DE102004016581A1

DE102004016581A1 - Verfahren zur Durchführung von Abrechnungs- und Vergütungsprozessen in Ad Hoc Netzwerken

Info

Publication number: DE102004016581A1
Application number: DE102004016581A
Authority: DE
Inventors: Joao Girao; Dirk Dr. Westhoff; Bernd Dr. Lamparter
Original assignee: NEC Europe Ltd
Current assignee: NEC Europe Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US20050220101A1; JP2005295538A

Abstract

Ein Verfahren zur Durchführung von Abrechnungs- und Vergütungsprozessen in Ad Hoc Netzwerken, wobei das Ad Hoc Netzwerk (2) eine Vielzahl von aktiven Knoten aufweist und wobei einem Knoten, der Pakete sendet oder empfängt, Kosten zugewiesen werden und einem Knoten, der Pakete innerhalb des Ad Hoc Netzwerks (2) weiterleitet, eine Vergütung zugewiesen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ad Hoc Netzwerks (2) generierte Abrechnungs- und Vergütungsdaten über einen Access-Router (3) an eine Komponente einer AAA (authentification, authorization, accountig)-Architektur (4) zum Zwecke der Weitervermittlung und/oder der Weiterverarbeitung übermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Abrechnungs- und Vergütungsprozessen in Ad Hoc Netzwerken, wobei das Ad Hoc Netzwerk eine Vielzahl von aktiven Knoten aufweist und wobei einem Knoten, der Pakete sendet oder empfängt, Kosten zugewiesen werden und einem Knoten, der Pakete innerhalb des Ad Hoc Netzwerks weiterleitet, eine Vergütung zugewiesen wird.

Vom technischen Standpunkt aus gesehen sind zivile Ad Hoc Netzwerke an der Grenze zur Realität. Allerdings sind sie nur dann realistisch und in der Praxis einsetzbar, falls zwei wesentliche Voraussetzungen erfüllt sind. Zum einen müssen die einzelnen Knoten des Ad Hoc Netzwerks aktiv am Netzwerk teilnehmen, d.h. sie dürfen nicht lediglich ihre eigenen Daten senden und/oder empfangen, sondern sie müssen insbesondere auch fremde Daten weiterleiten. Zum anderen müssen die Ad Hoc Netzwerke derart ausgelegt sein, dass ein ISP (Internet Service Provider) sie nicht lediglich als kostenneutralen Konkurrenten zu den traditionellen, gewinnbringenden Netzen sieht, sondern in ihnen ein eigenständiges gewinnbringendes Businessmodell sieht. Beide genannten Voraussetzungen können nicht per se angenommen werden. Der erstgenannte Punkt ist besonders dann kritisch, wenn batteriebetriebene Handgeräte angenommen werden. Der zweite Punkt ist kritisch, da bislang für zivile Ad Hoc Netzwerke keine Abrechnungsprotokolle eingesetzt werden.

Mit einer neuen Familie von volumenbasierten Abrechnungsprotokollen für Kosten und Vergütungen über drahtlose multihop Ad Hoc Netzwerke hat sich die Situation dramatisch geändert. Beispiele sind die Ansätze Sprite, SCP (Secured Charging Protocol) und Nuglet. Die Schlüsselidee dieser Ansätze ist es, denjenigen Knoten, die fremde Daten innerhalb des Ad Hoc Netzwerkes weiterleiten, d.h. als Zwischenknoten fungieren, eine Vergütung zukommen zu lassen, da der Knoten zum Weitersenden Batterieladung verbraucht hat. Das Wort Vergütung ist dabei ganz abstrakt zu verstehen und kann beispielsweise in Form eines Punktesystems realisiert sein oder in einer Gutschrift oder einer unmittelbaren monetären Belohnung bestehen. Im Gegenzug werden einem Knoten, der als Sender oder Empfänger agiert, von dem ISP Kosten in Rechnung gestellt.

Problematisch in diesem Zusammenhang ist, dass mit Hilfe der bereits bekannten Verfahren zwar für Abrechnungs- und Vergütungsprozesse relevante Daten gene riert und innerhalb des Ad Hoc Netzwerkes transportiert werden können, dass eine umfassende Nutzung dieser Daten, beispielsweise durch einen ISP, bislang jedoch nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung von Abrechnungs- und Vergütungsprozessen in Ad Hoc Netzwerken der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Abrechnungs- und Vergütungsdaten über das Ad Hoc Netzwerk hinaus zur Verfügung gestellt und damit umfassend nutzbar gemacht werden.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Verfahren derart ausgebildet, dass innerhalb des Ad Hoc Netzwerks generierte Abrechnungs- und Vergütungsdaten über einen Access-Router an eine Komponente einer AAA (authentification, authorization, accountig)-Architektur zum Zwecke der Weitervermittlung und/oder der Weiterverarbeitung übermittelt werden.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass es für eine umfassende Nutzung von Abrechnungs- und Vergütungskonzepten innerhalb von Ad Hoc Netzwerken notwendig ist, diese Konzepte mit in Festnetzen existierenden AAA-Architekturen zu verbinden. Erfindungsgemäß werden daher innerhalb des Ad Hoc Netzwerks generierte Abrechnungs- und Vergütungsdaten über einen Access-Router an eine Komponente einer AAA-Architektur zum Zwecke der Weitervermittlung und/oder der Weiterverarbeitung übermittelt. Die benötigten Abrechnungsdaten können dazu beispielsweise mittels des Secured Charging Protocols (SCP) zunächst im Ad Hoc Netzwerk gesammelt werden und sodann sicher zum Rand des Ad Hoc Netzwerks transportiert und an einem Access-Router bereitgestellt werden. Von dort werden die Daten an eine AAA-Architektur im Festnetz übermittelt, wo sie beispielsweise seitens eines ISP umfassend genutzt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in unterschiedlichen Ad Hoc Netzwerken eingesetzt werden, wobei sich insbesondere der Einsatz in drahtlosen multihop Ad Hoc Netzwerken oder der Einsatz in Hot Spots Netzwerken, beispielsweise in Flughäfen, Hotels oder Restaurants, anbietet.
Im Hinblick auf eine weitreichende und umfassende Funktionalität kann vorgesehen sein, dass die Abrechnungs- und Vergütungsdaten an AAA-Komponenten eines Fremdnetzes übermittelt werden. Dies ist vorteilhaft, da die Systemzugangsfunktion der Authentifizierung im Ad Hoc Netzwerk stets über ein Fremdnetz läuft. Darüber hinaus können die Abrechnungs- und Rechnungsstellungsprozesse des ISP auf Knoten ausgeweitet werden, die sich zwar zeitweise in dem Ad Hoc Netzwerk befinden, grundsätzlich aber nicht in dem Heimatnetz des Access-Routers des Ad Hoc Netzwerks, sondern in einem Fremdnetz registriert sind.
Für den Fall, dass die Abrechnungs- und Vergütungsprozesse ausschließlich für an dem Heimatnetz des Access-Routers des Ad Hoc Netzwerks registrierten Knoten durchgeführt werden soll, können die Abrechnungs- und Vergütungsdaten auch an eine AAA-Komponente dieses Heimatnetzes übermittelt werden.
In vorteilhafter Weise werden Abrechnungs- und Vergütungsdaten unmittelbar an den AAA-Server einer AAA-Architektur übermittelt, welcher die fundamentalen Systemzugangsfunktionen der Authentifizierung, der Autorisierung und der Benutzung sowie deren Abrechnung verwaltet.
In Abhängigkeit von dem jeweiligen Verwendungszweck können unterschiedliche Abrechnung- und Vergütungsdaten an die AAA-Komponenten übermittelt werden. Bei der Auswahl der übermittelten Daten können die unterschiedlichen Ziele, die ein ISP bei der Optimierung der Datenspeicherung auf seinen Servern hat, berücksichtigt werden. Da die Lebenszeit der gespeicherten Daten im Access-Router im Allgemeinen deutlich kürzer ist als bei den AAA-Komponenten, muss der ISP einen Ausgleich finden, welche Daten für Abrechnung, Rechnungstellung und Langzeitspeicherung übertragen werden sollen. Normalerweise werden Daten im Access-Router eine Zeitdauer gespeichert, die in etwa der Länge einer Abrechnungsperiode entspricht, wohingegen die Speicherdauer bei den AAA-Komponenten – unter Berücksichtigung der geltenden Gesetzeslage – in Deutschland mindestens 82 Tage beträgt. In einer besonders einfachen Implementierung können beispielsweise als Abrechnungs- und Vergütungsdaten für die Knoten des Ad Hoc Netzwerks jeweils nur die Menge der von ihnen gesendeten Daten an eine AAA-Komponente übertragen werden. Die Menge der gesendeten Daten kann dabei in Paketen und/oder in Bytes gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ kann für die Knoten jeweils die Menge der empfangenen Daten – ebenfalls gemessen in Paketen und/oder in Bytes – an eine Komponente einer AAA-Architektur übermittelt werden.
Im Hinblick auf eine höhere Komplexität des Verfahrens und insbesondere im Hinblick auf die Realisierung eines Vergütungskonzepts – zusätzlich zu dem Abrechnungskonzept – kann für die Knoten jeweils die Menge der von ihnen weitergeleiteten Daten übermittelt werden.
Im Hinblick auf eine Berechnung der konkreten Kosten bzw. Vergütungen könnte für die Knoten jeweils das Preisverhältnis zwischen ihren Sende-/Empfangs- und ihren Weiterleitungsaktivitäten an die AAA-Architektur übermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ zu den Preisverhältnissen könnten jeweils absolute Kosten der Sende- und Empfangsaktivität und/oder die absolute Höhe der Vergütung für die Weiterleitungsaktivität übermittelt werden.
Im Hinblick auf eine einfache Zuordenbarkeit der Kosten bzw. Vergütungen zu den einzelnen Knoten des Ad Hoc Netzwerks kann vorgesehen sein, dass für die Knoten jeweils eine Nutzerkennung übermittelt wird. Dabei könnten für die Knoten jeweils Verwaltungsdaten, insbesondere z.B. Identitäts- und/oder Delegationszertifikate, die von einer Zertifizierungsstelle der besuchten Domäne ausgegeben wird, übertragen werden. Zur Sicherstellung eines hohen Maßes an Sicherheit kann dabei ein symmetrischer Schlüssel mit dem Access-Router der besuchten Domäne ausgetauscht werden.
An dieser Stelle sei nochmals betont, dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verwendungszweck und den speziellen Zielen des Providers eine unterschiedliche Auswahl der oben genannten Daten an die AAA-Architektur übertragen werden kann. Für den Fall, dass der ISP für seine Zwecke eine „non-repudiation"-Eigenschaft („Nicht zurückweisbat") benötigt, müssen als Abrechnungs- und Vergütungsdaten alle der oben genannten Daten übermittelt werden. Liegt das Hauptziel hingegen im Einsparen von Langzeit-Speicherplatz, so sollten nur akkumulierte Daten übermittelt werden. Bei den akkumulierten Daten kann es sich beispielsweise um einen Rechnungsendbetrag nach Abzug der Vergütung von den verursachten Kosten handeln.
In Bezug auf eine zeitliche Strukturierung der Übermittlung der Daten können die Daten für die Knoten beispielsweise nach jeder Abrechnungsperiode an die AAA-Architektur übermittelt werden. Alternativ hierzu ist auch eine sofortige Übermittlung denkbar, d.h. sobald die Daten am Access-Router verfügbar sind, werden sie an die AAA-Komponenten übertragen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Daten im Format des RADIUS (remote authentification dial-in user)- oder Diameter-Protokolls übermittelt. RADIUS ist ein Client-Server basiertes Sicherheitsprotokoll zur Authentifizierung und zur Kontrolle von Zugriffsberechtigungen. Dabei wird die zentrale Administration von Benutzerdaten wie Benutzererkennung oder Zugriffsrechten unterstützt. Denkbar ist auch die Übermittlung der Abrechnungs- und Vergütungsdaten mittels IPsec oder mittels eines anderen Sicherheitsprotokolls, das Ende-zu-Ende-Sicherheit bietet. In einem geschlossenen Netzwerk bietet sich zudem die Verwendung von TCP/UDP-Paketen zur Übermittlung der Abrechnungs- und Vergütungsdaten an die AAA-Architektur an.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Ad Hoc Netzwerk und einer AAA-Architektur.
In der einzigen Fig. ist – schematisch – eine Vielzahl von Benutzerknoten 1 dargestellt, die sich spontan miteinander vernetzen und so ein Ad Hoc Netzwerk 2 bilden. Innerhalb des Ad Hoc Netzwerks 2 fungieren die Knoten 1 sowohl als Sender/Empfänger als auch als aktive Zwischenknoten, die fremde Daten weiterleiten.
Die in Abhängigkeit von ihrer Sender-/Empfänger- bzw. ihrer Weiterleitungsaktivität generierten Abrechnungs- und Vergütungsdaten werden innerhalb des Ad Hoc Netzwerks 2 mittels des Secured Charging Protocols (SCP) gesammelt und sicher zum Rand des Ad Hoc Netzwerks 2 transportiert, wo sie an einem Access-Router 3 bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß werden die Abrechnungs- und Vergütungsdaten über den Access-Router 3 an eine Komponente einer AAA-Architektur 4 übermittelt, wo die Daten beispielsweise von einem ISP weiterverarbeitet werden können. Die erfindungsgemäße Übermittlung ist in der Fig. durch die beiden Doppelpfeile angedeutet. Bei der Komponente, an die die Daten übermittelt werden, handelt es sich im Konkreten um einen AAA-Server 5.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass unterschiedliche AAA-Architekturen 4, die innerhalb des Kernnetzes 6 realisiert sind, verwendet werden können. So ist es z.B. möglich, die Abrechnungs- und Vergütungsdaten an den AAA-Server 5 des Heimatnetzes 7 des Access-Routers 3 des Ad Hoc Netzwerkes 2 zu übermitteln. Ist nicht sichergestellt, dass alle Benutzerknoten 1 des Ad Hoc Netzwerks 2 im Heimatnetz 7 des Access-Routers 3 des Ad Hoc Netzwerks 2 registriert sind und sollen die Abrechnungs- und Vergütungsprozesse auch auf Benutzerknoten 1 ausgedehnt werden, die an einem anderen Netz – einem Fremdnetz 8 – registriert sind, so können die entsprechenden Daten auch an dieses Fremdnetz 8 übertragen werden.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Verfahren zur Durchführung von Abrechnungs- und Vergütungsprozessen in Ad Hoc Netzwerken, wobei das Ad Hoc Netzwerk (2) eine Vielzahl von aktiven Knoten aufweist und wobei einem Knoten, der Pakete sendet oder empfängt, Kosten zugewiesen werden und einem Knoten, der Pakete innerhalb des Ad Hoc Netzwerks (2) weiterleitet, eine Vergütung zugewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ad Hoc Netzwerks (2) generierte Abrechnungs- und Vergütungsdaten über einen Access-Router (3) an eine Komponente einer AAA (authentification, authorization, accountig)-Architektur (4) zum Zwecke der Weitervermittlung und/oder der Weiterverarbeitung übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrechnungs- und Vergütungsdaten an AAA-Komponenten eines Fremdnetzes (8) übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrechnungs- und Vergütungsdaten an eine AAA-Komponente des Heimatnetzes (7) des Access-Routers (3) des Ad Hoc Netzwerks (2) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrechnungs- und Vergütungsdaten an den AAA-Server (5) einer AAA-Architektur (4) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Abrechnungs- und Vergütungsdaten für die Knoten jeweils die Menge der von ihnen gesendeten Daten übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Abrechnungs- und Vergütungsdaten für die Knoten jeweils die Menge der von ihnen empfangenen Daten übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Abrechnungs- und Vergütungsdaten für die Knoten jeweils die Menge der von ihnen weitergeleiteten Daten übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Abrechnungs- und Vergütungsdaten für die Knoten jeweils das Verhältnis zwischen den Kosten ihrer Sende- und Empfangsaktivität und der Vergütung für ihrer Weiterleitungsaktivität übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Knoten jeweils absolute Kosten der Sende- und Empfangsaktivität und/oder die absolute Vergütung für die Weiterleitungsaktivität übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Knoten jeweils eine Nutzerkennung übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Knoten jeweils Verwaltungsdaten, vorzugsweise Identitäts- und/oder Delegationszertifikate, übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Knoten jeweils ein symmetrischer Schlüssel übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten für die Knoten jeweils nach einer Abrechnungsperiode übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten für die Knoten jeweils übermittelt werden, sobald sie am Access-Router (3) verfügbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten im Format des RADIUS- oder Diameter-Protokolls übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mittels eines IPsec oder mittels eines anderen Sicherheitsprotokolls mit Ende-zu-Ende-Sicherheit übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mittels TCP- oder UDP-Paketen übermittelt werden.