JP4652754B2 - セルラ・システムに関連付けられたセキュリティ値に基づく無線ｌａｎアクセス認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に通信に関し、特に無線通信に関する。

セルラ通信システムは、ここ数年ますます普及しつつある。よく知られているセルラ技術には、先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ：Advance Mobile Phone Service）、グローバル・システム・フォー・モバイル（ＧＳＭ：Global System for Mobile）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、直交波周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）などがある。セルラ通信システムと同様に、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）も年を追って普及してきている。一般的になっているＷＬＡＮ標準には、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）で承認された８０２．１１ ｘ標準がある。代表的なＩＥＥＥ ８０２．１１ ｘ標準には、８０２．１１、８０２．１１ ａ、８０２．１ｌｂ（Ｗｉ−Ｆｉとも呼ばれる）、８０２．１ １ｇがある。

セルラ通信とＷＬＡＮ通信の広範な利用という観点では、最近の傾向としてセルラ・モードとＷＬＡＮモードの動作を併用できる統合型モバイル端末の開発がある。このように、統合型モバイル端末は、既存のセルラ・ネットワーク・インフラストラクチャ（音声および／またはデータ用）と高速データ・アプリケーション用のＷＬＡＮネットワークのいずれとも通信できる。統合型モバイル端末を使用すると、セルラ・ネットワークとＷＬＡＮネットワークのいずれにもアクセスできるが、この２種類のネットワークはほとんど独立した状態で存在するので、通常は互いに独立してアクセスする。

セルラ技術とＷＬＡＮ技術を共通のモバイル端末に集中することに利点はある。しかし、こうした統合を実現しようとすると、たとえば２つの異種ネットワーク（すなわちセルラ・ネットワークとＷＬＡＮネットワーク）でモバイル端末を安全で効率的に認証する方法を決定するといったセキュリティ上の問題が発生している。現在、統合型モバイル端末を使用しているＷＬＡＮ加入者は、セルラ・アクセスとＷＬＡＮアクセスの両方の認証が必要である。

しかし、セルラ・アクセスとＷＬＡＮアクセスの両方に関する既存の認証手順では、モバイル端末がサポートされるネットワーク（セルラとＷＬＡＮ）ごとに異なる独立した認証キーを使用して認証されるので効率が悪い。つまり、ユーザはセルラ・ネットワークに対して最初のキーを使用して認証され、ＷＬＡＮネットワークに対しては別の独立したキーを使用して認証される必要がある。異なるネットワーク用の異なる認証キーの配布を管理することで、サービス・プロバイダまたはネットワーク・マネージャにとっての管理上の負担が発生する。モバイル端末が３つ以上のネットワークによる通信をサポートするように設計されている場合は、この管理上の負担がさらに増大する。
本発明は、前述の１つ以上の問題に対処することを目的とする。

本発明の１つの実施形態では、第１のネットワーク・アクセスに対する認証を第２のシステムのセキュリティ値（１つまたは複数）に基づいて行う方法を提供する。本方法は、第１のネットワークの秘密キーを、第２のネットワークに関連付けられた少なくとも１つのセキュリティ値に基づいて決定する工程を含む。本方法は、さらに秘密キーに基づいてモバイル端末と第１のネットワークとの複数のセッションを確立する工程を含む。

本発明の別の実施形態では、セルラ・システムのセキュリティ値（１つまたは複数）に基づいて無線ＬＡＮに対するアクセス認証を行う方法を提供する。本方法は、セルラ・ネットワークに関連付けられた少なくとも１つのセキュリティ値をサーバで受け取る工程と、セルラ・ネットワークに関連付けられた少なくとも１つのセキュリティ値に基づいてモバイル端末においての秘密キーを決定する工程と、秘密キーに基づいてモバイル端末と無線ＬＡＮとの複数のセッションを確立できるようにする工程とを含む。

本発明の別の実施形態では、セルラ・システムのセキュリティ値（１つまたは複数）に基づいて無線ＬＡＮに対するアクセス認証を行う方法を提供する。本方法は、セルラ・ネットワークに関連付けられた少なくとも１つのセキュリティ値をサーバーで受け取る工程と、前記少なくとも１つのセキュリティ値に基づいて、サーバを使用して秘密キーを決定する工程と、セルラ・ネットワークに関連付けられた少なくとも１つのセキュリティ値に基づいてモバイル端末において秘密キーを決定する工程と、モバイル端末によって決定された秘密キーに基づいてモバイル端末と無線ＬＡＮとの複数のセッションを確立できるようにする工程とを含む。

本発明は、以下の説明と添付の図面を併せて参照することで理解できる。図面では、同様の要素を同様の参照番号で示している。

本発明は、そのさまざまな変更や変形が可能であるが、例としてその特定の実施形態を図示し、以下に詳述する。ただし、以下に示す特定の実施形態の説明は本発明を開示された特定の形態への限定を意味するものでないこと、逆に、すべての変更、同等の方法、代替の方法は、前述の請求項で定義する本発明の精神と範囲を逸脱しないことは言うまでもない。

以下に、本発明の説明を目的とした実施形態について記述する。明確にするために、この明細書では実際の実装で提供するすべての機能について説明するわけではない。こうした実際の実施形態を開発する上で、実装ごとに異なるシステム関連およびビジネス関連の制約への準拠など、開発者の独自の目標を達成するために、実装に固有のさまざまな判断が必要なことは言うまでもない。さらに、こうした開発の作業は複雑で時間のかかるものであるが、この開示を利用する当業者が担当する作業であることは言うまでもない。

図に戻り、特に図１を参照すると、本発明の１つの実施形態による通信システム１００が示されている。図１の通信システム１００を使用すると、モバイル端末１０２のユーザはセルラ・システム１０５および／または無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システム１１０にアクセスできる。特に限定はしないが、図示された実施形態において、セルラ・システム１０５は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムである。ＣＤＭＡは、多くのユーザが特定の帯域／空間内で同じ時間と周波数の割り当てを使用できるようにする「拡散スペクトル」技術である。ＣＤＭＡは、その名が示すとおり、個々の通信に一意の符号を割り当て、同じスペクトル内の他の通信と区別する。ＣＤＭＡには、第２世代（２Ｇ）および第３世代（３Ｇ）のサービスが含まれる。２Ｇ ＣＤＭＡ標準は一般にＣＤＭＡＯＮＥと呼ばれ、ＩＳ−９５Ａ標準とＩＳ−９５Ｂ標準を含む。３Ｇサービスの２つの主な標準には、ＣＤＭＡ２０００と広帯域ＣＤＭＡがある（ＣＤＭＡ２０００はＣＤＭＡ２０００−１ＸとＣＤＭＡ２０００−１ｘＥＶなどのテクノロジ群）。説明のために、ここでは図１のＣＤＭＡネットワーク１０５がＣＤＭＡ２０００ネットワークであると仮定するが、本発明の１つまたは複数の実施形態は、ＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＳＭを含むがこれらに限定されない他のセルラ方式にも適用できる。

通信システム１００には、ＣＤＭＡネットワーク１０５へのアクセスを制御するホーム・ロケーション・レジスタ／認証センター（ＨＬＲ／ＡＣ）１２０を含み、さらにＷＬＡＮネットワーク１１０へのアクセスを制御するサーバ１３０を含む。特に、ＨＬＲ／ＡＣ １２０はＣＤＭＡネットワーク１０５にアクセスしようとするリモート端末１０２のＩＤを認証し、サーバ１３０はＷＬＡＮネットワーク１１０にアクセスしようとするリモート端末１０２のＩＤを認証する。以下に詳述するように、本発明の１つまたは複数の実施形態によると、ＷＬＡＮネットワーク１１０にアクセスしようとするモバイル端末１０２は、ＨＬＲ／ＡＣ １２０が提供するセキュリティ値（１つまたは複数）に基づいて認証される。このセキュリティ値（１つまたは複数）は、前述のようにＣＤＭＡネットワーク１０５に関連付けられている。したがって、１つの実施形態では、セルラ・ネットワーク（たとえばＣＤＭＡネットワーク１０５）で使用できるセキュリティ措置（１つまたは複数）またはセキュリティ値（１つまたは複数）を使用してＷＬＡＮネットワーク１１０にアクセスしようとするユーザを認証できる。この方法では、ＣＤＭＡネットワーク１０５のアクセス認証に利用されるセキュリティ値（または何らかの形の同様のパラメータ）をＷＬＡＮネットワーク１１０にアクセスしようとするユーザの認証にも利用できる。この機能によって、サービス・プロバイダはＣＤＭＡとＷＬＡＮの両方の加入者へのキー配布を容易に管理できる。

ＣＤＭＡネットワーク・セキュリティ・プロトコルは、通常は６４ビットの認証キー（Ａキー）とモバイル端末１０２の電子シリアル番号（ＥＳＮ）に基づく。ＨＬＲ／ＡＣ １２０で生成するＲＡＮＤＳＳＤと呼ばれる２進乱数は、認証手順においても役割を果たす。Ａキーはモバイル端末１０２にプログラムされ、ＣＤＭＡネットワーク１０５に関連付けられたＨＬＲ／ＡＣ １２０に格納される。ＣＤＭＡは、標準化されたセルラ認証および音声暗号化（Cellular Authentication and Voice Encryption）（ＣＡＶＥ）アルゴリズムを使用して、「共有秘密データ」（ＳＳＤ：Shared Secret Data）と呼ばれる１２８ビットのサブキーを生成する。Ａキー、ＥＳＮ、ネットワークが提供するＲＡＮＤＳＳＤは、ＳＳＤキーを生成するＣＡＶＥアルゴリズムの入力である。ＳＤＤキーをローミング・サービス・プロバイダと共有すると、ロケーション認証が可能になる。モバイル端末１０２がホーム・ネットワークに戻るか別のシステムにローミングすると、新しいＳＳＤキーが生成される。

図示された実施形態では、ＷＬＡＮネットワーク１１０にアクセスしようとするモバイル端末１０２が、モバイル端末１０２とサーバ１３０の間で確立された共通長期秘密キー（common long-term secret key）（"ＷＫＥＹ"と呼ばれる）を使用した拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）によって認証される。以下に詳述するように、秘密キーＷＫＥＹはＣＤＭＡネットワーク１０５のＨＬＲ／ＡＣ １２０で生成されたセキュリティ値（１つまたは複数）に基づいて確立される。いったん計算された秘密キーＷＫＥＹは、通常は他のリモート・デバイスとは共有されない（つまり、無線では送信されない）。ＷＬＡＮネットワーク１１０へのアクセスは図示された実施形態においてＥＡＰプロトコルを使用して実現されるので、図１に示すサーバ１３０はＥＡＰサーバである。ＥＡＰプロトコルについてはＲＦＣ（Request for Comments） ２２８４に記述されている。ＣＤＭＡネットワーク１０５のセキュリティ値（１つまたは複数）を使用してＷＬＡＮネットワーク１１０へのアクセスを認証するには、ＥＡＰプロトコルの変更が必要になる場合がある。本発明は単に説明のためにＥＡＰプロトコルの環境について記述されており、別の実施形態では本発明の精神と範囲を逸脱することなく他の適切な認証プロトコルも使用できることに注意されたい。

１つの実施形態では、後述するように、ＥＡＰサーバ１３０は信号システム７（ＳＳ７：Signaling System 7）プロトコルをサポートする接続１５０を介してＨＬＲ／ＡＣ １２０と通信接続されている。信号システム７は、国際電信電話諮問委員会（ＣＣＩＴＴ）（現在は国際電気通信連合（ＩＴＵ））で開発された信号情報伝達用の共通チャネル信号システムである。

「ネットワーク」とは、ここで使用する限り、１つまたは複数の通信ネットワーク、チャネル、リンク、パス、およびそうしたネットワーク、チャネル、リンク、パスにデータをルーティングするシステムまたはデバイス（ルータなど）を意味する。

図１の通信システム１００の構成が実際に典型的なものであり、通信システム１００の他の実施形態ではコンポーネントの追加、削除、交換が可能であることは言うまでもない。たとえば、図示されていないが、通信システム１００には１つのモバイル・サービス・スイッチング・センターと１つまたは複数のベース・ステーションを配置できる。別の例として、１つの実施形態において、システム１００には、運用、管理、保守、供給の機能を提供する認証、認可、アカウンティング（ＡＡＡ：Authentication, Authorization, and Accounting）サーバ（図示せず）とネットワーク管理システム（図示せず）を配置できる。

特に記載のない限り、あるいは説明から明らかなように、「処理」、「演算」、「計算」、「判断」、「表示」などの用語は、コンピュータ・システムまたは同様の電子的演算装置において、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理数量、電子数量として表現されたデータを操作および変形し、コンピュータ・システムのメモリ、レジスタ、または他の同様の情報記憶装置、送信装置、表示装置内の物理数量として同様に表現された他のデータに転送する動作および処理を表す。

ここで図２を参照すると、本発明の１つの実施形態による図１のモバイル端末１０２のブロック図が示されている。モバイル端末１０２は、セルラ・フォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ、デジタル・ページャ、無線カード、あるいはセルラ・ネットワーク（ここに示す例ではＣＤＭＡネットワーク１０５）およびＷＬＡＮネットワーク１１０と通信できる他の任意のデバイスなど、さまざまなデバイスのいずれの形式をとっていてもよい。図２に示す実施形態において、モバイル端末１０２には、２つのモジュールすなわちセルラ・モジュール２０５とＷＬＡＮモジュール２１０が含まれる。「モジュール」という用語は、ここで使用する限り、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実装できる。説明のために、モバイル端末１０２は２つの別々のモジュール２０５と２１０を含むように示してあるが、他の実施形態ではモバイル端末１０２に２つのモジュール２０５と２１０の機能を統合した唯一のモジュールを含めてもよい。

セルラ・モジュール２０５は、一般にセッションが確立した後にコール処理機能を果たすなど、ＣＤＭＡネットワーク１０５を介して通信するために必要な操作を行う。図示された実施形態において、セルラ・モジュール２０５にはモバイル端末ユーザをＣＤＭＡネットワーク１０５に対して認証するためのＣＤＭＡ認証（ＣＡ）アプリケーション２３０が含まれる。ＣＡアプリケーション２３０には、ＳＳＤキー（すなわち、ＣＤＭＡセッション・キーを計算するための第２の認証キー）を生成するＣＡＶＥアルゴリズム（前述）を含めてもよい。セルラ・モジュール２０５には、記憶装置２３５と通信接続されている制御装置２３２を含めてもよい。１つの実施形態では、ＣＡアプリケーション２３０をソフトウェアで実装した場合に、これを記憶装置２３５に格納でき、制御装置２３２で実行できる。別の実施形態では、ＣＡアプリケーション２３０をハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装してもよい。

モバイル端末１０２のＷＬＡＮモジュール２１０は、一般にＩＥＥＥ ８０２．１ ｌｘのいずれかのプロトコルなど、任意の適切なプロトコルを使用してユーザがＷＬＡＮネットワーク１１０と通信できるようにする。ＷＬＡＮモジュール２１０の１つの例には、ネットワーク・インタフェース・カード（ＮＩＣ：Network Interface Card）がある。図示された実施形態において、ＷＬＡＮモジュール２１０にはモバイル端末ユーザをＷＬＡＮネットワーク１１０に対して認証するためのＷＬＡＮ認証（ＷＡ）アプリケーション２５０が含まれる。ＷＬＡＮモジュール２１０には、記憶装置２５５と通信接続されている制御装置２５２を含めてもよい。１つの実施形態では、ＷＡ認証アプリケーション２５０をソフトウェアで実装した場合に、これを記憶装置２５５に格納でき、制御装置２５２で実行できる。別の実施形態では、ＷＡアプリケーション２５０をハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装してもよい。

図示された実施形態のモバイル端末１０２には、無線リンクを介してデータを送信および受信するための送信／受信ロジック２６０とアンテナ２６５が含まれる。１つの実施形態では、送信／受信ロジック２６０のさまざまな部分をモジュール２０５と２１０に実装できる。

ここで図３を参照すると、本発明の１つの実施形態に従って図１のＷＬＡＮネットワーク１１０に対してユーザを認証するために使用できるＷＫＥＹを決定する手順が示されている。以下に詳述するように、図３はＣＤＭＡ認証プロセスにおいて確立するＳＳＤキーを、ＷＬＡＮネットワーク１１０に対してモバイル端末１０２を認証するためにも使用する本発明の１つの実施形態を示している。図３の認証手順を説明するために、ここでモバイル端末１０２のセルラ・モジュール２０５（図２を参照）でＣＤＭＡネットワーク１０５に対してユーザを認証するプロセスにおいて「共有秘密データ」（ＳＳＤ）キーを生成すると仮定する。同様に、図３の認証手順を説明するために、モバイル端末１０２とＨＬＲ／ＡＣ １２０（図１を参照）がＳＳＤキーにアクセスできると仮定する。

ＥＡＰサーバ１３０で認証手順が開始され、モバイル端末１０２に対してＩＤ要求が送信される（３０５）。モバイル端末１０２は、モバイル端末１０２を一意に識別する識別子を伴って応答する（３１０）。たとえば、モバイル端末１０２は国際移動加入者識別番号（ＩＭＳＩ）または仮のＩＤ（仮名）を含む識別子を返してもよい。

モバイル端末１０２が応答を返すと（３１０）、続いてモバイル端末１０２はＥＡＰサーバ１３０から開始要求（すなわち「要求／ＡＵＴＨ／開始」メッセージ）を受信する（３１５）。説明のために、「要求／ＡＵＴＨ／開始」メッセージ内の単語"ＡＵＴＨ"は新しいトランザクション・サブＩＤが既存のＥＡＰプロトコルに付加され、必要な機能をサポートすることを示す。開始要求を受信すると（３１５）、モバイル端末１０２のＷＬＡＮモジュール２１０は、セルラ・モジュール２０５へのローカル要求を開始することでＳＳＤキーを取得する（３１７）。前述のように、ＳＳＤキーはＣＤＭＡ認証プロセスに関連して事前に生成されているので、ＷＬＡＮモジュール２１０はＳＳＤキーにアクセスできる。次に、ＷＬＡＮモジュール２１０でＳＳＤキーがたとえばそのルート・キー（ＷＫＥＹ）として認証のために使用され、必要に応じてセッション・キーを生成できる。１つの実施形態では、ＷＬＡＮモジュール２１０は図３のブロック３１７でＷＫＥＹにＳＳＤキーの暗号変換を埋め込んでから意図された目的で使用する。

モバイル端末１０２でＷＫＥＹを使用して、ＷＬＡＮ １１０（図１を参照）とのコール・セッションを確立できる。１つの実施形態では、ＷＫＥＹを繰り返し使用してさまざまなコール・セッションを確立できる。つまり、さまざまなコール・セッションを確立するたびに新しいＷＫＥＹは必要ない。たとえば、ＷＬＡＮモジュール２１０でＷＫＥＹを使用して最初の（コールまたはデータ）セッションに関連して使用する最初のセッション・キーを決定でき、次に別のセッションに使用する２番目のセッション・キーを（ＷＫＥＹに基づいて）決定できる。とりわけ、セッション・キーを使用して送信データを暗号化でき、受信データを複合化できる。必須ではないが、選択したイベントが発生した場合や、事前に選択した期間が満了した場合など、必要な場合にＷＫＥＹを更新または変更してもよい。

モバイル端末１０２は、ＥＡＰサーバ１３０に応答／ＡＵＴＨ／開始メッセージを提供する（３２０）。モバイル端末１０２から開始応答を受信すると、ＥＡＰサーバ１３０はＳＳ７ ＡＵＴＨＲＥＱメッセージを介してＨＬＲ／ＡＣ １２０に問い合わせ要求を発行する（３４０）。この要求メッセージで、ＥＡＰサーバ１３０はモバイル・ステーション識別子をモバイル識別番号（ＭＩＮ）および／または電子シリアル番号（ＥＳＮ）の形で提供できる。ＨＬＲ／ＡＣ １２０は、受信した要求メッセージに基づいてＳＳＤキー（ＷＬＡＮネットワーク１１０への認証が必要なモバイル端末１０２に関連する）をＡＵＴＨＲＥＱメッセージに含めて提供することでＥＡＰサーバ１３０に応答する（３５０）。

ＥＡＰサーバ１３０は、ＨＬＲ／ＡＣ １２０から送信されたＳＳＤキーを受信する（３６０）。１つの実施形態において、ＥＡＰサーバ１３０は前述のモバイル端末１０２と同様にして、ＳＳＤキーの暗号変換を埋め込むことでＷＫＥＹを決定する。この時点で、ＥＡＰサーバ１３０とモバイル端末１０２はいずれもＷＫＥＹにアクセスできる。この実施形態において、ＷＫＥＹはＣＤＭＡネットワーク１０５に関連付けられたＳＳＤキーに基づいている。これで、モバイル端末１０２のＷＬＡＮモジュール２１０はＷＫＥＹを使用してＷＬＡＮネットワーク１１０に対してユーザを認証でき、かつ／または必要な場合はＷＫＥＹを使用してセッション・キーを生成できる。認証の操作には、１つまたは複数のランダム・チャレンジ（random challenges）を送信する工程と、ランダム・チャレンジに対する１つまたは複数の応答を受信する工程を含めることができる。ここで、応答（１つまたは複数）はランダム・チャレンジへのＷＫＥＹの適用に基づいて決定できる。

ここで図４を参照すると、本発明の別の実施形態に従って図１のＷＬＡＮネットワーク１１０に対してユーザを認証するために使用できるＷＫＥＹを決定する手順が示されている。以下に詳述するように、図４はＨＬＲ／ＡＣ １２０から提供されたランダム・チャレンジを使用してキーＷＫＥＹを生成し、さらにこのＷＫＥＹを使用してＷＬＡＮネットワーク１１０に対してモバイル端末１０２を認証する、かつ／または必要に応じてセッション・キーを生成する本発明の１つの実施形態を示している。この別の実施形態では、ＳＳＤキーをＥＡＰサーバ１３０と共有する必要はない。

ＥＡＰサーバ１３０で認証手順が開始され、モバイル端末１０２に対してＩＤ要求が送信される（４０５）。モバイル端末１０２がモバイル端末１０２を一意に識別する識別子を伴って応答する（４１０）。たとえば、モバイル端末１０２は国際移動加入者識別番号（ＩＭＳＩ）または仮のＩＤ（仮名）を含む識別子を返してもよい。

モバイル端末１０２から応答が返されると（４１０）、続いてＥＡＰサーバ１３０がＳＳ７ ＡＵＴＨＲＥＱメッセージを介してＨＲＬ／ＡＣ １２０へのチャレンジ（challenges）要求を発行し（４１５ａ）、この要求に対してＨＲＬ／ＡＣ １２０がチャレンジＲＡＮＤＵと応答ＡＵＴＨＵを含むＡＵＴＨＲＥＱメッセージで応答する（４２０ａ）。各ＲＡＮＤＵチャレンジは通常は２４ビットの値であり、各ＡＵＴＨＵ応答は１８ビットの値である。特に限定はしないが、図示された実施形態では、ＥＡＰサーバ１３０がＨＬＲ／ＡＣ １２０から複数のチャレンジを要求している（４１５ａおよび４１５ｘを参照）。それに応じて、ＨＬＶ／ＡＣ １２０は要求ごとにＲＡＮＤＵとＡＵＴＨＵの値を対で提供する（４２０ａと４２０ｘを参照）。

一連のＡＵＴＨＵ応答の受信に基づいて、ＥＡＰサーバ１３０がＷＫＥＹを決定する（４３０）。１つの実施形態では、ＥＡＰサーバ１３０が事前に選択したアルゴリズムに従って受信したＡＵＴＨＵ応答を組み合わせてＷＫＥＹを決定する。（４１５で）ＥＡＰサーバ１３０からＨＬＲ／ＡＣ １２０に提示されるチャレンジの要求の数は、ＷＫＥＹの長さ、ＡＵＴＨＵ応答の長さ、および／またはＷＫＥＹの生成に使用する事前に選択したアルゴリズムなど、さまざまな要因によって変わる場合がある。たとえば、１２８ビットのＷＫＥＹが必要であり、事前に選択されたアルゴリズムによって複数の１８ビットＡＵＴＨＵ応答の結合に基づいてＷＫＥＹが生成される場合に、１２８ビットのＷＫＥＹを生成するには、少なくとも８つの要求としたがって８つのＡＵＴＨＵ応答が必要である（つまり、１８ｘ８＝１４４（ただし、一部のビットは廃棄されるか切り捨てられる））。もちろん、他の実施形態では個々の実装によって要求数がこれより少ない場合も多い場合もある。ＡＵＴＨＵ応答は、その組み合わせをモバイル端末１０２で抽出できる限り、任意の方法で組み合わせてＷＫＥＹに配置できる。

ＥＡＰサーバ１３０は、受信された複数のＲＡＮＤＵチャレンジをモバイル端末１０２に送信する（４５０）。１つの実施形態では、ＲＡＮＤＵチャレンジをモバイル端末１０２にばらばらに送信できる。別の実施形態では、ＲＡＮＤＵチャレンジを（連結または他の任意の方法で）組み合わせてからモバイル端末１０２に送信できる。組み合わせて送信する場合は、モバイル端末１０２が受信した文字列を必要に応じて解析し、複数のＲＡＮＤＵチャレンジに復元する。受信したＲＡＮＤＵチャレンジに基づいて、モバイル端末１０２はＳＳＤキーを使用して個々のＡＵＴＨＵ応答（４５５）を決定する。前述のように、ＳＳＤキーはモバイル端末１０２のＣＡアプリケーション２３０（図２を参照）によって計算され、ＷＡアプリケーション２５０で使用できる。計算されたＡＵＴＨＵ応答に基づいて、モバイル端末１０２のＷＬＡＮモジュール２１０はＥＡＰサーバ１３０が使用したのと同じアルゴリズムによってＷＫＥＹを決定する（４６０）。図示された実施形態において、モバイル端末１０２でいったん生成されたＡＵＴＨＵ応答はＥＡＰサーバ１３０などの認証システムには送信されないが、そうでなければ、従来のユニーク・チャレンジ（Unique Challenges）の手順で使用できる。図示された実施形態では、生成されたＡＵＴＨＵ応答をたとえばＷＫＥＹを決定するなどの目的で、モバイル端末１０２で内部的に使用する（４６０）。

図４のブロック４６０では、ＥＡＰサーバ１３０とモバイル端末１０２の両方がＷＫＥＹにアクセスできる。モバイル端末１０２のＷＬＡＮモジュール２１０は、ＷＫＥＹをたとえばルート・キーとして使用し、ＷＬＡＮネットワーク１１０に対してユーザを認証する。かつ／または、必要に応じてＷＫＥＹを使用してセッション・キーを生成する。

本発明の１つまたは複数の実施形態により、ＣＤＭＡネットワーク１０５のＨＬＶ／ＡＣ １２０で生成される１つまたは複数のセキュリティ値に基づいてＷＫＥＹを決定する手順が提供される。ＷＫＥＹをたとえばルート・キーとして使用すると、モバイル端末１０２は自らをＷＬＡＮネットワーク１１０に対して認証でき、必要に応じて１つまたは複数のセッション・キーを生成できる。ＷＫＥＹはセルラ・システム１０５で使用可能なセキュリティ値に基づいて生成されるので、ネットワーク・オペレータまたはサービス・プロバイダはネットワークごとに異なるキーを管理する必要がなくなり、管理作業が簡素化される。

説明のために、本発明の１つまたは複数の実施形態は無線通信システムの環境について記述する。しかし、本発明の実施形態が有線ネットワークにも実装できることは言うまでもない。さらに、本発明は音声のみの通信または音声およびデータの通信をサポートするシステムにも適用できる。

「セキュリティ値」という用語は、ここで使用する限り、必ずしも絶対レベルの保護ではないが、あるレベルの１つまたは複数の安全な値を表す。特に限定はしないが、「セキュリティ値」にはＳＳＤキー、ランダム・チャレンジに関連付けられた署名付き応答、共有されないキー（ルート・キーなど）または目的を限定して共有されるキー（ＳＳＤキーなど）を使用して計算された暗号を含めることができる。１つの例として、ＳＳＤキーはルート・キー（Ａキー）を使用して計算した暗号値であり、別の例として、ＲＡＮＤＵ／ＡＵＴＨＵ（ＣＤＭＡの環境）はＳＳＤキーを使用して計算した暗号値である。

「秘密キー」という用語は、ここで使用する限り、いったん計算されると一般には別のデバイスと共有されないキーを表す。前述のように、「秘密キー」の１つの例はＷＫＥＹと言える。秘密キーを使用すると、モバイル端末１０２をネットワーク（ＷＬＡＮ １１０）に対して認証できる。つまり、秘密キーによって暗号化／複合化のセッション・セキュリティを提供できる。１つの実施形態において、「秘密キー」は必要に応じてルート・キーとして利用できる。

特定のキーまたは値「に基づいて」計算または決定する操作は、このキーまたは値の使用に直接的または間接的に基づく操作を含むことを意味している。したがって、「に基づいて」という用語は、ここで使用する限り、実行する任意の中間の工程、あるいは使用するキーまたは値から最終的に抽出される値を包含することが所期される。

ここに示すさまざまな実施形態で説明するさまざまなシステム・レイヤ、ルーチン、またはモジュールが制御装置（たとえば制御装置２３２および２５２（図２を参照））でもよいことは、当業者には言うまでもない。制御装置２３２と２５２には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサ・カード（１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはコントローラを含む）、または他の制御装置または演算装置を含めてもよい。ここに記述する記憶装置２３５、２５５には、データまたは命令を格納する１つまたは複数の機械可読の記憶媒体を含めてもよい。記憶媒体には、ダイナミックＲＡＭまたはスタティックＲＡＭ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリなどの半導体メモリ・デバイス、固定ディスク、フロッピー（登録商標）・ディスク、リムーバル・ディスクなどの磁気ディスク、テープなどの他の磁気媒体、コンパクト・ディスク（ＣＤ）またはデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体など、種々な形態の記憶装置を含めてもよい。さまざまなシステム内のさまざまなソフトウェア・レイヤ、ルーチン、モジュールを構成する命令を、それぞれの記憶装置に格納できる。それぞれの制御装置２３２、２５２で命令を実行すると、結果として、対応するシステムがプログラムされた動作を実行する。

以上に開示する特定の実施形態が説明のみを目的としており、本発明が同等であるがさまざまな方法で変更および実施できることは当業者には言うまでもない。さらに、前述の特許請求の範囲に記載する以外に、ここに示す詳細な構成または設計への制限を意図するものではない。したがって、上に開示された特定の実施形態の変更または変形が可能であり、そうした変更のすべてが本発明の範囲と精神を逸脱しないと見なされることは言うまでもない。したがって、ここに要求する保護は前述の特許請求の範囲に記載するとおりである。

本発明の１つの実施形態による、セルラ・ネットワークと無線ＬＡＮを含む通信システムを示すブロック図である。 本発明の１つの実施形態によるアクセス端末を示すブロック図である。 本発明の１つの実施形態に従って、図１の無線ＬＡＮに対してユーザを認証するためのＷＫＥＹを決定する手順を示す典型的なメッセージ・フロー・ダイヤグラムの図である。 本発明の別の実施形態に従って、図１の無線ＬＡＮに対してユーザを認証するためのＷＫＥＹを決定する手順を示す典型的なメッセージ・フロー・ダイヤグラムの図である。

Claims (10)

1. 第１のネットワークに対する秘密キーを、第２のネットワーク（１０５）に関連付けられた他方のサーバ（１２０）によって提供された少なくとも１つのセキュリティ値に基づいて、該第１のネットワーク（１１０）と関連付けられたサーバ（１３０）において決定するステップと、
   該秘密キーに基づいてモバイル端末（１０２）と該第１のネットワーク（１１０）との間で複数のセッションを確立するステップとを含み、
   該秘密キーは、一旦計算されると、該サーバ（１３０）と該他方のサーバ（１２０）との間、及び該モバイル端末（１０２）と該他方のサーバ（１２０）との間では共有されない方法。
   
2. 該第２のネットワークがセルラ・ネットワークであり、該第１のネットワークが無線ＬＡＮであり、該秘密キーを決定するステップが、該セルラ・ネットワークに関連付けられた共有秘密データ・キーに基づいて該秘密キーを決定するステップを含む請求項１に記載の方法。
   
3. 該共有秘密データ・キーに基づいて該秘密キーを決定するステップが、ルート・キー、モバイル端末に関連付けられた電子的シリアル番号、及びネットワークが提供するランダムな値をセルラ認証および音声暗号化（ＣＡＶＥ）アルゴリズムに適用して該秘密キーを生成するステップを含む請求項２に記載の方法。
   
4. 該第２のネットワークが関連する認証センターを有するセルラ・ネットワークであり、該第１のネットワークが無線ＬＡＮであり、該秘密キーを決定するステップが、該セルラ・ネットワークに関連付けられた該認証センターによって生成された１つ又は複数のランダム・チャレンジに基づいて該秘密キーを決定するステップを含む請求項１に記載の方法。
   
5. 該セルラ・ネットワークが符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワークであり、該秘密キーを決定するステップが、ＣＤＭＡネットワークに関連付けられた該共有秘密データ・キーに基づいて１つ又は複数のチャレンジに関連付けられた１つ又は複数の応答を決定するステップと、決定された１つ又は複数の応答を組み合わせて該秘密キーを形成するステップとを含む請求項４に記載の方法。
   
6. さらに、該決定した秘密キーに基づいて少なくとも１つのセッション・キーを決定するステップを含む請求項１に記載の方法。
   
7. 該複数のセッションを確立するステップが、該第１のネットワークに対し、該複数のセッションのそれぞれについて該モバイル端末を認証するステップを含む請求項１に記載の方法。
   
8. 該モバイル端末を該第１のネットワークに対して認証するステップが、
   該第１のネットワークからチャレンジを受信するステップと、
   該受信したチャレンジに関連付けられた応答を送信するステップとを含み、該秘密キーに基づいて該応答が計算される請求項７に記載の方法。
   
9. 該複数のセッションを確立するステップが、該秘密キーに基づいて前期複数のセッションのそれぞれについてセッション・キーを決定するステップを含む請求項１に記載の方法。
   
10. セルラ・ネットワーク（１０５）に関連付けられた他方のサーバ（１２０）から受信した少なくとも１つのセキュリティ値を、無線ＬＡＮと関連付けられたサーバ（１３０）において受信するステップと、
    該少なくとも１つのセキュリティ値に基づいて、該サーバ（１３０）において、秘密キーを決定するステップと、
    該セルラ・ネットワーク（１０５）に関連付けられた該少なくとも１つのセキュリティ値に基づいて秘密キーをモバイル端末（１０２）において決定するステップと、
    該モバイル端末（１０２）で決定された該秘密キーに基づいて、該モバイル端末（１０２）と無線ＬＡＮ（１１０）との間の複数セッションの確立を可能にするステップとを含み、
    該秘密キーは、一旦計算されると、該サーバ（１３０）と該他方のサーバ（１２０）との間、及び該モバイル端末（１０２）と該他方のサーバ（１２０）との間では共有されない方法。

Images