JP2017520203A - 無線アクセス・ネットワークからセキュリティを提供する方法およびシステム。 - Google Patents

Abstract

無線アクセス・ネットワーク・システムでのセキュリティ方法に関する。共有秘密鍵がユーザ・デバイスおよびコア・ネットワーク・システムの両方に格納される。コア・ネットワーク・システムに格納された共有秘密鍵を使用して導出された別の秘密鍵がコア・ネットワーク・システムから受信される。１つ以上の値が無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに供給され、ユーザ・デバイスの共有秘密鍵と無線インタフェースを通じて供給された１つ以上の値の内１つ以上とから、ユーザ・デバイスの別の秘密鍵が導出される。受信した無線アクセス・ネットワーク・システムの別の秘密鍵と導出したユーザ・デバイスの別の秘密鍵とを使用して、ユーザ・デバイスについて認証手順および／または鍵アグリーメント手順が無線通信インタフェースを通じて実行される。【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、電気通信ネットワークの無線アクセス・ネットワークからセキュリティを提供する方法およびシステムに関するものである。更に特定すれば、本発明は、セキュリティ機能が利用可能ではないか、或いは電気通信ネットワークにおけるコア・ネットワーク・システムから取得されない場合に、無線アクセス・ネットワークからセキュリティを提供する方法およびシステムに関するものである。本発明はまた、セキュリティ方法に適用されるユーザ・デバイスおよび加入者モジュールに関するものである。

従来技術

過去１０年の間、モバイル通信は、通信における主要な形態となり、そして、来るべき数年において更なる成長が予測される。モバイル通信は、モバイル・ユーザ・デバイスが移動できる領域の基地局（例えば、（ｅ）ＮｏｄｅＢ）によって無線カバレッジを提供する無線アクセス・ネットワーク・システムの存在に依存する。基地局は、通信プロバイダが有する電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムに接続され、通信サービスが確立されるのを可能とする。コア・ネットワーク・システムは、幾らかの別の通信ノードを備える。

このような１つのノードは、ホーム加入者システム（Home Subscriber System：ＨＳＳ）である。ＨＳＳは２つの機能を有する。即ち、（１）必要に応じて、ユーザ加入者情報を格納し、またこの情報を更新すること、および（２）１つ以上の秘密鍵からセキュリティ情報を生成することである。秘密鍵は通常、ＨＳＳとユーザ・デバイスの（Ｕ）ＳＩＭとの間で共有され、秘密鍵は秘密に保たれなければならない。即ち、共有秘密鍵である。セキュリティ情報は、秘密鍵を使用して導出される。セキュリティ情報は、デバイスの認証のために、並びに／または、３Ｇおよび４Ｇネットワークでのネットワーク認証のために使用され、無線経路を通じて移送されるデータが確実に暗号化される。３Ｇネットワークについてのセキュリティの詳細説明は、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２に、４Ｇネットワークについては３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１に見つけることができる。

パブリック・セーフティ(Public Safety)の分離(Isolated)ＥーＵＴＲＡＮを学習するために、新規プロジェクトが３ＧＰＰで立ち上げられている（３ＧＰＰ ＴＲ ２２．８９７）。コア・ネットワーク・システムは、様々な理由で無線アクセス・ネットワーク・システムには利用可能でないことがある（即ち、無線アクセス・ネットワーク・システムが分離される）。破滅的な出来事（例えば地震、洪水、爆発）が生じたことがあり、或いは、ハードウェアまたはソフトウェアの故障が通信システムで生じることがある。ある特定の例では、（１つ以上の通信サービスのために無線カバレッジをユーザ・デバイスに更に提供することができるような）１つ以上の基地局の間の通信リンク、およびコア・ネットワーク・システムの接続リンクが分断される場合がある。ある別の例では、基地局との接続リンクは動作中であるが、コア・ネットワークの他の部分が適切に動作しない。その結果、中央のデータベースにアクセスすることができない。

コア・ネットワーク・システムが利用可能でないか、連続的には利用可能ではない別のケースには、プライマリの無線アクセス・ネットワークによってカバーされないか、十分にはカバーされない幾らかの領域にカバレッジまたは付加的なキャパシティを提供するスタンド・アロンのネットワークが含まれる。特定の例には、モバイル無線アクセス・ネットワークによってカバーされる領域において軍人の間で通信を可能にする無線アクセス・ネットワークをトラックが搬送できる軍事的ミッションが含まれる。

国際公開ＷＯ２０１１／１３４０３９は、モバイル電気通信ネットワーク内で障害が起きている間に通信ラインを確立する方法について開示する。分断が検出される場合、基地局は生存(survivability)モードとすることができる。生存モードでは、通信およびサービスが基地局によって提供されるのを可能にする基地局内で生存コンポーネントをアクティブ化することができる。１つの生存コンポーネントは、認証(authentication)および許可(authorization)を、基地局のカバーエリア内にあるモバイル・デバイスに提供する認証器を含む。生存コンポーネントの認証器は、コア・ネットワーク・システムの認証センタＡｕＣが有する機能を実行して、秘密鍵を格納する。

本方法は、セキュリティの観点からは不利である。ＡｕＣ構成要素すなわちコア・ネットワーク・システムのＡｕＣ部分は、非常にセキュアであり厳格に保護された環境であるのに対し、基地局についてはそうでない。したがって、オリジナルの秘密鍵を各基地局に格納することは、通信セキュリティを危険にさらすことになり得る。生存コンポーネントの認証器が脆弱化すると、共有秘密鍵が基地局に格納される全てのユーザ・デバイスのセキュリティが脆弱化する。
ある基地局または基地局のセットのローカル認証機能を提供するために従来技術において更に安全な解決策の必要性が存在する。

当業者にとって明らかなように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品として実施することができる。したがって、本発明の態様は、完全なハードウェアの実施形態、ソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロ・コード等を含む）、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様の組み合わせの実施形態の形態とすることができ、これらは全て、本明細書では「回路」、「モジュール」または「システム」と称する。本開示にて説明する機能は、コンピュータのマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムとして実装することができる。更にまた、本発明の態様は、１つ以上のコンピュータ可読媒体（１または複数）で具現化されるコンピュータ・プログラム製品の形態とすることができる。コンピュータ可読媒体は、具現化される（例えば格納される）コンピュータ可読プログラム・コードを有する。

１つ以上のコンピュータ可読媒体（１または複数）の如何なる組み合わせも利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、これに限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、若しくは半導体のシステム、装置、デバイス、またはこれらの如何なる好適な組み合わせとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（非網羅的リスト）は、以下を含む。即ち、前述の１つ以上のワイヤ、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ソリッド・ステート・ドライブ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、非揮発性メモリ・デバイス、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭまたはＦｌａｓｈメモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク・リード・オンリ・メモリ（ＣＤ―ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、またはこれらの如何なる好適な組み合わせである。本開示の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスによって使用される、またはこれらに関するプログラムを収容または格納する如何なる有形媒体にもすることができる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドまたは搬送波の一部として、具現化されるコンピュータ可読プログラム・コードを有する伝搬データ信号を含むことができる。このような伝搬信号は、これに限定されないが、電磁気、光、またはこれらの如何なる好適な組み合わせを含む如何なる様々な形態とすることができる。コンピュータ可読信号媒体は如何なるコンピュータ可読媒体とすることができ、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、また、命令実行システム、装置、またはデバイスでよって使用される、或いはそれらに関連するプログラムを伝達、伝播または移送することができる。

コンピュータ可読媒体上に具現化されるプログラム・コードは、好適な媒体を用いて送信することができる。媒体は、これに限定されないが、無線（電磁および／または光学放射を用いる）、有線、光ファイバ、ケーブル等、或いはこれらの如何なる好適な組み合わせも含む。本発明の態様の動作を行うコンピュータ・プログラムコードは、１つ以上のプログラミング言語の如何なる組み合わせで記述することができる。プログラミング言語は、例えば、Ｊａｖａ（ＴＭ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および例えば「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む。プログラム・コードは、ユーザのコンピュータ（例えばユーザ・デバイス）上で、または、ネットワーク内のコンピュータ設備（例えば、無線アクセス・ネットワーク・システムおよび／またはコア・ネットワーク・システムのコンピュータ設備）上で完全に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、ネットワークのコンピュータ設備上で部分的に、或いは、リモート・コンピュータまたはサーバ上で完全に実施することができる。後のシナリオにおいて、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む如何なる種別のネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続することができる。または、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを用いたインターネットを通じて）外部コンピュータへの接続を行うことができる。

本発明の態様について、以下に、本発明の実施形態によるフローチャート例、並びに／または方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品のブロック図を参照して説明する。なお、フローチャート例および／またはブロック図の各ブロック、また、フローチャート例および／またはブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータ・プログラム・命令によって実装できることが理解されよう。これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置が有するプロセッサ（特に、マイクロプロセッサまたは中央処理ユニット（ＣＰＵ））に供給される。その結果、マシンを生成することができ、コンピュータのプロセッサ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスによって実施する命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つ以上のブロックで特定される機能／アクションを実装する手段を生成する。

コンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスに特定の手法で機能するのを指示することができるコンピュータ可読媒体に格納することができる。その結果、コンピュータ可読媒体に格納される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つ以上のブロックで特定される機能／アクションを実装する命令を含む製造物品を生成する。

コンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイス上にロードすることができ、一連の動作可能なステップを、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で実行させることができる。その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実施する命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つ以上のブロックで特定される機能／アクションを実装するためのプロセスを提供する。

図面のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態による、システム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品について可能な実装態様における、アーキテクチャ、機能、および動作を例示するものである。この点に関し、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、またはコード部分を表し、特定の論理機能（１または複数）を実装するための１つ以上の実行可能命令を含む。なお、幾らかの代替の実装態様では、ブロックに注記される機能は、図面に注記された順序以外でも生じる場合があることに留意されるべきである。例えば、連続に示される２つのブロックは、実際のところ、実質的に同時に実施してもよく、或いは、ブロックに注記される機能は、関係する機能に応じて逆の順序で実施してもよい場合もある。また、ブロック図の各ブロックおよび／またはフローチャート例、並びに、ブロック図のブロックおよび／またはフローチャート例の組み合わせは、特殊目的ハードウェア・ベース・システムによって実装することができ、特定の機能若しくはアクション、または特殊目的ハードウェアおよびコンピュータ命令を実行することにも留意されたい。

１つの態様では、無線アクセス・ネットワーク・システムおよびコア・ネットワーク・システムを備える電気通信ネットワークについてのセキュリティ方法が開示される。無線アクセス・ネットワーク・システムは、ワイヤレス通信(wireless radio)インタフェースを少なくとも１つのユーザ・デバイスに提供するように構成される。共有秘密鍵はユーザ・デバイスとコア・ネットワーク・システムとの両方に格納される。即ち、共有秘密鍵はそれらに事前格納されている。

開示される本セキュリティ方法では、無線アクセス・ネットワークは、別の秘密鍵をコア・ネットワーク・システムから受信する。別の秘密鍵は、共有秘密鍵を使用して導出されている。共有秘密鍵は、コア・ネットワーク・システムに（例えばＨＳＳに）格納されているままであり、無線アクセス・ネットワーク・システムには送信されない。別の秘密鍵は、コア・ネットワーク・システムから無線アクセス・ネットワーク・システムにおいてセキュアな手法で受信することができる。

無線アクセス・ネットワーク・システムは、無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに１つ以上の値（例えば、ランダム値、パラメータ値）を供給し、ユーザ・デバイスによって、共有秘密鍵（即ち、コア・ネットワーク・システムに格納されているままの秘密鍵に対応する鍵）と、無線インタフェースを通じて供給された１つ以上の値の内１つ以上と、からユーザ・デバイスの別の秘密鍵を導出するのを可能にする。１つ以上の値の内１つ以上は、また、コア・ネットワーク・システムの別の秘密鍵を導出するのにも使用されている。

別の秘密鍵がコア・ネットワーク・システムから無線アクセス・システムで受信され、ユーザ・デバイスで導出される場合に、ユーザ・デバイスの認証手順および鍵アグリーメント手順は、別の秘密鍵を使用して、ユーザ・デバイスと無線アクセス・ネットワーク・システムの間でワイヤレス通信(wireless radio)インタフェースを通じて実行することができる。この手順は、ローカルＡＫＡ手順とも称される。

別の態様では、無線アクセス・ネットワーク・システムが少なくとも１つのユーザ・デバイスにワイヤレス通信インタフェースを提供する１つ基地局を備える、電気通信ネットワークの当該無線アクセス・ネットワーク・システムが開示される。ここでも、共有秘密鍵は、ユーザ・デバイスおよび電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムの両方に格納される。

無線アクセス・ネットワーク・システムは、コア・ネットワーク・システムから別の秘密鍵を受け取るように構成される受信機を含み、別の秘密鍵は、コア・ネットワーク・システムに格納される共有秘密鍵を使用して導出される。

無線アクセス・ネットワーク・システムは、更に、無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに１つ以上の値を供給するように構成される送信機を含み、ユーザ・デバイスによって、少なくとも、ユーザ・デバイスに格納される共有秘密鍵と、無線インタフェースを通じて供給された１つ以上の値の内１つ以上とから、ユーザ・デバイスの別の秘密鍵を導出するのを可能にする。１つ以上の値の内１つ以上はまた、コア・ネットワーク・システムの別の秘密鍵を導出するために使用されている。

無線アクセス・ネットワーク・システムはまた、無線アクセス・ネットワーク・システムで受信した別の秘密鍵と、受信した値の１つ以上およびユーザ・デバイスに格納された共有秘密鍵からユーザ・デバイスで導出される別の秘密鍵とを使用して、ワイヤレス通信インタフェースを通じて、ユーザ・デバイスについての認証手順および鍵アグリーメント手順の内少なくとも１つを実行するように構成されるコンピュータ・システムを含む。

更に他の態様では、本明細書で説明する無線アクセス・ネットワーク・システムと共に動作するように構成される電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムが開示される。コア・ネットワーク・システムは、共有秘密鍵を格納する記憶装置と、共有秘密鍵を使用して別の秘密鍵を導出するように構成されるコンピュータ・システムと、を備える。コア・ネットワーク・システムはまた、例えば、認証手順および鍵アグリーメント手順の内少なくとも１つを確立する要求に応じて、または別の秘密鍵を無線アクセス・ネットワーク・システムに事前プロビジョニングする要求に応じて、少なくとも導出した別の秘密鍵を無線アクセス・ネットワーク・システムに送信するように構成される送信機を備える。任意で、コア・ネットワーク・システムは、ユーザ・デバイスのために秘密鍵を導出する許可を示す指標を格納する記憶装置を含む。無線アクセス・ネットワーク・システムによってユーザ・デバイスに送信される１つ以上の値の内１つ以上はまた、コア・ネットワーク・システムの別の秘密鍵を導出するために使用されている。１つ以上の値の内１つ以上はまた、コア・ネットワーク・アクセスシステムから無線アクセス・ネットワーク・システムへ転送されることもある。

更なる態様では、本明細書に開示する無線アクセス・ネットワーク・システム内で動作するように構成されるユーザ・デバイスが開示される。

ユーザ・デバイスは、無線アクセス・システムから無線インタフェースを通じて供給される１つ以上の値を受信するように構成される受信機と、共有秘密鍵を格納する記憶装置と、を含む。記憶装置は、（Ｕ）ＳＩＭを備えることができる。

ユーザ・デバイスはまた、受信機により格納された共有秘密鍵と、１つ以上の値の内少なくとも１つとから、別の秘密鍵を導出するように構成されるコンピュータ・システムを含む。１つ以上の値の内１つ以上は、コア・ネットワーク・システムの別の秘密鍵を導出するために使用されている。

ユーザ・デバイスは、導出した別の秘密鍵を使用して、認証手順および鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを実行するように構成される。

ユーザ・デバイスは、モバイル・デバイス（例えば、モバイル・フォン、タブレット、スマート・グラス、スマート・ウォッチ、およびラップトップ・コンピュータ等）を含むのみならず、マシン・タイプ通信（ＭＴＣ）デバイスとして知られる（例えば、３ＧＰＰ ＴＳ ２２．３６８参照）デバイスも含んでもよい。後者のデバイスの幾らかについて、分離された即ちスタンド・アロンのＲＡＮシステムの動作は、政府当局によって必須のものとみなされることもある。

本開示の更なる他の態様では、コンピュータまたは一組のコンピュータに本方法を実行させるように構成される命令のセットを含むコンピュータ・プログラムまたは一組のコンピュータ・プログラムが提示される。

本開示の更なる他の態様では、コンピュータ・プログラウを格納するコンピュータ媒体（例えば、非一時的コンピュータ媒体）が提示される。

本開示の更なる態様は、ユーザ・デバイスで使用される加入者モジュールに関する。加入者モジュール（例えば、（Ｕ）ＳＩＭ）は、共有秘密鍵を格納し、別の秘密鍵を導出するように構成される。

なお、無線アクセス・ネットワーク・システム（例えば、単一の基地局または基地局の集合）は、コア・ネットワーク機能を実装するコンピュータ・システムを備えることができ、ユーザ・デバイスが、電気通信ネットワークのコア・ネットワークを使用することなく無線アクセス・ネットワークを介して通信するのを可能にすることが認められるべきである。一例として、ＬＴＥ無線アクセス・ネットワーク・システムについて、無線アクセス・ネットワーク・システムは、ローカル移動性管理エンティティ（ＭＭＥ）機能、ローカル・ホーム加入システム（ＨＳＳ）、およびローカル認証確認センタ（ＡｕＣ）の内少なくとも１つを、従来のｅＮｏｄｅＢ機器および機能に加えて含むことができる。無線アクセス・ネットワーク・システムは、少なくとも、認証機能および／または鍵アグリーメント（ＡＫＡ）機能を含む。

なお、前述したコンピュータ・システムは、特定されたタスクを実行するためにコンピュータ・プログラムを起動するハードウェア回路を備えることがまた、認められるべきである。
鍵導出機能は、コア・ネットワーク・システムおよびユーザ・デバイスにおいて適用されて、別の秘密鍵を導出することができる。

無線アクセス・ネットワーク・システムおよびユーザ・デバイスにおける別個のセットの別の秘密鍵を提供することによって、開示するセキュリティ方法および無線アクセス・システムは、実質的に無数の認証および／または鍵アグリーメント手順を、無線アクセス・ネットワーク・システムに共有秘密鍵を格納することなく、生成した別の秘密鍵を使用してユーザ・デバイスが実行するのを可能にする。したがって、無線アクセス・ネットワーク・システムが脆弱化し、別の秘密鍵が漏洩した場合に、ユーザ・デバイスおよびコア・ネットワーク・システムに格納される共有秘密鍵を置き換える必要性を無くす。代替として、第２の別の秘密鍵が、認証および／または鍵アグリーメントのために本明細書に開示する方法を使用してユーザ・デバイスに適用されてもよい。これにより、脆弱化した以前の別の秘密鍵を無用なものにする。

本開示の実施形態では、コア・ネットワーク・システムから受信される別の秘密鍵は、（ｉ）無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに供給される１つ以上の値の内１つ以上、（ｉｉ）無線アクセス・ネットワーク・システムを識別する識別子、および（ｉｉｉ）ユーザ・デバイスの識別子の内少なくとも１つを使用して導出される。別の秘密鍵を導出する際の値の１つ以上（例えば、乱数ＲＡＮＤまたは認証トークンＡＵＴＮ）の使用は、別の秘密鍵を認証手順または鍵アグリーメント手順にリンクし、ユーザ・デバイスは、値の内１つ以上（例えば、認証トークンＡＵＴＮ）によって、コア・ネットワークを認証する。このことは、別の秘密鍵を、コア・ネットワークの認証に結び付ける(tie)。無線アクセス・ネットワークを識別する識別子（パブリック識別子でもよい）の使用は、別の秘密鍵を、特定の無線アクセス・ネットワーク・システムに結び付ける。当該別の秘密鍵は、特定の無線アクセス・ネットワーク・システムに対して生成され、他の無線アクセス・ネットワーク・システムに対しては当該別の秘密鍵を動作不能にする。ユーザ・デバイスの識別子（例えばＩＭＳＩ）の使用は、別の秘密鍵を特定のユーザ・デバイスにリンクする。

本開示の実施形態では、別の秘密鍵は、セキュアな手法で無線アクセス・ネットワーク・システムにおいて（例えば、基地局において）で受信される。加えて、コア・ネットワーク・システムから受信され、無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに送信されることになる値の内１つ以上は、また、コア・ネットワーク・システムからセキュアな手法で受信される。無線アクセス・ネットワーク・システムへの別の秘密鍵の安全な送信は、別の秘密鍵を使用して実行されることになる後続のＡＫＡ手順のセキュリティを向上させる。安全な送信は、当業者にとって公知の手法で実行されてもよい。一実施形態では、別の鍵（および、恐らくはコア・ネットワーク・システムから受信される１つ以上の値）は、無線アクセス・ネットワーク・システムおよびコア・ネットワーク・システムにおいて公知の鍵を使用して暗号化される。

本開示の実施形態では、無線インタフェースを通じてユーザ・デバイスに供給されることになる１つ以上の値の内１つ以上の値は、ユーザ・デバイスについての認証ベクトルとして、コア・ネットワーク・システムから受信される。このことは、既存のＡＫＡ手順において別の秘密鍵の生成を実装するのを容易にする。更に、認証ベクトルは、最初のＡＫＡ手順について、例えば、コア・ネットワークを認証するのに使用されることができる一方で、後続のＡＫＡ手順は、導出した別の秘密鍵を使用して実行される。ユーザ・デバイスまたは加入者モジュールは、共有秘密鍵または別の秘密鍵のどれを使用すべきかについて認識するように構成される。

認証ベクトルは、特定のタイプの電気通信ネットワークで使用されるものと解されるベクトルであってもよい。

ＧＳＭ／ＧＰＲＳの電気通信ネットワークについて、３次元(triplet)ベクトルがＡＫＡを実行するために通常は使用される。３次元ベクトルは、無線アクセス・ネットワーク・システムによって受信され、格納される値（ＲＡＮＤ、ＸＲＥＳ、Ｋ_ｃ）の組み合わせを含む。共有秘密鍵Ｋは、セキュリティ機構のための基礎(cornerstone)を形成する。共有秘密鍵Ｋは、ユーザ・デバイス（通常はＳＩＭカード上）に、また、コア・ネットワーク・システムに、例えばＨＬＲ／ＡｕＣに格納される。ＨＬＲ／ＡｕＣは、乱数ＲＡＮＤを生成する。ＲＡＮＤおよび共有秘密鍵Ｋを使用することにより、鍵生成アルゴリズムを使用した暗号化鍵を導出し、また、認証アルゴリズムにおいて予測応答ＸＲＥＳを導出することができる。組み合わせ（ＲＡＮＤ、ＸＲＥＳ、Ｋ_ｃ）は、コア・ネットワーク・システムから無線アクセス・ネットワーク・システム（例えば、基地局）に送信されるＧＳＭ認証ベクトル（３次元）を形成する。

ＵＭＴＳネットワークについて、３次元の認証ベクトルの代替として、５次元(quintet)認証ベクトルが、ここでもＲＡＮＤおよび予期応答ＸＲＥＳを含んで、秘密鍵Ｋから生成される暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、および認証トークンＡＵＴＮと共に生成される。５次元はこのように公知の手法で生成される。５次元認証ベクトルは、無線アクセス・ネットワーク・システム、例えばＮｏｄｅＢに送られる。

４Ｇの進化パケット・システム（ＥＰＳ: Evolved Packed Systems）について、認証手順はＵＭＴＳネットワークと類似している。但し、新規の鍵階層が使用される。ユーザ・デバイスでのＵＳＩＭおよびコア・ネットワーク・システム側でのＡｕＣに格納される共有秘密鍵Ｋは、鍵ＣＫおよびＩＫを導出するために使用される。ＣＫおよびＩＫは、サービング・ネットワークＩＤと組み合わされて、新規の鍵Ｋ_ＡＳＭＥを導出するために使用される。当該新規鍵Ｋ_ＡＳＭＥから、他の暗号化および完全性鍵は、ユーザ・デバイスとコア・ネットワーク・システムの間のシグナリングを保護するために導出され（鍵Ｋ_{ＮＡＳｅｎｃ}）、ユーザ・デバイスとコア・ネットワーク・システムの完全性を保護するために導出され（鍵Ｋ_{ＮＡｓｉｎｔ}）、無線インタフェースを通じたＲＲＣシグナリングおよびデータ転送のために導出される。後者は暗号化鍵Ｋ_{ＵＰｅｎｃ}を含む。セキュリティ集合(tuple)（Ｋ_ＡＳＭＥ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、およびＲＡＮＤ）は、コア・ネットワーク・システムから無線アクセス・ネットワーク・システムに、例えばｅＮｏｄｅＢに送信される。
２Ｇ、３Ｇおよび４Ｇに加えて、開示する実施形態は、アクセス・ネットワーク・システムを含む他の電気通信ネットワークで使用されてもよく、鍵が共有秘密鍵から導出されるコア・ネットワーク・システムで使用されてもよい。このようなネットワークは、５Ｇおよび更なる世代のモバイル・ネットワークを含むことが見込まれることになる。

認証ベクトルの各々は、１つ以上の値として、コア・ネットワーク・システムから無線アクセス・ネットワーク・システムへ送信することができる。認証ベクトルの１つ以上の値（例えば、ＸＲＥＳ）は、無線アクセス・ネットワーク・システムに格納することができ、無線アクセス・ネットワーク・システムで受信される１つ以上の値（例えば、ＲＡＮＤ）は、ユーザ・デバイスに送信することができる。

本開示における実施形態では、無線アクセス・ネットワーク・システムにおける別の秘密鍵と１つ以上の値の内１つ以上との内少なくとも１つは、トリガに応答してコア・ネットワーク・システムから受信される。トリガは、無線アクセス・ネットワーク・システムがコア・ネットワーク・システムの無力(inability)または利用不可能(unavailability)を検出する前に、任意に供給、即ち受信され、コア・ネットワーク・システムからの認証手順および鍵アグリーメント手順の少なくとも１つをハンドルする。別の秘密鍵および１つ以上の値の内少なくとも１つの事前プロビジョニングは、ＡＫＡ手順が、如何なる時でも無線アクセス・ネットワークでローカルに実行されるのを可能にする。

他の実施形態では、別の秘密鍵と１つ以上の値の内１つ以上との内少なくとも１つは、無線アクセス・ネットワーク・システムによってコア・ネットワーク・システムから要求される。当該要求は、別の秘密鍵を必要とする特定の無線アクセス・ネットワークの識別子を含むことができる。

これらの実施形態は、別の秘密鍵、および／または１つ以上の値の内１つ以上の無線アクセス・ネットワーク・システムへの転送を可能にするか、または容易にする。

本開示における実施形態では、ＲＡＮオンリー(RAN_only)指標が、ワイヤレス通信インタフェースに、例えばブロードキャストを用いて、またはユーザ・デバイスの特定の送信において、例えば専用の或いは共有のチャネル上で送信される。その結果、ローカルＡＫＡ手順のみが利用可能であることをユーザ・デバイスに通知することができる。ＲＡＮオンリー指標は、ユーザ・デバイスによって、別の秘密鍵が導出されるべきである情報として、および／またはユーザ・デバイスが無線アクセス・ネットワーク・システムによってローカルＡＫＡを要求する情報として使用することができる。

本開示における実施例形態では、無線アクセス・ネットワーク・システムは、無線アクセス・ネットワーク・システムを識別する無線インタフェースに識別子を送信する。無線アクセス・ネットワーク識別子は、ユーザ・デバイスの別の秘密鍵を導出するために使用することができ、その結果、別の秘密鍵を特定の無線アクセス・ネットワーク・システムに結び付けることができる。無線アクセス・ネットワーク・システムの識別子は、処理され、および／または、別の秘密鍵を導出するのに使用するために加入モジュールに保存することができる。

本開示における実施形態では、無線アクセス・ネットワーク・システムは、別の秘密鍵を導出するために、ユーザ・デバイスから該ユーザ・デバイスの能力を示す指標を受信する。当該実施形態は、ユーザ・デバイスが別の秘密鍵を使用して無線アクセス・ネットワーク・システムと共に将来の認証および／または鍵アグリーメント手順を実行することが可能であることついての情報を無線アクセス・ネットワークに供給する。当該情報は、如何なる時でも、例えば、無線アクセス・ネットワーク・システムからＲＡＮオンリー指標を受信したのに応答して、および／または無線アクセス・ネットワーク・システムへのアタッチ要求において、ユーザ・デバイスから受信することができる。

本開示における実施形態では、無線アクセス・ネットワーク・システムは、ユーザ・デバイスから接続要求を受信する。また、当該接続要求から、または当該接続要求に応答して、認証手順および鍵アグリーメント手順の内少なくとも１つが無線アクセス・ネットワーク・システムから実行されることになるかについて決定する。接続要求（例えば、アタッチ要求）は、接続を望む無線アクセス・ネットワーク・システムの識別子を含むことができる。無線アクセス・ネットワーク・システムはまた、特定の接続要求について、例えば、別の秘密鍵および／または１つ以上の値が無線アクセス・ネットワーク・システムに既に含まれているときに、ローカル認証または鍵アグリーメント手順が実行されることになるかについて（例えば接続要求に含まれるＩＭＳＩに基づいて）決定することもできる。

本発明はまた、コア・ネットワーク・システムが無線アクセス・ネットワーク・システムに利用可能であるが、認証および／または鍵アグリーメントのためには使用されないときに適用することができる。無線アクセス・ネットワーク・システムを使用することの利点は、コア・ネットワーク・システムが利用可能な場合であっても、例えばビジーではない時間の間に、無線アクセス・ネットワーク・システムにおいて別の秘密鍵を予めロードすることができ、ビジーな時間の間にコア・ネットワークのシグナリングを低減させるということである。また、認証手順および／または鍵アグリーメント手順は、別の秘密鍵ベクトルが無線アクセス・ネットワーク・システムで予めロードされている場合に、より素早くローカルに実行されることになる。

一般的に認証および鍵アグリーメント（ＡＫＡとも称される）は共に実行される一方で、本明細書に開示される無線アクセス・ネットワーク・システムは、これら手順の内１つのみ（例えば、認証のみ、または鍵アグリーメントのみ）を実行することができることが認められるべきである。
一例では、認証は、ユーザ・デバイスおよびネットワークの同一性の検証に関する。

一例では、鍵アグリーメントは、暗号によってデータを保護するため、および／またはワイヤレス通信インタフェースを通じてシグナリングするための少なくとも１つの鍵を確立する手順に関する。

なお、本発明は、特許請求の範囲に記載される見込まれる全ての特徴の組み合わせに関連することに留意されたい。

本発明の態様について、図面に例示的に示される実施形態を参照することによって、より詳細に説明する。

図１は、無線アクセス・ネットワークおよびコア・ネットワークを備える電気通信ネットワークの概要図である。 図２は、本開示における実施形態により、ＡＫＡ機能を少なくとも含む無線アクセス・ネットワーク・システムの様々なケースの概要図である。 図３Ａは、本明細書において開示される様々なハードウェア・コンポーネントおよびこれらコンポーネントが有する機能の概要図である。 図３Ｂは、本明細書において開示される様々なハードウェア・コンポーネントおよびこれらコンポーネントが有する機能の概要図である。 図４Ａは、本明細書において開示されるセキュリティ方法の例示のステップを示す時系図(time diagram)を示す。 図４Ｂは、本明細書において開示されるセキュリティ方法の例示のステップを示す時系図を示す。 図４Ｃは、本明細書において開示されるセキュリティ方法の例示のステップを示す時系図を示す。 図５は、無線アクセス・ネットワーク・システムのコア・ネットワークへの接続を利用可能とするより詳細なセキュリティ方法を示す時系図を示す。 図６は、コア・ネットワークが無線アクセス・ネットワーク・システムから接続解除されるより詳細なセキュリティ方法を示す時系図である。 図７Ａは、コア・ネットワーク・システムおよびユーザ・デバイスのそれぞれの別の秘密鍵の生成および導出について、他の認証ベクトル値と共に示す。 図７Ｂは、コア・ネットワーク・システムおよびユーザ・デバイスのそれぞれの別の秘密鍵の生成および導出について、他の認証ベクトル値と共に示す。 図８は、電気通信ネットワークまたはユーザ・デバイスについての全般的なシステムまたは構成要素の実施形態の概要ブロック図である。

図１は、電気通信システム１の概要図を示す。電気通信システム１は、無線アクセス・ネットワーク２（図１ではＥ−ＵＴＲＡＮまたはＲＡＮとしても示される。）と、以下に更に詳細に説明する様々な構成要素、即ちノードを含むコア・ネットワーク３とを備える。

図１の電気通信システム１では、簡単のために、３つの世代のネットワークが共に概略的に示される。アーキテクチャおよび概要の更なる詳細な説明については、３ＧＰＰ ＴＳ ２３．００２に見つけることができ、参照により本願においてその全体が含まれる。

図１の下側ブランチは、ＧＰＲＳまたはＵＭＴＳ電気通信ネットワークを表す。

ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳ電気通信ネットワークについて、無線アクセス・ネットワーク２は、複数の基地局（ＢＳＣおよびＢＴＳの組み合わせ）と、１つ以上の無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）と、を備え、図１には個別に示されない。コア・ネットワーク３は、ゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノード（ＧＧＳＮ）と、サービングＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＳＮ、ＧＰＲＳ用）またはモバイル・スイッチング・センタ（ＭＳＣ、ＧＳＭ用、図１には非図示）と、認証センタ（ＡｕＣ）と組み合わされたホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）と、を備える。ＨＬＲは、ユーザ・デバイス４についての加入情報を収容し、また、ＡｕＣは、認証および鍵アグリーメント（ＡＫＡ）手順のために使用されることになる共有秘密鍵を収容する。

ＵＭＴＳ無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ）について、無線アクセス・ネットワーク２はまた、複数のＮｏｄｅＢに接続される無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）を備え、これも図示されない。コア・ネットワーク３では、ＧＧＳＮおよびＳＧＳＮ／ＭＳＣは、通常、ＨＬＲ／ＡｕＣに接続される。ＨＬＲ／ＡｕＣは、ユーザ・デバイス４の加入情報および共有秘密鍵Ｋを収容する。

なお、ＧＳＭおよびＵＭＴＳネットワークのＲＮＣ機能は、形式的にはＲＡＮの一部である点に留意されるべきである。ＲＮＣ機能は、１つ以上の基地局で実装することができる。このような構成は、崩壊型アーキテクチャとして公知である。

図１の上側ブランチは、次世代ネットワークを表し、一般に、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）システムまたは進化パケット・システム（ＥＰＳ）として示される。

無線アクセス・ネットワーク２は、Ｅ−ＵＴＲＡＮとして示され、無線アクセスをデバイス３に提供する進化(evolved)ＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢまたはｅＮＢ）を備える。コア・ネットワーク３は、ＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）およびサービング・ゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）を備える。ＥＰＳのＥＵＴＲＡＮは、パケット・ネットワークを介してＳ−ＧＷに接続される。Ｓ−ＧＷは、シグナリングのために、ホーム加入者サーバＨＳＳおよび移動性管理エンティティＭＭＥに接続される。ＨＳＳは、加入プロフィール・レポジトリＳＰＲを含み、ＡＫＡ手順のための共有秘密鍵Ｋを格納する認証センタ（ＡｕＣ）と組み合わされる。

ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、およびＬＴＥ電気通信ネットワークについて、コア・ネットワーク３は、通常、例えばゲートウェイ（例えばＰ−ＧＷ）を使用して、別のパケット・ネットワーク５、例えばインターネットに接続される。

ＥＰＳネットワークの一般的なアーキテクチャの更なる情報は、３ＧＰＰ ＴＳ ２３．４０１に見つけることができる。

勿論、３ＧＧＰによって規定される以外のアーキテクチャ（例えば、ＷｉＭＡＸ）がまた、本開示の文脈内で使用することができる。

図２は、ＬＴＥ電気通信システムについて、本開示の実施形態によるローカル認証および／または鍵アグリーメント機能を少なくとも備える無線アクセス・ネットワーク・システムの様々なケースの概要図である。

ＲＡＮシステム１０Ａは、複数のｅＮｏｄｅＢ、ここでは、ｅＮｏｄｅＢ＿１、ｅＮｏｄｅＢ＿２、ｅＮｏｄｅＢ＿３、およびｅＮｏｄｅＢ＿４で形成される無線アクセス・ネットワーク２のセルを形成する無線アクセス・ネットワーク・システムである。

しかしながら、ＲＡＮシステム１０Ａとコア・ネットワーク・システム１１の間の接続が存在しないとき、ＲＡＮシステム１０Ａは、通信サービスに独自のコア・ネットワーク機能を提供することができる。

ＲＡＮシステム１０Ｂは、分離された(isolated)無線アクセス・ネットワーク・システムであり、即ち、無線アクセス・ネットワーク２とは別個に１つ以上のセルを形成する無線アクセス・システムである。

ＲＡＮシステム１０Ｃは、スタンド・アロンの無線アクセス・ネットワーク・システムであり、無線アクセス・ネットワーク２のセルを形成するのではなく、（例えばインターネットを通じた）コア・ネットワーク・システム１１への（幾らかの）接続性を有する。

参照符号１０によって全般的に示されるＲＡＮシステムのそれぞれは、通信サービスをユーザ・デバイスＵＥに提供することが可能である。ＲＡＮシステムは、ワイヤレス通信バレッジを提供する。また、１つ以上の基地局、アンテナ、コア・ネットワーク機能、およびローカル・サービスのサポートを含むことができる。ＲＡＮシステム１０は、独自の識別子（即ち、無線アクセス・ネットワーク２のＰＬＭＮ＿ＩＤとは異なる識別子）を送信することができる。識別子は、ＲＡＮシステム１０が無線アクセス・ネットワーク２のサブネットワークであることを示すことができる。図２において様々なケースに示すように、ＲＡＮシステム１０は、スタンド・アロンの使用を意図し、カバレッジまたは追加の能力を提供する。ここでは、カバレッジが決して存在することがなく（例えば、山火事または地下での救助の場合）、或いは、例えば自然災害に因りカバレッジがもはや存在しない。具体例は、発展途上国での軍事ミッションでの使用ケースである。ここでは、無線アクセス・ネットワーク・システムのローカル認証のコア・ネットワーク機能が敵対者によって捕獲されるときに、システム全体の脆弱化に繋がらないことを確実にする特定の手段を要件とする無線アクセス・ネットワーク・システム１０をトラックが搬送することができる。

図３Ａおよび３Ｂは、本明細書に開示される様々なハードウェア・コンポーネントおよびこれらコンポーネントの機能の概要図である。

図３Ａでは、ユーザ・デバイスＵＥ、無線アクセス・ネットワーク・システム１０、およびコア・ネットワーク・システム１１のブロック図が示される。これらの各々は、以下に詳細に説明する機能の１つ以上を実行するコンピュータ・コードを処理することが可能なハードウェア回路を含む。

ユーザ・デバイスＵＥは、無線アクセス・ネットワーク・システム１０によって提供されるワイヤレス通信インタフェースを通じて情報を送信するための送信機／受信機Ｔｘ／Ｒｘを備える。無線アクセス・ネットワーク・システム１０は、対応する送信機／受信機を有する。無線インタフェースを通じて送信される情報の例は、ＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄと、１つ以上の値（例えば乱数ＲＡＮＤおよび認証パラメータＡＵＴＮ）との内少なくとも１つを含み、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するためにユーザ・デバイスＵＥによって使用されることになる。

ユーザ・デバイスＵＥは、更に、コンピュータ・システム（例えば、プロセッサ）２０および記憶装置２１を備える。最初に、記憶装置２１は、共有秘密鍵Ｋおよびユーザ・デバイスＵＥの識別子（例えばＩＭＳＩ）を少なくとも有する。本明細書に開示される方法の動作の間、記憶装置２１は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび識別子ＳｕｂＮｉｄの内少なくとも１つを更に格納することができる。

ユーザ・デバイスの動作の例に関する更なる詳細は、図３Ｂを参照して説明する。

ＲＡＮシステム１０は、更に、コンピュータ・システム２２、（ブロック２３で示される）１つ以上のコア・ネットワーク機能、およびコア・ネットワーク・システム１１との情報交換のための送信機／受信機（Ｔｘ／Ｒｘ）を備える。ＲＡＮシステムのコア・ネットワーク機能は、ローカル移動性管理エンティティ（ＭＭＥ）機能、ローカル・ホーム加入システム（ＨＳＳ）、およびローカル認証確認センタ（ＡｕＣ）の内少なくとも１つを、従来のｅＮｏｄｅＢ機器および機能に加えて含むことができる。無線アクセス・ネットワーク・システムは、図３Ａに示すように、認証および／または鍵アグリーメント（ＡＫＡ）機能を少なくとも含む。ＲＡＮシステム１０はまた記憶装置２４を含む。本明細書に開示される方法の動作の間、ＲＡＮシステム１０が有する記憶装置２４は、少なくとも別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを格納する。

コア・ネットワーク・システム１１は、ＲＡＮシステム１０との情報交換を可能にする送信機／受信機（Ｔｘ／Ｒｘ）を少なくとも備える。コア・ネットワーク・システム１１は、複数の異なるエンティティ、例えば、加入者システム（例えばＨＳＳ）、認証システム（例えばＡｕＣ）、および／または移動性管理システム（例えばＭＭＥ）を備えることができる。コア・ネットワーク・システム１１は、コンピュータ・システム２５および記憶装置２６を備える。コンピュータ・システム２５および記憶装置２６は、ＨＳＳに対応する加入者システム機能を含むことができる。記憶装置２６は、共有秘密鍵Ｋ（開示される本方法の動作の間、コア・ネットワーク・システム１１に格納されたままとなる。）を含む。記憶装置２６はまた、特定のユーザ・デバイスＵＥのために、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成し、および／または無線アクセス・ネットワーク・システム１０に送信されることを示す指標Ｉ_ｆｓを含むこともできる。

図３Ｂは、モバイル・エンティティＭＥおよび加入者モジュールを備えるユーザ・デバイスＵＥの概略的な実施形態であり、内部通信を例示的に示す。加入者モジュールは、加入者識別モジュール（例えば、ＳＩＭまたはＵＳＩＭ）を備えてもよい。加入者モジュールは、例えば、共有秘密鍵Ｋを格納するセキュア・モジュールである。コンピュータ・システム２０は、モバイル・エンティティＭＥおよび加入者モジュールの間で分散してもよい。加入者モジュールは、最初に、共有秘密鍵Ｋおよび識別子（例えばＩＭＳＩ）を少なくとも格納する記憶装置２１を含む。開示される本方法を実行する間、またはその後に、加入者モジュールは、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび／またはＲＡＮシステム１０のＳｕｂＮｉｄの識別子を含むことができる。モバイル・エンティティＭＥと加入者モジュールの間の通信について、図４Ｂを参照して更に説明する。

図４Ａは、開示される本セキュリティ方法による幾つかのステップを例示する時系図である。最初に、ユーザ・デバイスＵＥおよびコア・ネットワーク・システム１１は共に、例えば、ＵＥの加入者モジュールの記憶装置２１内、およびコア・ネットワーク・システム１１の記憶２６（例えばＨＳＳ）内に、共有秘密鍵Ｋを格納している。共有秘密鍵Ｋは、開示される本方法を実行する間はそこに格納されるままとなる。

或る時点、例えば、コア・ネットワーク・システム１１から内部または外部のトリガによって引き起こされるときに、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、ステップＳ４０のコア・ネットワーク・システム１１内で、例えば、コンピュータ・システム２５を使用して、生成される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、共有秘密鍵Ｋを入力として用いたアルゴリズムによって生成される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成する１つの例について、図４Ａを参照して説明する。ステップＳ４１では、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、コア・ネットワーク・システム１１から無線アクセス・ネットワーク・システム１０に送信される。

別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するのを引き起こすトリガは、例えば、期限切れのタイマまたは他のタイプの時間指標としてもよい。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成し、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを無線アクセス・ネットワーク・システム１０に送信する１つの理由は、無線アクセス・ネットワーク・システム１０によって、セキュアな手法でローカルＡＫＡサービスを提供するのを可能にすることである。

ＲＡＮシステム１０は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを受信し、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを更なる使用のために、例えば記憶装置２４に格納する。

ＲＡＮシステム１０は、ステップ４２で１つ以上の値をユーザ・デバイスＵＥに送信し、ステップ４３でユーザ・デバイスＵＥがユーザ・デバイスＵＥに格納された共有秘密鍵Ｋを更に使用して別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するのを可能にすることを、ユーザ・デバイスは可能にする。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成する１つの例について、図４Ｂを参照して説明する。

ＲＡＮシステム１０からユーザ・デバイスＵＥに送信されることになる１つ以上の値の内１つ以上は、コア・ネットワーク・システム１１から受信することができ、そして、例えば乱数ＲＡＮＤを含むことができる。値は、ＲＡＮシステム１０に予め格納されてもよい。同様に、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓはまた、ＲＡＮシステム１０に予め格納されてもよい。

ステップＳ４４では、ユーザ・デバイスＵＥについての認証手順および鍵アグリーメント手順の内少なくとも１つは、ユーザ・デバイスＵＥと無線アクセス・ネットワーク・システム１０の間のワイヤレス通信インタフェースを通じて、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを使用して実行することができる。当該手順はまた、ローカルＡＫＡ手順とも称される。

無線アクセス・ネットワーク・システム１０およびユーザ・デバイスＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓの別個のセットを提供することによって、開示される本セキュリティ方法では、無線アクセス・システムによって、実質的に無限の数のローカル認証および／または鍵アグリーメント手順を、無線アクセス・ネットワーク・システム１０に共有秘密鍵を格納することなく、生成された別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを使用して、ユーザ・デバイスＵＥについて実行するのを可能にする。したがって、無線アクセス・ネットワーク・システム１０が脆弱化し、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが漏洩した場合に、ユーザ・デバイスＵＥおよびコア・ネットワーク・システム１１に格納された共有秘密鍵Ｋを置き換える必要を無くす。

代替として、第２の別の秘密鍵が、認証および／または鍵アグリーメントのために本明細書に開示する方法を使用して、ユーザ・デバイスＵＥに適用されてもよい。これにより、脆弱化した前者の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを無用なものにする。

図４Ｂは、セキュリティ方法の別の例示の方法を示す時系図である。ここでも、ユーザ・デバイスＵＥおよびコア・ネットワーク・システム１１は、共に、共有秘密鍵Ｋを、例えばＵＥの加入者モジュールの記憶装置２１およびコア・ネットワーク・システム１１の記憶装置２６（例えばＨＳＳ）に予め格納している。共有秘密鍵Ｋは、開示される本方法を実行する間、そこに格納されたままとなる。

ステップＳ５０では、ＲＡＮシステム１０は、ユーザ・デバイスＵＥからの第１アタッチ要求を受信する。アタッチ要求は、ユーザ・デバイスＵＥがローカルＡＫＡ手順を実行することができること、例えば、ユーザ・デバイスＵＥが別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出することができることを示す指標ＣＡＰ（ｆｓ）を含むことができる。アタッチ要求は、Ｓ５２で、コア・ネットワーク・システム１１に別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成させる指標を含んで、コア・ネットワーク・システム１１に転送される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、共有秘密鍵Ｋを入力として使用するアルゴリズムによって生成される。加えて、認証ベクトルＡＶの１つ以上の値を使用して、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成する。認証ベクトルの例は、本開示の概要において説明している。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成する１つの例について、図４Ａを参照して説明する。

ステップＳ５３では、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルＡＶは、コア・ネットワーク・システム１１からＲＡＮシステム１０に送信される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルＡＶの送信は、セキュアな手法で実行されることができる。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルＡＶの１つ以上の値は、ＲＡＮシステム１０に格納される。

ステップＳ５４では、認証ベクトルＡＶの少なくとも幾らかの値は、ＲＡＮシステム１０からユーザ・デバイスＵＥに送信される。当該値は、ＲＡＮＤおよびＡＵＴＮを含む。一実施形態では、ＲＡＮＤおよび／またはＡＵＴＮの送信は、開示される本セキュリティ方法を実行するのに十分であり、即ち、ユーザ・デバイスＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出することができる。追加の利点は、セキュリティ方法は、既存のＡＫＡ手順に統合できるということである。

受信した値の１つ以上は、また、コア・ネットワーク・システム１１の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するのに使用されている。ユーザ・デバイスＵＥは、当初の通常のＡＫＡを実行するのに、受信した値を共に活用する、即ち、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するのと同様に、ＡＵＴＮを検証およびＲＥＳを生成するように構成することができる。レガシーなユーザ・デバイス（即ち、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するようには構成されないユーザ・デバイス）は、尚もＡＫＡ手順を一度実行することができる。

これより再度図３Ｂを参照する。ステップＳ５４の後、ユーザ・デバイスＵＥの移動性管理エンティティは、認証コマンド（１）を加入者モジュールに送信することができる。認証コマンド（１）は、ＡＶ値、ＲＡＮＤおよびＡＵＴＮを含み、Ｋを使用してコア・ネットワーク・システム１１で生成されている。ＡＵＴＮは、ＲＡＮシステ１０を認証するために、加入者モジュールで検証される。加入者モジュールは、記憶装置２１に格納された共有秘密鍵Ｋを用いる従来の手法で導出されているＲＥＳを含むＡＫＡ応答を返す。ステップＳ５５では、ＵＥはＲＥＳをＲＡＮシステム１０に送信し、ＲＡＮシステム１０が、このような公知の手法でユーザ・デバイスＵＥを認証するのを可能にする。

ＡＶの値（１または複数）をまた使用して、ステップＳ５６によって示されるように、同様に共有秘密鍵Ｋを用いてＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出してもよい。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、後続の認証および／または鍵アグリーメント手順のために使用されてもよい。

後続のＡＫＡ手順は、新規のアタッチ要求によってトリガされ、ステップＳ５７として示される。アタッチ要求は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが導出されたことの指標を含むことができる。そして、アタッチ要求を受信すると、ＲＡＮシステム１０は、それが特定のユーザ・デバイスＵＥ用の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを既に格納していることを検出する。これにより、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓをコア・ネットワーク・システム１１に要求する必要性を除去する。

ステップＳ５８では、ローカルＡＫＡ手順は、別の鍵Ｋ_ｆｓを使用して実行され、認証ベクトルを生成する。図３Ｂに示すように、第２の認証コマンドが、別の秘更鍵Ｋ_ｆｓを使用して取得される認証ベクトルの値を含んで生成される。ＡＫＡ応答は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを使用して導出されるＲＥＳを含み、加入者モジュールから受信される。

図３Ｂでは、モバイル・エンティティＭＥは、認証コマンドが実行されなければならず、且つ、例えば識別子ＳｕｂＮｉｄによって識別される特定のＲＡＮシステム１０についての別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが導出されなければならないことを加入者モジュールに示す。当該ＲＡＮシステム１０による後続のＡＫＡについて、モバイル・エンティティＭＥは、ＳｕｂＮｉｄによって識別される特定のＲＡＮシステムについての別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを使用して認証コマンドが実行されなければならないことを加入者モジュールに示す。したがって、最初の認証コマンドは、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するのと同様に、ＡＵＴＮを検証しＲＥＳを計算するために、共有秘密鍵Ｋを使用しなければならないことを加入者モジュールにシグナリングすることができる。他方、別の認証コマンドは、ＡＵＴＮを検証しＲＥＳを計算するために、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが使用されることを加入者モジュールにシグナリングする。

モバイル・エンティティＭＥは、異なる手法でシグナリングを実行することができる。例えば、認証ＡＰＤＵのパラメータＰ２における特定ビットを使用することができる。更に、モバイル・エンティティＭＥは、加入者モジュールにＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄを供給することができる。このことは、認証コマンドにおける認証関連のデータとして行うことができる。加入者モジュールはまた、ＥＦ_{ＳＵＢＮＩＤ}と称されるＳｕｂＮｉｄ用のエレメンタリ・フィールド（ＥＦ）を含むことができる。モバイル・エンティティは、認証コマンドを与える前に、当該ＥＦの識別子ＳｕＢＮｉｄをアップロードする。加入者モジュールは、最初の認証コマンド（１）の場合に、別の秘更鍵Ｋ_ｆｓの計算においてＥＦ_{ＳＵＢＮＩＤ}に格納されたＳｕｂＮｉｄを使用することができる。また、別の認証コマンド（２）の場合に、ＥＦ_{ＳＵＢＮＩＤ}に格納されたＳｕｂＮｉｄに関連付けられる別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを抽出することになる。

図４Ｃは、セキュリティ方法として示す、更なる別の例示の時系図である。ここでも、ユーザ・デバイスＵＥおよびコア・ネットワーク・システム１１は、図示するように共有秘密鍵Ｋが、例えば、ＵＥの加入者モジュールの記憶装置２１に、およびコア・ネットワーク・システム１１の記憶装置２６（例えばＨＳＳ）に、事前に格納されている。共有秘密鍵Ｋは、開示される方法を実行する間に、そこに格納されるままとなる。

ステップＳ６０では、ＲＡＮシステム１０は、識別子ＳｕｂＮｉｄおよびＲＡＮオンリー指標をブロードキャストする。既に前述したように、識別子ＳｕｂＮｉｄは特定のＲＡＮシステム１０を識別する。

ＲＡＮオンリー指標は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが導出されなければならないこと、および／またはユーザ・デバイスＵＥが無線アクセス・ネットワーク・システムによってローカルＡＫＡを要求できることの情報として、ユーザ・デバイスＵＥによって使用することができる。図４Ｃから観察できるように、ＲＡＮオンリー指標は、ＲＡＮシステム１０がコア・ネットワーク・システム１１にリーチできないことを必ずしも意味するのではない。なお、ＳｕｂＮｉｄおよびＲＡＮオンリー指標の内１つは、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが生成されることになる、または生成されなければならないことをユーザ・デバイスが認識するのに十分となることが留意されるべきである。

ステップＳ６１では、ユーザ・デバイスＵＥは、識別子ＩＭＳＩを含むアタッチ要求をＲＡＮシステム１０に送信する。ＳｕｂＮｉｄおよびＲＡＮオンリー指標の少なくとも１つを受信したのに応答して、アタッチ要求がトリガされる。

ステップＳ６２は、ＳｕｂＮｉｄによって識別されるＲＡＮシステム１０についての別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するために、ＲＡＮシステム１０からコア・ネットワーク・システム１１への要求を示す。

ステップＳ６３では、コア・ネットワーク・システムは、最初に記憶装置２６を調べ、ユーザ・デバイスＵＥのためのＩ_ｆｓの存在を検証する。このことは、アタッチ要求Ｓ６１および要求Ｓ６２に含まれるＩＭＳＩに基づいて行うことができる。ユーザ・デバイスＵＥが別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成する資格を有すると判断される場合、当該別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、共有秘密鍵Ｋと認証ベクトルＡＶの１つ以上の値とを使用して生成される。

ステップＳ６４では、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルＡＶの両方は、コア・ネットワーク・システム１１からＲＡＮシステム１０に送信される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルＡＶの送信は、セキュアな手法で実行することができる。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓと認証ベクトルＡＶの１つ以上の値とは、ＲＡＮシステム１０に格納される。

ステップＳ６５では、認証ベクトルＡＶの少なくとも幾らかの値がＲＡＮシステム１０からユーザ・デバイスＵＥに送信される。このような値の例には、ＲＡＮＤおよびＡＵＴＮが含まれる。一実施形態では、ＲＡＮＤおよび／またはＡＵＴＮの送信は、開示される本セキュリティ方法を実行する、即ちユーザ・デバイスＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するのに十分である。追加の利点は、セキュリティ方法は、既存のＡＫＡ手順に統合できるということである。

受信した値の内１つ以上はまた、コア・ネットワーク・システム１１の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するのに使用されている。

ユーザ・デバイスＵＥは、当初の通常のＡＫＡを実行するのに、受信した値を共に活用する、即ち、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するのと同様に、ＡＵＴＮを検証およびＲＥＳを生成するように構成することができる。レガシーなユーザ・デバイス（即ち、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するようには構成されないユーザ・デバイス）は、尚もＡＫＡ手順を一度実行することができる。

ＡＶの値（１または複数）はまた、ステップＳ６６によって示されるのと同様に、共有秘密鍵Ｋを使用してＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するように使用することができる。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、後続の認証および／または鍵アグリーメント手順のために使用することができる。

ステップＳ６７では、ローカルＡＫＡ手順が別の鍵Ｋ_ｆｓを使用して実行され、認証ベクトルを生成する。

図４Ａから図４Ｃを参照して説明する如何なる方法においても、ＲＡＮシステム１０は、ローカルＡＫＡ手順Ｓ４４，Ｓ５８，Ｓ６７を実行した後に、セキュアな通信サービスを提供するのを可能にする。

開示される本方法は、ユーザ・デバイスＵＥおよびＲＡＮシステム（例えば、そのローカル認証センタＡｕＣ）の間で別の秘密鍵Ｋ_ｆｓをセキュアに確立することを提供する。別の秘密鍵は、図２に示した如何なる場合でもローカルＡＫＡ手順のために使用することができる。

別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、ユーザ・デバイスＵＥが存在し、ＲＡＮシステム１０が尚もコア・ネットワーク・システム１１に接続されているときに確立することができる。別の鍵Ｋ_ｆｓはまた、ユーザ・デバイスＵＥが無い場合も確立することができる。ここでは、ＲＡＮシステム１０は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび（例えば認証ベクトルＡＶの）１つ以上の値を要求する。

図５は、より詳細なセキュリティ方法を示す時系図を示し、ユーザ・デバイスＵＥが存在し、無線アクセス・ネットワーク・システムのコア・ネットワークへの接続が利用可能である。この場合、ユーザ・デバイスＵＥは、ＲＡＮシステム１０へのアタッチを欲する。ＲＡＮシステム１０は、（図２のＲＡＮシステム１０Ａによって示された無線アクセス・ネットワークの一部として、または、図２のスタンド・アロンのＲＡＮシステム１０Ｃとして）尚もコア・ネットワーク・システム１１１へ接続される。ＲＡＮシステム１０のローカルＡｕＣおよびユーザ・デバイスＵＥは、別の秘更鍵Ｋ_ｆｓを未だ共有していない。図５では、（図３Ａのブロック２３として示される）ＲＡＮシステム１０が有する幾らかのコア・ネットワーク機能のいくつかのコア・ネットワーク機能は、ローカルＭＭＥおよびローカルＨＳＳ／ＡｕＣとして区別される。同様に、ＭＭＥおよびＨＳＳ／ＡｕＣは、コア・ネットワーク・システム１１の一部として示される。

ステップＳ７０では、ｅＮｏｄｅＢは、ＲＡＮオンリーの動作状態にある。ｅＮｏｄｅＢは、無線アクセス・ネットワークのＰＬＭＮ＿ＩＤをブロードキャストすることになり、それ自体を、ブロードキャストを通じて識別子ＳｕｂＮｉｄによって、無線アクセス・ネットワーク（即ち、サブネットワーク）と関連付けられたＲＡＮシステム１０と識別する。識別子ＳｕｂＮｉｄはまた、ユーザ・デバイスとの相互作用の間、ユーザ・デバイスＵＥに伝達されることもできる。

ステップＳ７１では、ユーザ・デバイスＵＥは、ＰＬＭＮ＿ＩＤに基づいてＲＡＮシステム１０を選択しており、ＲＡＮシステム１０との接続確立するためにアタッチ要求メッセージを送る。ｅＮｏｄｅＢは、当該要求を、ＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥ機能に転送する。ステップＳ７２では、ローカルＭＭＥは、ＲＡＮシステム１０のローカルＨＳＳ／ＡｕＣから、この特定のＩＭＳＩについての認証データを要求する。

ユーザ・デバイスがまだＲＡＮシステム１０のローカルＡｕＣによって別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを確立していない（コア・ネットワーク・システム１１は未だ認証ベクトルＡＶに別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを提供していない）場合は、ステップＳ７３でローカルＨＳＳは失敗メッセージで応答することになる。

一例では、図５に示すように、ＲＡＮシステム１０は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルに提供するようコア・ネットワーク・システム１１に要求する。

他の例では、図５に示していないが、コア・ネットワーク・システム１１は、（セキュアな）接続をセットアップして、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓおよび認証ベクトルを、特定のＩＭＳＩについてＲＡＮシステム１０にアップロードする。

ステップＳ７４では、ＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥは、ローカルＡｕＣのＩＭＳＩについての認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを提供することによってＲＡＮシステム１０で（当該ＩＭＳＩによって確認される）特定の加入者を開始させる(initiate)ことをコア・ネットワーク・システム１１に要求する。ローカルＭＭＥは、ＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄをコア・ネットワーク・システム１１のＭＭＥに供給する。ステップＳ７５では、コア・ネットワーク・システムのＭＭＥは、サブネットワーク認証データ要求を、コア・ネットワーク１１のＨＳＳ／ＡｕＣに送信し、ＨＳＳ／ＡｕＣによって、加入者が別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを確立する特定のサービスを有しているかを検証するのを可能にする（或いは、この検証はまた、ＨＳＳから受信した加入者プロファイルに基づいて、コア・ネットワーク・システムのＭＭＥによっても実行することができる。）。サービスがＩＭＳＩについて利用可能な場合、コア・ネットワーク・システムのＡｕＣは、認証ベクトルおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓについてＫ_ＡＳＭＥ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳおよびＲＡＮＤの値を計算し、また、ＲＡＮシステム１０のローカルＡｕＣのためのキーＫ_ＡｕＣを用いてこれらを暗号化する。図７Ａに示すように、認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓの値は、ＨＳＳ／ＡｕＣに格納される共有秘密鍵Ｋを使用して取得される。

なお、ＡｕＣからローカルＡｕＣへのＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓの転送をセキュア化するのに使用できる数多くの暗号化セキュリティ・プロトコル（例えば、グローバル・プラットフォームからのグローバル・チャネル・プロトコル）が存在することが認められるべきである。この例では、データは、共有秘密鍵Ｋ_ＡｕＣを用いて暗号化されるのみである。

ステップＳ７７では、コア・ネットワーク・システム１１のＭＭＥは、認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓをＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥに送る。ステップＳ７８では、ローカルＭＭＥは、暗号化された認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを有するコマンドをローカルＨＳＳおよびＡｕＣに送ることによって、加入者を開始させる。

ローカルＡｕＣは、暗号化された認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを、鍵Ｋ_ＡｕＣを使用して復号化し、ＩＭＳＩおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを格納することになる。ローカルＨＳＳは、ＩＭＳＩおよび認証ベクトルＡＶを格納し、当該加入者が別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを未だ有していないことを示すことになる。開始が成功した場合、ステップＳ７９によって示されるように、ローカルＨＳＳは受入メッセ―ジによってローカルＭＭＥに応答する。

ローカルＭＭＥは、これより、ユーザ・デバイスＵＥからのステップＳ７１でのアタッチ要求を続行し、ステップＳ８０で、再度、ローカルＨＳＳ／ＡｕＣからの当該特定のＩＭＳＩについての認証データを要求する。ステップＳ８１で、ローカルＨＳＳは認証ベクトルＡＶを用いて応答する。

ステップＳ８２では、ＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥは、これにより、認証要求をユーザ・デバイスＵＥに送ることができ、ＲＡＮＤおよびＡＵＴＮの値をこのように公知の手法で送ることができる。図５の場合、ＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄは、既に、ステップＳ７０でユーザ・デバイスＵＥによって受信されている。代替では、識別子ＳｕｂＮｉｄは、ステップＳ８２で認証ベクトルＡＶの値を用いてユーザ・デバイスＵＥに送信されてもよい。

ステップＳ８２に応答して、ユーザ・デバイスＵＥは、図３Ｂを参照して説明し、図７Ｂを参照して説明することになるステップの内１つ以上を実行する。

簡潔には、モバイル・エンティティＭＥは、加入者モジュール（例えば、ＵＳＩＭ）から、ＲＡＮシステム１０の認証および開始を要求することができる。モバイル・エンティティＭＥは、加入者モジュールに対し、ＲＡＮＤ、ステップＳ８２で受信したＡＵＴＮ、およびＳｕｂＮｉｄを送ることができる。加入者モジュールは、共有秘密鍵Ｋを使用してＲＥＳおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを計算する。加入者は、ＲＥＳをもモバイル・エンティティＭＥに返す。

ステップＳ８３で、ＭＥは、ＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥに対し、認証応答としてＲＥＳを送ることになる。ＲＥＳ＝ＸＲＥＳである場合は、ステップＳ８４で、ＲＡＮシステム１０のローカルＭＭＥはアタッチ受入を送る。

ユーザ・デバイスＵＥがＲＡＮシステム１０と通信できない場合は、尚も認証を実行することが可能である。何故ならば、認証ベクトルＡＶは共有秘密鍵Ｋに基づくものだからである。ユーザ・デバイスＵＥがＲＡＮシステム１０と通信できる場合は、例えば、Ｓ８３で、ＵＥ能力のシグナリングの一部としてこのことをＲＡＮシステム１０に示す。

図６は、更に詳細なセキュリティ方法を示した時系図であり、ここでは、コア・ネットワーク１１は、ＲＡＮシステム１０から接続解除され、またはコア・ネットワーク・システム１１は或る理由によって利用可能ではない。ユーザ・デバイスは、ＲＡＮシステム１０の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを確立することには関わらない。

図６から理解できるように、図５に関するステップと類似のものが、本セキュリティ・メソッドについて採用されるが、ステップの順序が異なる。全般的に、認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、ＲＡＮシステム１０において、より具体的にはローカルＨＳＳ／ＡｕＣにおいて、事前プロビジョニングされる。情報の事前プロビジョニングは、例えばＩＭＳＩに基づくユーザ・デバイスＵＥについてのもの、または例えばＩＭＳＩのリストに基づく幾つかのユーザ・デバイスについてのものとすることができる。事前プロビジョニングは、ＲＡＮシステム１０によってトリガされるか、またはコア・ネットワーク・システム１１によってトリガされる。ＡＶの値は、ユーザ・デバイスＵＥからの要求に応じてユーザ・デバイスに送信され、その結果、ユーザ・デバイスＵＥの別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出する。

図３Ｂを参照して既に検討したように、図５および図６の各々では、加入者モジュールは、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを計算し、ＲＡＮシステム１０でのローカルＡＫＡのために当該鍵を使用することができる。

別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが計算された認証の後、コア・ネットワーク・システム１１の共有秘密鍵Ｋから導出されているＫ_ＡＳＭＥは、ＲＡＮシステム１０との通信をセキュア化するのに使用される。次回、認証するユーザ・デバイスＵＥをＲＡＮシステム１０が要求するときのみ、ＲＡＮシステム１０のローカルＡｕＣは、ランダムなＲＡＮＤを生成し、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを用いてＸＲＥＳ、ＡＵＴＮ、Ｋ_ＡＳＭＥを計算することになる。ユーザ・デバイスＵＥは、次いで、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓに基づいて認証を実行することになる。モバイル・エンティティＭＳは、これよりＲＡＮシステム１０に（例えば識別子ＳｕｂＮｉｄを使用して）接続されることを加入者モジュールにシグナリングする。その結果、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを選択することができる。

図７Ａおよび７Ｂはそれぞれ、コア・ネットワーク・システムおよびユーザ・デバイスの別の秘密鍵の生成および導出について、他の認証ベクトルの値と共に示す。なお、代替の鍵の生成および導出のスキームおよびアルゴリズムが可能であることが認められて然るべきである。

図７Ａでは、コア・ネットワーク・システム１１内の認証ベクトルＡＶおよび別の秘密鍵Ｋ_ｆｓの値の生成について、コア・ネットワーク・システム１１内に格納された共有秘密鍵Ｋを使用して示される。当該生成の結果は、ＲＡＮシステム１０の認証ベクトルと考えることができ、図７ＡではＥＰＳ ＡＶ_ＳｕｂＮとして示される。

認証ベクトルの値ＸＲＥＳ、Ｋ_ＡＳＭＥ、ＡＵＴＮ、およびＲＡＮＤは、例えばＬＴＥ電気通信ネットワーク用の公知の手法で生成される。これに加えて、鍵導出機能ＫＤＦ（ｆｓ）が、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するために提供される。別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを生成するための入力値は、共有秘密鍵Ｋ、ランダムなＲＡＮＤ、ＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄ、およびＩＭＳＩを含む。

別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出する際の値の１つ以上（例えばランダム値ＲＡＮＤまたは認証トークンＡＵＴＮ）の使用は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを認証または鍵アグリーメント手順にリンクさせる。ここでは、ユーザ・デバイスＵＥは、値の１つ以上（例えば認証トークンＡＵＴＮ）によってコア・ネットワーク・システム１１を認証する。このことは、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓをコア・ネットワークの認証に結び付ける。ＲＡＮシステム１０を識別する識別子の使用（パブリック識別子でもよい）は、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓが生成される特定の無線アクセス・ネットワーク・システム１０に結び付け、別の秘密鍵が他の無線アクセス・ネットワーク・システムのために動作できないようにする。ユーザ・デバイスＵＥの識別子（例えばＩＭＳＩ）の使用は、別の秘密鍵を特定のユーザ・デバイスにリンクさせる。

図７Ｂは、認証ベクトルＡＶの１つ以上の値に基づいて、ユーザ・デバイスＵＥ（より具体的には加入者モジュール）の別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを導出するための例示の実施形態を示す。値ＲＥＳは、ＡＫＡのために公知の手法で生成される。図示するように、別の秘密鍵Ｋ_ｆｓは、再び、共有秘密鍵Ｋ、ランダムなＲＡＮＤ、ＲＡＮシステム１０の識別子ＳｕｂＮｉｄ、およびＩＭＳＩを使用して導出される。ローカルＡＫＡ手順について、これより当該別の秘密鍵Ｋ_ｆｓを使用することができる。

図８は、例示のコンピュータ・システム８０を示すブロック図である。コンピュータ・システム８０は、ユーザ・デバイスＵＥ内またはユーザ・デバイスとして、ＲＡＮシステム１０（例えば、コア・ネットワーク機能を有する基地局）で、またはコア・ネットワーク・システム１１（例えば、ＨＳＳ／ＡｕＣ機能を有するノード）で使用される。

データ処理システム８０は、システム・バス８３を通じてメモリ素子８２に結合される少なくとも１つのプロセッサ８１を含む。つまり、データ処理システム８０は、メモリ素子８２内にプログラム・コードを格納する。更に、プロセッサ８１は、システム・バス８３を介してメモリ素子８２からアクセスされるプログラム・コードを実行する。１つの態様では、データ処理システム８０は、プログラム・コードを格納および／または実行するのに好適なコンピュータとして実装される。しかしながら、データ処理システム８０は、本開示において説明した機能を実行することができるプロセッサおよびメモリを含む如何なるシステムの形態で実装できることが認められるべきである。

メモリ素子８２は、１つ以上の物理メモリ・デバイス（例えば、ローカル・メモリ８４および１つ以上の大容量記憶デバイス８５）を含む。ローカル・メモリ８４は、実際にプログラム・コードを実行する間に通常使用されるランダム・アクセス・メモリまたは他の非永続型メモリ・デバイス（１または複数）に関する。大容量記憶デバイスは、ハード・ドライブまたは他の永続型データ記憶デバイスとして実装される。データ処理システム８０はまた、１つ以上のキャッシュ・メモリ（図示せず）を含み、少なくとも幾らかのプログラム・コードの一時記憶を提供する。その結果、実行の間に大容量記憶デバイス８５からプログラム・コードを抽出しなければならない回数を低減することができる。

入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスは、入力デバイス８６として、また出力デバイス８７として示され、データ処理システム８０に結合することができる。入力デバイスの例は、これに限定されないが、例えば、キーボード、ポインティング・デバイス（例えばマウス）、タッチ・スクリーン等を含む。出力デバイスの例は、これに限定されないが、例えば、モニタ若しくはディスプレイ、スピーカ等を含む。入力デバイス８６および／または出力デバイス８７は、直接に、または、Ｉ／Ｏコントローラの仲介を通じて、データ処理システム８０に結合される。ネットワーク・アダプタ８８はまた、データ処理システム８０に結合され、プライベートまたはパブリック・ネットワークの介在を通じて、他のシステム、コンピュータ・システム、リモート・ネットワーク・デバイス、および／またはリモート記憶デバイスに結合するのを可能にする。ネットワーク・アダプタ８８は、上記システム、デバイス、および／またはネットワークによって上記データ処理システム８０に送信されるデータを受信するデータ受信機と、データを上記システム、デバイス、および／またはネットワークに送信するデータ送信機とを備える。モデム、ケーブル・モデム、およびイーサネット・カードは、データ処理システム８０で用いられる異なるタイプのネットワーク・アダプタの例である。

図８に示されるように、メモリ素子８２はアプリケーション８９を格納する。なお、データ処理システム８０は更に、アプリケーションの実行を促進できるオペレーティング・システム（図示せず）を更に実行することが認められるべきである。アプリケーションは、実行可能プログラム・コードの形態で実装され、データ処理システム８０（例えば、プロセッサ８１によって）実行することができる。アプリケーション８９を実行することに応じて、データ処理システム８０は、本明細書で更に詳細にしたように、１つ以上の動作を実行するように構成される。

１つの態様では、例えば、データ処理システム８０は、ユーザ・デバイスＵＥ（例えば、モバイル・フォン、ポータブル・コンピュータ、タブレット、スマート・グラス、スマート・ウォッチ、ＭＴＣデバイス等）を表す。その場合、アプリケーション５９はアプリケーションを表し、実行されるときに、ユーザ・デバイスＵＥのために本明細書で説明した様々な機能を実行するデータ処理システム８０を構成する。

別の態様では、データ処理システム８０は、ＲＡＮシステム１０またはコア・ネットワーク・システム１１を表し、その場合、アプリケーション８９は本明細書で説明した動作の内１つ以上を行うように実行される。

なお、実行されることになるステップに関して本方法を説明してきたが、説明したステップは、説明した厳密な順序で、および／または順々に実行されなければならないものと解釈されてはならない。当業者にとって、均等な技術的結果に到達するために、ステップの順序を変更する、および／または、並行してステップを実行することを構想することができる。

本明細書において使用した用語は、特定的な実施形態を説明するという目的のために過ぎず、本発明を限定することは意図していない。本明細書において使用する場合、文脈が明らかに別のことを示さない限り、単数形「１つ」(a)、「１つ」(an)、および「その」(the)は、複数形も含むことを意図している。更に、「含む」(comprises)および／または「含んでいる」(comprising)という用語は、本明細書において使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、および／またはコンポーネントの存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、コンポーネント、および／またはそれらのグループの存在または追加も排除しないことも理解されよう。

次の特許請求の範囲における全ての手段またはステップ・プラス機能の構成要素における対応する構造、材料、アクト、および均等物は、他の特許請求された構成要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、またはアクトを、具体的に特許請求されたものとして含むことを意図している。本発明の説明は、例示および説明の目的に限って提示されたのであり、網羅的であることや、開示された形態に本発明を限定することを意図するのではない。多くの変更態様および変形態様が、本発明の範囲や主旨から逸脱することなく、当業者には明白であろう。本開示の原理および実用的用途を最良に説明するように、そして当業者の他の者が、想定される特定の使用に適した種々の変更態様を有する種々の実施形態について本発明を理解することができるように、本実施形態について選択し説明した。

本開示の様々な実施形態は、コンピュータ・システムまたはプロセッサと共に使用するプログラム製品として実装することができる。ここでは、プログラム製品のプログラム（１または複数）は、（本明細書で説明した方法を含む）実施形態の機能を規定する。一実施形態では、プログラム（１または複数）は、（一般的には「記憶装置」と称される）様々な非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に収容することができる。ここでは、本明細書に用いたように、「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」という表現は、一時的であり、信号を伝搬する唯一の例外を除き、全てのコンピュータ可読媒体を含む。他の実施形態では、プログラム（１または複数）は、様々な一時的コンピュータ可読ストレージ媒体上に収容されてもよい。例示のコンピュータ可読ストレージ媒体は、次のものを含むがこれに限定されない。即ち、（ｉ）情報が永続的に格納される非書き込み可能記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスク、ＲＯＭチップ、または如何なる種別のソリッド・ステート不揮発性半導体メモリのようなコンピュータ内のリード・オンリ・デバイス）、および（ｉｉ）変更可能な情報が格納される書き込み可能記憶媒体（例えば、フラッシュ・メモリ、ディスケット駆動機構内のフロッピー・ディスク若しくはハードディスク、または如何なる種別のソリッド・ステート・ランダム・アクセス半導体メモリ）である。

Claims (18)

1. ワイヤレス通信インタフェースを少なくとも１つのユーザ・デバイスに提供する電気通信ネットワークの無線アクセス・ネットワーク・システムにおけるセキュリティ方法であって、共有秘密鍵が前記ユーザ・デバイスと前記電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムとの両方に格納され、当該方法が、前記無線アクセス・ネットワーク・システムにおいて、
   前記コア・ネットワーク・システムに格納された前記共有秘密鍵を使用して導出された別の秘密鍵を、前記コア・ネットワーク・システムから受信するステップと、
   前記ワイヤレス通信インタフェースを通じて前記ユーザ・デバイスに１つ以上の値を供給し、前記ユーザ・デバイスの別の秘密鍵を、少なくとも、前記ユーザ・デバイスに格納された前記共有秘密鍵と前記ワイヤレス通信インタフェースを通じて供給された前記１つ以上の値の内１つ以上とから導出するステップと、
   前記受信した前記無線アクセス・ネットワーク・システムの別の秘密鍵と前記導出した前記ユーザ・デバイスの別の秘密鍵とを使用して、前記ユーザ・デバイスについて、前記ワイヤレス通信インタフェースを通じてローカル認証手順およびローカル鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを実行するステップと、
   を含む、セキュリティ方法。
2. 請求項１記載のセキュリティ方法において、前記コア・ネットワークから受信した前記別の秘密鍵が、
   −前記無線インタフェースを通じて前記ユーザ・デバイスに供給された前記１つ以上の値の内１つ以上と、
   −前記無線アクセス・ネットワーク・システムを識別する識別子と、
   −前記ユーザ・デバイスの識別子と、
   の内少なくとも１つを使用して導出される、セキュリティ方法。
3. 請求項１または２記載のセキュリティ方法であって、前記無線アクセス・ネットワーク・システムにおいてセキュアな手法で前記別の秘密鍵を少なくとも受信するステップを含む、セキュリティ方法。
4. 請求項１から３の何れか一項記載のセキュリティ方法であって、前記コア・ネットワーク・システムから前記ユーザ・デバイスに前記無線インタフェースを通じて供給されることになる前記１つ以上の値の内１つ以上の値を、前記ユーザ・デバイスの認証ベクトルとして受信するステップを含む、セキュリティ方法。
5. 請求項１から４の何れか一項記載のセキュリティ方法であって、更に、
   −トリガに応答して、前記無線アクセス・ネットワーク・システムにおいて前記別の秘密鍵と前記１つ以上の値の内１つ以上との少なくとも１つを受信するステップであって、前記トリガは、前記無線アクセス・ネットワーク・システムが無力または利用不可能を検出する前に任意に供給され、前記コア・ネットワーク・システムからの認証手順および鍵アグリーメント手順の少なくとも１つをハンドルするステップと、
   −前記コア・ネットワーク・システムからの前記別の秘密鍵と前記１つ以上の値の内１つ以上との内少なくとも１つを要求するステップと、
   の内少なくとも１つを含む、セキュリティ方法。
6. 請求項１から５の何れか一項記載のセキュリティ方法であって、更に、
   −前記無線アクセス・ネットワーク・システムがＲＡＮオンリー・モードにあるときに、前記ワイヤレス通信インタフェースにＲＡＮオンリー指標を送信するステップと、
   −前記ワイヤレス通信インタフェースに前記無線アクセス・ネットワーク・システムの識別子を送信するステップと、
   −前記別の秘密鍵を導出可能なことを示す指標を前記ユーザ・デバイスから受信するステップと、
   の内少なくとも１つを含む、セキュリティ方法。
7. 請求項１から６の何れか一項記載のセキュリティ方法であって、更に、前記無線アクセス・ネットワーク・システムにおける、
   前記ユーザ・デバイスから前記無線アクセス・ネットワーク・システムへの接続要求を受信するステップと、
   前記接続要求から、または前記接続要求の受信に応じて、前記ローカル認証手順および前記ローカル鍵アグリーメント手順の内前記少なくとも１つが、前記無線アクセス・ネットワーク・システムから実行されるべきことについて判定するステップと、
   を含む、セキュリティ方法。
8. コンピュータまたは一組のコンピュータに請求項１から７の何れか一項記載の方法を実行させるように構成される命令のセットを含むコンピュータ・プログラムまたは一組のコンピュータ・プログラム。
9. 請求項８記載のコンピュータ・プログラムまたは一組のコンピュータ・プログラムを有するコンピュータ可読媒体。
10. ワイヤレス通信インタフェースを少なくとも１つのユーザ・デバイスに提供する１つ以上の基地局を備える無線アクセス・ネットワーク・システムであって、共有秘密鍵が前記ユーザ・デバイスと電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムとの両方に格納され、当該無線アクセス・ネットワーク・システムが、
    前記コア・ネットワーク・システムに格納された前記共有秘密鍵を使用して導出された別の秘密鍵を、前記コア・ネットワーク・システムから受信するように構成される受信機と、
    前記無線通信インタフェースを通じて前記ユーザ・デバイスに１つ以上の値を供給するように構成され、前記ユーザ・デバイスの前記別の秘密鍵を、少なくとも、前記ユーザ・デバイスに格納された前記共有秘密鍵と前記無線インタフェースを通じて供給された前記１つ以上の値の内１つ以上とから導出する送信機と、
    前記受信した無線アクセス・ネットワーク・システムの前記別の秘密鍵と前記ユーザ・デバイスの前記別の秘密鍵とを使用して、前記ユーザ・デバイスについて、前記ワイヤレス通信インタフェースを通じてローカル認証手順およびローカル鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを実行するように構成されるコンピュータ・システムと、
    を備える、無線アクセス・ネットワーク・システム。
11. 請求項１０記載の無線アクセス・ネットワーク・システムにおいて、請求項２から７の何れか一項記載のステップの内１つ以上を実行するように構成される、無線アクセス・ネットワーク・システム。
12. 請求項１０または１１記載の無線アクセス・ネットワーク・システムにより動作するように構成される電気通信ネットワークのコア・ネットワーク・システムにおいて、
    前記共有秘密鍵を格納する記憶装置と、
    前記格納された共有秘密鍵を使用して、前記別の秘密鍵を導出するように構成されるコンピュータ・システムと、
    認証手順と鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを確立する要求に応答して、少なくとも前記導出された別の秘密鍵を前記無線アクセス・ネットワーク・システムに送信するように構成される送信機と、
    任意で、前記ユーザ・デバイスの前記別の秘密鍵を導出するために認証を示す指標を格納する記憶装置と、
    を備える、コア・ネットワーク・システム。
13. 請求項１０または１１記載の無線アクセス・ネットワーク・システム内で動作するように構成されるユーザ・デバイスであって、
    前記無線アクセス・システムから前記無線インタフェースを通じて供給される前記１つ以上の値を受信するように構成される受信機と、
    前記共有秘密鍵を格納する記憶装置と、
    前記共有秘密鍵と前記受信機によって受信された前記１つ以上の値の内少なくとも１つとから前記別の秘密鍵を導出するように構成されるコンピュータ・システムであって、前記ユーザ・デバイスが、前記導出された秘密鍵を使用して、前記ローカル認証手順および前記ローカル鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを実行するように構成される、コンピュータ・システムと、
    を備える、ユーザ・デバイス。
14. 請求項１３記載のユーザ・デバイスにおいて、
    −前記無線アクセス・ネットワーク・システムがＲＡＮオンリー・モードにあることを示すＲＡＮオンリー指標であって、別の秘密鍵が導出されるべきことを前記ユーザ・デバイスに通知する、ＲＡＮオンリー指標と、
    −前記別の秘密鍵の導出を開始し、および／または前記別の秘密鍵の導出に使用する前記無線アクセス・ネットワーク・システムの識別子と、
    の内少なくとも１つを処理するように構成される、ユーザ・デバイス。
15. 請求項１３または１４のユーザ・デバイスにおいて、
    −前記別の秘密鍵を導出できることを示す指標と、
    −前記無線アクセス・ネットワークによって前記ローカル認証手順および前記ローカル鍵アグリーメント手順の少なくとも１つを実行する要求を示す指標と、
    の内少なくとも１つを生成または格納、および送信するように更に構成される、ユーザ・デバイス。
16. 請求項１３から１５の何れか一項記載の前記ユーザ・デバイスで使用するための加入者モジュールにおいて、前記加入者モジュールが前記共有秘密鍵を格納し、前記別の秘密鍵を導出するように構成される、加入者モジュール。
17. 請求項１６記載の加入者モジュールにおいて、
    当該加入者モジュールに前記別の秘密鍵を導出させる第１認証要求を受信し、
    当該加入者モジュールに、前記ローカル認証手順および前記ローカル鍵アグリーメント手順の少なくとも１つについて前記別の秘密鍵を使用させる、前記第１認証要求に後続の第２認証要求を受信する、
    ように構成される、加入者モジュール。
18. 請求項１６または１７に記載の加入者モジュールにおいて、前記無線アクセス・ネットワークの前記識別子を格納するように構成される、加入者モジュール。