライアント装置が認証または再認証されたら、セキュリティーアソシエーション、または、例えば移動局１２０と基地局１１０のような２つのネットワークエンティティ間のセキュリティー情報の共有、が確立され、それら２つのエンティティ間の通信は安全であるということが確保される。
【０００７】
認証プロトコルスタンダードは、先進の認証技術を標準化するために創出された。これらの標準化プロトコルには、例えばＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ認証、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）加入者識別（subscriber identity）の拡張認証プロトコル（extensible authentication protocol, ＥＡＰ）メソッド(ＥＡＰ−ＳＩＭ) およびユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）認証とキー合意の拡張認証プロトコルメソッド（ＥＡＰ−ＡＫＡ）、ならびに／または拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）と遠隔認証ダイヤルインユーザーサービス（ＲＡＤＩＵＳ）プロトコルとの組み合わせ、が含まれ得る。さらに、例えばセキュリティーアソシエーションおよびトラフィック暗号化キー（ＳＡ−ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイク、 ならびにトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）スリーウェイハンドシェイクなどのセキュリティーアソシエーションシグナリングプロトコルのような標準化ハンドシェイクプロトコルは、通信リンク上でセキュリティーアソシエーションを確立するために用いることができる。
【０００８】
ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムでは、これらの標準化技術は基地局と移動局との間で実行される。各標準化認証技術には多重伝送が要されるが、これは認証時間と処理オーバーヘッドを要する。
【０００９】
図２は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄおよび８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムにおける例示的な従来技術の認証および許可のシグナリング図（signaling diagram）である。初期化プロセス２００は、ネットワークサービスを要求する移動局が確実にネットワークへのアクセスを許可されるようにすると共に、移動局と基地局との間にセキュリティーアソシエーションを提供して安全なメッセージ伝送を可能にするために用いられる。例えば、初期化プロセス２００は、先に基地局１１０の範囲内に在圏しており、その後、基地局１１１の範囲内に移動した直後に、移動局１２０との間にセキュリティーアソシエーションを提供するのに用いられる。
【００１０】
初期化プロセス２００の第１ステップにおいて、移動局１２０は、例として、例えばレンジング要求（ranging request）２０２であるシグナリングメッセージおよび例えばレンジング応答（ranging response）２０４であるシグナリングメッセージを含むリンクアップ（link up）プロセスにより、基地局１１１に無線で接続される。次いで、移動局１２０は、ゲートウェイ１０６を介し、ＡＡＡサーバー１０４と、例えばＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６のような複数ステップの認証プロセスを行う必要がある。そして、ＡＡＡサーバー１０４は移動局１２０のマスターセッションキー（master session key, ＭＳＫ）（図示せず）を計算してから該ＭＳＫをゲートウェイ１０６へ転送し、該ゲートウェイはそのキャッシュに該ＭＳＫを保管する。例えばＥＡＰメソッドまたはその他の認証メソッドによる認証の結果、ＡＡＡサーバー１０４、ゲートウェイ１０６、および移動局１２０が知っているＭＳＫの転送がなされる。ゲートウェイ１０６は移動局１２０のためにペアワイズマスターキー２１０および認証キー（ＡＫ）２１２を生成し、ＡＫ２１２を基地局１１１に転送することになる。
【００１１】
移動局１２０は単独でそのメモリにＭＳＫを保持および格納することもでき、かつＡＫ２１２を生成することもできる。続いて、基地局１１１は、ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１４を実行して、移動局１２０に保持されているＡＫが、基地局１１１に保持されているのと同じＡＫ２１２であることを確認する。基地局１１１と移動局１２０に共通して保持されているＡＫ２１２を使用することにより、基地局１１１と移動局１２０の両者が、例えば移動局１２０を識別する共通のメッセージ認証コードキー（ＭＡＣＫ）２１５および共通のキー暗号化キー（ＫＥＫ）２１８のような検証キー（verification key）をそれぞれ計算することができるようになる。ＭＡＣＫ２１５は、移動局１２０および基地局１１１によって生成された認証メッセージ（authenticated message）を識別することができる。ＫＥＫ２１８は、基地局１１１から移動局１２０へのトラフィックキーの配送を保護することができる。基地局１１１および移動局１２０はＭＡＣＫ２１５を用いＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１４を行って、相互に認証することができる。ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１４が成功裏に完了したとき、基地局１１１は、例えばトラフィック暗号化キー（traffic encryption key, ＴＥＫ）２２０のようなトラフィックキーを生成してから、ＫＥＫ２１８を用いＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１６を実行して、移動局１２０とのセキュリティーアソシエーションを確立することができる。ＴＥＫ２２０は通常、基地局１１１によって無作為に生成され、移動局１２０が認証されネットワークへのアクセスを許可された後に移動局１２０と基地局１１１との間で伝送されるデータを暗号化するのに用いられる。ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６は当該分野では周知であるので、これ以上は論じない。
【００１２】
図２に示されるようなＩＥＥＥ ８０２．１６ｄおよび８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる初期化プロセス２００では、基地局１１１および移動局１２０はいずれも同じＴＥＫ２２０、ＫＥＫ２１８、ＭＡＣＫ２１５、およびＡＫ２１２を保持するため、基地局１１１は、基地局１１１および移動局１２０間のチャネル上でデータ伝送が行われるようにするかを制御する。移動局が基地局とセキュリティーアソシエーションを確立した後、あるいは、換言すると、移動局がネットワーク上で通信してもよいという許可が与えられた後、移動局と基地局との間で、ＴＥＫを用いて暗号化されたデータ伝送が行われる。
【００１３】
再度図１を参照すると、オペレーションにおいて、ネットワーク信号がゲートウェイ１０６またはゲートウェイ１０８から基地局１１０〜１１５へ、そしてクライアント装置１２０、１２２、１２４、１２６、および１２８へ移るにつれ、信号の強度と伝送品質は低下することがある。さらに、移動局がそのサービング基地局か  らより遠くへ移動するにつれて、信号および伝送の品質は下がる。信号の品質とカバレッジは、例えば物理的構造、信号干渉、天候ならびに伝送条件およびフォーマットなどの要因の影響を受ける場合もある。よって、カバレッジギャップまたはホールが存在することがあり、それらのエリアでユーザーはネットワークアクセスが制限されるまたはできない可能性がある。
【００１４】
カバレッジギャップを回避するまたは減らすための１つの解決策は、より多くの基地局を提供することであるが、この解決策はコストがかかる。あるいは、例えばＩＥＥＥ ８０２．１６ｊに示されているマルチホップ中継（multi-hop relaying, ＭＲ）のコンセプトを実施するなど、中継局（ＲＳ）を利用することによって、ネットワークは、カバレッジギャップが回避されるもしくは減る、および／またはそのネットワークカバレッジが広がり得る。通常、基地局はそれら中継局と通信し、それら中継局は移動局と基地局への、および、移動局と基地局からの信号を増強および中継するが、それ以外については、認証および／またはセキュリティーアソシエーションの確立には関与しない。
【００１５】
図３は、ＭＲアーキテクチャを有するＩＥＥＥ８０２．１６ｊ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄおよび８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムと同じように、インターネット１００へのアクセスは、例えばＡＡＡサーバー１０４である少なくとも１つのＡＡＡサーバーにより、例えばゲートウェイ１０６である少なくとも１つのゲートウェイを介して実現される。便宜上、インターネット１００、ＣＳＮ１０２、ＡＡＡサーバー１０４およびゲートウェイ１０６をコアネットワーク３００と呼ぶ。ネットワーク３００、具体的にはゲートウェイ１０６は、主として有線コネクション上で基地局３１０〜３１３と通信する。
【００１６】
図３には４つの基地局３１０〜３１３が示されているが、より多いまたは少ない基地局が提供されてもよい。例えば基地局３１０である基地局は、無線伝送により、例えば移動局３２０である１つまたはそれ以上の移動局と直接通信することができる。例えば基地局３１１および基地局３１２である基地局は、例えば移動局３２２、３２４、および３２６である１つまたはそれ以上の移動局と間接的に通信することができる。基地局は通常無線伝送により、例えば中継局３２８、３３０、および３３２である１つまたはそれ以上の中継局と通信するが、これらは有線コネクション上で通信することもできる。中継局３２８、３３０、および３３２は無線伝送により移動局３２２へ／からの信号を増強および中継する。図示されるように、中継局３２８、３３０、および３３２は固定中継局である。しかし、基地局は、例えば移動中継局３３４である移動中継局（ＭＲＳ）と通信することもできる。移動中継局は、例えば列車、飛行機または自動車上にあり、移動局を持つその乗客に対し、移動中継局の移動にしたがって異なる基地局および／または中継局への移動ネットワークアクセスを提供することができる。図３に示されるように、移動中継局３３４は移動局３２４および３２６に無線サービスを提供するが、１つのみの移動局または数個の移動局のネットワークの要求は、単一の移動中継局によって満たされ得る。図示されてはいないが、例えば基地局３１０〜３１３である基地局は、１つまたはそれ以上の加入者局と通信することもできる。数個のクライアント装置のネットワークの要求は、直接または１つもしくはそれ以上の中継局を介し、単一の基地局により満たされ得る。また、中継局３２８、３３０、および３３２は、追加の中継局、追加の移動中継局、および／または追加の移動局に無線サービスを提供することができる。
【００１７】
一部の応用おいては、中継局の使用により、局から局への（station-to-station）（基地／中継）ハンドオフの必要性が高まり、かつ各中継局（移動中継局を含む）の限られたカバレッジエリアのために、かかるハンドオフの処理オーバーヘッドの増加が要されることがある。その上、安全な通信がかかわってくる場合、ある基地／中継局から別の基地／中継局へのハンドオフプロセスにはさらなるオーバーヘッドが要され、通信コネクションの効率、帯域幅または品質が低下することとなり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
開示される実施形態は、上述した１つまたはそれ以上の問題を克服をすることに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
１態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、中継局が、基地局から未承諾の（unsolicited）セキュリティーキーを受信し、かつ、中継局が、移動局からシグナリングメッセージを受信する。また該方法では、中継局が、セキュリティキーを用いて移動局を認証をする。
【００２０】
別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、中継局が、移動局からシグナリングメッセージを受信し、かつ、中継局が、シグナリングメッセージを受信した後、セキュリティーキー要求を基地局に伝送する。また該方法では、中継局が、先に送ったセキュリティーキー要求に応じた基地局からのセキュリティキーを受信し、かつ、中継局が、受信したセキュリティーキーを用いて移動局を認証する。
【００２１】
別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいてターゲット基地局、移動中継局、および少なくとも１つの移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、移動中継局が、シグナリングメッセージをターゲット基地局へ伝送し、該シグナリングメッセージは少なくとも１つの移動局に対応するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を含んでいる。また該方法では、移動中継局が、ターゲット基地局から応答シグナリングメッセージ（responsive signaling message）を受信し、かつ、移動中継局が、ターゲット基地局から、少なくとも１つの移動局に対応する少なくとも１つのセキュリティーキーを受信する。さらに、該方法では、移動中継局が、対応するセキュリティーキーを用いて少なくとも１つの移動局を認証する。
【００２２】
さらに別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための中継局に関する。該中継局は、データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、記憶装置にアクセスするよう構成された少なくとも１つのプロセッサとを含む。少なくとも１つのプロセッサは、命令を実行するときに、移動局から受信したシグナリングメッセージに応じ、基地局から受信した未承諾のセキュリティーキーを用いて移動局を認証するよう構成されている。
【００２３】
別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための中継局に関する。該中継局は、データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、記憶装置にアクセスするよう構成された少なくとも１つのプロセッサとを含む。少なくとも１つのプロセッサは、命令を実行するときに、移動局からシグナリングメッセージを受信した後、セキュリティーキー要求を基地局に伝送し、かつ、先に伝送したセキュリティーキー要求に応じた、基地局から受信したセキュリティーキーを用いて、移動局を認証するよう構成されている。
【００２４】
さらに別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための基地局に関する。該基地局は、データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、記憶装置にアクセスするよう構成された少なくとも１つのプロセッサとを含む。少なくとも１つのプロセッサは、命令を実行するときに、移動局が基地局のカバレッジエリアに入ったという指示（indication）に応じ、認証、許可、およびアカウンティングサーバーから受信した未承諾の認証キー（ＡＫ）の中継局への伝送を発生させるように構成されている。
【００２５】
さらに別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて安全な通信を提供するための基地局に関する。該基地局は、データおよび命令を格納する少なくとも１つの記憶装置と、記憶装置にアクセスするよう構成された少なくとも１つのプロセッサとを含む。少なくとも１つのプロセッサは、命令を実行するときに、中継局から受信したセキュリティーキー要求に応じ、セキュリティーキーの中継局への伝送を発生させるように構成されている。
【００２６】
さらに別の態様において、本開示は、安全な通信を提供するシステムに関する。該システムは、通信ネットワークへのアクセスを提供し、ネットワーク上で移動局を認証し、少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、かつ少なくとも１つのセキュリティーキーを事前配布（pre-distribute）するよう構成された基地局を含む。該システムはさらに、基地局と通信して、事前配布された少なくとも１つの未承諾のセキュリティーキーを受信し、かつセキュリティーキーを用いて認証された移動局に安全なデータ伝送を提供する中継局を含む。 セキュリティーキーは認証キー（ＡＫ）および検証キーのうちの少なくとも１つを含む。
【００２７】
別の態様において、本開示は、安全な通信を提供するシステムに関する。該システムは、通信ネットワークへのアクセスを提供し、ネットワーク上で移動局を認証し、少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、少なくとも１つのセキュリティーキー要求を受信し、かつセキュリティーキー要求に応じて少なくとも１つのセキュリティーキーを伝送するよう構成された基地局を含む。該システムはさらに、基地局と通信して、少なくとも１つのセキュリティーキー要求を基地局へ伝送し、セキュリティーキー要求に応じた基地局からの少なくとも１つのセキュリティーキーを受信し、かつセキュリティーキーを用いて移動局に安全なデータ伝送を提供する中継局を含む。セキュリティーキーは認証キー（ＡＫ）および検証キーのうちの少なくとも１つを含む。
【００２８】
別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、中継局からキー要求を受信してからキー配布を実行して、移動局に対応する検証キーを中継局に配布し、かつ中継局がキー検証を実行して移動局を識別する。
【００２９】
別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、キー事前配布を実行して、移動局に対応する未承諾の検証キーを中継局に配布し、かつ、かつ中継局がキー検証を実行して移動局を識別する。
【００３０】
さらに別の態様において、本開示は、通信ネットワークにおいて基地局、中継局、および移動局間に安全な通信を提供する方法に関する。該方法では、中継局がキー検証を実行して移動局を識別し、かつ、移動局がキー検証を実行して中継局を識別する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［図面の簡単な説明］
図１は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。
【００３２】
図２は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄおよび８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムにおける例示的な従来技術の認証および許可のシグナリング図である。
【００３３】
図３は、マルチホップ中継アーキテクチャを備えるＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。
【００３４】
図４は、選択された中継局が認証中継の中継局（authenticator relay-relay stations）として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムに用いられる例示的な無線通信システムのブロック図である。
【００３５】
図５Ａは基地局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【００３６】
図５Ｂは移動局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【００３７】
図５Ｃは中継局または移動中継局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【００３８】
図６は、選択された中継局が認証中継の中継局として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムにおける例示的な認証および許可のシグナリング図である。
【００３９】
図７は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、必要な認証キーを保持していない。
【００４０】
図８は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は未承諾のキー事前配布（unsolicited key pre-distribution）により認証キーを受信する。
【００４１】
図９は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局はオンデマンド（on-demand）キー配布により認証キーを受信する。
【００４２】
図１０は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応する認証キーを有している。
【００４３】
図１１は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応する認証キーＡＫを有している。
【００４４】
図１２は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していない認証キーを有している。
【００４５】
図１３は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していない認証キーを有している。
【００４６】
図１４は、異なる基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図である。
【００４７】
図１５は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図である。
【００４８】
図１６は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット基地局は異なるゲートウェイと通信し、かつ移動中継局は認証キーを受信すると共に移動局の認証装置（authenticator）として機能できる。
【００４９】
図１７は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。
【００５０】
図１８は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。
【００５１】
［詳細な説明］
本開示の実施形態は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ ＷｉＭＡＸ無線通信システムまたは中継局を採用するその他の無線通信ネットワークシステムにおいて、上述のセキュリティーアソシエーションを提供することができる。移動局と安全なコネクションを確立する、および、移動局にネットワークへのアクセスを提供する能力を、中継局（ＲＳ）に与えることによって、処理オーバーヘッドを大幅に低減することができる。具体的には、ネットワークへのアクセスを求める移動局に対応したセキュリティー材料（security material）を中継局に与えることによって、中継局は、移動局のハンドオフが行われるときに、移動局と迅速にセキュリティーアソシエーションを確立すると共に、移動局の認証および許可を行うことができるようになる。
【００５２】
図４は、選択された中継局が認証中継の中継局（authenticator relay-relay station, ＡＲ−ＲＳ）として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる例示的な無線通信システムのブロック図である。図４において、基地局４００は有線上でネットワーク３００に接続され、受信した信号を増強してＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９に中継する１つまたはそれ以上の中継局４０２および４０４と無線で通信する。図４に示されるように、ＡＲ−ＲＳ４０８は移動中継局である。中継局４０２および４０４、ならびにＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９がネットワーク３００に対するそれらの初期化において認証された後に、基地局４００により、基地局４００のカバレッジエリア内における選択された中継局、例えば中継局４０２および４０４、ならびにＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９に、中継キー（ＲＫ）４１０が配布される。中継キー（ＲＫ）４１０はデータと信号の保護を提供するのに用いられるもので、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｊネットワークにおける中継局間および／または中継局と基地局との間の通信チャネルのデータおよび／または管理メッセージ（management messages）を保護するために用いることができる。セキュリティーゾーンキーと称される共通の特定のタイプの中継キー４１０を保持する基地局４００、中継局４０２および４０４、ならびにＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９によって提供されるネットワークカバレッジエリアは、安全中継ゾーン（ＳＲＺ）４１２と呼ぶことができる。図４では、ＡＲ−ＲＳ４０６によりサービスされる単一の移動局４１４、ならびにＡＲ−ＲＳ４０８によりサービスされる２つの移動局４１６および４１８が示されているが、数個の移動局のネットワークの要求は、単一のＡＲ−ＲＳにより満たされ得る。さらに、ＡＲ−ＲＳ４０８のみが移動中継局として示されているが、ＳＲＺ４１２内における追加のＡＲ−ＲＳが移動中継局であってもよい。
【００５３】
移動局４１４は、基地局４００により初めてサービスされる度に、ネットワーク３００とセキュリティーアソシエーションを確立する必要がある。移動局４１４がＳＲＺ４１２内で移動している限り、さらなるセキュリティーアソシエーションの確立および認証は省くことができる。しかし、移動局４１４が異なる基地局によりサービスされるエリアへ移動するとき、移動局４１４は該異なる基地局へハンドオーバーされるため、その異なる基地局は移動局４１４と別のセキュリティーアソシエーションを確立し、かつ、該異なる基地局がゲートウェイ１０６を介して接続されているかによって、ハンドオフ処理の一環として移動局４１４を認証する必要がある場合がある。かかる再認証および／またはセキュリティーアソシエーションの確立は、移動局４１４へのサービスの提供を遅らせる。
【００５４】
図５ａは、例えば基地局４００である基地局の例示的な構造を説明するブロック図である。基地局４００は、無線通信システムにおいてデータおよび／または伝達される情報（communications）を、１つまたはそれ以上の例えば移動局４１４である移動局、例えば中継局４０２および４０４である中継局、ならびに／または例えばＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９であるＡＲ−ＲＳへ、および、これらから、伝送および／または受信するよう構成された任意のタイプの通信装置であってよい。図５ａに示されるように、各基地局４００は、下記する構成要素のうちの１つまたはそれ以上を含むものとすることができる。コンピュータプログラム命令を実行することで、各種の処理とメソッドを実行するよう構成された少なくとも１つの中央処理装置（ＣＰＵ）５００と、情報およびコンピュータプログラム命令にアクセスしこれらを格納するよう構成されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０２およびリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５０４と、データおよび情報を格納する記憶装置５０６と、テーブル、リスト、またはその他のデータ構造を格納するデータベース５０８と、Ｉ／Ｏ装置５１０と、インターフェース５１２と、アンテナ５１４、などである。これら各構成要素は当該分野において周知であるので、これ以上は論じない。
【００５５】
図５ｂは、例えば移動局４１４である移動局の例示的な構造を説明するブロック図である。図５ｂに示されるように、各移動局４１４は、下記する構成要素のうちの１つまたはそれ以上を含むものとすることができる。コンピュータプログラム命令を実行することで、各種の処理とメソッドを実行するよう構成された少なくとも１つのＣＰＵ５２０と、情報およびコンピュータプログラム命令にアクセスしこれらを格納するよう構成されたＲＡＭ５２２およびＲＯＭ５２４と、データおよび情報を格納する記憶装置５２６と、テーブル、リスト、またはその他のデータ構造を格納するデータベース５２８と、Ｉ／Ｏ装置５３０と、インターフェース５３２と、アンテナ５３４、などである。これら各構成要素は当該分野において周知であるので、これ以上は論じない。
【００５６】
図５ｃは、例えばＡＲ−ＲＳ／移動中継局４０６である中継局または移動中継局の例示的な構造を説明するブロック図である。図５ｃに示されるように、各中継局／移動中継局４０６は、下記する構成要素のうちの１つまたはそれ以上を含むものとすることができる。コンピュータプログラム命令を実行することで各種の処理とメソッドを実行するよう構成された少なくとも１つのＣＰＵ５４０と、情報およびコンピュータプログラム命令にアクセスしこれらを格納するよう構成されたランダムアクセスメモリＲＡＭ５４２およびリードオンリーメモリＲＯＭ５４４と、データおよび情報を格納する記憶装置５４６と、テーブル、リスト、またはその他のデータ構造を格納するデータベース５４８と、Ｉ／Ｏ装置５５０と、インターフェース５５２と、アンテナ５５４、などである。これら各構成要素は当該分野において周知であるので、これ以上は論じない。
I．初期化
【００５７】
図６は、選択された中継局が認証中継の中継局として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ ＷｉＭＡＸ無線通信システムにおける例示的な認証および許可のシグナリング図である。初期化プロセス６００は、ネットワークサービスを要求する移動局が確実にネットワークへのアクセスを許可されるようにすると共に、安全なメッセージ伝送のために移動局、基地局およびＡＲ−ＲＳの間にセキュリティーアソシエーションを提供するのに用いられる。例えばプロセス６００は、移動局４１４がオンとされた直後、またはゲートウェイ１０８に接続された基地局により提供されるカバレッジエリアからＡＲ−ＲＳ４０６により提供されるカバレッジエリア内へ移動した後に、移動局４１４と認証を行い、かつセキュリティーアソシエーションを確立するために用いることができる。先ず、ＩＥＥＥ ８０２．１６プロトコルにしたがい、移動局４１４が例えばレンジング要求（ranging request）６０２であるシグナリングメッセージをＡＲ−ＲＳ４０６へ送信して、移動局４１４がＡＲ−ＲＳ４０６の範囲内に在圏していることを示す。次に、同じくＩＥＥＥ ８０２．１６プロトコルにしたがい、ＡＲ−ＲＳ４０６が移動局認証要求６０４によって基地局４００に認証を要求すると共に、レンジング応答（ranging response）６０６を移動局４１４に伝送して移動局４１４の信号範囲（signal range）およびレンジング要求６０２の受信を確認する。移動局４１４は先に、あるいは、最近、基地局４００およびゲートウェイ１０６を介してネットワーク３００に接続されたことがなかったため、移動局４１４はＡＡＡサーバー１０４とＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証（full authentication）２０６を実行する。ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証プロトコル２０６の結果、ゲートウェイ１０６は、ＡＡＡサーバー１０４からＭＳＫを受信し、次いで移動局４１４のＭＳＫからＰＭＫ６０８およびマスターキー、例えばＡＫ６１０を導出し、格納することとなる。マスターキー、例えばＡＫ６１０は、他のセキュリティー材料および／またはセキュリティーキーを導出することのできるキーである。続いて、ゲートウェイ１０６がＡＫ６１０を基地局４００へ安全に転送する。ゲートウェイ１０６からＡＫ６１０を受信した後、基地局４００は、移動局４１４と中継局４０６との間にセキュリティーアソシエーショを確立するために、ＡＫ６１０を直接ＡＲ−ＲＳ４０６へ転送することができる。移動局４１４は単独でＭＳＫ、ＰＭＫ６０８およびＡＫ６１０を計算することができる。 
【００５８】
１つの例示的実施形態において、 ＡＲ−Ｒ４０６が将来の認証プロトコルを実行し、かつ移動局４１４とセキュリティーアソシエーションを確立できるようにするため、基地局４００は、ＡＫ６１０を含むキー応答（key response）６１４をＡＲ−ＲＳ４０６に伝送する。ＡＲ−ＲＳ４０６は先ず、ＡＫ６１０からＫＥＫ２１８および例えばＭＡＣＫ６１８である検証キーを導出することができる。次に、ＡＲ−ＲＳ４０６は、移動局４１４と、ＭＡＣＫ６１８に保護されたＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１４を局所的に（locally）実行することができる。ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク手続２１４が成功裏に完了したとき、ＡＲ−ＲＳ４０６は、ＴＥＫ６１６として用いる乱数を生成すると共に、ＫＥＫ２１８に保護された、例えばＴＥＫ６１６であるトラフィックキーを移動局４１４へ安全に転送することができる。最終的に、ＡＲ−ＲＳ４０６と移動局４１４は、ＴＥＫ６１６を用いてそれらの間のデータ伝送を保護し、かつＭＡＣＫ６１８を用いて相互に認証を行うことができるようになる。
【００５９】
図６は、選択された中継局がＡＲ−ＲＳとして機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムにおける例示的な認証および許可を説明している。当業者は、図６のＡＲ−ＲＳが例えばＡＲ−ＲＳ４０８である移動中継局であってよいことを理解するであろう。また当業者は、ＡＫ６１０をＡＲ−ＲＳ４０６に送信するかわりに、基地局４００は異なるセキュリティー材料を例えばＡＲ−ＲＳ４０６である中継局に送信できることも理解するであろう。例えば、ＡＫ６１０を受信した後、基地局４００は、ＡＫ６１０を送信するかわりに、ＡＫ６１０を用いてＭＡＣＫ６１８を生成し、ＭＡＣＫ６１８を中継局４０６へ送信することができる。中継局４０６はＭＡＣＫ６１８を用いて移動局のアイデンティティー（identity）を認証または検証することができる。移動局４１４およびＡＲ−ＲＳ４０６は、ＭＡＣパケットのペイロードまたはデータコンポーネント内のＭＡＣをチェックして、互いに認証を行うことができ、これにより相互に識別することができる。
II．基地局内ハンドオフ（Intra-Base Station Handoffs）
【００６０】
図７は、同じ基地局に接続された現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは現在、必要なＡＫを保持していない。ハンドオフプロセス７００は、ターゲットＡＲ−ＲＳにネットワークサービスを要求する移動局が確実にネットワークへのアクセスを許可されるようにすると共に、移動局とＡＲ−ＲＳとの間にセキュリティーアソシエーションを提供することで安全なメッセージ伝送を可能とするために用いられる。例えば、ハンドオフプロセス７００は、図６にて上述したプロセスを通し、ＡＲ−ＲＳ４０６によってすでに認証された移動局４１４を、ＡＲ−ＲＳ４０６からＡＲ−ＲＳ４０７へハンドオフするのに用いることができ、ここで、ＡＲ−ＲＳ４０７は、移動局４１４に関連したＡＫ、すなわちＡＫ６１０を、そのメモリ（例えば記憶装置５４６、ＲＯＭ５４４、ＲＡＭ５４２またはデータベース５４８）に現在有していないが、ＡＲ−ＲＳ４０６およびＡＲ−ＲＳ４０７はいずれも基地局４００を介してネットワーク３００に接続されている。
【００６１】
ハンドオフプロセス７００において、移動局４１４は先ず、例えばレンジング要求６０２であるシグナリングメッセージをＡＲ−ＲＳ４０７に送信し、移動局４１４がＡＲ−ＲＳ４０７のカバレッジエリア内に在圏していることを示す。レンジング要求６０２は、移動局４１４を、要求している移動局であると識別する、例えば移動局メッセージ認証コード、ＨＭＡＣおよび／またはＣＭＡＣなどのセキュリティー材料アイデンティフィケーション（security material identification）を含んでいてもよい。あるいは、レンジング要求６０２は、例えば、ＡＫＩＤを含んでいてもよい。ＡＫＩＤ、ＭＳ ＭＡＣ、ＨＭＡＣ、および／またはＣＭＡＣの各々は、ＡＲ−ＲＳ４０７に移動局４１４の識別情報を提供し、かつＡＲ−ＲＳ４０７がＡＫ６１０を保持していない場合に基地局４００にＡＫ６１０を要求するのに用いることができる。例えば、 ＡＫＩＤが含まれている場合に、ＡＲ−ＲＳ４０７がアクティブなＡＫを保持していれば、ＡＲ−ＲＳ４０７は対応する移動局を認証すると決定することができ、またはＡＲ−ＲＳ４０７がアクティブなＡＫを保持していなければ、基地局４００にアクティブなＡＫを要求することができる。ＡＫＩＤがレンジング要求６０２に含まれていない場合は、他のセキュリティー材料アイデンティフィケーションが、移動局４１４に保持されているＡＫを検証するのに用いられ得る。ＡＲ−ＲＳ４０７は現在そのメモリ（例えば記憶装置５４６、ＲＯＭ５４４、ＲＡＭ５４２またはデータベース５４８）にＡＫ６１０を有していないため、 ＡＲ−ＲＳ４０７はキー要求７０４を基地局４００に伝送する。キー要求７０４は、移動局４１４に対応するＭＡＣ／ＨＭＡＣ／ＣＭＡＣを含む。ＡＲ−ＲＳ４０７はレンジング応答６０６を移動局４１４に伝送して、移動局４１４の存在とレンジング要求６０２の受信を確認する。
【００６２】
キー要求７０４を受信すると、基地局４００は移動局４１４のクレデンシャル（credentials）を検証する。基地局４００はそのメモリ（例えば、記憶装置５０６、ＲＯＭ５０４、ＲＡＭ５０２またはデータベース５０８）からＡＫ６１０を取り出し、かつ、移動局４１４がＡＲ−ＲＳ４０６に接続されていたときにゲートウェイ１０６はすでに移動局４１４とＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を行ってＡＫ６１０を得ているため、基地局４００および移動局４１４が再度このプロセスを行う必要はない。よって、基地局４００はＡＫ６１０を含むキー応答６１２をＡＲ−ＲＳ４０７に伝送し、これによりＡＲ−ＲＳ４０７に、移動局４１４とさらなる認証および安全な通信を行う権限が与えられる。
【００６３】
レンジング応答６０６を受信すると、移動局４１４は、 拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を用いて認証を開始し、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を始めようと試みることができる。ＡＲ−ＲＳ４０７がそのような要求、例えばＩＥＥＥ ８０２．１６ｄをサポートするプライバシーキー管理拡張認証プロトコル（privacy key management extended authentication protocol, ＰＫＭ−ＥＡＰ）、またはＩＥＥＥ ８０２．１６ｅをサポートするＰＫＭｖ２−ＥＡＰ開始要求７０８を受信した場合、ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を実際に行うことなくＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６が成功したことを移動局４１４に示す、移動局４１４に対するＰＫＭｖ２−ＥＡＰ完了メッセージ７１０を伝送することができる。
【００６４】
ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＡＫ６１０を有した後、移動局４１４とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４および／またはＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を行い、移動局４１４との安全なコネクションを確立することができる。ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６において、ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＡＲ−ＲＳ４０７により生成されかつＫＥＫ２１８を用いて暗号化された、例えばＴＥＫ７１２である新たなトラフィックキーを移動局４１４に伝送することができる。その結果、ＡＲ−ＲＳ４０７および移動局４１４は安全な通信チャネル上で通信できるようになる。
【００６５】
図８は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは未承諾のキー事前配布（unsolicited key pre-distribution）によりＡＫを受信する。図８に示されるように、基地局４００は、移動局４１４がＡＲ−ＲＳ４０７のカバレッジエリアに入ろうとしている、または最近入ったという指示（indication）を受信する。基地局４００は、追加のシグナリングメッセージまたは例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）などの予測技術（prediction technique）を用い、ＢＳ−ＢＳまたはＢＳ−ゲートウェイ通信によって、別の基地局またはゲートウェイ１０６からこの指示を受信することができる。移動局４１４は、移動局４１４がＡＲ−ＲＳ４０６と接続していたときに、すでにＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を行ってＡＫ６１０を得ているため、基地局４００および移動局４１４が再度このプロセスを行う必要はない。よって、基地局４００はＡＲ−ＲＳ４０７へ、ＡＫ６１０を、また任意でＴＥＫ６１６を含む未承諾のキー事前配布信号８０２を伝送し、これにより、ＡＲ−ＲＳ４０７に、移動局４１４と認証および安全な通信を行う権限が与えられる。これは、移動局４１４がシグナリングメッセージを送信するおよびＡＲ−ＲＳ４０７がキー要求を伝送する前に、またはその代わりに、行われてもよい。そして、移動局４１４がレンジング要求６０２を送信するとき、ＡＲ−ＲＳ４０７は、すでにＡＫ６１０を保持しており、ＭＡＣチェック８０４のみを実行して移動局４１４に保持されたキーを検証し、これにより移動局４１４のアイデンティティー（identity）を検証すればよい。次いで、 ＡＲ−ＲＳ４０７はＨＭＡＣまたはＣＭＡＣを含むレンジング応答８０６を送信することができる。
【００６６】
図８に示されるような例示的な実施形態において、現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間のハンドオフは、ＩＥＥＥ ８０２.1Ｘ完全認証のみならず、ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６をも省くことで、効率が高まった。ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６は、すでに認証された移動局については、これらすでに認証された移動局のＴＥＫをＡＲ−ＲＳに提供することによって、省略することができる。具体的には、１実施形態において、ターゲットＡＲ−ＲＳは、移動局４１４との伝送のためすでにＴＥＫを生成していた現ＡＲ−ＲＳからＴＥＫを受信することができ、別の実施形態においては、ターゲットＡＲ−ＲＳは、移動局との直接の伝送を通してすでにＴＥＫを生成していた、または、前のＡＲ−ＲＳからＴＥＫを受信していた基地局から、ＴＥＫを受信することができる。よって、図８に示されるように、基地局４００は、未承諾のキー事前配布８０２の一環として、または、別個の伝送によって、ＴＥＫ６１６をＡＲ−ＲＳ４０７に送信することができる。あるいは、ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＡＲ−ＲＳ４０６からＴＥＫ６１６を受信することができる。ＡＲ−ＲＳ４０７がＴＥＫ６１６を保持しているときは、ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を省略することができ、これによりＡＲ−ＲＳ４０７からのハンドオフの効率を高めることができる。ＡＲ−ＲＳ４０７が、ＡＲ−ＲＳ４０６、基地局４００から、または、新たなＴＥＫを自身で生成することにより、ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を通してＴＥＫを得ると、ＡＲ−ＲＳは、ＴＥＫを用いてデータが暗号化された安全な通信を移動局４１４と行うことができるようになる。
【００６７】
図９は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳはオンデマンドキー配布（on-demand key distribution）によりＡＫを受信する。図９に示されるように、移動局４１４は、例えばレンジング要求６０２であるシグナリングメッセージをＡＲ−ＲＳ４０７へ伝送し、基地局４００は、キー要求７０４を受信すると、移動局４１４のクレデンシャルを検証する。移動局４１４はすでにＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を行ってＡＫ６１０を得ているため、基地局４００および移動局４１４が再度このプロセスを行う必要はない。よって、基地局４００は、ＡＫ６１０を、また任意でＴＥＫ６１６を含むキー応答６１２をＡＲ−ＲＳ４０７に伝送し、これによりＡＲ−ＲＳ４０７に、移動局４１４と認証および安全な通信を行う権限が与えられる。次いで、ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＭＡＣチェック８０４のみを実行して移動局４１４に保持されたキーを検証し、これにより移動局４１４のアイデンティティー（identity）を検証すればよい。続いて、ＡＲ−ＲＳ４０７はＨＭＡＣまたはＣＭＡＣを含むレンジング応答８０６を移動局４１４に送信することができる。
【００６８】
図８に関して上述したように、ＡＲ−ＲＳ４０７が基地局４００からＴＥＫ６１６を受信する、あるいはその代わりにＡＲ−ＲＳ４０６からＴＥＫ６１６を受信する場合、ＡＲ−ＲＳ４０７はＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を省略することができ、これによりＡＲ−ＲＳ４０７からのハンドオフの効率を高めることができる。
【００６９】
図１０は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは現在、ハンドオフが行われている移動局に対応するＡＫを有している。例えば、移動局４１４が、図６について説明したようにＡＲ−ＲＳ４０６と認証を行い、ＡＲ−ＲＳ４０６のカバレッジエリアを離れ、ＡＲ−ＲＳ４０７のカバレッジエリアに入ってから、ＡＲ−ＲＳ４０６のカバレッジエリアに戻る場合、ＡＲ−ＲＳ４０６はそのメモリ（例えば記憶装置５４６、ＲＯＭ５４４、ＲＡＭ５４２またはデータベース５４８）にＡＫ６１０を保持したままでいてもよい。よって、移動局４１４が、ＡＫ６１０に対応した認証キーアイデンティフィケーション（authentication key identification, ＡＫＩＤ）を含む、例えばレンジング要求１００２であるシグナリングメッセージを送信するとき、ＡＲ−ＲＳ４０６はＡＫＩＤ検証要求（Verify request）１００４を基地局４００に送信して移動局４１４の位置を確認する。
【００７０】
ＡＫＩＤ検証要求１００４を受信すると、基地局４００は移動局４１４の位置を確認する。移動局４１４はすでにＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を行ってＡＫ６１０を得ているため、基地局４００および移動局４１４が再度このプロセスを行う必要はない。よって、基地局４００は、ＡＲ−ＲＳ４０６がＡＫ６１０を保持している場合に、ＡＫ６１０を含むキー応答１００６をＡＲ−ＲＳ４０７に伝送し、これによりＡＲ−ＲＳ４０７に移動局４１４と認証を行い、かつセキュリティーアソシエーションを確立する権限が与えられる。ＡＲ−ＲＳ４０６がＡＫ６１０を保持していない場合またはＡＲ−ＲＳ４０６が正確なＡＫ６１０を保持していることを確認する必要がある場合は、基地局４００からキー応答１００６を受信した後に、ＡＲ−ＲＳ４０６はＲＮＧ応答６０６を送信することができる。
【００７１】
レンジング応答１００８を受信すると、移動局４１４は、図７に関して上述したように、拡張許可プロトコルを開始してＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証を始めようと試みることができる。上述したように、ＡＲ−ＲＳ４０７はすでにＡＫ６１０を有しているため、ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ認証のための処理を実際に行うことなく、拡張許可プロトコル完了メッセージを移動局４１４に伝送することができる。
【００７２】
ＡＲ−ＲＳ４０７は、ＡＫ６１０を有しているとき、データ伝送に備えて、移動局４１４とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６の一方または両方を実行することができる。図１０に示されるように、移動局４１４が認証された後に、ＡＲ−ＲＳ４０７は新たなＴＥＫ１０１０を生成して、ＡＲ−ＲＳ４０７と移動局４１４との間で伝送されるデータを暗号化することができる。上述したように、ＡＲ−ＲＳ４０６がすでにＴＥＫ６１６を有している場合、ＡＲ−ＲＳ４０６はＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を省略することができ、これによりＡＲ−ＲＳ４０７からのハンドオフの効率を高めると共に、ＡＲ−ＲＳ４０６と移動局４１４との間にセキュアアソシエーションを確立することができる。
【００７３】
図１１は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは現在、ハンドオフが行われている移動局に対応するＡＫを有している。かかる効率が高められたハンドオフにおいて、移動局４１４がレンジング要求６０２を送信するとき、ＡＲ−ＲＳ４０６はＡＫ６１０をすでに保持しており、ＭＡＣチェック８０４のみを実行して移動局４１４に保持されているキーを検証し、これにより移動局４１４のアイデンティティー（identity）を検証すればよい。次いで、ＡＲ−ＲＳ４０６はＨＭＡＣまたはＣＭＡＣを含むレンジング応答８０６を送信することができる。 
【００７４】
図１２は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していないＡＫを有している。例えば、ＡＲ−ＲＳ４０８がそのメモリ（例えば記憶装置５４６、ＲＯＭ５４４、ＲＡＭ５４２またはデータベース５４８）に、移動局４１４に対応するＡＫ６１０ではなく、移動局４１４以外の移動局に対応するＡＫ１２０２を保持している場合、移動局４１４はＡＲ−ＲＳ４０８のカバレッジエリアに入ることができる。よって、ＡＲ−ＲＳ４０８がＡＫＩＤ検証要求１００４を基地局４００へ送信して移動局４１４の位置を確認すると、基地局４００は、移動局４１４に対応する正しいＡＫ、すなわちＡＫ６１０で応答する。
【００７５】
レンジング応答１００８を受信すると、移動局４１４は図７に関して上述したように、拡張許可プロトコルを開始してＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証を始めようと試みることができる。上述したように、ＡＲ−ＲＳ４０８は今ＡＫ６１０を有しているので、ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ認証のための処理を実際に行うことなく、拡張許可プロトコル完了メッセージを移動局４１４に伝送することができる。
【００７６】
ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＡＫ６１０有しているとき、データ伝送に備えて、移動局４１４とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６の一方または両方を実行することができる。図１２に示されるように、ＡＲ−ＲＳ４０８は、移動局４１４が認証された後に、例えばＴＥＫ１２０４である新たなトラフィックキーを生成して、ＡＲ−ＲＳ４０８と移動局４１４との間で伝送されるデータを暗号化することができる。
【００７７】
図１３は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲットＡＲ−ＲＳは現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していないＡＫを有している。移動局４１４が例えばレンジング要求６０２であるシグナリングメッセージを送信するときにＡＲ−ＲＳ４０８がＡＫ１２０２を保持しており、かつ、ＡＲ−ＲＳ４０８がＭＡＣチェック８０４を実行して移動局４１４に保持されたキーを検証することにより移動局４１４のアイデンティティー（identity）を検証するとき、そのＭＡＣチェックは失敗である。ＡＲ−ＲＳ４０８がＡＫＩＤ検証要求１００４を基地局４００に送信して移動局４１４の位置を確認すると、基地局４００は正しいＡＫ、すなわちＡＫ６１０で応答する。その結果、ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＨＭＡＣまたはＣＭＡＣを含むレンジング応答８０６を送信することができる。ＡＲ−ＲＳ４０８がすでにＴＥＫ６１６を有している場合は、ＡＲ−ＲＳ４０８はＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６を省略することができる。
【００７８】
図７〜１３は、同じ基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフを説明するものである。図１２および１３に関して上述したシナリオは、中継局、つまり、ＡＲ−ＲＳ４０８に関連して記載されているが、当業者は、図１２および１３における現ＡＲ−ＲＳまたはターゲットＡＲ−ＲＳが固定中継局であってもよいことを理解するであろう。また、当業者は、図７〜１１に関して上に説明した各シナリオにおける現ＡＲ−ＲＳまたはターゲットＡＲ−ＲＳが、例えばＡＲ−ＲＳ４０８のような移動中継局であってよいことも理解するであろう。
【００７９】
また、当業者は、図７〜１３に関して上に説明した各シナリオにおいて、ＡＫ６１０をＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９に送信する代わりに、基地局４００は異なるセキュリティー材料を中継局に送信してもよいということを理解するであろう。 例として、基地局４００は、ＡＫ６１０を用いて例えばＭＡＣＫ６１８のような検証キー、および例えばＴＥＫ６１６のようなトラフィックキーを生成し、ＡＫ６１０を送信する代わりに、該検証キーおよびトラフィックキーを中継局４０７に事前配布することができる。
【００８０】
同様に、キー要求７０４を受信すると、基地局４００はＡＫ６１０を用いて例えばＭＡＣＫ６１８のような検証キーを生成し、ＭＡＣチェック８０４での使用のために、キー応答６１２において該ＭＡＣＫをＡＲ−ＲＳ４０７へ送信することができる。さらに、ＡＲ−ＲＳ４０６が移動局４１４に対応するＭＡＣＫ６１８をそのメモリ（例えば、記憶装置５４６、ＲＯＭ５４４、ＲＡＭ５４２またはデータベース５４８）にすでに有している場合、例えばレンジング要求６０２のようなシグナリングメッセージを受信すると、ＡＲ−ＲＳ４０６はＭＡＣチェック８０４を実行することができ、中継局４０６が誤ったＭＡＣＫ１２０６をそのメモリに有している場合は、例えばレンジング要求６０２のようなシグナリングメッセージを受信すると、ＡＲ−ＲＳ４０８はＡＫＩＤ検証信号１００４を伝送すると共に、基地局４００からのキートランスファー（key transfer）１００８においてＭＡＣＫ６１８を受信することができる。
【００８１】
ＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９は、ＭＡＣＫ６１８を用いて認証を行う、またはＭＡＣチェック８０４の一環として移動局のアイデンティティー（identity）を検証することができる。移動局４１４およびＡＲ−ＲＳ４０５〜４０９は、ＭＡＣパケットのペイロードまたはデータコンポーネント内のＭＡＣをチェックして相互に認証を行う、あるいは、換言すると、相互に識別することができる。
III.基地局間ハンドオフ（Inter-Base Station Handoffs）
【００８２】
図１４は、異なる基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図である。初期化プロセス１４００は、ネットワークサービスを要求する移動局が確実にネットワーク３００へのアクセスを許可されるようにすると共に、移動局とＡＲ−ＲＳとの間にセキュリティーアソシエーションを提供することで安全なメッセージ伝送を可能とするために用いられる。例えば、プロセス１４００は、移動局４１４が、ＡＲ−ＲＳ４０８から、ターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４により中継されるターゲット基地局１４０２に提供されるカバレッジエリア内へ移った直後、移動局４１４を認証および許可するのに用いられ得るものである。ＡＫ６１０は現在、移動局４１４に格納されており、一方、ターゲット基地局１４０２およびターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４はそれらの記憶装置にそれぞれＡＫ１４０６が格納されている。図１４に示されるように、ターゲット基地局１４０２は、移動局４１４をハンドオフしてくるＡＲ−ＲＳ４０８と同じゲートウェイに接続されているが、ターゲット基地局１４０２がＡＲ−ＲＳ４０８とは異なるゲートウェイに接続されていても、初期化プロセス１４００が変わることはない。
【００８３】
移動局４１４は、認証キーアイデンティフィケーションを含む例えばレンジング要求１００２であるシグナリングメッセージをターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４に送信して、移動局４１４がターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４の範囲内に在圏していることを示す。ターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４は、認証キーアイデンティフィケーションを含む移動局認証要求１４０７をターゲット基地局１４０２に伝送する。ターゲット基地局１４０２は移動局認証要求１４０７を受信するが、ターゲット基地局１４０２はＡＫ６１０を認識しないため、移動局４１４を検証することができない。よって、ターゲット基地局１４０２は認証失敗応答１４０８をターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４に伝送することができ、これによりレンジング応答１４０９が移動局４１４に伝送されるようになる。次いで、ターゲット基地局１４０２は移動局４１４に、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証プロトコル２０６を用いてＡＡＡサーバー１０４と認証を行うことを要求することができる。ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証プロトコル２０６の結果として、ゲートウェイ１０６はＰＭＫ１４１０を移動局４１４に配布する。ゲートウェイ１０６はまた、ＡＫトランスファー６１２により、ＡＫ１４１２をターゲット基地局１４０２に伝送する。移動局４１４は単独でＰＭＫ１４１０からＡＫ１４１２を計算する。
【００８４】
１つの例示的な実施形態では、ターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４がさらなる認証ステップを実行することで、移動局４１４とのネットワークコネクションにさらなるセキュリティーを提供できるようにするため、 基地局４００は、ＡＫ１４１２を含むキー応答６１４をターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４に伝送する。ターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４は、ＡＫ１４１２を有しているとき、移動局４１４とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６の一方または両方を行って、移動局４１４とのネットワークコネクションにさらなるセキュリティーを提供することができる。ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６において、ＡＲ−ＲＳ１４０４は、ＫＥＫ１４１６を用いて暗号化された例えばＴＥＫ１４１４であるトラフィックキーを移動局４１４に伝送する。ＴＥＫ１４１４はターゲットＡＲ−ＲＳ１４０４によって無作為に生成されるものであってよい。
【００８５】
図１４は、異なる基地局に接続されている現ＡＲ−ＲＳおよびターゲットＡＲ−ＲＳ間の例示的な移動局ハンドオフを説明するものである。当業者は、現ＡＲ−ＲＳまたはターゲットＡＲ−ＲＳが、例えばＡＲ−ＲＳ４０８のような移動中継局であってもよいことを理解するであろう。
【００８６】
当業者はまた、図１４に関して上に説明したシナリオにおいて、ＡＫ６１０をＡＲ−ＲＳ４０６〜４０９に送信する代わりに、基地局４００が異なるセキュリティー材料を中継局４０６〜４０９に送信してもよいことを理解するであろう。例として、ＡＫ１４１２を受信すると、基地局１４０２はＡＫ６１０を用いて検証キー、例えばＭＡＣＫ６１８を生成することができると共に、ＡＫ１４１２を送信する代わりに、該検証キーをＡＲ−ＲＳ１４０４へ送信することができる。
IV．移動中継局ハンドオフ
【００８７】
初期化およびハンドオフに関して上述したプロセスは移動中継局にも同じように適用されるが、移動中継局および移動中継局の範囲内からネットワークにアクセスする移動局は、基地局が変わることに対する準備もしなければならず、ここでＡＲ−ＲＳ（具体的には移動中継局）は変わらない。
【００８８】
図１５は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図である。図１５において、ＡＲ−ＲＳ４０８がターゲット基地局１５０２のカバレッジエリアに入った、または入ろうとしているときに、移動中継局ＡＲ−ＲＳ４０８はターゲット基地局１５０２と接続することができる。移動局４１６および４１８はＡＲ−ＲＳ４０８に接続され、好ましくは、これらのＡＲ−ＲＳ４０８とのコネクションがターゲット基地局１５０２への移行の間中維持されているとよい。移動局４１６および４１８のＡＫを更新するため、ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＡＲ−ＲＳ４０８がターゲット基地局１５０２のカバレッジエリアに在圏するまたは近づいていることを基地局１５０２に示す、ターゲット基地局１５０２に対するレンジングメッセージ１５０４を発することができる。レンジングメッセージ１５０４の受信後、ＡＲ−ＲＳ４０８は、ゲートウェイ１０６およびＡＡＡサーバー１０４と、ＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ認証２０６、ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４、およびＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１６のうちの１つまたはいくつかを行う。よって、ＡＲ−ＲＳ４０８はＡＫを受信し、かつ移動局の認証と同じ方法で認証されなければならない。ゲートウェイ１０６は、ＡＫトランスファー１５０６において、移動中継局のＡＫを転送することができる。
【００８９】
ＡＲ−ＲＳ４０８は再認証トリガメッセージ１５０８を移動局４１６および４１８に伝送する。再認証トリガメッセージ１５０８を受信すると、移動局４１６および４１８は、ゲートウェイ１０６およびＡＡＡサーバ１０４とＩＥＥＥ ８０２．１Ｘ完全認証２０６を実行する。ゲートウェイ１０６は、 ターゲット基地局１５０２のために、ゲートウェイ中に既存のＰＭＫから得た新たなＡＫを計算することができる。ゲートウェイ１０６は、ＡＫトランスファー１５１０において、ＡＲ−ＲＳ４０８に接続された移動局のＡＫ全てを転送し、また、ＡＲ−ＲＳ４０８に接続する全移動局のパラメータ（例えばＡＫ）の全てが一度に伝送されるトンネルモード（tunnel mode）でそうすることも可能である。トンネルモードでは、２つのノード、例えばＡＲ−ＲＳ４０８とゲートウェイ１０６との間の論理コネクションは専用（dedicated）であり、中間ノード（例えばターゲット基地局１５０２）はトンネルパケットを処理せずに、それらを転送するだけである。そして、移動局４１６および４１８はターゲット基地局１５０２とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４を行う。ターゲット基地局１５０２は、ＴＥＫトランスファー１５１２において、移動局それぞれのトラフィックキーおよびＡＫをＡＲ−ＲＳ４０８に提供することとなり、また、トンネルモードを用いてそうすることもできる。１実施形態では、移動局４１６および４１８へのサービスの切断を避けるため、基地局間ハンドオフに先立って、ＡＫが基地局１５０２ならびに移動局４１６および４１８で受信される。
【００９０】
当業者は、図１５はゲートウェイ１０６を介してネットワークおよびＡＡＡサーバー１０４と通信するターゲット基地局１５０２を示しているが、ターゲット基地局１５０２は、図１５で説明したのと同じ処理により、ゲートウェイ１０８または別のゲートウェイを介してネットワークおよびＡＡＡサーバー１０４と通信することもできる、ということを理解するであろう。
【００９１】
図１６は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット基地局１６００は異なるゲートウェイ、すなわちゲートウェイ１６０２と通信し、かつＡＲ−ＲＳ４０８はＡＫを受信できると共に移動局４１６および４１８の認証装置（authenticator）として機能することができる。移動局４１６および４１８のＡＫを更新するため、ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＡＲ−ＲＳ４０８がターゲット基地局１６００のカバレッジエリアに在圏するまたは近づいていることを基地局１６００に示す、ターゲット基地局１６００に対するレンジングメッセージ１５０４を発することができる。ＡＲ−ＲＳ４０８がゲートウェイ１６０２と８０２．１Ｘ認証２０６を行った後、ゲートウェイ１６０２は、ＡＫトランスファー１６０６において、移動中継局のＡＫを転送する。ＡＲ−ＲＳ４０８はＳＡ−ＴＥＫ−スリーウェイハンドシェイク２１４を行って、例えばトンネルパケットのさらなるデータ伝送のためのトラフィックキーを獲得する、または移動局のメッセージを中継することもできる。
【００９２】
ＡＲ−ＲＳ４０８は、再認証トリガメッセージ１５０８を移動局４１６および４１８に伝送する。再認証トリガメッセージ１５０８を受信すると、移動局４１６および４１８はゲートウェイ１６０２およびＡＡＡサーバー１０４と８０２．１Ｘ認証を実行する。ゲートウェイ１６０２は移動局４１６および４１８それぞれの新たなＡＫを計算し、ＡＲ−ＲＳ４０８に接続されたそれら移動局のＡＫ全てを、ＡＫトランスファー１６０８においてＡＲ−ＲＳ４０８に転送する。１実施形態では、ＡＲ−ＲＳ４０８はＡＲ−ＲＳとして動作し、移動局を直接認証する能力を備える。 ゲートウェイ１６０２はトンネルモードで移動局４１６および４１８に対応するＡＫを伝送することができる。そして、移動局４１６および４１８はＡＲ−ＲＳ４０８とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４を行う。ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＳＡ-ＴＥＫスリーウェイトランスファーを利用して、移動局それぞれのためのトラフィックキーを移動局４１６および４１８に提供することとなる。あるいは、ＡＲ−ＲＳ４０８は、別のＡＲ−ＲＳまたはターゲット基地局１６００からトラフィックキーを受信する場合は、任意で、移動局４１６および４１８のための新たなトラフィックキーを生成しないようにすることができる。
【００９３】
図１７は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。図１７において、ＡＲ−ＲＳ４０８は、基地局１５０２（図１５）のカバレッジエリアからターゲット基地局１７０２のカバレッジエリア内に入ったまたは入ろうとしている。 ターゲット基地局１７０２は現基地局１５０２と同じゲートウェイ１０６にサービスされる。ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＡＲ−ＲＳ４０８がターゲット基地局１７０２のカバレッジエリアに在圏しているまたは近づいていることを基地局１７０２に示す、ターゲット基地局１７０２に対するレンジングメッセージ１５０４を発する。ＡＲ−ＲＳ４０８はゲートウェイ１０６と認証を行い、例えばＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４である認証プロトコルを実行しなければならない。ＡＲ−ＲＳ４０８が認証された後、ゲートウェイ１０６は、ＡＫトランスファー１７０６において、移動局４１６および４１８のＡＫをＡＲ−ＲＳ４０８に伝送する。多数のＡＫがゲートウェイ１０６からＡＲ−ＲＳ４０８へ送信されるとき、ゲートウェイ１０６は、それらＡＫをＡＫトランスファー１７０６においてトンネルモードで伝送することができる。ＡＲ−ＲＳ４０８は再認証トリガメッセージ１５０８を移動局４１６および４１８に伝送する。再認証トリガメッセージ１５０８を受信すると、移動局４１６および４１８はＡＲ−ＲＳ４０８とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４を実行して、それら各々のＡＫを更新し、また、それら各々のトラフィックキーも更新して、あるいは更新せずに、そうすることもできる。１実施形態では、移動局４１６および４１８へのサービスの切断を避けるため、基地局間ハンドオフに先立って、ＡＫがＡＲ−ＲＳ４０８で受信される。
【００９４】
図１８は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。図１８において、ＡＲ−ＲＳ４０８は、基地局１５０２のカバレッジエリアからターゲット基地局１７０２のカバレッジエリア内に入ったまたは入ろうとしている。ＡＲ−ＲＳ４０８は、ＡＲ−ＲＳ４０８がターゲット基地局１７０２のカバレッジエリアに在圏しているまたは近づいていることを基地局１７０２に示す、ターゲット基地局１７０２に対するレンジングメッセージ１５０４を発する。レンジングメッセージ１５０４を受信すると、ターゲット基地局１７０２は、移動局４１６および４１８それぞれのＡＫをＡＲ−ＲＳ４０８に伝送する。これは、ゲートウェイ１０６の範囲内における基地局１５０２とのそれらの先の認証のために、移動局４１６および４１８のＡＫに基地局１７０２がアクセスしていることから、可能なのである。多数のＡＫがターゲット基地局１７０２からＡＲ−ＲＳ４０８へ送信されるとき、ターゲット基地局１７０２は、それらＡＫをＡＫトランスファー１８０２においてトンネルモードで伝送することができる。ＡＲ−ＲＳ４０８は再認証トリガメッセージ１５０８を移動局４１６および４１８に伝送する。再認証トリガメッセージ１５０８を受信すると、移動局４１６および４１８はＡＲ−ＲＳ４０８とＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク２１４を実行してそれら各々のＡＫを更新し、また、それら各々のトラフィックキーも更新して、または更新しないでそうすることもできる。１実施形態では、移動局４１６および４１８へのサービスの切断を避けるため、基地局間ハンドオフに先立って、ＡＫがＡＲ−ＲＳ４０８で受信される。
【００９５】
当業者は、図１５〜１８に関して上に説明した各シナリオにおいて、ターゲット基地局１５０２にＡＫを送信する代わりに、ゲートウェイ１０６が異なるセキュリティー材料、例えばＡＲ−ＲＳ４０８に対応する検証キーなどを送信してもよいことを理解するであろう。同様に、ＡＲ−ＲＳ４０８に移動局４１６および４１８のＡＫを送信する代わりに、ターゲット基地局１５０２が異なるセキュリティー材料、例えば移動局４１６および４１８に対応する検証キーなどを送信してもよい。
VI．結論
【００９６】
ここに開示したシステムおよび方法は、デジタル電子回路、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせによって実施することができる。本発明を具現化する装置は、プログラマブルプロセッサプロセッサが実行するよう機械可読な（machine-readable）ストレージデバイスにおいて明確に具体化されたコンピュータプログラム製品によって実施することができる。本発明に合致する方法のステップは、入力データに基づいて動作することにより、および出力データを生成することにより、本発明の機能を実行するための命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実行され得る。本発明に合致する実施形態は、ストレージシステムからデータを受信し、かつストレージシステムへデータを伝送するよう接続された少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力装置と、少なくとも１つの出力装置と、をそれぞれ含むプログラマブルシステムにおいて実行可能な１または数個のコンピュータプログラムにより実施することができる。コンピュータプログラムは、高水準もしくはオブジェクト指向プログラミング言語により、および／または、アセンブリもしくはマシンコードにより実施することができる。これら言語またはコードは、コンパイルまたはインタプリタされた言語またはコードであってよい。プロセッサには汎用および専用マイクロプロセッサが含まれ得る。プロセッサはメモリからの命令およびデータを受信する。コンピュータプログラム命令およびデータを明確に具体化するのに適したストレージデバイスには、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスのような半導体記憶装置、内臓ハードディスクおよびリムーバブルディスクのような磁気ディスク、磁気光学ディスク、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスク、などのあらゆる形式の不揮発性メモリが含まれる。前記のいずれもが、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）に補完される、または組み込まれ得る。
【００９７】
無線通信システムにおいてセキュリティーアソシエーションを確立するシステムおよび方法に、各種の修飾や変更が施され得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、当業者は、レンジング要求および応答がシグナリングメッセージの一種であること、ならびにその他のシグナリングメッセージも使用可能であることを理解するであろう。さらに、当業者は、トラフィック暗号化キーがトラフィックキーの一種であることおよびその他のトラフィックキーも使用可能であること、ならびにＭＡＣＫが検証キーの一種であることおよびその他の検証キーも使用可能であることを理解するであろう。当業者はまた、基地局と中継局との間の通信が無線または有線であってよいことも理解するであろう。上記の基準および実施例は例としてのみ見なされることが意図されており、開示された実施形態の真の範囲は下記の特許請求の範囲およびそれらに均等物により示される。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。
【図２】図２は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄおよび８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ無線通信システムにおける例示的な従来技術の認証および許可のシグナリング図である。
【図３】図３は、マルチホップ中継アーキテクチャを備えるＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムに用いられる例示的な従来技術の無線通信システムのブロック図である。
【図４】図４は、選択された中継局が認証中継の中継局（authenticator relay-relay stations）として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムに用いられる例示的な無線通信システムのブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは基地局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは移動局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは中継局または移動中継局の例示的な構造を説明するブロック図である。
【図６】図６は、選択された中継局が認証中継の中継局として機能するＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ無線通信システムにおける例示的な認証および許可のシグナリング図である。
【図７】図７は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、必要な認証キーを保持していない。
【図８】図８は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は未承諾のキー事前配布（unsolicited key pre-distribution）により認証キーを受信する。
【図９】図９は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局はオンデマンド（on-demand）キー配布により認証キーを受信する。
【図１０】図１０は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応する認証キーを有している。
【図１１】図１１は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応する認証キーＡＫを有している。
【図１２】図１２は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していない認証キーを有している。
【図１３】図１３は、同じ基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット認証中継の中継局は現在、ハンドオフが行われている移動局に対応していない認証キーを有している。
【図１４】図１４は、異なる基地局に接続されている現認証中継の中継局およびターゲット認証中継の中継局間の例示的な移動局ハンドオフのシグナリング図である。
【図１５】図１５は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図である。
【図１６】図１６は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、ここでターゲット基地局は異なるゲートウェイと通信し、かつ移動中継局は認証キーを受信すると共に移動局の認証装置（authenticator）として機能できる。
【図１７】図１７は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。
【図１８】図１８は、現基地局およびターゲット基地局間の例示的な移動中継局ハンドオフのシグナリング図であり、これら基地局は同じゲートウェイに接続されている。
【符合の説明】
【００９９】
１００      インターネット
１０２      コネクティビティサービスネットワーク（ＣＳＮ）
１０４      ＡＡＡサーバー
１０６、１０８      ゲートウェイ
１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５      基地局
１２０、１２２、１２４      移動局
１２６、１２８      加入者局
２００      初期化プロセス
２０２      レンジング要求
２０４      レンジング応答
２０６      ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ完全認証
２１０      ペアワイズマスターキー
２１１      ＡＫトランスファー
２１２      認証キー
２１４      ＳＡ−ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク
２１５      メッセージ認証コードキー
２１６      ＴＥＫスリーウェイハンドシェイク
２１８      キー暗号化キー
２２０      トラフィック暗号化キー
３００      ネットワーク
３１０、３１１、３１２、３１３      基地局
３２０、３２２、３２４、３２６      移動局
３２８、３３０、３３２      中継局
３３４      移動中継局
４００      基地局
４０２、４０４      中継局
４０６、４０７、４０９      認証中継の中継局
４０８      認証中継の中継局（移動中継局）
４１０      中継キー
４１２      安全中継ゾーン
４１４、４１６、４１８      移動局
５００、５２０、５４０      中央処理装置
５０２、５２２、５４２      ランダムアクセスメモリ
５０４、５２４、５４４      リードオンリーメモリ
５０６、５２６、５４６      記憶装置
５０８、５２８、５４８      データベース
５１０、５３０、５５０      Ｉ／Ｏ装置
５１２、５３２、５５２      インターフェース
５１４、５３４、５５４      アンテナ
６００      初期化プロセス
６０２      レンジング要求
６０４      移動局認証要求
６０６      レンジング応答
６０８      ペアワイズマスターキー
６１０      認証キー
６１２      ＡＫトランスファー
６１４      キー応答
６１６      トラフィック暗号化キー
６１８      メッセージ認証コードキー
７００      ハンドオフプロセス
７０４      キー要求
７０８      ＰＫＭｖ２−ＥＡＰ開始要求
７１０      ＰＫＭｖ２−ＥＡＰ完了メッセージ
７１２      トラフィック暗号化キー
８０２      未承諾のキー事前配布信号
８０４      ＭＡＣチェック
８０６      レンジング応答
１００２      レンジング要求
１００４      検証要求
１００６      キー応答
１０１０      トラフィック暗号化キー
１２０２      認証キー
１２０４      トラフィック暗号化キー
１２０６      メッセージ認証コードキー
１４００      初期化プロセス
１４０２      基地局
１４０４      認証中継の中継局
１４０６      認証キー
１４０７      移動局認証要求
１４０８      認証失敗応答
１４０９      レンジング応答
１４１０      ペアワイズマスターキー
１４１２      認証キー
１４１４      トラフィック暗号化キー
１４１６      キー暗号化キー
１５０２      基地局
１５０４      レンジングメッセージ
１５０６      ＡＫトランスファー
１５０８      再認証
１５１０      ＡＫトランスファー
１５１２      ＴＥＫ／ＡＫトランスファー
１６００      基地局
１６０２      ゲートウェイ
１６０６      ＡＫトランスファー
１６０８      ＡＫトランスファー
１７０２      基地局
１７０６      ＡＫトランスファー
【図１】
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【図２】
0004875679.tif 000003
【図３】
0004875679.tif 000004
【図４】
0004875679.tif 000005
【図５Ａ】
0004875679.tif 000006
【図５Ｂ】
0004875679.tif 000007
【図５Ｃ】
0004875679.tif 000008
【図６】
0004875679.tif 000009
【図７】
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【図８】
0004875679.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0004875679.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004875679.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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