JP2010028747A - 秘匿処理を行う送信装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいて送信側と受信側の間の秘匿同期外れを検出する。
【解決手段】送信装置は、シーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて、秘匿処理対象データを暗号化し、秘匿処理対象データの暗号情報にシーケンス情報を付与して受信装置に送信する。さらに、第１の秘匿情報を用いて、送信装置と前記受信装置の間で共通の共通情報を暗号化し、共通情報の暗号情報を受信装置に送信する。受信装置は、秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、共通情報の暗号情報を復号する。そして、復号結果と共通情報を比較し、比較結果情報を送信装置に送信する。送信装置は、比較結果情報に基づいて第１の秘匿情報と第２の秘匿情報が一致しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、秘匿処理対象データに対して秘匿処理を行う無線通信システムにおいて使用される送信装置及び受信装置に関する。

図５は、3rd Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）システムのネットワーク構成を示している。この３ＧＰＰシステムは、上位網のAccess Gate Way （ａＧＷ）１１、１２、無線制御装置（Evolved Node B：ｅＮＢ）１３〜１５、及び移動機（User Equipment：ＵＥ）１６を備える。

ａＧＷ１１及び１２は、Mobile Management Entity/User Plane Entity （ＭＭＥ／ＵＰＥ）に相当し、ｅＮＢ１３〜１５は、Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network （Ｅ−ＵＴＲＡＮ）を構成している。

ａＧＷ１１、１２とｅＮＢ１３〜１５の間のインタフェースはＳ１と称し、ｅＮＢ１３〜１５の間のインタフェースはＸ２と称する。これらのインタフェースの物理的な通信方法は有線となる。一方、ｅＮＢ１３〜１５とＵＥ１６の間のインタフェースはＵｕと称し、その物理的な通信方法は無線となる。

図６は、このような無線通信システムにおけるｅＮＢとＵＥの間のユーザプロトコルスタックの例を示している。このユーザプロトコルスタックは、物理レイヤ（ＰＨＹ）、Media Access Control（ＭＡＣ）レイヤ、Radio Link Control（ＲＬＣ）レイヤ、及びPacket Data Convergence Protocol（ＰＤＣＰ）レイヤからなる。ｅＮＢとＵＥの間では、第３者による通信傍受を防ぐために、ＰＤＣＰレイヤで秘匿処理が実施されている。

図７は、ＰＤＣＰのProtocol Data Unit（ＰＤＵ）フォーマットを示している。ＰＤＣＰ ＰＤＵは、Ｄ／Ｃ、ＰＤＵ Ｔｙｐｅ、ＳＮ、及びＰＤＣＰ ＳＤＵ（Service Data
Unit ）からなる。

Ｄ／Ｃは、制御ＰＤＵの場合は“０”であり、データＰＤＵの場合は“１”である。ＰＤＵ Ｔｙｐｅは３つのリザーブビットからなり、ＳＮはシーケンス番号を表し、ＰＤＣＰ ＳＤＵは音声データ、パケットデータ等を表す。このうち、ＰＤＣＰ ＳＤＵの部分に対して秘匿処理が実施される。

図８は、ＵＥからｅＮＢにＰＤＣＰ ＰＤＵを送信する場合の秘匿処理の例を示している。ｅＮＢからＵＥにＰＤＣＰ ＰＤＵを送信する場合の秘匿処理についても同様である。

ＵＥは、キー生成部２１と演算部２２を備える。キー生成部２１は、ＵＥが管理している秘匿情報からｆ８アルゴリズムによりＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫを生成する。この秘匿情報は、ＣＯＵＮＴ−Ｃ、ＢＥＡＲＥＲ、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ、ＬＥＮＧＴＨ、及びＣＫからなる。

演算部２２は、秘匿処理対象データの平文（Plain Text）とＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫの排他的論理和を計算し、暗号文（Cipher Text ）を生成する。ＵＥは、この暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定し、ＳＮを付与して、ｅＮＢに送信する。

ｅＮＢは、キー生成部２３と演算部２４を備える。キー生成部２３は、ｅＮＢが管理している秘匿情報からｆ８アルゴリズムによりＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫを生成する。演算部２４は、受信した暗号文とＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫの排他的論理和を計算することで暗号文を復号し、平文を復元する。

ＵＥ及びｅＮＢが管理している秘匿情報のうち、ＣＯＵＮＴ−Ｃ以外のパラメータについては、ＵＥとｅＮＢで同じ固定値を保有している。一方、ＣＯＵＮＴ−Ｃについては、長周期のHyper Frame Number（ＨＦＮ）と短周期のシーケンス番号（ＳＮ）から構成されている。ＨＦＮは、短周期のＳＮが一巡するたびにインクリメントされる。ＳＮは、ＰＤＣＰ ＰＤＵに付与されているＳＮである。つまり、ＵＥとｅＮＢがそれぞれ管理しているＣＯＵＮＴ−Ｃは、同じＰＤＣＰ ＰＤＵに対しては同一の値となる。

Ｅ−ＵＴＲＡＮの代わりにＵＴＲＡＮを有する無線通信システムにおいても、秘匿処理を行うことが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
国際公開第２００５／０２５１２７号パンフレット

しかしながら、上述した従来の無線通信システムには、次のような問題がある。
例えば、無線品質が悪い場合、有線区間のQuality of Service（Ｑｏｓ）制御が行われる場合等、データが欠落するような状況下では、ＵＥとｅＮＢとでＣＯＵＮＴ−Ｃの値が異なることがある。秘匿情報のＣＯＵＮＴ−Ｃが異なると、送信側と受信側で生成されるＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫが異なるため、受信側では受信した暗号文から送信側の平文と同じものを復元できなくなる。

図９は、従来の無線通信システムにおけるＣＯＵＮＴ−Ｃの変化を示している。ＵＥは、ＨＦＮ＝１のときに、ＳＮ＝０〜４０９５をそれぞれ付与したＰＤＣＰ ＰＤＵをｅＮＢに送信する。そして、ＳＮが一巡して再び０になると、ＨＦＮをインクリメントして２に設定し、ＳＮ＝０〜４０９５をそれぞれ付与したＰＤＣＰ ＰＤＵをｅＮＢに送信する。ＵＥは、このような送信動作を繰り返す。

ｅＮＢは、ＨＦＮ＝０、ＳＮ＝４０９５のときに、ＳＮ＝０が付与されたＰＤＣＰ ＰＤＵを受信すると、ＳＮを初期値０に設定し、ＨＦＮをインクリメントして１に設定する。ここで、ＳＮ＝１〜４０９５が付与されたＰＤＣＰ ＰＤＵがｅＮＢに届かず、さらに、ＳＮ＝０が付与された次のＰＤＣＰ ＰＤＵがｅＮＢに届かなかった場合、ｅＮＢのＳＮはインクリメントされず０のままである。

次に、ＵＥのＨＦＮが２のときに、ＳＮ＝１〜４０９５がそれぞれ付与されたＰＤＣＰ
ＰＤＵを受信すると、ｅＮＢは、ＳＮをインクリメントする。そして、ＳＮが一巡して再び０になると、ＨＦＮをインクリメントして２に設定する。しかし、この時点では、ＵＥのＨＦＮは既に３になっている。

結局、ＳＮ＝１が付与された２番目のＰＤＣＰ ＰＤＵ以降において、ＵＥとｅＮＢとでＣＯＵＮＴ−Ｃの値が異なるために、その暗号文から正しい平文を復元することができない。

このように、送信側の平文と受信側で復元した平文が異なることを秘匿同期が外れていると呼ぶ。しかしながら、受信側は平文の期待値を知らないため、秘匿同期が外れていることを検出することができない。秘匿同期外れの音声サービスにおいては、受信側の音声が異音となり、パケットサービスにおいてはスループットが低下する。

本発明の課題は、無線通信システムにおいて送信側と受信側の間の秘匿同期外れを検出することである。

開示の送信装置は、生成部、送信部、受信部、及び判定部を備え、秘匿情報を用いて秘匿処理対象データを暗号化し、秘匿処理対象データの暗号情報にシーケンス情報を付与して受信装置に送信する。

生成部は、シーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて、送信装置と受信装置の間で共通の共通情報を暗号化し、共通情報の暗号情報を生成する。送信部は、共通情報の暗号情報を受信装置に送信する。

受信部は、受信装置において秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、共通情報の暗号情報を復号した復号結果と、共通情報とを比較した結果を示す比較結果情報を、受信装置から受信する。判定部は、比較結果情報に基づいて第１の秘匿情報と第２の秘匿情報が一致しているか否かを判定する。

開示の受信装置は、受信部、判定部、及び送信部を備え、秘匿情報を用いて暗号化され、シーケンス情報が付与された秘匿処理対象データの暗号情報を、送信装置から受信する。

受信部は、送信装置においてシーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて暗号化された、送信装置と受信装置の間で共通の共通情報の暗号情報を、送信装置から受信する。

判定部は、秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、共通情報の暗号情報を復号し、復号結果と共通情報を比較する。送信部は、復号結果と共通情報を比較した比較結果情報を、送信装置に送信する。

このような送信装置及び受信装置によれば、送信装置と受信装置の間で共通の共通情報に基づいて、送信装置における第１の秘匿情報と受信装置における第２の秘匿情報が一致しているか否かを判定することができる。そして、第１の秘匿情報と第２の秘匿情報が一致していなければ、例えば、送信装置から受信装置に第１の秘匿情報を送信し、第１の秘匿情報に基づいて第２の秘匿情報を更新することで、両者を一致させることができる。

送信装置及び受信装置は、例えば、後述する通信装置１０１及び１０２にそれぞれ対応し、シーケンス情報及び秘匿情報は、例えば、後述するＳＮ及びＣＯＵＮＴ−Ｃにそれぞれ対応する。

開示の送信装置及び受信装置によれば、送信装置と受信装置の間の秘匿同期外れを自動的に検出して復旧させることができる。このため、音声サービスでは異音を解消して正常通話が可能になり、パケットサービスではスループットの低下を防止することが可能になる。

以下、図面を参照しながら、実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施形態では、秘匿同期を確認するデータを定期的に送信することで、秘匿同期の状
態を確認する。そして、秘匿同期が外れていた場合は、送信側が管理している秘匿情報を受信側へ送信することで、秘匿同期の復旧を図る。

図１は、実施形態の通信装置の構成例を示している。通信装置１０１及び１０２は、ＵＥ又はｅＮＢに対応する。
通信装置１０１は、秘匿同期判定制御部１１１、ユーザデータ処理部１１２、生成部１１３、解析部１１４、送信部１１５、及び受信部１１６を備える。秘匿同期判定制御部１１１及びユーザデータ処理部１１２の各々は、図８のキー生成部２１、演算部２２、キー生成部２３、及び演算部２４を含む。

秘匿同期判定制御部１１１は、秘匿同期の確認及び復旧に必要な制御データの暗号文を生成し、生成部１１３に出力する。ユーザデータ処理部１１２は、秘匿処理対象のユーザデータの暗号文を生成し、生成部１１３に出力する。生成部１１３は、制御データ又はユーザデータの暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定したＰＤＣＰ ＰＤＵを生成し、送信部１１５は、ＰＤＣＰ ＰＤＵを通信装置１０２に送信する。

受信部１１６は、通信装置１０２からＰＤＣＰ ＰＤＵを受信し、解析部１１４は、ＰＤＣＰ ＰＤＵを解析して、ＰＤＣＰ ＳＤＵに設定された制御データの暗号文を秘匿同期判定制御部１１１に出力し、ユーザデータの暗号文をユーザデータ処理部１１２に出力する。秘匿同期判定制御部１１１は、暗号文を復号して制御データの平文を復元し、秘匿同期の確認及び復旧に必要な制御を行う。ユーザデータ処理部１１２は、暗号文を復号してユーザデータの平文を復元し、ユーザデータの処理を行う。

通信装置１０２は、受信部１２１、送信部１２２、解析部１２３、生成部１２４、秘匿同期判定制御部１２５、及びユーザデータ処理部１２６を備える。秘匿同期判定制御部１２５及びユーザデータ処理部１２６の各々は、図８のキー生成部２１、演算部２２、キー生成部２３、及び演算部２４を含む。

受信部１２１は、通信装置１０１からＰＤＣＰ ＰＤＵを受信し、解析部１２３は、ＰＤＣＰ ＰＤＵを解析して、ＰＤＣＰ ＳＤＵに設定された制御データの暗号文を秘匿同期判定制御部１２５に出力し、ユーザデータの暗号文をユーザデータ処理部１２６に出力する。

秘匿同期判定制御部１２５は、暗号文を復号して制御データの平文を復元し、秘匿同期の確認及び復旧に必要な制御を行う。そして、制御データの暗号文を生成し、生成部１２４に出力する。ユーザデータ処理部１２６は、暗号文を復号してユーザデータの平文を復元し、ユーザデータの処理を行う。また、秘匿処理対象のユーザデータの暗号文を生成し、生成部１２４に出力する。

生成部１２４は、制御データ又はユーザデータの暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定したＰＤＣＰ ＰＤＵを生成し、送信部１２２は、ＰＤＣＰ ＰＤＵを通信装置１０１に送信する。

図２は、実施形態の無線通信システムで用いられるＰＤＣＰ ＰＤＵと秘匿情報の対応関係を示している。いずれのＰＤＣＰ ＰＤＵの秘匿処理においても、ＣＯＵＮＴ−Ｃ以外の秘匿情報としては呼設定時の値が使用される。一方、ＣＯＵＮＴ−Ｃとしては、ＰＤＣＰ ＰＤＵの種類に応じた値が使用される。

ユーザデータのＰＤＣＰ ＰＤＵ（Ｄ／Ｃ＝１）の場合は、ＣＯＵＮＴ−Ｃとして現在使用している値が使用される。制御データのＰＤＣＰ ＰＤＵ（Ｄ／Ｃ＝０）は、ＴＹＰ
Ｅの値に応じて、秘匿同期データ（ＴＹＰＥ＝０１０）、秘匿同期結果データ（ＴＹＰＥ＝０１１）、秘匿情報データ（ＴＹＰＥ＝１００）、又は秘匿情報更新結果データ（ＴＹＰＥ＝１０１）に分類される。

このうち、秘匿同期データに対しては、ＣＯＵＮＴ−Ｃとして現在使用している値が使用され、秘匿同期結果データ、秘匿情報データ、及び秘匿情報更新結果データに対しては、ＣＯＵＮＴ−Ｃとして予め決められた固定値が使用される。

図３は、ＵＥがｅＮＢの秘匿同期を確認する秘匿同期判定制御のフローチャートである。この場合、ＵＥ及びｅＮＢは、図２の通信装置１０１及び１０２にそれぞれ対応する。ｅＮＢがＵＥの秘匿同期を確認する場合も同様の制御が行われる。

まず、ＵＥは、秘匿同期データを生成し、ｅＮＢに送信する（ステップ３０１）。このとき、秘匿同期判定制御部１１１は、ＵＥとｅＮＢの間で共通の固定値（例えば、０ｘＡＡＡ・・・、以下では平文固定値と記す）を平文として用いて、その暗号文を生成する。ＣＯＵＮＴ−Ｃとしては、ユーザデータ処理部１１２が現在のユーザデータに対して使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃの値が使用される。

生成部１１３は、秘匿同期識別情報としてＴＹＰＥ＝０１０を割り当て、ＳＮを付与し、暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定して、秘匿同期データを生成する。送信部１１５は、秘匿同期データをｅＮＢに送信する。

秘匿同期データの送信は、例えば、指定されたＳＮで送信する、又は１秒、１０秒等の一定時間間隔で送信するというように、一定周期で行われる。ただし、後述する秘匿情報データの送信中は、一定周期による秘匿同期データの送信は実施しない。

次に、ｅＮＢの解析部１２３は、受信したＰＤＣＰ ＰＤＵのＴＹＰＥに設定された値からデータ種別を判断する（ステップ３１１）。ＴＹＰＥ＝０００であれば、ユーザデータと判断し、暗号文をユーザデータ処理部１２６に出力する。一方、ＴＹＰＥ＝０１０であれば、秘匿同期データと判断し、暗号文を秘匿同期判定制御部１２５に出力する。

秘匿同期判定制御部１２５は、ユーザデータ処理部１２６が現在のユーザデータに対して使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃの値を使用して、暗号文から平文を復元し、秘匿同期確認を行う（ステップ３１２）。このとき、復元された平文を上記平文固定値と比較し、秘匿同期結果を生成する。両者が一致すれば秘匿同期結果はＯＫとなり、両者が一致しなければ秘匿同期結果はＮＧとなる。

次に、ｅＮＢは、生成された秘匿同期結果を秘匿同期結果データとしてＵＥに送信する（ステップ３１３）。このとき、秘匿同期判定制御部１２５は、秘匿同期結果を平文として用いて、その暗号文を生成する。ＣＯＵＮＴ−Ｃとしては、ＵＥとｅＮＢの間で共通の固定値（例えば、０ｘＦＦＦＦＦＦＦＦ、以下ではＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値と記す）が使用される。

生成部１２４は、秘匿同期結果識別情報としてＴＹＰＥ＝０１１を割り当て、ＳＮを付与し、暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定して、秘匿同期結果データを生成する。送信部１２２は、秘匿同期結果データをＵＥに送信する。

次に、ＵＥの解析部１１４は、受信したＰＤＣＰ ＰＤＵのＴＹＰＥに設定された値からデータ種別を判断する（ステップ３０２）。ＴＹＰＥ＝０００であれば、ユーザデータと判断し、暗号文をユーザデータ処理部１１２に出力する。一方、ＴＹＰＥ＝０１１であ
れば、秘匿同期結果データと判断し、暗号文を秘匿同期判定制御部１１１に出力する。

秘匿同期判定制御部１１１は、上記ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を使用して、暗号文から秘匿同期結果の平文を復元し、秘匿同期結果判定を行う（ステップ３０３）。復元された秘匿同期結果がＯＫであれば、ＵＥとｅＮＢのＣＯＵＮＴ−Ｃは一致していると判断し、処理を終了する。

秘匿同期結果がＮＧであれば、ＵＥとｅＮＢのＣＯＵＮＴ−Ｃは一致していないと判断する。そして、秘匿同期結果＝ＮＧの秘匿同期結果データを受信した回数が規定回数に達していなければ、ステップ３０１以降の処理を繰り返す。

なお、秘匿同期データを送信してから一定時間内にｅＮＢから秘匿同期結果データを受信しない場合はタイムオーバとみなして、秘匿同期結果＝ＮＧの場合と同様に取り扱う。したがって、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバの発生回数が規定回数に達していなければ、ステップ３０１以降の処理が繰り返される。

秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバが連続して発生する場合は、ｅＮＢで使用されているＣＯＵＮＴ−Ｃが正常にインクリメントされていない可能性が高い。そこで、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバの発生回数が規定回数に達すると、ＵＥは、ｅＮＢに現在のＣＯＵＮＴ−Ｃの値を通知するため、秘匿情報データを生成し、ｅＮＢに送信する（ステップ３０４）。

このとき、秘匿同期判定制御部１１１は、ユーザデータ処理部１１２が現在のユーザデータに対して使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃの値を平文として用いて、その暗号文を生成する。ＫＥＹＳＴＲＥＡＭ ＢＬＯＣＫの生成に用いるＣＯＵＮＴ−Ｃとしては、上記ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値が使用される。

生成部１１３は、秘匿情報識別情報としてＴＹＰＥ＝１００を割り当て、ＳＮを付与し、暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定して、秘匿情報データを生成する。送信部１１５は、秘匿情報データをｅＮＢに送信する。

次に、ｅＮＢの解析部１２３は、受信したＰＤＣＰ ＰＤＵのＴＹＰＥに設定された値からデータ種別を判断する（ステップ３１４）。ＴＹＰＥ＝０００であれば、ユーザデータと判断し、暗号文をユーザデータ処理部１２６に出力する。一方、ＴＹＰＥ＝１００であれば、秘匿情報データと判断し、暗号文を秘匿同期判定制御部１２５に出力する。

秘匿同期判定制御部１２５は、上記ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を使用して、暗号文から平文を復元し、秘匿情報更新を行う（ステップ３１５）。このとき、ユーザデータ処理部１２６が現在のユーザデータに対して使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃの値を、復元されたＣＯＵＮＴ−Ｃの値に変更する。これにより、ｅＮＢのＣＯＵＮＴ−ＣがＵＥで使用されている正しい値に更新される。

ＣＯＵＮＴ−Ｃを更新すると、秘匿同期判定制御部１２５は、秘匿情報更新結果を生成する。ＣＯＵＮＴ−Ｃの更新が正常終了すれば、秘匿情報更新結果はＯＫとなり、ＣＯＵＮＴ−Ｃの更新が異常終了すれば、秘匿情報更新結果はＮＧとなる。

次に、ｅＮＢは、生成された秘匿情報更新結果を秘匿情報更新結果データとしてＵＥに送信する（ステップ３１６）。このとき、秘匿同期判定制御部１２５は、秘匿情報更新結果を平文として用いて、その暗号文を生成する。ＣＯＵＮＴ−Ｃとしては、上記ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値が使用される。

生成部１２４は、秘匿情報更新結果識別情報としてＴＹＰＥ＝１０１を割り当て、ＳＮを付与し、暗号文をＰＤＣＰ ＳＤＵに設定して、秘匿情報更新結果データを生成する。送信部１２２は、秘匿情報更新結果データをＵＥに送信する。

次に、ＵＥの解析部１１４は、受信したＰＤＣＰ ＰＤＵのＴＹＰＥに設定された値からデータ種別を判断する（ステップ３０５）。ＴＹＰＥ＝０００であれば、ユーザデータと判断し、暗号文をユーザデータ処理部１１２に出力する。一方、ＴＹＰＥ＝１０１であれば、秘匿情報更新結果データと判断し、暗号文を秘匿同期判定制御部１１１に出力する。

秘匿同期判定制御部１１１は、上記ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を使用して、暗号文から秘匿情報更新結果の平文を復元し、秘匿情報更新結果判定を行う（ステップ３０６）。復元された秘匿情報更新結果がＯＫであれば、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバの発生回数を０にリセットして、処理を終了する。秘匿情報更新結果がＮＧであれば、ステップ３０４以降の処理を繰り返す。

なお、秘匿情報データを送信してから一定時間内にｅＮＢから秘匿情報更新結果データを受信しない場合はタイムオーバとみなして、秘匿情報更新結果＝ＮＧの場合と同様に取り扱う。したがって、タイムオーバが発生すると、ステップ３０４以降の処理が繰り返される。

図４は、ＵＥとｅＮＢの双方においてユーザデータに対して使用されるＣＯＵＮＴ−Ｃの変化を示している。この例では、ステップ３０３における規定回数が２回に設定されており、ＣＯＵＮＴ−Ｃを構成するＨＦＮとＳＮのうちＨＦＮのみを、秘匿情報データの平文として用いる。

ＵＥは、ＨＦＮ＝１のときに、ＳＮ＝０〜４０９５をそれぞれ付与したユーザデータのＰＤＣＰ ＰＤＵをｅＮＢに送信する。そして、ＳＮが一巡して再び０になると、ＨＦＮをインクリメントして２に設定し、ＳＮ＝０〜４０９５をそれぞれ付与したユーザデータのＰＤＣＰ ＰＤＵをｅＮＢに送信する。

さらに、ＳＮ＝０のユーザデータを送信するタイミングで定期的に、使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃ（ＨＦＮ及びＳＮ）を用いて平文固定値の暗号文を生成する。そして、ＳＮ＝０を付与した秘匿同期データのＰＤＣＰ ＰＤＵを生成し、ｅＮＢに送信する。ＵＥは、このような送信動作を繰り返す。

ｅＮＢは、ＨＦＮ＝０、ＳＮ＝４０９５のときに、ＳＮ＝０が付与されたユーザデータを受信すると、ＳＮを初期値０に設定し、ＨＦＮをインクリメントして１に設定する。また、ＳＮ＝０が付与された秘匿同期データを受信すると、使用しているＣＯＵＮＴ−Ｃを用いて平文固定値を復元する。そして、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿同期結果＝ＯＫの暗号文を生成し、適当なＳＮ（ＳＮ＝Ｘ）を付与した秘匿同期結果データのＰＤＣＰ
ＰＤＵを生成して、ＵＥに返信する。

ＵＥは、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて、秘匿同期結果データから秘匿同期結果＝ＯＫの平文を復元する。したがって、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバのカウントは０のままであり、ＵＥからｅＮＢに秘匿情報データは送信されない。

次に、ｅＮＢは、ＳＮ＝１が付与されたユーザデータを受信すると、ＳＮをインクリメントして１に設定する。その後、ＳＮ＝２〜４０９５が付与されたユーザデータがｅＮＢ
に届かず、さらに、ＨＦＮ＝２になった後で、ＳＮ＝０〜４０９５が付与されたユーザデータがｅＮＢに届かなかった場合、ｅＮＢのＳＮはインクリメントされず１のままである。

この場合、ＳＮ＝０が付与された秘匿同期データもｅＮＢに届かないため、ＵＥは、ｅＮＢから秘匿同期結果データを受信しない。そこで、ＵＥは、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバのカウントを１に変更する。

次に、ＵＥのＨＦＮが３のときに、ＳＮ＝０が付与されたユーザデータを受信すると、ｅＮＢは、ＳＮを０に設定し、ＨＦＮをインクリメントして２に設定する。これにより、ｅＮＢのＳＮはＵＥのＳＮと一致するが、ＵＥのＨＦＮは既に３になっているため、ｅＮＢのＨＦＮはＵＥのＨＦＮと一致しない。

ＵＥは、ＨＦＮ＝３及びＳＮ＝０からなるＣＯＵＮＴ−Ｃを用いて、平文固定値の暗号文を生成する。そして、ＳＮ＝０を付与した秘匿同期データを生成し、ｅＮＢに送信する。

ｅＮＢは、その秘匿同期データを受信すると、ＨＦＮ＝２及びＳＮ＝０からなるＣＯＵＮＴ−Ｃを用いて暗号文から平文を復元する。しかしながら、ｅＮＢのＣＯＵＮＴ−ＣがＵＥのＣＯＵＮＴ−Ｃと異なるため、復元結果は平文固定値と一致せず、秘匿同期結果はＮＧとなる。そこで、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿同期結果＝ＮＧの暗号文を生成し、ＳＮ＝Ｘを付与した秘匿同期結果データのＰＤＣＰ ＰＤＵを生成して、ＵＥに返信する。また、ＳＮ＝１以降のユーザデータを受信すると、ＳＮを順にインクリメントする。

ＵＥは、ｅＮＢから秘匿同期結果データを受信すると、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて、秘匿同期結果データから秘匿同期結果＝ＮＧの平文を復元し、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバのカウントを２に変更する。ここで、カウントが規定回数である２回に達したため、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿情報（ＨＦＮ＝３）の暗号文を生成し、ＳＮ＝３を付与した秘匿情報データのＰＤＣＰ ＰＤＵを生成して、ｅＮＢに送信する。

ｅＮＢは、その秘匿情報データを受信すると、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿情報の平文を復元し、復元された秘匿情報に従ってＨＦＮを３に変更する。これにより、ｅＮＢのＨＦＮがＵＥのＨＦＮと一致し、ＣＯＵＮＴ−Ｃが正常な値に戻る。その後、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿情報更新結果＝ＯＫの暗号文を生成し、ＳＮ＝Ｘを付与した秘匿情報更新結果データのＰＤＣＰ ＰＤＵを生成して、ＵＥに返信する。

ＵＥは、秘匿情報更新結果データを受信すると、ＣＯＵＮＴ−Ｃ固定値を用いて秘匿情報更新結果データから秘匿情報更新結果＝ＯＫの平文を復元し、秘匿同期結果＝ＮＧ又はタイムオーバのカウントを０にリセットする。

従来の無線通信システムでは、ＳＮ＝０が付与された３番目のユーザデータ以降の区間４０２において、ＵＥとｅＮＢとでＣＯＵＮＴ−Ｃの値が異なるために、ｅＮＢは暗号文から正しい平文を復元することができない。一方、実施形態の無線通信システムでは、上述したように、ＵＥからｅＮＢに秘匿情報データが送信されるため、復元結果が異常となるのは区間４０１のみである。区間４０１のＳＮ＝３が付与されたユーザデータ以降では、通信が正常に復旧する。

実施形態の通信装置の構成図である。 ＰＤＣＰ ＰＤＵと秘匿情報の対応関係を示す図である。 秘匿同期判定制御のフローチャートである。 実施形態の無線通信システムにおけるＣＯＵＮＴ−Ｃの変化を示す図である。 無線通信システムの構成図である。 ユーザプロトコルスタックを示す図である。 ＰＤＣＰ ＰＤＵのフォーマットを示す図である。 秘匿処理を示す図である。 従来の無線通信システムにおけるＣＯＵＮＴ−Ｃの変化を示す図である。

符号の説明

１１、１２ ａＧＷ
１３、１４、１５ ｅＮＢ
１６ ＵＥ
２１、２３ キー生成部
２２、２４ 演算部
１０１、１０２ 通信装置
１１１、１２５ 秘匿同期判定制御部
１１２、１２６ ユーザデータ処理部
１１３、１２４ 生成部
１１４、１２３ 解析部
１１５、１２２ 送信部
１１６、１２１ 受信部
４０１、４０２ 区間

Claims (6)

1. 秘匿情報を用いて秘匿処理対象データを暗号化し、該秘匿処理対象データの暗号情報にシーケンス情報を付与して受信装置に送信する送信装置であって、
   前記シーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて、前記送信装置と前記受信装置の間で共通の共通情報を暗号化し、該共通情報の暗号情報を生成する生成部と、
   前記共通情報の暗号情報を前記受信装置に送信する送信部と、
   前記受信装置において前記秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、前記共通情報の暗号情報を復号した復号結果と、前記共通情報とを比較した結果を示す比較結果情報を、該受信装置から受信する受信部と、
   前記比較結果情報に基づいて前記第１の秘匿情報と前記第２の秘匿情報が一致しているか否かを判定する判定部と
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記送信部は、前記比較結果情報が前記復号結果と前記共通情報が一致しないことを示している場合、前記第１の秘匿情報を前記受信装置に送信し、前記受信部は、前記受信装置が該第１の秘匿情報に基づいて前記第２の秘匿情報を更新した結果を示す更新結果情報を、該受信装置から受信することを特徴とする請求項１記載の送信装置。
3. 秘匿情報を用いて暗号化され、シーケンス情報が付与された秘匿処理対象データの暗号情報を、送信装置から受信する受信装置であって、
   前記送信装置において前記シーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて暗号化された、該送信装置と前記受信装置の間で共通の共通情報の暗号情報を、該送信装置から受信する受信部と、
   前記秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、前記共通情報の暗号情報を復号し、復号結果と前記共通情報を比較する判定部と、
   前記復号結果と前記共通情報を比較した比較結果情報を、前記送信装置に送信する送信部と
   を備えることを特徴とする受信装置。
4. 前記受信部は、前記比較結果情報が前記復号結果と前記共通情報が一致しないことを示している場合、前記第１の秘匿情報を前記送信装置から受信し、前記判定部は、該第１の秘匿情報に基づいて前記第２の秘匿情報を更新し、前記送信部は、該第２の秘匿情報を更新した結果を示す更新結果情報を、該送信装置に送信することを特徴とする請求項３記載の受信装置。
5. 送信装置においてシーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて、秘匿処理対象データを暗号化し、
   前記秘匿処理対象データの暗号情報に前記シーケンス情報を付与して受信装置に送信し、
   前記第１の秘匿情報を用いて、前記送信装置と前記受信装置の間で共通の共通情報を暗号化し、
   前記共通情報の暗号情報を前記受信装置に送信し、
   前記受信装置において前記秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、前記共通情報の暗号情報を復号した復号結果と、前記共通情報とを比較した結果を示す比較結果情報を、該受信装置から受信し、
   前記比較結果情報に基づいて前記第１の秘匿情報と前記第２の秘匿情報が一致しているか否かを判定する
   ことを特徴とする送信方法。
6. 送信装置においてシーケンス情報に応じて変化する第１の秘匿情報を用いて暗号化され、該シーケンス情報が付与された秘匿処理対象データの暗号情報を、該送信装置から受信し、
   前記送信装置において前記第１の秘匿情報を用いて暗号化された、該送信装置と受信装置の間で共通の共通情報の暗号情報を、該送信装置から受信し、
   前記受信装置において前記秘匿処理対象データの暗号情報に付与されたシーケンス情報に応じて変化する第２の秘匿情報を用いて、前記共通情報の暗号情報を復号し、
   復号結果と前記共通情報を比較し、
   前記復号結果と前記共通情報を比較した比較結果情報を、前記送信装置に送信する
   ことを特徴とする受信方法。