JP2007529147A5

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Publication number: JP2007529147A5
Application number: JP2006518894A
Authority: JP
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2011-09-15

Description

安全なブロードキャストシステムのための装置および方法

関連出願へのクロスリファレンス
本特許出願は、本特許出願の譲受人に譲渡され、参照することにより本明細書に明示的に組み込まれる、２００３年７月８日に出願された、「安全なブロードキャストシステムのための装置および方法」(Apparatus and Method for a Secure Broadcast System)というタイトルの米国仮出願第６０／４８５，７９１に対する優先権を主張する。

本発明は一般に安全通信システムに関し、特にモバイル環境におけるマルチメディアブロードサービスのためのアクセス鍵管理に関する。

無線通信システムは、音声、データ等のようなさまざまなタイプの通信を提供するために広範囲に展開される。これらのシステムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）または他の変調技術に基づいていてもよい。

システムは、「デュアルモード広域スペクトル拡散セルラーシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂ移動局−基地局互換規格」（ＩＳ−９５規格）、ＧＳＭ通信規格に基づく第三世代無線サービスである「ユニバーサル移動通信サービス」（ＵＭＴＳ）；ＵＭＴＳに向けられたＧＳＭからの進化的ステップであるジェネラルパケット無線システム（ＧＰＲＳ）通信規格；文献番号３ＧＴＳ２５．２１１、３ＧＴＳ２５．２１２、３ＧＴＳ２５．２１３、および３ＧＴＳ２５．２１４、３ＧＴＳ２５．３０２を含む文献のセットにおいて具現化される「第三世代パートナーシッププロジェクト」という名前の共同体により提供される規格（Ｗ−ＣＤＭＡ規格）；「ｃｄｍａ２０００スペクトル拡散システムのためのＴＲ−４５．５物理層規格」において具現化される「第三世代パートナーシッププロジェクト２」（３ＰＰ２）という名前の共同体により提供される規格（ＩＳ−２０００規格）のような１つ以上の規格をサポートするように設計してもよい。各規格は、基地局のようなインフラストラクチャエレメントと、モバイル装置のようなユーザーエンド装置との間の無線通信のためのデータの処理を定義する。

無線データ送信のための増大する需要および無線通信技術を介して利用可能なサービスの拡張は、結果として特定データサービスの開発に導いた。一実施形態において、システムはマルチメディアブロードキャスティングサービス（以下、「ブロードキャストサービス」）をサポートするように構成してもよい。テレビジョンおよび／またはラジオ放送と同様に、ブロードキャストサービスは、コンテンツプロバイダーからユーザーエンド装置へのマルチメディアストリームの無線送信のために使用してもよい。ここで、コンテンツストリームはテレビジョンチャネルまたはラジオ局と同等なものとして考えることができる。マルチメディアコンテンツストリームの例は、映画、スポーツイベント、ニュースおよび種々の他のプログラムおよび／またはファイルのようなオーディオおよび／またはビデオデータを含む。典型的に、サービスプロバイダーは、そのようなブロードキャストサービスの利用可能性をユーザーに示す。ブロードキャストサービスを所望するユーザーは、インフラストラクチャエレメントから送信されたオーバーヘッドメッセージ内のブロードキャストサービス関連パラメーターを受信してもよい。ユーザーがあるコンテンツストリームを受信することを望むとき、ユーザーエンド装置はオーバーヘッドメッセージを読み適切な構成を知る。次に、ユーザーエンド装置は、コンテンツストリームを含むチャネルまたは周波数に同調し、ブロードキャストサービスを受信する。

フリーアクセス、制御されたアクセスおよび部分的に制御されたアクセスを含む、ブロードキャストサービスのためのいくつかの可能な加入／収入モデルがある。フリーアクセスの場合、サービスを受信するためにユーザーによる加入は必要ではない。関心のあるユーザーのユーザーエンド装置がコンテンツを受信して見ることができるようにコンテンツは暗号化されずにブロードキャストされる。サービスプロバイダーのための収入は、ブロードキャストチャネルで送信してもよい広告を介して発生することができる。例えば、スタジオがサービスプロバイダーに払うであろうこれから登場する映画のカットされた場面を送信することができる。

制御されたアクセスでは、ユーザーは加入する必要があり、料金を払うことによりブロードキャストサービスを受信する権限が与えられるようになる。この制御されたアクセスは、加入者のみがコンテンツを復号し見ることができるようにブロードキャストサービス送信を暗号化することによりまたは暗号アクセス鍵を有したコンテンツにより達成することができる。ここで、ブロードキャストコンテンツの暗号化は対称または非対称の暗号システムに基づいていてもよい。対称な暗号システムにおいては、暗号化／復号に対して同じ鍵が使用され、非対称暗号システムにおいては、暗号化／復号に対して異なる鍵が使用される。

暗号法は当業者に良く知られており、さらに詳細に記載しない。ハイブリッドアクセススキームまたは部分制御されたアクセスは、断続的な暗号化されていない広告送信で暗号化される加入ベースのサービスとしてブロードサービスを提供する。これらの広告は、暗号化されたブロードキャストサービスへの加入を奨励するように意図されていてもよい。

制御されたまたは部分的に制御されたブロードキャストサービスの場合、コンテンツプロバイダーから一人以上の受信者へのアクセス鍵の安全な供給に問題が存在する。それゆえ、アクセス鍵をエンドユーザー装置に供給するための安全な方法の必要性がある。特に、アクセス鍵の供給は既存の規格および対応するインフラストラクチャに準拠すると同時に進化する規格および対応するインフラストラクチャに準拠する必要がある。

ここに開示される実施形態は、エンドユーザー装置へのアクセス鍵の安全な供給を可能にすることにより上述した必要性に対処する。

一実施形態において、秘密鍵を安全に記憶する装置において安全な処理のための方法は、ネットワークから複数のチャレンジを受信し；秘密鍵と複数のチャレンジに基づいて複数の暗号化鍵を発生し；および複数の暗号化鍵に基づいて１つのアクセス鍵を発生することを含む。この方法は、さらに、複数のチャレンジと秘密鍵を用いて複数の認証応答を発生し；少なくとも１つの認証応答をネットワークに送信することをさらに含む。アクセス鍵の発生は、ブロードキャストアクセス鍵を発生することを含んでいてもよく、この方法はさらに、暗号化されたブロードキャストコンテンツを受信し；およびブロードキャストアクセス鍵に基づいてブロードキャストコンテンツを復号することを含む。コンテンツの復号は、各チャレンジおよびブロードキャストアクセス鍵に基づいて一時的な復号鍵を発生し；および一時的な復号鍵を用いてブロードキャストコンテンツを復号することを含んでいてもよい。

他の実施形態において、安全に秘密鍵を記憶するための手段を有する装置における安全な処理のための装置は、ネットワークから受信した複数のチャレンジと秘密鍵に基づいて複数の暗号化鍵を発生する手段と；複数の暗号化鍵に基づいて１つのアクセス鍵を発生する手段を含む。

さらに他の実施形態において、秘密鍵を安全に記憶し、ネットワークから複数のチャレンジを受信する装置において使用する機械読み出し可能媒体が開示される。機械読み出し可能な媒体は、複数のチャレンジおよび秘密鍵に基づいて複数の暗号化鍵を発生するためのコードと；および複数の暗号化鍵に基づいて１つのアクセス鍵を発生するコードを含む。

他の実施形態において、１２８ビットの加入者認証鍵は、移動通信規格のためのグローバルシステムを用いた携帯電話の加入者アイデンティティモジュール内に秘密鍵として記憶してもよい。１２８ビットの加入者認証鍵はまたユニバーサルモバイル通信システム規格を用いた携帯電話のユニバーサル加入者アイデンティティモジュール内に秘密鍵として記憶してもよい。さらに２つの暗号化鍵を用いて６４ビットの暗号化鍵を発生してもよいし１２８ビットのブロードキャストアクセス鍵を発生してもよい。

さらなる実施形態において、携帯電話に使用するための装置は、秘密鍵を安全に記憶し、秘密鍵と、ネットワークから受信した複数のチャレンジに基づいて複数の暗号化鍵を発生するように構成された集積回路カード（ＩＣＣ）と；およびＩＣＣと接続され、複数の暗号化鍵に基づいて１つのアクセス鍵を発生するように構成されたプロセッサーを含む。ＩＣＣはモバイル通信規格のためのグローバルシステムを用いた携帯電話の加入者アイデンティティモジュール（ＳＩＭ）であってもよい。ＳＩＭは１２８ビットの加入者認証鍵を秘密鍵として記憶してもよく、６４ビットの暗号化鍵を発生してもよい。ＩＣＣは、ユニバーサルモバイル通信システム規格を用いた携帯電話のユニバーサル加入者アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）であってもよい。ＵＳＩＭは、１２８ビットの加入者認証鍵を秘密鍵として記憶してもよく、ＳＩＭと下位互換性のあるモードで６４ビットの暗号化鍵を発生してもよい。プロセッサーは、２つの暗号化鍵を用いて１２８ビットのブロードキャストアクセス鍵を発生してもよい。

類似した参照数字が類似したエレメントを指す以下の図面を参照して種々の実施形態が詳細に記載されるであろう。

以下の記載において、実施形態の完全な理解を提供するために特定の詳細が与えられる。

しかしながら、実施形態はこれらの特定の詳細なしに実施してもよいことは当業者により理解されるであろう。例えば、回路は実施形態を不必要に詳細に不明瞭にしないようにブロック図で示してもよい。他のインスタンスにおいて、良く知られた回路、構造および技術は、実施形態を不明瞭にしないように詳細に示してもよい。

また、実施形態は、フローチャート、フロー図、構造図またはブロック図として描画されるプロセスとして記載してもよいことに留意する必要がある。フローチャートは動作をシーケンシャルプロセスとして記載してもよいが、動作の多くは並列にまたは同時に実行することができる。さらに、動作の順番は再配列してもよい。動作が完了するとプロセスが終了される。プロセスは、方法、機能、手続き、サブルーチン、サブプログラム等に相当していてもよい。プロセスが機能に相当するとき、その終端はコーリング機能またはメイン機能への機能のリターンに相当する。

さらに、ここに開示されるように、記憶媒体は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、および／または情報を記憶するための他の機械読み出し可能媒体を含む、データを記憶するための１つ以上の装置を表してもよい。「機械読み出し可能媒体」という用語は、これらに限定されないが、ポータブルまたは固定記憶装置、光記憶装置、無線チャネルおよび命令（複数の場合もある）および／またはデータを記憶し、含み、所有することができる種々の他の媒体を含む。

図１はブロードキャストサービスをサポートすることができる無線通信ネットワーク１００の一例を示す。ネットワーク１００は、異なる規格をサポートする１つ以上の通信システムを含んでいてもよい。特に、ネットワーク１００は複数のサービスエリア１０２Ａ−１０２Ｇを含む。サービスエリアの各々は、それぞれ対応するインフラストラクチャエレメント１０４Ａ−１０４Ｇによりサービスされる。インフラストラクチャエレメント１０４Ａ−１０４Ｇは、それぞれ、インフラストラクチャエレメント１０４Ａ−１０４Ｇのサービスエリア１０２Ａ−１０２Ｇ内にあるユーザーエンド装置（以下「端末」）１０６Ａ−１０６Ｊと通信する。通信システムのタイプに応じて、インフラストラクチャエレメント１０４Ａ−１０４Ｇは、基地局、ベーストランシーバーステーション、ゲートウエイ、または端末１０６Ａ−１０６Ｊと通信する他の装置を含んでいてもよい。端末１０６Ａ−１０６Ｊは、これらに限定されないが、（セルラーおよびパーソナル通信サービスを含む）携帯電話、有線電話、無線ハンドセット、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、（ラップトップおよびデスクトップを含む）種々のコンピューター装置または他のデータトランシーバーであってもよい。図１に示すように、端末１０６Ａ−１０６Ｊは、ハンドヘルド、モバイル、（自動車、トラック、ボート、および飛行機を含む）車載において見られるようなポータブルまたは固定（静止）であることができる。

一実施形態において、ネットワーク１００は、マルチメディアブロードキャスト／マルチキャストサービス（ＭＢＭＳ）、またはときどきブロードキャスト／マルチメディアサービス（ＢＣＭＣＳ）と呼ばれるブロードキャストサービスをサポートする。一般に、ＭＢＭＳはインターネットプロトコル（ＩＰ）に基づいたパケットデータサービスである。サービスプロバイダーは、ユーザーへのそのようなＭＢＭＳの利用可能性を示してもよい。ＭＢＭＳを所望するユーザーはサービスを受信して、広告、ショートメッセージシステム（ＳＭＳ）、および無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）のようなブロードキャストを介してブロードキャストサービスを発見してもよい。インフラストラクチャエレメントは、オーバーヘッドメッセージ内のＭＢＭＳ関連パラメーターを送信する。ユーザーがブロードキャストセッションを受信することを所望するとき、端末１０６はオーバーヘッドメッセージを読み適切な構成を知る。次に、端末１０６はＭＢＭＳチャネルを含む周波数に同調し、ブロードキャストサービスコンテンツを受信する。

図２はＭＢＭＳを実施するための簡単化されたネットワーク２００を示す。ネットワーク２００において、ビデオおよび／またはオーディオ情報は、コンテンツソース（ＣＳ）２１０によりパケット化されたデータサービスネットワーク（ＰＤＳＮ）２３０に供給される。ビデオおよびオーディオ情報はテレビ放送されたプログラムまたは無線送信からであってもよい。情報は、ＩＰパケットのようにパケット化されたデータとして供給される。ＰＤＳＮ２２０はアクセスネットワーク（ＡＮ）内に配信するためにＩＰパケットを処理する。図解するように、ＡＮは複数の端末２５０と通信するインフラストラクチャエレメント２４０を含むネットワーク２００の部分として定義される。

ＭＢＭＳの場合、ＣＳ２１０は、暗号化されていないコンテンツを供給する。インフラストラクチャエレメント２４０は、ＰＤＳＮ２３０から情報のストリームを受信し、その情報を指定されたチャネルを介してネットワーク２００内の加入者端末に供給する。アクセスを制御するために、ＣＳ２１０からのコンテンツは、ＰＤＳＮ２２０に供給される前に暗号鍵を用いてコンテンツ暗号器（図示せず）により暗号化される。コンテンツ暗号器は、ＣＳ２１０と一緒にまたはＣＳ２１０とは別個に実施してもよいけれども、コンテンツ暗号器およびＣＳ２１０は以下コンテンツプロバイダーと呼ばれるであろう。ＩＰパケットを復号することができるように加入ユーザーには復号鍵が供給される。

特に、図３はマルチメディアコンテンツを受信するためにＭＢＭＳに加入することができる端末３００を示す。端末３００は受信回路３２０に接続されたアンテナ３１０を含む。

端末３００は、インフラストラクチャエレメント（図示せず）を介してコンテンツプロバイダー（図示せず）から送信を受信する。端末３００は受信回路３２０に接続されたモバイル機器３４０とユニバーサル集積回路カード（ＵＩＣＣ）３３０を含む。いくつかの端末において、ＵＩＣＣ３３０とＭＥ３４０は、１つの安全な処理装置において一緒に実施してもよいことに留意する必要がある。また、実施形態はＵＩＣＣを用いて記載されるけれども、ユーザー識別モジュール（ＵＩＭ）、加入者アイデンティティモジュール（ＳＩＭ）またはユニバーサルＳＩＭのような他の集積回路および／または安全な処理装置は端末内で実施してもよい。

一般に、ＵＩＣＣ３３０はＭＢＭＳ送信の安全のために検証手続きを適用し、種々の鍵をＭＥ３４０に供給する。ＭＥ３４０は、これに限定されないがＵＩＣＣ３３０により供給される鍵を用いてＭＢＭＳコンテンツストリームの復号を含む実質的な処理を実行する。ＵＩＣＣ３３０は長期間秘密のままでなければならない（暗号鍵のような）秘密情報を安全に記憶し処理するように委託される。ＵＩＣＣ３３０は安全な装置なので、そこに記憶された秘密は、必ずしもシステムが秘密情報をしばしば変更することを必要としない。ＵＩＣＣ３３０は安全なＵＩＣＣ処理装置（ＳＵＰＵ）３２４と呼ばれる処理装置と、安全なＵＩＣＣメモリユニット（ＳＵＭＵ）３３２と呼ばれる安全なメモリストレージユニットを含んでいてもよい。ＵＩＣＣ３３０内において、ＳＵＭＵ３２２は、情報への権限の無いアクセスを阻止する方法で秘密情報を記憶する。秘密情報がＵＩＣＣ３３０から得られるなら、アクセスはかなり大きなリソース量を必要とするであろう。また、ＵＩＣＣ３３０内において、ＳＵＰＵ３２４は、ＵＩＣＣ３３０外部および／またはＵＩＣＣ３３０内部であってもよい値に関する計算を実行する。計算の結果はＳＵＭＵ３２２に記憶してもよいしＭＥ３４０に渡してもよい。

一実施形態において、ＵＩＣＣ３３０は静止装置であるかまたは端末３００内に一体化される。ＵＩＣＣ３３０は、また電話番号、ｅメールアドレス情報、ウエブページまたはＵＲＬアドレス情報、および／またはスケジューリング機能等を含む情報を記憶するための安全でないメモリおよび処理（図示せず）を含んでいてもよい。代わりの実施形態は、脱着可能なおよび／または再プログラム可能なＵＩＣＣを提供してもよい。典型的には、ＳＵＰＵ３２４は、ＭＢＭＳのブロードキャストコンテンツの暗号化を可能にするような、安全と鍵の手続きを超える機能に対して著しい処理能力を有していない。しかしながら、代わりの実施形態は、より強い処理能力を有するＵＩＣＣを実施してもよい。

ＵＩＣＣ３３０は安全なユニットであるけれども、ＭＥ３４０内のデータは、非加入者によりアクセスされてもよく、安全でないと言われる。ＭＥ３４０に渡されたまたはＭＥ３４０により処理された任意の情報は短時間だけ安全に秘密に保たれる。それゆえ、ＭＥ３４０と共有される鍵（複数の場合もある）のような任意の秘密の情報はしばしば変更されることが望まれる。

特に、ＭＢＭＳコンテンツは短期鍵（ＳＫ）と呼ばれる固有で周波数が変わる一時的な暗号化鍵を用いて暗号化される。特定の時間にブロードキャストコンテンツを復号するために、ＭＥ３４０は現在のＳＫを知らなければならない。ユーザーに対して若干の固有の金銭的価値を有するとＳＫが仮定できるように短時間のブロードキャストコンテンツを復号するためにＳＫが使用される。例えば、この固有の金銭的価値は登録コストの一部であってもよい。ここでは、異なるコンテンツタイプは異なる固有の金銭的価値を有していてもよい。加入者ＭＥ３４０からＳＫを得る非加入者のコストがＳＫの固有の金銭的価値を越えると仮定すると、ＳＫを得るコストは違法に報酬を超え、利益はない。従って、ＭＥ３４０においてＳＫを保護する必要はない。しかしながら、ブロードキャストが、この秘密鍵を違法に取得するコストより大きな実態値を有するなら、そのような鍵をＭＥ３４０から取得するのに非加入者に利益がある。それゆえ、ＭＥ３４０は理想的には、ＳＫの存続期間より長い存続期間を有した秘密を記憶しないであろう。

さらに、データの送信のためにコンテンツプロバイダー（図示せず）により使用されるチャネルは安全ではないと考えられる。それゆえ、ＳＫは無線で送信されない。それは、ブロードキャストアクセス鍵（ＢＡＫ）と呼ばれるアクセス鍵と、暗号化されたコンテンツと一緒にブロードキャストされるＳＫ情報（ＳＫＩ）から、ＵＩＣＣ３３０またはＭＥ３４０により導き出される。ＢＡＫはある時間、例えば１日、１週間、または１ヶ月使用してもよく、更新される。ＢＡＫを更新するための各期間内では、より短い間隔が提供され、その期間にＳＫが変更される。ＳＫをＢＡＫとＳＫＩから決定することができるように、コンテンツプロバイダーは暗号機能を用いて２つの値ＳＫおよびＳＫＩを決定してもよい。一実施形態において、ＳＫＩは、鍵としてＢＡＫを用いて暗号化されるＳＫを含んでいてもよい。あるいは、ＳＫはＳＫＩとＢＡＫの連結に暗号法のハッシュ関数を適用する結果であってもよい。ここで、ＳＫＩはあるランダム値であってよい。

ＭＢＭＳへのアクセスを取得するために、ユーザーは登録し、サービスに加入する。登録プロセスの一実施形態において、コンテンツプロバイダーとＵＩＣＣ３３０は、登録鍵または、ユーザーとコンテンツプロバイダーとの間のセキュリティ関連付けとしてサービスするルート鍵（ＲＫ）に合意する。登録は、ユーザーが、コンテンツプロバイダーにより提供されるブロードキャストチャネルに加入するときに生じてもよいし、または加入前に生じてもよい。単一のコンテンツプロバイダーが複数のブロードキャストチャネルを提供してもよい。コンテンツプロバイダーは、すべてのチャネルに対してユーザーを同じＲＫに関連づけるように選択してもよいし、または各チャネルを登録し、同じユーザーに異なるチャネル上の異なるＲＫｓを関連づけるようにユーザーに要求してもよい。複数のコンテンツプロバイダーは、同じ登録鍵を使用するように選択してもよいし、または異なるＲＫを登録し取得するようにユーザーを要求してもよい。

従って、可能であるなら、ＲＫは秘密としてＵＩＣＣ３３０に維持される。ＲＫは与えられたＵＩＣＣに固有である。すなわち、各ユーザーには、異なるＲＫが割り当てられる。しかしながら、ユーザーが複数のＵＩＣＣｓを有するなら、これらのＵＩＣＣｓは、コンテンツプロバイダーのポリシーに応じて同じＲＫを共有するように構成してもよい。従って、コンテンツプロバイダーはＵＩＣＣ３３０に、ＲＫで暗号化したＢＡＫのようなさらなる秘密情報を送信してもよい。ＵＩＣＣ３３０はＲＫを用いて、暗号化されたＢＡＫからオリジナルＢＡＫの値を回復することができる。ＭＥ３４０は秘密装置ではないので、ＵＩＣＣ３３０はＢＡＫをＭＥ３４０に供給しない。

コンテンツプロバイダーはまた、ＳＫを導き出すためにＵＩＣＣ３３０においてＢＡＫと結合されるＳＫＩをブロードキャストする。次に、ＵＩＣＣ３３０はＳＫをＭＥ３４０に渡し、ＭＥ３４０はＳＫを用いて、コンテンツプロバイダーから受信した暗号化されたブロードキャスト送信を復号する。このようにして、コンテンツプロバイダーは、ＳＫの新しい値を加入されたユーザーに効率的に配信することができる。

記載したように、制御されたアクセスは、ＵＩＣＣ３３０のＳＵＭＵ３３４にＲＫの同意を供給することにより達成してもよい。しかしながら、いくつかのシステムの既存のインフラストラクチャにおいて、ＲＫの適切な値は、既存のＵＩＣＣｓ、ＳＩＭｓ、ＵＩＭｓまたは他の集積回路カードのコストおよび／または不便さにより、ＵＩＣＣ３３０のような安全な装置に維持することができない。

例えば、ＧＳＭシステムにおいて、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）は安全な装置であり、ネットワークにアクセスするために使用することができる、ユーザーについての加入者識別データを含む。説明の目的のために、図４は、ネットワークへのアクセスを可能にするために加入者を認証するためのＧＳＭシステム４００の簡単化された例を示す。システム４００は、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）４１０、ビジターロケーションレジスタ（ＶＬＲ）４２０およびモバイル装置４３０のような端末を含む。システム４００はさらなるエレメントを含むことに留意する必要があるが、ＧＳＭシステムは当業者によく知られており、詳細に記載しない。

ＨＬＲ４１０はモバイルシステムのための加入者データベースである。ＨＬＲ４１０は端末のホームキャリアにより維持され、請求のためのおよびネットワークに対する認証のための重要なユーザー情報を含む。ＶＬＲ４２０もデータベースであり、ホームシステムによりカバーされるエリア外にいる加入者からの要求を管理するために、端末の現在のロケーションのような、一時的なユーザー情報を含む。ユーザーが呼を開始し、ユーザーの端末がホームエリア外であるとき、加入者を認証するために必要な情報を含む、呼を処理するために必要な情報を取得するために、ＶＬＲ４２０はＨＬＲ４１０と通信する。

端末４３０は、加入者を認証するために使用される加入者認証鍵（Ｋ）を確実に含むＳＩＭモジュール４３２を含む。ここで、オーセンティケーテッドキーアグリーメント(Authenticated Key Agreement)（ＡＫＡ）として知られるチャレンジ−ハンドシェーク認証プロトコルが、ＧＳＭ認証のために典型的に使用される。ＡＫＡでは、ネットワークは、チャレンジメッセージを加入者端末に送信する。加入者端末は、一方向性ハッシュ関数を用いて得られた値に応答する。ここで、チャレンジメッセージはランダム値であってよい。ネットワークは、独自の期待ハッシュ値と比較することにより応答をチェックする。値が一致するなら、認証がアクノレジされる。この応答を発生している間、次の通信を保証するために使用することができる鍵も発生される。

特に、ＧＳＭシステムにおいて、ＶＬＲ４２０はＨＬＲ４１０から認証パラメーターを要求する。ＨＬＲ４１０は、ＶＬＲに１２８ビットランダム数ＲＡＮＤ、署名された応答（ＲＥＳ）および暗号化鍵（Ｋｃ）を送信する。ＲＥＳとＫｃは両方とも、異なるアルゴリズムを用いて、加入者認証鍵ＫおよびＲＡＮＤから発生される。この認証三つ揃い（ＲＡＮＤ、ＲＥＳ、Ｋｃ）を用いて、チャレンジメッセージはランダム数ＲＡＮＤを端末４３０に送信することにより発生される。受信したＲＡＮＤはＳＩＭ４３２に渡される。ＳＩＭ４３２はＲＡＮＤおよびｋを用いてＲＥＳおよびＫｃを発生する。発生されたＲＥＳはＶＬＲ４２０に戻される。ＶＬＲ４２０は、ＲＥＳの２つの値が一致することをチェックする。それらが一致するなら、加入者は認証され、端末とネットワークの両方はＫｃを用いて暗号化／復号を開始する。

ＧＳＭＳＩＭは加入者を認証するために使用される加入者認証鍵（Ｋ）を確実に含むけれども、ＲＫのようなさらなる鍵の供給を許可しない。すなわち、既存のＧＳＭＳＩＭｓは変更することができない。それゆえ、ブロードキャストサービスのためにＢＡＫを配信するための１つの方法は、ＢＡＫを暗号化するためにＲＫよりもむしろＫｃを使用することかもしれない。コンテンツプロバイダーはＲＡＮＤと、Ｋｃで暗号化されたＢＡＫを含むメッセージを送信するであろう。端末はメッセージを受信し、通常のＧＳＭ認証であるかのようにＲＡＮＤをＳＩＭに送る。従って、ＲＥＳとＫｃは、ＲＡＮＤおよびＫを用いてＳＩＭにより発生される。ここでは、ＳＩＭにより発生されたＲＥＳは破棄してもよい。これは、同一のＲＡＮＤを送信し権限の無いアクセスに関して返信されたＲＥＳを記録するかもしれない攻撃者に対して保護する。Ｋｃは、暗号化されたＢＡＫを復号するために使用してもよい。

しかしながら、Ｋｃは６４ビットの鍵である。一方ＭＢＭＳのようなあるブロードキャストサービスは、１２８ビットセキュリティを与えるように設計される。それゆえ、ＢＡＫを暗号化するために６４ビットより長い鍵を使用する必要がある。その結果、複数の三つ揃いはＢＡＫの暗号化のために使用される。

図５は認証を行うネットワーク５１０とブロードキャストサービスのための端末５２０とを有した例示システム５００を示す。ネットワーク５１０は１つ以上のコンテンツプロバイダーとブロードキャストサービスに必要な他のインフラストラクチャエレメントを含む。端末５２０はプロセッサー５２４に接続されたＩＣＣ５２２を含む。ＧＳＭシステムにおいて、ネットワーク５１０はＶＬＲとＨＬＲを含んでいてもよく、ＩＣＣ５２２は図４で記載したようにＳＩＭモジュールであろう。一般に、ネットワーク５１０は、認証を行うためにチャレンジメッセージを送信する。チャレンジメッセージは、制御されたアクセスのためにＢＡＫを発生するために端末５２０により使用される。すなわち、端末５１０のＩＣＣ５２２はＢＡＫの発生において使用される秘密鍵を安全に記憶する。システム５００の動作は、下の図６を参照して説明されるであろう。

図６は、加入者認証鍵のような秘密鍵をＩＣＣ６２２のような安全装置に安全に記憶する、端末６２０のような装置における安全な処理のための方法６００を示す。方法６００において、装置は、ネットワーク（６１０）から複数のチャレンジを受信する。複数のチャレンジは１つのメッセージまたは複数のメッセージ内にあってもよい。複数の暗号化鍵は、秘密鍵および複数のチャレンジ（６２０）に基づいて発生される。次に、１つのアクセス鍵は複数の暗号化鍵（６３０）に基づいて発生される。システム５００において、例えば、秘密鍵がＩＣＣ５２２内に維持されなければならないので、ＩＣＣ５２２は暗号化鍵を発生するように構成される。プロセッサー５２４は、複数の暗号化鍵に基づいて１つのアクセス鍵を発生するように構成される。

アクセス鍵は典型的に暗号化鍵より長いので、１つのアクセス鍵は複数の暗号化鍵を用いて発生される。例えば、ＭＢＭＳのためのＧＳＭにおいて、暗号化鍵は６４ビットであり、アクセス鍵は１２８ビットである。そのような場合、１つのアクセス鍵は２つの暗号化鍵を用いて発生することができる。任意の周知の技術を用いて、複数の暗号化鍵から１つのアクセス鍵を発生してもよい。一実施形態において、１つのアクセス鍵は複数の暗号化鍵を連結することにより発生される。他の実施形態において、１つのアクセス鍵は、複数の暗号化鍵にハッシュ関数を用いて発生される。ハッシュ関数は、複数の暗号化鍵を混合するためにＳＨＡ−１を含んでいてもよい。

認証の場合、方法６００は、図４を参照して記載した複数の認証応答を発生するために複数のチャレンジメッセージと秘密鍵を用いることをさらに含んでいてもよい。その後、認証応答の少なくとも１つは、端末５２０内に実施される送信機（図示せず）を用いてネットワークに戻され、ネットワークに送信されなかった任意の認証応答は破棄してもよい。

それゆえ、アクセス鍵を発生した後、方法６００はさらに、暗号化されたブロードキャストコンテンツを受信し、アクセス鍵に基づいてブロードキャストコンテンツを復号することをさらに具備していてもよい。例えば、ＭＢＭＳにおいて、アクセス鍵はＢＡＫであろう。そしてＳＫＩはＳＫを発生するために使用されるであろう。そのような場合、方法６００は各チャレンジメッセージおよび現在のＢＡＫに基づいてＳＫのような一時的な暗号化／復号鍵を発生することをさらに含んでいてもよい。従って、現在のＳＫは、暗号化されたコンテンツを復号するために、そして見る／処理するために使用することができる。

従って、記載した実施形態は、ブロードキャストサービスのためのアクセス鍵の安全な供給を可能にする。実施形態は、ＭＢＭＳを参照して記載されたけれども、本発明の範囲は、ＭＢＭＳ以外のブロードキャストサービスに適用し、制御されたアクセスを必要とする種々のシステムに適用することにここで留意する必要がある。同様に、アクセス鍵は１２８ビットより短くてもよいし、長くてもよい。さらに、本実施形態はＧＳＭシステム以外のシステムに適用してもよい。例えば、ＵＭＴＳシステムは、ＧＳＭＳＩＭに類似し、ＧＳＭＳＩＭとして動作することを可能にする下位互換性モードを有するＵＳＩＭを有する。

さらに、実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエア、マイクロコードまたは任意のそれらの組み合わせにより実施してもよい。ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエア、またはマイクロコードで実施されるとき、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは機械読み出し可能媒体（図示せず）に記憶してもよい。プロセッサーは必要なタスクを実行してもよい。コードセグメントは、手続き、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウエアパッケージ、クラス、または命令の任意の組み合わせ、データ構造、またはプログラムステートメントを表していてもよい。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメーター、またはメモリ内容を渡すおよび／または受信することにより他のコードセグメントまたはハードウエア回路に接続してもよい。情報、引数、パラメーター、データ等は、メモリ共有、メッセージパッシング(message passing)、トークンパッシング(token passing)、ネットワーク送信等を含む任意の適切な手段を介して渡され、送られ、送信されてもよい。また、機械読み出し可能媒体は、コンピューターシステムに使用する製品に実施してもよく、その中に具現化された機械読み出し可能なコード手段を有していてもよい。

最後に、上記実施形態は単に例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきでないことに留意する必要がある。実施形態の記載は例証であるように意図され、クレームの範囲を限定しないように意図される。そのため、この教示は、他のタイプの装置に容易に適用可能であり、多くの代替、変更、および変形は当業者には容易であろう。

図１はブロードキャストサービスをサポートすることができる無線通信の一例である。図２はＭＢＭＳを実施するための簡単化されたネットワークを示す。図３はマルチメディアコンテンツを受信するためにＭＢＭＳに加入することができる端末を示す。図４はＧＳＭシステムの簡単化された例である。図５は、認証を実行するネットワークとブロードキャストサービスのための端末を備えた例示システムである。図６は、秘密鍵を安全に記憶する装置における安全な処理のための方法を示す。