JP2016501488A - Ｕｅのｍｔｃグループに対するブロードキャストにおけるグループ認証 - Google Patents

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Abstract

ＭＴＣ ＵＥ(１０＿１〜１０＿ｎ)のグループの各々は、グループＧＷ(２０)がＭＴＣ ＵＥ(１０＿１〜１０＿ｎ)の各々をグループのメンバとして認証するための第１のグループキー(Ｋｇｒ)、を用いて設定される。また、グループＧＷ(２０)は、ＭＴＣ ＵＥ(１０＿１〜１０＿ｎ)の各々をグループのメンバとして認証するための第１のグループキー(Ｋｇｒ)、を用いて設定される。グループＧＷ(２０)は、ＭＭＥ(３０)がグループＧＷ(２０)にメッセージをＭＴＣ ＵＥ(１０＿１〜１０＿ｎ)へブロードキャストすることを許可するか否かを判定するための第２のグループキー(Ｋｇｗ)、を用いて設定することが可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、ブロードキャストにおけるＭＴＣ(Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)のグループ認証のためのセキュリティ・ソリューションに関する。
ＭＴＣの３ＧＰＰ(３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ)アーキテクチャが、非特許文献１に開示されている。
なお、本願において、“ＵＥ(Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)”との用語は、ＭＴＣ及びサービスに対応したＵＥに対して使用される。説明全体に亘って、“ＭＴＣ ＵＥ”及び“ＭＴＣデバイス”との文言は同義である。
本願の発明者らは、ＭＴＣ ＵＥに対し次の通りに幾つかの課題があることを見出した。
１）同時発生する認証が、ネットワークへ過負荷を掛け得る。
２）ＭＴＣ ＵＥは、個別にだけでは無くグループメンバとしても、ネットワークに対する相互認証を有する必要がある。
３）ネットワークキーが、グループメッセージ交換を保護するために必要である。
従って、本発明の目的は、少なくとも、ブロードキャストによりグループ認証を行って、ネットワーク使用量を抑えることにある。
上記の目的を達成するため、本発明に対し、次の通りに幾つかの前提及び事前設定を行う。
１）ＳＣＳ(Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｓｅｒｖｅｒ)は、外部グループＩＤ(ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ)を知見しており、外部グループＩＤを用いて、グループをアクティブ化し、ＭＴＣ ＵＥのグループと通信することが可能である。
２）ＵＥは、自身が属し且つこれを介して通信するローカルグループＩＤ、及びグループキーＫｇｒを用いて事前設定される。
３）グループＧＷ(ｇａｔｅｗａｙ)は、Ｋｇｒ及びＫｇｗを用いて設定される。Ｋｇｒ及びＫｇｗを、同一のキーとすることが可能である。
４）ＨＳＳ(Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ)は、契約(ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ)に関連したデータ、(オプションとして)グループＩＤを含むホワイトリスト(ｗｈｉｔｅｌｉｓｔ)、及びグループに属するＵＥ ＩＤを記憶する。
なお、本願の説明において、ＭＭＥ(Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ)を一例として用いるが、ＳＧＳＮ(Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ(Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ) Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ)及びＭＳＣ(Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｒｅ)に対するメカニズムも同様にすべきである。
ＵＥに設定されるグループキーＫｇｒは、３ＧＰＰ通信用のルートキーＫから導出可能であるか、或いは他のキーであり得る。
ＨＳＳは、同一のＫｇｒ及びＫｇｗを記憶する。ＨＳＳは、キーを用いてＸＲＥＳ(Ｅｘｐｅｃｔｅｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ)を算出し、非特許文献２と同様にして、ＸＲＥＳをＭＭＥへ送信することが可能である。
グループＧＷは、特許文献１の独立した発明において提案されている。グループＧＷは、グループメッセージを受信して、ＭＴＣデバイスへ送信する。グループＧＷは、任意のネットワークノードへインストールされる論理機能であるか、又はネットワークにおける若しくはＵＥ側へインストールされる独立したノードであり得る。
本発明によれば、上述した課題の少なくとも一つを解決し、以て少なくとも、ブロードキャストによりグループ認証を行って、ネットワーク使用量を抑えることが可能である。
本発明の実施の形態に係る通信システムの構成例を示したブロック図である。 実施の形態に係る通信システムの動作の一部分を示したシーケンス図である。 実施の形態に係る通信システムにおける、グループＧＷへのグループ認証ブロードキャストの例を示したシーケンス図である。 実施の形態に係る通信システムにおける、ＵＥへのグループ認証ブロードキャストの例を示したシーケンス図である。 実施の形態に係るＭＴＣデバイスの構成例を示したブロック図である。 実施の形態に係るゲートウェイの構成例を示したブロック図である。 実施の形態に係るネットワークノードの構成例を示したブロック図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、大略、ネットワーク使用量を抑えるべく、ブロードキャストによりグループ認証を実行するネットワークのための２つのソリューションを提案する。
図１に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、コアネットワーク(３ＧＰＰネットワーク)と、ＲＡＮ(Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ)を介してコアネットワークへ接続する複数のＭＴＣ ＵＥ １０と、を含む。図示を省略するが、ＲＡＮは、複数の基地局(すなわち、ｅＮＢ(ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂｓ))によって形成される。
ＭＴＣ ＵＥ １０は、コアネットワークへアタッチする。ＭＴＣ ＵＥ １０は、１又は複数のＭＴＣアプリケーションをホスト(ｈｏｓｔ)することが可能である。対応ＭＴＣアプリケーションは、ＳＣＳ ６０上でホストされる。ＳＣＳ ６０は、コアネットワークへ接続して、ＭＴＣ ＵＥ １０と通信する。
また、コアネットワークは、ネットワークノードとして、ＭＭＥ ３０と、ＨＳＳ ４０と、ＭＴＣ−ＩＷＦ(ＭＴＣ Ｉｎｔｅｒ−Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ) ５０とを含む。ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０は、ＳＣＳ ６０に対するコアネットワークへのゲートウェイとして機能する。ＨＳＳ ４０は、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎ(ｎ≧２)のグループに関する契約(ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ)情報を記憶する。ＭＭＥ ３０、並びにＳＧＳＮ及びＭＳＣは、ＭＴＣ ＵＥ １０とＭＴＣ−ＩＷＦ ５０との間でトラヒックを中継する。
さらに、図２〜図４の各々に示すグループＧＷ ２０は、ＭＴＣ ＵＥ １０に対するコアネットワークへのゲートウェイとして機能する。グループＧＷ ２０は、コアネットワーク又はＲＡＮ内に設置される独立ノードであっても良いし、或いはｅＮＢ、ＭＭＥ、ＳＧＳＮ、ＭＳＣ、ＨＳＳ又はＭＴＣ−ＩＷＦへインストールされる論理機能であっても良い。
次に、本実施の形態における動作を、図２〜図４を参照して説明する。図２〜図４は、ネットワークがブロードキャストメッセージを送信することにより、如何にして認証を実行可能にするかについての詳細なメッセージシーケンスを説明するものである。
図２に示すように、以下のステップＳ１〜Ｓ３が、グループ認証に先立って実行される。
Ｓ１：ＳＣＳ ６０は、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０に対して、ａｃｔｉｖａｔｅ ｇｒｏｕｐとのトリガタイプを有し、外部グループＩＤ、ＳＣＳ ＩＤ及びトリガＩＤを含むトリガを送信する。
Ｓ２：ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０は、特定のグループ用の必要情報、例えばルーティング情報を検索する。
具体的には、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０は、非特許文献１に開示されるメッセージを再利用して、外部グループＩＤ、ａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ ｒｅｑｕｅｓｔとのインジケーション及び送信元ＳＣＳ ＩＤを含むＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを送信する。ＨＳＳ ４０は、外部グループＩＤが有効か否か、このグループに利用可能なデータは在るか否か、ＳＣＳがグループのアクティブ化をトリガ可能であるか否か、グループにマッピングされたローカルグループＩＤが既に存在するか否かについての検証を行う。適切な検証の後、ＨＳＳ ４０は、ローカルグループＩＤ及びサービング(ｓｅｒｖｉｎｇ) ＭＭＥを含むＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０へ送信する。オプションとして、ＨＳＳ ４０が検証に必要な情報を送信し、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０が検証を行う。
Ｓ３：ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０は、ローカルグループＩＤ及びｂｒｏａｄｃａｓｔとのトリガ方法を含むトリガメッセージを、ＭＭＥ ３０へ転送する。
図３に示すように、ＭＭＥ ３０がａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔをグループＧＷ ２０へブロードキャストする場合、以下のステップＳ４〜Ｓ１６が実行される。
Ｓ４：ＭＭＥ ３０は、ＨＳＳ ４０から、ＵＥ契約データ、(オプションである)ホワイトリスト(ｗｈｉｔｅｌｉｓｔ)、及びＫｇｗにより算出されたＸＲＥＳを検索する。
Ｓ５：ＭＭＥ ３０は、ＧＷに対する認証を示し、ローカルグループＩＤと、ＲＡＮＤ(ｒａｎｄｏｍ ｎｕｍｂｅｒ)及びＡＵＴＮ(ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｔｏｋｅｎ)を含むＡＶ(ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ)とを有するトリガをブロードキャストする。
Ｓ６：グループＧＷ ２０は、ローカルグループＩＤと一致するものを有する場合、自身に設定されたキーＫｇｗを用いて、ＲＡＮＤに関するＲＥＳ(ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ)を算出する。
Ｓ７：グループＧＷ ２０は、ＲＥＳをＭＭＥ ３０へ送信し、オプションとして、ｗｈｉｔｅｌｉｓｔ ｒｅｑｕｅｓｔを送信する。
Ｓ８：ＭＭＥ ３０は、ＸＲＥＳをチェックすることにより、ＲＥＳを検証する。
Ｓ９：ステップＳ８で検証に通過(ｐａｓｓ)した場合、ＭＭＥ ３０は、(オプションである)ホワイトリストを含むｂｒｏａｄｃａｓｔ ＡＣＫをグループＧＷ ２０へ送信して、グループＧＷ ２０がブロードキャストメッセージをＵＥ １０へ送信可能である旨を指示する。
Ｓ１０：グループＧＷ ２０は、グループＩＤ及びＲＡＮＤ値を含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを、ＵＥ １０へブロードキャストする。
Ｓ１１：ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎの各々は、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを受信すると、以下のステップＳ１１ａ及びＳ１１ｂの如く、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔに含まれるグループＩＤを検証する。
Ｓ１１ａ：異なるグループＩＤを有するＵＥは、ブロードキャストを無視する。
Ｓ１１ｂ：同一のグループＩＤが設定されたＵＥは、事前設定されたＫｇｒを用いてＲＥＳを算出し、またＡＵＴＮをチェックする。
Ｓ１２：ＵＥは、ＲＥＳを含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを、グループＧＷ ２０へ送信する。
Ｓ１３：グループＧＷ ２０は、ＲＥＳをチェックし、ＵＥ ＩＤが有効であるかホワイトリストと照合する(ホワイトリストの照合はオプションである)。
Ｓ１４：グループＧＷ ２０は、認証したＵＥ ＩＤを含むａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｐｏｒｔを、ＭＭＥ ３０へ送信する。
Ｓ１５：ＭＭＥ ３０は、ＵＥがグループメンバとして認証されたことを確認する。
Ｓ１６：ＭＭＥ ３０は、もしあれば、認証失敗をＭＴＣ−ＩＷＦ ５０へ報告し、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０が、この認証失敗をＳＣＳ ６０へ転送することができる。
或いは、図４に示すように、ＭＭＥ ３０がａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔをＵＥ １０へブロードキャストする場合、以下のステップＳ２４〜Ｓ２９が実行される。
Ｓ２４：ＭＭＥ ３０は、ＨＳＳ ４０から、ＵＥ契約データ、(オプションである)ホワイトリスト、並びに(Ｋｇｒにより算出された)ＸＲＥＳ１、(Ｋａｓｍｅ(Ｋｅｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ)により算出された)ＸＲＥＳ２を検索する。
Ｓ２５：ＭＭＥ ３０は、ローカルグループＩＤと、ＲＡＮＤ及びＡＵＴＮを含むＡＶとを有するＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを、ＵＥ １０へブロードキャストする。
Ｓ２６：同一のグループＩＤを有するＵＥは、ＡＵＴＮをチェックし、事前設定されたグループキーＫｇｒを用いてＲＥＳ１を算出し、３ＧＰＰ ＡＫＡ(Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ)手順と同様にＫａｓｍｅを用いてＲＥＳ２を算出する。
Ｓ２７：ＵＥは、ＲＥＳ１及びＲＥＳ２を含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを、ＭＭＥ ３０へ送信する。
Ｓ２８：ＭＭＥ ３０は、ＲＥＳ１及びＲＥＳ２を、ＸＲＥＳ１及びＸＲＥＳ２と照合することによって検証する。よって、ＭＭＥ ３０は、ＵＥを、１）ＲＥＳ１を検証することによりグループメンバとして、２）ＲＥＳ２を検証することにより個別に認証できる。
Ｓ２９：ＭＭＥ ３０は、もしあれば、認証失敗をＭＴＣ−ＩＷＦ ５０へ報告し、ＭＴＣ−ＩＷＦ ５０が、この認証失敗をＳＣＳ ６０へ転送することができる。
なお、上記のステップで説明した通り、ホワイトリストはオプションとすることができる。
次に、本実施の形態に係るＭＴＣ ＵＥ １０、グループＧＷ ２０及びＭＭＥ ３０の構成例を、図５〜図７を参照して説明する。なお、ＳＧＳＮ及びＭＳＣは、ＭＭＥ ３０と同様に構成できる。また、以降の説明においては、本実施の形態に特有の構成要素のみを記載する。但し、当然のことながら、ＭＴＣ ＵＥ １０、グループＧＷ ２０及びＭＭＥ ３０は、それぞれ、一般的なＭＴＣ ＵＥ、ゲートウェイ及びＭＭＥとして機能するための構成要素も含む。
図５に示すように、ＭＴＣ ＵＥ １０は、少なくとも、コアネットワークとグループメンバとの間の相互認証のためのグループキーＫｇｒを記憶する記憶部１１、を含む。図３に示した動作を実行する場合、ＭＴＣ ＵＥ １０は、受信部１２、算出部１３及び送信部１４を含むことができる。図３のステップＳ１０に示したように、受信部１２は、グループＧＷ ２０から、ＲＡＮＤ等を含むＡＶを受信する。ステップＳ１１に示したように、算出部１３は、グループキーＫｇｒを用いて、ＲＡＮＤに関するＲＥＳを算出する。ステップＳ１２に示したように、送信部１４は、ＲＥＳをグループＧＷ ２０へ送信する。一方、図４に示した動作を実行する場合、受信部１２は、ＭＭＥ ３０から、ＲＡＮＤを含むＡＶを受信する。図４のステップＳ２６に示したように、算出部１３は、グループキーＫｇｒを用いてＲＥＳ１を算出し、Ｋａｓｍｅを用いてＲＥＳ２を算出する。ステップＳ２７に示したように、送信部１４は、ＲＥＳ１及びＲＥＳ２をＭＭＥ ３０へ送信する。なお、これらのユニット１１〜１４は、例えば、ＲＡＮを介してコアネットワークと通信するトランシーバと、このトランシーバを制御するＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等のコントローラと、トランシーバ及び／又はコントローラにより使用されるメモリと、で構成できる。
図６に示すように、グループＧＷ ２０は、少なくとも、グループキーＫｇｒ及びＫｇｗを記憶可能な記憶部２１、を含む。グループＧＷ ２０は、受信部２２、算出部２３、送信部２４、ブロードキャスト部２５、認証部２６及び報告部２７を含むことができる。図３のステップＳ５に示したように、受信部２２は、ＭＭＥ ３０から、ＲＡＮＤ等を含むＡＶを受信する。ステップＳ６に示したように、算出部２３は、グループキーＫｇｗを用いて、ＲＡＮＤに関するＲＥＳを算出する。ステップＳ７に示したように、送信部２４は、ＲＥＳをＭＭＥ ３０へ送信する。ステップＳ１０に示したように、ブロードキャスト部２５は、ＲＡＮＤ等を含むＡＶを、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎへブロードキャストする。ステップＳ１３に示したように、認証部２６は、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎの各々から受信したＲＥＳをチェックすることによって、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎの各々を認証する。ステップＳ１４に示したように、報告部２７は、認証したＭＴＣ ＵＥのＩＤをＭＭＥ ３０へ報告する。なお、これらのユニット２１〜２７は、バス等を介して相互接続される。これらのユニット２１〜２７は、例えば、ＭＴＣ ＵＥ １０と通信するトランシーバと、ＭＭＥ ３０と通信するトランシーバと、これらのトランシーバを制御するＣＰＵ等のコントローラと、トランシーバ及び／又はコントローラにより使用されるメモリと、で構成できる。
図７に示すように、ＭＭＥ ３０は、少なくとも判定部３１を含む。例えば、判定部３１は、図３のステップＳ５〜Ｓ９に示した動作を実行し、以てグループＧＷ ２０にＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎへブロードキャストすることを許可するか否か判定する。この場合、ＭＭＥは、ブロードキャスト部３２及び受信部３３を含むことができる。ステップＳ５に示したように、ブロードキャスト部３２は、ＲＡＮＤ等を含むＡＶをグループＧＷ ２０へブロードキャストする。ステップＳ７に示したように、受信部３３は、グループＧＷ ２０から、ＲＡＮＤに関するＲＥＳを受信する。ステップＳ８に示したように、判定部３１は、判定に際して、ＲＥＳを検証する。図４に示した動作を実行する場合、ＭＭＥ ３０は、認証部３４をさらに含むことができる。この場合、図４のステップＳ２５に示したように、ブロードキャスト部３２は、ＲＡＮＤ等を含むＡＶをＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎへブロードキャストする。ステップＳ２７に示したように、受信部３３は、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎの各々から、ＲＥＳ１及びＲＥＳ２を受信する。ステップＳ２８に示したように、認証部３４は、ＲＥＳ１及びＲＥＳ２を検証することによって、ＭＴＣ ＵＥ １０＿１〜１０＿ｎの各々を、グループメンバとして且つ個別に認証する。なお、これらのユニット３１〜３４は、バス等を介して相互接続される。これらのユニット３１〜３４は、例えば、ＲＡＮを介してＭＴＣ ＵＥ １０と通信するトランシーバと、このトランシーバを制御するＣＰＵ等のコントローラと、で構成できる。
上記の説明に基づき、次の通りに、ソリューションが３ＧＰＰ ＴＲ ３３．８６８へ提案されるであろう。
ＵＥは、グループメンバとして通信するために、１）(３３．４０１に記載されるよう)個別に且つ２）グループメンバとしてネットワークに対し認証されるべきである。２）に関して、現行のＴＲは、５．７．４．４に、グループ認証の２つのオプションを示している。しかしながら、如何にして認証を実行可能にするかは、未だ提案されていない。
ネットワークは、ＵＥのグループを同時に認証する必要があり得て、またＵＥを個別に認証する必要もあり得る。本書では、種々のケースにおいて、グループ認証のためのソリューションを議論する。
[１]．同一グループの全てのＵＥに対する同時認証
例えば、ＳＣＳがＵＥのグループを初めてアクティブ化し且つ設定する場合、或いはＳＣＳがネットワークへ再接続される場合、ネットワークは、同時にグループ認証を実行する必要があり得る。このことは、ネットワークに、ＵＥを一つずつ認証することに代えて、認証を実行するための効率的な手段を有することを要求する(この時、ＵＥは、ネットワークに対し既に認証されていても、認証されていなくても良い)。
１）ブロードキャストメッセージにおける認証
ＵＥ認証のＡＫＡ手順において、ＡＶはＵＥ毎に異なる。しかしながら、ＭＴＣグループに関しては、同一グループのＵＥが同一のグループＩＤ及びグループキーを共有し、以てＡＶがグループメンバのＵＥ全てに対し同一であり得る。
ネットワークが、グループＩＤ及びＲＥＳを含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをターゲットグループのＵＥへブロードキャストすることを提案する。ＵＥは、グループキーと、自身が属するローカルグループＩＤとを用いて事前設定される。詳細を、以下に説明する。
１．ＭＭＥは、ＵＥ契約データ及び認証用のＡＶを検索する。
２．ＭＭＥは、グループＩＤ及びＡＶを含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを、ターゲットグループのＵＥへ向けてブロードキャストする。
３．同一のグループＩＤを記憶するＵＥは、自身に事前設定されたグループキーＫｇｒを用いてＲＥＳ１を算出し、既にＫａｓｍｅを有している場合、Ｋａｓｍｅを用いてＲＥＳ２を算出する。
４．ＵＥは、ＲＥＳ１及び(オプションである)ＲＥＳ２を含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを送信する。
５．ＭＭＥは、自身で検索したＸＲＥＳ１及びＸＲＥＳ２を用いて、ＲＥＳ１及び(オプションである)ＲＥＳ２をチェック可能である。
注記：グループキーＫｇｒは、認証目的のものである。このキーＫｇｒは、後述するグループメッセージ交換のためのグループキーとは異なる。
２）連結メッセージにおける認証
上記のソリューションは、ＭＭＥにグループ認証の責任を負うことを要求するものであり、ＵＥが同一の期間にＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを送信する場合に、ＭＭＥへ過負荷を掛け得る。オプションは、(ＴＲ ２３．８８７、節８．１．３．３に記載される)ＵＥ ＧＷを用いて、認証用のメッセージを中継することである。
ＵＥ ＧＷが、ＭＭＥ及びＵＥから／へ連結されたメッセージを受信し且つ分配することを提案する。ＭＭＥは、全てのグループメンバに対するＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを含む連結されたＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを送信する。ＵＥ ＧＷは、メッセージをターゲットＵＥへ分配し、ＵＥからＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信した場合には、連結されたＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｓｐｏｎｓｅをＭＭＥへ送信できる。
[２]．ＵＥに対する個別認証
同時にアクティブ化されない又はアクティブ化できないグループメンバが存在し得るか、或いはＵＥが既存グループへ加入する。ネットワークは、グループの特徴(ｆｅａｔｕｒｅｓ)をブロードキャストする。一致する特徴を有するデバイスは、グループへの加入要求を送信することによって、ブロードキャストへ応答できる。そして、ネットワークは、ＵＥに対する認証を実行できる。
[３]．ＳＣＳ承認(ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ)
ＴＲ ２３．８８７、節８．１．３．２．１．１のステップ２及び３は、ＳＣＳ承認に使用でき、必ずしもＭＢＭＳベースのグループメッセージ交換のみとは限らない。
[４]．他のメッセージからのグループメッセージの区別
グループメッセージ中のグループＩＤは、グループメッセージを他のメッセージから区別するために使用できる。
[５]．グループメッセージ保護(及びキー管理)
グループメッセージに対するコンフィデンシャリティ(ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ：機密性)、インテグリティ(ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ：完全性)及びリプレイ保護を提供するため、コンフィデンシャリティ・キー及びインテグリティ・キーを含む一対のグループキーを提案する。
一対のグループキーは、ＨＳＳで導出して、ＭＭＥへ送信することができる。ＵＥがグループメンバとしてネットワークに対し認証された後、ＭＭＥは、ＵＥに対してグループキーを、ＮＡＳメッセージ、例えばＮＡＳ ＳＭＣメッセージ又はＡｔｔａｃｈ Ａｃｃｅｐｔメッセージにおいて送信できる。送信の間、グループキーは、そのコンフィデンシャル及びインテグリティがＮＡＳセキュリティコンテキストで保護されるべきである。(ＴＲ ２３．８８７に記載されるＵＥ ＧＷのような)グループＧＷを配置する場合、グループＧＷは、グループキーを連結メッセージにおいて分配できる。
ＵＥとＳＣＳとの間のエンド・ツー・エンド(ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ)なセキュリティのみが必要な場合、一対のグループキーをＵＥ及びＳＣＳの間で共有できる。ＭＴＣ−ＩＷＦのようなネットワークエレメントは、保護されたグループメッセージを転送するのみである。
グループＧＷが、グループメッセージをブロードキャスト又はマルチキャストする出発点であり、ｅＮＢ、ＭＭＥ又はＭＴＣ−ＩＷＦ上に配置可能であるとすると、一対のグループキーは、ＵＥ及びグループＧＷの間で共有できる。グループＧＷとＳＣＳの間を転送するグループメッセージは、ＩＰｓｅｃ又は他の既存のネットワークセキュリティソリューションによって保護できる。グループＧＷは、グループキーを用いてグループメッセージを保護し、グループメッセージをターゲットグループＵＥへブロードキャスト／マルチキャストする。
出願人の過去の特許出願において、グループキーを、ＨＳＳ又はＧＷで導出して、１）ＵＥ及びＧＷの間、２）ＵＥ及びＳＣＳの間、並びに３）ＵＥ、ＧＷ及びＳＣＳの間で共有できる。
[６]．ローカルグループＩＤ
外部グループ識別子及びローカルグループ識別子は、ＴＲ ２３．８８７の節８．４．３に記載されている。
なお、本発明は、上記の実施の形態によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記１)
ＵＥは、グループ認証のために、グループキーＫｇｒを用いて設定される。
(付記２)
グループＧＷは、グループ認証のために、グループキーＫｇｒ及びオプションとしてＫｇｗを用いて設定される。
(付記３)
ＭＭＥは、グループ認証用のトリガをグループＧＷへブロードキャストし、このトリガは、ローカルグループＩＤ及びＡＶ(ＲＡＮＤ、ＡＵＴＮ)を含む。
(付記４)
グループＧＷは、事前設定されたキーＫｇｗを用いて応答ＲＥＳを算出し、このキーＫｇｗは、グループキーＫｇｒと同一にすることが可能である。
(付記５)
ＭＭＥは、グループＧＷから受信したＲＥＳを検証することによって、グループを認証する。
(付記６)
グループＧＷは、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔをＵＥへブロードキャストし、このＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔは、ローカルグループＩＤ及びＡＶを含む。
(付記７)
グループＧＷは、ＵＥから受信したＲＥＳと、設定されたＫｇｒを用いて同一のＲＡＮＤに関し算出した値とを比較することによって、ＵＥを認証する。
(付記８)
グループＧＷは、認証したＵＥ ＩＤをＭＭＥへ報告する。
(付記９)
ＭＭＥは、ローカルグループＩＤ及びＡＶを含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを、ＵＥへブロードキャストする。
(付記１０)
ＵＥは、受信したＲＡＮＤに関する２つの応答を算出し、応答の一つは、事前設定されたグループキーＫｇｒを用いたグループ認証のためのものであり、応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅを用いた個別認証のためのものである。
(付記１１)
ＵＥは、２つの応答(ＲＥＳ１及びＲＥＳ２)を含むＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを送信する。
(付記１２)
ＭＭＥは、ＵＥから受信した２つの応答を検証することによって、ＵＥに関するグループメンバとして且つ個別の認証を同時に実行する。
この出願は、２０１３年１月１０日に出願された日本出願特願２０１３−００２９８２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０, １０＿１〜１０＿ｎ ＭＴＣ ＵＥ
１１, ２１ 記憶部
１２, ２２, ３３ 受信部
１３, ２３ 算出部
１４, ２４ 送信部
２０ グループＧＷ
２５, ３２ ブロードキャスト部
２６, ３４ 認証部
２７ 報告部
３０ ＭＭＥ
３１ 判定部
４０ ＨＳＳ
５０ ＭＴＣ−ＩＷＦ
６０ ＳＣＳ

Claims (24)

  1. ネットワークと、
    前記ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ−Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）デバイスのグループと、を備え、
    前記ＭＴＣデバイスは、前記ネットワーク及びグループメンバのＭＴＣデバイスが相互認証を行うためのグループキー、を用いて設定される、
    通信システム。
  2. ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスのグループと、
    前記ＭＴＣデバイスに対する前記ネットワークへのゲートウェイと、を備え、
    前記ゲートウェイは、前記ＭＴＣデバイスを前記グループのメンバとして認証するための第１のグループキー、を用いて設定される、
    通信システム。
  3. 前記ネットワークを形成し、前記ゲートウェイと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノード、をさらに備え、
    前記ゲートウェイは、前記ノードが前記ゲートウェイにメッセージを前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストすることを許可するか否かを判定するための第２のグループキー、を用いてさらに設定される、
    ことを特徴とした請求項２に記載の通信システム。
  4. 前記ノードは、少なくともＲＡＮＤ（ｒａｎｄｏｍ ｎｕｍｂｅｒ）を含むＡＶ（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を、前記ゲートウェイへブロードキャストし、
    前記ゲートウェイは、前記第２のグループキーを用いて、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳ（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を算出し、
    前記ノードは、前記判定に際して、前記ゲートウェイから受信した前記ＲＥＳを検証する、
    ことを特徴とした請求項３に記載の通信システム。
  5. 前記ゲートウェイは、
    少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストし、
    前記ＭＴＣデバイスの各々から受信した、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳと、前記第１のグループキーを用いて算出した、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳとを比較することによって、前記ＭＴＣデバイスの各々を認証する、
    ことを特徴とした請求項２〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
  6. 前記ネットワークを形成し、前記ゲートウェイと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノード、をさらに備え、
    前記ゲートウェイは、認証したＭＴＣデバイスの識別子を、前記ノードへ報告する、
    ことを特徴とした請求項２に記載の通信システム。
  7. ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスのグループと、
    前記ネットワークを形成し、前記ＭＴＣデバイスと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノードと、を備え、
    前記ノードは、少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストし、
    前記ＭＴＣデバイスの各々は、前記ＲＡＮＤに関する２つの応答を算出し、
    前記応答の一つは、前記ノードが前記ＭＴＣデバイスの各々を前記グループのメンバとして認証するためのグループキー、を用いて算出され、
    前記応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅ（Ｋｅｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）を用いて算出され、
    前記ノードは、前記ＭＴＣデバイスの各々から受信した前記２つの応答を検証することによって、前記ＭＴＣデバイスの各々を、前記グループのメンバとして且つ個別に認証する、
    通信システム。
  8. １以上の他のＭＴＣデバイスと共にグループ化されて、ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスであって、
    前記ネットワーク及びグループメンバのＭＴＣデバイスが相互認証を行うために予め設定されたグループキー、を記憶する記憶手段、
    を備えたＭＴＣデバイス。
  9. 少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、自ＭＴＣデバイスに対する前記ネットワークへのゲートウェイから受信する受信手段と、
    前記グループキーを用いて、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳを算出する算出手段と、
    前記ＲＥＳを前記ゲートウェイへ送信して、前記ゲートウェイに前記ＲＥＳを用いて自ＭＴＣデバイスを認証させる送信手段と、
    をさらに備えた請求項８に記載のＭＴＣデバイス。
  10. １以上の他のＭＴＣデバイスと共にグループ化されて、ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスであって、
    少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ネットワークを形成し且つ前記ＭＴＣデバイスと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノードから、受信する受信手段と、
    前記ＲＡＮＤに関する２つの応答を算出する算出手段と、
    前記２つの応答を前記ノードへ送信して、前記ノードに自ＭＴＣデバイスを前記グループのメンバとして且つ個別に認証させる送信手段と、を備え、
    前記応答の一つは、前記ノードが前記ＭＴＣデバイスの各々を前記グループのメンバとして認証するためのグループキー、を用いて算出され、
    前記応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅを用いて算出される、
    ＭＴＣデバイス。
  11. ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスのグループに対する、前記ネットワークへのゲートウェイであって、
    前記ＭＴＣデバイスを前記グループのメンバとして認証するために予め設定された第１のグループキー、を記憶する記憶手段、
    を備えたゲートウェイ。
  12. 前記記憶手段は、ノードが自ゲートウェイにメッセージを前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストすることを許可するか否かを判定するために予め設定された第２のグループキー、を記憶し、
    前記ノードは、前記ネットワークを形成し、前記ゲートウェイと前記サーバとの間でトラヒックを中継する、
    ことを特徴とした請求項１１に記載のゲートウェイ。
  13. 少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ノードから受信する受信手段と、
    前記第２のグループキーを用いて、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳを算出する算出手段と、
    前記ＲＥＳを前記ノードへ送信して、前記ノードに前記判定に際して前記ＲＥＳを検証させる送信手段と、
    をさらに備えた請求項１２に記載のゲートウェイ。
  14. 少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストするブロードキャスト手段と、
    前記ＭＴＣデバイスの各々から受信した、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳと、前記第１のグループキーを用いて算出した、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳとを比較することによって、前記ＭＴＣデバイスの各々を認証する認証手段と、
    をさらに備えた請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のゲートウェイ。
  15. 認証したＭＴＣデバイスの識別子を、前記ネットワークを形成し且つ自ゲートウェイと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノードへ、報告する報告手段、
    をさらに備えた請求項１１に記載のゲートウェイ。
  16. ネットワークを形成し、ＭＴＣデバイスのグループに対する前記ネットワークへのゲートウェイと、前記ネットワークを介して前記ＭＴＣデバイスと通信するサーバとの間でトラヒックを中継するノードであって、
    前記ゲートウェイにメッセージを前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストすることを許可するか否かを、判定する判定手段、
    を備えたノード。
  17. 少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ゲートウェイへブロードキャストするブロードキャスト手段と、
    前記ゲートウェイから、前記ＲＡＮＤに関するＲＥＳを受信する受信手段と、をさらに備え、
    前記ＲＥＳは、予め設定されたグループキーを用いて算出され、
    前記判定手段は、前記判定に際して、前記ＲＥＳを検証する、
    ことを特徴とした請求項１６に記載のノード。
  18. ネットワークを形成し、ＭＴＣデバイスのグループと、前記ネットワークを介して前記ＭＴＣデバイスと通信するサーバとの間でトラヒックを中継するノードであって、
    少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストするブロードキャスト手段と、
    前記ＭＴＣデバイスの各々から、前記ＲＡＮＤに関する２つの応答を受信する受信手段と、
    前記２つの応答を検証することによって、前記ＭＴＣデバイスの各々を、前記グループのメンバとして且つ個別に認証する認証手段と、を備え、
    前記応答の一つは、自ノードが前記ＭＴＣデバイスの各々を前記グループのメンバとして認証するためのグループキー、を用いて算出され、
    前記応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅを用いて算出される、
    ノード。
  19. ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ） Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、又はＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｒｅ）である、
    ことを特徴とした請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のノード。
  20. １以上の他のＭＴＣデバイスと共にグループ化されて、ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスの動作を制御する方法であって、
    前記ネットワーク及びグループメンバのＭＴＣデバイスが相互認証を行うために予め設定されたグループキー、を記憶する、
    ことを特徴とした方法。
  21. １以上の他のＭＴＣデバイスと共にグループ化されて、ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスの動作を制御する方法であって、
    少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ネットワークを形成し且つ前記ＭＴＣデバイスと前記サーバとの間でトラヒックを中継するノードから、受信し、
    前記ＲＡＮＤに関する２つの応答を算出し、
    前記２つの応答を前記ノードへ送信して、前記ノードに自ＭＴＣデバイスを前記グループのメンバとして且つ個別に認証させる、ことを含み、
    前記応答の一つは、前記ノードが前記ＭＴＣデバイスの各々を前記グループのメンバとして認証するためのグループキー、を用いて算出され、
    前記応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅを用いて算出される、
    方法。
  22. ネットワークを介してサーバと通信するＭＴＣデバイスのグループに対する、前記ネットワークへのゲートウェイの動作を制御する方法であって、
    前記ＭＴＣデバイスを前記グループのメンバとして認証するために予め設定された第１のグループキー、を記憶する、
    ことを特徴とした方法。
  23. ネットワークを形成し、ＭＴＣデバイスのグループに対する前記ネットワークへのゲートウェイと、前記ネットワークを介して前記ＭＴＣデバイスと通信するサーバとの間でトラヒックを中継するノードの動作を制御する方法であって、
    前記ゲートウェイにメッセージを前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストすることを許可するか否かを、判定する、
    ことを特徴とした方法。
  24. ネットワークを形成し、ＭＴＣデバイスのグループと、前記ネットワークを介して前記ＭＴＣデバイスと通信するサーバとの間でトラヒックを中継するノードの動作を制御する方法であって、
    少なくともＲＡＮＤを含むＡＶを、前記ＭＴＣデバイスへブロードキャストし、
    前記ＭＴＣデバイスの各々から、前記ＲＡＮＤに関する２つの応答を受信し、
    前記２つの応答を検証することによって、前記ＭＴＣデバイスの各々を、前記グループのメンバとして且つ個別に認証する、ことを含み、
    前記応答の一つは、前記ノードが前記ＭＴＣデバイスの各々を前記グループのメンバとして認証するためのグループキー、を用いて算出され、
    前記応答の他の一つは、Ｋａｓｍｅを用いて算出される、
    方法。
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JPN6016016733; Ｃｈｉｎａ　Ｍｏｂｉｌｅ: 'Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｇｒｏｕｐ　ｂａｓｅｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ' ３ＧＰＰ　ＴＳＧ-ＳＡ３　（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）　Ｓ３-１１０１０２ , 20110117 *

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