JP2003515293A - 無線通信ネットワークの、移動局に対する認証方法並びに無線通信ネットワークおよび移動局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ネットワーク側においてそれぞれ、所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を備えた認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んでいる認証ベクトル（ＡＶｎ）のスタック（ＢＡ）が生成され、かつ移動局側において含まれているシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を認証のために受け入れるまたは拒絶するかどうかがアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって決定されることから出発して、本発明の対象によれば、アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に無線通信ネットワークから、所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有するどの認証トークン（ＡＵＴＮｎ）が同一のスタック（ＢＡ）に存在しているかについての情報を与え、かつアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、アタック（ＢＡ）当たり少なくとも１つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ，ＳＱＮ）を記憶しかつ受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の無線通信ネットワークの、移動局に対
する認証方法並びに請求項１２の上位概念に記載の相応する無線通信ネットワー
クおよび請求項１３の上位概念に記載の相応する移動局に関する。

【０００２】 一般に、無線通信ネットワークの移動加入者の移動局が少なくとも１つのアイ
デンティティモジュール（ＵＭＴＳネットワークの場合 User Services Identit
y Module, ＧＳＭネットワークの場合 Subscriber Identity Module）を有して
いることが公知である。また、無線通信ネットワークにおいて複数の形式のセキ
ュリティ機能を適用することが公知である。すなわち、ＥＰ−０８２２７２７Ａ
２号には、セルラ式デジタル移動無線ネットワークの移動ユーザがＧＳＭ標準に
従ってアイデンティティモジュール−ＳＩＭカード−によってその都度のネット
ワークに対して身元確認される、加入者認証のためおよび／または情報の暗号化
のための方法およびシステムが記載されている。その際移動局と移動無線ネット
ワークとの間の加入者認証のためにセキュリティパラメータおよびセキュリティ
アルゴリズムが用いられる。

【０００３】 更に、ネットワーク認証の形のセキュリティ機能も可能であり、すなわち無線
通信ネットワークは移動局に対して認証されて、通信コネクションを権限なくモ
ニタリングするために例えば基地局のようなネットワーク装置を「クローニング
」することによる悪用および変造（corruption）が検出されかつできるだけ排除
されるようにする。更に３ＧＰＰの文書３ＧＴＳ３３．１０２（３^ｒｄ Genera
tion Partnership Project）には、ネットワーク認証に関連した次世代の無線通
信ネットワーク−例えばＵＭＴＳ−のセキュリティ態様を扱っているアーキテク
チャが記載されている。この公知の認証方法は“signed-challenge”法に基づい
ている。ここでは、移動局のネットワークは次のものを送信する：１）“challe
nge”（ランダム数ＲＡＮＤ）、２）シーケンス番号の形の情報パラメータ、こ
れに基づいて移動局は、移動局がこの番号を以前に利用していないことを検証す
ることができ、および３）認証コード（message authentication code MAC）、
このコードはネットワーク側で“challenge”およびシーケンス番号から形成さ
れる。認証を実施することができるようにするために、ネットワークは認証トー
クン（authentication token）を“challenge”と一緒に送信する。上記の情報
（ＲＡＮＤ，ＡＵＴＮ）の受信後、移動局はこれらの情報の出所および整合性を
認証する。その際移動局は期待される認証コード（ＸＭＡＣ）を計算しかつ到来
した認証トークンに含まれている、認証コード（ＭＡＣ）の値と比較する。アイ
デンティティが存在している場合には、移動局は、受信したシーケンス番号が「
フレッシュ」であるかどうか、すなわちこの番号がこれまでに一度も利用されな
かったかどうかについての再検査を始める。このために移動局は、移動局によっ
て既に受け入れられたシーケンス番号の履歴を評価する。認証コードの検証が成
功しかつ受信したシーケンス番号の未使用が保証されると、ネットワークは加入
者に対して認証されることになる。この方法では、悪用およびそういった類のこ
とを回避するために、“challenge”の繰り返しを確実に回避することが必要で
ある。

【０００４】 通例、シーケンス番号を有する認証トークンをそれぞれ含んでいる認証ベクト
ルの複数個スタック（batch）がネットワーク側において生成される。それぞれ
のスタックからそれぞれ新しい認証のために、利用されていない認証ベクトルが
選択されかつ少なくとも、シーケンス番号が認証問い合わせにおいて移動局に送
信される。それから移動局側において、アイデンティティモジュールによって、
受信したシーケンス番号が認証のために受け入れられるかまたは拒絶されるが決
定され、かつ認証問い合わせが返答される。

【０００５】 アイデンティティモジュールに対して、シーケンス番号が実際に「フレッシュ
」に割り当てられたことを保証するために、ネットワークは、最後に送信された
番号よりどんどん大きくなっていくシーケンス番号しか有していない。その場合
アイデンティティモジュールは１つの個別計数器、すなわちその実時点の計数値
が最後に受け入れられたシーケンス番号の値とその都度同一である計数器が必要
なだけである。新しいシーケンス番号は、それが実時点の計数値より大きいとき
にだけ受け入れられる。しかしその場合に、送信された番号の順序が受信される
番号の順序に一致しないことが起こり得る。それは例えば、移動加入者がその移
動局と共に複数のネットワーク間を移動しかつ異なっているネットワーク装置に
ログインしようとするときである。アイデンティティモジュールが唯一の値だけ
を記憶するものであるならば、順序外のシーケンス番号が使用されるとき、シー
ケンス番号が拒絶されることになりかねない。順序外のシーケンス番号を使用す
ることは基本的に禁止されていないが、当該番号が繰り返されるときは駄目であ
り、このことは確実に回避されるべきことである。

【０００６】 シーケンス番号の繰り返しを確実に識別するための理論上の方法は、アイデン
ティティモジュールが既に受信された番号をすべて記憶することである。一方に
おいて番号の数は原理的には制限されておらずかつ他方においてアイデンティテ
ィモジュールのメモリ容量には限界があるので、この方法が有用な時間は短い。
もっと好都合な方法では、既に受信しかつ受け入れたＬ個の最大のシーケンス番
号を有するリストを使用している。移動局がシーケンス番号を受信すると、移動
局はこれをそのアイデンティティモジュールにおいて、それがまだ記憶されてお
らずかつリスト中の最小番号より大きいときにだけ受け入れる。この手法により
個別例において、順番外で移動局に送信されかつ最高の番号よりその都度小さく
かつ最下位のリストエントリであるシーケンス番号の利用が可能になる。このた
めに、膨大なメモリコストの他に、整理されたリストの複雑なマネージメントが
必要であり、その際とりわけ、このリストを管理するための明示マネージメント
命令を定義かつ実行しなければならない。

【０００７】 従って本発明の課題は、ネットワーク認証のためのできるだけ効果的でかつ経
済的な方法並びに相応の無線通信ネットワークおよび相応の移動局を提供するこ
とである。

【０００８】 この課題は、方法に関しては請求項１の特徴部分に記載の構成により、および
移動局に関しては請求項１３の特徴部分に記載の構成により並びにネットワーク
に関しては請求項１２の特徴部分に記載の構成により解決される。

【０００９】 上に説明した方法から出発して本発明の対象によれば、 アイデンティティモジュールに無線通信ネットワークから、所属のシーケンス番
号を有するどの認証トークンが同一のスタックに存在しているかについての情報
を与え、かつ アイデンティティモジュールによって、スタック当たり少なくとも１つのシーケ
ンス番号を記憶しかつ受信したシーケンス番号の受け入れまたは拒絶に関する決
定のために利用する。

【００１０】 本発明の対象の利点は、 アイデンティティモジュールにおいてメモリコストの要求が低減されること、 シーケンス番号の受け入れのために必要な認証がアイデンティティモジュールに
よって簡単になること、および リスト運営管理のための明示管理命令が省略されること である。

【００１１】 本発明によって、アイデンティティモジュールには、ネットワーク側において
スタック毎にシーケンス番号ないし認証トークンがどのように生成されるかの形
式に関する情報が与えられ、それ故にうまくいけばスタック当たり唯一のシーケ
ンス番号以上には、有利にはそれぞれのスタックからの最高のシーケンス番号よ
り他は記憶する必要はなく、もはやすべてのシーケンス番号を記憶する必要はな
い。モデルにおけるメモリコストの低減は重大でありかつそれは大体、中位のス
タックサイズの領域にある。公知の方法に対して簡単化された、最小限に低減さ
れる番号リストの管理は同じように保証されている。というのは、移動局側にお
いて、到来した番号がリストに既に含まれているかどうかの検証、およびこの番
号の受け入れの際のリストの更新が回避されるからである。

【００１２】 本発明の方法において有利なのは、更に、同一のスタック内にどんなシーケン
ス番号が存在しているかという付加的な情報によって、ネットワークが相応のシ
ーケンス番号を認証トークンに生成するとき、移動局を有する移動加入者の実時
点の所在地に関するデータを必要としないことが可能になる。これにより、加入
者は複数のネットワーク間で任意に移動することができ（ローミング）、しかも
その場合に−公知の方法の場合のように−移動が原因で、これら新しい番号はま
だ一度も拒否されておらず、それ故に本来は有用であるにもかかわらず、番号順
序が変わったことに基づいて新しいシーケンス番号が拒絶されるというおそれも
ない。

【００１３】 本発明の特別有利な実施形態によれば、 無線通信ネットワークのネットワーク装置によって認証トークンのためにその都
度１つのモードパラメータを割り当て、該モードパラメータは同一のスタックの
すべての認証トークンに対して同一の値を有しており、 選択された認証トークンのモードパラメータおよびシーケンス番号をアイデンテ
ィティモジュールに送信し、かつ 受信したシーケンス番号が受信したモードパラメータに対応する記憶されている
シーケンス番号より大きいとき、受信したシーケンス番号をアイデンティティモ
ジュールによって受け入れる ようにしている。

【００１４】 同一のスタックのすべてのシーケンス番号を同じに特徴付ける、スタック当た
り唯一のモードパラメータによって、アイデンティティモジュールのリストに多
数のシーケンス番号を記憶する必要はなくなり、このモードパラメータの生成お
よび管理に対して必要なコストに関連したネットワーク認証が特別効果的になる
。シーケンス番号の長いリストを記憶する必要に代わって、著しく僅かな番号フ
ィールドで十分である。この同一のモードパラメータが、ネットワーク側におい
て同一のスタックに属するシーケンス番号がどのように生成されるかという情報
をアイデンティティモジュールに対して形成する。

【００１５】 本発明の実施形態によればアイデンティティモジュールによって、受信したシ
ーケンス番号の受け入れまたは拒絶について決定するためにモードパラメータ毎
の計数値を記憶するようにすれば有利であることが分かっている。このことは、
移動局側において迅速および非常に僅かなコストで決定を下すために経済的でか
つ効果的なメソッドである。

【００１６】 有利には、モードパラメータをスタックに循環的に割り当てる、すなわちこれ
らが新しい認証に対して同一のネットワークにおいてまたは異なったネットワー
クにおいて割り当てられるかどうかに無関係に割り当てられる。ネットワーク装
置はモードパラメータの循環的な割り当てによって、認証を行う移動局の所在地
に関するなんらかの情報を保存する必要もないし、これらを維持する必要もない
。

【００１７】 本発明の択一的な変形例によれば、無線通信ネットワークのネットワーク装置
によって認証トークンに対して複数のモードパラメータを割り当て、該モードパ
ラメータは同一のスタックのすべての認証トークンに対して異なった値を有して
おりかつ個々のスタック内にそれぞれ、認証トークンと同じ順序において存在し
ており、かつ スタックのすべての認証トークンに同じシーケンス番号を割り当てる ようにしている。種々異なったモードパラメータが、ネットワーク側において同
一のスタックに属するシーケンス番号がどのように生成されるかの情報をアイデ
ンティティモジュールに対して形成する。このようにしても、アイデンティティ
モジュールにおけるメモリコストの低減が生じる。

【００１８】 有利には、アイデンティティモジュールによって、受信したシーケンス番号の
受け入れまたは拒絶に関して決定するために、エントリがそれぞれ１つのシーケ
ンス番号およびモードパラメータを有しているリストを記憶する。本発明の別の
実施例によれば、受信したシーケンス番号がリストに現れずかつ記憶されている
最小のシーケンス番号より大きいとき、および／または受信したシーケンス番号
がリストに現れかつ受信したモードパラメータがエントリされたシーケンス番号
とともに記憶されているモードパラメータより大きいとき、受信したシーケンス
番号を受け入れることができる。

【００１９】 本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つの特有のモードパラメータが
リザーブされかつ個々の認証ベクトルの差し迫る要求が生じた場合に割り当てら
れる。これにより、ネットワーク装置の実時点の状態に応じて−それが差し迫っ
ていないまたは差し迫っている状態にあるかで−フレキシブルに割り当てること
ができる通常のモードパラメータおよび特有のモードパラメータを使用すること
ができる。

【００２０】 無線通信ネットワークのネットワーク装置によってモードパラメータを、種々
異なっているネットワーク装置によって記憶されている、認証ベクトルのスタッ
クが異なっているモードパラメータを有しているように割り当てるようにしても
有利である。これにより、ネットワーク装置が大部分の時間において種々異なっ
ているスタックに対する種々異なっているモードパラメータを使用することがで
き、従って認証トークンおよびその中に含まれているシーケンス番号を有する“
challenge”の繰り返し（replyay）が確実に回避されることが保証されている。

【００２１】 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。詳細には 図１は、アイデンティティモジュールを備えた移動局のブロック線図を示し、 図２は、ネットワーク認証のためのアイデンティティモジュールとネットワーク
装置との間の通信の流れを示してる。

【００２２】 図１には、ブロック線図において移動局ＭＴの基本的な構成が示されている。
移動局はユーザ装置ＵＥ（User Equipment）と、アイデンティティモジュールＵ
ＳＩＭ（UMTS Services Identity Module）を備えたチップカードＵＩＣＣ（UMT
S Identity Chip Card）とを有している。実施例は、移動局ＭＴの、将来のＵＭ
ＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）無線通信ネットワークへ
の使用に関しているが、別の無線通信ネットワークにも適用することができる。
移動加入者は移動局を周知のように、通信ネットワークの別の加入者または加入
者のネットワーク装置と交信するために利用する。無線インタフェースを介して
情報は、移動局ＭＴと無線通信ネットワークＲＮＷのネットワーク装置との間の
通信コネクションにおいて（図２も参照）双伝送方向で交換される。

【００２３】 音声、データなどを含んでいることができる無線信号を送信しかつ受信するた
めに、ユーザ装置ＵＥは送受信装置ＴＲＸを有している。これは中央制御装置Ｃ
Ｃに接続されている。中央制御装置ＣＣは更に、メモリ装置ＭＭおよび入出力モ
ジュールＩ／Ｏ−Ｍに接続されている。入出力モジュールＩ／Ｏ−Ｍはユーザ、
例えば移動加入者ＳＵＢに対するインタフェースを形成して、本実施例では殊に
普通は移動局の所有者である加入者の入力を受信するできるようにする。ユーザ
装置ＵＥはアイデンティティモジュールＵＳＩＭにユーザ装置−チップカード−
インタフェーズを介して接続されている。セルラデジタル移動無線ネットワーク
の移動加入者は、アイデンティティモジュールＵＳＩＭによって、該加入者がロ
グオンされているその都度のネットワークに対してアイデンティティ確認をする
ことができる。アイデンティティモジュールＵＳＩＭは加入者に関連したデータ
および認証データを記憶しており、このために局所的な制御装置ＵＣＣおよび局
所的なメモリ装置ＵＭＭを有している。これらは送受信装置ＴＲＸに直接かまた
は中央制御装置ＣＣを介して接続されている。

【００２４】 無線通信ネットワークＲＮＷおよびその装置を移動局ＭＴないしそのアイデン
ティティモジュールＵＳＩＭに対して認証するために、情報を持った通信（メッ
セージ）の伝送が行われる。これらの情報のうち本発明およびその実施態様に対
して重要である信号およびパラメータは図２に示されている。ネットワーク認証
は公知の“signed challenge”プロトコルに従って行われる。これはネットワー
ク側の生成および割り当て並びにシーケンス番号の移動局側の記憶に結び付けら
れている。移動加入者ないしその移動局ＭＴをサービスしているネットワーク（
serving network）ないしそのネットワーク装置の１つが、例えば加入者の所在
地が更新されて（Location Update）ネットワーク内部の認証データを要求する
や否や、ネットワーク装置、例えば認証装置（ＡＵＣ）が複数の認証ベクトル（
quintetts）を生成する。既存の認証ベクトルが使い果たされている場合には、
ネットワーク装置は新しいベクトルを生成する。所定の数、例えば５つの認証ベ
クトルが有利にはそれぞれ１つのスタック（バッチ）にまとめられている。それ
ぞれの認証ベクトル（ＡＶ）は、ランダム数（ＲＡＮＤ）、応答パラメータ（Ｘ
ＲＥＳ）、暗号化キー（ＣＫ）、整合性キー（ＩＫ）および認証トークン（ＡＵ
ＴＮ）を含んでいる。それぞれの認証トークン（ＡＵＴＮ）はシーケンス番号（
ＳＱＮ）、認証コード（ＭＡＣ）および本発明の対象による付加的な情報を含ん
でいる。これは有利には、モードパラメータ（ＭＯＤＥ）から成っている。認証
トークン（ＡＵＴＮ）ないし認証ベクトルにおけるシーケンス番号は昇べき順ま
たは降べき順で生成される。

【００２５】 それぞれの新しい認証に対して、ネットワーク認証を開始した、ネットワーク
の場合ＲＮＷのネットワーク装置がその都度のスタックから利用されていない認
証ベクトルを選択する。その後該ネットワーク装置は選択された認証ベクトルの
、シーケンス番号ＳＱＮｉ並びにモードパラメータＭＯＤＥｉを含んでいる認証
トークンを認証問い合わせにおけるランダム数と一緒に無線インタフェースを介
して移動局ＭＴに送信する。その際本発明の対象によるモードパラメータＭＯＤ
Ｅｉは同一のスタック中にどんなシーケンス番号が存在しているかを特徴付ける
ものである。種々異なっているスタックに対して種々異なっている値を有してい
るモードパラメータＭＯＤＥｉは同一のスタックのすべての認証トークンに対し
て同一である。移動局の側においてアイデンティティモジュールＵＳＩＭによっ
て、受信したシーケンス番号ＳＱＮｉを認証のために受け入れるべきでるかまた
は拒絶すべきであるかが決定され、かつ引き続いてネットワーク装置の認証問い
合わせが無線インタフェースを介してネットワークＲＮＷに相応の通信を送出す
ることによって応答される。本発明の対象によれば、アイデンティティモジュー
ルＵＳＩＭはそのメモリ装置ＵＭＭにモードパラメータＭＯＤＥｎ毎のシーケン
ス番号ＳＱＮｎを記憶する。有利にはそれはその都度のスタックの最高のシーケ
ンス番号である。それからこの番号が受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの受け入
れまたは拒絶に関する決定のために使用される。従って有利には、メモリ装置Ｕ
ＭＭはモードパラメータＭＯＤＥｎのそれぞれに対して唯一のエントリＳＱＮｘ
しか含んでおらず、このために公知の方法の場合のようにすべてのシーケンス番
号の番号リストを管理することに比べてメモリコストは最小ということになる。

【００２６】 アイデンティティモジュールＵＳＩＭに、どの認証トークンが同一のスタック
に属しているかという情報を伝送する択一的な変形形態では、無線通信ネットワ
ークのネットワーク装置から複数のモードパラメータＭＯＤＥが割り当てられる
ようになっている。ここでこれらのモードパラメータは同一のスタックのすべて
の認証トークンに対して種々異なっている値を有している。その際個別スタック
内でこれらはそれぞれ、認証トークンと同じ順序で存在している。その場合スタ
ックのすべての認証トークンに対して同じシーケンス番号ＳＱＮが割り当てられ
る。アイデンティティモジュールＵＳＩＭのメモリ装置ＵＭＭは、受信したシー
ケンス番号ＳＱＮｉの受け入れまたは拒絶を決定するためのリストＬＩＳＴを有
している。ここでリストのエントリはそれぞれ、シーケンス番号ＳＱＮおよびモ
ードパラメータＭＯＤＥを含んでいる。アイデンティティモジュールＵＳＩＭが
シーケンス番号ＳＱＮｉおよびモードパラメータＭＯＤＥｉを有する認証トーク
ンを受信するや否や、このシーケンス番号の番号が番号リストＬＩＳＴに現れて
おらずかつ記憶されている最小のシーケンス番号ＳＱＮより大きいときに、この
シーケンス番号を受け入れる。その場合この受信されたシーケンス番号ＳＱＮｉ
はそれが番号リストＬＩＳＴに現れかつ認証トークンに含まれているモードパラ
メータＭＯＤＥｉがエントリされたシーケンス番号ＳＱＮとともに記憶されたモ
ードパラメータＭＯＤＥより大きいときにも受け入れられる。メモリ装置ＵＭＭ
のリストＬＩＳＴは更に受信したシーケンス番号ＳＱＮｉを受け入れる際にアイ
デンティティモジュールＵＳＩＭにおける制御装置ＵＣＣによって更新される。

【００２７】 アイデンティティモジュールＵＳＩＭの局所的な制御装置ＵＣＣは複数の計数
値ＳＱＮ−ＭＳを使用することができる。これら数値はモードパラメータＭＯＤ
Ｅｎ毎にそれぞれ決められておりかつ受信したシーケンス番号ＳＱＮｉの受け入
れまたは拒絶に関する決定のために利用可能である。例えば全部でＭ個使用可能
であるモードパラメータＭＯＤＥｎによって、スタックないしそれぞれ同一のス
タックの認証ベクトルないし認証トークンに対するモードパラメータの割り当て
を次のようにして行うことができる。すなわち、実時点のスタックが値ｍ＜Ｍを
含み、次のスタックが値ｍ＋１を含んでいるようにである。実時点のスタックに
値Ｍが割り当てられる場合、これに続くスタックはｍ＝１を有している。モード
パラメータＭＯＤＥｎは例えば１バイトを含んでいる。このバイトはそれぞれの
シーケンス番号にくっついているかまたはそれとは別個のものであるが、それと
同時に伝送することができる。モードパラメータＭＯＤＥｎのこのような循環的
な割り当ては、モードパラメータが同一のネットワークまたは異なっているネッ
トワークにおける新しい認証のために生成されるべきであるかに無関係に行われ
る。ネットワーク装置は、モードパラメータの循環的な割り当てによって、ネッ
トワークの認証を行わなければならない移動局の所在地に関する何らかの情報を
保存する必要もないし、それを維持しておく必要もない。有利には少なくとも１
つの特有のモードパラメータ、例えば値ｍ＝０をリザーブしておくことができか
つ個々の認証ベクトルのネットワーク側で緊急の要求が存在する場合に割り当て
ることができる。本実施例において通常のモードパラメータと個々の特有のモー
ドパラメータ０を使用することができる。これらパラメータは、ネットワーク装
置の実時点の状態に応じて、ネットワーク装置が緊急でない状態にあるかまたは
緊急な状態にあるかでフレキシブルに生成しかつ割り当てることができるもので
ある。

【００２８】 ネットワーク認証のための、移動局ＭＴのアイデンティティモジュールＵＳＩ
Ｍとネットワーク装置ＳＮ／ＶＬＲ並びにＡＵＣ／ＨＬＲとの間の通信流が図２
に示されており、その際この例はとりわけ、同一のスタックに存在しているすべ
ての認証トークンに対して同一のモードパラメータを有する有利な変形形態に関
している。ＳＮ（Serving Network）は移動局ＭＴをその所在地に基づいてサー
ビスする無線通信ネットワークであり、ネットワーク装置ＶＬＲ（Visitor Loca
tion Register）およびＨＬＲ（Home Location Register）は例えば、ＧＳＭネ
ットワークから既に公知である、データ、例えば加入者データ、サービスデータ
などを記憶するための加入者データレジスタであり、一方ＡＵＣ（Authentifica
tion Center）は端末装置側におけるアイデンティティモジュールＵＳＩＭに対
する相手としての認証装置であって、認証に対して必要な措置および機能の制御
を引き受ける。

【００２９】 ネットワーク装置ＶＬＲは、例えば新しい地域の管轄領域に移動し、それ故に
そこでログオンすべきである移動局ＭＴの「ロケーション・アップデート」後に
認証を開始しかつ当該移動加入者に対するネットワーク装置ＡＵＣからの通信Ａ
ＵＲＱ（Authentification Data Request）において認証データを要求する。こ
こで移動加入者の基本データをネットワーク装置ＨＬＲは使用できるようになっ
ている。認証装置ＡＵＣはｎ個の認証ベクトルＡＶｎ（quintetts）のスタック
ＢＡを生成する。例えばｎ＝５であり、これには、シーケンス番号ＳＱＮｎが所
属している認証トークンＡＵＴＮｎと、このスタックＢＡのすべての認証トーク
ンＡＵＴＮｎに対して同一であるモードパラメータＭＯＤＥｎとが含まれている
。到来した通信ＡＵＲＱは、ＳＱＮｎおよびＭＯＤＥｎを有するパラメータＡＶ
ｎが含まれている通信ＡＵＲＳ（Authentification Data Response）を用いて認
証装置ＡＵＣによって応答される。ネットワーク装置ＶＬＲは受信した認証トー
クンＡＵＴＮｎを所属のシーケンス番号ＳＱＮｎおよびモードパラメータＭＯＤ
Ｅｎと一緒に記憶しかつ新しい認証のためにスタックから相応のシーケンス番号
ＳＱＮｉおよび相応のモードパラメータＭＯＤＥｉを有する利用されていない認
証ベクトルＡＶｉを選択する。ネットワーク装置ＶＬＲは選択されたシーケンス
番号ＳＱＮｉおよびモードパラメータＭＯＤＥｉをランダム数ＲＡＮＤと一緒に
通信ＵＡＵＲＱ（User Authentification Request）に組み入れる。これは認証
問い合わせとして移動局ＭＴないしそのアイデンティティモジュールＵＳＩＭに
無線インタフェースを介して送信される。

【００３０】 アイデンティティモジュールＵＳＩＭは到来したシーケンス番号ＳＱＮｉを一
緒に送信されたモードパラメータＭＯＤＥｎを考慮して、これを受け入れること
ができるかどうか、すなわち例えばネットワーク装置のクローニングによる悪用
または既にその前に使用されたシーケンス番号の新たな利用（リプレイ）による
データエラーが存在していないかどうかを検査する（図１の説明参照）。受信し
たシーケンス番号ＳＱＮｉの拒絶が行わなければ、この認証に対して有効な個々
の応答パラメータＲＥＳｉがアイデンティティモジュールＵＳＩＭによって計算
されかつ通信ＵＡＵＲＳ（User Authentification Response）においてネットワ
ーク装置ＶＬＲに送信されることができる。更に、アイデンティティモジュール
ＵＳＩＭは個々の暗号化キーＣＫｉ並びに個々の整合性キーＩＫｉを計算する。
これらは両方とも移動局ＭＴに該当するものである。ネットワーク装置ＶＬＲは
到来する応答パラメータＲＥＳｉを認証ベクトルＡＶｉに記憶されている独自の
応答パラメータＸＲＥＳｉと比較しかつ２つのパラメータが一致すると認証プロ
シージャが成功裡に実施されたものと考察する。更にネットワーク装置は認証ベ
クトルＡＶｉに記憶されている暗号化キーＣＫｉ並びに整合性キーＩＫｉをネッ
トワーク側で選択する。その後アイデンティティモジュールＵＳＩＭによっても
ネットワーク装置ＶＬＲによってもこれらのキーＣＫｉ並びにＩＫｉは、端末装
置ないしネットワークにおいて暗号化機能および整合性機能を実施するユニット
が使用することができることになる。

【００３１】 認証ベクトルのスタックＢＡの決定論的な量がｂであると仮定すると、モード
パラメータに対するＭ個のモード計数器により、マーキングされた認証ベクトル
の後に生成される（Ｍ−１）×ｂ個の認証ベクトルのいずれもがマーキングされ
た認証ベクトルの拒絶を引き起こす可能性がないことが保証される。このことは
、マーキングされた認証ベクトルの後生成される（Ｍ−１）×ｂ個の認証ベクト
ルのそれぞれがアイデンティティモジュールＵＳＩＭによって受信することがで
きること、その際マーキングされた認証ベクトルが受け入れられることが保証さ
れている。アイデンティティモジュールＵＳＩＭにおいて管理される、最高のシ
ーケンス番号ＳＱＮｉのリストの公知のメソッドを使用するとすればリストは（
Ｍ−１）×ｂ個のエントリから成っていることになる。これに対してスタックの
それぞれに対して只単に唯一のシーケンス番号のスタックおよび記憶に対してそ
れぞれ、モードパラメータの、認証ベクトルに対する多重的な割り当てのメソッ
ドを採用するとすれば。アイデンティティモジュールＵＳＩＭには値ｂ×（Ｍ−
１）／Ｍ〜ｂだけ僅かなメモリコストが生じる。特に、端末装置側のインプリメ
ンテーションは通例チップ単位で行われるので、そこではメモリコストは著しく
重要であり、それ故に本発明により得られる、公知の方法に対するメモリ低減は
大きな利点になる。本発明の特徴の別の利点は、一方において移動局の側におい
てアイデンティティモジュールにおいて番号の整理されたリストを生成し、保守
しかつ更新するのが避けられることであり、他方においてネットワーク側におい
て認証装置それ自体によりその時点の数のモードパラメータを管理すればいいだ
けで、このために別個の管理通信も必要とせず簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 アイデンティティモジュールを備えた移動局のブロック線図である。

【図２】 ネットワーク認証のためのアイデンティティモジュールとネットワーク装置と
の間の通信の流れを示す図である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線通信ネットワークの、アイデンティティモジュールを有
   する移動局に対する認証方法であって、 ネットワーク側において それぞれシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を備えた認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含
   んでいる認証ベクトル（ＡＶｎ）のスタックが生成され、 その都度の新しい認証のためにそれぞれのスタック（ＢＡ）から、利用されてい
   ない認証ベクトル（ＡＶｉ）が選択され、該認証ベクトルの認証トークン（ＡＵ
   ＴＮｉ）およびシーケンス番号（ＳＱＮｉ）が移動局（ＭＴ）に送信され、かつ
   移動局側において アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信されたシーケンス番号
   （ＳＱＮｉ）を認証のために受け入れるまたは拒絶するかどうかが決定される そういう形式の方法において、 アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に無線通信ネットワークから、所属の
   シーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有するどの認証トークン（ＡＵＴＮｎ）が同一の
   スタック（ＢＡ）に存在しているかについての情報を与え、かつ アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、スタック（ＢＡ）当たり少
   なくとも１つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ，ＳＱＮ）を記憶しかつ受信したシー
   ケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関する決定のために利用する ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によっ
   て認証トークン（ＡＵＴＮｎ）のためにその都度１つのモードパラメータ（ＭＯ
   ＤＥｎ）を割り当て、該モードパラメータは同一のスタック（ＢＡ）のすべての
   認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に対して同一の値を有しており、 選択された認証トークン（ＡＶｉ）のモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ）およびシ
   ーケンス番号（ＳＱＮｉ）をアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に送信し
   、かつ 受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）が受信したモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ
   ）に対応する記憶されているシーケンス番号（ＳＱＮｘ）より大きいとき、受信
   したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）をアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）に
   よって受け入れる 請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信し
   たシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶について決定するためにモ
   ードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）毎の計数値を記憶する 請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 モードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）をスタック（ＢＡ）に循環
   的に割り当てる 請求項２または３記載の方法。
5. 【請求項５】 無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によっ
   て認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に対して複数のモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）
   を割り当て、該モードパラメータは同一のスタック（ＢＡ）のすべての認証トー
   クン（ＡＵＴＮｎ）に対して異なった値を有しておりかつ個々のスタック内にそ
   れぞれ、認証トークン（ＡＵＴＮｎ）と同じ順序において存在しており、かつ スタック（ＢＡ）のすべての認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に同じシーケンス番号
   （ＳＱＮｎ）を割り当てる 請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）によって、受信し
   たシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関して決定するために、
   エントリがそれぞれ１つのシーケンス番号（ＳＱＮ）およびモードパラメータ（
   ＭＯＤＥ）を有しているリスト（ＬＩＳＴ）を記憶する 請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）がリスト（ＬＩＳＴ）
   に現れずかつ記憶されている最小のシーケンス番号（ＳＱＮ）より大きいとき、
   受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を受け入れる 請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）がリスト（ＬＩＳＴ）
   に現れかつ受信したモードパラメータ（ＭＯＤＥｉ）がエントリされたシーケン
   ス番号（ＳＱＮ）とともに記憶されているモードパラメータ（ＭＯＤＥ）より大
   きいとき、受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）を受け入れる 請求項６または７記載の方法。
9. 【請求項９】 アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）において受信した
   シーケンス番号（ＳＱＮｉ）が受け入れられると前記リスト（ＬＩＳＴ）を更新
   する 請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 少なくとも１つの特有のモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）
    をリザーブしかつ個々の認証ベクトル（ＡＶｎ）の緊急の要求が存在するとそれ
    を割り当てる 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 【請求項１１】 無線通信ネットワークのネットワーク装置（ＡＵＣ）によ
    ってモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を、種々異なっているネットワーク装置に
    よって記憶されている、認証ベクトル（ＡＶｎ）のスタック（ＢＡ）が異なって
    いるモードパラメータ（ＭＯＤＥｎ）を有しているように割り当てる 請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 【請求項１２】 移動局（ＭＴ）に対する認証のための無線通信ネットワー
    クであって、 ネットワーク装置（ＳＮ／ＶＬＲ，ＡＵＣ／ＨＬＲ）を備え、該ネットワーク装
    置は 認証ベクトル（Ａｖｎ）のスタック（ＢＡ）を生成し、該認証ベクトルはそれぞ
    れ、シーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んで
    おり、 それぞれの新しい認証に対してその都度のスタックから利用されていない認証ベ
    クトル（ＡＶｉ）を選択しかつ該選択された認証ベクトル（ＡＶｉ）のシーケン
    ス番号（ＳＱＮｉ）および認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を移動局（ＭＴ）に送信
    し、かつ 移動局にアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）を備え、該アイデンティティ
    モジュールは認証のために受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまた
    は拒絶に関する決定のための手段（ＵＣＣ）を有している そういう形式の無線通信ネットワークにおいて、 無線通信ネットワークは、同一のスタックに存在している、所属のシーケンス番
    号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に関する情報（ＭＯＤＥｎ
    ）を生成するための手段（ＡＵＣ）を有しており、かつ アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）はスタック（ＢＡ）当たり少なくとも
    １つのシーケンス番号（ＳＱＮｘ，ＳＱＮ）を記憶するための手段（ＵＭＭ）を
    有しており、該シーケンス番号は受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入
    れまたは拒絶に関する決定のために利用される ことを特徴とする無線通信ネットワーク。
13. 【請求項１３】 無線通信ネットワークの認証のための移動局（ＭＴ）であ
    って、 無線通信ネットワークはネットワーク装置（ＳＮ／ＶＬＲ，ＡＵＣ／ＨＬＲ）を
    有しており、該ネットワーク装置は 認証ベクトル（Ａｖｎ）のスタック（ＢＡ）を生成し、該認証ベクトルはそれぞ
    れ、シーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を含んで
    おり、 それぞれの新しい認証に対してその都度のスタックから利用されていない認証ベ
    クトル（ＡＶｉ）を選択し並びに該選択された認証ベクトル（ＡＶｉ）のシーケ
    ンス番号（ＳＱＮｉ）および認証トークン（ＡＵＴＮｎ）を移動局（ＭＴ）に送
    信し、かつ 移動局はアイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）を備え、該アイデンティティ
    モジュールは認証のために受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまた
    は拒絶に関する決定のための手段を有している そういう形式の移動局において、 アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）は、同一のスタックに存在している、
    所属のシーケンス番号（ＳＱＮｎ）を有する認証トークン（ＡＵＴＮｎ）に関す
    る、無線通信ネットワークから受信された情報（ＭＯＤＥ）を評価するための手
    段（ＵＵＣ）を有しており、かつ アイデンティティモジュール（ＵＳＩＭ）はスタック（ＢＡ）当たり１つのシー
    ケンス番号（ＳＱＮｘ）を記憶するための手段（ＵＭＭ）を有しており、該シー
    ケンス番号は受信したシーケンス番号（ＳＱＮｉ）の受け入れまたは拒絶に関す
    る決定のために利用される ことを特徴とする移動局。