JP2007525731A - 既存のｗｌａｎパブリックアクセス基盤に対してｓｉｍベースのローミングを提供する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、モバイル・サービスプロバイダの顧客がＷＬＡＮインターネット・サービスプロバイダ（ＷＩＳＰ）ネットワークにローミングすることを可能にする認証及び認可の汎用アクセス法（ＵＡＭ）をサポートするネットワークにおいて、ＳＩＭベースの認証及び認可を実施するための方法及び装置を提供する。更に、本発明は、利用者のＩＤのプライバシーを提供し、リプレイ攻撃を防止する認証のために一時的信用証明を採用することにより、顧客のクライアントデバイスをモバイル・サービスプロバイダのネットワークに認証する安全な方法を提供する。最後に、ＷＩＳＰネットワークが「パススルー」機能をサポートする場合、この認証はより安全かつ高速に実行できる。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

（背景技術）
本発明は、一般に「ホットスポット」と呼ばれるワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）設置場所におけるモバイル・サービスプロバイダ（携帯通信事業者）の顧客の認証及び認可に関する。これらのホットスポットは、レストラン、コーヒーショップ、プリントショップや書店などの小売店、又は空港、ホテル、コンベンションセンターなど大型の公共の場所に設置されており、インターネット接続、仮想プライベート・ネットワーク（ＶＰＮ）、電子メール、及び印刷サービス等の付加価値サービスを顧客に提供する。これらの設置場所の種類は多様なため、ホットスポットの所有権は多数のエンティティに広がり、単一のエンティティが大半のホットスポットを制御するものではない。大規模な顧客基盤を持つエンティティは、ホットスポット所有者に顧客に対する課金サービスを提供することにより、これらの資産を利用して収入を増加させようとする。従って、携帯電話サービスでのモバイル・サービスプロバイダ間のローミングと同様の方法で、さまざまなホットスポット間でローミングを可能にする必要がある。これは、別のエンティティが所有するネットワークを使用するためには、顧客が１つのエンティティから認証、認可、及び課金される必要があることを意味する。

ローミングのサポートには種々の方法がある。最も普及している方法は、「ブラウザハイジャック」又は「汎用アクセス法（ＵＡＭ）」と呼ぶことができる。この方法は、Ｗｅｂブラウザをもつクライアントデバイスを有する顧客に依存する。クライアントデバイスがＷＬＡＮに接続してＷｅｂブラウザを起動しようとすると、ＷＬＡＮは局所的にパケットを「取り込み」、クライアントデバイスに表示されるログオンページに返答する。ログオンページにより、顧客は、このページに存在するフィールドにユーザ名及びパスワードを入力して、ＷＬＡＮに提示することができる。ローミングにおいて、ユーザ名フィールドは顧客のサービスプロバイダのドメイン名を含むようにオーバーロードされるので、ＷＬＡＮ基盤は利用者を認証するために信用証明（ユーザ名及びパスワード）を転送する場所を決定できる。一般に、オーバーロードは、顧客のサービスプロバイダの完全修飾ドメイン名の後に「＠」符号で区切ってユーザ名を付けて挿入することで行なわれ、例えば、ユーザ名がＴｏｍであり、Ｔｏｍの完全修飾ドメイン名がｃｏｍｐａｎｙ．ｃｏｍの場合、ユーザ名フィールドはＴｏｍ＠ｃｏｍｐａｎｙ．ｃｏｍになる。これは顧客のデバイスに常駐するスマートクライアントによって全て自動化でき、利用者に透過とすることができる。ＷＬＡＮ基盤は信用証明を得て、これらをドメイン名で指定された認証・認可・課金（ＡＡＡ）サーバに一般に公知のＲＡＤＩＵＳプロトコルを用いて転送し、利用者を認証及び認可された利用者として承認又は拒否する返答を受信する。

この最初の方法は比較的安全ではなく、ホットスポットでサービス詐欺及びサービス窃盗にあう場合がある。これは、モバイル・サービスプロバイダが携帯電話の認証及び認可するために用いられる第１のシステムに類似している。これらのサービスプロバイダは、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）モデルを使用して、信用証明の複製又は窃盗等のユーザ名及びパスワードに基づく認証システムで発生する問題、又は新規デバイスに信用証明を転送する困難性を解決している。ＳＩＭモデルでは、ＳＩＭカードが信用証明を安全に維持し、簡単に複製又は窃盗することができず、簡単に新規デバイスに移すことができる。ゆえに、ＳＩＭベースの認証を顧客に利用できるようにするニーズが存在する。

ＷＬＡＮ経由でＳＩＭベースの認証及び認可を可能にするために提案された方法は、公知のＩＥＥＥ（電気電子技術者協会）８０２．１ｘフレームワーク及び公知のＩＥＴＦ（インターネット・エンジニアリング・タスクフォース）拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）を使用する。この方法により、モバイル・サービスプロバイダによって用いられる安全ＩＤモジュール（ＳＩＭ）等のスマートカードのようなユーザ名及びパスワードを凌駕する多数の認証方法を追加して使用できる。しかしながら、これらのプロトコルは依然として流動的であり、クライアントデバイス、ＷＬＡＮ、及びＡＡＡサーバを含むネットワークシステムの全パーツを新しくアップグレードする必要がある。即ち、これらのプロトコルの下位互換の方法は非常に複雑なので、仮にパブリックＷＬＡＮシステム内であっても非常にゆっくりと設置され、１つのエンティティが前述の全アイテムを制御する企業ソリューションに委ねられる。

従って、既存のＵＡＭをサポートするＷＬＡＮネットワークを超えてＳＩＭベースの認証を提供することで、ネットワーク及びクライアントが新規プロトコルをサポートするようにアップグレードされるまで待つことなく、現今、モバイル・サービスオペレータがローミングサービスを展開できるようにするニーズが存在する。

（発明の開示）
本発明によれば、方法及び装置は、認証及び認可の汎用アクセス法（ＵＡＭ）をサポートするＷＬＡＮインターネット・サービスプロバイダ（ＷＩＳＰ）ネットワークにおいて、ＳＩＭベースの認証及び認可を実行する。従って、ネットワーク上のモバイル・サービスプロバイダの顧客に対するローミングが可能になる。更に、本発明は、利用者ＩＤのプライバシーを提供すると共にリプレイ攻撃を防止する認証用の一時的な信用証明を使用することにより、顧客のクライアントデバイスをモバイル・サービスプロバイダのネットワークに対して認証する安全な方法を提供する。

本発明は、２レベルの認証を必要とする。第１の認証は、通常、ホームロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）であるモバイル・サービスプロバイダの認証データベースに接続された無線アクセスコントローラ（ＲＡＣ）に対して実行される、ＳＩＭベースの相互認証に基づく。ＳＩＭベースの認証が完了すると、ユーザ名及びパスワードを必要とする追加のＵＡＭ認証が実行され、これらの信用証明は、前記の第１の認証に由来する。ＳＩＭ認証フェーズでは、顧客が認証されてＷＬＡＮに透過的になる前に、ＷＬＡＮが顧客のクライアントデバイスとＲＡＣとの間をパケットが流れることを許可する必要がある。一般に、ＷＬＡＮと外側世界との間のパケットルーティングの制御は、ＷＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）又は別のボックスに常駐するパブリックアクセスコントローラ（ＰＡＣ）機能によって実行される。一般に、ＰＡＣの機能は、ＲＡＣ等の特定の外側エンティティを指定して、クライアントデバイスを認証する前にパケットをそれに方向付けする能力を有する。これは、「パススルー」、「ファイアウォールフィルタリング」、「ホワイトリスト」、又は「フリーガーデンサービス」等と呼ばれるが、全ての公知のＰＡＣに実在している。

前述の機能を超えるＲＡＣとクライアントデバイスとの間のＳＩＭベースの認証が完了すると、ＲＡＣ及びクライアントデバイス上のソフトウェアは、相互認証の間に取得したセッションキーを用いて、一時的なユーザ名、指定されたｔｅｍｐＩＤ、及びパスワードを含む一時的な信用証明セットを生成する。ＲＡＣは、ＵＡＭを用いた後続のクライアント認証の検証のために、ユーザ名及びパスワードをデータベースに格納する。クライアントは、ＲＡＣから受信したｔｅｍｐＩＤを用いてｔｅｍｐＩＤ＠ｒｅａｌｍ形式のＮＡＩ（ネットワークアクセス識別子）を構築する。ここで「ｒｅａｌｍ」は、顧客のモバイル・サービスプロバイダのＲＡＣの完全修飾ドメイン名である。これは、ＵＡＭを用いた認証のために生成されたパスワードと共に、ブラウザのログオンページのユーザ名フィールドに置くことができる。ＰＡＣは、ＲＡＤＩＵＳプロトコル又はＤＩＡＭＥＴＥＲ等のいくつかの同様の認証プロトコルを用いて、クライアントの信用証明をドメイン名で指定されたＲＡＣに送る。利用者が有効（ＳＩＭ認証が実行され、一時的な信用証明が有効）であれば、ネットワークへのアクセスが許可されるが、そうでなければネットワークへのアクセスは拒否される。課金レコードがＰＡＣで生成され、ドメイン名で指定されたＲＡＣに送られるが、ＲＡＣはこれらをコール詳細レコード（ＣＤＲ）フォーマットに変換してＣＧＦに送信する。

ＰＡＣにおいて「パススルー」機能が利用できないか又は正しく設定されていない場合、クライアントデバイス上のソフトウェアは、３レベルの認証スキームを用いて自身を認証しようと試み、生成されたユーザ名及びパスワードを使用するが、生成されたユーザ名及びパスワードは、ＵＡＭが一定時間の間だけＰＡＣに対する事前認証を得るのに利用するための、クライアントのＳＩＭデバイスのＭＳＩＳＤＮ及びＩＭＳＩの署名を生成することによって、クライアントを見込み客として識別する。この時間の間に、クライアントは前述と同様のＳＩＭ認証を実行する。所定時間が経過すると、ＰＡＣはクライアントに対する更なるアクセスを拒否する。

事前認証段階で認証される時間の長さを知っているクライアントは、時間切れになると、再度ＵＡＭを使用して前述のＳＩＭ認証の間に生成されたｔｅｍｐＩＤ及び一時パスワードを用いて自動的に自身を再認証し、ＷＬＡＮのサービスにアクセスすることができる。このようにして、モバイル・サービスプロバイダの顧客は、ＵＡＭをサポートする任意の既存のホットスポットＷＬＡＮ設置場所に移動して、ホットスポットを何ら変更することなく、ＳＩＭカードを用いて認証及び認可されることができる。
本発明は、以下の図面を参照して特定の実施形態に基づいて説明される。

（本発明の特定の実施形態の説明）
図５は、本発明によるシステム１００の構成図であり、システム１００は発明の詳細な実施形態に必要な種々の要素を有している。この特定の実施形態は、ＷＩＳＰホットスポットにおいて、前記ホットスポットを何ら変更することなくＳＩＭベースの認証を実行するのに最適である。オペレータコアネットワーク１１０は、インターネット１５０等のパケットデータネットワークにネットワーク接続１１１を経由して接続されるか又は直接ＷＩＳＰホットスポットに接続されるＲＡＣ１１６と、通常はＳＳ７接続１１７経由でＲＡＣ１１６に接続されるホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ１１８）と、ネットワーク接続１１５経由でＲＡＣ１１６に接続されると共にネットワーク接続１１３経由で課金データベースに接続される課金ゲートウェイ機構（ＣＧＦ１１６）とを備える。

ＷＩＳＰホットスポットは、ネットワークアクセスサーバ（ＮＡＳ）又は無線リンクマネージャ（ＲＬＭ）とも呼ばれており、インターネット等のパケットデータネットワークにネットワーク接続１３１経由で接続されるか、又は直接オペレータコアネットワーク１１０及びＷＩＳＰコアネットワーク１２０に接続されるパブリックアクセスコントローラ（ＰＡＣ１３２）を有する。また、ＰＡＣは、通常はイーサネット（登録商標）であるが、ＤＳＬ又はブリッジやルータ等のネットワーク接続の場合もあるネットワーク接続１３５経由でＷＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ１３４、１３６）に接続される。

ＷＩＳＰコアネットワーク１２０はＡＡＡサーバ１２２を有しており、通常、ＲＡＤＩＵＳに基づき、インターネット１５０等のパケットデータネットワークに接続１２１経由で接続されるか、又は直接ＷＩＳＰホットスポット１３０及びオペレータコアネットワーク１１０に接続され、また、接続１２３経由で顧客データベース１２４に接続される。クライアントデバイス１４０は、ラップトップ、ＰＤＡ、ハンドセット、その他のコンピューティングデバイスとすることができ、ＷＬＡＮ接続１４１及び本発明の機能を提供するためのクライアントソフトウェア（図示せず）によるＳＩＭ読み取り機能（図示せず）を有する。

図６、７、８はメッセージフローを示す。図１、２、３、４は、ＰＡＣが「ＩＰパススルー」機能を有するか否かを判定するＲＡＤＩＵＳ−ＳＩＭ認証手順のフローチャートを示す。手順全体は、クライアントデバイス１４０がＷＩＳＰホットスポット１３０の中のＷＬＡＮアクセスポイント１３４、１３６の範囲に入った際に始まる。顧客は、クライアントソフトウェア（図示せず）を起動して関連のＡＰ１３４、１３６を選択する。クライアントデバイス１４０は、ＷＬＡＮ ＡＰ１３４、１３６に関連し、通常、ＤＨＣＰを用いるか又はそれを予め設定することでＩＰアドレスを取得する（ステップ１Ａ）。

クライアントソフトウェア（図示せず）は、公知のＤＮＳプロトコル等の公知の名前参照プロトコルを用いるか、又はＩＰアドレスをソフトウェア内に予め設定することにより、ＲＡＣのＩＰアドレスを決定する（ステップ１Ｂ）。

次に、クライアントはその構成を調査して、使用可能で有効と見なされるｔｅｍｐＩＤ（一時的ＩＤ）があるか否かを調べ、実際に１つあれば自らのＩＤをｔｅｍｐＩＤに設定し（ステップ１Ｄ）、なければ自らのＩＤをＳＩＭのＭＳＩＳＤＮ又はＩＭＳＩに設定する（ステップ１Ｅ）。

クライアント１４０は、ＲＡＣに「アタッチリクエスト」メッセージを送信することを試み、登録タイマを開始する（ステップ１Ｆ）。「アタッチリクエスト」メッセージは、少なくともクライアントのＩＤ、臨時番号又はランダム番号、及びＧＧＳＮ（汎用パケット無線サービス・ゲートウェイサービス・ノード）におけるネットワーク接続ポイントを指定する随意的なアクセスポイント名（ＡＰＮ）を有する。

ＲＡＣがパケットを受信すると（ステップ１Ｇ）、受信ＩＤがｔｅｍｐＩＤか否かを調べる（ステップ１I）。ＲＡＣ１１６がパケットを受信していない場合、クライアントに応答を送信することはなく、結局登録タイマが時間切れとなって、クライアント１４０は最初にＰＡＣ１３２を経由してＲＡＣ１１６に到達するネットワーク接続を開く必要があることを認識する。このためには、クライアント１４０はパスワードを作成して、ＩＤとして通常はＭＳＩＳＤＮを使用するが、ＩＭＳＩを使用することもできる（ステップ２Ａ）。

次に、独自のＩＤからＩＤ＠ｒｅａｌｍというユーザ名が構築される。ここで「ｒｅａｌｍ」はＲＡＣ１１６の完全修飾ドメイン名であり、パスワードは少なくともＩＭＳＩ及びランダム番号と連結されたランダム番号のデジタル署名である。クライアント１４０は、通常、ＰＡＣ１３２によってログインページにリダイレクトされるＨＴＴＰＳを用いてＷｅｂページを要求する。

クライアント１４０は、これらの信用証明（ユーザ名及びパスワード）をログインページに記入して、それをＰＡＣ１３２に返送する（ステップ２Ｂ）。ＰＡＣ１３２は、Ｗｅｂページから送られたユーザ名及びパスワードを解析して、この信用証明をドメインで決定されるＲＡＣ１１６に転送する。また、ＰＡＣは、全ての認証リクエストをＡＡＡサーバ１２２に転送することができ、次にサーバはドメインを使用してＲＡＣ１１６に送付する方法を見つけることができる（ステップ２Ｃ）。

ＲＡＣ１１６は、ユーザ名の中のＩＤがｔｅｍｐＩＤ（ステップ２Ｄ）であるか否かを判定し、ｔｅｍｐＩＤであれば、ＲＡＣはそれをデコードしてｔｅｍｐＩＤからＩＭＳＩを決定する（ステップ２Ｅ）。ｔｅｍｐＩＤは、ＩＭＳＩと連結されたランダム番号から構築すること、及びＲＡＣ１１６だけが知っている秘密鍵を用いて暗号化することができる。当業者には明らかなように、ＩＭＳＩをエンコードしてｔｅｍｐＩＤを作成する他の方法が存在し、そのいくつかを以下に説明する。

ＩＤがＩＭＳＩの場合には直接使用できるが、ＩＤがＭＳＩＳＤＮの場合、ＲＡＣ１１６はＭＡＰ手順のＩＭＳＩ送信を用いてＨＬＲ１１８からＩＭＳＩを取り出す必要がある（ステップ２Ｆ）。ＲＡＣ１１６は、この時点でＩＭＳＩを有しており、次にパスワード内のデジタル署名が正しいか否かを決定できる（ステップ２Ｇ）。パスワードが正しくない場合、ＲＡＣ１１６は「アクセス拒否」メッセージをＰＡＣ１３２に送信し（ステップ２Ｉ）、ＰＡＣはそれをクライアントに送付する（ステップ２Ｊ）。クライアントはこのエラーを利用者に報告し（ステップ２Ｋ）、この手順はこの時点で終了することになる。

パスワードが正しい場合、ＲＡＣ１１６は少なくとも約３０秒に設定された「セッションタイムアウト」パラメータを付けて「アクセス受入」メッセージをＰＡＣ１３２に送信する（ステップ２Ｈ）。クライアント１４０はこの時点で、ＰＡＣ１３２からインターネット１５０へのアクセスを認可されたことをクライアント１４０に伝えるメッセージを受信し（ステップ２Ｉ）、及び／又はＲＡＣ１１６からインターネットへのアクセスを認可されたことを伝えるメッセージを直接受信する（ステップ２Ｊ）。

クライアント１４０はこの時点で、有効なｔｅｍｐＩＤがあるか否かをもう一度調査する（ステップ１Ｃ）。クライアントは従来どおりフローチャートを継続して、ＲＡＣ１１６に「アタッチリクエスト」メッセージを送信し、登録タイマを再スタートさせる（ステップ１Ｆ）。ＰＡＣ１３２はクライアント１４０のインターネットへのアクセスを許可したので、パケットはこの時点でＲＡＣ１１６に到達するが、ＲＡＣ１１６はＩＤがｔｅｍｐＩＤか否かを調査する（ステップ１I）。

ＩＤがｔｅｍｐＩＤである場合、ＲＡＣ１１６はそれをデコードしてＩＭＳＩを取得する（ステップ１Ｌ）。ｔｅｍｐＩＤでない場合、ＲＡＣ１１６はＩＭＳＩが送信されていれば直接ＩＭＳＩを使用でき、又はＭＳＩＳＤＮを使用してＨＬＲ１１８からＩＭＳＩを取り出すことができる。次に、クライアント１４０はＩＭＳＩを使用して、ＨＬＲ１１８から認証情報を取り出すことができる（ステップ１Ｍ）。認証情報は、ランダム番号ＲＡＮＤ、共有鍵Ｋｃ、及び署名付き応答ＳＲＥＳである少なくとも１つのＧＳＭ（モバイル通信用グローバルシステム）「トリプレット」信用証明を有し、後者の２つは、クライアント及びＨＬＲ１１８の共有鍵Ｋｉ（共にＳＩＭの中（図示せず））及びＲＡＮＤから生成されるので、各々の認証試行に対して固有のものである。

ｔｅｍｐＩＤが無効（ステップ１Ｎ）の場合、ＲＡＣ１１６は不明のｔｅｍｐＩＤを受信したことを告げる「アタッチ応答」メッセージをクライアント１４０に送信する（ステップ１Ｏ）。パケットがクライアントに到達しない場合（ステップ１Ｐ）、登録タイマが時間切れとなり（ステップ１Ｑ）、登録タイマの時間切れが２回目であれば（ステップ１Ｒ）、クライアント１４０は顧客にエラーを報告して手順を終了する。登録タイマの時間切れが１回目である場合、クライアント１４０はステップ２Ａに戻ってフローチャートを続行してステップ１Ｃに戻り、ＲＡＣ１１６への接続を開いて再試行する。

パケットがクライアント１４０に到達して不明のｔｅｍｐＩＤがあることを通知すると、クライアントはそのＩＤをＭＳＩＳＤＮ又はＩＭＳＩにセットして（ステップ１Ｅ）、新しい「アタッチリクエスト」メッセージを送信する。メッセージはこの時点でＲＡＣ１１６に到達して、ステップ１Ｇ、１Ｉ及び１Ｍを通して処理され、少なくとも１つのＧＳＭ「トリプレット」を取り出すようになっている。

ＲＡＣ１１６がＧＳＭ「トリプレット」を受信しない場合（ステップ３Ａ）、クライアントに「アタッチ拒否」メッセージを送信し（ステップ３Ｇ）、クライアントは顧客にエラーを報告することができ（ステップ２Ｋ）、処理は終了する。

ＲＡＣ１１６が少なくとも１つのＧＳＭ「トリプレット」を受信する場合、クライアントに「認証リクエスト」メッセージを送信する（ステップ３Ｂ）。メッセージは、ＭＡＣ＿ＲＡＮＤ、及びトリプレットの中からの少なくとも１つのランダム番号ＲＡＮＤ（鍵のエントロピーを増加させるために２つが望ましい）、及びこのトランザクションに対して固有の識別子であるセッション識別子を含む。ＭＡＣ＿ＲＡＮＤは、ＲＡＮＤ及び共有鍵Ｋｉを知っていることを立証するトリプレット信用証明からの少なくとも１つの他の要素を含むデジタル署名である。

クライアント１４０がＭＡＣ＿ＲＡＮＤを確認できない場合（ステップ３Ｃ）、クライアントは「デタッチ指示」メッセージをＲＡＣ１１６に送信して（ステップ３Ｄ）、次にエラーメッセージを利用者に送信して（ステップ２Ｋ）、手順は終了する。

クライアント１４０がＭＡＣ＿ＲＡＮＤを確認した場合（ステップ３Ｃ）、クライアントはＲＡＣ１１６に「認証応答」メッセージを送信する（ステップ３Ｅ）。メッセージは、セッションＩＤ、少なくともＲＡＮＤの署名を有するＭＡＣ＿ＳＲＥＳ、及びクライアント１４０がＲＡＣ１１６から受信し、クライアント１４０が共有鍵Ｋｉを知っておりＳＩＭを所有していることを証明するＳＲＥＳを含む。

ＲＡＣ１１６がＭＡＣ＿ＳＲＥＳを確認できない場合（ステップ３Ｆ）、ＲＡＣはクライアントに「アタッチ拒否」メッセージを送信して（ステップ３Ｇ）、前述のように手順を終了する。

ＲＡＣ１１６がＭＡＣ＿ＳＲＥＳを確認した場合（ステップ３Ｆ）、ＲＡＣはＨＬＲ１１８から認証情報を取り出す（ステップ３Ｈ）。この情報は，クライアント１４０がＷＬＡＮサービスを使用できるか否かを決定する。クライアント１４０がＷＬＡＮの使用を認可されていない場合、ステップ３Ｇに進んで前述のように手順を終了する。

クライアント１４０がＷＬＡＮの使用を認可されている場合、ＲＡＣ１１６は元のリクエストにＡＰＮが含まれているか否かを調査する（ステップ３I）。含まれていれば、ＲＡＣ１１６は標準ＡＰＮ選択アルゴリズムを実行する（ステップ３Ｊ）。それとは無関係に、次に、ＲＡＣ１１６は新しいｔｅｍｐＩＤ及び新しいパスワードを構築する（ステップ３Ｋ）。

ＲＡＣ１１６は、新しいｔｅｍｐＩＤ、可能であればパスワードの全てを、通常、セッションキーＫｃで暗号化してクライアントに送信する（ステップ３Ｌ）。もしくは、パスワードは、後述のように両側で構築できる。ＲＡＣ１１６は、クライアントの新しいｔｅｍｐＩＤ及びパスワードを保存する（ステップ３Ｍ）。クライアントは、組み込まれているセッションＩＤと一緒に「アタッチ完了」メッセージをＲＡＣに返送する（ステップ３Ｎ）。

クライアント１４０は、すでに短期間（３０秒間）ＷＬＡＮ接続の使用を認可されているか否かを調査し（ステップ４Ａ）、認可されていれば時間切れを待ち（ステップ４Ｂ）、認可されていなければ次に進んで受信した暗号化ｔｅｍｐＩＤを直接復号化し、新しいｔｅｍｐＩＤを取得して新しいパスワードを作成する（ステップ４Ｃ）。

次に、クライアント１４０は、新しい「ｔｅｍｐＩＤ＠ｒｅａｌｍ」形式のユーザ名を構築する。ここでｒｅａｌｍはＲＡＣ１１６の完全修飾ドメイン名である（ステップ４Ｄ）。

クライアント１４０は、ＰＡＣ１３２に「ログイン」ページを送信するよう要求し、生成された信用証明を記入してこのページをＰＡＣ１３２に送信する（ステップ４Ｅ）。ＰＡＣ１３２はこのＷｅｂページを解析し、一般にＲＡＤＩＵＳを用いてドメイン名で指定されたＲＡＣ１１６に信用証明を送信する（ステップ４Ｆ）。

ＲＡＣ１１６は信用証明を調査し（ステップ４Ｇ）、それを確認できない場合、ＲＡＣ１１６はステップ２Ｌに進んでフローチャートを続行し、前述のように手順を終了する。ＲＡＣ１１６が信用証明を確認できる場合、ＲＡＣ１１６はＰＡＣ１３２に「アクセス受入」メッセージを送信する（ステップ４Ｈ）。

ＰＡＣ１３２は、クライアント１４０にパケットデータネットワーク１５０にアクセスを有することを伝えるメッセージを転送し、クライアント１４０からのパケットがパケットデータネットワーク１５０に流れることを許可する（ステップ４Ｌ）。次に、この手順は完了する。

ＳＩＭ認証手順及びパスワード生成手順の詳細を以下に説明する。

（ＳＩＭ認証手順）
利用者／クライアントは、ＷＩＳＰネットワークにおけるアクセスポイントのＷＬＡＮ可能範囲領域に入って接続する。

利用者の機器（ラップトップ／ＰＤＡ）は、おそらくＰＡＣ／ＮＡＳ／ＭＮＳ−ＲＬＭ等のアクセスゲートウェイからＤＨＣＰ又は他の方法を用いてＩＰアドレスを受信する。アクセスゲートウェイは「ホワイトリスト」内でＲＡＣ ＩＰアドレスが設定されており、クライアントからのＳＩＭ認証メッセージがパススルーすることを許可する。また、パススルーは、「ウォールガーデン」サービスを経由して提供することもできる。

利用者はクライアントを起動する。クライアントはＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＱＵＥＳＴ ＩＤ（ｔｅｍｐＩＤ／ＩＭＳＩ／ＭＳＩＳＤＮ）、ＮＯＮＣＥ、及び随意的にＡＰＮをＲＡＣに送信する。クライアントは、ネットワークで要求される限り又はクライアントがｔｅｍｐＩＤを持たない場合、必ずｔｅｍｐＩＤを使用する必要がある。

ｔｅｍｐＩＤが使用される場合、ＲＡＣはＲＡＣに保存されている鍵（Ｋｅ）を用いてｔｅｍｐＩＤを復号化してＩＭＳＩを取り出す。ｔｅｍｐＩＤが時間切れの場合、さもなければＲＡＣで無効である場合、ＲＡＣはクライアントに「ｔｅｍｐＩＤが認識されない」ＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＳＰＯＮＳＥを有するＩＭＳＩ又はＭＳＩＳＤＮを送信することを要求する。

ｔｅｍｐＩＤが正しくデコードされている場合、ＲＡＣは空のＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＳＰＯＮＳＥに応答し、ＨＬＲのためのＭＡＰ−ＳＥＮＤ−ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ−ＩＮＦＯ手順を開始する。

クライアントが「ｔｅｍｐＩＤが認識されない」を受信する場合、再度ｔｅｍｐＩＤのかわりにＩＭＳＩ（又はＭＳＩＳＤＮ）と一緒にＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＱＵＥＳＴを送信する必要がある。

ＭＡＰ−ＳＥＮＤ−ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ−ＩＮＦＯ手順が完了すると、次に、ＲＡＣは、ＭＬＣ−ＡＵＴＨ−ＲＥＱＵＥＳＴメッセージにおいて、クライアントによって送信されたＮＯＮＣＥ及びＨＬＲによって生成されたＳＲＥＳを用いて生成された署名であるＭＡＣ＿ＲＡＮＤ、ＨＬＲから取り出された一対のＲＡＮＤ番号（ＲＡＮＤ１、ＲＡＮＤ２）、及び「セッションＩＤ」（このクライアントのこのセッションを識別する固有の番号）を送信する。失敗した場合、ＲＡＣはクライアントにＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＪＥＣＴを送信する。

クライアントは、受信したＲＡＮＤ番号を用いてＳＩＭでＧＳＭアルゴリズムを実行し、結果を使用して受信したＭＡＣ＿ＲＡＮＤを確認する（ネットワークを認証するために）。

ＭＡＣ＿ＲＡＮＤが有効な場合、クライアントはＭＡＣ＿ＳＲＥＳを有するＭＬＣ−ＡＵＴＨ−ＲＥＳＰＯＮＳＥ、ＲＡＮＤから生成された署名、及びＳＩＭによって生成されたＳＲＥＳ、及びセッションＩＤを送信し、有効でない場合、クライアントはセッションＩＤと一緒にＭＬＣ−ＤＥＴＡＣＨ−ＩＮＤＩＣＡＴＩＯＮをＲＡＣに送信する。

ＲＡＣはＭＡＣ＿ＳＲＥＳを調べ、利用者／クライアントが有効な場合、ＲＡＣは次にＨＬＲのためのＭＡＰ−ＵＰＤＡＴＥ−ＧＰＲＳ−ＬＯＣＡＴＩＯＮ手順を開始してＧＰＲＳプロファイルデータを取り出し、有効でない場合、ＲＡＣは随意的な拒否メッセージと一緒にＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＪＥＣＴを送信する。この拒否メッセージは利用者に表示することができる。

ロケーション更新手順が完了すると、次に、ＲＡＣは「ＴＳ ０３．６０−ＧＰＲＳサービス説明書ステージ２」に明記されているように、ＡＰＮ選択アルゴリズムを実行する。上手く完了すると、ＲＡＣは新しいｔｅｍｐＩＤと一緒にＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＡＣＣＥＰＴを利用者に送信する。新しいｔｅｍｐＩＤは、Ｋｅ（ランダム番号＋ＩＭＳＩ）に対応し、ここでＫｅはＲＡＣのみが知る暗号化鍵である。パスワードは、ｔｅｍｐＩＤの署名及びＳＩＭによってＲＡＮＤから生成されたセッションキー、回線上で送信された情報から明らかに再利用又は生成できない他の固有の組み合わせ等の認証信用証明を用いて、ＲＡＣ並びにクライアントで生成される。動的信用証明を用いて生成できるパスワードはそのセッションでのみ有効なので、リプレイ攻撃は防止できる。失敗した場合、ＲＡＣは利用者にＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＲＥＪＥＣＴを送信する。

クライアントは、受信した新しいｔｅｍｐＩＤ及び生成されたパスワードを使用して、ＲＡＤＩＵＳ／ＤＩＡＭＥＴＥＲ認証を実行する。

クライアントは、セッションＩＤと一緒にＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＣＯＭＰＬＥＴＥメッセージを送信することによって、新しいｔｅｍｐＩＤ付きＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＡＣＣＥＰＴメッセージを確認する。新しいｔｅｍｐＩＤが古いｔｅｍｐＩＤと同じ場合、クライアントは、ＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＣＯＭＰＬＥＴＥメッセージを送信してはいけない。

クライアントは、ＭＬＣ−ＡＴＴＡＣＨ−ＡＣＣＥＰＴを受信すると、ユーザ名（ｔｅｍｐＩＤ＠ｒｅａｌｍ）及びパスワード（一時パスワード、認証信用証明を用いて生成）をＰＡＣ／ＮＡＳ／ＲＬＭに送る。

ＮＡＳは、ＡＣＣＥＳＳ−ＲＥＱＵＥＳＴ（ＲＡＤＩＵＳ）メッセージ中のユーザ名及びパスワードをＲＡＣに送信する。ＲＡＣは利用者の有効性を確認する。利用者が有効な場合、ＲＡＣはセッションタイムアウト属性及びアイドルタイムアウト属性（随意）と一緒にＡＣＣＥＳＳ−ＡＣＣＥＰＴを送信する。利用者が無効な場合、ＲＡＣは次にＡＣＣＥＳＳ−ＲＥＪＥＣＴメッセージをＮＡＳに送信し、クライアントアクセスは拒否される。

認証が完了すれば、利用者はインターネットを閲覧できる。ＡＣＣＯＵＮＴＩＮＧ（ＳＴＡＲＴ）メッセージがＮＡＳによって送信され、ＲＡＣによってＣＤＲの開始時刻が記録される。

仮のＡＣＣＯＵＮＴＩＮＧメッセージはＲＡＣに転送される。ＲＡＣは、利用者の課金情報を更新するか、又は情報を部分的なＣＤＲに変換してＣＧＦに送信する。

ＮＡＳは明示的なログオフ又はタイムアウトで、ＡＣＣＯＵＮＴＩＮＧ（ＳＴＯＰ）メッセージをＲＡＣに転送し、ＲＡＣは次にそれをＣＤＲに変換してＣＧＦに送信する。

ＮＵＤＰは、ＲＡＣとクライアントとの間の送信メカニズムとして使用される。もしくは、ＳＳＬは、ＵＤＰのかわりにＲＡＣとクライアントとの間に使用できる。

（パスワード生成手順）
このセクションではパスワードを生成する別の方法を要約する。

パスワードを生成する１つの方法は、部分文字列（ＭＤ５（ＲＡＮＤ２＋ＩＭＳＩ＋Ｋｃ））であり、Ｋｃは、ＳＩＭ交換の間に生成されたセッションキーである。

別のパスワード生成方法は、Ｋｃ１（ＲＡＮＤ２，ＭＡＣ＿ＳＲＥＳ）であり、ＲＡＮＤ２は使い捨てである。この方法は、両側がパスワードの確認に必要なすべてを有する。これはパスワードにランダム性を導入し、リプレイ攻撃から保護される。ＲＡＣがＮＡＩ認証用にパスワードを発行するために特別な信号方式は必要ない。

他の方法はＫｃ１（Ｋｃ２）とすることができ、同じＫｃは再び使用されないので、生成されたパスワードはいつも変化しリプレイ攻撃から保護される。

種々のＰａｓｓＧｅｎ方式が、ＳＩＭ認証フェーズの間に取得されるさまざまな順列の認証信用証明を用いて設計できる。

従って、クライアント１４０は、ソフトウェアを用いてＳＩＭを使用してオペレータのＨＬＲに認証されると同時に、ＷＩＳＰホットスポットを何ら変更することなく前記ホットスポットにローミングできることが明らかである。本発明は、詳細な実施形態に基づいて説明されている。当業者には他の実施形態が明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲に記載される以外には限定されないことが意図されている。

本発明の１つの実施形態のステップの一部を示すフローチャートである。 本発明の１つの実施形態のステップの一部を示すフローチャートである。 本発明の１つの実施形態のステップの一部を示すフローチャートである。 本発明の１つの実施形態のステップの一部を示すフローチャートである。 一般的なＷＬＡＮホットスポット設置場所、及びローミングに必要なモバイル・サービスプロバイダのネットワークにおける全要素のシステムブロック図である。 既存のＷＬＡＮホットスポット上の全ての装置、及びＳＩＭ認証の「ＩＰパススルー」方法を使用するために相互に交換するプロトコルメッセージを示すメッセージフロー／信号チャートである。 ＳＩＭ認証のためにクライアントとＲＡＣとの間で交換されるプロトコルメッセージの詳細を示すメッセージフロー／信号チャートである。 全ての装置、及び「ＩＰパススルー」方法が利用できない場合のＳＩＭベース認証用に交換するプロトコルメッセージを示すメッセージフロー／信号チャートである。

Claims (3)

1. ネットワークにおいてＳＩＭベースの認証及び認可を実行するための方法であって、
   実質的に図示し説明したように、モバイル・サービスプロバイダの顧客がＷＬＡＮインターネット・サービスプロバイダ（ＷＩＳＰ）ネットワークにローミングすることを可能にするために、認証及び認可の汎用アクセス法（ＵＡＭ）に基づく認証方法をサポートする段階を含むことを特徴とする方法。
2. 利用者ＩＤのプライバシーの認証のために顧客のクライアントデバイスのクライアントをモバイル・サービスプロバイダのネットワークに認証する安全な手段を提供し、リプレイ攻撃を防止するために、一時的信用証明を使用する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ネットワークにおいてＳＩＭベースの認証及び認可を実行するための装置であって、
   実質的に図示し説明したように、モバイル・サービスプロバイダの顧客がＷＬＡＮインターネット・サービスプロバイダ（ＷＩＳＰ）ネットワークにローミングすることを可能にするために、認証及び認可の汎用アクセス法（ＵＡＭ）に基づく認証方法をサポートするシステムを備えることを特徴とする装置。

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