JP2004518309A - 認証に使用されるシーケンス番号を発生する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、シーケンス番号を使用して、認証の目的でユーザ装置へ送信される認証情報を発生するようにして好ましくはユーザ装置と通信ネットワークのネットワークエンティティとの間で認証を実行するための方法及びシステムに係る。上記シーケンス番号は、グローバルクロックのような所定の仕方で変化する一般的情報と、データベースに記憶された値とに基づいて発生される。データベース書き込み動作の回数を減少するために、この値は、多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用される。既に使用された又は所定のシーケンス番号と上記一般的情報との間の差に基づいてユーザ特有の値を計算することができ、この値は、再同期手順においてのみ変更される。このような再同期手順は、ユーザ特有の値と一般的情報との間の差がある限界を越えたとき、又は既に使用された又は所定のシーケンス番号が一般的情報より大きいときに実行される。

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、認証を行う方法及びシステムに係り、より詳細には、認証に使用されるシーケンス番号を発生する方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
移動通信においては、新たなデータ／情報送信をスタートする前にユーザとネットワークとの間で認証を行うのが一般的である。接続を開始するときには、ユーザ及びネットワークによる相互認証が行われる。ユーザ装置及びネットワークは、通常、ＵＳＩＭ（ユーザサービス認識モジュール）のようなユーザのエンティティと、ホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）のような中央レジスタ又はホーム環境（ＨＥ）と協働する認証センター（ＡｕＣ）との間に共用され且つそれらにのみ使用できるシークレットキーを知っている。ネットワークの認証をサポートするために、ＵＳＩＭのようなユーザエンティティ及び例えばＨＥのような中央エンティティは、シーケンス番号を記憶し又は発生することができる。認証は、ネットワーク要素の望ましからぬ使用又は無断使用に対して高いセキュリティを与える。
【０００３】
１９９９年発表（ＥＴＳＩによりＥＴＳＩ ＴＳ １３３ １０２ Ｖ３．３．１として発行された）の「Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」と題する「第３世代パートナーシッププロジェクト（３Ｇ ＰＰ）」の文書３Ｇ ＴＳ ３３．１０２ Ｖ３．３．１（２０００−０１）は、セキュリティ特徴を取り扱い、そしてネットワークアクセスセキュリティメカニズムについて述べている（セクション６、ページ１７ｆｆ）。特に、セクション６．３「認証及びキー合意」は、移動ステーション（ＭＳ）とネットワークとの間の認証を実行するために方法及びシステムであって、ビジター位置レジスタ（ＶＬＲ）を有するサービングネットワーク（ＳＮ）（又はサービングＧＰＲＳサポートノードであるＳＧＳＮのような他のサポートノード）が、ホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）を有するホーム環境（ＨＥ）に認証データ要求を送信し、そして該ホーム環境がそれに応答して、認証ベクトルのバッチより成る認証データ応答を返送するような方法及びシステムを取り扱っている。
【０００４】
サービングネットワーク（ＳＮ）と移動ステーション（ＭＳ）との間で認証を実行するために、サービングネットワーク（ＳＮ）は、ユーザ認証要求を送信するが、これは、ランダム番号と、以下に述べる戦略に従ってホーム環境において形成されるシーケンス番号に基づいて発生される認証情報（認証トークン）とを含む。移動ステーションは、受け取った認証情報を照合し、従って、ネットワークを認証し、そして応答を計算し、この応答は、サービングネットワークに返送され、そしてそこで予想される応答と比較される。受け取った応答が、予想される応答に対応する場合には、加入者の認証が首尾良く実行され、そしてシークレットキーに基づいて移動ステーション及びサービングネットワークの内部に発生されたキーが、暗号化及び完全性の目的で使用される。
【０００５】
上記文書３Ｇ ＴＳ ３３．１０２ Ｖ３．３．１の添付資料Ｃは、認証センターにおいてシーケンス番号を発生する方法を説明している。これらのシーケンス番号は、認証センターにおいて認証ベクトルを発生するのに使用され、そして個々のカウンタ（ユーザごとに１つのカウンタ）に記憶される。
又、グローバルカウンタ、例えば、普遍的な時間を与えるクロックも設けられる。ホーム環境が、認証ベクトルの新たなバッチを生成するために新たなシーケンス番号を必要とするときには、ホーム環境は、カウンタのユーザ特有値をデータベースから検索し、そして規定の戦略に基づいて新たなシーケンス番号を生成する。第１認証ベクトルのバッチでの発生が完了すると、ユーザ特有のカウンタが新たなシーケンス番号にリセットされ、即ち新たなシーケンス番号がデータベースに記憶される。
【０００６】
それ故、シーケンス番号を発生するたびに、それに対応してデータベースへの書き込みアクセスが付随する。これらのデータベース書き込み動作は、時間及びＣＰＵ容量を必要とする。
ＧＳＭ（移動テレコミュニケーション用のグローバルシステム）システムにおいては、認証センター（ＡｕＣ）のデータベースが極めて静的で、新たな加入者がデータベースに入力されたときしか更新が実行されない。ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動テレコミュニケーションシステム）では、認証に使用されるシーケンス番号が、再同期のために個々のものでなければならず、それ故、各認証ベクトル発生の後に記憶されねばならない。この書き込みは、高いデータベース負荷を生じさせ、又、データベースの信頼性を低下させる。
【０００７】
上述したように、ＵＭＴＳ認証のような認証には、シーケンス番号が使用される。このシーケンス番号は、認証ベクトル又は認証ベクトルのバッチが発生されるときに認証センター（ＡｕＣ）において発生される。ＵＳＩＭ（ユーザサービス認識モジュール）は、認証センターから受け取ったシーケンス番号を、ＵＳＩＭに記憶された既に使用されたシーケンス番号と比較する。ＵＳＩＭは、新たなシーケンス番号を受け入れないときには、再同期メッセージを、新たなシーケンス番号と一緒に認証センターへ送信する。認証センターは、再同期が必要であるかどうかチェックし、もしそうであれば、ＵＳＩＭを認証し、そしてシーケンス番号を再同期する。この再同期は、認証センターに記憶されたシーケンス番号が、ＵＳＩＭから受け取られたシーケンス番号にリセットされることを意味する。
【０００８】
【発明の開示】
本発明は、多量のデータベース書き込み動作についての上記問題を解消し、そして認証目的で使用できるシーケンス番号を発生するための新規なメカニズムを提供する。
本発明は、シーケンス番号を使用して、認証の目的でユーザ装置へ送信される認証情報を発生するための方法及びシステムを提供する。認証は、認識チェックを要求又は要請する２つ以上のエンティティ間で実行することができる。好ましい実施形態では、認証は、ユーザ装置と通信ネットワークのネットワークエンティティとの間で実行することができる。規定のやり方で変化する一般的情報と、メモリに記憶された値とに基づいてシーケンス番号が発生される。この値は、ユーザ特有の値であるのが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよく、そして多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用される。
【０００９】
上記値は、既に使用されたシーケンス番号と一般的情報との間の差に基づいて計算されるのが好ましい。
上記一般的情報は、普遍的な時間（グローバルクロック）をカウントするグローバルカウンタのような標準化された例えば国際的即ちグローバルなパラメータから導出することができる。
【００１０】
上記ユーザ特有の値は、データベース書き込み動作を最小限に減少するように再同期手順のみで変更されるのが好ましい。この再同期手順は、ユーザ特有の値と一般的情報との間の差がある限界を越えるとき、又は既に使用されたシーケンス番号が一般的情報より高いときに、或いはＭＳにより受け取られたシーケンス番号が許容範囲内でないときに実行される。
上記既に使用されたシーケンス番号は、ユーザ装置の記憶装置（例えば、チップ又はディスクメモリ）に記憶することができ、そして実際に受け取られたシーケンス番号と比較されて、再同期手順の必要性を判断することができる。
【００１１】
シーケンス番号を容易に且つ速やかに発生する好ましい方法は、ユーザ特有の値を一般的情報に追加することである。
シーケンス番号の発生回数を減少するために、インデックス番号をシーケンス番号に連結して、異なる認証ベクトルのバッチを形成することができる。
インデックス番号の使用とは別に、連続するシーケンス番号を発生して、異なる認証ベクトルのバッチを形成することができる。
【００１２】
ユーザ特有の値の初期値は、最初にゼロにセットされるが、個々にセットされるのが好ましい。
更に、本発明は、例えば、ユーザ装置と通信ネットワークのネットワークエンティティとの間で認証を実行するのに使用できるシーケンス番号を発生するための方法及びシステムを提供する。シーケンス番号は、規定の仕方で変化する一般的情報と、メモリに記憶された値とに基づいて発生される。この値は、多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用される。
シーケンス番号を発生するためのここに述べるメカニズムは、認証目的で使用することができ、そして最終的には、キー合意に使用することができる。
【００１３】
本発明は、シーケンス番号に基づく認証スキムが使用されそして再同期の可能性が与えられるいかなるシステムにも適用でき、例えば、ＵＭＴＳシステムに使用することができる。
本発明は、シーケンス番号を発生するための情報を記憶するデータベースの書き込み動作の量を著しく減少する。これは、書き込み動作を取り扱うプロセッサの負荷及び必要な実行時間も対応的に減少させる。加えて、データベース及びシステムの信頼性を高める。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、本発明によるシステムの実施形態の基本的構造を示す。移動ステーション（ＭＳ）１は、移動電話、ターミナル、データ装置等のいかなる形式のユーザ装置でもよく又はそれを含んでもよい。ＭＳ１は、ユーザ特有のシーケンス番号ＳＱＮ_ＵＳＩＭを記憶するメモリ２を装備するか又はそれと協働する。双頭矢印で示された信号送信及び／又は受信を取り扱うために、移動ステーション１は、ビジター位置レジスタＶＬＲを有するサービングネットワークＳＮ３（又はＳＧＳＮのような他のサポートノード）と通信する。サービングネットワーク３は、双頭矢印で示すように、ホーム位置レジスタを有するホーム環境又はホームネットワーク４、個別に図示されていない認証センターＡｕＣ等と通信する。ホーム環境ＨＥ４には、データベース又は記憶装置５が装備され、これは、ホーム環境及び／又はホーム位置レジスタに登録されたユーザごとに、個々のユーザ特有の情報Ｄを記憶する。
【００１５】
更に、ホーム環境４には、ここではグローバルクロック（普遍的時間）ＧＬＣであるグローバルカウンタ６と、シーケンス番号計算区分７とが設けられる。
ここに述べる方法及びシステムは、グローバルクロックＧＬＣ（カウンタ６）から計算又は導出されるグローバルシーケンス番号ＳＱＮ_ＧＬＣと、このグローバルシーケンス番号に対する加入者特有の差Ｄ（認証センターのメモリ５に記憶される）とを使用する。
【００１６】
ＳＱＮ_ＧＬＣは、グローバルクロック（ＧＬＣ）を使用することにより発生される。ＳＱＮ_ＧＬＣの実際の値は、この実施形態では、初期タイムポイント（例えば、０１．０１．２０００、００：００．００）から現在時間までのタイムギャップである。ＧＬＣカウンタ６のレートは、ＳＱＮ_ＧＬＣ又は他のＳＱＮがラップアラウンドしないように規定される。例えば、グローバルクロックのクロックレートが１秒である場合に、３２ビットカウンタは、約１３６年でラップアラウンドするだけであり、従って、何ら問題を生じない。ＳＱＮ_ＧＬＣは、次のように計算される。

ＧＬＣ_ｎｏｗは、実際のグローバル時間であり、そしてＧＬＣ_ＩＮＩＴは、初期時間である。
【００１７】
メモリ５に含まれた認証データベースでは、各加入者が個々の値Ｄを有している。この値Ｄは、移動ステーション１のメモリ２、即ちそのＵＳＩＭに記憶された以前に使用されたシーケンス番号ＳＱＮ（ＳＱＮ_ＵＳＩＭ）と、ＳＱＮ_ＧＬＣとの間の差である。従って、Ｄの値は、次のように計算される。

最初に、Ｄは、０にセットされ、そして再同期プロセスのみにおいて変更される。又、Ｄの初期値を個々にセットすることもできる。これは、シーケンス番号がユーザからユーザへ又は少なくともあるユーザグループからあるユーザグループへ個々に区別されることが好ましい場合に有用な選択肢となる。パラメータＤは、正又は負の値を有し、そして認証データベース（メモリ５）に記憶される。Ｄの値は、再同期手順のみにおいて変更される。
【００１８】
再同期は、メモリ２に記憶された値ＳＱＮ_ＵＳＩＭがＳＱＮより大きいとき、又はＳＱＮ_ＵＳＩＭが、実際に発生されたＳＱＮより非常に小さく、即ちＳＱＮ−ＳＱＮ_ＵＳＩＭ≧Ｘであるときだけ実行され、但し、Ｘは、例えば、約１，７００，０００（これは、２０日の期間に含まれる秒数にほぼ対応する）のように好ましくは若干大きいスレッシュホールド値を意味する。後者の場合、再同期手順は、ＳＱＮ_ＵＳＩＭを最後にリフレッシュ又は記憶してから約２０日の期間が経過したときに要求される。もちろん、スレッシュホールド値は、それより小さい値又はもっと大きい値にセットすることもでき、そしてクロックレートにより左右される（上記例では、１秒のクロックレートが仮定された）。いずれにせよ、スレッシュホールドは、通常の状態では再同期が非常に稀にしか発生しないように選択されねばならない。
【００１９】
認証センターが計算し（区分７で）そして認証及びキー合意のためにＳＮ／ＶＬＲ３を経てＭＳ１のＵＳＩＭへ送信する最終的なシーケンス番号ＳＱＮは、次のように計算される。

インデックスＩＮＤは、シーケンス番号の終りに連結され、即ちシーケンス番号の最終的な最下位ビットとして追加される。インデックスＩＮＤは、セット（バッチ）での認証ベクトルのインデックスを示すのに使用される。１つのセットには、例えば、１ないし５個の認証ベクトルがあり、即ちインデックスＩＮＤは、１から５まで続く。
【００２０】
個別の付加的なインデックスフィールドＩＮＤの使用を回避し、そして１つのバッチにおけるベクトルに対して連続的なＳＱＮ番号を使用することもできる。この場合に、ＳＱＮは、次のように計算される。

但し、Ｘは、１組の認証ベクトルが５個までの認証ベクトルを含むときに１から５までの連続値を有する。この選択肢を使用するときには、システムは、短い時間インターバル中に同じ加入者に対して認証ベクトルのそれ以上のバッチが与えられないよう確保する。例えば、クロックユニットが１秒でありそしてバッチサイズが５である場合には、この禁止インターバルは、５秒である。ここでは、ユーザ（ＵＳＩＭ）に対する認証ベクトルのバッチが、少なくとも５秒の時間インターバルで発生される。さもなければ、このような禁止時間インターバルを与えないときには、同じシーケンス番号を有する２つの認証ベクトルが発生されて、個々の認証欠陥を招くおそれがある。
【００２１】
認証データベース（記憶装置５）に書き込むための書き込み動作は、シーケンス番号の再同期が要求されたときだけ必要となる。通常の場合には、ユーザ特有の値Ｄが記憶装置５から単に読み出されて、実際の時間から計算されたグローバルなシーケンス番号ＳＱＮ_ＧＬＣに加えられる。このメカニズムを使用すると、計算されたシーケンス番号ＳＱＮを認証センター（記憶装置５）に記憶する必要はない。
再同期がＭＳ（ＵＳＩＭ）１により要求されたときには、ＭＳ１は、（ＳＮ／ＶＬＲ３を経て）ＨＥ４の認証センターへＳＱＮ_ＵＳＩＭ値を送信し、そして認証センター及び／又は計算区分７は、上記式（Ｄ＝ＳＱＮ_ＵＳＩＭ−ＳＱＮ_ＧＬＣ）に基づいてＤの新たな値を計算する。この新たに計算されたＤの値は、次いで、このユーザに対する新たなユーザ特有の値Ｄとして記憶される。
【００２２】
図２は、認証センター及びホーム位置レジスタを含むホームネットワーク（図１のＨＥ／ＨＬＲ４）のようなホーム環境ＨＥによる認証ベクトルの発生を示している。
ホーム環境４の認証センターは、１つ又は多数の認証ベクトルＡＶを発生するために、上述したフレッシュシーケンス番号ＳＱＮの発生（「ＳＱＮ発生」）、及びランダムに選択又は発生された番号である予想できないチャレンジＲＡＮＤの発生（「ＲＡＮＤ発生」）でスタートする。上記文献３Ｇ ＴＳ ３３．１０２ Ｖ３．３．１に示された公知技術とは対照的に、ホーム環境の認証センターは、ユーザごとに特定のカウント値をカウントするカウンタの追跡をもはや必要としない。認証センターは、複数のシーケンス番号ＳＱＮを発生するためにメモリ５に記憶されたユーザ特有の情報Ｄを単に必要とするだけである。
【００２３】
更に、シーケンス番号ＳＱＮは、ユーザの認識及び位置を露呈しないように発生されるのが好ましい。シーケンス番号ＳＱＮがユーザの認識及び位置を露呈するおそれがある場合には、それを隠すために匿名キーＡＫを使用することができる。更に、シーケンス番号発生メカニズムは、ＵＳＩＭにおけるラップアラウンドに対して保護を与えることができ、即ちシーケンス番号は充分に長く、そして前方への比較的小さなジャンプしか受け入れられない。
認証及びキー管理フィールドＡＭＦは、それ自体知られたやり方で発生され、そして各認証ベクトルの認証トークンＡＵＴＮに含まれる。ＡＭＦフィールドの例示的な使用が上記文献に示されている。「Ｋ」は、良く知られたように、ＵＳＩＭと認証センターとの間に共用される長期間のシークレットキーを表わす。
【００２４】
図２に示すように、認証センターにおいて以下の値が計算される。即ち、ｆ１をメッセージ認証関数とすれば、メッセージ認証コードＭＡＣ＝ｆ１_Ｋ（ＳＱＮ｜｜ＲＡＮＤ｜｜ＡＭＦ）、ｆ２を（おそらく裁断される）メッセージ認証関数とすれば、予想応答ＸＲＥＳ＝ｆ２_Ｋ（ＲＡＮＤ）、ｆ３をキー発生関数とすれば、暗号キーＣＫ＝ｆ３_Ｋ（ＲＡＮＤ）、ｆ４をキー発生関数とすれば、完全性キーＩＫ＝ｆ４_Ｋ（ＲＡＮＤ）、及びｆ５をキー発生関数とするか、又はユーザの認識及び位置を隠すために匿名キーが必要でない場合にゼロに等しいとすれば、匿名キーＡＫ＝ｆ５_Ｋ（ＲＡＮＤ）である。シーケンス番号を隠すのは、受動的な攻撃に対して保護するためである。隠す必要がない場合には、匿名キーＡＫが発生されず、認証トークンＡＵＴＮは、シーケンス番号ＳＱＮを非変更形態で含む。
【００２５】
更に、認証トークンＡＵＴＮは、図２に示すように構成されたもの、即ち
【数１】

が形成される。
最終的に、認証ベクトルＡＶ（又は１組のＡＶ）が図２に示すように発生される。
ＡＶ＝ＲＡＮＤ｜｜ＸＲＥＳ｜｜ＣＫ｜｜ＩＫ｜｜ＡＵＴＮ
記号「｜｜」は、指示されたパラメータのビットが、指示されたやり方で互いに単に取り付けられるような簡単な連結を示す。
【００２６】
図３は、認証及びキー合意の情報流を示す。この方法は、現在のＧＳＭ（移動テレコミュニケーション用のグローバルシステム）セキュリティアーキテクチャーとの最大限の適合性を得ると共に、ＧＳＭからＵＭＴＳ（又は他のネットワーク形式、例えばパケット交換システムＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス））への移動を容易にするように選択される。この方法は、ＧＳＭ加入者認証と同等のチャレンジ／応答プロトコルと、ネットワーク認証のためのシーケンス番号ベースの１パスプロトコルに結合されるキー確立プロトコルとで構成される。例えば、ビジター位置レジスタＶＬＲにより開始されるサービングネットワーク又はサポートノード（サービングＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮ）からの「認証データ要求」を受信すると、ホーム環境ＨＥ４の認証センターは、上述したように認証ベクトルＡＶ（１・・Ｎ）を発生し、そしてｎ個の認証ベクトルの順序付けされたアレー（ＧＳＭ「トリプレット」の等効物）をＳＮ／ＶＬＲ３へ送信する（「認証データ応答ＡＶ（１・・ｎ）」）。
【００２７】
各認証ベクトルＡＶは、図２に示す要素で構成される。各認証ベクトルは、サービングネットワークＳＮ３（例えば、ＶＬＲ又はＳＧＳＮ）と、移動ステーションＭＳ１のＵＳＩＭ又は他の認証装置との間の１つの認証及びキー合意に対して良好である。
ＳＮ／ＶＬＲ３は、認証及びキー合意を開始すると、記憶されたアレーから次の認証ベクトルＡＶ（ｉ）を選択し、そしてパラメータＲＡＮＤ及びＡＵＴＮを図３に示すようにユーザへ送信する。ＵＳＩＭは、ＡＵＴＮを受け入れできるかどうかチェックし（「ＡＵＴＮ（ｉ）を照合」）、そしてもしそうであれば、応答ＲＥＳ（「ＲＥＳ（ｉ）を計算」）を発生し、これは、「ユーザ認証応答」としてＳＮ／ＶＬＲ３へ返送される。ＭＳ１は、更に、ＣＫ（ｉ）及びＩＫ（ｉ）を計算する。ＳＮ／ＶＬＲ３（又は認証目的でサービスするＶＬＲ／ＳＧＳＮ）は、受け取った応答ＲＥＳをＸＲＥＳと比較する。それらが一致する場合には、ＶＬＲ／ＳＧＳＮ３は、認証及びキー合意交換が首尾良く完了したと考える。確立されたキーＣＫ及びＩＫは、次いで、ＵＳＩＭ及びＶＬＲ／ＳＧＳＮ３により、暗号化及び完全性機能を実行するエンティティへ転送される。
【００２８】
図４は、移動ステーション、例えば、そのＵＳＩＭにおいて遂行されるユーザ認証機能を詳細に示す。ＲＡＮＤ及びＡＵＴＮを受け取ると、ユーザは、先ず、匿名キーＡＫ＝ｆ５_Ｋ（ＲＡＮＤ）を計算し、そしてシーケンス番号ＳＱＮを検索する。
【数２】

次いで、コンピュータは、ＸＭＡＣ＝ｆ１_Ｋ（ＳＱＮ｜｜ＲＡＮＤ｜｜ＡＭＦ）を計算し、そしてこれを、ＡＵＴＮに含まれて受け取られたＭＡＣと比較する。それらが異なる場合には、ユーザは、「ユーザ認証拒絶」メッセージをサービングネットワークへ、又は移動ステーションへの接続を取り扱うサポートノードへ理由の指示と共に返送し、そしてユーザは、手順を中止する。次いで、移動ステーション１、例えば、そのＵＳＩＭは、受け取ったシーケンス番号ＳＱＮが正しい範囲にあることを照合する。ユーザは、シーケンス番号が正しい範囲にないと考えた場合には、図５及び６に示す適当なパラメータＡＵＴＳを含む「同期欠陥」メッセージをＳＮ／ＶＬＲ３へ返送し、そして手順を中止する。
【００２９】
図５に示すように、ＡＵＴＳは、次の通りである。
【数３】

ＳＱＮ_ＭＳは、ここでは、メモリ２に記憶されたＳＱＮ_ＵＳＩＭである。シーケンス番号は、この実施形態では、ＡＫ（＝ｆ５_Ｋ（ＭＡＣＳ））を使用して隠されるが、隠されない形態で送信されてもよい。ＭＡＣＳ＝ｆ１＊_Ｋ（ＳＱＮ_ＭＳ｜｜ＲＡＮＤ｜｜ＡＭＦ）である。ＲＡＮＤは、現在のユーザ認証要求で受け取られるランダム値である。ｆ１＊は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）関数で、ｆ１＊の関数値からｆ１、・・ｆ５の関数値について貴重な情報を推測できずそしてその逆にも推測できない特性を有する。
【００３０】
シーケンス番号発生メカニズムは、以下に述べるようにホーム環境において再同期手順を行えるように構成される。
図６は、認証ベクトルに含まれたシーケンス番号ＳＱＮが、メモリ２に記憶されたＳＱＮ_ＵＳＩＭより小さいか又はＳＱＮ_ＵＳＩＭより相当に大きいときに実行される再同期手順を示す。この状態は、通常、滅多に発生せず、従って、再同期手順は稀に行われるだけである。
【００３１】
ビジター位置レジスタを担当するサービングネットワークＳＮ３、又は接続を取り扱うサポートノードは、２つの形式の「認証データ要求」をホームネットワーク（ＨＥ４）の認証センターへ送信する。それらは、図１に示した通常のものと、以下に述べる同期欠陥の場合に使用されるものとである。
ユーザ（ＭＳ１）からＡＵＴＳを含む同期欠陥メッセージを受け取ると、サービングネットワークは、「同期欠陥指示」を含む認証データ要求を、パラメータＲＡＮＤ（手前のユーザ認証要求においてＭＳ１へ送られたもの）及びＡＵＴＳ（移動ステーションＭＳ１の（最終的に隠される）シーケンス番号ＳＱＮ_ＵＳＩＭを含む）と一緒に、ホームネットワークの認証センターへ送信する。
【００３２】
ホームネットワークの認証センターは、「同期欠陥指示」を含むこのような認証データ要求を受け取ると、次のように動作する。
１）ホームネットワークＨＥ４の認証センターは、もし隠されている場合にはｆ５_Ｋ（ＭＡＣＳ）を計算することによりＳＱＮ_ＵＳＩＭを検索し、さもなければ、ＡＵＴＳパラメータの隠されないＳＱＮ_ＵＳＩＭを単に取り出す。
２）認証センターは、上記の式Ｄ＝ＳＱＮ_ＵＳＩＭ−ＳＱＮ_ＧＬＣ（実際のグローバルなクロック値）に基づいてＤの値を計算する。
３）認証センターは、Ｄの値を、ステップ２で計算された新たな値にリセットし、そしてこの新たなＤの値をメモリ５に記憶する。
４）ホームネットワーク４（ＨＬＲ／ＡｕＣ）の認証センターは、認証ベクトル｛Ｑ_ｉ記号１２５＼ｆ「記号」＼ｓ１２の新たなバッチを伴う認証データ応答をサービングネットワーク３のＶＬＲ又はＳＧＳＮへ送信する。
【００３３】
認証ベクトルのバッチを送信するのではなく、１つの認証ベクトルだけを送信することもできる。後者の場合には、連結インデックス「ＩＮＤ」は不要である（このインデックスＩＮＤは、図面及び上記説明ではインデックス「ｉ」を追加することにより示された）。
別の実施形態では、移動ステーション１は、グローバルなクロックカウンタにアクセスできる場合には、上記式（ＳＱＮ_ＵＳＩＭ−ＳＱＮ_ＧＬＣ）に基づいてＤの計算を実行し、そして再同期手順を要求するときには、ＳＱＮ_ＵＳＩＭではなく、このＤの値（おそらく隠された）を返送する。ホームネットワークの認証センターは、次いで、この値Ｄをその記憶装置５に記憶する。
【００３４】
ホーム環境４から（サービングネットワーク３を経て）ＳＱＮ値を最初に受け取ると、移動ステーション１は、その受け取ったＳＱＮ値を「ＳＱＮ_ＵＳＩＭ」としてメモリ２に記憶する。又、システムは、所定のシーケンス番号を「ＳＱＮ_ＵＳＩＭ」として使用するように構成することもでき、これは、メモリ２に記憶されそしてＤを計算するために計算区分７に使用される。
図１に示されたビジター位置レジスタを有するサービングネットワーク３は、移動ステーション１とホームネットワーク４との間の通信を取り扱ういかなるサービングモジュールでもよく、即ち、質問ネットワーク、図６に示すような移動交換センター（又はそのＶＬＲ）、或いはＳＧＳＮのような任意のサポートノードでもよい。
以上、好ましい実施形態について本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で行われるいかなる変更や修正も包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態によるシステムの基本的構造を示す図である。
【図２】
認証センターにおける認証ベクトルの発生を示すと共に、シーケンス番号ＳＱＮを使用した認証情報及び認証ベクトルの発生を詳細に示す図である。
【図３】
移動ステーションと、サービングネットワークと、ホーム環境との間で実行される認証及びキー合意のプロセスを示すと共に、認証要求及び応答を取り扱う基本的概念を示す図である。
【図４】
移動ステーションで実行されるユーザ認証ファンクションを示すと共に、移動ステーションにおける応答及び更なるデータの発生を詳細に示す図である。
【図５】
移動ステーションによる認証応答の発生を示すと共に、再同期を要求するためにユーザ装置（移動ステーション）からネットワークへ送信されるパラメータＡＵＴＳの構造を詳細に示す図である。
【図６】
再同期メカニズムを示すと共に、ユーザ装置と、サービングネットワークと、ホームネットワーク（ホーム位置レジスタ）の認証センターとの間のメッセージ送信を示す図である。

Claims (28)

1. シーケンス番号を使用して、認証目的で認証情報を発生するようにして認証を実行するための方法において、上記シーケンス番号は、所定の仕方で変化する一般的情報と、メモリに記憶された値とに基づいて発生され、この値は、多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用されるようにした方法。
2. 上記認証は、ユーザ装置と通信ネットワークのネットワークエンティティとの間で実行され、上記認証情報は、認証目的でユーザ装置に送信される請求項１に記載の方法。
3. 上記メモリに記憶される値は、ユーザ特有の値である請求項１又は２に記載の方法。
4. 上記値は、既に使用された又は所定のシーケンス番号と上記一般的情報との間の差に基づいて計算される請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 上記一般的情報は、クロックに基づいて計算されるか又はクロックから導出される請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 上記クロックは、グローバルクロックである請求項５に記載の方法。
7. 上記値は、再同期手順のみで変更される請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 再同期手順は、ユーザ特有の値と一般的情報との間の差がある限界を越えたときに実行される請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 再同期手順は、既に使用されたシーケンス番号が一般的情報より高いときに実行される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 既に使用された又は所定のシーケンス番号は、ユーザ装置の記憶装置に記憶される請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
11. 上記シーケンス番号は、上記値を一般的情報に追加することにより発生される請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 上記シーケンス番号にインデックス番号を連結して、異なる認証ベクトルのバッチを形成する請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
13. 連続的なシーケンス番号を発生して、異なる認証ベクトルのバッチを形成する請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
14. メモリに記憶された値の初期値を個々にセットする請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。
15. シーケンス番号を使用して、認証情報を発生するようにして認証を実行するためのシステムにおいて、このシステムは、所定の仕方で変化する一般的情報と、メモリに記憶された値とに基づいて上記シーケンス番号を発生するように構成され、上記値は、多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用されるようにしたシステム。
16. ユーザ装置と、通信ネットワークのネットワークエンティティとを備えた請求項１５に記載のシステム。
17. 上記値は、ユーザ特有の値である請求項１５又は１６に記載のシステム。
18. 既に使用された又は所定のシーケンス番号と上記一般的情報との間の差に基づいて上記値を計算するための計算区分を備えた請求項１５、１６又は１７に記載のシステム。
19. 上記一般的情報を発生するためにクロックをカウントするカウンタを備えた請求項１５ないし１８のいずれかに記載のシステム。
20. 上記カウンタは、グローバルクロックをカウントする請求項１９に記載のシステム。
21. 上記値と一般的情報との間の差がある限界を越えるとき、又は既に使用されたシーケンス番号が一般的情報より高いときに、再同期手順を実行するように構成され、上記値は、再同期手順においてのみ変更される請求項１５ないし２０のいずれかに記載のシステム。
22. 既に使用された又は所定のシーケンス番号を記憶するためのメモリを備えた請求項１５ないし２１のいずれかに記載のシステム。
23. 上記シーケンス番号を発生するように一般的情報に上記値を加算する手段を備えた請求項１５ないし２２のいずれかに記載のシステム。
24. 上記シーケンス番号を発生するよう構成された認証センターを備えた請求項１５ないし２３のいずれかに記載のシステム。
25. ＵＭＴＳネットワークを含むか又はその一部分である請求項１５ないし２４のいずれかに記載のシステム。
26. 認証を実行するのに使用できるシーケンス番号を発生するための方法において、上記シーケンス番号は、所定の仕方で変化する一般的情報と、メモリに記憶された値とに基づいて発生され、この値は、多数の異なるシーケンス番号を発生するために多数回使用されるようにした方法。
27. 上記シーケンス番号の発生は、認証センターにおいて実行される請求項１ないし１４又は２６のいずれかに記載の方法。
28. 上記認証は、ＵＭＴＳネットワークにおいて実行される請求項１ないし１４、２６又は２７のいずれかに記載の方法。

Images