JP2001223685A

JP2001223685A - 暗号化移動通信方式

Info

Publication number: JP2001223685A
Application number: JP2000035089A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ishii; 大助石井
Original assignee: ADVANCED MOBILE TELECOMM SECUR; Advanced Mobile Telecommunications Security Technology Research Laboratory Co Ltd
Current assignee: ADVANCED MOBILE TELECOMM SECUR; Advanced Mobile Telecommunications Security Technology Research Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】暗号化移動通信方式において、端末の復号処
理負荷を重くすることなく、制御チャンネルの制御情報
の通信端末名を効率的に隠蔽する。【解決手段】基地局１は、各端末２に固有の端末鍵を
付与し、端末２を複数のグループに分ける。グループご
とにグループ暗号鍵を付与し、グループ暗号鍵で端末Ｉ
Ｄを含む制御情報を暗号化する。制御チャネルを使用し
て、端末２と制御情報を送受信し、端末２同士を接続す
る。同様にして、端末２のグループ鍵を変更する。制御
チャンネルを流れる端末ＩＤを、グループ外の端末に知
られないように隠蔽できる。また、隠蔽のための復号負
荷は、グループ内端末のみにかかるので、効率の低下は
小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗号化移動通信方
式に関し、特に、移動通信における端末ＩＤを含む通信
を隠蔽して、通信のセキュリティを確保する暗号化移動
通信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動通信システムの構成を図９に
示す。移動通信システムは、基地局１と、複数台の端末
２とで構成されている。図９に示す移動通信システムに
おいて通信を行なうときは、まず、通信を開始する端末
２が、通信相手の端末を指定した信号を基地局１に送
る。この信号を受けた基地局１は、各端末２に対して呼
出信号を出して通信相手端末を捜し、通信端末同士を結
ぶ。このように基地局を介して通信端末同士あるいは基
地局と端末を結び、通信ができる状態にコネクションを
張る。

【０００３】端末t１が端末ｔnと通信をする場合、端末
ｔ1は端末ｔnの端末ＩＤであるＩＤtnを指定する。通信
要求メッセージのＣＡＬＬに、通信相手端末の端末ＩＤ
のＩＤtnと、自局の端末ＩＤのＩＤt1を付して、(ＩＤt
n,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を生成して基地局１へ送る。

【０００４】基地局１は、端末ＩＤがＩＤtnである端末
ｔnを呼び出すため、呼出メッセージのＰＡＧＥに、呼
出対象端末の端末ＩＤのＩＤtnを付して、(ＩＤtn,ＰＡ
ＧＥ)を生成する。この信号を、全端末に対して送信し
て呼出しを行なう。

【０００５】各端末２は、この信号を受信して、端末Ｉ
ＤがＩＤtnである端末ｔnへの呼出しであることを知
る。自局への呼出しであることを知った端末ｔnは、応
答メッセージのＨＥＲＥに、自局の端末ＩＤであるＩＤ
tnを付して、(ＩＤtn,ＨＥＲＥ)という応答を生成し、
基地局１に返す。

【０００６】基地局１は、端末ｔ1と端末ｔnの通信路を
確保し、端末ｔ1と端末ｔnの通信を開始する。このよう
にして、基地局１を介することにより、端末同士が通信
を行なうことができる。

【０００７】一般に、移動通信では、複数のチャンネル
が設けられている。複数のチャンネルは、周波数分割
や、時分割や、符号分割の方法で設けられている。チャ
ンネルの種類には、制御チャンネルと通話チャンネルが
ある。制御チャンネルは、端末間を結びつける信号のや
りとりや、端末の呼出しのために用いられる。端末の呼
出しのために専用のページングチャンネルを設けること
もある。端末間の接続完了後の通話は、通話チャンネル
で行われる。

【０００８】基地局１は、端末t1と端末ｔnに対して、
通話チャンネルを指定することで、通信路を指定する。
通話チャンネル指定信号をＭＯＶとし、指定されるチャ
ンネルをＸとすると、基地局１は、(ＩＤt1,ＩＤtn,Ｍ
ＯＶ,ＣＨＸ)という信号を生成して、各端末に送信す
る。この信号を受けた端末ｔ1と端末ｔnは、チャンネル
をＸに設定して通話を開始する。これらの端末ＩＤや指
定信号などは、符号化されたデジタル信号である。

【０００９】秘密通信を行なうとき、通話チャンネルで
行われる通信を暗号化しても、制御チャンネルで行われ
る制御信号は暗号化されていないため、どの端末からど
の端末への通信であるかがわかってしまう。そこで、こ
の制御チャンネルをも含めて、すべてを暗号化する。す
べての端末がすべての受信暗号文を復号してから、自局
向けの信号であるかどうかを識別する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の暗号化
移動通信方式では、宛先を含めてすべての信号を暗号化
するので、すべての端末ですべての受信信号に対する復
号処理が必要となり、宛先端末ＩＤが暗号化されていな
いときに比べ、端末の復号負荷が重くなるという問題が
あった。

【００１１】本発明は、上記従来の問題を解決して、暗
号化移動通信方式において、端末の復号処理負荷を重く
することなく、効率的に通信端末を隠蔽することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、基地局と、複数の仮想的なグループ
に分けられた複数の端末と、制御チャンネルおよび通話
チャンネルからなる無線通信路とで構成された暗号化移
動通信方式の基地局に、グループＩＤを生成する手段
と、グループ暗号鍵を生成する手段と、グループＩＤお
よびグループ暗号鍵を端末に配送する手段と、グループ
鍵で端末ＩＤを含む制御情報を暗号化する手段と、端末
からの通信開始要求に応じて制御チャンネルを使用して
端末間にコネクションを張る手段とを設け、端末に、端
末ＩＤとグループＩＤとグループ暗号鍵と端末固有の暗
号鍵とを格納した記憶手段と、グループ鍵で端末ＩＤを
含む制御情報を暗号化して制御チャンネルで基地局に送
信する手段と、コネクションが張られた後に通話チャン
ネルを使用して暗号化通信を行なう手段とを設けた構成
とした。

【００１３】このように構成したことにより、暗号化移
動通信方式において、端末の復号処理負荷を重くするこ
となく、制御チャンネルを流れる制御情報の通信端末Ｉ
Ｄを効率的に隠蔽することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。

【００１５】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、端末ＩＤを含む制御情報をグループ鍵で暗号
化して、端末から制御チャンネルで基地局に送信し、基
地局からの端末ＩＤを含む制御情報を、宛先端末鍵で暗
号化して、さらにグループ鍵で暗号化して、制御チャン
ネルで送信する暗号化移動通信方式である。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の構成図である。図１において、
基地局１は、端末を統括する無線局である。端末２は、
移動無線通信端末装置である。基地局メモリ12は、基地
局が管理する端末に関する情報を記憶する手段である。
端末メモリ22は、端末鍵、グループ鍵、端末ＩＤなどの
情報を記憶する手段である。

【００１７】図２は、本発明の第１の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式に用いられる基地局装置の機能ブ
ロック図である。図２において、信号処理部11は、送信
信号や受信信号に対して各種の情報処理を行なう手段で
ある。受信部13は、端末からの電波信号を受信し、復調
する手段である。送信部14は、信号を電波に変調して端
末に送り出す手段である。暗号化部15は、端末鍵やグル
ープ鍵を暗号化する手段である。復号化部16は、暗号文
を復号する手段である。グループ発生部17は、端末をグ
ループに編成する手段である。グループ鍵発生部18は、
グループ鍵を生成する手段である。

【００１８】図３は、本発明の第１の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式に用いられる端末装置の機能ブロ
ック図である。図３において、信号処理部21は、送信信
号や受信信号に対して各種の情報処理を行なう手段であ
る。受信部23は、基地局から電波を受けて復調する手段
である。送信部24は、信号を電波に変調して送信する手
段である。暗号化部25は、端末鍵やグループ鍵を用い
て、通信文や鍵情報を暗号化する手段である。復号化部
26は、受信暗号文を端末鍵やグループ鍵を用いて復号す
る手段である。端末鍵発生部27は、端末固有の鍵や乱数
を発生する手段である。操作部28は、端末に対する指
示、通信文、音声などを入力する手段である。表示部29
は、操作内容や通信文などを、画面や音声によって表示
する手段である。

【００１９】図４は、本発明の第１の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の通信手順を示す流れ図である。
端末ｔ1と基地局と端末ｔ3との間の信号の流れを、下向
きの時系列で示した図である。

【００２０】上記のように構成された本発明の第１の実
施の形態における暗号化移動通信方式の動作を説明す
る。図１に、基地局１と６台の端末２から構成された暗
号化移動通信システムを示す。基地局１の基地局メモリ
12には、端末ｔ1〜ｔ6に関する端末ＩＤ、端末鍵、グル
ープＩＤ、グループ鍵、端末の属するグループが記憶さ
れている。各端末２の端末メモリ22には、端末固有のＩ
Ｄ、端末鍵、グループＩＤ、グループ鍵が格納されてい
る。端末ｔ1の端末メモリ22には、端末ＩＤとしてＩＤt
1が、端末鍵としてＫt1が、グループＩＤとしてＧaが、
グループ鍵としてＧＫaが格納されている。端末ｔ1〜端
末ｔ3はグループａに属し、端末ｔ4〜端末ｔ6はグルー
プｂに属している。

【００２１】図２に、基地局装置の機能ブロック図を示
す。受信部13で、端末からの電波信号を受信し、復調す
る。復調された信号は、信号処理部11に送られる。暗号
文は、復号化部16に送られ、基地局１に記憶された端末
鍵やグループ鍵などを用いて復号され、信号処理部11に
入力される。グループ発生部17で、端末をグループに編
成する。グループ鍵発生部18では、グループ発生部17で
作られたグループに必要なグループ鍵を生成する。グル
ープ鍵を端末に配送する場合に、グループ鍵を、基地局
メモリ12に記憶された端末鍵やグループ鍵を用いて、暗
号化部15で暗号化する。これらの暗号化された暗号文
は、信号処理部11を介して送信部14に送られ、電波に変
調され、端末２に送り出される。

【００２２】図３に、端末装置の機能ブロック図を示
す。受信部23で、基地局１から電波を受けて復調し、信
号処理部21に送る。端末メモリ22に記憶された端末鍵、
グループ鍵、端末ＩＤなどの情報が、信号処理部21の読
出命令によって読み出される。受信した暗号文を、端末
メモリ22に記憶された端末鍵やグループ鍵を用いて復号
化部26で復号する。その結果を信号処理部21に返す。操
作部28から、端末に対する指示、通信文、音声などを入
力する。操作内容や通信文などを、画面や音声によって
表示部29に表示する。端末鍵発生部27で、操作部28など
の指示により、必要に応じ端末固有の鍵や乱数を発生、
生成する。暗号化部25では、端末メモリ22に記録された
端末鍵やグループ鍵を用いて、操作部28から入力された
通信文や、鍵に関する情報を暗号化する。この暗号文
は、信号処理部21を介し、送信部24へ送られる。送信部
24で信号を電波に変調して、基地局１へ送信する。

【００２３】通信手順を、図４を参照しながら説明す
る。端末ｔ1が端末ｔ3と通信を行なうとするとき、端末
ｔ1は、端末ｔ3との通信を行なうことを、制御チャンネ
ルを使用して基地局１に要求する。通信要求メッセージ
のＣＡＬＬに、通信相手端末の端末ＩＤのＩＤt3と、自
局の端末ＩＤのＩＤt1を付して、(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡ
ＬＬ)を生成する。(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)をグルー
プ鍵ＧＫaで暗号化し、ＧＫa(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)
とし、グループＩＤのＧaを付して、(Ｇa,ＧＫa(ＩＤt
3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ))を生成して基地局１へ送る。な
お、平文(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を、暗号鍵ＧＫaで
暗号化した暗号文を、ＧＫa(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)
と記す。

【００２４】基地局１は、グループＩＤのＧaをみて、
グループａからの信号であることを知る。グループ鍵Ｇ
Ｋaを基地局メモリから読み出し、グループ鍵ＧＫaを用
いて、ＧＫa(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を復号する。(Ｉ
Ｄt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)により、端末ＩＤがＩＤt1であ
る端末ｔ1から、端末ＩＤがＩＤt3である端末ｔ3への接
続要求であることを知る。

【００２５】基地局１は、端末ｔ3を呼び出すために、
呼出メッセージのＰＡＧＥに、呼出対象端末の端末ＩＤ
のＩＤt3を付して、(ＩＤtn,ＰＡＧＥ)を生成する。(Ｉ
Ｄt3,ＰＡＧＥ)を、端末ｔ3の固有の端末鍵Ｋt3を用い
て暗号化して、Ｋt3(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)を生成する。さ
らに、端末ｔ3の属するグループのグループ鍵ＧＫaを用
いて暗号化し、ＧＫa(Ｋt3(ＩＤt3,ＰＡＧＥ))とする。
これに、グループＩＤのＧaを付して、(Ｇa,ＧＫa(Ｋt3
(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)))を生成して、全端末に送り出す。

【００２６】グループａに属する端末は、グループＩＤ
のＧaをみて、自グループ宛の通信であることを知る。
グループａに属する端末は、グループ鍵ＧＫaを用い
て、ＧＫa(Ｋt3(ＩＤt3,ＰＡＧＥ))を復号して、Ｋt3
(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)を得る。グループａに属する端末
は、端末鍵を用いて、Ｋt3(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)の復号処
理をする。しかし、端末鍵Ｋt3を持つ端末ｔ3のみがこ
れを復号できて、呼出しがあったことを知る。

【００２７】端末ｔ3は、(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)という応答
信号を生成する。これをグループ鍵ＧＫaで暗号化し、
グループＩＤのＧaを付して、(Ｇa,ＧＫa(ＩＤt3,ＨＥ
ＲＥ))を生成する。この信号を基地局１へ返す。

【００２８】基地局１は、この信号を受けて、端末ｔ1
と端末ｔ3に、通話チャンネルｎを指定し、端末ｔ1と端
末ｔ3が共通に使用する共通鍵Ｋ13を生成する。これら
に、送り先端末の端末ＩＤを付し、それぞれの端末鍵で
暗号化する。さらに、それぞれの属するグループのグル
ープ鍵で暗号化し、グループＩＤを付して、全端末に送
り出す。端末ｔ1には、(Ｇa,ＧＫa(Ｋt1(ＩＤt1,ＣＨn,
Ｋ13)))を送る。端末ｔ3には、(Ｇa,ＧＫa(Ｋt3(ＩＤt
3,ＣＨn,Ｋ13)))を送る。

【００２９】グループａに属する端末は、グループＩＤ
のＧaをみて、自グループ宛の通信であることを知る。
グループａの各端末は、これを復号して、(Ｋt1(ＩＤt
1,ＣＨn,Ｋ13))と、(Ｋt3(ＩＤt3,ＣＨn,Ｋ13))を得
る。端末鍵Ｋt1を持った端末ｔ1のみが、(Ｋt1(ＩＤt1,
ＣＨn,Ｋ13))を復号できる。端末鍵Ｋt3を持った端末ｔ
3のみが、(Ｋt3(ＩＤt3,ＣＨn,Ｋ13))を復号できる。端
末ｔ1と端末ｔ3は、通話チャンネルのｎと、共通鍵Ｋ13
を得る。それぞれの端末は、チャンネルを、通話チャン
ネルｎに移動し、共通鍵Ｋ13を使用して通信を行なう。

【００３０】メッセージ通信においては、端末ｔ1は、
メッセージＭを生成する。これに、宛先端末の端末ＩＤ
であるＩＤt3を付して、共通鍵Ｋ13で暗号化して、Ｋ13
(ＩＤt3,Ｍ)を生成して、基地局を介して端末ｔ3へ送
る。これを受けた端末ｔ3は、共通鍵Ｋ13を使用して復
号し、メッセージＭを得る。

【００３１】端末ｔ3から端末ｔ1への送信も同様に行わ
れる。端末ｔ3は、メッセージＭ'を生成する。これに、
宛先端末の端末ＩＤであるＩＤt1を付して、共通鍵Ｋ13
で暗号化して、Ｋ13(ＩＤt1,Ｍ')を生成して、基地局を
介して端末ｔ1へ送る。これを受けた端末ｔ1は、共通鍵
Ｋ13を使用して復号して、メッセージＭ'を得る。この
ようにして相互に送受信が行なわれ、通信ができる。

【００３２】基地局１から制御チャンネルで送り出す制
御情報のタイミングを、グループごとに決めておく。端
末２は、属するグループの信号が送られるタイミングで
受信動作をする。その他の時間は受信動作を止めること
により、電力消費を抑える。

【００３３】上記のように、本発明の第１の実施の形態
では、暗号化移動通信方式を、端末ＩＤを含む制御情報
をグループ鍵で暗号化して、端末から制御チャンネルで
基地局に送信し、基地局からの端末ＩＤを含む制御情報
を、宛先端末鍵で暗号化して、さらにグループ鍵で暗号
化して、制御チャンネルで送信する構成としたので、ど
の端末がどの端末を呼び出したかを、制御チャンネルの
制御情報からは見えないように隠蔽することができる。

【００３４】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、端末ＩＤを含む制御情報を、乱数で暗号化し
て、制御チャンネルで送信する暗号化移動通信方式であ
る。第２の実施の形態の基本的な構成は、第１の実施の
形態と同じである。第２の実施の形態が第１の実施の形
態と異なるところは、乱数を使って制御情報を暗号化す
る点である。

【００３５】図５は、本発明の第２の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の通信手順を示す流れ図である。
通信手順を、図５を参照しながら説明する。端末ｔ1が
端末ｔ3に対する通信要求を行なうとき、乱数Ｒ1を発生
し、乱数Ｒ1で、(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を暗号化
し、Ｒ1(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)とする。これに、乱
数Ｒ1をグループ鍵ＧＫaで暗号化したＧＫa(Ｒ1)を付し
て、(ＧＫa(Ｒ1),Ｒ1(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ))を生成
する。これに、グループＩＤのＧaを付して、(Ｇa,ＧＫ
a(Ｒ1),Ｒ1(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬＬ))として基地局１
へ送る。

【００３６】基地局１は、グループＩＤのＧaから、グ
ループａからの信号であることを知る。グループ鍵ＧＫ
aを基地局メモリ12から読み出し、ＧＫa(Ｒ1)を復号し
て、乱数Ｒ1を得る。乱数Ｒ1を使用して、Ｒ1(ＩＤt3,
ＩＤ1,ＣＡＬＬ)を復号して、(ＩＤt3,ＩＤt1,ＣＡＬ
Ｌ)を得て、端末ＩＤがＩＤt1である端末ｔ1から、端末
ＩＤがＩＤt3である端末ｔ3への接続要求であることを
知る。これを受けて基地局１は、乱数Ｒ2を発生する。
これを端末ｔ3の固有の端末鍵Ｋt3で暗号化し、Ｋt3(Ｒ
2)とする。端末ｔ3への呼出信号である(ＩＤt3,ＰＡＧ
Ｅ)を生成して、乱数Ｒ2で暗号化して、Ｒ2(ＩＤt3,Ｐ
ＡＧＥ)とする。これを、グループ鍵ＧＫaで暗号化し、
ＧＫa(Ｋt3(Ｒ2),Ｒ2(ＩＤt3,ＰＡＧＥ))を生成する。
これに、グループＩＤであるＧaを付し、(Ｇa,ＧＫa(Ｋ
t3(Ｒ2),Ｒ2(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)))として、全端末に送り
出す。

【００３７】グループａに属する端末は、グループＩＤ
のＧaをみて、自グループ宛の通信であることを知る。
グループａに属する端末は、グループ鍵ＧＫaを用い
て、ＧＫa(Ｋt3(Ｒ2),Ｒ2(ＩＤt3,ＰＡＧＥ))を復号し
て、(Ｋt3(Ｒ2),Ｒ2(ＩＤt3,ＰＡＧＥ))を得る。グルー
プａに属する端末は、端末鍵を用いて、Ｋt3(Ｒ2)の復
号処理をする。しかし、端末鍵Ｋt3を持つ端末ｔ3のみ
がこれを復号できて、乱数Ｒ2を得る。乱数Ｒ2を使っ
て、Ｒ2(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)を復号して、(ＩＤt3,ＰＡＧ
Ｅ)を得る。ＩＤ3をみて、端末は自局への呼出しである
ことを知る。他の端末は、(ＩＤt3,ＰＡＧＥ)を復号す
ることができない。

【００３８】端末ｔ3は、(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)を基地局１
へ送るため、乱数Ｒ3を発生する。(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)を
Ｒ3で暗号化して、Ｒ3(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)とする。乱数
Ｒ3をグループ鍵ＧＫaで暗号化して、ＧＫa(Ｒ3)とす
る。(ＧＫa(Ｒ3),Ｒ3(ＩＤt3,ＨＥＲＥ))を生成し、グ
ループＩＤのＧaを付し、(Ｇa,ＧＫa(Ｒ3),Ｒ3(ＩＤt3,
ＨＥＲＥ))を生成して基地局１へ送り出す。

【００３９】基地局１は、(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)を得る。
乱数Ｒ4，Ｒ5を発生し、これでチャンネル指定と共通鍵
と端末ＩＤを暗号化する。それぞれ、Ｒ4(ＩＤt1,ＣＨ
n,Ｋ13)、Ｒ5(ＩＤt3,ＣＨn,Ｋ13)とする。乱数Ｒ4，Ｒ
5を、それぞれの端末鍵で暗号化して、Ｋt1(Ｒ4)、Ｋt3
(Ｒ5)を生成する。これらをグループ暗号鍵ＧＫaで暗号
化し、グループＩＤのＧaを付して、それぞれ、(Ｇa,Ｇ
Ｋa(Ｋt1(Ｒ4),Ｒ4(ＩＤt1,ＣＨn,Ｋ13)),(Ｇa,ＧＫa
(Ｋt3(Ｒ5),Ｒ5(ＩＤt3,ＣＨn,Ｋ13))として、全端末へ
送り出す。

【００４０】該当する端末ｔ1とｔ3は、これを復号し
て、(ＣＨn,Ｋ13)を得る。通話チャンネルｎに移り、共
通鍵Ｋ13で通信を行なう。通信が完了すると制御チャン
ネルへ戻る。

【００４１】乱数を使う代わりに、ＤＥＳ暗号を利用し
て暗号／復号を行なってもよい。乱数やＤＥＳ暗号を用
いる理由は、同一のメッセージで同一の暗号文が発生す
るのを防ぐためである。

【００４２】上記のように、本発明の第２の実施の形態
では、暗号化移動通信方式を、端末ＩＤを含む制御情報
を、乱数で暗号化して、制御チャンネルで送信する構成
としたので、暗号化制御信号が常に異なり、セキュリテ
ィを高めることができる。

【００４３】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、異なるグループの端末が通信する場合に、端
末ＩＤを含む制御情報号を端末鍵で暗号化し、さらにグ
ループ鍵で暗号化して、制御チャンネルで送信する暗号
化移動通信方式である。第３の実施の形態の基本的な構
成は、第１の実施の形態と同じである。第３の実施の形
態が第１の実施の形態と異なるところは、通信する２端
末の所属グループが異なる点である。

【００４４】図６は、本発明の第３の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の通信手順を示す流れ図である。
通信手順を、図６を参照しながら説明する。グループａ
に属する端末ｔ1とグループｂに属する端末ｔ4について
説明を行なう。図６は、このときの端末ｔ1、基地局、
端末ｔ4の信号の流れを、時間経過で表したものであ
る。グループａに属する端末ｔ1は、端末ｔ4と通信をす
るため、(ＩＤt4,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)という信号を生成す
る。これを、グループ鍵ＧＫaで暗号化して、ＧＫa(Ｉ
Ｄt4,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を生成する。これに、グループ
ＩＤのＧaを付して、基地局１へ送る。

【００４５】基地局１は、ＧＫa(ＩＤt4,ＩＤt1,ＣＡＬ
Ｌ)を復号して、(ＩＤt4,ＩＤt1,ＣＡＬＬ)を得る。端
末ｔ4を呼び出すため、(ＩＤt4,ＰＡＧＥ)を生成する。
これを端末ｔ4の端末鍵Ｋt4で暗号化して、Ｋt4(ＩＤt
4,ＰＡＧＥ)とする。これをグループ鍵ＧＫbで暗号化
し、グループＩＤのＧbを付して、(Ｇb,ＧＫb(Ｋt4(Ｉ
Ｄt4,ＰＡＧＥ)))を生成して、全端末に送り出す。

【００４６】グループｂに属する端末のみが、グループ
鍵ＧＫbを用いてこれを復号できる。端末鍵Ｋt4を有す
る端末ｔ4のみが、(ＩＤt4,ＰＡＧＥ)を受け取る。これ
を受け取った端末ｔ4は、(ＩＤt4,ＨＥＲＥ)の応答を生
成する。これをグループ鍵ＧＫbで暗号化し、グループ
ＩＤのＧbを付して、(Ｇb,ＧＫb(ＩＤt3,ＨＥＲＥ))を
生成し、基地局１に送る。

【００４７】基地局１は、これを受け、グループ鍵ＧＫ
bで復号して、(ＩＤt3,ＨＥＲＥ)を得る。基地局１は、
通話チャンネルをｍに指定し、共通鍵Ｋ14を生成して、
それぞれの端末鍵Ｋt1,Ｋt4で暗号化する。それぞれの
グループ鍵で暗号化して、グループＩＤを付して、(Ｇ
a,ＧＫa(Ｋt1(ＩＤt1,ＣＨm,Ｋ14)))と、(Ｇb,ＧＫb(Ｋ
t4(ＩＤt4,ＣＨm,Ｋ14)))を生成する。これらを、全端
末に向けて送信する。

【００４８】端末ｔ1と端末ｔ4は、(ＣＨm,Ｋ14)を得
て、通話チャンネルをｍに移動し、共通鍵Ｋ14を用いて
通信を行なう。このようにして、異なるグループに属す
る端末同士でも接続できる。

【００４９】上記のように、本発明の第３の実施の形態
では、暗号化移動通信方式を、異なるグループの端末が
通信する場合に、端末ＩＤを含む制御情報号を端末鍵で
暗号化し、さらにグループ鍵で暗号化して、制御チャン
ネルで送信する構成としたので、異なるグループの端末
でも、端末を隠蔽して接続することができる。

【００５０】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態は、端末をグループａからグループｂに移して隠
蔽する暗号化移動通信方式である。第４の実施の形態の
基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。第４
の実施の形態が第１の実施の形態と異なるところは、端
末の所属グループを変更する点である。

【００５１】同じ端末が１つのグループに長く留まって
通信を繰り返していると、端末の隠蔽効果が低下して、
端末を特定される危険が高くなる。それを避けるため
に、通話の開始前か終了後に、グループを変更する。あ
るいは、一定回数の通話ごとか一定時間ごとにグループ
を変更する。または、ランダムにグループを変更しても
よい。

【００５２】図７は、本発明の第４の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の通信手順を示す流れ図である。
通信手順を、図７を参照しながら説明する。グループｂ
に属している端末ｔ4を、グループａに移す方法につい
て説明を行なう。

【００５３】基地局１は、端末ｔ4に、グループａのグ
ループ鍵ＧＫaおよびグループＩＤのＧaを、端末ｔ4の
端末鍵Ｋt4を使って送る。グループａのグループ鍵とグ
ループＩＤと端末ＩＤのＩＤt4をまとめて、(ＩＤt4,Ｇ
a,ＧＫa)とする。これを端末鍵Ｋt4で暗号化して、Ｋt4
(ＩＤt4,Ｇa,ＧＫa)とする。これをグループ鍵ＧＫbで
暗号化して、グループＩＤのＧbを付して、(Ｇb,ＧＫb
(Ｋt4(ＩＤt4,Ｇa,ＧＫa)))として、全端末に送信す
る。

【００５４】グループＩＤのＧbを有するグループｂの
端末は、グループ鍵ＧＫbでこれを復号して、Ｋt4(ＩＤ
t4,Ｇa,ＧＫa)を得る。グループｂの端末は、端末鍵を
用いて、これを復号しようとする。その中で、端末鍵Ｋ
t4を有している端末ｔ4のみが、(Ｇa,ＧＫa)を得ること
ができる。これを得た端末ｔ4は、グループｂのグルー
プＩＤであるＧbと、グループ鍵ＧＫbを廃棄して、グル
ープａに加わる。

【００５５】上記のように、本発明の第４の実施の形態
では、暗号化移動通信方式を、端末をグループａからグ
ループｂに移して隠蔽する構成としたので、他の端末に
知られることなく、グループを変更できる。

【００５６】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態は、端末構成が変わったグループのグループ鍵を
変更する暗号化移動通信方式である。第５の実施の形態
の基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。第
５の実施の形態が第１の実施の形態と異なるところは、
メンバーに変更があったグループのグループ鍵を変更す
る点である。

【００５７】図８は、本発明の第５の実施の形態におけ
る暗号化移動通信方式の通信手順を示す流れ図である。
通信手順を、図８を参照しながら説明する。端末が加わ
るグループと端末が抜けたグループの端末鍵、さらには
グループＩＤを変える。これは、所属グループを変更し
た端末が、抜けたグループのグループ鍵を不正に使用す
ることと、加わるグループのグループ鍵を不正に使用す
ることを防ぐためである。

【００５８】グループｂに属する端末ｔ4が、グループ
ａに所属を変更する場合を例として説明する。端末ｔ4
の所属グループを変更する前に、基地局１は、グループ
ａのグループＩＤをＧa'に変更する。そのグループ鍵を
ＧＫa'に変更する。また、グループｂのグループＩＤを
Ｇb'に変更する。そのグループ鍵をＧＫb'に変更する。
変更したグループ鍵ＧＫa'と、グループＩＤのＧa'を、
グループ鍵ＧＫaで暗号化し、ＧＫa(Ｇa',ＧＫa')と
し、グループＩＤのＧaを付し、(Ｇa,ＧＫa(Ｇa',ＧＫ
a'))として、全端末に送付する。

【００５９】グループａに属する端末は、グループ鍵Ｇ
Ｋaで復号し、(Ｇa',ＧＫa')を得る。このように、グル
ープａではグループ単位で、グループＩＤとグループ鍵
を変更する。

【００６０】また、グループｂに対しては、(Ｇb',ＧＫ
b')に端末ＩＤを付し、端末鍵で暗号化し、グループ鍵
で暗号化して、グループＩＤを付して端末に送る。端末
ｔ5に対しては、(ＩＤt5,Ｇb',ＧＫb')として、端末鍵
Ｋt5で暗号化し、Ｋt5(ＩＤt5,Ｇb',ＧＫb')として、グ
ループ鍵ＧＫbで暗号化し、グループＩＤのＧbを付し
て、(Ｇb,ＧＫb(Ｋt5(ＩＤt5,Ｇb',ＧＫb')))として送
信する。グループｂに残る他の端末に対しても同様に行
なう。

【００６１】グループｂに属する端末は、グループ鍵Ｇ
Ｋbで復号して、端末鍵でさらに復号する。端末ｔ5は、
端末鍵Ｋt5を使用して復号して、Ｋt5(ＩＤt5,Ｇb',Ｇ
Ｋb')を復号して、(Ｇb',ＧＫb')を得る。このように、
グループｂでは端末単位で、グループＩＤとグループ鍵
を変更する。これは、端末ｔ4に新グループＩＤのＧb'
と新グループ鍵ＧＫb'を渡さないようにするためであ
る。

【００６２】所属グループを変更する端末ｔ4に対して
は、(Ｇa',ＧＫa')にＩＤt4を付し、端末鍵Ｋt4で暗号
化し、Ｋt4(ＩＤt4,Ｇa',ＧＫa')として、グループ鍵Ｇ
Ｋbで暗号化し、グループＩＤのＧbを付して、(Ｇb,Ｇ
Ｋb(Ｋt4(ＩＤt4,Ｇa',ＧＫa')))として送信する。端末
ｔ4は、旧グループＩＤのＧbと旧グループ鍵ＧＫbを持
つが、それは無効になったものであり、使用できない。
加入したグループａの旧グループＩＤのＧaと旧グルー
プ鍵ＧＫaを持たないので、グループａの古い情報を解
読することはできない。

【００６３】こうして、すべての端末に新しいグループ
鍵あるいは、グループ鍵とグループＩＤを配送する。端
末の移動により端末が増えたグループおよび端末が減っ
たグループおよび移動する端末に、新しいグループ鍵が
配送されたことを確認した基地局１は、新しいグループ
鍵の開始を両グループに対して指示する。このコマンド
をＳＴＡＲＴとする。これをグループ鍵ＧＫa,ＧＫbで
暗号化し、グループＩＤを付して送り出す。それぞれ、
(Ｇa,ＧＫa(ＳＴＡＲＴ))と、(Ｇb,ＧＫb(ＳＴＡＲＴ))
を送る。この信号を受けたグループａおよびグループｂ
の各端末は、グループ鍵を変更して、以降、新しい鍵を
使用する。

【００６４】上記のように、本発明の第５の実施の形態
では、暗号化移動通信方式を、端末構成が変わったグル
ープのグループ鍵を変更する構成としたので、移籍した
端末の不正を防止できる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、基地局と、複数の仮想的なグループに分けられた
複数の端末と、制御チャンネルおよび通話チャンネルか
らなる無線通信路とで構成された暗号化移動通信方式の
基地局に、グループＩＤを生成する手段と、グループ暗
号鍵を生成する手段と、グループＩＤおよびグループ暗
号鍵を端末に配送する手段と、グループ鍵で端末ＩＤを
含む制御情報を暗号化する手段と、端末からの通信開始
要求に応じて制御チャンネルを使用して端末間にコネク
ションを張る手段とを設け、端末に、端末ＩＤとグルー
プＩＤとグループ暗号鍵と端末固有の暗号鍵とを格納し
た記憶手段と、グループ鍵で端末ＩＤを含む制御情報を
暗号化して制御チャンネルで基地局に送信する手段と、
コネクションが張られた後に通話チャンネルを使用して
暗号化通信を行なう手段とを設けた構成としたので、端
末の復号処理負荷を重くすることなく、制御チャンネル
における通信端末を効率的に隠蔽することができるとい
う効果が得られる。

【００６６】また、基地局に、グループの構成端末に変
更があった際およびグループの構成端末に一定時間以上
変更がなかった場合に、当該グループの端末が有するグ
ループ鍵を変更する手段を設けたので、グループに存在
する端末の特定を困難にして、端末の隠蔽効果を上げる
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における暗号化移動
通信方式の構成図、

【図２】本発明の第１の実施の形態における暗号化移動
通信方式に用いられる基地局装置の機能ブロック、

【図３】本発明の第１の実施の形態における暗号化移動
通信方式に用いられる端末装置の機能ブロック図、

【図４】本発明の第１の実施の形態における暗号化移動
通信方式の通信手順を示す流れ図、

【図５】本発明の第２の実施の形態における暗号化移動
通信方式の通信手順を示す流れ図、

【図６】本発明の第３の実施の形態における暗号化移動
通信方式の通信手順を示す流れ図、

【図７】本発明の第４の実施の形態における暗号化移動
通信方式の通信手順を示す流れ図、

【図８】本発明の第５の実施の形態における暗号化移動
通信方式の通信手順を示す流れ図、

【図９】従来の移動通信システムの構成図である。

【符号の説明】

１基地局２端末 11 信号処理部 12 基地局メモリ 13 受信部 14 送信部 15 暗号化部 16 復号化部 17 グループ発生部 18 グループ鍵発生部 21 信号処理部 22 端末メモリ 23 受信部 24 送信部 25 暗号化部 26 復号化部 27 端末鍵発生部 28 操作部 29 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J104 AA16 EA06 EA18 MA05 NA01 NA02 NA03 PA01 5K067 AA30 BB04 CC13 DD17 DD34 EE22 EE64 HH32 HH36 JJ13 JJ62 JJ76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基地局と、複数の仮想的なグループに分
けられた複数の端末と、制御チャンネルおよび通話チャ
ンネルからなる無線通信路とで構成された暗号化移動通
信方式において、前記基地局は、グループＩＤを生成す
る手段と、グループ暗号鍵を生成する手段と、前記グル
ープＩＤおよび前記グループ暗号鍵を前記端末に配送す
る手段と、前記グループ鍵で端末ＩＤを含む制御情報を
暗号化する手段と、前記端末からの通信開始要求に応じ
て前記制御チャンネルを使用して端末間にコネクション
を張る手段とを備え、前記端末は、前記端末ＩＤと前記
グループＩＤと前記グループ暗号鍵と端末固有の暗号鍵
とを格納した記憶手段と、前記グループ鍵で前記端末Ｉ
Ｄを含む制御情報を暗号化して前記制御チャンネルで前
記基地局に送信する手段と、コネクションが張られた後
に前記通話チャンネルを使用して暗号化通信を行なう手
段とを備えたことを特徴とする暗号化移動通信方式。
【請求項２】前記基地局に、乱数を使って前記端末Ｉ
Ｄを含む制御情報を暗号化する手段を設け、前記端末
に、乱数を使って前記端末ＩＤを含む制御情報を暗号化
する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の暗号
化移動通信方式。
【請求項３】前記基地局に、宛先端末ＩＤと更新グル
ープ鍵とを含むグループ変更情報を宛先端末のグループ
鍵で暗号化して配送する手段を設けたことを特徴とする
請求項１記載の暗号化移動通信方式。
【請求項４】前記基地局に、前記グループの構成端末
に変更があった際および前記グループの構成端末に一定
時間以上変更がなかった場合に、当該グループの端末が
有するグループ鍵を変更する手段を設けたことを特徴と
する請求項１記載の暗号化移動通信方式。
【請求項５】前記基地局に、前記グループごとに決め
られたタイミングで前記制御情報を前記制御チャンネル
から送り出す手段を設け、前記端末に、自グループの信
号が送られるタイミングにおいてのみ前記制御チャンネ
ルで信号待ち受け動作をする手段を設けたことを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の暗号化移動通信方
式。