JP2002232962A - 移動通信認証インターワーキング方式 - Google Patents
移動通信認証インターワーキング方式Info
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- JP2002232962A JP2002232962A JP2001030543A JP2001030543A JP2002232962A JP 2002232962 A JP2002232962 A JP 2002232962A JP 2001030543 A JP2001030543 A JP 2001030543A JP 2001030543 A JP2001030543 A JP 2001030543A JP 2002232962 A JP2002232962 A JP 2002232962A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】既存のプロトコルに変更をきたすことなく、乱
数伝達ビット長が網間で異なるシステム間のローミング
におけるＣＲ認証の効率的でかつセキュリティ上安全な
実行を可能とする移動通信認証インターワーキング方式
を提供する。 【解決手段】例えば、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭへのロ
ーミングの場合に、ホームのＡＮＳＩ−４１システムが
生成したＣＲ組は、基本的にはそのままＧＳＭシステム
に包みこんで（余分なビット分は０等により埋めて）伝
送することで乱数，演算結果をＧＳＭシステムにローミ
ングしている端末とやりとりすることが可能であること
を利用する構成を有している。
数伝達ビット長が網間で異なるシステム間のローミング
におけるＣＲ認証の効率的でかつセキュリティ上安全な
実行を可能とする移動通信認証インターワーキング方式
を提供する。 【解決手段】例えば、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭへのロ
ーミングの場合に、ホームのＡＮＳＩ−４１システムが
生成したＣＲ組は、基本的にはそのままＧＳＭシステム
に包みこんで（余分なビット分は０等により埋めて）伝
送することで乱数，演算結果をＧＳＭシステムにローミ
ングしている端末とやりとりすることが可能であること
を利用する構成を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、方式が異なって存
在する携帯電話等の複数の移動通信網において、方式の
異なる移動網に移動機がアクセス（ローミング）して通
信を行おうとする場合、その移動機が当該移動機の本来
属するホームの移動網の正当な移動機であることをロー
ミング先の移動網が確認するための、移動通信網の通信
制御方式に関する。
在する携帯電話等の複数の移動通信網において、方式の
異なる移動網に移動機がアクセス（ローミング）して通
信を行おうとする場合、その移動機が当該移動機の本来
属するホームの移動網の正当な移動機であることをロー
ミング先の移動網が確認するための、移動通信網の通信
制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動通信網を介する通信では、固定系の
通信形態とは異なり、無線通信周波を介して相手移動機
と接続されるため、接続される移動機が確かに所望の移
動機であるかどうかが網側からは必ずしも明確に判明し
ない。そのため何らかの手法を用いて、網は接続移動機
の正当性を確認する必要がある。この正当性確認は認証
と呼ばれている。認証に当たっては、無線通信周波が傍
受されやすい性質を持っているため、仮に盗聴を受けた
としても、移動機は、後に盗聴者が不正な移動機を用
い、正当な移動機の振りをして移動網にアクセスされな
い工夫が必要になる。
通信形態とは異なり、無線通信周波を介して相手移動機
と接続されるため、接続される移動機が確かに所望の移
動機であるかどうかが網側からは必ずしも明確に判明し
ない。そのため何らかの手法を用いて、網は接続移動機
の正当性を確認する必要がある。この正当性確認は認証
と呼ばれている。認証に当たっては、無線通信周波が傍
受されやすい性質を持っているため、仮に盗聴を受けた
としても、移動機は、後に盗聴者が不正な移動機を用
い、正当な移動機の振りをして移動網にアクセスされな
い工夫が必要になる。
【０００３】このため現在のディジタル移動通信網で
は、秘密鍵暗号方式に基づくチャレンジ・レスポンス認
証（以下ＣＲ認証と呼ぶ）が幅広く用いられている。以
下図２を用いて同方式を説明する。ＣＲ認証方式では、
移動通信網と移動機は共通の秘密鍵暗号関数ｆを所持す
る。その秘密鍵暗号関数ｆは２つの変数を持ち、一つは
秘密鍵Ｋi 、一つは乱数ＲＡＮＤである。秘密鍵Ｋi は
パラメータとなるので、この関数出力をｆＫi （ＲＡＮ
Ｄ）と記し、その結果の値をＳＲＥＳと呼ぶ。
は、秘密鍵暗号方式に基づくチャレンジ・レスポンス認
証（以下ＣＲ認証と呼ぶ）が幅広く用いられている。以
下図２を用いて同方式を説明する。ＣＲ認証方式では、
移動通信網と移動機は共通の秘密鍵暗号関数ｆを所持す
る。その秘密鍵暗号関数ｆは２つの変数を持ち、一つは
秘密鍵Ｋi 、一つは乱数ＲＡＮＤである。秘密鍵Ｋi は
パラメータとなるので、この関数出力をｆＫi （ＲＡＮ
Ｄ）と記し、その結果の値をＳＲＥＳと呼ぶ。
【０００４】移動網は、自網に所属するすべての正当な
移動機の秘密鍵（Ｋi ）を有する（Ｓ１）。秘密鍵（Ｋ
i ）としては、移動機すべてに異なった値が割り当てら
れる。正当な移動機は、それぞれ自らの秘密鍵Ｋi を、
外部からの読み出しの攻撃に対し、たとえばＩＣカード
に格納するなど、物理的に安全に保持している（Ｓ
２）。
移動機の秘密鍵（Ｋi ）を有する（Ｓ１）。秘密鍵（Ｋ
i ）としては、移動機すべてに異なった値が割り当てら
れる。正当な移動機は、それぞれ自らの秘密鍵Ｋi を、
外部からの読み出しの攻撃に対し、たとえばＩＣカード
に格納するなど、物理的に安全に保持している（Ｓ
２）。
【０００５】ＣＲ認証に際して、移動機はまず自らの移
動機番号を移動網に伝える（Ｓ３）。移動網はデータベ
ース検索によって、対象移動機の秘密鍵Ｋi を得る。移
動網は、乱数（チャレンジ）ＲＡＮＤを発生し（Ｓ
４）、移動機に送出する（Ｓ５）。移動機は受け取った
乱数ＲＡＮＤと自分の秘密鍵より関数ｆを用いて暗号演
算を行い（Ｓ６）、その演算結果（レスポンス）をＳＲ
ＥＳとして移動網に送り返す（Ｓ７）。移動網もＫi ，
ｆを有するので、同じ演算を行う（Ｓ８）。その結果が
移動機より送り返されてきたＳＲＥＳと一致すれば（Ｙ
ＥＳ）、認証成功であり、さもなくば失敗（ＮＯ）とな
る。
動機番号を移動網に伝える（Ｓ３）。移動網はデータベ
ース検索によって、対象移動機の秘密鍵Ｋi を得る。移
動網は、乱数（チャレンジ）ＲＡＮＤを発生し（Ｓ
４）、移動機に送出する（Ｓ５）。移動機は受け取った
乱数ＲＡＮＤと自分の秘密鍵より関数ｆを用いて暗号演
算を行い（Ｓ６）、その演算結果（レスポンス）をＳＲ
ＥＳとして移動網に送り返す（Ｓ７）。移動網もＫi ，
ｆを有するので、同じ演算を行う（Ｓ８）。その結果が
移動機より送り返されてきたＳＲＥＳと一致すれば（Ｙ
ＥＳ）、認証成功であり、さもなくば失敗（ＮＯ）とな
る。
【０００６】ＣＲ認証では、移動機が正当な秘密鍵Ｋi
を有していることを、無線区間上で直接移動網に提示す
ることなく、ＲＡＮＤとＳＲＥＳの受け渡しのみで移動
網に示すことができるため、盗聴によってもＫi を知ら
れることのない有効な方式である。さらにＲＡＮＤは移
動網によって任意に調べ、その値に応じて移動機が返す
正しいＳＲＥＳの値は異なるため、複数回不正な移動機
が傍受を行っても、自らが正当な移動機になりすますこ
とはできない。従って、ＣＲ認証は、移動通信システム
のセキュリティを確保する観点から非常に優れた方式の
一つである。以下の説明では、すべてＣＲ認証を用いる
と仮定する。
を有していることを、無線区間上で直接移動網に提示す
ることなく、ＲＡＮＤとＳＲＥＳの受け渡しのみで移動
網に示すことができるため、盗聴によってもＫi を知ら
れることのない有効な方式である。さらにＲＡＮＤは移
動網によって任意に調べ、その値に応じて移動機が返す
正しいＳＲＥＳの値は異なるため、複数回不正な移動機
が傍受を行っても、自らが正当な移動機になりすますこ
とはできない。従って、ＣＲ認証は、移動通信システム
のセキュリティを確保する観点から非常に優れた方式の
一つである。以下の説明では、すべてＣＲ認証を用いる
と仮定する。
【０００７】次にローミングについて説明を行う。ロー
ミングとは、移動機が自網以外の網にアクセスして通信
を行う機能をいう。このとき移動機が本来属している網
をホーム網、現在アクセスしている網をローミング先網
と呼ぶ。ローミング時には、ローミング先網は通信に先
立ち、アクセスしてきた移動機がホーム網に正当に登録
された移動機であるかどうかを認証する必要がある。し
かしながら、ローミング先網は、ローミングしてきた移
動機の秘密鍵を持たず、また必ずしもホーム網と同一の
暗号関数ｆを採用しているわけではない。ただし、両網
で共通のＣＲ認証スキームを採用し、チャレンジ，レス
ポンスいずれも同じ情報長を有している場合には、ホー
ム網が対象となる移動機の秘密鍵Ｋi を用いて認証に必
要な一つもしくは複数のチャレンジ・レスポンスの組
（以下ＣＲ組と呼ぶ）〔ＲＡＮＤ，ＳＲＥＳ〕を生成
し、ローミング先網に渡せば、網からチャレンジＲＡＮ
Ｄを移動機に投げかけ、移動機より返された結果がホー
ム網より受け取ったＳＲＥＳと合致するか否かを検証す
ることで、ホーム網と同様に認証を行うことができる。
これは現在のＧＳＭ（Global System for Mobile Commu
nications ）システムにおいて広く用いられている方式
である。
ミングとは、移動機が自網以外の網にアクセスして通信
を行う機能をいう。このとき移動機が本来属している網
をホーム網、現在アクセスしている網をローミング先網
と呼ぶ。ローミング時には、ローミング先網は通信に先
立ち、アクセスしてきた移動機がホーム網に正当に登録
された移動機であるかどうかを認証する必要がある。し
かしながら、ローミング先網は、ローミングしてきた移
動機の秘密鍵を持たず、また必ずしもホーム網と同一の
暗号関数ｆを採用しているわけではない。ただし、両網
で共通のＣＲ認証スキームを採用し、チャレンジ，レス
ポンスいずれも同じ情報長を有している場合には、ホー
ム網が対象となる移動機の秘密鍵Ｋi を用いて認証に必
要な一つもしくは複数のチャレンジ・レスポンスの組
（以下ＣＲ組と呼ぶ）〔ＲＡＮＤ，ＳＲＥＳ〕を生成
し、ローミング先網に渡せば、網からチャレンジＲＡＮ
Ｄを移動機に投げかけ、移動機より返された結果がホー
ム網より受け取ったＳＲＥＳと合致するか否かを検証す
ることで、ホーム網と同様に認証を行うことができる。
これは現在のＧＳＭ（Global System for Mobile Commu
nications ）システムにおいて広く用いられている方式
である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにローミン
グ時にＣＲ組を渡す方式は、各網の暗号関数ｆの一致を
必要としない優れた方式である。しかしながら、例えば
北米標準であるＡＮＳＩ−４１のようなシステムにおい
ては、一度にホーム網よりローミング先ネットワークに
渡せるＣＲ組が１組（これはユニークチャレンジと呼ば
れる）であるのに対し、例えば欧州標準であるＧＳＭシ
ステムでは、複数組を一度に渡すことが可能になってい
る。ＧＳＭシステムにて複数のチャレンジ・レスポンス
を渡すためにインターワーキング機能要素を介し、ＡＮ
ＳＩ−４１システムにて複数のメッセージを送受するの
はプロトコルの面からは非常に非効率である。
グ時にＣＲ組を渡す方式は、各網の暗号関数ｆの一致を
必要としない優れた方式である。しかしながら、例えば
北米標準であるＡＮＳＩ−４１のようなシステムにおい
ては、一度にホーム網よりローミング先ネットワークに
渡せるＣＲ組が１組（これはユニークチャレンジと呼ば
れる）であるのに対し、例えば欧州標準であるＧＳＭシ
ステムでは、複数組を一度に渡すことが可能になってい
る。ＧＳＭシステムにて複数のチャレンジ・レスポンス
を渡すためにインターワーキング機能要素を介し、ＡＮ
ＳＩ−４１システムにて複数のメッセージを送受するの
はプロトコルの面からは非常に非効率である。
【０００９】本発明は、既存のプロトコルに変更をきた
すことなく、このような乱数伝達ビット長が網間で異な
るシステム間のローミングにおけるＣＲ認証の効率的で
かつセキュリティ上安全な実行を可能とする移動通信認
証インターワーキング方式を提供することを目的として
いる。
すことなく、このような乱数伝達ビット長が網間で異な
るシステム間のローミングにおけるＣＲ認証の効率的で
かつセキュリティ上安全な実行を可能とする移動通信認
証インターワーキング方式を提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の問
題点は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。すなわち、本発明は、あらかじめ同一の秘密鍵が
移動機と該移動機の本来属する移動通信網であるホーム
網のデータベース内に設定，記憶されるとともに、該秘
密鍵と同一の暗号関数が前記移動機と前記ホーム網に備
わっており、該移動機が前記秘密鍵を有していること
を、網側から該移動機に乱数を用いて送出し、該移動機
ではその乱数と該移動機の前記秘密鍵を前記暗号関数の
入力として演算を行った結果を前記移動通信網に返すこ
とで証明することにより、該移動機の正当性を確認する
チャレンジ・レスポンス認証方式が実装された移動通信
網が存在する系において、該移動機の移動先の移動通信
網であるローミング先網における乱数伝達ビット長が、
前記ホーム網で用いられる乱数伝達ビット長よりも長い
場合に、両網間をまたがってインターワークを行うイン
ターワーキング機能要素において、乱数発生機能と、安
全な一方向性の特徴を有するハッシュ関数を配備し、前
記ホーム網より前記インターワーキング機能要素に送出
されたチャレンジ・レスポンスの１組に対して、該イン
ターワーキング機能要素において、適切な個数の乱数ｎ
個を発生させ、この乱数とチャレンジを結合させた結果
を新たなチャレンジにすると共に、新たなチャレンジな
らびにレスポンスを前記ハッシュ関数に通すことにより
新たなレスポンスを生成し、この過程をｎ回繰り返すこ
とにより、ｎ組のチャレンジ・レスポンスを発生させ
て、前記ローミング先網に転送して、該ローミング先網
においてｎ回の認証を可能にすることを特徴とする構成
を有している。
題点は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。すなわち、本発明は、あらかじめ同一の秘密鍵が
移動機と該移動機の本来属する移動通信網であるホーム
網のデータベース内に設定，記憶されるとともに、該秘
密鍵と同一の暗号関数が前記移動機と前記ホーム網に備
わっており、該移動機が前記秘密鍵を有していること
を、網側から該移動機に乱数を用いて送出し、該移動機
ではその乱数と該移動機の前記秘密鍵を前記暗号関数の
入力として演算を行った結果を前記移動通信網に返すこ
とで証明することにより、該移動機の正当性を確認する
チャレンジ・レスポンス認証方式が実装された移動通信
網が存在する系において、該移動機の移動先の移動通信
網であるローミング先網における乱数伝達ビット長が、
前記ホーム網で用いられる乱数伝達ビット長よりも長い
場合に、両網間をまたがってインターワークを行うイン
ターワーキング機能要素において、乱数発生機能と、安
全な一方向性の特徴を有するハッシュ関数を配備し、前
記ホーム網より前記インターワーキング機能要素に送出
されたチャレンジ・レスポンスの１組に対して、該イン
ターワーキング機能要素において、適切な個数の乱数ｎ
個を発生させ、この乱数とチャレンジを結合させた結果
を新たなチャレンジにすると共に、新たなチャレンジな
らびにレスポンスを前記ハッシュ関数に通すことにより
新たなレスポンスを生成し、この過程をｎ回繰り返すこ
とにより、ｎ組のチャレンジ・レスポンスを発生させ
て、前記ローミング先網に転送して、該ローミング先網
においてｎ回の認証を可能にすることを特徴とする構成
を有している。
【００１１】〔発明の原理〕ＡＮＳＩ−４１システムに
て使用される乱数，演算結果はそれぞれ、２４ビット，
１８ビットである。またＧＳＭシステムにて使用される
乱数，演算結果は１２８ビット，３２ビットである。本
発明は、例えば、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭへのローミ
ングの場合に着目すると、ホームのＡＮＳＩ−４１シス
テムが生成したＣＲ組は、基本的にはそのままＧＳＭシ
ステムに包みこんで（余分なビット分は０等により埋め
て）伝送することで乱数，演算結果をＧＳＭシステムに
ローミングしている端末とやりとりすることが可能であ
ることを利用するものである。
て使用される乱数，演算結果はそれぞれ、２４ビット，
１８ビットである。またＧＳＭシステムにて使用される
乱数，演算結果は１２８ビット，３２ビットである。本
発明は、例えば、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭへのローミ
ングの場合に着目すると、ホームのＡＮＳＩ−４１シス
テムが生成したＣＲ組は、基本的にはそのままＧＳＭシ
ステムに包みこんで（余分なビット分は０等により埋め
て）伝送することで乱数，演算結果をＧＳＭシステムに
ローミングしている端末とやりとりすることが可能であ
ることを利用するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の作用等に関し、実施
例に基づいてさらに詳細に説明する。
例に基づいてさらに詳細に説明する。
【００１３】〔実施例１〕図１は、ＡＮＳＩ−４１から
ＧＳＭシステムにローミングを行う際の実施例を示して
いる。本例では、ホーム網Ｓ１４０および移動機Ｓ１１
０は暗号関数ｆa（Ｓ１４２ならびにＳ１１１）を有す
るものとし、その共通の秘密鍵をＫi とする。Ｋi はホ
ーム網におていは、安全な加入者データベースＳ１４３
に、移動機においては安全なメモリＳ１１４に格納され
ているものとする。ホーム網における乱数ＲＡＮＤＵの
ビット長は２４ビット、演算結果ＡＵＴＨＵのビット長
は１８ビットとする。
ＧＳＭシステムにローミングを行う際の実施例を示して
いる。本例では、ホーム網Ｓ１４０および移動機Ｓ１１
０は暗号関数ｆa（Ｓ１４２ならびにＳ１１１）を有す
るものとし、その共通の秘密鍵をＫi とする。Ｋi はホ
ーム網におていは、安全な加入者データベースＳ１４３
に、移動機においては安全なメモリＳ１１４に格納され
ているものとする。ホーム網における乱数ＲＡＮＤＵの
ビット長は２４ビット、演算結果ＡＵＴＨＵのビット長
は１８ビットとする。
【００１４】一方、ローミング先網（Ｓ１２０）のＧＳ
Ｍでの乱数ＲＡＮＤのビット長は１２８ビット、演算結
果ＳＲＥＳビット長は３２ビットとする。インターワー
キングを司る機能要素ＩＩＦ（Interworking and Inter
operability Function）Ｓ１３０および移動機Ｓ１１０
は、セキュリティ上安全な一方向性の性質を有するハッ
シュ関数ｆｈ（Ｓ１３５およびＳ１１２）を有するもの
とし、任意の長さのビット列より、ある長さの安全なハ
ッシュ結果を生成できるものとする。ここではハッシュ
関数を例えばＳＨＡ−１とし、その出力を１６０ビット
とする。加えて移動機Ｓ１１０とインターワーキング機
能要素（ＩＩＦ）Ｓ１３０において暗号化のための鍵Ｋ
ｃは６４ビット長とする。
Ｍでの乱数ＲＡＮＤのビット長は１２８ビット、演算結
果ＳＲＥＳビット長は３２ビットとする。インターワー
キングを司る機能要素ＩＩＦ（Interworking and Inter
operability Function）Ｓ１３０および移動機Ｓ１１０
は、セキュリティ上安全な一方向性の性質を有するハッ
シュ関数ｆｈ（Ｓ１３５およびＳ１１２）を有するもの
とし、任意の長さのビット列より、ある長さの安全なハ
ッシュ結果を生成できるものとする。ここではハッシュ
関数を例えばＳＨＡ−１とし、その出力を１６０ビット
とする。加えて移動機Ｓ１１０とインターワーキング機
能要素（ＩＩＦ）Ｓ１３０において暗号化のための鍵Ｋ
ｃは６４ビット長とする。
【００１５】移動機がローミング先ＧＳＭ網Ｓ１２０に
おいてローミング要求を発すると、ローミング先ＧＳＭ
網Ｓ１２０は移動機番号を得てホーム網Ｓ１４０に通知
する。ＡＮＳＩ−４１ホーム網Ｓ１４０はそのデータベ
ースＳ１４３中より対応する移動機の秘密鍵Ｋi を取り
出す。実際のＡＮＳＩ−４１システムでは、Ｋi に相当
するものは真の鍵に各種識別子を付加した値になるが、
ここではこれらを含めてＫi と記す。次いでＡＮＳＩ−
４１ホーム網Ｓ１４０は、ユニークチャレンジと呼ばれ
る一組の乱数ＲＡＮＤＵならびに演算結果
おいてローミング要求を発すると、ローミング先ＧＳＭ
網Ｓ１２０は移動機番号を得てホーム網Ｓ１４０に通知
する。ＡＮＳＩ−４１ホーム網Ｓ１４０はそのデータベ
ースＳ１４３中より対応する移動機の秘密鍵Ｋi を取り
出す。実際のＡＮＳＩ−４１システムでは、Ｋi に相当
するものは真の鍵に各種識別子を付加した値になるが、
ここではこれらを含めてＫi と記す。次いでＡＮＳＩ−
４１ホーム網Ｓ１４０は、ユニークチャレンジと呼ばれ
る一組の乱数ＲＡＮＤＵならびに演算結果
【数１】 ＡＵＴＨＵ＝ｆa Ｋi （ＲＡＮＤＵ） ……(1) を発生し、インターワーキング機能要素（ＩＩＦ）Ｓ１
３０に転送する。
３０に転送する。
【００１６】インターワーキング機能要素（ＩＩＦ）Ｓ
１３０では、これらの値をレジスタＳ１３３，Ｓ１３４
に保持しておく。次にＳ１３０に配置された乱数発生器
Ｓ１３１により、ＧＳＭ網が要求する組数ｎだけの１０
４ビットの乱数（ＲＮＤ１，ＲＮＤ２，…ＲＮＤｎ）を
発生させ、
１３０では、これらの値をレジスタＳ１３３，Ｓ１３４
に保持しておく。次にＳ１３０に配置された乱数発生器
Ｓ１３１により、ＧＳＭ網が要求する組数ｎだけの１０
４ビットの乱数（ＲＮＤ１，ＲＮＤ２，…ＲＮＤｎ）を
発生させ、
【数２】 ＲＡＮＤi ＝ＲＡＮＤi ‖ＲＡＮＤＵ ……(2) ＳＲＥＳi ＝ＬＳＢ32bits of ｛fh（ＲＡＮＤＵ，ＡＵＴＨＵ) ｝＝ＬＳＢ32 ts of ｛fh（ＲＡＮＤi ‖ＲＡＮＤＵ，ｆa Ｋi(ＲＡＮＤＵ))｝……(3) Ｋci＝ＭＳＢ64bit of｛fh（ＲＡＮＤi ，ＡＵＴＨＵ) ｝＝ＭＳＢ64bit of｛ fh（ＲＡＮＤi ‖ＲＡＮＤＵ，ｆa Ｋi(ＲＡＮＤＵ))｝｝(i＝1,…n) …(4) （‖は結合を表し、図１ではＳ１３２に対応するトリプ
レット〔ＲＡＮＤi ，ＳＲＥＳi ，Ｋci〕（ｉ＝１…，
ｎ）のｎ個の組） をインターワーキング機能要素（ＩＩＦ）Ｓ１３０にて
生成する。（ＩＩＦ）Ｓ１３０はこれらをローミング先
ＧＳＭ網Ｓ１２０に送付する。
レット〔ＲＡＮＤi ，ＳＲＥＳi ，Ｋci〕（ｉ＝１…，
ｎ）のｎ個の組） をインターワーキング機能要素（ＩＩＦ）Ｓ１３０にて
生成する。（ＩＩＦ）Ｓ１３０はこれらをローミング先
ＧＳＭ網Ｓ１２０に送付する。
【００１７】ローミング網Ｓ１２０ではこれらのトリプ
レットをデータベースＳ１２１に格納しておき、認証が
必要になる度にこれらのトリプレットを１組ずつ取り出
し、ＲＡＮＤi を移動機Ｓ１１０に対して送出する。移
動機Ｓ１１０は、受信した１２８ビットのＲＡＮＤi を
（ＩＩＦ）Ｓ１３０での結合規則Ｓ１３２に則り、Ｓ１
１３にて２４ビットのＲＡＮＤＵを抽出する。
レットをデータベースＳ１２１に格納しておき、認証が
必要になる度にこれらのトリプレットを１組ずつ取り出
し、ＲＡＮＤi を移動機Ｓ１１０に対して送出する。移
動機Ｓ１１０は、受信した１２８ビットのＲＡＮＤi を
（ＩＩＦ）Ｓ１３０での結合規則Ｓ１３２に則り、Ｓ１
１３にて２４ビットのＲＡＮＤＵを抽出する。
【００１８】移動機Ｓ１１０にはＫi がＳ１１４に格納
されているため、式（１）に従いＡＵＴＨＵを計算した
後、式（３），（４）に従い、ＳＲＥＳi ，Ｋciを作成
し、ＳＲＥＳi をローミング網Ｓ１２０に返す。ローミ
ング網Ｓ１２０には（ＩＩＦ）Ｓ１２０より送付されて
きたＳＲＥＳi があるので、Ｓ１２２にて移動機Ｓ１１
０から送付された値と照合を行い、値が一致すれば認証
成功であり、一致しなければ失敗となる。認証成功の際
には、Ｋciがこの後暗号通信を行うためのセッション鍵
を与える。トリプレットは使い捨てである。認証がｎ回
行われると、ローミング網Ｓ１２０中のトリプレットを
使い尽くすため、新規にインターワーキング機能要素
（ＩＩＦ）Ｓ１３０にトリプレット送付要求を送る。
（ＩＩＦ）Ｓ１３０は再びＡＮＳＩ−４１ホーム網Ｓ１
４０に対して初期登録と同じ要求を行い、ユニークチャ
レンジ情報を得てｎ組のトリプレットを作成し、以下同
様の処理を継続する。
されているため、式（１）に従いＡＵＴＨＵを計算した
後、式（３），（４）に従い、ＳＲＥＳi ，Ｋciを作成
し、ＳＲＥＳi をローミング網Ｓ１２０に返す。ローミ
ング網Ｓ１２０には（ＩＩＦ）Ｓ１２０より送付されて
きたＳＲＥＳi があるので、Ｓ１２２にて移動機Ｓ１１
０から送付された値と照合を行い、値が一致すれば認証
成功であり、一致しなければ失敗となる。認証成功の際
には、Ｋciがこの後暗号通信を行うためのセッション鍵
を与える。トリプレットは使い捨てである。認証がｎ回
行われると、ローミング網Ｓ１２０中のトリプレットを
使い尽くすため、新規にインターワーキング機能要素
（ＩＩＦ）Ｓ１３０にトリプレット送付要求を送る。
（ＩＩＦ）Ｓ１３０は再びＡＮＳＩ−４１ホーム網Ｓ１
４０に対して初期登録と同じ要求を行い、ユニークチャ
レンジ情報を得てｎ組のトリプレットを作成し、以下同
様の処理を継続する。
【００１９】なお、本発明例では移動機を１なる機能要
素して取り扱ったが、例えばＧＳＭシステムでは、認証
演算は移動機に装着されるＳＩＭ（Subscriber Identit
y Module）と呼ばれるＩＣカード中に格納されている。
この場合も、ＳＩＭが本発明における移動機の機能を果
たすことにより、本発明が実施可能である。
素して取り扱ったが、例えばＧＳＭシステムでは、認証
演算は移動機に装着されるＳＩＭ（Subscriber Identit
y Module）と呼ばれるＩＣカード中に格納されている。
この場合も、ＳＩＭが本発明における移動機の機能を果
たすことにより、本発明が実施可能である。
【００２０】インターワーキング機能要素（ＩＩＦ）Ｓ
１３０ならびに移動機Ｓ１１０にはハッシュ関数ｆｈが
用いられているが、もしこの関数ｆｈを公知にしておき
たくない場合には、あらかじめシステムに決められた秘
密鍵Ｋｈを用意しておき、（ＩＩＦ）Ｓ１３０ならびに
移動機Ｓ１１０内にこの値を格納し、式（３），（４）
の処理にて、ｆｈ（ＲＡＮＤi ，ＡＵＴＨＵ）を、ｆｈ
（ＲＡＮＤi ，ＡＵＴＨＵ，Ｋｈ）とすればよい。
１３０ならびに移動機Ｓ１１０にはハッシュ関数ｆｈが
用いられているが、もしこの関数ｆｈを公知にしておき
たくない場合には、あらかじめシステムに決められた秘
密鍵Ｋｈを用意しておき、（ＩＩＦ）Ｓ１３０ならびに
移動機Ｓ１１０内にこの値を格納し、式（３），（４）
の処理にて、ｆｈ（ＲＡＮＤi ，ＡＵＴＨＵ）を、ｆｈ
（ＲＡＮＤi ，ＡＵＴＨＵ，Ｋｈ）とすればよい。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による移動通
信認証方式を用いることにより、インターワーキング機
能要素において一個のＡＮＳＩ−４１用のＣＲ組から、
安全に複数のＧＳＭシステム用ＣＲ組を生成することが
できるため、ＡＮＳＩ−４１／ＧＳＭのいずれのシステ
ムにも変更を来すことなく、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭ
への認証インターワーキングが可能となる。
信認証方式を用いることにより、インターワーキング機
能要素において一個のＡＮＳＩ−４１用のＣＲ組から、
安全に複数のＧＳＭシステム用ＣＲ組を生成することが
できるため、ＡＮＳＩ−４１／ＧＳＭのいずれのシステ
ムにも変更を来すことなく、ＡＮＳＩ−４１からＧＳＭ
への認証インターワーキングが可能となる。
【００２２】また安全性の面からは、新たに生成された
ｎ個のトリプレットから、ホーム網の加入者に関する秘
密情報を探り出すことは極めて困難である。すなわち、
ｎ個のトリプレットに含まれるＳＲＥＳi ，Ｋciは、安
全な一方向性ハッシュ関数の出力であるため、仮に無線
区間に盗聴者がいるものとして、観測されるＲＡＮＤi
，ＳＲＥＳi より入力値ＡＵＴＨＵを探り出すのは大
変困難である。たとえこれが割り出されたとしても、そ
こで利用するのは（ＲＡＮＤＵ，ＡＵＴＨＵ）という、
通常のＡＮＳＩ−４１におけるユニークチャレンジ相当
の情報である。従ってこの状況においてさえ、通常のＡ
ＮＳＩ−４１と同等のセキュリティが確保されていると
いえる。
ｎ個のトリプレットから、ホーム網の加入者に関する秘
密情報を探り出すことは極めて困難である。すなわち、
ｎ個のトリプレットに含まれるＳＲＥＳi ，Ｋciは、安
全な一方向性ハッシュ関数の出力であるため、仮に無線
区間に盗聴者がいるものとして、観測されるＲＡＮＤi
，ＳＲＥＳi より入力値ＡＵＴＨＵを探り出すのは大
変困難である。たとえこれが割り出されたとしても、そ
こで利用するのは（ＲＡＮＤＵ，ＡＵＴＨＵ）という、
通常のＡＮＳＩ−４１におけるユニークチャレンジ相当
の情報である。従ってこの状況においてさえ、通常のＡ
ＮＳＩ−４１と同等のセキュリティが確保されていると
いえる。
【００２３】なお例１においては対象をＡＮＳＩ−４１
システムからＧＳＭシステムへのローミングとして説明
を加えたが、基本的にチャレンジ・レスポンスをベース
とするシステム間の認証インターワークで、かつローミ
ング先システムの乱数伝達長がホーム網における乱数伝
達長に比べて長い場合には、本発明が適用可能である。
システムからＧＳＭシステムへのローミングとして説明
を加えたが、基本的にチャレンジ・レスポンスをベース
とするシステム間の認証インターワークで、かつローミ
ング先システムの乱数伝達長がホーム網における乱数伝
達長に比べて長い場合には、本発明が適用可能である。
【図１】本発明の構成及び動作を説明するための動作フ
ローを含むブロック図である。
ローを含むブロック図である。
【図２】゛本発明に用いるチャレンジ・レスポンス認証
方式を説明するためのフロー図である。
方式を説明するためのフロー図である。
Ｓ１１０ 移動機 Ｓ１１１ 暗号関数ｆａ Ｓ１１２ ハッシュ関数ｆｈ Ｓ１１３ 分離回路 Ｓ１１４ 秘密鍵Ｋi Ｓ１１５ 分離回路 Ｓ１２０ ローミング網（ＧＳＭシステム） Ｓ１２１ 認証データ蓄積 Ｓ１２２ 照合回路 Ｓ１３０ インターワーキング機能要素（ＩＩＦ） Ｓ１３１ 乱数発生機能（ＲＡＮＤＧＥＮＺ） Ｓ１３２ 結合規則 Ｓ１３３，Ｓ１３４ レジスタ Ｓ１３５ ハッシュ関数ｆｈ Ｓ１３６ 分離器 Ｓ１４０ ホーム網（ＡＮＳＩ−４１） Ｓ１４１ 乱数発生機能（ＲＡＮＤＧＥＮ） Ｓ１４２ 暗号関数ｆａ Ｓ１４３ 加入者データ（Ｋi ）
フロントページの続き (72)発明者 根本 隆史 埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会社 ケイディディ研究所内 Ｆターム(参考） 5J104 AA04 AA07 KA02 KA04 KA06 KA08 KA21 NA03 NA11 NA12 NA22 PA02 5K067 AA33 BB04 DD17 EE04 EE10 HH11 HH17 HH21 HH23
Claims (1)
- 【請求項１】 あらかじめ同一の秘密鍵が移動機と該移
動機の本来属する移動通信網であるホーム網のデータベ
ース内に設定，記憶されるとともに、該秘密鍵と同一の
暗号関数が前記移動機と前記ホーム網に備わっており、
該移動機が前記秘密鍵を有していることを、網側から該
移動機に乱数を用いて送出し、該移動機ではその乱数と
該移動機の前記秘密鍵を前記暗号関数の入力として演算
を行った結果を前記移動通信網に返すことで証明するこ
とにより、該移動機の正当性を確認するチャレンジ・レ
スポンス認証方式が実装された移動通信網が存在する系
において、 該移動機の移動先の移動通信網であるローミング先網に
おける乱数伝達ビット長が、前記ホーム網で用いられる
乱数伝達ビット長よりも長い場合に、両網間をまたがっ
てインターワークを行うインターワーキング機能要素に
おいて、乱数発生機能と、安全な一方向性の特徴を有す
るハッシュ関数を配備し、 前記ホーム網より前記インターワーキング機能要素に送
出されたチャレンジ・レスポンスの１組に対して、該イ
ンターワーキング機能要素において、適切な個数の乱数
ｎ個を発生させ、この乱数とチャレンジを結合させた結
果を新たなチャレンジにすると共に、新たなチャレンジ
ならびにレスポンスを前記ハッシュ関数に通すことによ
り新たなレスポンスを生成し、この過程をｎ回繰り返す
ことにより、ｎ組のチャレンジ・レスポンスを発生させ
て、前記ローミング先網に転送して、該ローミング先網
においてｎ回の認証を可能にすることを特徴とする移動
通信認証インターワーキング方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030543A JP2002232962A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 移動通信認証インターワーキング方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030543A JP2002232962A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 移動通信認証インターワーキング方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002232962A true JP2002232962A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18894746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001030543A Pending JP2002232962A (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 移動通信認証インターワーキング方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002232962A (ja) |
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-
2001
- 2001-02-07 JP JP2001030543A patent/JP2002232962A/ja active Pending
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| A977 | Report on retrieval |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051213 |