JP4624785B2

JP4624785B2 - 通信システムにおけるインターワーキング機能

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Publication number: JP4624785B2
Application number: JP2004516003A
Authority: JP
Inventors: シュ、レイモンド・ティー
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: PT2257095E; ATE456237T1; TW201123772A; US20030236982A1; DK2257095T3; ES2387599T3; EP1514384B1; BR0311913A; JP2005530459A; TW200405734A; WO2004002073A3; ES2524294T3; CN101018178A; TWI375438B; AU2003243676A1; TWI351194B; US8630414B2; KR20100085185A; EP1514384A2; EP2144399B1

Description

本発明は、通信システムにおけるインターワーキング機能に関し、とくに、無線ローカルエリアネットワーク（Wireless Local Area Network, WLAN）において使用するインターワーキング機能による共通の認証およびキー交換のための機構に関する。

無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）により、ユーザは、インターネットプロトコル（Internet Protocol, IP）サービスおよびデータネットワークに実質的に無制限にアクセスすることができる。ＷＬＡＮの使用は、ラップトップコンピュータおよび他の計算機に制限されず、迅速に拡大し、セルラ電話、パーソナルディジタルアシスタント（Personal Digital Assistant, PDA）、および外部ネットワークまたは電気通信事業者によって支援される他の小型無線装置を含む。例えば、セルラ電気通信事業者を介して通信する無線装置が、サイバーカフェまたはワークスペースにおけるＷＬＡＮへロームする。

この状況において、無線装置は、セルラシステムにアクセスするが、ＷＬＡＮへアクセスすることを望んでいる。ＷＬＡＮへのアクセスには、認証が必要である。無線装置はセルラシステムに既にアクセスしているので、別の認証の必要は冗長である。したがって、セルラシステムおよびＷＬＡＮへアクセスするための共通認証を可能にするインターワーキング機能が必要である。

“例示的”という用語は、ここでは“例、実例、または例証としての役割を果たす”ことを意味するためにのみ使用されている。ここで“例示的”と記載された実施形態は、他の実施形態よりも好ましいまたは優れていると必ずしも解釈されるとは限らない。

ＨＤＲ加入者局（ここでは、アクセス端末（access terminal, AT）と呼ばれる）は、移動形であっても、静止形であってもよく、１つ以上のＨＤＲ基地局（ここでは、モデムプールトランシーバ（modem pool transceiver, MPT）と呼ばれる）と通信する。アクセス端末は、データパケットを、１つ以上のモデムプールトランシーバを介して、ＨＤＲ基地局制御装置（ここでは、モデムプール制御装置（modem pool controller, MPC）と呼ばれる）との間で送受信する。モデムプールトランシーバおよびモデムプール制御装置は、アクセスネットワークと呼ばれるネットワークの一部である。アクセスネットワークは、多数のアクセス端末間でデータパケットを移送する。アクセスネットワークは、アクセスネットワークの外部にある追加のネットワーク（例えば、企業内イントラネットまたはインターネット）にも接続され、データパケットを各アクセス端末とこのような外部ネットワークとの間において移送する。１つ以上のモデムプールトランシーバとアクティブなトラヒックチャネル接続を設定したアクセス端末は、アクティブなアクセス端末と呼ばれ、トラヒック状態にあるという。アクセス端末は、１つ以上のモデムプールトランシーバとアクティブなトラヒックチャネル接続を設定する処理中にあるとき、接続設定状態にあるという。アクセス端末は、無線チャネルを介して、あるいは、例えば、光ファイバーまたは同軸ケーブルを使用するワイヤードチャネルを介して通信するデータ装置であってもよい。アクセス端末は、多様な装置であってもよく、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ、外部または内部モデム、あるいはワイヤレスまたはワイヤーライン電話を含むが、これらに制限されない。アクセス端末からモデムプールトランシーバへ送られる信号が通る通信リンクは、逆方向リンクと呼ばれる。モデムプールトランシーバからアクセス端末へ送られる信号が通る通信リンクは、順方向リンクと呼ばれる。

図１には、多数のアクセスポイント（Access Point, AP）106、108、110を含む無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）100が示されている。ＡＰは、ハブまたはブリッジであり、ＷＬＡＮ100の無線側の星形接続形態の制御と、ワイヤードネットワークへのアクセスを行う。

各ＡＰ106、108、110、および図に示されていない他のものは、インターネットのようなデータサービスへの接続を支援する。ラップトップコンピュータまたは他のディジタル計算機のようなワークステーション102は、空中インターフェイスを介してＡＰと通信し、したがって無線ＬＡＮと呼ばれる。ＡＰは、認証サーバ（Authentication Server, AS）または認証局（Authentication Center, AC）と通信する。ＡＣは、ネットワークへの入来許可を要求する装置のために認証サービスを行う構成要素である。実行は、遠隔認証ダイヤルインユーザサービス（Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS）、並びに他の認証、認可、および課金（Authentication, Authorization, and Accounting, AAA）サーバを含む。ＲＡＤＩＵＳは、インターネットユーザ認証であり、C. Rigney、他により1997年4月に発行されたRFC 2138（“Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)”）に記載されている。

無線ネットワーキングは、インターネットワーキングの重要な態様として生成された。これは、無線ネットワークの唯一の境界が無線信号強度であるという事実に基づいて、一組の固有の問題を生じた。ネットワークにおけるメンバーシップを定めるためのワイヤリングはない。無線範囲内のシステムを無線ネットワークのメンバーに限定する物理的な方法はない。無線ネットワーキングは、他のネットワーキング技術よりも、認証およびアクセス制御機構を必要とする。現在、種々のグループが、標準認証機構を開発することに取り組んでいる。現在、許可されている標準規格は、IEEE 802.11である。

ＲＦベースのネットワークは、本質的に、送信機の範囲内の無線によるパケットの傍受を未解決のままにしている。高利得アンテナを使用することによって、ユーザの‘動作’範囲外の遠く離れたところで傍受することができる。盗聴者は、容易に入手可能なツールを用いて、パケットを後で解析するために単に収集することに限らず、適正な無線ユーザが閲覧するウエブページのような対話セッションを実際に見ることができる。盗聴者は、いくつかのウエブサイトのログインのような、弱い認証交換を捕らえることもできる。盗聴者は、将来、ログオンを複製して、アクセスできるようになるであろう。

侵害者は、ＷＬＡＮが入来許可をどのように制御するかについて知ると、ネットワークへの入来許可を自分で得るか、または適正なユーザのアクセスを盗むことができる。侵害者が、適正なユーザのＭＡＣアドレスをまねて、かつその割当てられたＩＰアドレスを使用できるとき、ユーザのアクセスを盗むのは簡単である。適正なシステムがネットワークを使用するのを止めるまで、侵害者は待機し、その後で、ネットワークにおけるそのポジションを乗っ取る。したがって、侵害者は、ネットワークの適正なユーザであるように見せかける一方で、侵害されたネットワーク内の全装置に直接にアクセスするか、またはそのネットワークを使用して、より大きいインターネットにアクセスすることができる。したがって、ＷＬＡＮの実行において、認証および暗号化は重要な問題になる。

認証は、通信中の個人またはアプリケーションの識別を証明する処理である。このような識別により、サービスプロバイダは、エンティティを適正なユーザであると確認することがきで、要求された特定のサービスに対してユーザを確認することもできる。認証（Authentication）および認可（Authorization）は、現実には、非常に限定された意味をもつが、この２つの呼び方は、同義で使用される場合が多く、実際には、はっきりと区別されないことが多い。

認証は、ユーザが識別する権利、本質的には、名前を使用する権利を設定するときの処理である。ユーザを認証するのに使用される技術は多数あり、パスワード、生体情報技術、スマートカード、証明書がある。
名前または識別は、それと関係付けられた属性をもつ。属性は、（例えば、証明書のペイロードにおいて）名前に密接に結び付けられるか、または名前に対応するキーのもとで、ディレクトリまたは他のデータベースに記憶される。属性は、時間にしたがって変化する。

認可は、識別（およびその識別と関係付けられた属性の組）が、資源へのアクセスのような動作を行うのを許可するかどうかを判断する処理である。動作を行うための許可は、動作を行うことができることを保証していないことに注意すべきである。認証および認可の決定は、異なる時点に、異なるエンティティによって行われることに注意すべきである。

セルラネットワークにおいて、認証の特徴は、セルラネットワークが無線装置の識別を確認して、セルラネットワークの認可されていない使用を低減できるようにするネットワークの能力である。処理は、加入者にトランスペアレントである。顧客は、発呼したときに、自分の電話の識別を認証するために何かをするように要求されない。

認証は、一般に、暗号方式に拘わり、サービスプロバイダおよびユーザは、一部の共用情報と一部の個人情報とをもつ。共用情報は、一般に、“共用秘密”と呼ばれる。
Ａキー
認証キー（authentication key, A-key）は、各個々のセルラ電話に固有の秘密値である。これは、セルラサービスプロバイダに登録され、電話および認証局（Authentication Center, AC）に記憶される。認証キーは、製造者によって電話内にプログラムされる。これは、無線装置メニューから、ユーザによって、または売り場の専用端末によって、手操作で入力することもできる。

無線装置およびＡＣは、同じ計算値を生成するのに、同じ認証キーをもたなければならない。認証キーの一次関数は、共用秘密データ（shared secret data, SSD）を計算するためのパラメータとして使用される。
共用秘密データ（ＳＳＤ）
ＳＳＤは、無線装置およびＡＣにおける認証計算のための入力として使用され、両方の場所に記憶されている。ＳＳＤは、認証キーとは異なり、ネットワーク上で変更される。ＡＣおよび無線装置は、ＳＳＤを計算するための３つの要素、すなわち、１）電子通し番号（Electronic Serial Number, ESN）、２）認証キー（A-key）、３）共用秘密データを計算するための乱数（RANDom number for Shared Secret Data calculation, RANDSSD）を共用する。

ＥＳＮおよびＲＡＮＤＳＳＤは、ネットワークおよび空中インターフェイス上を伝送される。ＳＳＤは、装置が最初にシステムにアクセスするとき、その後は定期的に、更新される。ＳＳＤを計算すると、結果は２つの別々の値、すなわち、ＳＳＤ−ＡおよびＳＳＤ−Ｂになる。ＳＳＤ−Ａは、認証に使用される。ＳＳＤ−Ｂは、暗号化および音声のプライバシーに使用される。

供給側システムの能力に依存して、ＡＣと供給側移動交換局（Mobile Switching Center, MSC）とは、ＳＳＤを共用しても、共用しなくてもよい。秘密データを共用しているときは、ＡＣがそれを供給側ＭＳＣへ送り、かつ供給側ＭＳＣがＣＡＶＥを実行できなければならないことを意味する。秘密データを共用しないときは、ＡＣがデータを保持して、認証を行う。

共用形式は、認証の呼掛けをどのように行うかに影響を与える。認証の呼掛けは、無線装置の識別を呼掛けるために送られるメッセージである。基本的に、認証の呼掛けは、ユーザが処理するいくつかの情報（一般には、乱数データ）を送る。ユーザは、情報を処理して、応答を送る。応答は、ユーザの確認のために解析される。秘密データを共用しているときは、呼掛けは供給側ＭＳＣにおいて処理される。秘密データを共用していないときは、呼掛けはＡＣによって処理される。秘密データを共用することによって、システムは、送られるトラヒック量を最小化し、かつ供給側スイッチにおいて呼掛けをより迅速に行うことができる。

認証手続き
所与のシステムにおいて、ホームロケーションレジスター（Home Location Register, HLR）は、ＭＳＣとＡＣとの間の媒介役として動作することによって、認証処理を制御する。移動局のＨＬＲを用いて認証を支援するように、供給側ＭＳＣを設定するか、または供給側ＭＳＣを用いて認証を支援するように、移動局のＨＬＲを設定する。

装置は、オーバーヘッドメッセージ列内に認証フィールドを設定することによって、供給側ＭＳＣに、それが認証できるかどうかを知らせることによって処理を開始する。応答して、供給側ＭＳＣは、認証要求を用いて、登録／認証処理を開始する。
認証要求を送ることによって、供給側ＭＳＣは、ＨＬＲ／ＡＣに、それがＣＡＶＥ計算を行うことができるかどうかを伝える。ＡＣは、供給側ＭＳＣのそれを制御し、かつ装置の能力を使用可能なものの中から使用する。供給側ＭＳＣにＣＡＶＥ能力がないとき、ＡＣとＭＳＣとはＳＳＤを共用できず、したがって、全ての認証処理はＡＣにおいて行われる。

認証要求（Authentication Request, AUTHREQ）の目的は、電話を認証して、ＳＳＤを要求することである。ＡＵＴＨＲＥＱは、２つの認証パラメータ、すなわちＡＵＴＨＲおよびＲＡＮＤのパラメータを含む。ＡＣは、ＡＵＴＨＲＥＱを受取ると、ＲＡＮＤおよび最後の既知のＳＳＤを使用して、ＡＵＴＨＲを計算する。これが、ＡＵＴＨＲＥＱにおいて送られたＡＵＴＨＲに整合すると、認証は成功する。ＳＳＤを共用できるときは、ＡＵＴＨＲＥＱへの戻りの結果はＳＳＤを含む。

呼掛け
認証処理は、呼掛けと応答のダイヤログから成る。ＳＳＤが共用されるときは、ダイヤログは、ＭＳＣと装置との間を移動する。ＳＳＤが共用されないときは、ダイヤログは、ＨＬＲ／ＡＣと装置との間を移動する。スイッチのタイプに依存して、ＭＳＣは、固有呼掛け、全体呼掛け、またはこの両者の何れかを行うことができる。現在、いくつかのＭＳＣは全体呼掛けができない。固有呼掛けは、それが音声チャネルを使用するので、呼試行中にのみ行われる呼掛けである。固有呼掛けは、呼発信および呼伝送中の１つの装置の認証を示す。全体呼掛けは、登録、呼発信、および呼伝送中に行われる呼掛けである。全体呼掛けは、特定の無線制御チャネルを使用している全ＭＳへの認証呼掛けを示す。これは、無線制御チャネル上で同報通信されるので、全体呼掛けと呼ばれ、この呼掛けは、その制御チャネルにアクセスする全電話によって使用される。

呼掛け中に、装置は、ＭＳＣまたはＡＣによって与えられる乱数に応答する。装置は、乱数、および装置内に記憶されている共用秘密データを使用して、ＭＳＣへの応答を計算する。また、ＭＳＣは、乱数および共用秘密データを使用して、装置からの応答を計算する。これらの計算は、ＣＡＶＥアルゴリズムによって行われる。応答が同じでないときは、サービスは拒否される。呼掛け処理は、呼を接続するのにかかる時間を増加しない。事実、呼は、いくつかの場合に続行し、認証が失敗であるときのみ、切断される。

無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、ＩＰデータネットワークへの拘束されないアクセスをユーザに与える手段として、非常に高い支持を得た。また、第三世代(Third-generation, 3G)無線ネットワークは、高速データアクセスを行うように設計されており、支援するデータレートは、一般に、ＷＬＡＮのデータレートよりも低いが、３Ｇネットワークは、相当により広い領域上にデータ受信可能領域をもつ。これらは、競合相手と考えられるが、ＷＬＡＮと３Ｇネットワークとは補い合っている。ＷＬＡＮは、空港のラウンジおよびホテルのロビーのような公共の領域において高容量の“ホットスポット”の受信可能領域をもち、一方で３Ｇネットワークは、ほぼどこにでもあるデータサービスを、移動中のユーザに提供することができる。したがって、１人のユーザが加入したときに、同一電気通信事業者が、３ＧとＷＬＡＮとの両者のアクセスサービスを提供してもよい。これは、ＭＳが、同じ認証方法および秘密を、両方のタイプのアクセス認証に使用することを意味する。

３Ｇアクセス認証において、認証局（Authentication center, AC）はＭＳを認証する。ＡＣおよびＭＳは、共用の秘密をもつ。ネットワーク側では、共用の秘密は、ＡＣに安全に記憶され、他のネットワークエンティティへは配信されない。ＭＳ側では、共用の秘密は、秘密保護メモリに安全に記憶され、その外へは配信されない。ＡＣおよびＭＳは、認証アルゴリズムとして、セルラ認証音声暗号化（Cellular Authentication Voice Encryption, CAVE）または認証キー協定（Authentication Key Agreement, AKA）の何れかを使用する。認証パラメータは、３Ｇ空中シグナリングメッセージおよびネットワークシグナリングメッセージによって、ＭＳとＡＣとの間を伝送される（例えば、ＩＳ−４１）。

ＷＬＡＮアクセス認証において、ＭＳは、同じＡＣによって、同じ共用秘密および認証アルゴリズム（ＡＫＡまたはＣＡＶＥ）を使用して、認証されることが望ましい。しかしながら、ＷＬＡＮでは、異なる機構を使用して、認証パラメータを伝送する。とくに、認証パラメータは、拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol, EAP）およびＡＡＡプロトコル（ＲＡＤＩＵＳまたはＤｉａｍｅｔｅｒ）によって伝送される。呼掛けは、３ＧとＷＬＡＮとの間の伝送機構をインターワークし、ＷＬＡＮアクセス認証において、認証パラメータをＭＳとＡＣとの間で伝送できるようにする。

既に記載したように、ＣＡＶＥアルゴリズムは、一般に、セルラ通信に使用されており、このために、相当に使用され、普及している。別の認証アルゴリズムも使用される。とくに、データ通信では、複雑さおよびアプリケーションの異なる種々のアルゴリズムが存在する。これらの機構を調整するために、多数の認証およびキー配信機構を支援する一般プロトコルフレームワークとして、拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol, EAP）が開発された。ＥＡＰは、L. Blunk、他によって1998年3月に発行されたＲＦＣ２２８４（“PPP Extensible Authentication Protocol, EAP”）に記載されている。

ＥＡＰによって支援される１つのこのような機構は、ＡＫＡアルゴリズムであり、2002年2月にインターネットドラフトとして発行されたJ. Arkko、他による文献（“EAP AKA Authentication”）に定められている。したがって、セルラアルゴリズムのＣＡＶＥを含むように、ＥＡＰを拡張する必要がある。これは、新しいシステムおよびネットワークに後方互換性を与えるのに望ましい。

ＥＡＰ
拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol, EAP）は、多数の認証機構を支援する一般認証プロトコルである。ＥＡＰは、リンク設定および制御中に特定の認証機構を選択せず、もっと正確に言えば、認証手続きが始まるまで、これを延期する。したがって、特定の認証機構を判断する前に、認証者はより多くの情報を要求することができる。認証者は、認証を要求するリンクの目標として定められる。認証者は、リンク設定中に使用される認証プロトコルを特定する。

インターワーキング機能（Inter-working Function, IWF）
１つの実施形態にしたがうと、新しいネットワークエンティティが実行され、インターワーキング機能（ＩＷＦ）、またはとくに、ＡＡＡ／ＩＳ−４１のインターワーキング機能（ＩＷＦ）と呼ばれる。ＩＷＦは、３Ｇのような無線ネットワークと、ＷＬＡＮネットワークとの間の認証パラメータの伝送機構（例えば、ＣＡＶＥ、ＡＫＡ）をインターワークする。図２には、ＩＷＦ204が、通信システム200の一部として示されている。システム200は、ＷＬＡＮ202、ＩＷＦ204、およびＡＣ206を含む。図示されているように、ワークステーション208は、現在、ＷＬＡＮ202の通信範囲内にある。ＩＷＦ204は、ＡＣ206とＷＬＡＮ202との間にインターフェイスを与え、共通認証を使用して、ＭＳ208がネットワークへアクセスできるようにする。ＭＳ208は、無線ワークステーション、遠隔ユーザ、またはＷＬＡＮ202以外のネットワーク（この場合は、ＡＣ206をその一部として含むネットワーク）を介して通信できる他の無線装置であることに注意すべきである。

ＩＷＦ204は、一方向のインターワーキング機能であり、すなわち認証要求は、ＷＬＡＮ202から発信される。現在の実施形態および例証において、ＡＡＡは、ＷＬＡＮ202とＩＷＦ204との間で認証パラメータを移送するための伝送機構である。さらに加えて、ＩＳ−４１は、認証パラメータをＩＷＦ204とＡＣ206との間で移送するための伝送機構である。この例に限定して、ＲＡＤＩＵＳは、ＡＡＡプロトコルとして使用される。

図３には、認証処理が示されている。最初に、ＩＷＦ204は、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求メッセージを受信する。ＲＡＤＩＵＳアクセス要求メッセージは、ＷＬＡＮ202にアクセスするために認証を行いたいＭＳ208（または、無線ワークステーション）の識別を含む。ＩＷＦ204は、データベース210と共に構成されており、データベース210は、ＭＳ208と、ＡＣ206を介して現在登録されている他のＭＳ208とに関係付けられる認証能力を記憶する。データベース210は、各ＭＳ208の識別によって指標を付けられている。したがって、ＩＷＦ204は、ＭＳ208の認証能力（例えば、ＡＫＡまたはＣＡＶＥ、あるいはこの両者）を判断することができる。

ＭＳ208がＣＡＶＥのみを支援するとき、ＩＷＦ204は、図３にしたがう次の手続きを行う。ＩＷＦは、ＲＡＤＩＵＳアクセス呼掛けメッセージを送る。ＲＡＤＩＵＳアクセス呼掛けメッセージは、ＣＡＶＥ呼掛けを含むＥＡＰ要求メッセージを含む。既に記載したように、呼掛けは、ＭＳ208が認証応答を計算するのに使用する乱数を含む。ＩＷＦ204は、ＲＡＤＵＩＳアクセス要求メッセージを受信する。ＲＡＤＵＩＳアクセス要求メッセージは、（ＣＡＶＥ呼掛け応答を含む）ＥＡＰ応答メッセージを含む。ＣＡＶＥ応答は、ＭＳ208の認証応答、すなわち、乱数を使用した計算結果、およびＭＳ208に特定の他のパラメータを含む。

ＩＷＦ204は、ＥＡＰ応答メッセージを確認できないとき、すなわち、とくに、ＣＡＶＥ呼掛けに対するＣＡＶＥ応答を確認できないときは、ＩＳ−４１メッセージであるＡＵＴＨＥＱメッセージを、ＡＣ206へ送る。この場合に、ＩＷＦ204は、呼掛け応答を確認するのに必要な情報をもっていない。ＡＵＴＨＥＱメッセージは、ＭＳ208に割り当てられたＩＭＳＩ、乱数（すなわち、呼掛け）、およびＭＳ208によって生成された認証応答を含む。ＭＳ208に特定の共用秘密を知っているＡＣ206は、ＭＳ208の呼掛け応答を確認する。ＡＣ206は、ＩＳ−４１メッセージであるＡＵＴＨＥＱメッセージを、ＩＷＦへ戻す。ＡＵＴＨＲＥＱメッセージは、認証結果を含む。成功のときは、ＡＵＴＨＲＥＱメッセージは、セルラメッセージ暗号化アルゴリズム（Cellular Message Encryption Algorithm, CMEA）キーと呼ばれるキーも含み、これは、ＷＬＡＮ202においてＭＳ208のトラヒックを保護するのに使用される。ＩＷＦ204は、ＡＣ206からＡＵＴＨＲＥＱメッセージを、所定数の再試行の後でも、受信できないときは、ＥＡＰ失敗を含むＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。ＡＵＴＨＲＥＱメッセージを受信できないことは、ＩＷＦ204とＡＣ206との間のネットワークの問題を示す。

ＩＷＦ204は、ＭＳ208からの呼掛け応答を確認でき、かつこのような確認が成功であるときは、ＣＭＥＡキーを生成する。ＭＳ208の認証が成功であるときは、ＩＷＦ204はＲＡＤＩＵＳアクセス承認メッセージをＷＬＡＮ202へ送る。このようなメッセージは、ＥＡＰ成功メッセージおよびＣＭＥＡキーを含む。ＭＳ208の認証が失敗であるときは、ＩＷＦ204は、ＥＡＰ失敗メッセージを含むＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。

図４は、ＭＳ208がＣＡＶＥプロトコルを支援する１つの実施形態にしたがう認証処理400を示す。処理は、ステップ402において、ＭＳ208およびＷＬＡＮ202が識別ネゴシエーションを開始するときに始まる。このステップでは、さらに加えて、ＷＬＡＮ202が、ＭＳ208の識別を含むＲＡＤＩＵＳアクセス要求メッセージを送る。既に記載したように、ＭＳ208のためのＩＭＳＩまたは他の固有の識別子によって、識別が行われる。ステップ402において、処理は、ＭＳ208がＷＬＡＮ202へアクセスを求め、応答して、ＷＬＡＮ202がＭＳ208から識別を要求することを含む。この時点で、ステップ404において、ＩＷＦ204は、ＣＡＶＥ呼掛けを含むＲＡＤＩＵＳアクセス呼掛けメッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。呼掛けに応答して、ＭＳ208は、応答を計算し、その応答をＷＬＡＮ202へ送る（図示されていない）。その後で、ステップ406において、応答は、ＲＡＤＩＵＳアクセス応答メッセージにおいて、ＩＷＦ204へ送られる。決定ダイアモンド408において、ＩＷＦ204がＭＳ208の共用秘密を知らないときは、処理は続いて、ステップ410へ進み、ＩＷＦ204はＡＵＴＨＲＥＱメッセージをＡＣ206へ送る。ＡＵＴＨＲＥＱメッセージは、ＭＳ208の認証を要求する。決定ダイアモンド412において、ＡＵＴＨＲＥＱメッセージが戻されると、処理は続いて、決定ダイアモンド414へ進み、ＡＵＨＴＲＥＱメッセージが、認証が成功である、すなわち、認証の結果、ＷＬＡＮへのアクセスが承諾されたことを示しているかどうかを判断する。決定ダイアモンド412において、ＡＵＴＨＲＥＱメッセージが受信されないときは、処理は続いて、ステップ416へ進み、ＩＷＦはＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを送る。

決定ダイアモンド408に続いて、ＩＷＦ204が、ＭＳ208の共用秘密情報を知っているときは、決定ダイアモンド418において、ＩＷＦ204は、認証が成功であるかどうかを判断することができる。認証が成功であるときは、ステップ420へ進み、ＣＭＥＡキーを計算する。その後で、ステップ424において、ＲＡＤＩＵＳアクセス承認メッセージを送る。ステップ414において、（ＡＣ206による認証において）認証が成功であるときも、ステップ420に進むことに注意すべきである。認証が失敗であるときは、決定ダイアモンド418から、ステップ422において、ＩＷＦはＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを送る。

別の実施形態では、ＩＷＦ204は、呼掛けを送るのに、ＡＫＡプロトコルを使用する。図５に示されているように、ＭＳ208がＡＫＡを支援するとき、ＩＷＦ204は、ＡＫＡ呼掛けを実行し、認証処理の順序が変わる。このシナリオにおいて、ＭＳ208のようなユーザを認証するのに十分な情報は、認証ベクトル（Authentication Vector, AV）に与えられている。ＡＣ206は、ＡＶ内の共用秘密（Shared Secret, SS）情報をＩＷＦ204へ送ることに注意すべきである。この実施形態にしたがうと、ＡＶは、ＳＳ、呼掛け、および暗号キー（Cipher Key, CK）を含む。ＣＫは、ＭＳのトラヒックを暗号化するのに使用される。

ＩＷＦ204は、ＭＳ208を認証するための認証ベクトル（ＡＶ）をもっていないときは、ＡＵＴＨＲＥＱメッセージを送って、ＡＣ206からＡＶを要求する。ＡＵＴＨＲＥＱメッセージは、ＩＭＳＩのような、ＭＳ208の識別、およびＡＶへの要求を含む。ＡＣ206は、ＡＶを含むＡＵＴＨＲＥＱメッセージで応答する。ＡＶは、乱数（random number, RAND）、期待応答（expected response, XRES）、暗号キー（CK）、および認証トークン（authentication token, AUTN）を含む。ＡＣは、ＡＵＴＨＲＥＱメッセージ内に多数のＡＶを与え、したがってＩＷＦは、その後で認証をＡＣ206から要求する必要がない。

ＩＷＦ204は、ＡＣ206からＡＵＴＨＲＥＱメッセージを（所定数の再試行の後で）受信できない場合、ＩＷＦ204とＡＣ206との間にネットワークの問題があるときのように、ＥＡＰ失敗メッセージを含むＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。

受信したＡＵＴＨＲＥＱが、ＡＶを含んでいないとき、ＩＷＦ204は、ＥＡＰ失敗メッセージを含むＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。例えば、このような事例は、ＭＳ208の加入の期限が切れたときに生じる。
ＩＷＦ204は、ＡＶをもっているときは、ＡＫＡ呼掛けを含むＥＡＰ要求メッセージを含むＲＡＤＩＵＳアクセス呼掛けメッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。ＡＫＡ呼掛けは、ＡＵＴＮおよびＲＡＮＤを含む。ＡＵＴＮは、ＡＣ206の信用保証を送り、ＭＳ208によって確認される。ＲＡＮＤは、認証応答（authentication response, RES）を計算するのに使用されるＭＳ208への呼掛けであり、ＭＳ208は、ＲＥＳをＷＬＡＮ202へ与える。

ＩＷＦ204は、ＣＡＶＥ呼掛けを含むＥＡＰ応答を含むＲＡＤＩＵＳアクセス要求メッセージを、ＷＬＡＮ202から受信する。ＣＡＶＥ呼掛けは、ＷＬＡＮ202を介して受信されるＭＳ208の認証応答（response, RES）を含む。ＩＷＦ204は、ＲＥＳをＸＲＥＳと比較する。整合のときは、ＭＳ208の認証は成功であり、ＩＷＦ204はＲＡＤＩＵＳアクセス承認メッセージをＷＬＡＮ202へ送る。このようなメッセージは、ＥＡＰ成功メッセージおよびＣＫを含む。ＣＫは、ＷＬＡＮ202においてＭＳ208のトラヒックを保護するのに使用される。ＭＳ208の認証が失敗であるときは、ＩＷＦ204は、ＥＡＰ失敗メッセージを含むＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。

図６は、ＡＶを使用する認証手続き500を示している。決定ダイヤモンド502において、ＩＷＦ204が、ＭＳ208を確認するのに十分なＡＶをもっているときは、処理は続いて、ステップ506へ進み、さもなければ、ステップ504へ進む。ステップ506では、ＩＷＦ204は、ＭＳ208についてのＲＡＤＩＵＳアクセス呼掛けメッセージを、ＷＬＡＮ202へ送る。その後で、呼掛けは、処理のためにＭＳ208へ送られ、応答は、ＷＬＡＮ202へ戻される（図示されていない）。ステップ510において、ＩＷＦ204は、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求メッセージを受信し、決定ダイアモンド512において、ＭＳの認証が成功であるかどうかを判断する。認証が成功であるときは、ステップ514において、ＩＷＦ204はＲＡＤＩＵＳアクセス承認メッセージを送り、さもなければ、ステップ516において、ＩＷＦ204はＲＡＤＩＵＳアクセス否認メッセージを送る。

決定ダイアモンド502に戻り、ＩＷＦ204がＡＶをもっていないときは、ステップ504において、ＩＷＦはＡＵＴＨＲＥＱメッセージをＡＣ206へ送る。ＩＷＦ204がＡＶを受信すると、続いてステップ506へ進み、さもなければ、処理はステップ516へ進む。

図７は、ＩＷＦ600を示しており、ＩＷＦ600は、ＷＬＡＮ（図示されていない）間をインターフェイスさせるように適応されており、したがってＷＬＡＮとの通信、認証、キー交換、並びに他のセキュリティ通信に必要な手続きを行うことができ、またＡＣ（図示されていない）間をインターフェイスさせるように適応されており、したがって、ＡＣとの通信、認証、キー交換、並びに他のセキュリティ通信に必要な手続きを行うことができる。ＩＷＦ600は、ＷＬＡＮインターフェイス装置602を含み、ＷＬＡＮインターフェイス装置602は、ＷＬＡＮとの通信を準備、送信、受信、および／または解釈する。同様に、ＩＷＦ600は、ＡＣインターフェイス装置604を含み、ＡＣインターフェイス装置604は、ＡＣとの通信を準備、送信、受信、および／または解釈する。ＩＷＦ600は、ＣＡＶＥ手続き装置608、ＥＡＰ手続き装置610、およびＲＡＤＩＵＳ手続き装置612も含む。ＩＷＦ600は、所与のシステムにおけるインターワーキング機能に必要な任意の数のこのような手続き装置（図示されていない）を含む。ＣＡＶＥ手続き装置608、ＥＡＰ手続き装置610、およびＲＡＤＩＵＳ手続き装置612のような、手続き装置は、ソフトウエア、ハードウエア、ファームウエア、またはこの組み合わせで実行される。ＩＷＦ600内の種々のモジュールは、通信バス614を介して通信する。

当業者は、情報および信号が、種々の異なる技能および技術を使用して表現されていることが分かるであろう。これまでの記述全体で参照したデータ、命令、コマンド、情報、信号、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁粒、光の界または粒子、あるいはこれらの組み合わせによって表現される。

当業者には、ここに開示されている実施形態に関係して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップが、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはこの両者の組合せとして実行されることも分かるであろう。ハードウエアとソフトウエアとのこの互換性を明らかに示すために、種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、それらの機能に関して上述で概ね記載した。このような機能が、ハードウエアとして実行されるか、またはソフトウエアとして実行されるかは、システム全体に課された個々の応用および設計上の制約に依存する。熟練した技能をもつ者は、各個々の応用ごとに種々のやり方で上述の機能を実行してもよいが、このような実行の決定は、本発明の技術的範囲から逸脱しないと解釈される。

ここに開示されている実施形態に関係して記載されている種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理装置、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウエア構成要素、あるいはここに記載されている機能を実行するように設計された組合せで構成または実行される。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態機械であってもよい。プロセッサは、計算機の組合せ、例えば、１つのＤＳＰと１つのマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、１つ以上のマイクロプロセッサと１つのＤＳＰのコアとの組み合わせ、または他のこのような構成としても実行される。

ここに開示されている実施形態に関係して記載された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウエアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュールにおいて、または２つの組み合わせにおいて直接に具体化される。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはこの分野において知られている他の形態の記憶媒体の中にあってもよい。例示的な記憶媒体をプロセッサに接続すると、プロセッサは、記憶媒体から情報を読み出し、かつ記憶媒体へ情報を書き込むことができる。その代りに、記憶媒体は、プロセッサと一体構成であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣの中にあってもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中にあってもよい。その代りに、プロセッサおよび記憶媒体は、ディスクリートな構成要素として、ユーザ端末の中にあってもよい。

開示された実施形態のこれまでの記述は、当業者が本発明を作成または使用できるようにするために与えられている。当業者には、これらの実施形態に対する種々の変更は容易に明らかであり、ここに定められている一般的な原理は、本発明の意図および技術的範囲から逸脱しないならば、他の実施形態に適用してもよい。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に制限されることを意図されず、ここに開示されている原理および新奇な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがうことを意図される。

無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を含む通信システムを示す図。インターワーキング機能（ＩＷＦ）装置をもつ通信システムを示す図。通信システムにおける認証処理のタイミング図。認証処理のフローチャート。通信システムにおける認証処理のタイミング図。通信システムにおけるＩＷＦの認証処理のフローチャート。移動局における認証処理のフローチャート。

符号の説明

100・・・無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、200・・・通信システム、210・・・データベース、400・・・認証処理、600・・・インターワーキング機能（ＩＷＦ）、614・・・通信バス。

Claims

無線デバイスと通信するセルラ通信ネットワークと、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信しているインターワーキング機能（Ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ，ＩＷＦ）装置であって、
前記ＷＬＡＮにアクセスするための、前記無線デバイスからの認証アクセス要求を受信するＷＬＡＮインタフェースであって、前記認証アクセス要求は、予め定められた認証キーに基づいて前記無線デバイスによって生成されたＷＬＡＮインタフェースと、
前記ＩＷＦが、前記ＷＬＡＮにアクセスするために前記無線デバイスを認証するために十分な情報を有するかに基づいて、前記認証アクセス要求を前記セルラ通信ネットワークへ送信し、前記予め定められた認証キーに基づいて生成された、前記セルラ通信ネットワークからの認証アクセス応答を生成又は受信するアクセス制御（ＡＣ）インタフェースと
を備えるＩＷＦ装置。
前記ＷＬＡＮと前記ＡＣインタフェースと通信していて、前記無線デバイスに対応する認証情報を格納するデータベースと、
前記データベースと、前記ＷＬＡＮと、前記ＡＣインタフェースと通信しているプロセッサと
を更に備える請求項１に記載のＩＷＦ装置。
前記認証情報は、前記無線デバイスと認証手順命令とに対応する認証機能のうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載のＩＷＦ装置。
前記認証要求は、認証メッセージを備える請求項１に記載のＩＷＦ装置。
前記認証メッセージは、セルラ認証音声暗号化（ＣｅｌｌｕｌｅｒＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＶｏｉｃｅＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ，ＣＡＶＥ）メッセージと、認証キー協定（ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＫｅｙＡｇｒｅｅｍｅｎｔ，ＡＫＡ）メッセージとのうちの少なくとも１つを備える請求項４に記載のＩＷＦ装置。
前記ＩＷＦ装置は、第１のトランスポートプロトコルを経由して前記ＷＬＡＮと通信し、第２のトランスポートプロトコルを経由して前記セルラ通信ネットワークと通信する請求項１に記載のＩＷＦ装置。
前記予め定められた認証キーは、前記認証メッセージに対応している請求項４に記載のＩＷＦ装置。
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）にアクセスするために、セルラ通信ネットワークによって無線デバイスを認証する方法であって、
予め定められた認証キーに基づいて、前記無線デバイスによって認証アクセス要求を生成することと、
前記無線デバイスと、前記セルラ通信ネットワークと通信しているインターワーキング機能（Ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ，ＩＷＦ）装置内のＷＬＡＮを経由して、前記無線デバイスからの前記認証アクセス要求を受信することと、
前記ＷＬＡＮにアクセスするために前記無線デバイスを認証するために十分な情報を前記ＩＷＦが有するかに基づいて、前記ＩＷＦによって前記受信した認証アクセス要求を前記セルラ通信ネットワークへ送信することと、
前記ＩＷＦが、前記ＷＬＡＮにアクセスするために前記無線デバイスを認証するために必要な情報を未だ有していない場合、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって前記認証アクセス要求を認証することと、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって生成された認証アクセス応答を受信することと
を備える方法。
前記認証アクセス要求が、前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって認証された場合、前記ＷＬＡＮによる無線デバイスアクセスを前記ＷＬＡＮに許可すること
をさらい備える請求項８に記載の方法。
前記認証アクセス要求は、第１のトランスポートプロトコルを経由して前記ＩＷＦ装置内で受信される請求項８に記載の方法。
前記認証アクセス要求は、第２のトランスポートプロトコルを経由して前記セルラ通信ネットワークへ送信される請求項８に記載の方法。
無線デバイスと通信するセルラ通信ネットワークと、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信しているインターワーキング機能（Ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ，ＩＷＦ）装置であって、
予め定められた認証キーに基づいて、前記無線デバイスによって認証アクセス要求を生成する手段と、
前記無線デバイスと、前記セルラ通信ネットワークと通信しているインターワーキング機能（ＩＷＦ）装置内のＷＬＡＮを経由して、前記無線デバイスからの前記認証アクセス要求を受信する手段と、
前記ＷＬＡＮにアクセスするために前記無線デバイスを認証するために十分な情報を前記ＩＷＦが有するかに基づいて、前記ＩＷＦによって前記受信した認証アクセス要求を前記セルラ通信ネットワークへ送信する手段と、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって前記認証アクセス要求を認証する手段と、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって生成された認証アクセス応答を受信する手段と
を備えるＩＷＦ装置。
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）にアクセスするためにセルラ通信ネットワークによって無線デバイスを認証するコンピュータプログラムであって、
予め定められた認証キーに基づいて、前記無線デバイスによって認証アクセス要求を生成するコードと、
前記無線デバイスと、前記セルラ通信ネットワークと通信しているインターワーキング機能（Ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ，ＩＷＦ）装置内のＷＬＡＮを経由して、前記無線デバイスからの前記認証アクセス要求を受信するコードと、
前記ＷＬＡＮにアクセスするために前記無線デバイスを認証するために十分な情報を前記ＩＷＦが有するかに基づいて、前記ＩＷＦによって前記受信した認証アクセス要求を前記セルラ通信ネットワークへ送信するコードと、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって前記認証アクセス要求を認証するコードと、
前記予め定められた認証キーに基づいて、前記セルラ通信ネットワークによって生成された認証アクセス応答を受信するコードと
を備える命令群を格納するコンピュータ読取可能記憶媒体を備えるコンピュータプログラム。