JP2013529418A

JP2013529418A - アイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法及びシステム

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Publication number: JP2013529418A
Application number: JP2013505311A
Authority: JP
Inventors: チェンイェンファン; リンチェン; フンシェ; ヤンリウ; ユーチンチェン; ルーガン; フイジャン
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2011131050A1; CN102238538A

Abstract

本発明はアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法とシステムを開示し、無線通信分野に属する。前記方法は、アイドルモードにある端末が、制御局がサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行うとき、前記端末と前記制御局がそれぞれ認証キーにより変形認証キーを生成し、変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することである。本発明によると、レガシーアクセスネットワークを導入するとき、端末がエアインタフェースキーの更新をうまく進めない課題を解決して、システムの安全性を高めている。

Description

本発明は無線通信分野に関し、具体的には、アイドル状態モードにおけるエアインタフェースキーの更新方法及びシステムに関する。

無線通信システムにおいて、基地局（ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ、ＢＳと略称）は特定された無線チャネルを利用して所定の地理範囲内に無線カバレッジを提供する。この地理範囲はセルと言われる。通常、理論的には、基地局がセルの中央に位置する。カバレッジの範囲により、基地局がマクロ基地局（ＭａｃｒｏＢＳ）とピコ基地局（ＰＩＣＯＢＳ）、及びフェムトセル基地局（ＦＥＭＴＯＣＥＬＬＢＳ）に分けられている。また、カバレッジや容量を拡張するために、移動局と基地局との間に１つ又は複数の中継局を配置することができる。移動局にとって、中継局は基地局に相当するものであり、移動局が１つのセルから他のセルに移動する場合、通信を保持するように、切替える必要がある。

サポートする通信プロトコルにより、基地局/中継局は、アドバンスト制御局とレガシー（伝統）制御局に分けられ、アドバンスト制御局は、アドバンストプロトコルをサポートする基地局/中継局（ＡｄｖａｎｃｅｄＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ/ＡｄｖａｎｃｅｄＲｅｌａｙＳｔａｔｉｏｎ、ＡＢＳ/ＡＲＳと略称）であり、レガシー制御局は、レガシープロトコルをサポートする基地局/中継局（ＹａｒｄｓｔｉｃｋＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ/ＹａｒｄｓｔｉｃｋＲｅｌａｙＳｔａｔｉｏｎ、ＹＢＳ/ＹＲＳ）である。互換性を考慮する技術において、アドバンスト制御局に対して、さらにそのフレームを第１領域と第２領域に分けて、そのうち、第２領域はレガシー通信プロトコルをサポートすることができるため、レガシー領域とも呼ばれ、第１領域はアドバンストプロトコルのみをサポートするため、アドバンスト領域とも呼ばれる。同様に、移動局に対しても、アドバンスト移動局（ＡｄｖａｎｃｅｄＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎ、ＡＭＳと略称）とレガシー移動局（ＹａｒｄｓｔｉｃｋＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎ、ＹＭＳと略称）があり、アドバンスト移動局は第１領域又は第２領域で動作することができるが、レガシー移動局は第２領域しかで動作することができない。レガシー移動局に対して、アドバンスト制御局の第２領域はレガシー制御局に相当する。また、アドバンスト移動局がレガシー制御局にアクセスされて動作する場合、レガシー制御局に対して、当該アドバンスト移動局はレガシー移動局に相当する。また、アドバンスト制御局はアドバンスト通信プロトコルのみをサポートすることができ、この場合、アドバンスト制御局は第１領域のみを有してもよい。

以下は、ＩＥＥＥ８０２.１６標準を例として、さらに説明する。ＩＥＥＥ８０２.１６標準はマイクロ周波数帯域に対して提出されたアドバンストエアインタフェース標準であり、それにより、物理層（ＰＨＹ）とメディアアクセス制御層（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ、ＭＡＣと略称）の規範が制定されていた。中継構造を含むＩＥＥＥ８０２.１６ｍは、現在ＩＥＥＥ８０２.１６標準の最も先進的な標準技術であり、ＩＥＥＥ８０２.１６ｍ（以下１６ｍと略称）はＩＥＥＥ８０２.１６ｅ（以下１６ｅと略称）、ＩＥＥＥ８０２.１６ｊ（以下１６ｊと略称）などのようなレガシー標準に基づいて構築されているものである。

上述のように、アドバンスト制御局（１６ｍプロトコルをサポートする基地局/中継局）が、レガシー移動局（１６ｅプロトコルをサポートする移動局）と両立してそれをサポートすることができ、同様に、アドバンスト制御局（１６ｍプロトコルをサポートする移動局）がレガシー制御局（１６ｅをサポートする基地局又は１６ｊをサポートする中継局）をも同時にサポートすることができる。第１領域（アドバンスト領域ともいい、１６ｍＺｏｎｅ、ＭＺｏｎｅと略称）が１６ｍにより定義されたアドバンストプロトコルをサポートし、第２領域（レガシー領域ともいい、ＬｅｇａｃｙＺｏｎｅ、ＬＺｏｎｅと略称）が１６ｅ/１６ｊのプロトコルをサポートすることができる。また、アドバンスト制御局はＭＺｏｎｅのみを含めてもよい。ＬＺｏｎｅとＭＺｏｎｅとを含む制御局を混合モードのアドバンスト制御局という。

一般的には、システムにおける制御局がレガシー制御局からアドバンスト制御局に進化された場合、制御局がアクセスするネットワーク（アクセスサービスネットワークともいい、ＡｃｃｅｓｓＳｅｒｖｉｃｅＮｅｔｗｏｒｋ、ＡＳＮと略称）もそれに応じてレガシー（伝統）ネットワークからアドバンストネットワークに進化する。但し、実際のシステムにおいて、制御局とネットワークの進化速度が同期でない場合、または市場の発展により早めにアドバンスト技術を利用することが求められた場合、制御局はアドバンスト制御局であるが、アクセスサービスネットワークがレガシーネットワークであることになってしまう。このとき、アドバンスト端末側とアドバンス制御局のエアインタフェースにて何らの変更もせずに、アドバンストプロトコルを直接用いると、後続のレガシーネットワークとの通信過程において問題が発生する可能性がある。

例えば、節電のために、移動端末（端末、移動局ともいう）がアイドル（Ｉｄｌｅ）モードに入り、この後、移動端末が離散の間隔のみで周期的に下り方向ブロードキャストデータを受信し、且つ複数の制御局の間で移動する過程において、切替やネットワーク再進入をする必要がなく、必要な時のみ制御局に対して位置情報を更新すればよい。移動端末がネットワーク再進入するように制御局に呼び出された場合、又は移動端末には送信しようとするデータがある場合、移動端末はアイドルモードを終了しネットワークに再進入する。

システムの安全性を高めるために、アイドルモードにある移動端末が位置更新又はアイドルモード終了をしてネットワークの再進入をする場合、エアインタフェースのキーを更新しなければならない。ＩＥＥＥ８０２.１６ｍシステムにて定義されたエアインタフェースキーは、マスターセッションキー（ＭａｓｔｅｒＳｅｓｓｉｏｎＫｅｙ、ＭＳＫと略称）ペアワイズマスターキー（ＰａｉｒｗｉｓｅＭａｓｔｅｒＫｅｙＰＭＫと略称）、認証キーＡＫ、メッセージ完全性保護キー（ＣＭＡＣＫＥＹＳ、ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕ及びＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄを含み、ここで、ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕは上がりリンクの管理メッセージの完全性を保護し、ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄは下りリンクの管理メッセージの完全性を保護する）、トラフィックストリーム暗号化キー（ＴｒａｆｆｉｃＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＫｅｙ、ＴＥＫと略称）などがある。

レガシー制御局/端末とアドバンスト制御局/端末は、安全性処理において、大きな差がある。１６ｅと１６ｍ標準を例として、移動端末と制御局のキーの生成方法は２つの標準において全く異なっている。レガシーアクセスネットワークを導入し、且つ８０２.１６ｍのキー派生がそれに応じて修正されてから、移動端末がアイドルモードに入った場合、レガシーネットワーク及び/又はアドバンストネットワークにアクセスする制御局の間で移動するとき、移動端末がキー更新を順調に行うことができず、システムにセキュリティリスクが存在する可能性がある。

本発明は、少なくとも上記課題を解決するように、アイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法及びシステムを提供することを主な目的とする。

本発明の１つの方面によると、アイドルモードにある端末が制御局のサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行う時、端末と制御局がそれぞれ認証キーにより変形認証キーを生成し、変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することを含むアイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法を提供する。

位置更新は端末が制御局に呼び出されてから行う位置更新であり、又は端末が自発的に行う位置更新であり、ネットワーク再進入は、端末が制御局に呼び出されてから行うネットワーク再進入、又は端末が自発的に行うネットワーク再進入であることが好ましい。

端末が認証キーにより変形認証キーを生成することは、端末がアドバンストネットワーク再進入のカウンタを保存した場合、端末がアドバンストネットワーク再進入のカウンタを逓増し、現在のアドバンストネットワーク再進入カウンタの値と認証キーにより変形認証キーを生成することと、端末がレガシーネットワーク再進入のカウンタを保存した場合、端末がレガシーネットワーク再進入カウンタの値をアドバンストネットワーク再進入カウンタに割当て、アドバンストネットワーク再進入のカウンタを逓増し、或いは、端末がまずレガシーネットワーク再進入のカウンタを逓増し、それから逓増されたレガシーネットワーク再進入カウンタの値をアドバンストネットワークカウンタに割り当て、次に端末がアドバンストネットワークカウンタの値と認証キーにより変形認証キーを生成することとを含むことが好ましい。

制御局は、端末が前回位置更新を行なったときの制御局、又はアイドルモードになって位置更新を行なっていない制御局であり、認証キーは端末と制御局とが前回用いられた認証キーであることが好ましい。

制御局がレガシーアクセスネットワークにアクセスして、端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、さらに端末が端末識別子とアドバンスト制御局識別子に基づき、認証キーを算出することを含むことが好ましい。

制御局は認証キーにより変形認証キーを生成することは、制御局が認証器又は呼び出し制御器から端末のセキュリティに関する、認証キーとレガシーネットワーク再進入カウンタの値を含むコンテキストを取得することと、制御局がレガシーネットワーク再進入カウンタの値をアドバンストネットワーク再進入カウンタに割当て、認証キーとアドバンスインターネット再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、を含むことが好ましい。

端末が前回位置更新を行なった又はアイドルモードになって位置更新を行なっていないサービス制御局がアドバンストアクセスネットワークにアクセスして、制御局がアドバンストアクセスネットワークにアクセスし、端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、端末が端末識別ハッシュ値と制御局識別子により認証キーを算出することをさらに含むことが好ましい。

アドバンスト制御局は認証キーにより変形認証キーを生成することは、制御局が認証器又は呼び出し制御器から端末のセキュリティに関する、認証キーとレガシーネットワーク再進入カウンタの値を含むコンテキストを取得することと、認証器又は呼び出し制御器が端末識別ハッシュ値と制御局識別子により認証キーを算出することと、アドバンスト制御局が認証キーとアドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、を含むことが好ましい。

制御局がアドバンストネットワークにアクセスして、端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、端末がランダム数を生成し、ランダム数と端末識別子により端末識別ハッシュ値を生成することと、端末が端末識別ハッシュ値と制御局識別子により認証キーを算出することをさらに含むことが好ましい。

当該方法は、端末が制御局に端末識別ハッシュ値を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することとを含み、ここで、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することは、制御局が認証器又は呼び出し制御器に端末識別ハッシュ値を載せているコンテキスト請求情報を送信することと、制御局が認証器又は呼び出し制御器により戻された、認証器又は呼出し制御器が端末識別ハッシュ値と制御局識別子により算出された認証キー、及びアドバンストネットワーク再進入カウンタの値を受信することと、制御局が認証キーとアドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、をさらに含むことが好ましい。

当該方法は、端末が制御局にランダム数を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することとを含み、ここで、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することは、制御局が認証器又は呼び出し制御器にランダム数を載せているコンテキスト請求メッセージを送信することと、制御局が認証器又は呼び出し制御器により戻された、認証器又は呼び出し制御器がランダム数により生成した端末識別ハッシュ値と制御局識別子に従い算出された認証キー、及びアドバンストネットワークカウンタの値を受信することと、制御局が認証キーとアドバンストネットワークカウンタの値により変形認証キーを生成することとを含むことが好ましい。

当該方法は、端末が制御局にランダム数を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することとをさらに含み、ここで、制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することは、制御局がランダム数により端末識別ハッシュ値を生成し、認証器又は呼び出し制御器に端末識別ハッシュ値を載せているコンテキスト請求メッセージを送信することと、制御局が認証器又は呼び出し制御器により戻された、認証器又は呼び出し制御器が端末識別ハッシュ値と制御局識別子により算出された認証キー、及びアドバンストネットワーク再進入カウンタの値を受信することと、制御局が認証キーとアドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することを含むことが好ましい。

エアインタフェースキーはメッセージ完全性保護キーを含み、端末及び制御局が変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することは、端末が変形認証キーによりメッセージ完全性保護キーを生成し、メッセージ完全性保護キーを用い距離測定請求メッセージの請求メッセージ完全性検証コードを生成し、距離測定請求メッセージを介し請求メッセージ完全性検証コードを制御局に送信することと、制御局が変形認証キーによりメッセージ完全性保護キーを生成し、生成したメッセージ完全性保護キーにより請求メッセージ完全性検証コードを検証し、検証にパスした場合、自身のメッセージ完全性保護キーを用い距離測定応答メッセージの応答メッセージ完全性検証コードを生成し、距離測定応答メッセージを介して応答メッセージ完全性検証コードを端末に送信することと、端末が自身のメッセージ完全性保護キーを用い、応答メッセージ完全性検証コードを検証し、検証にパスした場合、エアインタフェースキーの更新が終了することとを含むことが好ましい。

エアインタフェースはさらにトラフィックストリーム暗号化キーを含む。端末と制御局が変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することは、端末と基地局とがそれぞれ変形認証キーによりトラフィックストリームの暗号化キーを生成し、制御局がトラフィックストリームの暗号化キーを用い、距離測定応答メッセージを暗号化して、端末がトラフィックストリーム暗号化キーを用い受信した距離測定応答メッセージに対して暗号解読をすることとをさらに含むことが好ましい。

本発明のもう１つの方面によると、アイドルモードにある場合、制御局のサービスセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行うとき、認証キーにより変形認証キーを生成し、前記変形認証キーによりエアインタフェースキーを更新する端末と、端末がアイドルモードにある場合、自身のサービスセルにて更新又はネットワーク再進入を行うとき、認証キーにより変形認証キーを生成し、変形認証キーによりエアインタフェースキーを更新する制御局とを含むアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新システムを提供している。

本発明によると、認証キーに基づき変形認証キーを導出して、変形認証キーを用いエアインタフェースキー（メッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを含む）を生成して、エアインタフェースキーの更新をすることで、レガシーアクセスネットワークを導入する場合、端末がエアインタフェースキーの更新がうまく行うことができないことを解決して、システムの安全性を高めている。

本発明の実施例に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例１に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例２に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例３に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例４に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例５に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例６に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。本発明の実施例８に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。

以下に説明する図面は、本発明をさらに理解するために提供され、本願の一部を構成し、本発明の好適の実施例及びその説明は本発明を解釈するものであり、本発明を不当に限定するものではない。
以下図面を参照しながら、実施例を結合して本発明を詳しく説明する。なお、本願の実施例および実施例の特徴は、互いに衝突しない限り、互いに組み合わせることができる。

無線通信システムは端末と制御局とを含み、本発明の実施例に係る制御局はアドバンスト制御局であってもよく、レガシー制御局であってもよい。アドバンスト制御局である場合、アドバンスト領域のみを用いるアドバンスト制御局であってもよく、アドバンスト領域を用いる混合モードのアドバンスト制御局であってもよい。本発明の実施例に係る制御局はＩＥＥＥ８０２．１６ｍ標準とＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準をサポートする。以下に説明する本発明の各実施例はいずれも当該無線通信システムに基づいて実施されるものである。

図１は本発明の実施例に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。図１に示すように、以下のステップが含まれている。

ステップＳ１０２：アイドルモードにおける端末が制御局のサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行う場合、当該端末と制御局はそれぞれ認証キー（ＡｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎＫｅｙ、ＡＫと略称）により変形認証キーＡＫ^*を生成する。

ここで、ＡＫは認証キーであり、ＰＭＫにより導出される：ＡＫ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＰＭＫ,ＭＳＩＤ^*｜ＢＳＩＤ｜“ＡＫ”,１６０）、又はＡＫ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＰＭＫ,ＭＳＩＤ｜ＢＳＩＤ｜“ＡＫ”,１６０）。引用符内は文字列である。

ここで、Ｄｏｔ１６ＫＤＦはＩＥＥＥ８０２.１６により定義されたセキュリティアルゴリズムであり、詳しくは８０２.１６-２００５を参照することができる。ＢＳＩＤは基地局（又は制御局）識別子の略称である。ここで、ＰＭＫはＭＳＫにより導出される。即ち、ＰＭＫ＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ（ＭＳＫ、１６０）。ここで、Ｚ＝Ｔｒｕｎｃａｔｅ（ｘ,ｙ）という定義はＩＥＥＥ８０２.１６-２００５に説明したように、ｙ≦ｘである場合のみ、Ｚがｘの後ろからｙ個目である。

ＭＳＫは、ＩＥＥＥ８０２.１６により定義された全てのキーのルートキーであり、端末と認証認可アカウンティングサーバ（ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＡｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇＳｅｒｖｅｒ、ＡＡＡＳｅｒｖｅｒと略称）が拡張認証プロトコル（ＥｘｔｅｎｓｉｂｌｅＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ、ＥＡＰと略称）の認証及び認可を行う過程に、それぞれ生成されたものである。

ＡＭＳＩＤは、端末識別子（ＡｄｖａｎｃｅｄＭｏｂｉｌｅＳｔａｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ、ＡＭＳＩＤと略称、通常端末ＭＡＣアドレスである）の略称である。ＡＭＳＩＤ^*はＡＭＳＩＤのハッシュ演算値である。ＡＭＳＩＤ^*は、端末識別子（ＡＭＳＩＤ）がエアインタフェースにてクリアで伝送することを保護し、アタッカーにより当該アドレスが取得され端末のプライバシーが脅かされることを回避するために８０２.１６ｍから導入されたものである。ＡＭＳＩＤ^*の計算方法は以下の通りである。
ＡＭＳＩＤ^*＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＡＭＳＩＤ｜８０-ｂｉｔｚｅｒｏｐａｄｄｉｎｇ、ＮＯＮＣＥ＿ＭＳ,４８）

ここで、ＮＯＮＣＥ_ＭＳは最初にネットワークに進入したとき、端末により生成されたランダム数であり、当該ランダム数が後ほどの３回のハンドシェークにおいて、端末から制御局に送信される。

ＡＫ^*はＡＫの変形であり、本発明の実施例においてそれを変形認証キーといい、制御局が受信したＡＫとＡＫ_ＣＯＮＵＴにより算出される。その計算方法は、ＡＫ^*＝Ｆ（ＡＫ,ＡＫ_ＣＯＮＵＴ｜“ＡＫ^*”,１６０）である。ここで、Ｆは特定のキー導出関数で、ＩＥＥＥ８０２．１６-２００５にて定義されたＤｏｔ１６ＫＤＦ関数であってもよく、必要に応じて改めて定義してもよい。アドバンストネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴとレガシーネットワーク再進入カウンタＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴはそれぞれ１６ｍシステムと１６ｅシステムに用いるカウンタであり、両者の役割はほぼ同様であり、切替、ネットワーク再進入、又は位置更新する際に、同一のＢＳ-ＭＳペアが異なるキーを生成するように確保することに用いる。

ステップＳ１０４：当該端末と制御局はそれぞれＡＫ^*により各自のエアインタフェースキーを更新する。本実施例に係るエアインタフェースキーはメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＫＥＹs及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを含む。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ標準において、ＣＭＡＣＫＫＥＹsの計算方法は、
ＣＭＡＣＫ_ＫＥＹ_Ｕ｜ＣＭＡＣＫ_ＫＥＹ_Ｄ-Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＡＫ^*“ＣＭＡＣ_ＫＥＹＳ”２５６）である。

ＴＥＫは、端末と制御局との間で転送されるデータのプライバシーを保護するために、ユーザデータを暗号化することに用いる。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ標準にて、ＴＥＫは端末と制御局によりそれぞれ生成されたものであり、計算方法は以下の通りである。
ＴＥＫ＝Ｄｏｔ１６ＫＤＦ（ＡＫ^*ＳＡＩＤＣＯＵＮＴＥＲ_ＴＥＫ-ｉ｜“ＴＥＫ”,１２８）

ここで、ＳＡＩＤは当該ＴＥＫに関連するセキュリティアライアンスの識別子であり、ＣＯＵＮＴ_ＴＥＫは、同一セキュリティアライアンスに属するＴＥＫを導出するためのカウンタである。新しいＡＫが導出された場合、ＣＯＵＮＴ_ＴＥＫを０として、その後、新しいＴＥＫが生成されるごとに、当該カウンタが１を逓増する。

本発明の実施例における位置更新は、端末が制御局に呼び出されるときに行う位置更新であってもよく、端末が自発的に行う更新であってもよい。例えば、端末が長い間位置更新を行っていない場合に、自発的に位置更新を行うことができる。上記ネットワーク再進入は端末が制御局に呼び出される際に行うネットワーク再進入であってもよく、端末が自発的に行うネットワーク再進入であってもよい。例えば、端末が送信しようとするデータがある場合、自発的にネットワーク再進入することができる。

本実施例の端末がアイドルモードに入ってから、レガシーネットワーク及び/又はアドバンストネットワークにアクセスする制御局の間で移動する場合、端末と制御局がＡＫによりＡＫ^*を生成し、ＡＫ^*により各自のエアインタフェースキーを更新することで、レガシーアクセスネットワークを導入するとき、端末がエアインタフェースキーの更新をうまく進められないことが解決され、節電の目的が実現された。

実施例１
図２は本発明の実施例１に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースの更新方法のフローチャートである。図２に示すように、以下のステップが含まれる。

ステップＳ２０２：端末がまずアドバンストネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増して、ＡＫと更新されたＡＫ_ＣＯＵＮＴ値により変形認証キーＡＫ^*を計算する。

本ステップにおいて、端末が保存したのは、ＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、端末がまずＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してから逓増し、或いは、まずＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴを逓増してから、ＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換することができる。

ステップＳ２０４：当該端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ２０６：当該端末が制御局に対して、距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて計算された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣを載せる。

ステップＳ２０８：制御局が距離測定請求メッセージを受信してから、認証器又は呼び出し制御器から当該端末のセキュリティに関連するコンテキストを取得する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、直接認証器又は呼び出し制御器に当該端末のセキュリティに関連するコンテキストを取得する、または当該制御局が呼び出し制御器を介して認証器に端末のセキュリティに関連するコンテキストを請求することができる。呼び出し制御器又は認証器により戻された当該端末のセキュリティに関連するコンテキストは、認証キーＡＫ、アドバンストネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴ又はレガシーネットワーク再進入カウンタＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＹを含む。

ステップＳ２１０：制御局がＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴ値によりＡＫ^*を計算する。

制御局が受信したのは、ＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、制御局がＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換する。制御局が受信したのは、ＡＫ_ＣＯＵＮＴである場合、変換する必要がない。制御局がＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴ値によりＡＫ^*を計算し、計算式は上記実施例の方法を参照することができるため、ここで詳しく説明しない。

ステップＳ２１２：制御局はＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを導出する。

ステップＳ２１４：制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せられているＣＭＡＣを検証する。

ステップＳ２１６：制御局はＣＭＡＣが正確であると検証し、端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージは更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣを載せて完全性保護をする。或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対し暗号化して完全性保護を行なっても良い。

端末が受信した距離測定応答メッセージは完全性保護のみをした場合、端末が受信した距離測定応答メッセージに対して生成されたメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて、ＣＭＡＣ検証を行い、受信した距離測定応答メッセージは同時に暗号化と完全性保護が行われた場合、端末が当該メッセージに対して、トラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを用いて暗号解読をするとともに、当該メッセージの完全性を検証する。検証が成功した場合、端末と制御局のキー更新が成功する。端末が位置更新を行なった場合、距離測定応答メッセージにより呼出グループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新することもできる。端末がアイドルモードを終了し、ネットワークに再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入プロセスを行う。

本実施例に係る方法は、端末の今回の操作と、前回位置更新を行なった制御局又は端末が前回アイドルモードに入ったサービス制御局（端末がアイドルモードに入ってから位置更新を行なっていない）とは同一の制御局である場合に適用してもよいが、同一の制御局ではない場合に適用してもよい。ただし、既存のＡＫによりＡＫ*を導出することができるとシステムにて規定されている。

本実施例に係る端末がアイドルモードに入ってから、割り当てられた呼出し周期と呼出しオフセット情報により周期的に呼出しモニター間隔において呼出しブロードキャストメッセージを受信する。呼出しブロードキャストメッセージはアドバンスト制御局により周期的に送信される。当該メッセージには、位置更新又はアイドルモードを終了し、ネットワーク再進入を請求する端末呼出し識別子（例：１６ｍの中の登録解除識別子、又は１６ｅの中の端末ＭＡＣアドレスハッシュ値）情報を含む。端末が受信した呼出しブロードキャストメッセージに自分と配合するような呼出し識別子が含まれているか否かにより呼び出されているか否かを判定する。端末が呼び出された場合、呼出しメッセージの中の指示により位置更新又はネットワーク再進入の操作を行う。ネットワーク再進入の場合、端末がアイドルモードを終了する。また、端末が送信しようとするデータがある場合、いつでもネットワーク再進入を行い、アイドルモードを早めに終了することができる。このような場合、端末が上記ステップＳ２０２を実行することになる。

本実施例において、無線通信システムにてアイドルモードにある端末が位置更新又はネットワーク再進入をする際に、エアインタフェースキーの更新のプロセスを提供した。当該方法は、端末がレガシーアクセスネットワーク/アドバンストアクセスネットワークにアクセスする制御局を介し、アイドルモードに入り、アドバンストアクセスネットワーク/レガシーアクセスネットワークにアクセスする制御局を介して位置更新又はネットワーク再進入を行う場合に適用される。当該方法は、端末がレガシーアクセスネットワークの間、又はアドバンストアクセスネットワークの間にアイドルモードに入ったり、位置更新や制御局までネットワーク再進入したりする場合にも適用される。

本実施例において、端末が用いるＡＫが更新する必要がなく、元のＡＫを用いて、ＡＫに基づきＡＫ^*を導出し、ＡＫ^*を用いメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、システムの安全性が高められる。

実施例２
図３は本発明の実施例２に係るアイドルモードにあるエアインタフェースの更新方法のフローチャートである。図３に示すように、当該方法において、アイドルモードに入った端末が位置更新又はネットワーク再進入をするとき、現在の制御局がアクセスしているアクセスネットワークがどんなタイプであるかを判断し、現在の制御局がレガシーアクセスネットワークである場合、以下のステップを実行する。

ステップＳ３０２：端末が現在の制御局のＡＢＳＩＤと端末のＡＭＳＩＤに基づき、ＡＫを計算する。

ステップＳ３０４：端末が保存するのはＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、ＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換して、ネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増して、更新されたＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴにより変形認証キーＡＫ^*を計算する。ここで、ＡＫの計算とＡＫ_ＣＯＵＮＴの逓増は前後順序がない。

ステップＳ３０６：端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ３０８：端末が制御局に距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い算出された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣを載せている。

ステップＳ３１０：制御局は距離測定請求メッセージを受信してから、認証器又は呼出し制御器に当該端末のセキュリティに関するコンテキストを請求する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを取得するように請求をすることができる。

ステップＳ３１２：呼出し制御器または認証器は制御局のＡＢＳＩＤと端末のＡＭＳＩＤによりＡＫを計算する。

ステップＳ３１４：呼出し制御器又は認証器が当該端末のセキュリティに関するコンテキストを戻す。例えばＡＫ、ＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴ。

ステップＳ３１６：制御局は呼出し制御器又は認証器から取得したＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換して、ＡＫ、ＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。

ステップＳ３１８：制御局はＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを導出する。

ステップＳ３２０：制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せているＣＭＡＣを検証する。

ステップＳ３２２：ＣＭＡＣの検証が成功した場合、制御局は端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージには更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣを載せて完全性保護をし、或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対して暗号化して完全性保護を行なっても良い。

端末が受信した距離測定応答メッセージは完全性保護のみをした場合、端末が受信した距離測定応答メッセージに対して生成されたメッセージ完全性保護キーを用いて、ＣＭＡＣ検証を行い、受信した距離測定応答メッセージは同時に暗号化と完全性保護が行われた場合、端末が当該メッセージに対して、トラフィックストリーム暗号化キーを用いて暗号解読をするとともに、当該メッセージの完全性を検証する。検証が成功した場合、端末と制御局のキー更新が成功する。端末が位置更新を行なった場合、距離測定応答メッセージの中の情報により呼出グループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新することができる。端末がアイドルモードを終了し、ネットワークに再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入プロセスを行う。

本実施例と実施例１との区別は、本実施例の端末が位置更新又はネットワーク再進入をする場合に用いるＡＫを更新する必要があり、ＡＫを更新した上で、ＡＫ^*を導出し、最後にＡＫ^*を用いメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースの更新が行われ、システムの安全性が高められていたことである。

実施例３
図４は本発明の実施例３に係るアイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。図４に示すように、当該方法の端末がアイドルモードに入る時や、位置更新をする時に、呼出し制御器又は認証器に端末のＡＭＳＩＤ^*情報が保存されている。アイドルモードに入った端末が位置更新又はインターネット再進入をするとき、現在の制御局と、前回位置更新を行なった制御局又は端末がアイドルモードに入る前にサービスした制御局（端末がアイドルモードに入ってから位置更新を行なっていない場合）とがアクセスするアクセスネットワークは同一のタイプであるか否かを判断し、いずれもアドバンストアクセスネットワークである場合、以下のステップを実行する。

ステップＳ４０２：端末が現在の制御局のＡＢＳＩＤと端末のＡＭＳＩＤ^*情報に基づき、ＡＫを計算する。

ステップＳ４０４：端末がアドバンストネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増して、更新されたＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴにより変形認証キーＡＫ^*を計算する。
ここで、ＡＫの計算とＡＫ_ＣＯＵＮＴの逓増は前後順序がない。

ステップＳ４０６：端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ４０８：端末が制御局に距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い算出された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣを載せている。

ステップＳ４１０：制御局は距離測定請求メッセージを受信してから、認証器又は呼出し制御器に当該端末のセキュリティに関するコンテキストを請求する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、直接認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを請求し、或いは、制御局が呼び出し制御器を介して認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを請求することができる。

ステップＳ４１２：呼出し制御器または認証器は制御局のＡＢＳＩＤと端末のＡＭＳＩＤ^*によりＡＫを計算する。

ステップＳ４１４：呼出し制御器又は認証器が例えばＡＫ、ＡＫ_ＣＯＵＮＴのような当該端末に関するコンテキストを戻す。

ステップＳ４１６：制御局が呼出し制御器又は認証器から戻されたＡＫ、ＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。

ステップＳ４１８：制御局はＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを導出する。

ステップＳ４２０：当該制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せられているＣＭＡＣを検証する。

ステップＳ４２２：ＣＭＡＣの検証が成功した場合、制御局は端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージは更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣを載せて完全性保護をする。或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対して暗号化して完全性保護を行なってもよい。

端末が受信した距離測定応答メッセージは完全性保護のみをした場合、端末が受信した距離測定応答メッセージに対して生成されたメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて、ＣＭＡＣ検証を行い、受信した距離測定応答メッセージは同時に暗号化と完全性保護が行われた場合、端末が当該メッセージに対して、トラフィックストリームＴＥＫ暗号化キーを用いて暗号解読をするとともに、当該メッセージの完全性を検証する。検証が成功した場合、端末と制御局のキー更新が成功する。端末が位置更新を行なった場合、距離測定応答メッセージにより呼出グループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新することができる。端末がアイドルモードを終了し、ネットワークに再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入プロセスを行う。

本実施例と実施例２の区別は、本実施例の端末がＡＫを更新するときに用いるのは端末のＡＭＳＩＤ*であるのに対して、実施例２にてＡＫを更新するときに用いるのはＡＭＳＩＤであることである。

本実施例はＡＫを更新する上でＡＫ^*を導出して、さらにＡＫ^*を用いメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、システムの安全性が高められていた。

実施例４
図５は本発明の実施例４に係るアイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。図５に示すように、当該方法における端末がアイドルモードに入る時、又は前回位置更新をした時にサービスした制御局がアクセスしたアクセスネットワークはレガシーアクセスネットワークであり、端末が位置更新又はネットワーク再進入をしようとするとき、現在の制御局がアクセスするアクセスネットワークのタイプを判断し、アドバンストアクセスネットワークである場合、以下のステップを実行する。

ステップＳ５０２：端末が端末側ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳを生成し、ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳにより端末識別ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*を生成して、ＡＭＳＩＤ*と現在制御局の識別子ＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを算出する。

ステップＳ５０４：端末がＡＫ及び更新されたＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。
端末が保存したのはＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、端末がＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してから、ネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増し、或いは、まずＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴを逓増し、それからＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してもよい。ここで、ＡＫの計算とＡＫ_ＣＯＵＮＴの逓増は前後順序がない。

ステップＳ５０６：端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ５０８：端末が制御局に距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて算出された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣ及びＡＭＳＩＤ^*情報を載せている。

ステップＳ５１０：制御局は距離測定請求メッセージを受信してから、認証器又は呼出し制御器に当該端末のセキュリティに関するコンテキストを請求する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、直接認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストの請求をする、又は制御局が呼び出し制御器を介して認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを請求することができる。ここで、呼び出し制御器又は認証器に送信するコンテキスト請求メッセージは、ＡＭＳＩＤ^*情報を含む。

ステップＳ５１２：呼出し制御器または認証器は請求メッセージに含むＡＭＳＩＤ*と制御局のＡＢＳＩＤによりＡＫを計算する。

ステップＳ５１４：呼出し制御器又は認証器は、例えばＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴのような当該端末に関するコンテキストメッセージを戻す。

ステップＳ５１６：制御局が呼出し制御器又は認証器から戻されたＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。

ステップＳ５１８：制御局はＡＫ*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを導出する。

ステップＳ５２０：制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せられているＣＭＡＣを検証する。

ステップＳ５２２：ＣＭＡＣの検証が成功した場合、制御局は端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージは更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣを載せて完全性保護をし、或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対して暗号化して完全性保護を行なってもよい。

端末が受信した距離測定応答メッセージは完全性保護のみをした場合、端末が受信した距離測定応答メッセージに対して生成されたメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて、ＣＭＡＣ検証を行い、受信した距離測定応答メッセージは同時に暗号化と完全性保護が行われた場合、端末が当該メッセージに対して、トラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを用いて暗号解読をするとともに、当該メッセージの完全性を検証する。検証が成功した場合、端末と制御局のキー更新が成功する。端末が位置更新を行なった場合、距離測定応答メッセージの情報により呼出グループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新することができる。端末がアイドルモードを終了し、ネットワークに再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入プロセスを行う。

本実施例と実施例３との区別は、端末がまずＡＭＳＩＤ^*を生成し、それからＡＭＳＩＤ^*とＡＭＳＩＤに基づき、ＡＫを更新し、更新されたＡＫに基づき、ＡＫ^*を計算して、さらにＡＫ^*を用いてメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はＴＥＫを計算することである。

本実施例の端末はランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳにより端末識別子ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*を生成し、ＡＭＳＩＤ^*とＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを更新し、ＡＫを更新した上でＡＫ^*を導出して、ＡＫ^*を用いてメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、システムの安全性が高められていた。

実施例５
図６は本発明の実施例５に係るアイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。図６に示すように、当該方法の端末がアイドルモードに入る時、又は前回位置更新をした時にサービスした制御局がアクセスしたアクセスネットワークはレガシーアクセスネットワークである場合、端末が位置更新又はネットワーク再進入をしようとするとき、現在の制御局がアクセスするアクセスネットワークのタイプを判断し、アドバンストアクセスネットワークである場合、以下のステップを実行する。

ステップＳ６０２：端末が端末側ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳを生成し、ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳにより端末ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*を生成して、ＡＭＳＩＤ^*と現在制御局の識別子ＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを算出する。

ステップＳ６０４：端末がＡＫ及び更新されたＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。
端末が保存したのはＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、端末がＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してから、ネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増し、あるいは、まずＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴを逓増し、それからＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してもよい。ここで、ＡＫの計算とＡＫ_ＣＯＵＮＴの逓増は前後順序がない。

ステップＳ６０６：端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ６０８：端末が制御局に距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて算出された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣ及び端末側ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳ情報を載せている。

ステップＳ６１０：制御局は距離測定請求メッセージを受信してから、距離測定請求メッセージに載せられているＮＯＮＣＥ_ＡＭＳ情報及び端末のＡＭＳＩＤ情報によりＡＭＳＩＤ^*を生成する。

ステップＳ６１２：制御局が距離測定請求メッセージを受信してから、認証器または呼び出し制御器に当該端末のセキュリティに関するコンテキストを請求する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、直接認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを請求し、あるいは、制御局が呼び出し制御器を介して端末のセキュリティに関するコンテキストを請求することができる。ここで、呼び出し制御器又は認証器により送信したコンテキスト請求メッセージには、制御局により生成されたＡＭＳＩＤ^*情報が含まれている。

ステップＳ６１４：呼出し制御器又は認証器はコンテキスト請求メッセージに含まれるＡＭＳＩＤ^*と制御局のＡＢＳＩＤ情報により、ＡＫを計算する。

ステップＳ６１６：呼出し制御器又は認証器は、例えばＡＫ、ＡＫ_ＣＯＵＮＴのような端末に関するコンテキスト情報を戻す。

ステップＳ６１８：制御局は呼出し制御器又は認証器から戻されたＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴ情報によりＡＫ^*を計算する。

ステップＳ６２０：制御局はＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを導出する。

ステップＳ６２２：制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せられているＣＭＡＣを検証する。
ステップＳ６２４：ＣＭＡＣの検証が成功した場合、制御局は端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージは更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣをのせて完全性保護をし、或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対して暗号化して完全性保護を行なってもよい。

端末が受信した距離測定応答メッセージは完全性保護のみをした場合、端末が受信した距離測定応答メッセージに対して生成されたメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳを用いて、ＣＭＡＣの検証を行い、受信した距離測定応答メッセージは同時に暗号化と完全性保護が行われた場合、端末が当該メッセージに対して、トラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを用いて暗号解読をするとともに、当該メッセージの完全性を検証する。検証が成功した場合、端末と制御局のキー更新が成功する。端末が位置更新を行なった場合、距離測定応答メッセージの情報により呼出グループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新することができる。端末がアイドルモードを終了し、ネットワークに再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入プロセスを行う。

本実施例の制御局が端末の距離測定請求メッセージを受信してから、ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳにより端末識別子ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*を生成し、ＡＫを更新する上で、ＡＫ^*を導出して、さらにＡＫ^*を用いて、メッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、システムの安全性が高められていた。

実施例６
図７は本発明の実施例６に係るアイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法のフローチャートである。図７に示すように、当該方法の端末がアイドルモードに入る時、又は前回位置更新をした時にサービスした制御局がアクセスしたアクセスネットワークはレガシーアクセスネットワークである場合、当該端末が位置更新又はネットワーク再進入をしようとするとき、現在の制御局がアクセスするアクセスネットワークのタイプを判断し、アドバンストアクセスネットワークである場合、以下のステップを実行する。

ステップＳ７０２：端末が端末側ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳを生成し、ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳにより端末ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*を生成して、さらにＡＭＳＩＤ^*と現在制御局の識別子ＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを算出する。

ステップＳ７０４：端末がＡＫ及び更新されたＡＫ_ＣＯＵＮＴによりＡＫ^*を計算する。

端末が保存したのはＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴである場合、端末がＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してから、ネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴの値を逓増し、或いは、まずＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴを逓増し、それからＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換してもよい。

ここで、ＡＫの計算とＡＫ_ＣＯＵＮＴの逓増は前後順序がない。
ステップＳ７０６：端末がＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェースキーを計算する。

ステップＳ７０８：端末が制御局に距離測定請求メッセージを送信する。当該メッセージには、更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い算出された距離測定請求メッセージのメッセージ完全性検証コードＣＭＡＣ、及び端末側ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳ情報が載せられている。

ステップＳ７１０：制御局が距離測定請求メッセージを受信してから、認証器または呼び出し制御器に当該端末のセキュリティに関するコンテキストを請求する。

制御局が認証器の識別子を知る場合、直接認証器に端末のセキュリティに関するコンテキストを請求し、或いは、制御局が呼び出し制御器を介して端末のセキュリティに関するコンテキストを請求することができる。ここで、呼び出し制御器又は認証器により送信したコンテキスト請求メッセージには、距離測定請求メッセージに載せられているＮＯＮＣＥ_ＡＭＳ情報を含む。

ステップＳ７１２：呼出し制御器又は認証器はコンテキスト請求メッセージに含むＮＯＮＣＥ_ＡＭＳ情報によりＡＭＳＩＤ^*情報を生成し、ＡＭＳＩＤ^*情報とＡＢＳＩＤ情報に基づき、ＡＫを計算する。

ステップＳ７１４：呼出し制御器又は認証器は、例えばＡＫ、ＡＫ_ＣＯＵＮＴのような当該端末に関するコンテキスト情報を戻す。

ステップＳ７１６：制御局は呼出し制御器又は認証器から戻されたＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴ情報によりＡＫ^*を計算する。

ステップＳ７１８：制御局はＡＫ^*によりＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はＴＥＫなどのエアインタフェース派生キーを導出する。

ステップＳ７２０：制御局は更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳを用い、距離測定請求メッセージに載せているＣＭＡＣを検証する。

ステップＳ７２２：ＣＭＡＣの検証が成功した場合、制御局は端末に距離測定応答メッセージを送信し、当該メッセージは更新されたＣＭＡＣＫＥＹＳによって算出されたＣＭＡＣを載せて完全性保護をし、或いは、更新されたＴＥＫによって当該メッセージに対して暗号化して完全性保護を行なってもよい。

本実施例に係る制御局は端末の距離測定請求メッセージを受信してから、ランダム数ＮＯＮＣＥ_ＡＭＳを呼び出し制御器又は認証器に送信して、ＡＫを更新し、ＡＫを更新した上でＡＫ^*を導出し、さらにＡＫ^*を用いメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、システムの安全性が高められていた。

実施例７
アイドルモードに入った端末が位置更新又はネットワーク再進入をしようとする時、現在制御局と、前回位置更新を行なった際の制御局又は端末がアイドルモードに入ったサービス制御局（端末がアイドルモードに入ってからまだ位置更新を行なっていない場合）がアクセスするネットワークとは同一タイプであるかを判断する。いずれもアドバンストアクセスネットワークであり、且つ端末がアイドルモードに入った時に呼び出し制御器又は認証器が端末のＡＭＳＩＤ^*情報を保存していない場合、端末は上記実施例４、５又は６の形態によりエアインタフェースキーを更新するので、ここでは詳しく説明しない。

キー更新が成功されてから、端末が位置更新を行う場合、端末が距離測定応答メッセージの中の情報により呼出しグループ又は呼出しに関するプロパティ情報を更新する。端末がアイドルモードを終了してネットワーク再進入しようとする場合、端末と制御局が後続のネットワーク再進入のプロセスを行う。

実施例８
図８は本発明の実施例８に係るアイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新システムであり、図８に示すように、当該システムは、端末８０２と制御局８０４を含む。

端末８０２は、アイドルモードにある場合、制御局８０４のサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入をするとき、認証キーＡＫにより変形認証キーＡＫ^*を生成して、ＡＫ^*によりエアインタフェースキーを更新するように配置される。

制御局８０４は、端末８０２がアイドルモードにある場合、自分のサービスするセルにて更新又はネットワーク再進入をするとき、認証器ＡＫにより変形認証キーＡＫ^*を生成し、ＡＫ^*によりエアインタフェースキーを更新するように配置される。

ここで、当該エアインタフェースキーはメッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹＳ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを含む。

本実施例において、認証キーＡＫにより変形認証キーＡＫ^*を生成する具体的なプロセスは上記実施例を参照することができるため、ここでは詳しく説明しない。

制御局８０４は、アドバンスト領域のみを用いるアドバンスト制御局、又はアドバンスト領域の混合モードを用いるアドバンスト制御局を含み、レガシー制御局であってもよいことが好ましい。

本実施例の端末がアドバンストモードに入り、レガシーネットワーク及び/又はアドバンストネットワークにアクセスする制御局の間で移動するとき、端末と制御局はＡＫによりＡＫ^*を生成し、ＡＫ^*により各自のエアインタフェースキーを更新して、レガシーアクセスネットワークを導入するとき、端末がエアインタフェースキーの更新をうまく進めない課題を解決して、システムの安全性を高めている。アイドルモードのエアインタフェースキーの更新、システムの進化に応じて、正常に動作させるようにして、節電の目的を達成することができる。

制御局８０４は、レガシーアクセスネットワークにアクセスすることもできるし、アドバンストネットワークにアクセスすることもできる。以下、制御局８０４のそれぞれの具体的なアクセス形態により、システムについて説明する。

（１）制御局８０４がレガシーアクセスネットワークにアクセスする場合について、端末８０２は、端末識別子ＡＭＳＩＤと制御局識別子ＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを算出する第１認証キー計算モジュールを含む。

当該システムは、制御局８０４に対して端末８０２のセキュリティに関するコンテキストを提供する認証器又は呼び出し制御器を更に含み、ここで、コンテキストはＡＫとレガシーネットワーク再進入カウンタＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴを含む。

制御局８０４は、ＣＭＡＣ_ＫＥＹ_ＣＯＵＮＴをＡＫ_ＣＯＵＮＴに変換し、ＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴにより変形認証キーＡＫ^*を生成する変換及び暗号化キー生成モジュールを含む。

（２）制御局がアドバンストアクセスネットワークにアクセスする場合について、端末８０２は、端末識別子ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*と制御局識別子ＡＢＳＩＤに基づき、ＡＫを算出する第２認証キー計算モジュールを含む。

当該システムは、端末識別子ハッシュ値ＡＭＳＩＤ^*と制御局識別子ＡＢＳＩＤによりＡＫを算出して、制御局８０４に対して端末８０２のセキュリティに関するコンテキストを提供する認証器及び呼出し制御器をさらに含み、ここで、コンテキストはＡＫとアドバンストネットワーク再進入カウンタＡＫ_ＣＯＵＮＴを含む。

制御局８０４は、ＡＫとＡＫ_ＣＯＵＮＴにより変形認証キーＡＫ^*を生成する暗号化キー生成モジュールをさらに含む。

本実施例に係るシステムの端末８０２と制御局８０４の機能は、実施例１乃至実施例７における端末と制御局の機能と同様であるため、ここでは詳しく説明しない。

本実施例の端末と制御局はアクセスネットワークのタイプにより具体的なエアインタフェースキーの更新方法を選択することができ、８０２.１６ｍ安全機能をサポートしないレガシーアクセスサービスネットワークも、８０２.１６ｍにより定義された関連安全機能を用いて完成することができるようになり、システムの安全性を高めている。

上記説明から明らかなように、本発明は以下のような技術的効果が実現されている。即ち、端末と制御局がＡＫに基づき、ＡＫ^*を導出して、ＡＫ^*を用い、メッセージ完全性保護キーＣＭＡＣＫＥＹ及び/又はトラフィックストリーム暗号化キーＴＥＫを導出することで、エアインタフェースキーの更新が行われ、８０２.１６ｍ安全機能をサポートしないレガシーアクセスサービスネットワークも８０２.１６ｍにより定義された関連安全機能を用いて完成することができるようになり、システムの安全性が高められていた。

明らかなように、上述した本発明の各モジュールまたはステップは、汎用のコンピュータ装置により実現することができ、単一のコンピュータ装置に集成してもよいし、複数のコンピュータ装置からなるネットワークに配置してもよい。また、コンピュータ装置が実行可能なプログラムコードにより実現されてもよい。これにより、記憶装置に記憶されてコンピュータ装置により実行されることができる。或いは、それぞれ各々の集積回路モジュールに作成したり、それらの中の複数のモジュールまたはステップを単一の集積回路モジュールに作成したりして実現することができる。このように、本発明は、なんらかの特定のハードウェアとソフトウェアとの組み合わせに限定されるものではない。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の様々な変更や変形が可能である。本発明の精神や原則から逸脱しないいかなる変更、置換、改良なども本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims

アイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法であって、
アイドルモードにある端末が制御局のサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行う時、前記端末と前記制御局がそれぞれ認証キーにより変形認証キーを生成し、前記変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することを含む
アイドルモードにあるエアインタフェースキーの更新方法。
前記位置更新は、前記端末が前記制御局に呼び出されてから行う位置更新であり、又は前記端末が自発的に行う位置更新であり、
前記ネットワーク再進入は、前記端末が前記制御局に呼び出されてから行うネットワーク再進入、又は前記端末が自発的に行うネットワーク再進入である、
請求項１に記載の方法。
前記端末が認証キーにより変形認証キーを生成することは、
前記端末がアドバンストネットワーク再進入のカウンタを保存した場合、前記端末がアドバンストネットワーク再進入のカウンタを逓増し、現在のアドバンストネットワーク再進入カウンタの値と認証キーにより変形認証キーを生成することと、
前記端末がレガシーネットワーク再進入のカウンタを保存した場合、前記端末がまず前記レガシーネットワーク再進入カウンタの値を前記アドバンストネットワーク再進入カウンタに割当て、それから前記アドバンストネットワーク再進入のカウンタを逓増し、或いは、前記端末がまず前記レガシーネットワーク再進入のカウンタを逓増し、それから、増分されたレガシーネットワーク再進入カウンタの値をアドバンストネットワークカウンタに割り当て、次に前記端末がアドバンストネットワークカウンタの値と認証キーにより変形認証キーを生成することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記制御局は、前記端末が前回位置更新を行なったときの制御局、又はアイドルモードになって位置更新を行なっていない制御局であり、前記認証キーは前記端末と前記制御局とが前回用いられた認証キーである、
請求項１に記載の方法。
前記制御局がレガシーアクセスネットワークにアクセスして、前記端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、さらに前記端末が前記端末識別子と前記アドバンスト制御局識別子に基づき、前記認証キーを算出することを含む、
請求項１に記載の方法。
前記制御局は認証キーにより変形認証キーを生成することは、
前記制御局が認証器又は呼び出し制御器から前記端末のセキュリティに関する、認証キーとレガシーネットワーク再進入カウンタの値を含むコンテキストを取得することと、
前記制御局が前記レガシーネットワーク再進入カウンタの値をアドバンストネットワーク再進入カウンタに割当て、前記認証キーと前記アドバンスインターネット再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、
を含む、請求項５に記載の方法。
前記端末が前回位置更新を行なった又はアイドルモードになって位置更新を行なっていないサービス制御局がアドバンストアクセスネットワークにアクセスして、前記制御局がアドバンストアクセスネットワークにアクセスし、前記端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、
前記端末が前記端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子により認証キーを算出することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記アドバンスト制御局は認証キーにより変形認証キーを生成することは、
前記制御局が認証器又は呼び出し制御器から端末のセキュリティに関する、認証キーとレガシーネットワーク再進入カウンタの値を含むコンテキストを取得することと、前記認証器又は前記呼び出し制御器が端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子により前記認証キーを算出することと、
前記アドバンスト制御局が前記認証キーと前記アドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記制御局がアドバンストネットワークにアクセスし、前記端末が認証キーにより変形認証キーを生成する前に、
前記端末がランダム数を生成し、前記ランダム数と前記端末識別子により端末識別ハッシュ値を生成することと、
前記端末が前記端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子により認証キーを算出することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記方法は、前記端末が前記制御局に端末識別ハッシュ値を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、
前記制御局が認証器又は呼び出し制御器に前記端末識別ハッシュ値を載せているコンテキスト請求情報を送信することと、前記制御局が前記認証器又は前記呼び出し制御器により戻された、前記認証器又は前記呼出し制御器が前記端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子により算出された認証キー、及びアドバンストネットワーク再進入カウンタの値を受信することと、前記制御局が前記認証キーと前記アドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することと、を含む前記制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
前記端末が前記制御局にランダム数を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、
前記制御局が認証器又は呼び出し制御器にランダム数を載せているコンテキスト請求メッセージを送信することと、前記制御局が認証器又は呼び出し制御器により戻された、前記認証器又は前記呼び出し制御器が前記ランダム数により生成した前記端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子に従い算出された認証キー、及びアドバンストネットワークカウンタの値を受信することと、前記制御局が認証キーと前記アドバンストネットワークカウンタの値により変形認証キーを生成することとを含む前記制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
前記端末が前記制御局にランダム数を載せている距離測定請求メッセージを送信することと、
前記制御局が前記ランダム数により前記端末識別ハッシュ値を生成し、認証器又は呼び出し制御器に前記端末識別ハッシュ値を載せているコンテキスト請求メッセージを送信することと、前記制御局が前記認証器又は前記呼び出し制御器により戻された、前記認証器又は前記呼び出し制御器が前記端末識別ハッシュ値と前記制御局識別子により算出された認証キー、及びアドバンストネットワーク再進入カウンタの値を受信することと、前記制御局が前記認証キーと前記アドバンストネットワーク再進入カウンタの値により変形認証キーを生成することとを含む前記制御局が認証キーにより変形認証キーを生成することと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
前記エアインタフェースキーはメッセージ完全性保護キーを含み、
前記端末及び制御局が前記変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することは、
前記端末が前記変形認証キーにより前記メッセージ完全性保護キーを生成し、前記メッセージ完全性保護キーを用い距離測定請求メッセージの請求メッセージ完全性検証コードを生成し、前記距離測定請求メッセージを介し前記請求メッセージ完全性検証コードを前記制御局に送信することと、
前記制御局が前記変形認証キーにより前記メッセージ完全性保護キーを生成し、生成したメッセージ完全性保護キーにより前記請求メッセージ完全性検証コードを検証し、検証にパスした場合、自身のメッセージ完全性保護キーを用いて距離測定応答メッセージの応答メッセージ完全性検証コードを生成し、前記距離測定応答メッセージを介して前記応答メッセージ完全性検証コードを前記端末に送信することと、
前記端末が自身のメッセージ完全性保護キーを用い、前記応答メッセージ完全性検証コードを検証し、検証にパスした場合、前記エアインタフェースキーの更新が終了することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記エアインタフェースはさらにトラフィックストリーム暗号化キーを含み、
端末と制御局が前記変形認証キーにより各自のエアインタフェースキーを更新することは、
前記端末と前記基地局とがそれぞれ前記変形認証キーにより前記トラフィックストリームの暗号化キーを生成し、前記制御局が前記トラフィックストリームの暗号化キーを用い、距離測定応答メッセージを暗号化して、前記端末が前記トラフィックストリーム暗号化キーを用い受信した距離測定応答メッセージに対して暗号解読をすること
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
アイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新システムであって、
アイドルモードにある場合、制御局のサービスするセルにて位置更新又はネットワーク再進入を行うとき、認証キーにより変形認証キーを生成し、前記変形認証キーによりエアインタフェースキーを更新する端末と、
前記端末がアイドルモードにある場合、自身のサービスするセルにて更新又はネットワーク再進入を行うとき、認証キーにより変形認証キーを生成し、前記変形認証キーによりエアインタフェースキーを更新する制御局と、
を含む、アイドルモードにおけるエアインタフェースキーの更新システム。