JP2011504698A - 無線ｌａｎモビリティ - Google Patents

Abstract

ＷＬＡＮドメイン内で旧アクセスポイントから新アクセスポイントにモバイルノードをハンドオフする方法であり、旧アクセスポイント及び新アクセスポイントは、それぞれ旧アクセスルータ及び新アクセスルータに接続される。この方法は、モバイルノードと新アクセスポイントとのＭＡＣ認証の交換に後続して、モバイルノードから新アクセスポイントにＭＡＣ再関連付け要求を送信することと、前記再関連付け要求を前記新アクセスルータに転送することと、再関連付け要求をＩＰハンドオフ要求内で前記新アクセスルータから前記旧アクセスルータに送信することと、旧アクセスルータにおいて再関連付け要求を認証して、旧アクセスルータで受信された前記モバイルノード向けのＩＰパケットのトンネリングを前記新アクセスルータに向けて開始することとを含んでいる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、無線ローカルエリアネットワーク内においてユーザ端末のモビリティを容易にする方法及び装置に関するものである。

Ｗｉ−Ｆｉは無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の一実現例であり、また、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズのプロトコルに基づいている。Ｗｉ−Ｆｉ及び他のＷＬＡＮの実現により、無線アダプタを搭載する移動デバイスは無線アクセスポイント（ＡＰ）群に「接続」できる。無線デバイスがインターネットに接続することを可能にするために、ＡＰ群は、ＩＰルーティング、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）及びＤＮＳ転送を提供するアクセスルータ（ＡＲ）群に接続される。一般的な家庭内の場合、ＷＬＡＮネットワークは、単一のＡＲに接続される単一の無線ＡＰのみから構成される。しかしながら、例えば、企業の環境内では、複数のＡＰが配置されて１つ以上のＡＲに接続されてもよい。実際には、単一のＷＬＡＮネットワークは、何百もの無線ＡＰ及び多数のＡＲを含む町または都市全体をカバーするように拡張されてもよい。無線端末４の一例と共に、複数のＡＰ２及び複数のＡＲ３を含むＷＬＡＮ１ネットワークが図１で概略的に示されている。

ＷＬＡＮはモバイルユーザに向けられている一方で、ＷＬＡＮは、従来、実質的に静的なユーザがインターネットにアクセスできるように使用されてきている。例えば、ユーザは、鉄道の駅または空港ターミナルでの待ち時間に、自身のラップトップコンピュータを使用してウェブを閲覧することができる。従って、ＷＬＡＮネットワーク内及びＷＬＡＮネットワーク間でローミングする機能の優先順位は高くなっていない。これは、時間に影響されやすく、また、ＡＰ間の円滑で高速なハンドオフを必要とする、ボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ（Voice over IP））及びマルチメディアアプリケーション（マルチメディア通話及びＩＰＴＶを含む）等の新しいサービスの導入に伴い変化している。

ＷＬＡＮ内において、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルは、無線デバイス群とＡＰ群との間でのアドレス指定を提供するために使用される。ＡＰ群及び無線デバイス群は、実質的に固定されていて、かつ一意のＭＡＣアドレス群（グローバルＭＡＣアドレス空間内の）を割り当てられる。ＭＡＣプロトコルは、所定のネットワークを一意的に識別するサービスセット識別子（ＳＳＩＤ）を更に提供する。接続される無線デバイスとＷＬＡＮのＡＰとの間で送信されるメッセージのすべては、ＷＬＡＮの発信元ＭＡＣアドレス、宛先ＭＡＣアドレス及びＳＳＩＤを含んでいる（ＭＡＣヘッダ内に）。

図２は、モバイルノード（ＭＮ）が現在別のＡＰに接続されていないと仮定して、ＡＰを介してＷＬＡＮに接続している無線デバイス（またはＭＮ）と関連付けられるシグナリングの交換を示している。８０２．１１プロトコルに従えば、ＭＮは、認識する各周波数チャネルにプローブメッセージを送信する。ＭＮは、範囲内で任意のＡＰからプローブ応答を受信するために、プローブメッセージ間で所定の期間（または長期間でさえ）待機しなければならない。全てのチャネルがプローブされた（probed：精査された）後、ＭＮは、最強信号を送信したＡＰを選択して、そのＡＰに認証メッセージを送信する（プローブ応答内に含まれるＡＰのＭＡＣアドレスを使用して）。ＡＰは、ＭＮ上で弱い認証を実行し、認証応答を返送する。

認証の交換に続き、ＭＮは関連付け（アソシエーション：association）メッセージをＡＰに送信する。このメッセージの目的は、ＡＰがＭＮのＭＡＣアドレスを自身のデータベースにインストールするようにさせることである。ＡＰはアップストリームＡＲからデータパケットを受信する場合に、パケットがサービスを提供しているＭＮに向けられているものであるか、つまり、ＡＰがパケットをブロードキャストすべきであるかを判定する（パケットの宛先ＭＡＣアドレスに基づいて）ためにデータベースを使用する。そのデータベースの更新後、ＡＰは、認証応答メッセージをＭＮに送信する。

この時点で、ＭＡＣ接続が完了している。次に、ＭＮはＩＰレベルで「接続」する必要がある。この処理は、ＭＮがルータ要請（solicitation）メッセージ（ＲｔＳｏｌ）をＡＰに送信することによって開始される。ＡＰは、ＭＮによって使用されるＩＰｖ６アドレスプレフィックスを含むルータ広告メッセージ（ＲｔＡｄｖ）と共に応答するＡＲにこのメッセージを転送する。［選択的には、ＡＲが、リンク上に周期的に送信されるマルチキャストＲｔＡｄｖメッセージを介して自身のプレフィックスを広告している場合、ＭＮはＲｔＳｏｌメッセージを送信する必要はない。］ＭＮは、完全なアドレスを構成するためにＩＰアドレスのインタフェース識別子（ＩＩ）部分を自ら判定し、ローカルリンク上にアドレスを広告することによって「一意性」テストを実行する。ＡＲは、ＭＮのＭＡＣアドレスと割当ＩＰｖ６アドレスとの間のマッピングを維持する。その後、ＡＲは、割り当てられたＩＰｖ６アドレスを有するパケットを自身の宛先アドレスとして受信する場合に、ＭＮのＭＡＣアドレスを識別して、これをＭＡＣヘッダに含める。ＡＲは、パケットを送信する（ＡＰに対して）際に介する適切なリンクを更に識別し、そのリンクを介してパケットを送信する。上述のように、ＡＰは、受信したパケットをローカル無線リンクを介してブロードキャストする必要があるかを判定するために自身のデータベースを使用する。

ＶｏＩＰ等の時間に影響されやすいサービスの導入を容易にするために、少なくともＷＬＡＮのＡＰ間、並びに好ましくはＷＬＡＮネットワーク間及びＷＬＡＮネットワークと３ＧＰＰセルラネットワーク等の他のネットワークとの間で無線デバイスのハンドオフを可能にする必要がある。ＷＬＡＮ内ハンドオーバの場合、最初にＭＡＣレイヤでのハンドオフを可能にする必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１１は、当該手順を規定している。この手順は図３のシグナリングフローによって示され、ＡＰへの最初の接続と関連付けられかつ図２に示される手順とほぼ同様である。一般に、現在のＡＰから受信され、以下において、従前のＡＰ、すなわち、ｐＡＰと呼ばれる信号の強度がある所定の閾値を下回る場合、ＭＮは、範囲内の新規のＡＰ（ｎＡＰ）を識別するためにプローブの交換を繰り返す。ＭＮは、プローブ応答からｎＡＰのＭＡＣアドレスを学習して、そして、ｎＡＰと認証の交換を実行する。

その後、ＭＮは、再関連付け（リアソシエーション：reassociation）またはｒｅａ要求（rea request）をｎＡＰに送信する。これは、アイデンティティ、すなわち、ｐＡＰのＭＡＣアドレスを含む点で関連付けメッセージ（図２）とは異なる。ｒｅａを受信すると、ｎＡＰは、ＭＮのハンドオフを受け入れることを許可されることを最初にｐＡＰと確認しなければならず、次に、ＭＮ（ＭＡＣアドレス）を関連付けテーブルから除去することをｐＡＰに命令しなければならない。ｐＡＰとｎＡＰとの間のこの交換は、ＡＰ間プロトコル（inter AP protocol：ＩＡＰＰ）の実現を必要とする。ＩＡＰＰプロトコルは独自のものであり、現時点で標準化されたプロトコルは存在しない。

ＭＡＣハンドオフ（プローブ遅延、認証遅延及び再関連付け遅延を引き起こすために含む）の完了に続き、ＩＰ接続処理を実行することが更に必要であり、これによって、ＭＮがｎＡＲから新規のＩＰｖ６アドレスを取得する。当然、ｎＡＰが接続されるＡＲはｐＡＰが接続されるＡＲと同一であることが判明する場合、ＭＮは、ｎＡＰから受信されるＲｔＡｄｖメッセージに含まれるＩＰｖ６アドレスプレフィックスからこのことをディスカバリすることになる。この場合、既存のセッションが継続され得る。しかしながら、ＡＲが変更されている場合、既存のセッションは、適切なモビリティプロトコルが欠如するために破棄されることになる。

このＩＰ接続手順は、ｐＡＲに向けられているパケットをそのｐＡＲからｎＡＲにトンネルさせるメカニズムを自身によっては提供しない。そうでなければ、対応ノードがＭＮの新規のＩＰｖ６アドレスで更新される時間までにパケットが破棄されるので、このことは重要である。

モバイルＩＰは、固定ＩＰアドレスを維持しつつ、モバイルデバイスがアクセスネットワーク内及びアクセスネットワーク間で移動できるように設計されているＩＥＴＦ標準通信プロトコルであり、それにより、前の段落で認識されている問題を克服する。モバイルＩＰは、ユーザに割り当てられる固定のホームＩＰアドレス（ＨｏＡ）に依存する。このアドレスは、ユーザのホームネットワークに属しかつユーザのホームネットワークを識別する。ユーザが訪問先ネットワークにローミングする場合、訪問先ネットワークは気付アドレス（ＣｏＡ）をユーザに割り当てる。このＣｏＡは、ユーザのホームネットワーク内のホームエージェント（ＨＡ）で登録され、そこで、ＨｏＡにマッピングされる。ユーザが移動すると、ユーザのＣｏＡは変更されても良い。ユーザが移動すると、ＨＡは新規のＣｏＡ（群）で更新される。すなわち、ロケーション更新をＨＡに送信することによって更新される。対応ノード（ＣＮ）は、ローミングユーザに対する宛先アドレスとしてＨｏＡを使用することになる。従って、パケットは、ホームネットワークを介してＣＮからユーザにルーティングされる（ルートの最適化が採用されない限り、このことは本明細書において更に考慮されない）。

モバイル認識無線デバイスの場合、モバイルＩＰレイヤは、そのデバイスにおけるプロトコルスタックに導入され、また、現在のＣｏＡでユーザのＨＡを更新することに対処する。アプリケーションレイヤにおいて、アプリケーションは、ＨｏＡのみを認識する。到来ＩＰパケットに対しては、モバイルＩＰレイヤは、パケットを上位レイヤに転送する前に宛先フィールドにおけるＣｏＡをＨｏＡに置換する。発信パケットに対して、置換は必要とされない。しかしながら、この解決策は、モバイルＩＰプロトコルを実現しない従来の端末には適用できないことが認識されている。従って、プロキシモバイルＩＰとして周知の解決策が提案されており（ＩＥＴＦによっても）、以前はプロキシモバイルエージェントと呼ばれているモビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）として知られている新規のネットワークエンティティを導入する。ＭＡＧは、モバイルデバイスの代わりにモビリティシグナリングを処理し、特に、現在のＣｏＡでユーザのＨＡを更新することに対処する。ＷＬＡＮに対しては、ＭＡＧは（グローバル）ＩＰアドレスを無線デバイスに割り当てることに対処するのはＡＲであるため、ＡＲ内で実現される。

ＭＮが旧ＡＲから新ＡＲにハンドオフされている場合、新ＡＲの役割のうちの１つ（ＭＡＧのような）は、高速バインディング更新メッセージを旧ＡＲに送信するものである可能性が高い。そのメッセージの受信及び検証時には、旧ＡＲは、旧ＣｏＡにアドレス指定されている、それが受信するパケットの新ＡＲへのトンネリングを開始することになる。そのようなパケットは、ＭＮのＨＡが新ＣｏＡで更新される時間まで旧ＡＲによって受信されることになる。

ＩＰモビリティ手順を開始する（及び旧ＡＲと新ＡＲとの間のパケットのトンネリングが開始する）前にＭＡＣレイヤ認証及び関連付けフェーズを完了する必要性があることが１つの原因となり、上述のハンドオフ手順により、ユーザが、例えば、従来のセルラー電話ネットワークを介する通常のサービスのシームレスな提供を経験することができる可能性は低いことが分かるだろう。ＷＬＡＮハンドオフ手順を最適化する更なる措置の導入を試行することが望ましい。しかしながら、既存の８０２．１１プロトコルを変更する範囲は、非常に限定されている。例えば、モバイルノードとＡＰとの間で交換されるメッセージフォーマット（すなわち、ＭＡＣヘッダ）を変更できる可能性は低く、また非常に時間のかかるプローブ手順である。任意の新しい解決策は、これらの制約を考慮しなければならない。

本発明の目的は、同一のＷＬＡＮドメインの２つのアクセスポイント間で高速かつ効率的にモバイルノードをハンドオフするメカニズムを提供することである。この目的及び他の目的は、ＷＬＡＮドメインのアクセスルータ間で認証トークンを配信することによって達成される。その結果、ＭＡＣハンドオフを早期に認証することを可能にし、旧アクセスルータと新アクセスルータとの間でＩＰパケットを早期にトンネリングすることを可能にする。

本発明の第１の態様に従えば、ＷＬＡＮドメイン内で旧アクセスポイントから新アクセスポイントへのモバイルノードのハンドオフを実行する方法が提供される。旧アクセスポイント及び新アクセスポイントは、それぞれ旧アクセスルータ及び新アクセスルータに接続されている。この方法は、モバイルノードと新アクセスポイントとのＭＡＣ認証の交換に後続して、モバイルノードから新アクセスポイントにＭＡＣ再関連付け要求を送信することと、前記再関連付け要求を前記新アクセスルータに転送することと、再関連付け要求をＩＰハンドオフ要求内で前記新アクセスルータから前記旧アクセスルータに送信することとを含んでいる。再関連付け要求は、旧アクセスルータで認証され、旧アクセスルータで受信されかつ前記モバイルノードに向けられているＩＰパケットのトンネリングは、前記新アクセスルータに向けて開始される。

本発明の実施形態は、旧アクセスルータと新アクセスルータとの間のＩＰパケットのトンネリングを、旧アクセスルータにおいて再関連付け要求の認証が実行された直後または少なくともその後まもなく開始することを可能にする。

好ましくは、新アクセスルータで前記再関連付け要求を受信した後、新再関連付け要求が新アクセスルータから新アクセスポイントに送信される。新再関連付け要求は、発信元アドレスとしてモバイルノードのＭＡＣアドレスを含み、新アクセスポイントに再関連付け応答をモバイルノードに送信させるようにする。

本発明の好適な一実施形態に従えば、前記新再関連付け要求は、前記ＩＰハンドオフ要求と実質的に同時に送信される。前記アクセスルータは、前記モバイルノードに代わってプロキシモバイルＩＰに従うモビリティアクセスゲートウェイとして動作し、前記ＩＰハンドオフ要求はプロキシハンドオフ開始メッセージである。前記再関連付け要求が受信されると、前記新アクセスルータにおいて、新気付アドレスは前記モバイルノードに割り当てられ、ロケーション更新メッセージがモバイルノードのホームエージェントに送信される。

好ましくは、新アクセスポイントに対するモバイルノードのＭＡＣハンドオフを完了した後、新アクセスルータにおいて新しいトークンが生成され、従前に配信されたトークンと置換するために、ＷＬＡＮドメイン内で隣接アクセスルータに新しいトークンを配信する。新しいトークンを生成する処理は、第２の再関連付け要求を送信する前記ステップを繰り返すことと、今回はモバイルノードと新アクセスルータとの間でハッシュ値を算出することとを含んでいてもよい。

本発明の第２の態様に従えば、ＷＬＡＮドメイン内で使用するためのアクセスポイントが提供され、使用時には、前記ドメインのアクセスルータに接続される。アクセスポイントは、モバイルノードから接続要求を受信し、前記要求を受信した後、前記アクセスルータから前記モバイルノードに対する認証トークンを受信し、前記モバイルノードから再関連付け要求を受信し、かつ再関連付け要求を使用してトークンを算出し、モバイルノードを認証するために、算出されたトークンを取得された認証トークンと比較するように構成されている。

好適な一実施形態に従えば、アクセスポイントは、前記認証トークンを取得するために前記アクセスルータに接続し、前記再関連付け要求の全てまたはその一部に渡ってハッシュ関数を適用することによって前記トークンを算出するように構成されている。好ましくは、アクセスポイントは、前記ハッシュを算出する前に前記再関連付け要求のＭＡＣ宛先アドレスフィールドをブランクにする。

好ましくは、アクセスポイントは、トークンが一致する場合に、前記再関連付け要求を前記アクセスルータに転送し、次に、モバイルノードに代わってＭＡＣレイヤプロキシとして動作するアクセスルータから再関連付け要求を受信し、モバイルノードに確認応答を送信するように構成されている。

本発明の第３の態様に従えば、アクセスルータが提供される。このアクセスルータは、使用時には、アクセスルータに接続される無線モバイルノードに対する認証トークンを生成し、同一ＷＬＡＮドメイン内で他のアクセスルータにトークンを配信し、次に、前記モバイルノードに対して前記アクセスルータとは別のアクセスルータから再関連付け要求を受信し、前記トークンを使用して要求を認証し、要求を認証した後に、他のアクセスルータへのＩＰパケットのトンネリングを開始するように構成されている。

好ましくは、アクセスルータは、前記モバイルノードから受信された再関連付け要求の全てまたはその一部に対してハッシュ関数を適用することによって前記認証トークンを生成し、同一ＷＬＡＮドメイン内で別のアクセスルータから認証トークンを受信し、対応するモバイルノードのＭＡＣアドレスと共にそのトークンをキャッシュし、アクセスルータに接続されるアクセスポイントから更なる再関連付け要求が受信される場合に、その要求に渡ってトークンを算出し、かつそれをキャッシュされたトークンと比較することによって、要求を認証するように構成されている。算出されたトークンとキャッシュされたトークンとが一致する場合、キャッシュされたトークンは削除される。

本発明の第４の態様に従えば、ＷＬＡＮインタフェースを含み、かつ使用時はＷＬＡＮドメインの第１のＷＬＡＮアクセスポイントに接続するように構成されているモバイルノードが提供される。第１のＷＬＡＮアクセスポイントは、前記ドメインの第１のＷＬＡＮアクセスルータに接続され、前記モバイルノード及び前記第１のアクセスルータは共有シークレットを所有する。前記共有シークレットを使用して算出されるメッセージ完全性コードを含んでいる再関連付け要求は、前記第１のアクセスポイントを介して前記第１のアクセスルータに送信される。次に、モバイルノードは、前記ＷＬＡＮドメイン内において第２のアクセスポイントが接続されている第２のＷＬＡＮアクセスルータに接続し、前記メッセージ完全性コードを含む更なる再関連付け要求を前記第２のアクセスポイントを介して前記第２のアクセスルータに送信する。その結果、第２のアクセスポイント及び第２のアクセスルータの少なくとも一方は、前記更なる再関連付け要求に基づいてモバイルノードを認可することができる。

本発明の第５の態様に従えば、旧アクセスポイントから新アクセスポイントへのハンドオフにおいてＷＬＡＮドメインの新アクセスポイント及びアクセスルータの少なくとも一方に対してモバイルノードを認証する方法が提供される。この方法は：
モバイルノードを旧アクセスポイントに正常に接続した後、旧アクセスルータにおいてトークンを生成することと、
同一ＷＬＡＮドメイン内で隣接アクセスルータにトークンを配信し、かつこれらのアクセスルータにおいてトークンをキャッシュすることと、
新アクセスポイント及び新アクセスルータの少なくとも一方においてモバイルノードからＭＡＣ再関連付け要求を受信すると、その要求を使用してテストトークンを算出することと、テストトークンを従前に配信されたトークンと比較することと、トークンが一致する場合に認証される再関連付け要求を検討することとを備える。

ＷＬＡＮネットワークを概略的に示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１に従うＷＬＡＮアクセスポイント接続手順及び後続のＩＰ接続シグナリングを示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１に従うＷＬＡＮアクセスポイントハンドオフ手順及び後続のＩＰ接続信号シグナリングを示す図である。 本発明の一実施形態に従ってＷＬＡＮアクセスポイントハンドオフ手順を示す図である。 ＷＬＡＮドメイン内に存在する複数のノード及びこれらのノード内に含まれるある特定の機能構成要素を概略的に示す図である。

ＮＥＴＬＭＭとして知られるＩＥＴＦワーキンググループは、現在、モビリティ非認識ノード（mobility unaware node）用の高速モビリティプロトコルの設計に取り組んでおり、その設計は、一般にアクセスルータ（ＡＲ）群と共に配置されるモビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）を使用する。モバイルノード（ＭＮ）が、現在割り当てられているＡＲに再関連付け（ｒｅａ）メッセージに基づく「トークン」を提供するメカニズムをその設計に導入することが本明細書において提案される。このトークンは、ＭＮと共有されるシークレット（secret）を使用してＡＲによって認証することができる。ＡＲは、同一ＷＬＡＮドメイン内で全ての隣接ＡＲにこのトークンを配信する（シークレットを共有することなく）。ＭＮがこれらの隣接ＡＲのうちの１つの下で新ＡＰに切り替わる場合、新ＡＰはＭＮからｒｅａメッセージを受信し、トークンを算出するためにこれを使用する。その後、新ＡＰは、このＭＮに対応するトークンをＡＲからフェッチし、算出されたトークンをＡＲから受信するトークンと比較する。これらのトークンが一致する場合、新ＡＰがｒｅａをＡＲに転送する、その結果、ＩＰハンドオフがトリガされる。ＡＲは、ＭＮの代わりに新ＡＰに再関連付けメッセージを更に送信する。

次に、新しい高速モビリティプロトコルの説明において、いくつかの仮定を立てる。

１．ＡＲ間及び任意のＡＲとそのＡＰ（群）との間の全てのリンクはセキュリティ保護されかつ信頼できると仮定する。

２．ＭＮ及びＡＲ（群）がＳｅＮＤ（ＩＥＴＦ ＲＦＣ ３９７１において記載される）または同様のプロトコルを実行していることにより、２つのノードはＩＰ接続フェーズ中にシークレット（Ｋｒと呼ばれる）を共有できると仮定する。

３．ＡＲは全てのＡＰ（群）と共にＭＡＣレイヤプロキシの役割を実行することができ、特定の隣接ＡＲに切り替わる場合に、ＭＮに対する潜在的な宛先の対象である周囲のＡＰ群について十分な知識を有している。

４．ＭＮは「モビリティ非認識」であるため、ＩＰハンドオフ手順の間（ハンドオフ遅延時間の短縮及びデータパケット損失の防止のために）有用に寄与できない。更に、「モビリティ非認識」機能は、ＭＮがホームアドレス（ＨｏＡ）以外の任意のＩＰｖ６アドレスを（ローカルに）構成することを防止する。しかしながら、ＭＮは、ＭＡＣレイヤにおけるモビリティを完全に認識したままとなる。

所定のユーザのデバイス（ＭＮ）が３ＧＰＰ及びＷＬＡＮ機能の双方を有すると仮定して、詳細なハンドオフ手順について更に検討する。３ＧＰＰドメインからＷＬＡＮドメインに入る場合、ＷＬＡＮとユーザのホームネットワークとの間の認証手順（例えば、拡張可能認証プロトコルを使用する）の結果、ＭＮ及び割り当てられるＡＲはシークレット「Ｋｒ」を共有することになる。認証手順及び関連付け手順（図２に従う）が完了した後、ＩＰ接続は完了し、かつＭＡＧとして動作するＡＲによってロケーション更新が実行される。ＡＲは、隣接ＡＲ（群）に接続されかつ高速ハンドオフ手順を実現することができるＳＳＩＤ及びＭＡＣアドレスに関する全ての潜在的な宛先ＡＰ群を記述する「タプル（tuples）」のリストを、プロキシルータ広告（ＰｒＲｔＡｄｖ，ＲＦＣ ４０６９）メッセージ内に（より具体的には、オプションフィールド内に）含んでいる。

接続の全てのフェーズが一旦完了すると、ＭＮは再関連付け要求（ｒｅａ）を構成する。ｒｅａは、発信元アドレスであるＭＮのＭＡＣアドレス及び空のＭＡＣ宛先アドレスフィールド、すなわち、全てゼロを含む宛先アドレスフィールドを含んでいる。ＭＮは、共有されるシークレットＫｒを使用してメッセージを介してメッセージ完全性チェック（ＭＩＣ）値を算出し、ＭＩＣの最初の１２８ビットをｒｅａのフレームボディフィールドに挿入する。ＭＩＣを挿入するための好適なメカニズムは、ｒｅａの場合には一般に空であるフレームボディフィールドのコンテンツでＭＩＣをＸＯＲすることである。ｒｅａは、例えば、ＡＲの公開鍵を使用して暗号化されて秘密裏にＡＰに送信され、ＡＰはそれをＡＲに透過的に転送する。このｒｅａは、ＭＮによって署名される隣接ディスカバリ（ＮＤ）メッセージ（ＲＦＣ ４８６１）内に含まれてもよい。ＮＤメッセージヘッダ内の適切なフラグは、ａｕ−ｒｅａを含むものとしてメッセージを識別する。高速ＭＩＰｖ６仕様に従えば、ｒｅａは、プロキシＲｔＳｏｌメッセージ（ＰｒＲｔＳｏｌ）内で送信されてもよい。

ｒｅａ要求を受信すると、ＡＲはＫｒのコピーを使用してＭＩＣを検証する。メッセージが適切に検証されると仮定すると、ＡＲはｒｅａ全体にわたりＨＡＶ値と呼ばれるハッシュを算出し、ＭＮのＭＡＣアドレス及びＩＰｖ６アドレス（ＡＲによって割り当てられる）と共にこれをキャッシュメモリに記憶する。その後、ＡＲは、この３要素ベクトルを認証メッセージ内の全ての隣接ＡＲに送信する。各隣接ＡＲは、発信ＡＲ（すなわち、ＭＮが現在接続されているＡＲ）のＩＰｖ６アドレスと共にベクトルをキャッシュメモリに記憶する。これによりセットアップフェーズが完了し、次に、最適化ハンドオフがＷＬＡＮアクセスドメインのＡＲ間で実行される。

次に、ＭＮがハンドオーバが必要であると判定し、かつ新ＡＲ（ｎＡＲ）に接続される適切な新ＡＰ（ｎＡＰ）を選択する（プローブの交換を使用して）と仮定する。ＭＮは、ｎＡＰのＭＡＣアドレス（これは、従前のＡＲから受信されるタプルのリストに含まれている）により、ｎＡＰが新ＡＲに接続されることを判定できるため、ＡＲレベルのハンドオフが必要とされることを認識する。図４に示されるように、ＭＮはＭＡＣ認証要求をｎＡＰに送信する。ＭＡＣ認証要求を受信すると、ｎＡＰは、ＭＮのＭＡＣアドレスに対応するＨＡＶをｎＡＲから要求すると同時に、ＭＡＣ認証応答をＭＮに返信する。ＭＮはａｕ−ｒｅａ要求をｎＡＰに送信する（唯一の変更は、ｎＡＰのＭＡＣアドレスが挿入されない場合は、空の宛先アドレスフィールドに挿入されることである）。特に、１２８ビットのＭＩＣは不変のままである。

ｎＡＰは、ＭＮからａｕ−ｒｅａを受信するまでには、ＡＲからＨＡＶを既に受信して、それを自身のキャッシュメモリに記憶している。ｎＡＰは、ＭＮのＭＡＣアドレスに対応するＨＡＶを含んでいるか確認するためにキャッシュメモリをチェックする。ＨＡＶが識別される場合、ｎＡＰは、ａｕ−ｒｅａの宛先ＭＡＣアドレスをゼロで置換し、残りのメッセージをハッシュする。次に、ｎＡＰは、その結果をキャッシュメモリから返信されるＨＡＶと比較する。これにより、ＭＮによって従前に送信されたａｕ−ｒｅａ要求を再実行する攻撃に対する早期の防御を提供する。

受信されるａｕ−ｒｅａを介して算出されるＨＡＶが、取得されるＨＡＶと一致すると仮定すると、ｎＡＰはａｕ−ｒｅａメッセージをｎＡＲに転送し、対応するＨＡＶをキャッシュメモリから消去する。［２つの値が等しくない場合、ｎＡＰはａｕ−ｒｅａを破棄する。］ａｕ−ｒｅａメッセージを受信すると、ｎＡＲは、メッセージ（宛先ＭＡＣアドレスフィールドがブランクになっている）を介してＨＡＶを算出する処理を繰り返し、それをキャッシュされたＨＡＶと比較する。この再チェック手順により、ＡＲを障害のあるＡＰから保護する。ＨＡＶが一致する場合、ｎＡＲはＨＡＶをキャッシュメモリから削除し、例えば、ａｕ−ｒｅａをプロキシハンドオフ開始（ＰＨＩ）メッセージに挿入することによって、ａｕ−ｒｅａをｐＡＲに転送する。この動作は、ＩＰハンドオフ手順をトリガする。

ｎＡＲからａｕ−ｒｅａメッセージを受信すると、ｐＡＲは、ＭＩＣ及びＫｒに基づいてメッセージの有効性をチェックし、そして、データパケットのｎＡＲへのトンネリングを開始する。ｐＡＲは、プロキシハンドオフ応答（ＰＨＡ）メッセージでｎＡＲに更にリプライしてもよい。

ｎＡＲにおいて実行されるステップを更に考慮すると、ｎＡＲは、ａｕ−ｒｅａを受信してＨＡＶの一致を確認するとすぐ、ａｕ−ｒｅａをｐＡＲに送信するのと実質的に同時にＭＮの代わりに新ｒｅａをｎＡＰに送信する（例えば、レイヤ２トンネリングプロトコルを使用して）。ｎＡＰがＭＮを関連付けて、かつ確認応答メッセージ（すなわち、ｒｅａ応答）をＭＮに送信できる（ＭＡＣアドレスを使用して）ように、新ｒｅａはＭＮのＭＡＣアドレスを含んでいる。この新ｒｅａは、通常のｒｅａ要求に従って、空のフレームボディフィールドを含んでいる。この時点において、ｐＡＰによって保持されるテーブルからＭＮのＭＡＣアドレスを削除するために、適切なＩＡＰＰはｎＡＰとｐＡＰとの間で実行される。

この時点において、ＭＮは、リンクレイヤ認証（例えば、ＩＰｖ６によって要求されるような）を開始し、ホームＩＰｖ６アドレスを再構成することを可能にするＲｔＡｄｖメッセージを受信する。当然、ＡＲがＭＡＧとして機能する場合、ＲｔＡｄｖはＭＮのホームネットワークのプレフィックスを含み、また、ＭＮにおいてアドレス再構成は必要とされない。この処理が完了するまでには、パケットは、ｐＡＲからｎＡＲに既にトンネリングされており、ｎＡＰを介してＭＮに迅速に転送される。

上述したように、ＭＮの最初の正常なハンドオフに続き、ＨＡＶ値は、ｎＡＰ及びｎＡＲのキャッシュメモリから削除される。攻撃者がｎＡＲに対してａｕ−ｒｅａ要求の再実行を試行する場合、ｎＡＲは処理しない、またはＭＡＣに対応するＨＡＶをｎＡＲから取得できる。従って、この要求はｎＡＰによって破棄される。攻撃者が異なる新ＡＰ（ｎＡＰ'）に対してａｕ−ｒｅａを再実行することを試行する場合、ｎＡＲ'がｎＡＲと同一ではないと仮定すると、ｎＡＰ'はＡＲ（ｎＡＲ'）からＨＡＶを取得することができることになる。ハンドオフは、ｐＡＲがｎＡＲ'からａｕ−ｒｅａを受信するまで続行することになる（ＨＡＶは、ｎＡＲ'においてｐＡＲのＩＰｖ６アドレスと関連付けられる）。その結果、ｎＡＲに対して既にハンドオフが実行されているので、ｐＡＲはハンドオフ要求を処理できないことになる。従って、要求は拒否されることになる。

ｎＡＰから、例えば、ｎＡＰ'へ更に有効にハンドオフすることを可能にするために、ｎＡＰへのハンドオフの完了に続き、ＭＮは、図４に示されるように、第２のａｕ−ｒｅａメッセージをｎＡＰに送信することになる。これは、例えば、ＳｅＮＤプロトコルを使用する新しい鍵Ｋｒ'（ＭＮとｎＡＲとの間でネゴシエートされる）でセキュリティ保護され、空白のＭＡＣ宛先アドレスフィールドを再度含める。第２のａｕ−ｒｅａは、ｎＡＲ及びｐＡＲを参照して上述した処理、すなわち、３つの要素ベクトル［ＨＡＶ'、ＭＮ ＭＡＣアドレス、ＭＮ ＩＰＶ６アドレス］の生成、並びにｎＡＲのＩＰｖ６アドレスと共にベクトルを同一ＷＬＡＮドメイン内の全ての隣接ＡＲへの配信によって受信される。この新しい情報を受信すると、ピアＡＲは、ＭＮに対して現在記憶されているデータを新しいデータで置換する。

ハンドオフ準備フェーズは、実際のハンドオフフェーズが完了した後の任意の時間に発生し、時間が重要ではない（ハンドオフが更に発生する可能性はしばらくの間低いため）ことが理解されるであろう。そのようなハンドオフが更に発生する場合、今回は、ｎＡＰ'及びｎＡＲ'がＨＡＶ'に対して新しいａｕ−ｒｅａを検証し、ｎＡＲ'がハンドオフ要求をｎＡＲに送信することが繰り返される。従って、新ＡＲの下でＭＮが新ＡＰにハンドオフされる度に、新ＨＡＶが同一ＷＬＡＮドメイン内でＡＲに配信されることにより、その後、これらのＡＲ及び関連付けられているＡＰが、ハンドオフ要求を迅速にチェックすることを可能にする。

図５は、ＷＬＡＮドメイン内の種々のノード及びそれらの機能構成要素を概略的に示す図である。ＭＮ１は、メモリ２と、エアインタフェース４を介してＷＬＡＮとの通信を可能にするＷＬＡＮインタフェース３とを備えている。ＡＰ５は、プロセッサ６と、メモリ７と、ＡＰをＬＡＮ１０に接続するためのＷＬＡＮインタフェース８及びＬＡＮインタフェース９とを備えている。ＡＲ１１は、ＬＡＮインタフェース１２と、プロセッサ１３と、メモリ１４とを備えている。使用する際、ＡＲのメモリ１３は、ＭＮ ＭＡＣアドレス群及び対応するＨＡＶ群（ＡＲ内で生成されるかまたはピアＡＲにより供給される）を記憶し、プロセッサ１２は、ＨＡＶ群を算出して、及び比較する。ＡＰ５のメモリ７は、ＡＲ１１から要求され及び受信されるＨＡＶ値を一時的に記憶し、プロセッサ６はＨＡＶを算出して及び比較する。ＭＮのメモリ２は、タプル（ハンドオーバできるＡＰのＭＡＣアドレス）を記憶するように構成される。

本発明の範囲から逸脱せずに上述の実施形態に対して種々の変更がなされてもよいことは、当業者には理解されるだろう。

Claims (26)

1. モバイルノードをＷＬＡＮドメイン内で、旧アクセスルータに接続されている旧アクセスポイントから、新アクセスルータに接続されている新アクセスポイントにハンドオフする方法であって、
   前記モバイルノードと前記新アクセスポイントとのＭＡＣ認証の交換に続いて、前記モバイルノードから新アクセスポイントにＭＡＣ再関連付け要求を送信するステップと、
   前記再関連付け要求を前記新アクセスルータに転送するステップと、
   前記再関連付け要求をＩＰハンドオフ要求内で前記新アクセスルータから前記旧アクセスルータに送信するステップと、
   前記再関連付け要求を前記旧アクセスルータで認証するステップと、
   前記旧アクセスルータで受信され、かつ前記モバイルノードに向けられるＩＰパケットの前記新アクセルルータへのトンネリングを開始するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記新アクセスルータにおいて前記再関連付け要求の受信に続いて、発信元アドレスとして前記モバイルノードのＭＡＣアドレスを含む新再関連付け要求を新アクセスルータから新アクセスポイントに送信するステップと、
   前記新アクセスポイントに再関連付け応答を前記モバイルノードに送信させるステップと
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記アクセスルータは、前記モバイルノードに代わってプロキシモバイルＩＰに従うモビリティアクセスゲートウェイとして動作し、
   前記再関連付け要求を受信すると、前記新アクセスルータにおいて、新気付アドレスを前記モバイルノードに割り当てるステップと、
   ロケーション更新メッセージを前記モバイルノードのホームエージェントに送信するステップと
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記旧アクセスルータと前記モバイルノードとの間で共有されるシークレットを使用して、前記旧アクセスルータにおいて、前記再関連付け要求を認証するステップを更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記新アクセスポイントと前記新アクセスルータの内の一方あるいは両方において、前記モバイルノードによって送信される前記再関連付け要求を認証するステップを更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記モバイルノードの前記旧アクセスポイントへの接続に続いて、かつ前記新アクセスポイントへのハンドオフ前に、前記新アクセスルータを含む前記ＷＬＡＮドメイン内の隣接アクセスルータへのトークンを生成して、配信するステップと、
   それに続いて、前記トークンを使用して、前記新アクセスポイントと前記新アクセルルータの内の一方あるいは両方において、前記モバイルノードによって送信される前記再関連付け要求を認証するステップを実行するステップと
   を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記新アクセスポイントにおいてＭＡＣ再認証要求を受信すると、前記モバイルノードの前記ＭＡＣアドレスに関連付けられているトークンに対する要求を、前記新アクセスポイントから前記新アクセスルータへ送信するステップと、
   前記新アクセスルータが前記トークンを所有する場合、前記トークンを前記新アクセスポイントに送信して、該新アクセスポイントでキャッシュするステップと
   を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記新アクセスポイントと前記新アクセルルータの内の一方あるいは両方において、前記再関連付け要求の認証の成功に続いて、前記トークンをメモリキャッシュから削除するステップを更に備える
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 請求項４に従属する場合に、前記モバイルノードの前記旧アクセスポイントへの接続に続いて、かつ前記新アクセスポイントへのハンドオフ前に、空のＭＡＣ宛先フィールドを有し、かつ前記共有されるシークレットを使用して算出されたメッセージ完全性チェックを含む第２の再関連付け要求を前記モバイルノードから前記旧アクセスルータへ送信するステップを更に備え、
   前記旧アクセスルータにおいて、前記トークンを生成して、配信するステップは、前記第２の再関連付け要求に渡るハッシュ値を算出することを含み、
   前記新アクセスポイントと前記新アクセルルータの内の一方あるいは両方において、前記モバイルノードによって送信される前記再関連付け要求を認証するステップは、前記再関連付け要求の前記ＭＡＣ宛先アドレスフィールドをブランクにして、それによって得られるメッセージに渡る前記ハッシュ値を算出し、該ハッシュ値と、配信されたハッシュ値とを比較することを含んでいる
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. ＷＬＡＮドメイン内で使用され、かつ使用時には、前記ＷＬＡＮドメインのアクセスルータに接続されるアクセスポイントであって、
    当該アクセスポイントは、
    モバイルノードから接続要求を受信し、
    前記接続要求を受信した後、前記アクセスルータから前記モバイルノードに対する認証トークンを受信し、
    前記モバイルノードから再関連付け要求を受信し、
    前記再関連付け要求を使用してトークンを算出し、かつ
    前記モバイルノードを認証するために、算出された前記トークンを取得された認証トークンと比較する
    ように構成されている
    ことを特徴とするアクセスポイント。
11. 前記認証トークンを取得するために、前記アクセスルータに接続するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のアクセスポイント。
12. 前記認証トークンは、ルックアップキーとして、前記モバイルノードのＭＡＣアドレスを使用して、前記アクセスルータから取得される
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のアクセスポイント。
13. 前記再関連付け要求のすべてあるいは一部に渡ってハッシュ関数を適用することによって、前記認証トークンを算出するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のアクセスポイント。
14. 前記ハッシュを算出する前に、前記再関連付け要求のＭＡＣ宛先アドレスフィールドをブランクするように構成されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のアクセスポイント。
15. 前記認証トークンが一致する場合、前記再関連付け要求を前記アクセスルータへ転送するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載のアクセスポイント。
16. 前記モバイルノードに代わってＭＡＣレイヤプロキシとして動作する前記アクセスルータから、再関連付け要求を受信し、前記モバイルノードへ確認応答を送信するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載のアクセスポイント。
17. 旧アクセスルータに自身のＭＡＣアドレステーブルを更新させるために、前記モバイルノードが従前に接続していたアクセスポイントとのシグナリングを交換するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載のアクセスポイント。
18. 前記モバイルノードの認証の成功に続いて、前記認証トークンを削除するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載のアクセスポイント。
19. ＷＬＡＮ内で使用されるアクセスルータであって、
    当該アクセスルータは、
    使用時に、当該アクセスルータに接続される無線モバイルノードに対する認証トークンを生成し、
    同一ＷＬＡＮドメイン内で他のアクセスルータに前記認証トークンを配信し、
    次に、前記モバイルノードに対して前記他のアクセスルータとは別のアクセスルータから再関連付け要求を受信し、
    前記認証トークンを使用して前記再関連付け要求を認証し、
    前記関連付け認証要求を認証すると、前記他のアクセスルータに対してＩＰパケットのトンネリングを開始する
    ように構成されている
    ことを特徴とするアクセスルータ。
20. 前記モバイルノードから受信される再関連付け要求のすべてあるいはその一部にハッシュ関数を適用することによって、前記認証トークンを生成するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１９に記載のアクセスルータ。
21. 前記同一ＷＬＡＮドメイン内の別のアクセスルータから認証トークンを受信し、
    前記認証トークンとともに対応するモバイルノードＭＡＣアドレスをキャッシュし、
    更なる再関連付け要求が前記アクセスルータに接続されるアクセスポイントから受信される場合に、前記更なる再関連付け要求に渡るトークンを算出して、前記トークンをキャッシュされた前記認証トークンと比較することによって、前記更なる再関連付け要求を認証する
    ように構成されている
    ことを特徴とする１９または２０に記載のアクセスルータ。
22. 前記算出されたトークンと前記キャッシュされた認証トークンとが一致する場合、前記キャッシュされた認証トークンを削除するように構成されている
    ことを特徴とする請求項２１に記載のアクセスルータ。
23. ＷＬＡＮインタフェースを含むモバイルノードであって、
    当該モバイルノードとＷＬＡＮドメインの第１のアクセスルータとが共有シークレット所有している場合に、前記第１のアクセスルータに接続される第１のＷＬＡＮアクセスポイントに接続し、
    前記共有シークレットを使用して算出されたメッセージ完全性コードを含む再関連付け要求を、前記第１のアクセスポイントを介して前記第１のアクセスルータへ送信し、
    前記ＷＬＡＮドメイン内において、第２のアクセスポイントに接続されている第２のＷＬＡＮアクセスルータに接続し、かつ
    前記メッセージ完全性コードを含む更なる再関連付け要求を前記第２のアクセスポイントを介して前記第２のアクセスルータに送信する
    ように構成され、
    これによって、前記第２のアクセスポイント及び前記第２のアクセスルータの少なくとも一方は、前記更なる再関連付け要求に基づいてモバイルノードを認可する
    ことを特徴とするモバイルノード。
24. 前記第１のアクセスポイントに接続中に、前記モバイルノードがＩＰレイヤでのハンドオフを実行することができる前記ＷＬＡＮドメイン内の他のアクセスポイントに対応するＭＡＣアドレスのリストを、前記第１のアクセスポイントから受信するように構成されている
    ことを特徴とする請求項２３に記載のモバイルノード。
25. 前記認可に続いて、前記第２のアクセスルータと第２の共有シークレットをネゴシエートし、かつ
    前記第２の共有シークレットで安全に保護されているメッセージ完全性コードを含む更に別の再関連付け要求を送信する
    ように構成されている
    ことを特徴とする請求項２３または２４に記載のモバイルノード。
26. 旧アクセスポイントから新アクセスポイントへのハンドオフにおいてＷＬＡＮドメインの新アクセスポイント及びアクセスルータの少なくとも一方に対してモバイルノードを認証する方法であって、
    前記モバイルノードの前記旧アクセスポイントへの正常な接続に続いて、前記旧アクセスルータにおいてトークンを生成するステップと、
    同一ＷＬＡＮドメイン内で隣接アクセスルータにトークンを配信し、かつ前記隣接アクセスルータにおいて前記トークンをキャッシュするステップと、
    前記新アクセスポイント及び新アクセスルータの少なくともにおいて、前記モバイルノードからＭＡＣ再関連付け要求を受信すると、前記ＭＡＣ再関連付け要求を使用してテストトークンを算出し、前記テストトークンを従前に配信された前記トークンと比較し、前記テストトークンと前記トークンとが一致する場合に、認証対象の前記再関連付け要求を検証するステップと
    を備えることを特徴とする方法。

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