JP4676968B2 - 加入者の認証 - Google Patents
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Description
本発明は、加入者が認証されるいかなるテレコミュニケーションシステムにも適用できる。これらシステムは、GSMシステム、その次世代の、GSM2+として知られているシステム及び同様のシステム、例えば、PCS(パーソナルコミュニケーションシステム)及びDCS1800(1800MHz用のデジタルセルラーシステム)を含む。又、本発明は、第3世代の移動通信システム、例えば、UMTS(ユニバーサル移動テレコミュニケーションシステム)及びIS−41(暫定規格)にも適用できる。以下、本発明は、GSMシステムを一例として使用して説明するが、この特定のシステムに限定されるものではない。
GSMシステム1に基づくネットワークGSMの構造は、2つの部分、即ちベースステーションサブシステムBSSと、ネットワークサブシステムNSSとで構成される。BSSと移動ステーションMSは、無線接続を経て通信する。ベースステーションサブシステムは、ネットワークサブシステムNSSの移動交換センターMSCに接続される。移動交換センターの機能は、少なくとも1つの移動ステーションMSを含むコールを切り換えることである。幾つかの移動交換センターが、他のテレコミュニケーションネットワーク、例えばPSTN(公衆交換電話ネットワーク)に接続され、これらネットワークへの及びこれらネットワークからのコールを切り換えるための交換機能を含む。これらの移動交換センターは、ゲートウェイセンターとも称される。
第1の段階では、キースケジューリングを実行する。本発明の第1の好ましい実施形態では、3つの64ビットDESキーがキーKEjから新たな方法で導出される。先ず、キーKEjが16オクテットKEj[0]..KEj[15]に分割される。これらのオクテットは、次のように32オクテットMj[0]..Mj[31]に変換される。
Mj[k]=KEj[k]、 k=0、・・15
Mj[k]=KEj[(k−10)mod8] k=16、・・23
Mj[k]=KEj[((k−20)mod8)+8] k=24、・・31
0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15
6 7 0 1 2 3 4 5
12 13 14 15 8 9 10 11
swap B=B[4、5、6、7、0、1、2、3]
DI2=DO1=F(KE1;RAND) (ステップ206)
DO2=F(KE2;DI2)=F(KE2;F(KE1;RAND))
(ステップ207)
本発明の第1の好ましい実施形態では、加入者認識モジュールSIMに本発明のアルゴリズムの予め計算されるモードを使用し、そして認証センターにアルゴリズムの直接形態を使用することで、両一方向ファンクションの最良の特徴を結合できると共に、最適な性能及びセキュリティをカスタマイズされた仕方で保証できるという効果が与えられる。RIPEMD−128は、非常に効率的な一方向ファンクションであるが、加入者認識モジュールSIMにより使用される8ビットプロセッサは、それを正当に取り扱わない。DESは、RIPEMD−128ほど効率的でないが、それが最良であると知られており、そして加入者認識モジュールSIMにおいて安全且つ効率的に実施することができる。
本発明の第2の好ましい実施形態によるアルゴリズムは、ステップ401において、チャレンジRANDの発生で開始される。ステップ402において加入者キーKiが検索され、そしてステップ403においてオペレータパラメータTが検索される。その後、ステップ404において、加入者キーKi及びオペレータパラメータTから一方向ファンクションでキーKEが計算される。ステップ405では、キーKE及びチャレンジRANDから一方向ファンクションで出力が計算され、そしてステップ406では、この出力から認証応答SRESが抽出される。
H2(H1(Ki||T)||RAND)
本発明の第2の好ましい実施形態では、同じ一方向ファンクション、例えば、RIPEMD−128ファンクションを使用することができる。ステップ404では、2つの異なる一方向ファンクション、例えば、RIPEMD−128ファンクションを使用することもでき、そしてステップ405では、図2を参照して述べたように、DESがラウンドファンクションとして働くような6ラウンドのフェイステルネットワークを使用することができる。
図2、3及び4に示されたステップは、絶対的な時間的順序ではなく、幾つかのステップは、同時に実行することもできるし、又は図示されたものとは異なる順序で実行することもできる。更に、ステップとステップとの間に他の幾つかの機能を配置することもできる。一方、幾つかの機能を省略することもできる。重要なことは、オペレータパラメータが認証における入力としても使用されることである。図3を参照して上述したシグナリングメッセージは、参考に過ぎず、同じ情報を送信するための多数の個別メッセージを含んでもよい。又、メッセージは、他の種類の情報を含んでもよい。オペレータ及びシステムに基づき、種々の機能が振り分けられた他のネットワーク要素が、データ送信及びシグナリングの一部分を行うこともできる。更に、加入者認識モジュールは、チャレンジを発生しそしてそれを認証に関連して認証センターに送信するように構成されることも考えられる。
前記説明及び添付図面は、本発明を単に例示するものに過ぎず、当業者であれば、特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明を上記とは異なる形態で実施できることが明らかであろう。
Claims (20)
- テレコミュニケーションシステムにおいて加入者認証を構成する方法であって、加入者に対するキーを定義し、そして認証に使用されるべきチャレンジを発生すること(401)を含む方法において、
認証装置が、
加入者のオペレータに対するパラメータであって、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであるパラメータを定義し、
上記キー及びパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し(404)、
上記チャレンジ及び第1シークレットから第2の一方向ファンクションで出力を計算し(405)、
上記出力から認証応答を抽出し(406)、そして
上記認証応答で加入者を認証すること、を特徴とする方法。 - 上記第1シークレットを加入者認識モジュールに記憶し、そして
認証中に上記加入者認識モジュールにおいて第1シークレット及びチャレンジから出力を上記第2の一方向ファンクションで計算すること(405)、
を更に備えた請求項1に記載の方法。 - 上記第1の一方向ファンクションは、ハッシュ関数であり、そして上記第2の一方向ファンクションは、暗号化アルゴリズムである請求項1又は2に記載の方法。
- テレコミュニケーションシステムにおいて加入者認証を構成する方法であって、加入者に対するキーを定義し、そして認証に使用されるべきチャレンジを発生すること(201)を含む方法において、
認証装置が、
加入者のオペレータに対するパラメータであって、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであるパラメータを定義し、
上記キー及びパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し(204)、
上記キー及びパラメータから第2の一方向ファンクションで第2シークレットを計算し(205)、
上記チャレンジ及び第1シークレットから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し(206)、
上記中間出力及び第2シークレットから第4の一方向ファンクションで出力を計算し(207)、
上記出力から認証応答を抽出し(208)、そして
上記認証応答で加入者を認証すること、
を特徴とする方法。 - 認証装置が、
上記第1シークレットを計算する前に上記キー及びパラメータを第1マスクでマスキングし、
上記マスキングされたキー及びパラメータから上記第1シークレットを計算し(204)、
上記第2シークレットを計算する前に上記キー及びパラメータを第2マスクでマスキングし、そして
上記マスキングされたキー及びパラメータから上記第2シークレットを計算すること(205)、
を更に備えた請求項4に記載の方法。 - 上記第1及び第2のシークレットを加入者認識モジュールに記憶し、そして
認証中に加入者認識モジュールにおいて第1シークレット及びチャレンジから中間出力を上記第3の一方向ファンクションで計算すると共に、その中間出力及び第2シークレットから出力を上記第4の一方向ファンクションで計算すること、
を更に備えた請求項4又は5に記載の方法。 - 上記第1及び第2の一方向ファンクションは、ハッシュ関数であり、そして上記第3及び第4の一方向ファンクションは、暗号化アルゴリズムである請求項4、5又は6に記載の方法。
- 上記ハッシュ関数は、RIPEMD−128関数であり、そして上記暗号化アルゴリズムは、DES暗号化アルゴリズムを使用する請求項3又は7に記載の方法。
- 上記加入者のオペレータのパラメータは、オペレータコード及びオペレータシークレットを含む請求項4ないし8のいずれかに記載の方法。
- 上記出力から暗号キーも抽出することを更に備えた請求項4ないし9のいずれかに記載の方法。
- 加入者の認証に参加するように構成された加入者認識モジュール(SIM)と、少なくとも加入者キーを含む加入者に関する認証情報を記憶するように構成された認証装置(AuC)とを備えたテレコミュニケーションシステム(GSM)であって、認証のパラメータとしてチャレンジを使用し、そして加入者認識モジュールにより計算された認証応答を、認証装置により計算された認証応答と比較することにより加入者を認証するように構成されたシステムにおいて、
少なくとも1つのオペレータパラメータ(T)が加入者のオペレータに対して定義され、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、
上記認証装置(AuC)は、上記オペレータパラメータを記憶し、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、その第1シークレット及び上記チャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてその出力から認証応答を抽出するように構成され、
上記加入者認識モジュール(SIM)は、上記第1シークレットを含み、そしてその第1シークレット及び上記チャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてその出力から認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とするテレコミュニケーションシステム。 - 加入者の認証に参加するように構成された加入者認識モジュール(SIM)と、少なくとも加入者キーを含む加入者に関する認証情報を記憶するように構成された認証装置(AuC)とを備えたテレコミュニケーションシステム(GSM)であって、認証のパラメータとしてチャレンジを使用し、そして加入者認識モジュールにより計算された認証応答を、認証装置により計算された認証応答と比較することにより加入者を認証するように構成されたシステムにおいて、
少なくとも1つのオペレータパラメータ(T)が加入者のオペレータに対して定義され、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、
上記認証装置(AuC)は、上記オペレータパラメータを記憶し、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第2の一方向ファンクションで第2シークレットを計算し、上記第1シークレット及び上記チャレンジから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、上記第2シークレット及びその中間出力から第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてその出力から認証応答を抽出するように構成され、
上記加入者認識モジュール(SIM)は、第1及び第2シークレットを含み、そして第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、上記第2シークレット及びその中間出力から第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてその出力から認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とするテレコミュニケーションシステム。 - 少なくとも1つの加入者を含むテレコミュニケーションシステムにおける認証装置(AuC)であって、認証のパラメータとしてチャレンジが使用され、少なくとも加入者キーを含む加入者に関する認証情報を記憶するように構成された認証装置において、
加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータを記憶し、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、この第1シークレット及びチャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証に使用されるべき認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とする認証装置(AuC)。 - 加入者キーが認証情報として定義されるところの少なくとも1つの加入者を含み、そして認証のパラメータとしてチャレンジが使用されるテレコミュニケーションシステムの認証装置(AuC)において、
上記加入者キーと、加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで計算された第1シークレットを記憶し、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、この第1シークレット及び上記チャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証に使用されるべき認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とする認証装置(AuC)。 - 少なくとも1つの加入者を含むテレコミュニケーションシステムにおける認証装置(AuC)であって、認証のパラメータとしてチャレンジが使用され、少なくとも加入者キーを含む加入者に関する認証情報を記憶するように構成された認証装置において、
加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータを記憶し、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、加入者キー及びオペレータパラメータから第2の一方向ファンクションで第2シークレットを計算し、上記第1シークレット及びチャレンジから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、上記第2シークレット及びこの中間出力から第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証応答を抽出するよう構成されたことを特徴とする認証装置(AuC)。 - 加入者キーが認証情報として定義されるところの少なくとも1つの加入者を含み、そして認証のパラメータとしてチャレンジが使用されるテレコミュニケーションシステムの認証装置(AuC)において、
上記加入者キーと、加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで計算された第1シークレットと、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第2の一方向ファンクションで計算された第2シークレットとを記憶し、上記第1シークレット及びチャレンジから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、上記第2シークレット及びこの中間出力から第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証応答を抽出するよう構成されたことを特徴とする認証装置(AuC)。 - 認証のパラメータとしてチャレンジが使用されるテレコミュニケーションシステムにおいて加入者により使用されるターミナルに接続することのできる加入者認識モジュール(SIM)であって、加入者キーを含む加入者認識モジュールにおいて、
加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータも含み、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、そして
上記加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、この第1シークレット及び上記チャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証に使用されるべき認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とする加入者認識モジュール(SIM)。 - 認証に加入者キーを使用しそしてパラメータとしてチャレンジを使用するテレコミュニケーションシステムにおいて加入者により使用されるターミナルに接続することのできる加入者認識モジュール(SIM)において、
上記加入者キーと、加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで計算された第1シークレットを含み、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、そして
上記第1シークレット及びチャレンジから第2の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証に使用されるべき認証応答を抽出するように構成されたことを特徴とする加入者認識モジュール(SIM)。 - 認証のパラメータとしてチャレンジが使用されるテレコミュニケーションシステムにおいて加入者により使用されるターミナルに接続することのできる加入者認識モジュール(SIM)であって、加入者キーを含む加入者認識モジュールにおいて、
加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータも含み、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、そして
上記加入者キー及びオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで第1シークレットを計算し、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第2の一方向ファンクションで第2シークレットを計算し、上記第1シークレット及びチャレンジから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、上記第2シークレット及びこの中間出力から第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証に使用されるべき認証応答を抽出するよう構成されたことを特徴とする加入者認識モジュール(SIM)。 - 認証に加入者キーを使用しそしてパラメータとしてチャレンジを使用するテレコミュニケーションシステムにおいて加入者により使用されるターミナルに接続することのできる加入者認識モジュール(SIM)において、
上記加入者キーと、加入者のオペレータに対して定義されたオペレータパラメータから第1の一方向ファンクションで計算された第1シークレットと、上記加入者キー及びオペレータパラメータから第2の一方向ファンクションで計算された第2シークレットとを含み、ここでオペレータパラメータは、オペレータの識別子を備えるオペレータ特有のものであり、そして
上記加入者のチャレンジ及び第1シークレットから第3の一方向ファンクションで中間出力を計算し、この中間出力及び上記第2シークレットから第4の一方向ファンクションで出力を計算し、そしてこの出力から認証応答を抽出するよう構成されたことを特徴とする加入者認識モジュール(SIM)。
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