JP4019266B2 - データ送信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク、好ましくはＬＡＮ、インターネット等のネットワークを経由して送信機から受信機へデータを送信するための方法であって、送信機は基地局へデータを送信し、しかも送信機はサーバー、特にＡＡＡ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ，Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ，Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）サーバーを介して検証される方法に関する。この種のＡＡＡサーバーはネットワーク内に配置され、主に装置あるいはユーザが真正であることを認証し、それから装置あるいはユーザがあらかじめ定められた条件のもとでサービスにアクセスすることを許可し、さらに課金がサポートされても良いというような場合に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
データの送信の間、セキュリティ機構は、正当な送信機を不当な送信機から保護するために特に重要である。もし、この種の保護機構が無い場合には、不当な送信機が正当な送信機になりすます、つまり不当な送信機が正当な送信機のＩＤを使用して操作を行い、どの受信機に対しても料金無しでデータを送信することが考えられる。送信機というのは、例えばデータ送信をサポートするコンピュータである。
【０００３】
一般に、サーバーは、しばしばＡＡＡサーバーとして備えられ、送信機を検証する。ＡＡＡサーバーは、正当な送信機を認証する、つまり送信機が自信を登録し、送信者が許可された者であることを認証するためのものである。認証は、ログイン、パスワードの入力の少なくとも一方を経てなされ得る。ＡＡＡサーバーは続いて、送信機があらかじめ定められた範囲、かつ良好に設定された条件のもとでサービスを利用することを認める。
【０００４】
あるいはまた、移動通信における認証システムの一例として、広いエリアにおいてテレコミュニケーションネットワーク、特にＩＰネットワークのユーザを簡単且つ円滑に認証できるようにするための認証システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００２−５２０９２３号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
送信機が一旦認証されると、不当な送信機が正当な送信機のＩＤ（識別情報）を獲得して現在ある接続を使用し、あるいはまた接続の終了後に正当な送信機になりすますことが考えられる。このようにして不当な送信機はどのような送信先に対しても料金無しでデータを送信することができる。これは、送信されたデータ量に基づいて課金が行われる場合には正当な送信機にとって不利益であり、またデータ送信のために定額料金が正当な送信機とプロバイダーとの間に設定されている場合にはプロバイダーにとって不利益である。
【０００７】
本発明は、上述したような広範囲にわたる、不当な送信機が正当な送信機の支払いでデータ送信を行うことを防止する方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題は、特許請求の範囲第１項によるデータ送信方法により解決される。したがって、本発明によるデータ送信方法は、サーバーが送信機と基地局に検証データを送信するように設計される。
【０００９】
本発明によれば、サーバーでの認証に加えて、送信機が簡単な方法で正確に検証されるようにされても良い。基地局は、検証データに基づいて正当な送信機と不当な送信機とを識別でき、必要とあれば、データの送信を停止する。これにより、不当な送信機は、正当な送信機の支払いで任意の受信機へのデータ送信ができなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の方法による非常に簡単な例は、データを無線で送信機から基地局へ送信できることである。データは、無線接続、特にブルートゥース接続に送信できるだけでなく、他のいかなる種類の無線送信でも送信できる。この場合、送信がＩＰＳｅｃ−ＩＰセキュリティを用いて保護される場合であっても、不当な送信機は共有している送信媒体から正当な送信機のＩＤ（識別情報）、特にＩＰアドレスを容易に得ることができるので、不当な送信機に対して保護を行うために付加的な検証データが特に有利である。不当な送信機はまたトランスポート層のアドレスを得ることができるかも知れない。この例においては、データはＭＩＰ−モバイルインターネットプロトコルを用いるトランスポート層を介して送信され得る。
【００１１】
本発明の方法による非常に安全な例が要求される場合には、安全な接続（ｓｅｃｕｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が、サーバーと基地局との間、送信機とサーバーとの間の少なくとも一方に設定される。
【００１２】
安全な例を実現するために、サーバーは、基地局に対する送信機のアクセスの認証、許可、課金の少なくとも１つをなし得る。これは、上記の特性を持つＡＡＡサーバーを配置することにより容易に実現され得る。
【００１３】
非常に簡単な例においては、送信機と基地局は１つのセル内に配置され得る。送信機と基地局は、直接接続、特に、送信機と基地局との間での中継を考慮しない接続を設定することができる。ここでは、セルは、送信機と基地局との間に直接接続が設定されるエリアとして定義される。
【００１４】
非常に簡単な例の観点からは、サーバーは、送信機及び基地局と同じドメインに配置され得る。これは、サーバーによる送信機の直接的な認証を許容する。
【００１５】
あるいはまた、サーバーは異なるドメインに配置され得る。認証の目的のために、サーバーは、他のサーバー、特に異なるＡＡＡサーバーと通信することができる。認証のために、送信機はローカルサーバーの代わりに他ドメインのサーバーを使用することができ、この他ドメインのサーバーはローカルサーバーと共に送信機を認証する。
【００１６】
非常に安全な例の観点から、サーバーによる認証の成功に続いて、検証データが送信機に送信され得る。サーバーはこれにより、認証の成功後にだけ検証データを基地局へ送信できる。一方、サーバーはデータを既に基地局へ送信できており、認証の成功後に基地局に対して許可の類いを送信するのに続いて、基地局が検証データを送信機へ送信する。これは、検証データが正当な送信機のみへ送信されることを保証する。
【００１７】
他の簡単なフレームワークにおいては、サーバーは、基地局を経由して検証データを送信機へ送信することができる。サーバーはまた、検証データを独立して基地局及び送信機へ送信することができる。
【００１８】
非常に安全な例を実現するために、検証データは、サーバーから基地局への送信、基地局から送信機への送信の少なくとも一方の前に暗号化され得る。この暗号化は、標準的な公開／非公開鍵アルゴリズムを用いて容易に行われ得る。これは、不当な第３者による盗聴に対して検証データを保護することが可能となる。
【００１９】
サーバーは、新しい検証データの生成、送信をそれぞれの認証毎に行うことが可能であり、これは特に効果的である。これは、不当な送信機が古い検証データを用いて偽のＩＤ（識別情報）でデータを送信することを不可能にする。
【００２０】
検証データは、初期生成キーを含むことができ、生成キーは送信機及び基地局へ送信される。この生成キーは、認証ビットを生成するために用いられ得る。この効果は、生成キーのサイズが非常に小さいのでその送信が非常に早いことである。
【００２１】
検証データは、付加的にあるいは選択的にランダムビットアレイｂ₁ …ｂ_n を含むことができる。無線リンクのような少ない資源のもとで伝送負荷を増加させることができないような場合、ビットアレイが１バイトである場合に特に効果的である。加えて、このビットはすばやく計算され、バッテリ駆動装置のために非常に適した技術である。このような例は、データの無線伝送に特に有効である。
【００２２】
伝送のためのデータは、非常に容易にパケット、好ましくはＩＰパケット−インターネットプロトコルパケットに分割され得る。これは、ＩＰプロトコルを介してデータを伝送することを非常に容易にする。
【００２３】
送信機は検証データに基づいたプルーフを計算して基地局に送信することができる。加えて、あるいは選択的に、送信機は、インデックスを基地局に送信することができる。このインデックスは、パケットをマークするために使用され得るものであり、インデックスは送信されるパケット列における位置をマークする。
【００２４】
インデックスｉを持つパケットのためのプルーフは、下記の数２を用いて計算され得る。
【００２５】
【数２】

それゆえに、各パケットが、正当な送信機がパケットを送信したかどうかを検出することを可能にするプルーフを持つ。
【００２６】
プルーフは、非常に簡単な例において状態非保持（ｓｔａｔｅｌｅｓｓ）のものとされ得る。これは、古いプルーフ、つまりｐ₁ からｐ_i-1 がｐ_{i に}影響を与えないことを意味する。これは、ｐ_i を計算するために、先行するプルーフを知ることを不要にするものであり、しばしばパケットロスが発生する無線リンクにおいて重要なことである。パケットロスは、無線接続において普通は１０^-3から１０^-5の間であると想定されるビットエラー率の、メディアアクセス層におけるエラー訂正機構とパケット長などのいくつかのパラメータに依存する。
【００２７】
プルーフ、インデックスの少なくとも一方は、パケットを送信するに際して付加的なＩＰヘッダーフィールドに組み込まれるかあるいは拡張ヘッダーに組み込まれる。ＩＰｖ４−インターネットプロトコルバージョン４の場合、プルーフｐ及びインデックスｉを含む付加的なＩＰヘッダーが使用される。ＩＰｖ６−インターネットプロトコルバージョン６が使用される場合、プルーフ、インデックスの少なくとも一方が拡張ヘッダーで送信される。ＩＰヘッダーフィールドあるいは拡張ヘッダーでのインデックスの送信は、パケット列における変化を処理することを可能にするのと同様に、パケットロスであるかアタック、つまり不正であるかの識別を可能にすることが必要である。送信機が直接かつ物理的に基地局に接続される場合、パケット列における変化は起こらない。基地局は普通はインデックスの読み出し及び比較は必要では無い。検証の成功後、検証データに対するポインターは単純に｜ｐ｜ポジション前に移される。
【００２８】
送信機の検証のために、基地局は、受信したプルーフｐ_i を、検証データから計算されるプルーフｐ_iBS と比較することができる。比較の結果が否定であれば、それは未遂の不正あるいはパケットロスと推定される。
【００２９】
更なるチェックとして、プルーフｐ_i と基地局で計算されたプルーフｐ_iBS とが等しくなければ、基地局は、インデックスｉの読み出し、プルーフｐ_iBS の再計算を行うことができる。プルーフｐ_i とプルーフｐ_iBS との比較が肯定であれば、パケットロスが想定されても良い。
【００３０】
この新しい比較において、プルーフｐ_i が基地局で計算されたプルーフｐ_iBS と等しくないことが再び発生すると、基地局は再認証に着手する。これは、不当な送信機がパケットを送信したと想定されるからである。不正を防止するために、基地局は送信機に対して再認証することを要求する。
【００３１】
そのために、サーバーは、新しい検証データの生成、送信を行うことができる。パケットの送信機がもはやそれ自体を証明することができない場合、それは明らかに不当な送信機であり、データの不当な送信はもはや不可能になる。このようにして不当な送信機による不正が検出されるだけでなく、むしろ首尾良く防止される。
【００３２】
アタッカー、つまり不正をしようとする者がｍ回連続してパケットの送信に成功する確率は以下の数３で表される。したがって、明らかに、付加的な送信ビット長と不当な送信機によるアタック、つまり不正の成功のチャンスとの間にはトレードオフが存在する。インデックスの長さ及び検証データに関する１つの提案は、８ビットである。この結果から、上述のように、付加的な１バイトが送信されるべきである。この場合、認証の間に送信機に送信される付加的な１バイトが更に必要となる。
【００３３】
【数３】

本発明の方法により、ソースアドレス、つまり送信機のＩＰアドレスによってのみならず、共通のランダムバリュー、つまり検証データに基づいて、認証された送信機のＩＰパケットを識別することができる。このようなアプローチは特に、費用をかけずに、しかも不正行為を検出するだけでなく不正を防止する場合に有利であり、セルの変更によりＩＰアドレスが変更された場合であっても、送信機へのＩＰパケットのマッピングをサポートし、異なるアクセス技術の従量制課金をサポートするリソース利用認証アプローチをカバーするために拡張されても良い。
【００３４】
装置の初期認証開始時に、本発明は、無線接続を介して送信された各パケットの作成者を基地局が明確に識別することを許容する。本発明による方法は、移動通信機用の８０２．１１あるいはＷ−ＣＤＭＡアダプターのような無線機器が使用される場合に特に有利である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、低コストで不当な送信機が正当な送信機の支払いでデータ送信を行うことを防止する方法を提供することができる。

Claims (19)

1. ＬＡＮ、インターネット等のネットワークを経由して送信機から受信機へデータを送信するための方法であって、前記送信機は基地局へデータを送信すると共に、サーバーを介して検証される方法において、
   前記サーバーは前記送信機と前記基地局に検証データを送信し、該基地局は前記検証データに基づいて正当な送信機と不当な送信機とを識別することを特徴とする方法。
2. 請求項１による方法において、データは無線で前記送信機から前記基地局へ送信されることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２による方法において、前記サーバーと前記基地局間、前記サーバーと前記送信機間の少なくとも一方に安全な接続（ｓｅｃｕｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）があらかじめ設定されることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれかによる方法において、前記サーバーは、前記基地局に対する前記送信機のアクセスが真正であることの認証、許可、課金の少なくとも１つを行うことを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のいずれかによる方法において、前記送信機及び前記基地局は、同じセル内に配置されていることを特徴とする方法。
6. 請求項５による方法において、前記サーバーは前記送信機及び前記基地局と同じドメイン内に配置されていることを特徴とする方法。
7. 請求項５による方法において、前記サーバーは異なるエリア内に配置されていることを特徴とする方法。
8. 請求項７による方法において、前記サーバーは、他のサーバーと通信を行うことを特徴とする方法。
9. 請求項１〜８のいずれかによる方法において、前記検証データは、真正であることの認証が達成された後に前記サーバーから前記基地局へ送信されることを特徴とする方法。
10. 請求項１〜９のいずれかによる方法において、前記サーバーは、前記検証データを前記基地局経由で前記送信機へ送信することを特徴とする方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかによる方法において、前記検証データは、前記サーバーから前記基地局、前記基地局から前記送信機の少なくとも一方により暗号化形式で送信されることを特徴とする方法。
12. 請求項１〜１１のいずれかによる方法において、前記サーバーは、真正であることの認証のために、それぞれの認証において新しい検証データの生成、送信の少なくとも一方を行うことを特徴とする方法。
13. 請求項１〜１２のいずれかによる方法において、前記検証データは、初期生成キーを含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１〜１３のいずれかによる方法において、データは、パケットに分割されることを特徴とする方法。
15. 請求項１〜１４のいずれかによる方法において、前記送信機は、前記検証データに基づくプルーフ（ｐ）を前記基地局へ送信することを特徴とする方法。
16. 請求項１〜１５のいずれかによる方法において、前記送信機は、インデックス（ｉ）を前記基地局へ送信することを特徴とする方法。
17. 請求項１５，１６のいずれかによる方法において、プルーフ（ｐ，ｐ_BS）は、状態非保持（ｓｔａｔｅｌｅｓｓ）であることを特徴とする方法。
18. 請求項１５〜１７のいずれかによる方法において、プルーフ（ｐ）、インデックス（ｉ）の少なくとも一方は、付加ＩＰヘッダーフィールドあるいは拡張ヘッダーに組み込まれることを特徴とする方法。
19. 請求項１８による方法において、前記サーバーは、新しい検証データを生成し、送信することを特徴とする方法。