JP2002524991A - 暗号化キーの計算をセンター化する方法及び装置 - Google Patents

暗号化キーの計算をセンター化する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 複数の通信ノードと移動局（15）との間における送信を暗号化するシステムと方法であって、第１の通信ノード（20）内に、暗号化キーを生成するためのアルゴリズム（32）が実装される。ノードと移動局（15）との間で暗号化を必要とする第２の通信ノード（50）は、ノード間を相互接続するPMAPインタフェース（55）を介して第１の通信ノード（20）に暗号化キーを要求する(75）。第１のノード（20）は、暗号化キーとカウンターサインを生成し（85）、これらを第２の通信ノード（50）へと返信する（90）。返信されたカウンターサインは、移動局（15）から提供されるカウンターサインと比較され（100）、それらが整合すれば、第２の通信ノード（50）からの移動局（15）への送信（105）は、提供されたキーを用いて暗号化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 発明の技術の分野 本願発明は、一般に、移動局とネットワーク間における通信の暗号化に係り、
とりわけ、一つのノードにだけ蓄えられた暗号化アルゴリズムを利用して、移動
交換センターノードとパケット移動交換センターノードとの間で暗号化を実施す
る方法と装置に関する。
【０００２】 関連した技術の説明 移動体セルラー通信システムにおいて、ネットワークと移動局（MS）の間で送
信される情報は、不要な妨害から保護されなければならない。これは、移動局と
ネットワーク間のエアインタフェースを介して送信される送信データを暗号化す
ることによって実現される。これは、普通、ネットワークと移動局の間で、ある
種の暗号化アルゴリズムを用いて実行される。音声通信の暗号化は移動交換セン
ター（MSC）ノードにより処理される。
【０００３】 継続的な無線通信技術の開発により、移動局には、音声通信とパケット交換通
信の双方の機能が追加された。パケット交換通信は、パケット移動交換センター
（PMSC）のパケット交換ノードと移動局との間で実施される。通信システム内の
パケット交換通信サービスを導入することによって、移動局は、パケットデータ
を送信する際にエアインタフェースを介してPMSCと接続される。
【０００４】 暗号化キーを計算により求めるためのアルゴリズムは秘密であり、かつ、複雑
であるため、MSCノード上でアルゴリズムを実施し、さらにPMSCノード上でも同
一のアルゴリズムを実施することは好ましい解決策とはいえない。さらに、２つ
のノードでアルゴリズムを実装すれば、ノードのハードウェア／ソフトウェアを
アップグレードする際に同期問題が生じるおそれがある。そのため、移動局とMS
Cノード、移動局とPMSCノードの間の暗号化を可能にする方法が必要となる。
【０００５】 発明の要約 本願発明は、移動交換センター、パケット移動交換センターノード及び移動局
との間の送信を暗号化するシステム並びに方法であって、上述の問題と他の問題
を克服するものである。移動交換センターノード内には、暗号化キーを生成する
ための暗号化アルゴリズムが実装される。パケット移動交換ノードと移動局間の
パケットデータ通信の要求に応答して、PMSCにより乱数が生成される。PMAPプロ
トコルを用いて２つのノードを相互接続するインタフェースを介して、パケット
移動交換センターから移動交換センターへと乱数は送信される。移動交換センタ
ーは、提供された乱数を利用し、この乱数から暗号化キーとカウンターサインを
計算により求め、キーとカウンターサインを同じPMAPプロトコルのインタフェー
スを介してパケット移動交換センターに返信する。
【０００６】 同時に、パケット移動交換センターはカウンターサインの要求を移動局に送信
する。移動局は、パケット移動交換センターで生成され、そして提供された乱数
を利用し、暗号化キーとカウンターサインを計算して求め、カウンターサインを
パケット移動交換センターノードに返信する。パケット移動交換センターノード
は、それらが整合していることを確認するために、移動交換センターから提供さ
れたカウンターサインと移動局から提供されたカウンターサインとを比較する。
もし提供されたカウンターサインが整合しているならば、パケット移動交換セン
ターと移動局の間の送信は、計算により求められた暗号化キーを利用して暗号化
される。
【０００７】 発明の詳細な説明 さて、図面のとりわけ図１を参照すると、図１には本願発明のシステムアーキ
テクチャの概要が例示されている。PSTNネットワーク10と移動局15との間で通信
するためには、PSTNネットワーク10と移動局15との間で通信リンクが確立されな
ければならない。この通信リンクは、移動局15に対応する基地局25と移動交換セ
ンター（MSC）20とを経由して確立される。基地局25を経由し、移動交換センタ
ー20と移動局15との間のエアインタフェース30を介して通信するためには、暗号
化アルゴリズムを利用しなければならない。
【０００８】 本願の通信システムは、移動交換センター20と移動局15で実行される暗号化ア
ルゴリズム32を利用する。暗号化アルゴリズム32は、加入者に対して固有の加入
者情報を必要とし、加入者情報は、移動局15のホームロケーションレジスター35
の中と、移動局の中に蓄積される。加入者情報は、MSC 20を用いて取得され、呼
確率過程における認証フェーズにおいて移動局15に送信される。ネットワークと
移動局の間で有効に認証がなされた後に、音声データは、暗号化キーを使って暗
号化される。暗号化キーは、MSC 20と移動局15において、加入者情報および生成
されたランダムパターンを用いたアルゴリズムにより計算で求められる。
【０００９】 インターネット45などのデータ網と移動局15の間のパケット交換通信は、パケ
ット移動交換センター（PMSC）50を介して実施される。PMSC 50は、インターネ
ット45などのデータ網と移動局15の間でパケットデータ通信の実行を可能とする
。インターネット45からの送信データがエアインタフェース30を介して基地局25
と移動局15との間で送信されるときには、データは、好ましくない妨害を避ける
ために、サードパーティにより再び暗号化されなければならない。しかし、通信
はMSC 20ではなく、PMSC 50を介して実施される。従って、暗号化アルゴリズム3
2をPMSCノードに追加することなく、送信データを暗号化する方法は存在しない
。
【００１０】 PMSCノード50への暗号化アルゴリズム32の実装を回避するために、MSC 20とPM
SC 50とはバックボーンインタフェース55を介して相互接続される。バックボー
ンインタフェース55によって、MSC 20とPMSC 50は、PMAPプロトコルを用いて通
信することが可能となる。この方法では、バックボーンインタフェース55を介し
て暗号化アルゴリズムにアクセスすることによって、PSMCノード50は、転送中の
データを暗号化する技術を実装でき、一方で、暗号化アルゴリズム32はMSCノー
ド20上おいてのみ備えられるだけでよい。
【００１１】 次に、図２を参照する。図２は、PMSC 50、MSC 20及び移動局15の間で、パケ
ットデータ通信を暗号化する上述の方法についての、シグナリングダイアグラム
を例示している。最初に、移動局15が、PMSC 50に対してパケット通信登録要求
を作成する。この要求は、移動局15からPMSC 50への、さらにその先のインター
ネット（データ網）45へのパケット通信コネクションの確立を要求するものであ
る。パケット通信登録要求60に応答して、PMSC 50は、暗号化キーの発生するた
めに必要となる乱数を65で取得する。乱数は、認証要求70により移動局15に転送
され、暗号化キー要求75によってMSC 20に対して転送される。
【００１２】 提供された乱数に応答して、移動交換センター20は、85で、MSCに蓄えられた
暗号化アルゴリズム32を用いて暗号化キーとカウンターサインを計算により求め
る。さらに、移動局15は、80で、暗号化キーとカウンターサインを計算により求
めるために、提供された乱数を利用する。これらの計算の後に、暗号化キー応答
90により、移動交換センター20からPMSC 50にカウンターサインと暗号化キーが
提供され、認証応答95により移動局15からカウンターサインを提供する。PMSC 5
0は、100で、MSC 20と移動局15とから受信したカウンターサインを比較する。も
しそれらが等しいならば、PMSC 50はMSC 15にパケット通信登録応答105を提供す
る。
【００１３】 注意すべきことに、上述の通信の各々は、すなわち、PMSC 50とMSC 20の間の
暗号化キー応答90と暗号化キー要求75は、バックボーンインタフェース55を介し
、PMAPプロトコルが用いられて送信される。この方法を用いれば、暗号化アルゴ
リズムはPMSC 50内ではなく、MSC 20内にだけ実装されれば十分である。この方
法によれば、暗号化アルゴリズムの実装は、ネットワーク内の単一のノードに限
定することができ、システムの複雑さを最小化することができる。
【００１４】 本願発明の装置及び方法の好ましい実施形態について、添付図面に例示し、前
述の詳細説明において説明してきたが、理解されなければならないのは、本願発
明は、開示された実施形態に制限されることはなく、また、請求項により定義さ
れる本願発明の技術思想を逸脱することなしに、数多くの再構成、部分修正、お
よび置換が可能で点である。
【図面の簡単な説明】
本願発明のより完全な理解のために、添付図面を関連付けて詳細説明への参照
がなされる。
【図１】本願発明のシステムアーキテクチャについてのブロック図である。
【図２】本願発明のシグナリングダイアグラムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，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，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J104 AA07 AA16 BA04 EA04 EA16 KA02 KA04 KA06 NA02 PA02 5K030 GA15 HA08 HC09 HD01 LD19 5K067 AA30 CC08 EE02 EE10 EE16 HH36

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動体通信機器と複数のノード間のエアインタフェースを介した
    送信を暗号化するシステムであって、 前記移動局と通信し、複数の前記ノードと前記移動局との間の送信を暗号化す
    る際の暗号化キーを計算により求めるためのアルゴリズムを備える第１の交換ノ
    ードと、 前記移動局と通信し、前記第１の交換ノードから前記移動局への送信を暗号化
    するための前記暗号化キーを要求する第２の交換ノードと、 を備えることを特徴とするシステム。
  2. 【請求項２】 前記第１の交換ノードは、移動交換センターノードを含むことを
    特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記第２の交換ノードは、パケット移動交換センターノードを含
    むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の交換ノード間で提供される通信のインタフェ
    ースをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記インタフェースは、PMAPプロトコルを用いて通信を提供する
    ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記第１の交換ノードは、前記移動局と音声ネットワークとを相
    互接続することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記第２の交換ノードは、前記移動局とパケットデータネットワ
    ークとを相互接続することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 第１の通信ノードに暗号化キーを生成するためのアルゴリズムが
    実装され、複数の通信ノードと移動局との間の送信を暗号化する方法であって、 第２の通信ノードにおいて、前記第１の通信ノードから前記暗号化キーを要求
    するステップと、 前記第１の通信ノードにおいて、前記暗号化キーとカウンターサインを生成す
    るステップと、 生成された前記暗号化キーと前記カウンターサインを前記第２の通信ノードに
    送信するステップと、 前記第１の通信ノードから受信したカウンターサインと前記移動局から提供さ
    れたカウンターサインとを比較するステップと、 前記暗号化キーを用いて、前記第２の通信ノードと前記移動局との間の送信を
    暗号化するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 前記第２の通信ノードと前記移動局との間のパケットデータ通信
    を要求するステップさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記要求のステップは、PMAPプロトコルを用いて前記第１の通
    信ノードに要求を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記送信のステップは、生成された前記暗号化キーをPMAPプロ
    トコルを用いて前記第２の通信ノードに送信するステップをさらに含むことを特
    徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記要求のステップは、 乱数を取得するステップと、 前記乱数を含む暗号化キー要求を前記第１の通信ノードに送信するステップと
    、 をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記カウンターサインを移動局に要求するステップと、 前記移動局で前記カウンターサインを計算により求めるステップと、 計算により求められた前記カウンターサインを第２の通信ノードに送信するス
    テップと、 をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 MSCノードに暗号化キーを生成するためのアルゴリズムが実装
    され、MSCノード、PMSCノード及び移動局との間の送信を暗号化する方法であっ
    て、 前記PMSCによって乱数を生成するステップと、 前記乱数をPMAPプロトコルを用いて前記MSCに送信するステップと、 前記MSCで前記暗号化キーとカウンターサインとを計算により求めるステップ
    と、 前記PMAPプロトコルを用いて前記暗号化キーと前記カウンターサインをPMSCに
    送信するステップと、 前記MSCから受信したカウンターサインと前記移動局から提供されたカウンタ
    ーサインとの整合性を確認するために比較するステップと、 前記暗号化キーを用いて前記PMSCと前記移動局の間の送信を暗号化するステッ
    プと、 を備えることを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 前記PSMCノードと前記移動局の間におけるパケットデータ通信
    を要求するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記カウンターサインを前記移動局に要求するステップと、 前記移動局において前記カウンターサインを計算により求めるステップと、 計算により求められた前記カウンターサインを前記PMSCノードに送信するステ
    ップと、 をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
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