JP2001510662A - 安全なパケット無線ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つのネットワーク・オペレータ局と多数のユーザ局とを含んだパケット無線ネットワークである。ユーザ局は、直接または中間局を経由してメッセージ・データを送信する。局が初めて活性化されると、ネットワーク・オペレータ局にキー要求メッセージを送信する。ネットワーク中の他の未許可の局は、新規の局と通信しないで、そのキー要求メッセージをネットワーク・オペレータ局に受け渡す。ネットワーク・オペレータ局は、新規の局を動作可能とするために、他の局を経由して必要なキーを新規の局に送信する。各ユーザ局は、そのパブリック・キーを他の局に知らせるキー・プローブ信号を時おり送信する。

Description

【発明の詳細な説明】 安全なパケット無線ネットワーク 発明の背景 この発明は、ネットワーク・オペレータ局と複数のユーザ局とを含んだネッ トワーク、典型的にはパケット無線ネットワークを操作する方法に関する。 この種の一般的なネットワークは、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９６／１９８８７ 号に開示されている。このネットワークは、他のそれぞれ活動を監視し、そして 直接または中間局を経由してメッセージ・データを都合に合わせて相互に送信す る複数の局を含む。これらの局の１以上は、他の局がネットワークに、従って所 望の宛先局にアクセスすることを調整するネットワーク・オペレータ局として機 能することができる。 このようなネットワークの商業的実施では、各局を特異に識別すること、お よびネットワークに対する各局のアクセスを制御することが、安全性と支払い請 求の両目的に対し必要になる。このことは、例えば、勘定が遅滞している加入者 によるネットワークの継続使用、および未許可の局によるメッセージの傍受を防 止する。 異なる局は、同一または異なる媒体を経由して通信する。局がルーティング 情報を生成する原則は、それらの極めて近傍の他の局を検出し、そしてこれらの 局が送るデータを監視することによる。そのデータの内容を監視することによっ て、１つの局はネットワーク中の他の局へのルートを動的に見つけることが可能 になる。このことは、１つの局が、たとえ宛先局と直接通信できなくても、ネッ トワーク中の任意の中間局を経由して、他の任意の局へデータを送ることを可能 にする。 誰かが他の局に属するＩＤで未許可の局をネットワーク中に設置した場合、 それはルーティング問題を引き起こし、またその未許可の局がデータを傍受する ことを許容してしまう。従って、正当な局が未許可の局にどのようなデータも送 らないようにすることを確実にすること、および未許可の局からの送信が正当な 局内の動的ルーティング・テーブルを干渉しないことを確実にすることが必要に なる。 発明の要約 本発明によると、ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局 を経由して相互にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ 局とを含んだネットワークを操作する方法であって、 前記ユーザ局によって使用されるために必要とされる少なくとも１つのキー を生成し、 キーを必要とする第１のユーザ局がら前記ネットワーク局に対し、そのメッ セージがキーを有しないユーザ局から発信されたことを示す第１のステータス・ データを含んだキー要求メッセージを送信し、 前記ネットワーク局から前記第１のユーザ局に対し、前記第１のユーザ局に よって使用されるためのキーと前記第１のステータス・データに対応する第２の データを含んだキーデータ・メッセージを送信し、 前記キーデータ・メッセージを受信したどのユーザ局も、そのメッセージ中 の前記第２のステータス・データが少なくとも１つの所定の基準に適合する場合 は、前記メッセージを前記第１のユーザ局に転送することを特徴とする方法が提 供される。 前記第１のユーザ局からの前記キー要求メッセージは少なくとも１つの中間 局によって受信され、そのメッセージ中の前記第１のステータス・データが少な くとも１つの所定の基準に適合する場合は、前記ネットワーク・オペレータ局に 転送される。 好ましくは、前記第１のユーザ局から送信された前記キー要求メッセージは 、前記キー要求メッセージをその局によって送信された第１のメッセージとして 識別する第１のステータス・データを含む。 同様に、前記ネットワーク・オペレータ局から送信された前記キーデータ・ メッセージは、前記キーデータ・メッセージを前記キー要求メッセージに対する 応答として識別する第２のステータス・データを含む。 この方法は、前記キー要求メッセージを受信したどのユーザ局も、前記第１ のユーザ局の識別とその第１のステータス・データとを記録することができる。 前記キー要求メッセージから前記第１のステータス・データを記録したユー ザ局では、前記識別データが、前記ネットワーク・オペレータ局から前記第１の ユーザ局に向かうキーデータ・メッセージの送信目的だけに使用されることを示 すために、前記第１のユーザ局の識別に対応するデータはフラグ付けされる。 前記キーデータ・メッセージは、前記第１のユーザ局と全ての活性なユーザ 局によって使用されるネットワーク・オペレータのパブリック・キーを有し、そ のキーに対応するプライベート・キーによって暗号化された他の局からのメッセ ージを解読することができる。 前記キーデータ・メッセージは更に、局パブリック・キーと、前記ネットワ ーク・オペレータによって前記第１のユーザ局に割り当てられた局プライベート ・キーとを有することができる。 発信局から宛先局に送信されたメッセージは、好ましくは、前記発信局の前 記プライベート・キー、前記発信局の前記パブリック・キー、および前記宛先局 の前記パブリック・キーの少なくとも１つを使用して、少なくとも部分的に暗号 化される。 各ユーザ局はキー・プローブ信号を時おり送信し、前記キー・プローブ信号 は、識別データと前記キー・プローブ信号を送信した局の前記局パブリック・キ ーとを含んで、前記ネットワーク・オペレータのプライベート・キーによって暗 号化されており、前記キー・プローブ信号を受信する他の局は、前記キー・プロ ーブ信号を送信した局にメッセージ・データを送信する時に使用するために、前 記ネットワーク・オペレータのパブリック・キーを使用して前記信号を解読し、 そこから前記識別データと前記局パブリック・キーを抽出することができる。 前記キー要求メッセージは、通常のネットワーク・メッセージのパラメータ とは異なる複数のパラメータを有することができる。例えば、前記メッセージは 、データ・メッセージとは異なる、好ましくはより短い長さを有するか、より長 い 消滅時間を有する。 本発明によると、ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局 を経由して相互にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ 局とを備えるネットワークであって、各ユーザ局は、前記ネットワーク中の他局 にデータを送信し、また前記ネットワーク中の他局からデータを受信するための 送受信機と、前記ネットワーク・オペレータ局に送信するためのキー要求メッセ ージを生成し、また前記ユーザ局によって使用されるためのキーを含んだキーデ ータ・メッセージを前記ネットワーク・オペレータ局から受信するためのプロセ ッサ手段とを備え、前記キー要求メッセージは、キーを有しないユーザ局からの メッセージであることを示す第１のステータス・データを含み、これにより前記 ユーザ局が前記ネットワーク中の他局と通信することを可能にすることを特徴と するネットワークが更に提供される。 各ユーザ局は、ユーザに関連した安全トークンから識別データを読取るため のトークン読取り手段を有し、前記識別データは、前記ユーザ局によって送信さ れるメッセージ中に含まれることができる。 前記安全トークンは、「スマートカード」であることができる。 本発明は、ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局を経由 して相互にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ局とを 備えるネットワークで使用するために適用されるユーザ局であって、前記ネット ワーク中の他局にデータを送信し、また前記ネットワーク中の他局からデータを 受信するための送受信機と、ユーザに関連した安全トークンから識別データを読 取るためのトークン読取り手段と、前記ネットワーク・オペレータ局に送信する ためのキー要求メッセージを生成し、また前記ユーザ局によって使用されるため のキーを含んだキーデータ・メッセージを前記ネットワーク・オペレータ局から 受信するためのプロセッサ手段とを備え、前記キー要求メッセージは、キーを有 しないユーザ局からのメッセージであることを示す第１のステータス・データを 含み、これにより前記ユーザ局が前記ネットワーク中の他局と通信することを可 能にすることを特徴とするユーザ局に拡張される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のネットワーク中のユーザ局として機能する送受信機ユニッ トの簡単なブロック図、 図２は、図１の送受信機ユニットのより詳細なブロック図、 図３は、ネットワーク・プロトコルの基本動作を示す簡単な図、 図４は、ネットワーク・プロトコルの動作を示すより詳細なフローチャート である。 実施例の説明 本発明は、多数のユーザ局が直接または中間局を経由して相互にメッセージ を送信するネットワークを操作するためのプロトコルに関する。このようなネッ トワークの一例は、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９６／１９８８７号に記述されており 、その内容は参照によってここに組込まれる。 上記特許出願はパケット無線ネットワークを記述しているが、本発明は、ユ ーザ局が中間局を経由して相互に通信する他のネットワークにも適用可能である ことが認められるであろう。 上記の種類のネットワークは、そのネットワークの使用料を請求される加入 者をユーザとして商業的に使用可能である。この代わりに、この種のネットワー クは、警察や軍隊のような警備隊によって使用されうる。 殆ど全ての有望な応用において、例えば顧客のデータおよび請求情報の安全 性を保持するための商業的オペレータに対する必要性に起因するか、あるいは軍 用で送信される情報の敏感な性質に起因して、ネットワークの保護は重要である 。商業的ネットワークではまた、例えば許可された局だけがネットワークを使用 できるようにして、ユーザの勘定が未払いの場合に局を使用不能にすることを可 能するために、請求目的用の安全性を維持することがまた重要である。 データ送信の保護を確実にするために、ネットワーク内の各ユーザ局は全て のパケットヘッダをプライベート・キーで暗号化する(送信ＩＤに続いて)。１０ 番目毎のプローブ（キー・プローブ）は暗号化されないで、ユーザ局のＩＤと、 ネットワーク・オペレータのプライベート・キー（下記参照）によって暗号化さ れているパブリック・キーとを含む。従って、正しいネットワーク・オペレータ のプライベート・キーを有する他の如何なるユーザ局も、ユーザ局のＩＤとパブ リック・キーを検証できる。 時折のキー・プローブを除いた全ての送信は暗号化される。キー・プローブ は、ルーティング・テーブルや他の適用パラメータを調整するために使用される ことはない。それらは、他のユーザ局のパブリック・キーを獲得するためにだけ 使用される。 ユーザ局は、キー・プローブに応答することはない。それらは、暗号化され 且つ検証されているプローブとパケットに応答するだけである。 ネットワーク・オペレータのパブリック・キーと、ユーザ局自身のパブリッ ク・キーおよびプライベート・キーは、ユーザ局のスイッチが最初にオンされた ときに、ネットワーク・オペレータ局から獲得されなければならない。ネットワ ーク・オペレータのパブリック・キーは、規則的に変化する。それ故、ユーザ局 は、それが最も新しいネットワーク・オペレータのパブリック・キーを有してい ることを常に確かめる必要がある。 ユーザ局がネットワーク・オペレータのパブリック・キーをネットワーク・ オペレータから獲得したとき、そのパブリック・キーはシリアル番号、更新時間 、有効時間および消去時間を持つ。更新時間になると、ユーザ局は次のネットワ ーク・オペレータのパブリック・キーを獲得しなければならない。しかしながら 、そのユーザ局は、現在のキーをそれが期限切れになるまで使用し続ける。この ことは、全てのユーザ局に対して、古いキーが期限切れになる前に新しいキーを 獲得するチャンスを与える。 全てのユーザ局が正確に同期した時間を持ってはいないので、それらは消去 時間になるまで古いキーを保持する。この期間中、局は、２つの異なるキーをヘ ッダに含まれるシリアル番号によって区別する。しかしながら、ひとたび消去時 間が到来すると、それは古いキーを有するヘッダを受け付けなくなる。 図１は、スマート・カードリーダ１２に関連した無線送受信機１０の形態を とるユーザ局のブロック図である。このスマート・カードリーダは、送受信機の 内部でも外部でもよい。図１の送受信機ユニットのブロック図は、特に前述した ＰＣＴ特許出願中で述べられているユニットに対応する。 このユニットは、インターフェースおよびモデム回路１６に接続されたＣＰ Ｕ１４を含んでいる。このユニットは、４桁の範囲にわたる異なるデータレート で到来するデータを受信可能なマルチ受信モジュール１８−２４を含む。このユ ニットは、同じ範囲で動作し、局間のリンクの品質に従ってそのユニットを異な るデータレートで動作させる出力／送信モジュール２６を含む。 ユーザ局がオンされると、それは最初にスマートカードを読み取ってそのＩ Ｄを獲得する必要がある。ユーザ局はそれから、ネットワーク・オペレータのパ ブリック・キーが期限切れしているか、またはスマートカード内のＩＤが最後に 使用したものと異なっているか（この情報をローカル・フラッシュ・ドライブに 格納している）をチェックする。これら２つの条件のいずれかが正しい場合は、 ユーザ局は図３または４に概略示される処理に従う必要がある。このことは、モ デムおよび送信機によってネットワーク・オペレータ局に送信されるメッセージ の生成を必要とする。 スマートカードが除去されると、ユーザ局は動作を中止しなければならない 。スマート・カードリーダは、このカードが除去されたときに、送受信機にメッ セージを送る。しかしながら、リーダと送受信機との間の接続が不正にいじられ ると、そのメッセージは送受信機に到達しない。スマートカードなしに送受信機 が通信することを防止するために、送受信機はスマートカードのステータスを規 則的にチェックして、そのカードが除去されていないことを確認する。このこと は、そのユーザ局のパブリック・キーによって符号化された乱数をスマートカー ドを使用してデコードすることを伴う。正しいスマートカードが存在する場合は 、それは番号を正しくデコードする。乱数は送受信機内のソフトウエアを使用し て符号化される。従って、ユーザがラインをいじった後にスマートカードを除去 すると、送受信機内のソフトウエアは所定の間隔の後に動作を停止する。 図３は、ユーザ局がネットワーク・オペレータのパブリック・キーと、それ 自身のパブリック・キーおよびプライベート・キーを獲得するプロセスを示して いる。この図は、ＤＥＳ型のスマートカードのユーザを仮定している。ＲＳＡ型 のスマートカードが使用される場合は、ネットワーク・オペレータはランダムＡ と結果Ａを生成しないで、メッセージをユーザ局のＩＤに関連したＲＳＡパブリ ック・キーで暗号化する。ユーザ局は次にそのメッセージをその局のプライベー ト・キーで解読する。他の全てのステップは同じままである。(両方の選択枝を 示す図４を参照)。ＲＳＡスマートカードは、新規のパブリック・キー及びプラ イベート・キーを獲得するためにだけ使用される。この新規のキーは他のユーザ 局と通信する時に使用され、そしてネットワーク・オペレータのパブリック・キ ーと同じ手法で期限切れにさせられる。 ＤＥＳスマートカードを使用する時は、結果ＡはＤＥＳアルゴリズムをラン ダムＡに適用することによって生成される。結果Ａはそれからメッセージ全体を 暗号化するために使用される。このことは、メッセージ全体の暗号化がスマート カードより高速のプロセッサを使用して行われることを可能にする。しかしなが ら、スマートカードがメッセージ全体を暗号化するために使用される場合は、ラ ンダムＡと結果Ａは必要ではない。この場合は、ユーザ局に関連した秘密キーを 使用して、メッセージ全体がネットワーク・オペレータによって暗号化される。 ユーザ局はそれから、メッセージ全体をスマートカードを使用して解読する。 ネットワーク・オペレータ局は、典型的にはネットワーク内で動作する全て のユーザ局の情報を保持するコンピュータに接続された他の１つの送受信機ユニ ットである。このコンピュータはユーザ局用のパブリック・キーとプライベート ・キーを生成し、またネットワーク・オペレータのプライベート・キーとパブリ ック・キーを保持する。このネットワーク・オペレータ・コンピュータはまた、 ユーザ局毎のスマートカードに関連した全ての数を含む。このことは、ネットワ ーク・オペレータがユーザ局のプライベート・キーを、他のユーザ局がそのキー を検索しなくても、ユーザ局に返送することを可能にする。 ２以上のネットワーク・オペレータ局がネットワーク内に存在し、全てが中 央ネットワーク・オペレータ・コンピュータに接続されることが可能である。１ 以上のバックアップ・ネットワーク・オペレータ・コンピュータもまた、故障時 用にネットワーク・オペレータ局に接続されうる。 ユーザ局は、最初にスイッチ・オンされた時、現在のネットワーク・パブリ ック・キーやそれ自身のパブリック・キーとプライベート・キーを有しない。そ れ故、キーを獲得するためには、ネットワーク・オペレータと通信する必要があ る。しかしながら、それがネットワーク・オペレータの近傍でない場合は、他の 全てのユーザ局が新規なユーザ局を確認できできずに無視するため、メッセージ を送ることができない。それ故、新規な局がそのキーを獲得することを、他のユ ーザ局が、それらのルーティング・テーブルに影響したり、ネットワークの安全 性を危険にすることなしに、助けることができるようにする方法が必要とされる 。 ユーザ局が全く最初に新規なキーの組を獲得することを試みるとき、それは 、メッセージ番号（１）を有しなければならない、ネットワーク・オペレータ向 けの特別なメッセージを生成する。この番号は、ネットワーク・オペレータから キーを検索する専用の目的のために保存される。 ネットワーク内の他のユーザ局がこのメッセージを見ると、そのユーザ局は そのメッセージの元のＩＤに等しい新規なＩＤを、「フラグ付けされたＩＤはネ ットワーク・オペレータからの同様の番号（１）を付された応答メッセージ以外 のデータを送ることには使用されない」ことを示すフラグを付けて、そのルーテ ィング・テーブル中に生成する。これが「偽の」即ち未許可のユーザ局である場 合、あるいは問題のユーザ局がルーティング・テーブルから除去されるほどには 長くないがキーが期限切れするほど長い間電源投入されていない場合は、２つの 同じＩＤが他のユーザ局のルーティング・テーブルに現れる。フラグ付けされた ＩＤは、番号（１）を有するメッセージのルーティング用に使用され、そして他 のＩＤは他の全てのメッセージ用に使用される。 他のユーザ局は、これらのキー・メッセージが正しいサイズであって、それ らに関連した正しい消滅時間を有している場合にのみそれらを通過させる。この ことは、未許可のユーザ局がネットワークに多くのキー要求メッセージを溢れさ せることを防止する。メッセージは小さく、そしてそれに関連した長い消滅時間 を有しているので、そのような未許可の局は限られたトラフィックを送出可能な だけである。 ユーザ局は、現在のキーが有効であるのにキー更新を試みる場合は、特別な メッセージ番号を使用せずに、新規なキーを要求する。このことは、キーを要求 するメッセージが請求情報を含んでいて小さくないために、必要とされる。従っ て、このメッセージは、他のメッセージと同様に扱われ、そしてルート決めされ る。 メッセージが特別な番号を有しているのと同様に、それぞれのプローブ・パ ケットおよびデータ・パケットも特別な番号を有しなければならない。このこと は、ユーザ局がメッセージをネットワーク中に導入することを可能にする。しか しながら、他のユーザ局は、プローブおよびデータ・パケットの番号、即ち（１ ）故に、これらの特別なプローブを受け入れるだけである。更に、他のユーザ局 は、そのようなデータ・パケットから番号（１）のメッセージを受け入れるだけ である。それらはまた、このタイプのプローブに対して同じフラグ付けされたＩ Ｄを追加する。正当なユーザ局からの応答データ・パケットもまた番号（１）が 付される。このことは、対話を監視する他のユーザ局が、その応答に関連したＩ Ｄにフラグ付けする必要があることを知ることを可能にする。 未許可のネットワーク・オペレータ局がネットワークに潜入してメッセージ を傍受する目的でセットアップされることが考えられる。このことが起こること を防止するために、ユーザ局はネットワーク・オペレータが真正であることを検 証可能でなければならない。ユーザ局がネットワーク・オペレータを検証できな い場合は、そのユーザ局はそれ自身をネットワークにアクセスさせない。 ユーザ局がネットワーク・オペレータから送られてきた新規なキーを認証す るために、ネットワーク・オペレータはそのパーマネント・オーソリティ・プラ イベート・キーを使用してキーの新規な組にサインする必要がある。そのサイン されたメッセージはユーザ局のスマートカードによって検証され得る。そのよう なスマートカードがオーソリティ・プライベート・キーを有していても。このキ ーは不変のまま、永久にスマートカード内にロックされる。多数のユーザが同じ 組のオーソリティ・キーを共有できる。オーソリティ・キーがサードパーティに よって回復されるべき場合は、その特殊な組は動作から除去される。このことは 、特殊なオーソリティ・キーの組を共有するユーザがネットワークの使用を継続 するためには、新規なスマートカードを入手しなければならないことを意味する 。 各ユーザにそれら自身のオーソリティ・キーを割り当てて、保護破壊時にスマー トカードを更新する必要のあるユーザの数を減少させることも可能である。 ユーザ局が最初にスイッチ・オンされた時、それは請求情報を有しない。そ して、そのようなキー要求メッセージは常に同じサイズである。それ故、他のユ ーザ局はメッセージ用に１つのサイズを受け入れるだけである。しかしながら、 現在のキーが期限切れになるという理由で、ユーザ局が新規のキーの組を要求す るときは、それはまた要求に伴う請求情報を含んでいる。 請求情報は、ローカル・ユーザ局が送信したデータまたは受信したデータの ユーザ局ＩＤのリストを含む。ＩＤのそれぞれと共に次の詳細がまた送信される 。 ＊ リモート送受信機ＩＤに送信されたデータの総量 ＊ リモート送受信機ＩＤによって確認された送信データの総量 ＊ リモート送受信機ＩＤから受信されたデータの総量 ＊ 使用された特別な資源（例えば、インターネット・データ） ＊ 電力消費、パケットおよびメッセージ・エラー等に関する統計 ＊ サードパーティ局用に送信されたデータ（即ち、中継データ）の総量 この情報は、それからネットワーク・オペレータによって他の送受信機ＩＤ から受信された請求情報と相互参照される。これはそれから各送受信機のユーザ にいくら請求するかを決定するために使用される。 ネットワーク・オペレータは、他の局のために積極的に中継されたデータを 有するユーザに貸し付けをし、これによりユーザにそれらの局をオンにしておく ことを推奨する。 上述したプロトコルのリンク・レベルおよび／またはメッセージ・レベルは 、サインおよび／または暗号化される。この方法で使用されるキーは、メッセー ジ・ヘッダおよび／または完全なパケットのサインおよび／または暗号化用に使 用できる。 各データ・パケットは、２つのＣＲＣを含む。第１のＣＲＣは、ヘッダに含 まる、ヘッダのＣＲＣである。第２のＣＲＣは、パケットの終わりにある、ヘッ ダを含む完全なパケットのＣＲＣである。 ２つのＣＲＣを使用する理由は、ヘッダだけが正確に届き、パケットがエラ ーのために無効である場合に、プロトコルがパケットの発信元を決定することを 可能にする。典型的に、１つの局は先ずパケットＣＲＣをチェックする。それが 正しい場合は、ヘッダＣＲＣもまた正しいと仮定する(何故ならば、ヘッダはパ ケットＣＲＣ内に含まれているため)。パケットＣＲＣが誤っている場合は、ヘ ッダＣＲＣがチェックされる。ヘッダＣＲＣが合格した場合は、その局はヘッダ に含まれる情報が正しいものと仮定できる。このヘッダ情報は、データが失われ ていても、送信に適用できる。 パケットに「サイン」するために、ヘッダおよび／またはパケットのＣＲＣ は送信局のプライベート・キーを使用して暗号化できる。受信局は送信局のパブ リック・キーを使用してそのＣＲＣを解読できる。 パケットが保護される必要がある場合、ヘッダおよび／またはパケット全体 は、受信局のパブリック・キーを使用して暗号化できる。受信局はそのプライベ ート・キーを使用してそのヘッダおよび／またはパケットを解読できる。 ヘッダおよび／またはパケットは、先ず送信局のプライベート・キーによっ てＣＲＣを暗号化し、次に受信局のパブリック・キーを使用してヘッダおよび／ またはパケット全体を暗号化することによって、サインおよび保護の双方がなさ れる。 ヘッダおよび／またはパケットの暗号化されていない部分だけが、パケット のタイプまで、そして多分受信ＩＤ（以下のパケット構造参照）まで識別される その最初の部分となる。かくして、全てのパケットを解読しようとしない局は、 暗号化および／またはサイン（パケット・タイプ）されたものと指示されたパケ ットだけを受信する。更に、受信局でない局はパケットを解読しようとしない。 このプロトコルは、１つの局が、呼び出しチャネル上のサードパーティから の送信を集めるという事実に依存する。それ故、パケット送信は呼び出しチャネ ル上では暗号化されず、サインされるだけである。しかしながら、ひとたび２つ の局がデータチャネルに移動すると、それらはパケットの暗号化及びサイン共に 可能になる。 パケットがリンク・レイヤー上で暗号化されている場合でも、中間局のサー ドパーティは、ハードウエアがパケットを解読した後にそのパケットを解析する ことを妨げられない。それ故、メッセージ・レイヤーでネットワークに送られる 如何なるデータも暗号化することが重要になる。エンドユーザがそれらのデータ に対して既にある形態の暗号を使用している場合は、そのメッセージを暗号化す る必要はない。 データがネットワークに入力されると(例えば、ユーザが端末でメッセージ をタイプすると)、そのメッセージは発信局のプライベート・キーを使用してサ インされ、そして宛先局のパブリック・キーを使用して暗号化される。そのメッ セージが宛先局に到着すると、そのメッセージは、宛先局のプライベート・キー を使用して解読され、そして発信局のパブリック・キーを使用して検証される。 サインおよび／または暗号化されたメッセージは、その後中間局を経由して ネットワークを進行するときも不変のままである。それ故、中間局の誰もそのメ ッセージの内容にアクセスおよび／またはいじることができない。 宛先局は典型的には局のパブリック・キーをその中間近傍に（キー・プロー ブから）持つだけである。宛先局が発信局のパブリック・キーを有しない場合、 それはキー要求メッセージをネットワーク・オペレータに送って発信局のパブリ ック・キーを要求する。 ネットワーク・オペレータはそれから、発信局ＩＤとそのパブリック・キー を含み且つネットワーク・オペレータのプライベート・キーを使用して暗号化さ れたメッセージを送信する。このことは、宛先局が発信局からのキー・プローブ を知ったことと同じ効果を持つ(下記参照)。 パケットおよび／またはメッセージに対して、ＲＳＡ暗号化法は非常に遅い 。これらの環境では、ＤＥＳのような代替の高速暗号化法が使用される。ＤＥＳ アルゴリズム用に使用されるキーは宛先局のＲＳＡパブリック・キーを使用して 暗号化される。暗号化されたキーは、サインする前にメッセージに付加される。 宛先局はＲＳＡプライベート・キーを使用してＤＥＳキーを抽出する。抽出され たＤＥＳキーはパケット全体を抽出するために使用される。 キーの長さは典型的には１６から１２８ビットの間であるが、より長いキー も使用され得ることが明記される。しかしながら、より長いキーは、多くの計算 能力と、パケットおよびメッセージのサイズに対する追加的なオーバーヘッドを 必要とする。それ故、キーの長さ、処理能力およびパケット・サイズ間で折衷案 が決定されなければならない。典型的には、コンピュータ能力が増加すると、キ ーの長さが増加されなければならない。 ユーザ局およびネットワーク・オペレータ双方のプライベート・キーとパブ リック・キーは、規則的な間隔で変更される。このことはより短いキーが使用さ れ得ることを意味する(そのキーは多分誰かがコードを「破る」時までに既に変 更されている)。かくして、リンクレベル上で、より短いキーは使用される。し かしながら、メッセージ・レイヤーでのデータ保護に対しては、ネットワークを 通して送信された後でさえもデータが常に安全に維持されなければならない、と いうことが要求されることを想定して、より長いキーが必要とされる。 上述したシステムでは、ネットワーク・オペレータ・キーは期限切れする。 １つの局がネットワーク・オペレータ・キーを獲得すると、その局はまたそれ自 身で新規なキーを獲得する。それ故、ネットワーク・オペレータのキー・シリア ル番号はまた、局のキーにも適用される。しかしながら、ユーザ局に対して別々 のキー・シリアル番号を割り当て、これによりユーザ局のキーがより長いか、ま たはより短い時間だけ必要に応じて有効性を保つようにすることも可能である。 ユーザ局は新規のキーを獲得するために同じ処理に従うが、ネットワーク・オペ レータのシリアル番号は同じままであるため、ユーザのシリアル番号は変化する (逆もまた同様)。 上述したシステムでは、メッセージまたはパケットのＣＲＣはサインされる 。しかしながら、より安全な方法は、サインされるデータのメッセージ・ダイジ ェストまたはデジタル指紋を生成するハッシュ機能を使用する。ハッシュ機能の 利点は、同じハッシュ値を生成する改造メッセージを生成することが困難である 点である。ＣＲＣ機能にしてもハッシュ機能にしてもメッセージまたはパケット のサインに使用できる点が理解される。 以下は、本発明の方法で使用されるプローブおよびデータ・パケットの基礎 構造である。 プローブまたはデータ・パケット プローブ・パケット（データを含まない）は、典型的には呼び出しチャネル 上に送り出され、特別なＩＤ（受信ＩＤ）を有する宛先局からの応答を要求する 。このプローブ・パケットは典型的には暗号化されないが、サインはされ、他の 局がルーティングに必要な情報を収集することを可能にする。 局がプローブに応答するとき、それはデータ・パケット（データを含む）を 使用してデータ・チャネル上で応答する。データ・パケットはサインされ、そし て他の局がそこに含まれている情報を必要としないので、選択的に暗号化される 。 パケットＣＲＣの長さは、リンク・レベルでの信頼できる誤り検出のために 、最小の３２ビットに設定される。 キー・プローブ・パケット キー・プローブは、局のパブリック・キーを指示するために送出される。そ れらは、通常のプローブの代わりにプロービング・チャネル上を規則的間隔で送 出される。他の局は、他の局のパブリック・キーを決定するためにキー・プロー ブを使用する。 送信局のＩＤ(３２ビット)、ユーザ・レベル（８ビット）およびパブリック・キ ー（１６から１２８ビット）はネットワーク・オペレータのプライベート・キー を使用して暗号化される。かくして、他の局は、ネットワーク・オペレータのパ ブリック・キーでメッセージを解読することによって、送信局のパブリック・キ ーを検証できる。 ネットワーク・オペレータからのキー応答メッセージのフォーマット キー応答メッセージは、ネットワーク・オペレータからキー更新を要求する ユーザ局に送られる。上記の表中でデータ１と印されたデータ項目は、ネットワ ーク・プライベート・キーを使用して暗号化される。このことは、有効なネット ワーク・パブリック・キーを有する局は、キー・プローブ・パケットでこの情報 を送信する局のＩＤ、パブリック・キーおよびユーザ・レベルを抽出可能である ことを意味する。 データ２および暗号化されたデータ１は組み合わされ、要求する局のスマー トカードのパブリック・キーで（またはＤＥＳスマートカードを使用するときは 結果Ａで−図４参照）暗号化される。要求する局は、そのプライベート・キーを 使用してスマートカードから内容を抽出することが可能になる。このことは、ス マートカード・キーが使用される時だけである。キー要求メッセージに含まれる キーは、他の全てのサインおよび暗号化に使用される。スマートカード・キーの 長さは、このキーが（スマートカードを変更しない限り）決して変化しないため に、典型的には非常に長い(例えば、１０２４ビット)。 更新時間、有効時間および削除時間は全て相対秒で測定される。ユーザ局が キー更新を要求すると、ネットワーク・オペレータは現在のキーが更新されるま での残りの相対時間等を計算する。それは、これらのそれぞれの相対時間をメッ セージ中に入れる。ユーザ局がメッセージを受信すると、それはメッセージがネ ットワーク中で費した時間をそれぞれの時間から差し引く。それは、キーが更新 され、時間切れし、および削除されなければならない絶対時間を現地時間で決定 する。 相対時間を使用する理由は、時間を指示するために少ないビットで済むこと 、そして第２には全てのユーザが正確に同期したそれらの時計を有していないか らである。メッセージがネットワーク中で費した時間は、ネットワーク・プロト コルによって正確に（典型的は数ミリ秒以内で）決定される。 絶対時間の使用は等しく働き、ユーザ局の時間が合理的に同期した状態に保 たれる。しかしながら、ここで述べられた真正の方法は、正確には同期してない 時間の重なりを許容する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ラーセン，ジェームス，デビッド 南アフリカ共和国 0002 プレトリア ポ ーション 86―87 オブ ファーム ドー ンクルーフ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局を経由して相互 にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ局とを含んだネ ットワークを操作する方法であって、 前記ユーザ局によって使用されるために必要とされる少なくとも１つのキー を生成し、 キーを必要とする第１のユーザ局から前記ネットワーク局に対し、そのメッ セージがキーを有しないユーザ局から発信されたことを示す第１のステータス・ データを含んだキー要求メッセージを送信し、 前記ネットワーク局から前記第１のユーザ局に対し、前記第１のユーザ局に よって使用されるためのキーと前記第１のステータス・データに対応する第２の データを含んだキーデータ・メッセージを送信し、 前記キーデータ・メッセージを受信したどのユーザ局も、そのメッセージ中 の前記第２のステータス・データが少なくとも１つの所定の基準に適合する場合 は、前記メッセージを前記第１のユーザ局に転送することを特徴とする方法。 ２． 請求項１の方法において、前記第１のユーザ局からの前記キー要求メッセ ージは少なくとも１つの中間局によって受信され、そのメッセージ中の前記第１ のステータス・データが少なくとも１つの所定の基準に適合する場合は、前記ネ ットワーク・オペレータ局に転送されることを特徴とする方法。 ３． 請求項２の方法において、前記第１のユーザ局から送信された前記キー要 求メッセージは、前記キー要求メッセージをその局によって送信された第１のメ ッセージとして識別する第１のステータス・データを含むことを特徴とする方法 。 ４． 請求項２または３の方法において、前記ネットワーク・オペレータ局から 送信された前記キーデータ・メッセージは、前記キーデータ・メッセージを前記 キー要求メッセージに対する応答として識別する第２のステータス・データを含 むことを特徴とする方法。 ５． 請求項１−４のいずれか１つの方法において、前記キー要求メッセージを 受信したどのユーザ局も、前記第１のユーザ局の識別とその第１のステータス・ データとを記録することを特徴とする方法。 ６． 請求項５の方法において、前記キー要求メッセージから前記第１のステー タス・データを記録したユーザ局では、前記識別データが、前記ネットワーク・ オペレータ局から前記第１のユーザ局に向かうキーデータ・メッセージの送信目 的だけに使用されることを示すために、前記第１のユーザ局の識別に対応するデ ータはフラグ付けされることを特徴とする方法。 ７． 請求項１−６のいずれか１つの方法において、前記キーデータ・メッセー ジは、前記第１のユーザ局と全ての活性なユーザ局によって使用されるネットワ ーク・オペレータのパブリック・キーを有し、そのキーに対応するプライベート ・キーによって暗号化された他の局からのメッセージを解読することを特徴とす る方法。 ８． 請求項７の方法において、前記キーデータ・メッセージは更に、局パブリ ック・キーと、前記ネットワーク・オペレータによって前記第１のユーザ局に割 り当てられた局プライベート・キーとを有することを特徴とする方法。 ９． 請求項８の方法において、発信局から宛先局に送信されたメッセージは、 前記発信局の前記プライベート・キー、前記発信局の前記パブリック・キー、お よび前記宛先局の前記パブリック・キーの少なくとも１つを使用して、少なくと も部分的に暗号化されていることを特徴とする方法。 １０． 請求項８または９の方法において、各ユーザ局はキー・プローブ信号を 時おり送信し、 前記キー・プローブ信号は、識別データと前記キー・プローブ信号を送信し た局の前記局パブリック・キーとを含んで、前記ネットワーク・オペレータのプ ライベート・キーによって暗号化されており、 前記キー・プローブ信号を受信する他の局は、前記キー・プローブ信号を送 信した局にメッセージ・データを送信する時に使用するために、前記ネットワー ク・オペレータのパブリック・キーを使用して前記信号を解読し、そこから前記 識別データと前記局パブリック・キーを抽出することを特徴とする方法。 １１． 請求項１−１０のいずれか１つの方法において、前記キー要求メッセー ジは、データ・メッセージより短い長さを有することを特徴とする方法。 １２． 請求項１−１１のいずれか１つの方法において、前記キー要求メッセー ジは、データ・メッセージより長い消滅時間を有することを特徴とする方法。 １３． ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局を経由して相 互にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ局とを備える ネットワークであって、各ユーザ局は、 前記ネットワーク中の他局にデータを送信し、また前記ネットワーク中の他 局からデータを受信するための送受信機と、 前記ネットワーク・オペレータ局に送信するためのキー要求メッセージを生 成し、また前記ユーザ局によって使用されるためのキーを含んだキーデータ・メ ッセージを前記ネットワーク・オペレータ局から受信するためのプロセッサ手段 とを備え、 前記キー要求メッセージは、キーを有しないユーザ局からのメッセージであ ることを示す第１のステータス・データを含み、 これにより前記ユーザ局が前記ネットワーク中の他局と通信することを可能 にすることを特徴とするネットワーク。 １４． 請求項１３のネットワークにおいて、各ユーザ局は、ユーザに関連した 安全トークンから識別データを読取るためのトークン読取り手段を有し、前記識 別データは、前記ユーザ局によって送信されるメッセージ中に含まれていること を特徴とするネットワーク。 １５． 請求項１４のネットワークにおいて、前記安全トークンは、「スマート カード」であることを特徴とするネットワーク。 １６． ネットワーク・オペレータ局と、直接または中間ユーザ局を経由して相 互にメッセージ・データを送信するために適用された複数のユーザ局とを備える ネットワークで使用するために適用されるユーザ局であって、 前記ネットワーク中の他局にデータを送信し、また前記ネットワーク中の他 局からデータを受信するための送受信機と、 ユーザに関連した安全トークンから識別データを読取るためのトークン読取 り手段と、 前記ネットワーク・オペレータ局に送信するためのキー要求メッセージを生 成し、また前記ユーザ局によって使用されるためのキーを含んだキーデータ・メ ッセージを前記ネットワーク・オペレータ局から受信するためのプロセッサ手段 とを備え、 前記キー要求メッセージは、キーを有しないユーザ局からのメッセージであ ることを示す第１のステータス・データを含み、 これにより前記ユーザ局が前記ネットワーク中の他局と通信することを可能 にすることを特徴とするユーザ局。