JP2021534662A - 無線通信ネットワークにおける非アクセス階層通信の保護 - Google Patents

Abstract

ネットワーク機器（１６Ａ）が、無線通信ネットワークにおける使用のために設定される。ネットワーク機器（１６Ａ）は、ネットワーク機器（１６Ａ）と無線デバイス（１２）との間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵（２６Ａ）がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出するように設定される。１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、ネットワーク機器（１６Ａ）は、ＮＡＳ鍵（２６Ａ）がそれに関して導出されたベース鍵（２４Ａ）から、フレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出するように設定される。ネットワーク機器（１６Ａ）はまた、新しいベース鍵（２４Ｂ）をアクティブ化するように設定される。【選択図】図１

Description

本出願は、一般に無線通信ネットワークに関し、より詳細には、そのようなネットワークにおける非アクセス階層（ＮＡＳ）通信の保護に関する。

非アクセス階層（ＮＡＳ）は、無線通信システムの無線デバイスとコアネットワークとの間の制御プレーンの最も高い階層である。ＮＡＳは、たとえば、無線デバイスのためのモビリティ管理およびセッション管理をサポートする。

無線デバイスとコアネットワークとの間のＮＡＳ通信を保護することは、完全性保護および／または通信のサイファリング（ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ）を伴う。無線デバイスおよびコアネットワークは、この保護のために使用されるべきＮＡＳ鍵に関して合意しなければならない。しかし、ＮＡＳ鍵は、無許可の鍵再使用を防ぐために、時々、リフレッシュされるかまたはさもなければ変えられなければならない。ＮＡＳ鍵が変えられることになっているときでも、無線デバイスおよびコアネットワークがＮＡＳ鍵に関して合意していることを保つことは、無線通信ネットワークの将来世代をロバストに考慮し、シグナリングオーバーヘッドを低く保つやり方で行うのが難しいことがわかっている。

本明細書のいくつかの実施形態は、無線通信ネットワークにおける非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵をリフレッシュするために、水平鍵導出（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｋｅｙ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）を活用する。現在アクティブなＮＡＳ鍵が現在アクティブなベース鍵（たとえば、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ）から導出された場合、水平鍵導出は、現在アクティブなベース鍵から新しいベース鍵（たとえば、新しいＫ_ＡＭＦ）を導出することと、次いで、新しいベース鍵からフレッシュなＮＡＳ鍵を導入することとを伴い得る。このようにして、たとえば、最大値から初期値にラップアラウンドする、無線デバイスとネットワーク機器との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント（ＮＡＳ ｃｏｕｎｔ）を予期して、ＮＡＳ鍵がリフレッシュされ得る。これは、異なる無線通信ネットワーク、さらには異なる世代のネットワーク間の無線デバイスのセキュリティコンテキストの転送（たとえば、５Ｇネットワークと６Ｇネットワークとの間の転送）を保護し得る。その上、水平鍵導出は、ＮＡＳ鍵をリフレッシュするために１次認証プロシージャまたはアクティブなネイティブセキュリティコンテキストを稼働しなければならないことよりも、制御シグナリングに関して効率的であることがわかっている。

より詳細には、本明細書の実施形態は、無線通信ネットワークにおける使用のために設定されたネットワーク機器によって実施される方法を含む。本方法は、ネットワーク機器と無線デバイスとの間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出することを含む。本方法は、１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、ＮＡＳ鍵がそれに関して導出されたベース鍵から、フレッシュなＮＡＳ鍵がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵を導出することをも含み得る。本方法は、いくつかの実施形態では、新しいベース鍵をアクティブ化することをも含み得る。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の状態は、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値が、ＮＡＳカウントの最大値からのあるしきい値内にあることを含む。この場合、ＮＡＳカウントは、ＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする。

代替または追加として、１つまたは複数の状態は、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値が最大値から初期値にラップアラウンドする前に検出される１つまたは複数の状態を含む。ＮＡＳカウントは、ＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする。

さらに他の実施形態では、１つまたは複数の状態は、代替または追加として、ＮＡＳ鍵が少なくともしきい時間長の間またはしきい回数使用されたことを含む。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵を導出することは、ベース鍵と、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値とから、新しいベース鍵を導出することを含む。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵を導出することは、入力としてストリングと鍵とをとる鍵導出関数の出力として、新しいベース鍵を算出することを含む。この場合、ベース鍵は鍵として鍵導出関数に入力され、互いに連結されたパラメータのセットがストリングとして鍵導出関数に入力される。パラメータのセットは、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値を含む。一実施形態では、たとえば、鍵導出関数はハッシュベースメッセージ認証コード（ＨＭＡＣ：ｈａｓｈ−ｂａｓｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）関数であり、ＨＭＡＣ関数は、ストリングと鍵との形態のＨＭＡＣ関数への入力をハッシングするためにセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ）を使用する。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵をアクティブ化することは、ネットワーク機器と無線デバイスとの間に新しいベース鍵を含む新しいＮＡＳセキュリティコンテキストを確立するために、ネットワーク機器と無線デバイスとの間でＮＡＳセキュリティモードコマンド（ＳＭＣ）プロシージャを実施することを含む。一実施形態では、たとえば、ＮＡＳ ＳＭＣプロシージャを実施することは、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値を示すＮＡＳ ＳＭＣメッセージを、無線デバイスに送信することを含む。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵は、ネットワーク機器と無線デバイスとの間に確立された新しいセキュリティコンテキスト中に含まれる。この場合、本方法は、新しいセキュリティコンテキストを他のネットワーク機器に転送することをさらに含み得る。

いくつかの実施形態では、本方法は、フレッシュなＮＡＳ鍵で保護されたＮＡＳ通信を送信または受信することをさらに含む。

いくつかの実施形態では、上記で説明されたＮＡＳカウントは、ＮＡＳ接続を介してアップリンク方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするアップリンクＮＡＳカウントであるか、または、ＮＡＳカウントは、ＮＡＳ接続を介してダウンリンク方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするダウンリンクＮＡＳカウントである。

上記の実施形態のいずれかにおいて、ネットワーク機器は、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装し得る。この場合、ベース鍵は鍵Ｋ_ＡＭＦであり、新しいベース鍵は新しい鍵Ｋ_ＡＭＦである。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵を導出することは、１次認証プロシージャを起動することまたはネイティブセキュリティコンテキストをアクティブ化することなしに、新しいベース鍵を導出することを含み得る。

いくつかの実施形態では、本方法は、無線デバイスのためのＮＡＳセキュリティコンテキストを他のネットワーク機器に転送することの前に、ネットワーク機器と無線デバイスとの間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値を増分することをさらに含む。この場合、上記で説明された検出すること、導出すること、およびアクティブ化することは、前記増分することの後に、ただし前記転送することの前に実施される。

本明細書の実施形態は、対応する装置、コンピュータプログラム、およびキャリアをも含む。たとえば、実施形態は、無線通信ネットワークにおける使用のために設定されたネットワーク機器を含む。本ネットワーク機器は、本ネットワーク機器と無線デバイスとの間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出することと、１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、ＮＡＳ鍵がそれに関して導出されたベース鍵から、フレッシュなＮＡＳ鍵がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵を導出することと、新しいベース鍵をアクティブ化することとを行うように（たとえば、通信回路および処理回路を介して）設定される。

本明細書の実施形態は、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器によって実施される方法をも含む。本方法は、非アクセス階層（ＮＡＳ）アップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵をアクティブ化することを含み得る。ここで、水平Ｋ_ＡＭＦ導出は、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ鍵から新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する。

実施形態は、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器をさらに含む。本ネットワーク機器は、非アクセス階層（ＮＡＳ）アップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵をアクティブ化するように（たとえば、通信回路および処理回路を介して）設定される。水平Ｋ_ＡＭＦ導出は、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ鍵から新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する。

いくつかの実施形態による、無線通信システム１０のブロック図である。 いくつかの実施形態による、ネットワーク機器によって実施される方法の論理フロー図である。 他の実施形態による、ネットワーク機器によって実施される方法の論理フロー図である。 いくつかの実施形態による、ネットワーク機器のブロック図である。 他の実施形態による、ネットワーク機器のブロック図である。 いくつかの実施形態による、５Ｇシステム（５ＧＳ）のブロック図である。 いくつかの実施形態による、５Ｇシステム（５ＧＳ）と、エボルブドパケットコア（ＥＰＣ）／エボルブドＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）との間のインターワーキングのための非ローミングアーキテクチャのブロック図である。 いくつかの実施形態による、ＮＡＳ鍵リフレッシュのための水平鍵導出のコールフロー図である。

図１は、いくつかの実施形態による、無線通信システム１０を示す。図１によれば、無線デバイス１２（たとえば、ユーザ機器）が、システム１０のコアネットワーク（ＣＮ）１６にアクセスするために、無線インターフェース１３を介して無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１４と通信する。ＣＮ１６は、無線デバイス１２をインターネットなどの１つまたは複数のデータネットワークに接続し得る。

ＣＮ１６は、ＣＮ１６の制御プレーン中のネットワーク機器１６Ａを含む。制御プレーンでは、ネットワーク機器１６Ａは、たとえば、無線デバイス１２のモビリティ管理をサポートすることの一部として、非アクセス階層（ＮＡＳ）通信１８において無線デバイス１２と関与する。これらおよび他の実施形態では、ＮＡＳ通信１８は、システム情報のブロードキャスト、ページング、ＮＡＳ情報の転送、アクセス階層（ＡＳ）セキュリティ設定、無線アクセス能力の転送、測定設定および報告、ならびに／またはモビリティ制御のために使用され得る。そのようなＮＡＳ通信１８は、無線デバイス１２とネットワーク機器１６Ａとの間のＮＡＳ接続を介して転送されるＮＡＳメッセージとして実施され得る。ＣＮ１６が５Ｇコアネットワークである実施形態では、ネットワーク機器１６Ａは、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装し得る。

とにかく、無線デバイス１２およびネットワーク機器１６Ａは、たとえば、完全性保護および／またはサイファリングの形態で、保護２０をＮＡＳ通信１８に適用する。図１は、この点について、無線デバイス１２およびネットワーク機器１６Ａが、無線デバイス１２のためにセキュリティコンテキスト２２Ａ（たとえば、５Ｇ ＮＡＳセキュリティコンテキスト）を維持することを示す。セキュリティコンテキスト２２Ａは、特に、ベース鍵２４Ａを含む。ベース鍵２４Ａは、ネットワーク機器１６ＡがＡＭＦを実装する実施形態では、たとえばアンカー鍵Ｋ_ＳＥＡＦから導出された鍵Ｋ_ＡＭＦであり得る。ベース鍵２４Ａの特定の性質にかかわらず、とはいえ、無線デバイス１２およびネットワーク機器１６Ａは、たとえば、垂直鍵導出２８Ａを介して、ベース鍵２４ＡからＮＡＳ鍵２６Ａを導出する。無線デバイス１２およびネットワーク機器１６Ａは、ＮＡＳ通信１８の保護２０をこれらのＮＡＳ鍵２６Ａに基づかせる。ＮＡＳ鍵２６Ａは、たとえば、完全性保護のための１つのＮＡＳ鍵Ｋ_{ＮＡＳｉｎｔ}と、サイファリング／暗号化のための１つのＮＡＳ鍵Ｋ_{ＮＡＳｅｎｃ}とを含み得る。

いくつかの実施形態によるネットワーク機器１６Ａは、ＮＡＳ鍵２６Ａがリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出し得る。たとえば、セキュリティコンテキスト２２Ａが無線デバイス１２とネットワーク機器１６Ａとの間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント３０Ａを含む、実施形態を考慮する。ＮＡＳカウント３０Ａは、ＮＡＳ接続を介してある方向（たとえば、アップリンクまたはダウンリンク）に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする。この場合、いくつかの実施形態における１つまたは複数の状態は、ＮＡＳカウント３０Ａの値が最大値から初期値にラップアラウンドすることに「近い」ことを含む。１つまたは複数の状態は、たとえば、ＮＡＳカウント３０Ａの値が最大値からのあるしきい値（Ｘ）内にあることとして規定され得る。代替または追加として、１つまたは複数の状態は、ＮＡＳカウント３０Ａの値がラップアラウンドする前に検出される１つまたは複数の状態を含み得る。さらに他の実施形態では、１つまたは複数の状態は、ＮＡＳ鍵２６Ａが少なくともしきい時間長の間またはしきい回数使用されたことを含み得る。

ＮＡＳ鍵２６Ａのリフレッシュをトリガする（１つまたは複数の）特定の状態にかかわらず、ネットワーク機器１６Ａは、（１つまたは複数の）状態を検出したことに応答して、ＮＡＳ鍵２６Ａがそれに関して導出されたベース鍵２４Ａから、新しいベース鍵２４Ｂを導出する。図１に示されているこの新しいベース鍵２４Ｂは、無線デバイス１２のための新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂ中に含まれ得る。とにかく、ネットワーク機器１６Ａは、水平鍵導出３２を介して（古い）ベース鍵２４Ａから新しいベース鍵２４Ｂを導出し得る。特に、その場合、ネットワーク機器１６Ａは、１次認証プロシージャを起動することまたはネイティブセキュリティコンテキストをアクティブ化することなしに、（古い）ベース鍵２４Ａから新しいベース鍵２４Ｂを（水平に）導出する。この鍵導出は、水平鍵導出が、たとえば、１次認証よりも少ない制御シグナリングを必要とするので、制御シグナリングオーバーヘッドの観点から有利であることがわかっている。

より詳細には、新しいベース鍵２４Ｂの導出は、（古い）ベース鍵２４ＡとＮＡＳカウント３０Ａの値（たとえば、アップリンクＮＡＳカウントの値）とから新しいベース鍵２４Ｂを導出することを伴い得る。一例として、新しいベース鍵２４Ｂは、入力としてストリングと鍵とをとる鍵導出関数（ＫＤＦ）の出力として、算出され得る。（古い）ベース鍵２４Ａは、入力鍵としてＫＤＦに入力され得る。パラメータのセットが、互いに連結され、入力ストリングとしてＫＤＦに入力され得る。パラメータのセットは、ＮＡＳカウント３０Ａの値を含み得る。

（古い）ベース鍵２４Ａが鍵Ｋ_ＡＭＦである例を考慮すると、新しいベース鍵２４Ｂは鍵Ｋ_ＡＭＦ’であり、ＫＤＦは、ハッシュベースメッセージ認証コード（ＨＭＡＣ）関数であり、ＨＭＡＣ関数は、ストリングと鍵との形態のＨＭＡＣ関数への入力をハッシングするためにセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ）を使用する。この場合、新しいベース鍵Ｋ_ＡＭＦ’は、Ｋ_ＡＭＦ’＝ＨＭＡＣ−ＳＨＡ−２５６（Ｋｅｙ，Ｓ）として算出され得、ここで、Ｋｅｙ＝Ｋ_ＡＭＦであり、Ｓは、ＮＡＳカウント３０Ａの値を含むパラメータのセットから構築された入力ストリングである。

ネットワーク機器１６Ａが（古い）ベース鍵２４Ａから新しいベース鍵２４Ｂを導出する特定のやり方にかかわらず、たとえば、垂直鍵導出２８Ｂを介して、この新しいベース鍵２４ＢからフレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂが導出されるべきである。また、無線デバイス１２およびネットワーク機器１６Ａは、ＮＡＳ通信１８の保護２０をこれらのフレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂに基づかせることに切り替えるべきである。

ネットワーク機器１６Ａは、この点について、たとえば、新しいベース鍵２４Ｂ（およびフレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂ）が保護のために使用されるようになるために、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化するようにさらに設定される。図１に示されているように、たとえば、新しいベース鍵２４Ｂは、新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂ中に含まれ得る。ネットワーク機器１６Ａは、新しいベース鍵２４Ｂを含む新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂをネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間に確立することによって、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化し得る。ネットワーク機器１６Ａは、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間でＮＡＳセキュリティモードコマンド（ＳＭＣ）プロシージャを実施することによって、新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂを確立し得る。このＮＡＳ ＳＭＣプロシージャは、ネットワーク機器１６Ａが、たとえば、新しいセキュリティコンテキスト２２ＢについてのＮＡＳカウント３０Ｂを基づかせるための、ＮＡＳカウント３０Ａの値を示すＮＡＳ ＳＭＣメッセージを、無線デバイス１２に送信することを伴い得る。

とはいえ、この点について、いくつかの実施形態では、ネットワーク機器１６Ａは、無線デバイス１２のためのセキュリティコンテキストを（たとえば、アイドルモードモビリティまたは接続モードハンドオーバから生じるＡＭＦ変化の一部として）他のネットワーク機器に転送することとともにおよび／または他のネットワーク機器に転送することを予期して、上記で説明された処理を実施することに留意されたい。これらおよび他の実施形態では、無線デバイス１２のためのセキュリティコンテキストを転送することの前に、ネットワーク機器１６Ａは、たとえば、セキュリティコンテキスト転送を保護するためにおよび／またはバックワードセキュリティを保証するために、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値を増分し得る。この場合、ネットワーク機器１６Ａは、ＮＡＳカウント３０Ａを増分することの後に、ＮＡＳカウント３０Ａを増分することの一部として、または、ＮＡＳカウント３０Ａを増分することを予期して、新しいベース鍵２４Ｂの水平導出のための１つまたは複数の状態を検出し得る。ＮＡＳカウント３０Ａを増分することの後に、したがって、ネットワーク機器１６Ａは、水平鍵導出を実施して、新しいベース鍵２４Ｂを導出し、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化し、次いで、無線デバイス１２のための新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂを転送し得る。特に、いくつかの実施形態は、異なる無線通信ネットワーク、さらには異なる世代のネットワーク間の新しいセキュリティコンテキス２２Ｂのこの転送（たとえば、５Ｇネットワークと６Ｇネットワークとの間の転送）を保護する。

上記で説明された変形形態および変更形態に鑑みて、図２は、特定の実施形態による、無線通信ネットワークにおける使用のために設定された（たとえば、ＡＭＦを実装するように設定された）ネットワーク機器１６Ａによって実施される方法を示す。本方法は、（ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ通信１８を保護する）ＮＡＳ鍵２６Ａがリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出すること（ブロック１１０）を含む。（１つまたは複数の）状態は、たとえば、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント３０Ａの値が、ＮＡＳカウント３０Ａの最大値からのあるしきい値内にあることを含み得る。とにかく、本方法は、１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、ＮＡＳ鍵２６Ａがそれに関して導出されたベース鍵２４Ａから、フレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂがそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵２４Ｂを導出すること（ブロック１２０）をも含む。示されている方法は、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化すること（ブロック１３０）をも含み得る。

いくつかの実施形態では、本方法は、新しいベース鍵２４Ｂを含む新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂを（たとえば、新しいＡＭＦを実装するように設定された）他のネットワーク機器に転送すること（ブロック１４０）をも含み得る。実際は、いくつかの実施形態では、本方法は、そのような転送を予期して実施され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、セキュリティコンテキスト転送は、たとえば、転送を保護するためにおよび／またはバックワーズセキュリティを提供するために、ＮＡＳカウント３０Ａを増分することを促す。そのような場合、次いで、示されている方法は、ＮＡＳカウント３０Ａを増分すること（ブロック１０５）をさらに含み得る。

とにかく、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の状態は、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント３０Ａの値がＮＡＳカウント３０Ａの最大値からのあるしきい値内にあることを含み、ここで、ＮＡＳカウント３０Ａは、ＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする。

代替または追加として、１つまたは複数の状態は、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント３０Ａの値が最大値から初期値にラップアラウンドする前に検出される１つまたは複数の状態を含み得、ここで、ＮＡＳカウント３０Ａは、ＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の状態は、ＮＡＳ鍵２６Ａが少なくともしきい時間長の間またはしきい回数使用されたことを含む。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵２４Ｂを導出することは、ベース鍵２４Ａと、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウント３０Ａの値とから、新しいベース鍵２４Ｂを導出することを含む。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵２４Ｂを導出することは、入力としてストリングと鍵とをとる鍵導出関数の出力として、新しいベース鍵２４Ｂを算出することを含む。この場合、ベース鍵２４Ａが、鍵として鍵導出関数に入力される。互いに連結されたパラメータのセットが、ストリングとして鍵導出関数に入力される。また、パラメータのセットは、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウント３０Ａの値を含む。１つのそのような実施形態では、たとえば、鍵導出関数はハッシュベースメッセージ認証コード（ＨＭＡＣ）関数であり、ＨＭＡＣ関数は、ストリングと鍵との形態のＨＭＡＣ関数への入力をハッシングするためにセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ）を使用する。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化することは、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間に新しいベース鍵２４Ｂを含む新しいＮＡＳセキュリティコンテキストを確立するために、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間でＮＡＳセキュリティモードコマンド（ＳＭＣ）プロシージャを実施することを含む。一実施形態では、たとえば、ＮＡＳ ＳＭＣプロシージャを実施することは、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウント３０Ａの値を示すＮＡＳ ＳＭＣメッセージを、無線デバイス１２に送信することを含む。

いくつかの実施形態では、本方法は、フレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂで保護されたＮＡＳ通信を送信または受信することをさらに含み得る。

いくつかの実施形態では、ＮＡＳカウント３０Ａは、ＮＡＳ接続を介してアップリンク方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするアップリンクＮＡＳカウントであるか、または、ＮＡＳカウント３０Ａは、ＮＡＳ接続を介してダウンリンク方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするダウンリンクＮＡＳカウントである。

いくつかの実施形態では、ネットワーク機器１６Ａは、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装する。この場合、ベース鍵２４Ａは鍵Ｋ_ＡＭＦであり、新しいベース鍵２４Ｂは新しい鍵Ｋ_ＡＭＦである。

いくつかの実施形態では、新しいベース鍵２４Ｂを導出することは、１次認証プロシージャを起動することまたはネイティブセキュリティコンテキストをアクティブ化することなしに、新しいベース鍵２４Ｂを導出することを含む。

いくつかの実施形態では、本方法は、無線デバイス１２のためのＮＡＳセキュリティコンテキストを他のネットワーク機器に転送することの前に、ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウント３０Ａの値を増分することをさらに含む。この場合、検出すること、導出すること、およびアクティブ化することは、増分することの後に、ただし転送することの前に実施される。

代替または追加として、図３は、他の特定の実施形態による、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器１６Ａによって実施される方法を示す。本方法は、ＮＡＳアップリンクまたはダウンリンクカウント３０Ａが現在のセキュリティコンテキスト２２Ａによりラップアラウンドする前に、水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂをアクティブ化すること（ブロック２１０）を含む。上記と同様に、いくつかの実施形態では、本方法は、水平に導出されたＫ_ＡＭＦを含む新しいセキュリティコンテキスト２２Ｂを（たとえば、新しいＡＭＦを実装する）他のネットワーク機器に転送すること（ブロック２２０）をも含み得る。実際は、いくつかの実施形態では、本方法は、そのような転送を予期して実施され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、セキュリティコンテキスト転送は、たとえば、転送を保護するためおよび／またはバックワーズセキュリティを提供するために、ＮＡＳアップリンクまたはダウンリンクカウントを増分することを促す。そのような場合、次いで、示されている方法は、アップリンクまたはダウンリンクＮＡＳカウント（ＮＡＳ ＣＯＵＮＴ）を増分すること（ブロック２０５）をさらに含み得る。

上記で説明されたネットワーク機器１６Ａが、任意の機能的手段、モジュール、ユニット、または回路を実装することによって、本明細書の方法および任意の他の処理を実施し得ることに留意されたい。一実施形態では、たとえば、ネットワーク機器１６Ａは、方法の図に示されているステップを実施するように設定されたそれぞれの回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）または回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を備える。回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）または回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）は、この点について、ある機能的処理を実施することに専用の回路および／またはメモリとともに１つまたは複数のマイクロプロセッサを備え得る。たとえば、回路は、１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ、ならびに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、専用デジタル論理などを含み得る、他のデジタルハードウェアを含み得る。処理回路は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ、キャッシュメモリ、フラッシュメモリデバイス、光記憶デバイスなど、１つまたはいくつかのタイプのメモリを含み得る、メモリに記憶されたプログラムコードを実行するように設定され得る。メモリに記憶されたプログラムコードは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の通信および／またはデータ通信プロトコルを実行するためのプログラム命令、ならびに本明細書で説明される技法のうちの１つまたは複数を行うための命令を含み得る。メモリを採用する実施形態では、メモリは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき、本明細書で説明される技法を行うプログラムコードを記憶する。

図４Ａは、たとえば、１つまたは複数の実施形態に従って実装されるネットワーク機器１６Ａを示す。図示のように、ネットワーク機器１６Ａは、処理回路３１０と通信回路３２０とを含む。通信回路３２０は、たとえば、任意の通信技術を介して、情報を１つまたは複数の他のノードまたは機器に送信し、および／または１つまたは複数の他のノードまたは機器から受信するように設定される。処理回路３１０は、メモリ３３０に記憶された命令を実行することなどによって、（たとえば、図２および／または図３中の）上記で説明された処理を実施するように設定される。処理回路３１０は、この点について、いくつかの機能的手段、ユニット、またはモジュールを実装し得る。

図４Ｂは、さらに他の実施形態による、ネットワーク機器１６Ａの概略ブロック図を示す。図示のように、ネットワーク機器１６Ａは、たとえば、図４Ａ中の処理回路３１０を介して、および／またはソフトウェアコードを介して、様々な機能的手段、ユニット、またはモジュールを実装する。たとえば、図２中の方法を実装するための、これらの機能的手段、ユニット、またはモジュールは、（ネットワーク機器１６Ａと無線デバイス１２との間のＮＡＳ通信１８を保護する）ＮＡＳ鍵２６Ａがリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出するための検出ユニットまたはモジュール４１０を含む。また、１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、ＮＡＳ鍵２６Ａがそれに関して導出されたベース鍵２４Ａから、フレッシュなＮＡＳ鍵２６Ｂがそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵２４Ｂを導出するための導出ユニットまたはモジュール４２０が含まれ得る。さらに、新しいベース鍵２４Ｂをアクティブ化するためのアクティブ化ユニットまたはモジュール４３０が含まれ得る。

また、本明細書の実施形態が、対応するコンピュータプログラムをさらに含むことを、当業者は諒解されよう。

コンピュータプログラムは、ネットワーク機器１６Ａの少なくとも１つのプロセッサ上で実行されたとき、ネットワーク機器１６Ａに、上記で説明されたそれぞれの処理のいずれかを行わせる命令を備える。コンピュータプログラムは、この点について、上記で説明された手段またはユニットに対応する１つまたは複数のコードモジュールを備え得る。

実施形態は、そのようなコンピュータプログラムを含んでいるキャリアをさらに含む。このキャリアは、電子信号、光信号、無線信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つを備え得る。

この点について、本明細書の実施形態は、非一時的コンピュータ可読（記憶または記録）媒体に記憶され、ネットワーク機器１６Ａのプロセッサによって実行されたとき、ネットワーク機器１６Ａに、上記で説明されたように実施させる命令を備える、コンピュータプログラム製品をも含む。

実施形態は、コンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラム製品がコンピューティングデバイスによって実行されたとき、本明細書の実施形態のうちのいずれかのステップを実施するためのプログラムコード部分を備える、コンピュータプログラム製品をさらに含む。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読記録媒体に記憶され得る。

本明細書のいくつかの実施形態は、ＮＡＳ通信に適用されるものとして説明されるが、本明細書の他の実施形態は、無線デバイス１２とネットワーク機器１６Ａとの間の任意の制御プレーン通信に及ぶ。

次に、追加の実施形態が説明される。これらの実施形態のうちの少なくともいくつかは、説明の目的で、いくつかのコンテキストおよび／または無線ネットワークタイプにおいて適用可能なものとして説明され得るが、実施形態は、明示的に説明されない他のコンテキストおよび／または無線ネットワークタイプにおいて同様に適用可能である。

３ＧＰＰは、現在、無線通信システムの第５世代（５Ｇ）、別名次世代（ＮＧ：Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システムのための規格を開発している。５Ｇは、多くの新しいシナリオおよび使用事例をサポートすることになり、モノのインターネット（ＩｏＴ）のためのイネーブラになることが予想される。ＮＧシステムは、センサー、スマートウェアラブル、車両、機械など、広範囲の新しいデバイスへのコネクティビティを与えることが予想される。その場合、フレキシビリティが、ＮＧシステムにおける鍵となる特性になる。これは、代替認証方法と、オペレータによって事前プロビジョニングされ、ユニバーサル集積回路カード（ＵＩＣＣ）にセキュアに記憶された通常の認証および鍵合意（ＡＫＡ）証明とは異なるタイプの証明とのサポートを義務づけているネットワークアクセスのためのセキュリティ要件において反映される。これにより、工場所有者または企業が、認証およびアクセスネットワークセキュリティのために工場所有者または企業自体の識別情報および証明管理システムを活用することが可能になる。

第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）アーキテクチャワーキンググループは、ＴＳ２３．５０１からのものである、図５に示されている５Ｇシステムのアーキテクチャを確定した。これは、参照ポイント表現における非ローミング５Ｇシステムアーキテクチャである。

５Ｇシステムの円滑な展開を保証するために、３ＧＰＰアーキテクチャグループは、現在、４Ｇ（レガシー）システムと５Ｇシステムとの間のインターワーキングのサポートに取り組んでいる。これは、システム間のアイドルモビリティだけでなく、ハンドオーバをも可能にすることになる。

インターワーキングは、異なる世代のシステムに属するネットワークエンティティおよびデータオブジェクトを伴う。５Ｇシステム（５ＧＳ）と、エボルブドパケットコア（ＥＰＣ）／エボルブドＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）との間のインターワーキングのための最終の非ローミングアーキテクチャが、ＴＳ２３．５０１から図６に与えられている。一般的な原理は、レガシーインフラストラクチャに対する影響を最小限に抑え、新しいインフラストラクチャの円滑な展開を保証するために、より古い世代に適応することである。したがって、インターワーキングのためのセキュリティ機構は、４Ｇシステムに対する影響を最小限に抑えるかまたは回避するべきである。

したがって、より新しい世代は、より古い世代に適応しなければならない。それにもかかわらず、これは、インターワーキングの外部の５Ｇセキュリティ機構に対する制限または制約を招くべきでない。より正確には、４Ｇとのインターワーキングは、５Ｇセキュリティの独立した発展、たとえば、新しい暗号アルゴリズムを導入すること、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フィールドのサイズを増加させることなどを妨げるべきでない。言い換えれば、インターワーキングのためのセキュリティ機構が、５Ｇセキュリティの独立した発展を妨げるべきでない。

現在、（１つまたは複数の）ある課題が存在する。インターワーキングのためのセキュリティ機構は、ソースシステムからターゲットシステムへのユーザ機器（ＵＥ）コンテキストの転送を保護するための手段を提供するべきである。この転送がどのようにトリガされるかは、ＵＥがアイドルであるのか、アクティブであるのかに依存する。アイドルモードモビリティでは、転送は、ＵＥからターゲットシステム中のサービングコアネットワーク（ＣＮ）エンティティへの非アクセス階層（ＮＡＳ）メッセージによってトリガされる。アクティブモードモビリティ（ハンドオーバ）では、転送は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）からソースシステム内のサービングＣＮエンティティへの内部メッセージ（ハンドオーバ必要）によってトリガされる。したがって基本的に、ソースシステムが転送を開始する。

セキュリティ機構はまた、ターゲットシステムのための新しいおよびフレッシュな鍵を導出するための手段を提供しなければならない。この問題について、５Ｇの開発中に観測された１つの原理は、バックワードセキュリティである。ＴＳ３３．５０１において規定されているバックワードセキュリティは、鍵Ｋ_ｎの知識をもつエンティティにとって、Ｋ_ｎがそれから導出された前のＫ_ｎ−ｍ（ｍ＞０）を算出することは計算量的に実現不可能であるという特性である。

アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）変更中の５ＧＳにおいてバックワードセキュリティを実現するために、ソースＡＭＦは、現在の鍵とＮＡＳカウントのうちの１つとを使用してターゲットＡＭＦのための新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出し得る。より正確には、アイドルモードモビリティ中、ＮＡＳアップリンクカウントが使用され、ＡＭＦ変更を伴うハンドオーバのために、ＮＡＳダウンリンクカウントが使用される。ハンドオーバ失敗のイベントにおける鍵再使用を軽減するために、ＮＡＳダウンリンクカウントは常に、ターゲットＡＭＦへのＵＥコンテキストの転送の前に、ソースＡＭＦによって増加される。ＵＥが最後にソースＡＭＦに戻る、ハンドオーバ失敗のイベントでは、この機構は、手元のＮＡＳダウンリンクカウント値が、フレッシュであり、別のＫ_ＡＭＦを導出するために安全に使用され得ることを保証する。

エボルブドパケットシステム（ＥＰＳ）では、ＴＳ３３．４０１において説明されるように、ソースモビリティ管理（ＭＭＥ）が常にＮＡＳカウントを変更なしに転送するので、状況は異なる。しかしながら、ソースＭＭＥは常に、新しいネクストホップ（ＮＨ）を生成し、ＭＭＥ変更を伴うハンドオーバ中の転送の前に、関連するネクストホップチェイニングカウンタ（ＮＣＣ）を増分する。したがって、５ＧＳとのインターワーキング中に、受信されたＮＡＳダウンリンクカウントが、ハンドオーバ失敗中に変更されず、その後に、ＥＰＳから５ＧＳへの新しいハンドオーバプロシージャが続く、というリスクがある。このため、レガシーＥＰＳから５ＧＳへのインターワーキングの場合、ＴＳ３３．５０１において説明されるＮＡＳダウンリンクカウントの代わりに、Ｋ_ＡＳＭＥからＫ_ＡＭＦ鍵を導出するためにＮＨパラメータが使用され得る。ＮＨパラメータは常にフレッシュであるので、ＮＨパラメータは鍵再使用を防ぐ。

５ＧＳでは、ハンドオーバ中に、ＡＭＦ間のコンテキスト転送の前にＮＡＳダウンリンクカウントを増分することが、将来のシステムとのインターワーキングのためのクリーンで単純なソリューションの導入を容易にすることになる。そのような将来のシナリオでは、ソースＡＭＦがターゲットＡＭＦと対話しているかのようにソースＡＭＦが挙動することになることが予想されるが、これはまったく異なる機能であり得る。それにもかかわらず、このターゲット機能は、受信されたＫ_ＡＭＦ鍵から新しいフレッシュな鍵を常に導出するための手段を有することになる。

１つの問題は、ＮＡＳカウンタラップアラウンドをどのようにハンドリングするかに関係する。ＮＡＳアップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、ＡＭＦが、１次認証稼働からのフレッシュなＮＡＳ鍵をアクティブ化するか、または、十分に低いＮＡＳカウント値を有する、ネイティブセキュリティコンテキストをアクティブ化するものとすることが必要とされる。その場合、蓋然的に、ＡＭＦがこれを改善することができる唯一の手段は、これまで、１次認証を稼働し、したがって、新しいＫ_ＡＭＦを確立することである。

本開示のいくつかの態様およびそれらの実施形態は、これらまたは他の課題のソリューションを提供し得る。いくつかの実施形態は、たとえば、ＮＡＳカウンタがラップアラウンドしようとしているときのように必要とされるときはいつでも、鍵をリフレッシュするために、ソースＡＭＦがＫ_ＡＭＦ水平鍵導出をトリガし得ることを提案する。

いくつかの実施形態は、（１つまたは複数の）以下の技術的利点のうちの１つまたは複数を提供し得る。いくつかの実施形態は、以下の利点、すなわち、（１）生じたであろうシグナリングオーバーヘッドを回避するように、１次認証稼働の必要を回避する、（２）Ｋ_ＡＭＦ鍵と、すべてのその後に導出されたＮＡＳ鍵およびＡＳ鍵とをリフレッシュすることを可能にする、のうちの１つまたは複数を有する。

いくつかの実施形態は、Ｋ_ＡＭＦ鍵のために導入された水平鍵導出特徴を使用して、ＮＡＳ鍵をリフレッシュするか、または、ＮＡＳカウンタがラップアラウンドしようとしているときにＮＡＳカウンタをリセットすることを提案する。そのような新しい鍵をアクティブ化するために、ＵＥとＡＭＦとが同期し、新たに導出された鍵に基づくセキュリティコンテキストを使用し始めるような、ＮＡＳセキュリティモードプロシージャの稼働が必要とされ得る。図７は、この点について、ＮＡＳ鍵リフレッシュのための水平Ｋ_ＡＭＦ鍵導出に関するいくつかの実施形態を示す。

ステップ０において、ＵＥが登録され、ＵＥおよびＡＭＦが、すでにＮＡＳセキュリティコンテキストを確立し、アクティブ化したと仮定される。

ある時点で、ステップ１において、ＵＥは、ＵＥが、たとえば、サービスにアクセスする（サービス要求）ために何らかのＮＡＳシグナリングを始動するか、または、新しいターゲットＡＭＦに登録する（登録要求）ためにＡＭＦ変更を伴うハンドオーバに従わなければならないと決定する。

ステップ２において、ＵＥは、ネットワークとのＮＡＳ接続を再確立するために第１のＮＡＳメッセージを送る。

ある時点で、ステップ３において、ＡＭＦは、たとえば、ＮＡＳカウンタがラップアラウンドしようとしていることにより、あるいは、ある時間または「量」の使用の後にＮＡＳ鍵をリフレッシュするためのローカルオペレータポリシに基づいて、ＮＡＳ鍵リフレッシュが必要とされると決定する。ＡＭＦは、ＴＳ３３．５０１においてアイドルモードモビリティ事例について説明されるように水平Ｋ_ＡＭＦ導出を使用して、すなわち、現在のＮＡＳアップリンクカウント値を使用して、新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する。ここでの違いは、この新たに導出されたＫ_ＡＭＦ鍵が、同じＡＭＦによって使用されるべきであることであり、モビリティ事例では、新たに導出されたＫ_ＡＭＦ鍵は、ターゲットＡＭＦにハンドオーバされる。

ステップ４において、新たに導出されたＫ_ＡＭＦ鍵をアクティブ化するために、ＡＭＦは、ＴＳ３３．５０１においてアイドルモードモビリティ事例について説明されるように、現在のＮＡＳアップリンクカウント値を含んでいるＮＡＳ ＳＭＣ稼働をトリガする。ＵＥは、ＮＡＳ ＳＭＣ中に含まれるＮＡＳアップリンクカウント値をＡＭＦが使用するのと同じやり方で、新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する。

ステップ４の正常な完了の結果として、ＵＥとＡＭＦとは、フレッシュな鍵および再初期化されたＮＡＳカウントをもつ新しいＮＡＳセキュリティコンテキストを共有する。

同じＡＭＦにおける３ＧＰＰアクセスおよび非３ＧＰＰアクセスを介して確立された複数のＮＡＳ接続の場合、ＡＭＦは、（１）新たに導出されたＫ_ＡＭＦ鍵のｎｇＫＳＩを含めることによって、第２のＮＡＳ接続を介して稼働されるＮＡＳ ＳＭＣを稼働することによって、第２のＮＡＳ接続を介して、新たに導出されたＫ_ＡＭＦを使用するか、または（２）ＡＭＦおよびＵＥは、同時に直ちにすべてのＮＡＳ接続を介して、新たに導出されたＫ_ＡＭＦを使用する。

いくつかの実施形態では、ＮＡＳカウントは、ベアラ入力を形成するために使用される値によって識別される現在のＮＡＳ接続に関連する方向に応じて、２４ビットＮＡＳ ＵＬカウント値であるか、または２４ビットＮＡＳ ＤＬカウント値である。ＮＡＳカウントは、ＮＡＳカウント：＝ＮＡＳオーバーフロー｜｜ＮＡＳ ＳＱＮとして構築され得る。ここで、ＮＡＳオーバーフローは、ＮＡＳ ＳＱＮが最大値から増分されるたびに増分される、１６ビット値である。また、ＮＡＳ ＳＱＮは、各ＮＡＳメッセージ内で搬送される８ビットシーケンス番号である。

本明細書の無線通信システムは、任意のタイプの通信（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、通信（ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、データ、セルラ、および／または無線ネットワーク、あるいは他の同様のタイプのシステムを備え、および／またはそれらとインターフェースし得る。いくつかの実施形態では、無線通信システムは、特定の規格あるいは他のタイプのあらかじめ規定されたルールまたはプロシージャに従って動作するように設定され得る。したがって、無線通信システムの特定の実施形態は、汎欧州デジタル移動電話方式（ＧＳＭ）、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、狭帯域モノのインターネット（ＮＢ−ＩｏＴ）、ならびに／あるいは他の好適な２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、または５Ｇ規格などの通信規格、ＩＥＥＥ８０２．１１規格などの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規格、ならびに／あるいは、ワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭａｘ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚ−Ｗａｖｅおよび／またはＺｉｇＢｅｅ規格など、任意の他の適切な無線通信規格を実装し得る。

無線通信システムは、１つまたは複数のバックホールネットワーク、コアネットワーク、ＩＰネットワーク、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、パケットデータネットワーク、光ネットワーク、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、有線ネットワーク、無線ネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、およびデバイス間の通信を可能にするための他のネットワークを備え得る。

本明細書で使用されるネットワーク機器１６Ａは、無線デバイスと、ならびに／あるいは、無線デバイスへの無線アクセスを可能にし、および／または提供するための、および／または、無線通信システムにおいて他の機能（たとえば、アドミニストレーション）を実施するための、無線通信システム中の他のネットワークノードまたは機器と、直接または間接的に通信することが可能な、そうするように設定された、構成された、および／または動作可能な機器を指す。ネットワーク機器の例は、限定はしないが、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）またはアクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するための無線通信システムのコアネットワーク中の機器を含む。しかしながら、より一般的には、ネットワーク機器は、無線通信システムへのアクセスを可能にし、および／または無線デバイスに提供し、あるいは、無線通信システムにアクセスした無線デバイスに何らかのサービスを提供することが可能な、そうするように設定された、構成された、および／または動作可能な任意の好適なデバイス（またはデバイスのグループ）を表し得る。

本明細書で使用される無線デバイス（ＷＤ）は、ネットワーク機器および／または他の無線デバイスと無線で通信することが可能な、そうするように設定された、構成された、および／または動作可能なデバイスを指す。無線で通信することは、空中で情報を伝達するのに好適な、電磁波、電波、赤外波、および／または他のタイプの信号を使用して無線信号を送信および／または受信することを伴い得る。いくつかの実施形態では、ＷＤは、直接人間対話なしに情報を送信および／または受信するように設定され得る。たとえば、ＷＤは、内部または外部イベントによってトリガされたとき、あるいはネットワークからの要求に応答して、所定のスケジュールでネットワークに情報を送信するように設計され得る。ＷＤの例は、限定はしないが、スマートフォン、モバイルフォン、ユーザ機器（ＵＥ）、セルフォン、ボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）フォン、無線ローカルループ電話、デスクトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線カメラ、ゲーミングコンソールまたはデバイス、音楽記憶デバイス、再生器具、ウェアラブル端末デバイス、無線エンドポイント、移動局、タブレット、ラップトップコンピュータ、ラップトップ組込み機器（ＬＥＥ）、ラップトップ搭載機器（ＬＭＥ）、スマートデバイス、無線顧客構内機器（ＣＰＥ）、車載無線端末デバイスなどを含む。ＷＤは、たとえばサイドリンク通信、Ｖ２Ｖ（Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｖｅｈｉｃｌｅ）、Ｖ２Ｉ（Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、Ｖ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）のための３ＧＰＰ規格を実装することによって、Ｄ２Ｄ（ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−ｄｅｖｉｃｅ）通信をサポートし得、この場合、Ｄ２Ｄ通信デバイスと呼ばれることがある。また別の特定の例として、モノのインターネット（ＩｏＴ）シナリオでは、ＷＤは、監視および／または測定を実施し、そのような監視および／または測定の結果を別のＷＤおよび／またはネットワークノードに送信する、マシンまたは他のデバイスを表し得る。ＷＤは、この場合、マシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）デバイスであり得、Ｍ２Ｍデバイスは、３ＧＰＰコンテキストではＭＴＣデバイスと呼ばれることがある。１つの特定の例として、ＷＤは、３ＧＰＰ狭帯域モノのインターネット（ＮＢ−ＩｏＴ）規格を実装するＵＥであり得る。そのようなマシンまたはデバイスの特定の例は、センサー、電力計などの計量デバイス、産業用機械類、あるいは家庭用または個人用電気器具（たとえば冷蔵庫、テレビジョンなど）、個人用ウェアラブル（たとえば、時計、フィットネストラッカーなど）である。他のシナリオでは、ＷＤは車両または他の機器を表し得、車両または他の機器は、その動作ステータスを監視することおよび／またはその動作ステータスに関して報告すること、あるいはその動作に関連する他の機能が可能である。上記で説明されたＷＤは無線接続のエンドポイントを表し得、その場合、デバイスは無線端末と呼ばれることがある。さらに、上記で説明されたＷＤはモバイルであり得、その場合、デバイスはモバイルデバイスまたはモバイル端末と呼ばれることもある。

本明細書で開示される任意の適切なステップ、方法、特徴、機能、または利益は、１つまたは複数の仮想装置の１つまたは複数の機能ユニットまたはモジュールを通して実施され得る。各仮想装置は、いくつかのこれらの機能ユニットを備え得る。これらの機能ユニットは、１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含み得る、処理回路、ならびに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、専用デジタル論理などを含み得る、他のデジタルハードウェアを介して実装され得る。処理回路は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュメモリ、フラッシュメモリデバイス、光記憶デバイスなど、１つまたはいくつかのタイプのメモリを含み得る、メモリに記憶されたプログラムコードを実行するように設定され得る。メモリに記憶されたプログラムコードは、１つまたは複数の電気通信および／またはデータ通信プロトコルを実行するためのプログラム命令、ならびに本明細書で説明される技法のうちの１つまたは複数を行うための命令を含む。いくつかの実装形態では、処理回路は、それぞれの機能ユニットに、本開示の１つまたは複数の実施形態による、対応する機能を実施させるために使用され得る。

概して、本明細書で使用されるすべての用語は、異なる意味が、明確に与えられ、および／またはその用語が使用されるコンテキストから暗示されない限り、関連する技術分野における、それらの用語の通常の意味に従って解釈されるべきである。１つの（ａ／ａｎ）／その（ｔｈｅ）エレメント、装置、構成要素、手段、ステップなどへのすべての言及は、別段明示的に述べられていない限り、そのエレメント、装置、構成要素、手段、ステップなどの少なくとも１つの事例に言及しているものとしてオープンに解釈されるべきである。本明細書で開示されるいずれの方法のステップも、ステップが、別のステップに後続するかまたは先行するものとして明示的に説明されない限り、および／あるいはステップが別のステップに後続するかまたは先行しなければならないことが暗黙的である場合、開示される厳密な順序で実施される必要はない。本明細書で開示される実施形態のうちのいずれかの任意の特徴は、適切であればいかなる場合も、任意の他の実施形態に適用され得る。同じように、実施形態のうちのいずれかの任意の利点は、任意の他の実施形態に適用され得、その逆も同様である。同封の実施形態の他の目的、特徴、および利点は、その説明から明らかになろう。

ユニットという用語は、エレクトロニクス、電気デバイス、および／または電子デバイスの分野での通常の意味を有し得、たとえば、本明細書で説明されるものなど、それぞれのタスク、プロシージャ、算出、出力、および／または表示機能を行うための、電気および／または電子回路、デバイス、モジュール、プロセッサ、メモリ、論理固体および／または個別デバイス、コンピュータプログラムまたは命令などを含み得る。

添付の図面を参照しながら、本明細書で企図される実施形態のうちのいくつかがより十分に説明される。しかしながら、他の実施形態が、本明細書で開示される主題の範囲内に含まれている。開示される主題は、本明細書に記載される実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、当業者に主題の範囲を伝達するために、例として提供される。

Claims (23)

1. 無線通信ネットワークにおける使用のために設定されたネットワーク機器（１６Ａ）によって実施される方法であって、前記方法は、
   前記ネットワーク機器（１６Ａ）と無線デバイス（１２）との間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵（２６Ａ）がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出すること（１１０）と、
   前記１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、前記ＮＡＳ鍵（２６Ａ）がそれに関して導出されたベース鍵（２４Ａ）から、フレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出すること（１２０）と、
   前記新しいベース鍵（２４Ｂ）をアクティブ化すること（１３０）と
   を含む、方法。
2. 前記１つまたは複数の状態は、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値が最大値から初期値にラップアラウンドする前に検出される１つまたは複数の状態を含み、前記ＮＡＳカウントは、前記ＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントする、請求項１または２に記載の方法。
3. 前記導出することが、前記ベース鍵（２４Ａ）と、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値とから、前記新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出することを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記導出することが、入力としてストリングと鍵とをとる鍵導出関数の出力として、前記新しいベース鍵（２４Ｂ）を算出することを含み、前記ベース鍵（２４Ａ）が前記鍵として前記鍵導出関数に入力され、互いに連結されたパラメータのセットが前記ストリングとして前記鍵導出関数に入力され、パラメータの前記セットが、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記鍵導出関数がハッシュベースメッセージ認証コード（ＨＭＡＣ）関数であり、前記ＨＭＡＣ関数が、ストリングと鍵との形態の前記ＨＭＡＣ関数への入力をハッシングするためにセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ）を使用する、請求項４に記載の方法。
6. 前記アクティブ化することが、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間に前記新しいベース鍵（２４Ｂ）を含む新しいＮＡＳセキュリティコンテキストを確立するために、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間でＮＡＳセキュリティモードコマンド（ＳＭＣ）プロシージャを実施することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ＮＡＳ ＳＭＣプロシージャを実施することが、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間のＮＡＳ接続を介してある方向に送られたＮＡＳメッセージの数をカウントするＮＡＳカウントの値を示すＮＡＳ ＳＭＣメッセージを、前記無線デバイス（１２）に送信することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記新しいベース鍵（２４Ｂ）が、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間に確立された新しいセキュリティコンテキスト中に含まれ、前記方法が、前記新しいセキュリティコンテキストを他のネットワーク機器に転送することをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記フレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）で保護されたＮＡＳ通信を送信または受信することをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ネットワーク機器（１６Ａ）が、アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装し、前記ベース鍵（２４Ａ）が鍵Ｋ_ＡＭＦであり、前記新しいベース鍵（２４Ｂ）が新しい鍵Ｋ_ＡＭＦである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出することが、１次認証プロシージャを起動することまたはネイティブセキュリティコンテキストをアクティブ化することなしに、前記新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出することを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記無線デバイス（１２）のためのＮＡＳセキュリティコンテキストを他のネットワーク機器に転送することの前に、前記ネットワーク機器（１６Ａ）と前記無線デバイス（１２）との間のＮＡＳ接続についてのＮＡＳカウントの値を増分することをさらに含み、前記検出すること、前記導出すること、および前記アクティブ化することが、前記増分することの後に、ただし前記転送することの前に実施される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 無線通信ネットワークにおける使用のために設定されたネットワーク機器（１６Ａ）であって、前記ネットワーク機器（１６Ａ）は、
    前記ネットワーク機器（１６Ａ）と無線デバイス（１２）との間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵（２６Ａ）がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出することと、
    前記１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、前記ＮＡＳ鍵（２６Ａ）がそれに関して導出されたベース鍵（２４Ａ）から、フレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出することと、
    前記新しいベース鍵（２４Ｂ）をアクティブ化することと
    を行うように設定された、ネットワーク機器（１６Ａ）。
14. 請求項２から１２のいずれか一項に記載の方法を実施するように設定された、請求項１３に記載のネットワーク機器。
15. 無線通信ネットワークにおける使用のために設定されたネットワーク機器（１６Ａ）であって、前記ネットワーク機器（１６Ａ）は、
    通信回路（３２０）と、
    処理回路（３１０）と
    を備え、前記処理回路（３１０）は、
    前記ネットワーク機器（１６Ａ）と無線デバイス（１２）との間の非アクセス階層（ＮＡＳ）通信を保護するＮＡＳ鍵（２６Ａ）がリフレッシュされるべきである、１つまたは複数の状態を検出することと、
    前記１つまたは複数の状態を検出したことに応答して、前記ＮＡＳ鍵（２６Ａ）がそれに関して導出されたベース鍵（２４Ａ）から、フレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）がそれに関して導出されるべきである新しいベース鍵（２４Ｂ）を導出することと、
    前記新しいベース鍵（２４Ｂ）をアクティブ化することと
    を行うように設定された、ネットワーク機器（１６Ａ）。
16. 前記ネットワーク機器（１６Ａ）が、請求項２から１２のいずれか一項に記載の方法を実施するように設定された、請求項１５に記載のネットワーク機器。
17. ネットワーク機器（１６Ａ）の少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、前記ネットワーク機器（１６Ａ）に請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を行わせる命令を備える、コンピュータプログラム。
18. 請求項１７に記載のコンピュータプログラムを含んでいるキャリアであって、前記キャリアが、電子信号、光信号、無線信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである、キャリア。
19. アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器（１６Ａ）によって実施される方法であって、前記方法は、
    非アクセス階層（ＮＡＳ）アップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ鍵から新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）をアクティブ化すること（２１０）
    を含む、方法。
20. アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器（１６Ａ）であって、前記ネットワーク機器（１６Ａ）は、
    非アクセス階層（ＮＡＳ）アップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ鍵から新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）をアクティブ化すること
    を行うように設定された、ネットワーク機器（１６Ａ）。
21. アクセスおよびモビリティ機能（ＡＭＦ）を実装するように設定されたネットワーク機器（１６Ａ）であって、前記ネットワーク機器（１６Ａ）は、
    通信回路（３２０）と、
    非アクセス階層（ＮＡＳ）アップリンクまたはダウンリンクカウントが現在のセキュリティコンテキストによりラップアラウンドする前に、現在アクティブなＫ_ＡＭＦ鍵から新しいＫ_ＡＭＦ鍵を導出する水平Ｋ_ＡＭＦ導出からのフレッシュなＮＡＳ鍵（２６Ｂ）をアクティブ化することを行うように設定された、処理回路（３１０）と
    を備える、ネットワーク機器（１６Ａ）。
22. ネットワーク機器（１６Ａ）の少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、前記ネットワーク機器（１６Ａ）に請求項１９に記載の方法を行わせる命令を備える、コンピュータプログラム。
23. 請求項２２に記載のコンピュータプログラムを含んでいるキャリアであって、前記キャリアが、電子信号、光信号、無線信号、またはコンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである、キャリア。
    

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