JP4688296B2 - 安全なハンドオーバーの方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は電気通信分野に関連し、特に、本発明は、無線移動電気通信分野に関連する。
【０００２】
【技術背景】
図１は、無線ローカルエリアネットワークのような、典型的な無線ネットワーク１００を説明している。示したように、無線ネットワーク１００は、固定ネットワーク部１０５を含み、固定ネットワーク１０５は、通常は公衆電話交換ネットワークと／またはインターネットのような、無線ネットワーク１００の外部にある様々なシステム（示されていない）と通信する送信装置を備えている。その固定ネットワーク部１０５は、基地局またはアクセスポイントとして、例えば、アクセスポイントＡＰ_１とＡＰ_２として周知である複数の固定無線局に接続される。その結果、各アクセスポイントは、無線（つまり、ワイヤレス）インターフェースを介して移動端末ＭＴのような１局以上の移動端末と通信できる。
【０００３】
図１に対して、各アクセスポイントのＡＰ_１とＡＰ_２は、まず、それぞれに対応するセルＣ１とＣ２において、移動端末と通信する。さらに、アクセスポイントＡＰ_１を介して通信する移動端末ＭＴは、全般的にアクセスポイントＡＰ_１に対応したセルＣ１内に位置する。しかし、移動端末ＭＴが、矢印１１０によって示されたように、アクセスポイントＡＰ_１から別のアクセスポイント、例えば、ＡＰ_２とそれに対応したセルＣ２の方に移動するとき、移動端末ＭＴとアクセスポイントＡＰ_１の間の通信リンクと関連した信号品質は、劣化する傾向にある。移動端末ＭＴがアクセスポイントＡＰ_１から離れて移動しつづけ、移動端末ＭＴとアクセスポイントＡＰ_１の間の通信リンクと関連した信号品質が劣化しつづける場合、通信リンクは、あらゆる公算において、接続が継続されない、または、アクセスポイントＡＰ_１からアクセスポイントＡＰ_２のような、別のアクセスポイントへ転送されない場合に、失われる。ＡＰ_１からＡＰ_２の接続を継続または転送する過程は、そのハンドオーバーあるいは反対にハンドオフとして周知である。
【０００４】
ハンドオーバー中に、移動端末と関連した通信リンクは、侵入者、つまり乗っ取りまたは単に通信リンクを途絶させることを望む存在の影響を非常に受けやすい。例えば、妨害装置は、ハンドオーバー中に、新しいアクセスポイント（つまり、移動端末が通信リンクを確立しようとするアクセスポイント）に妨害を与える。その新しいアクセスポイントが移動端末として妨害工作を受ける場合、そのアクセスポイントは、移動端末にもくろまれた妨害者への情報を送信し始めるかもしれない。
【０００５】
常に移動端末と１局以上のアクセスポイントの間の通信セキュリティを提供することは、重大な関心事であるのだが、ハンドオーバー中に、特に実行する方法と／またはシステムを提供することは、強く望まれている。
【０００６】
【発明の要旨】
本発明は、移動電気通信ネットワークに関連している。移動端末が１つのセルから電気通信ネットワーク内の別のセルへ移動する場合、移動端末は、１局の無線局（つまり、アクセスポイント）から別局へハンドオーバーを受ける。特に、移動端末が１つのアクセスポイントから別のアクセスポイントへハンドオーバーを受けるとき、本発明は、許可されていない割り込みに対して移動端末と関連した通信を保護することが必然的に伴う。
【０００７】
本発明の１局面によると、方法と／または電気通信ネットワークは、１番目のアクセスポイントから２番目のアクセスポイントへ移動端末の安全なハンドオーバーを実行するように準備され、１番目のアクセスポイントと２番目のアクセスポイントは物理的に固定ネットワークを通じて接続される。その方法と／またはネットワークは、無線インターフェースを介して１番目のアクセスポイントから移動端末へと移動端末から２番目のアクセスポイントへのセキュリティトークンを送信することを必然的に伴う。そのとき、そのセキュリティトークンは、固定ネットワークを通じて、１番目のアクセスポイントから２番目のアクセスポイントへ送信される。２番目のアクセスポイントは、移動端末から受信したセキュリティトークンが１番目のアクセスポイントから受信したセキュリティトークンと同等であることを決定する場合、通信リンクが、ハンドオーバーを実行するために、移動端末と２番目のアクセスポイントの間で確立される。
【０００８】
本発明の別の局面によると、方法と／または電気通信ネットワークは１番目のアクセスポイントから２番目のアクセスポイントへ移動端末の安全なハンドオーバーを実行するように準備する。その方法／ネットワークは、無線インターフェースを介して１番目のアクセスポイントから移動端末へ暗号化されたセキュリティトークンとハッシュコードを有する１番目のメッセージを必然的に送信することを伴う。それから、移動端末において、暗号化されたセキュリティトークンは、移動端末と１番目のアクセスポイントによって共有される暗号化キーを使用して解読される。その移動端末は、２番目のアクセスポイントと共有する暗号化キーを使用したセキュリティトークンを再暗号化する。その後、メッセージは、移動端末から２番目のアクセスポイントへ送信される。この２番目のメッセージは、再暗号化されたセキュリティトークンとハッシュコードを有する。その２番目のアクセスポイントは、移動端末と共有する暗号化キーを使用した再暗号化されたセキュリティトークンを解読する。２番目のアクセスポイントが解読されたセキュリティトークンとハッシュコードを基礎とした移動端末の真正を証明する場合、結局、通信リンクは、安全なハンドオーバーを実行するために、移動端末と２番目のアクセスポイントの間で確立される。
【０００９】
図２は、本発明の最初の典型的な実施例によると、１番目のアクセスポイント（例：ＡＰ_ＯＬＤ）から２番目のアクセスポイント（例：ＡＰ_ＮＥＷ）へのハンドオーバー処理中に移動端末ＭＴの通信を保護する技術を説明する。図２に示されるように、移動端末ＭＴとＡＰ_ＯＬＤの間の通信リンクが切断される前に、ＡＰ_ＯＬＤは、移動端末ＭＴにセキュリティトークン（Ｓ／ＴＯＫＥＮ）を含んだメッセージ（１）を送信する。この最初の典型的な実施例において、セキュリティトークンは、乱数シーケンスのような、どんな特徴をもったシーケンスであっても良い。それから、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷの間の通信リンクが確立される前に、移動端末ＭＴはＡＰ_ＮＥＷにＡＰ_ＯＬＤによって提供されたセキュリティトークンと１つ以上の移動識別コードを有するメッセージ（２）を送信する。移動端末ＭＴからのメッセージ（２）を受信する状態で、ＡＰ_ＮＥＷは固定ネットワークを介してＡＰ_ＯＬＤへメッセージ（３）を送る。このメッセージ（３）は、移動端末ＭＴによって提供される１つ以上の移動識別コードだけでなく、セキュリティトークン要求（Ｓ／ＴＯＫＥＮ／Ｒ）も含む。応答において、ＡＰ_ＯＬＤは、ＡＰ_ＮＥＷにメッセージ（１）において、ＡＰ_ＯＬＤが移動端末ＭＴにも供給したセキュリティトークンを含むメッセージ（４）を送信する。
【００１０】
さらに本発明の最初の典型的な実施例によると、ＡＰ_ＮＥＷは移動端末の真正を証明しようと試みる。そのＡＰ_ＮＥＷは、メッセージ（４）においてＡＰ_ＯＬＤから受信したセキュリティトークンと、メッセージ（２）においてＡＰ_ＯＬＤから受信したセキュリティトークンを比較することによって、これを成し遂げる。もし、ＡＰ_ＮＥＷが、移動端末ＭＴから受信したセキュリティトークンがＡＰ_ＯＬＤから受信したセキュリティトークンと同等であることを決定する場合、ＡＰ_ＮＥＷは、移動端末ＭＴの真正を証明し、それによって、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷ間で確立される通信リンクを許可する。
【００１１】
したがって、ＡＰ_ＯＬＤは、移動端末ＭＴにメッセージ（１）を送信した一瞬の時間と関連したタイムスタンプを格納しても良い。このタイムスタンプを格納することによって、ＡＰ_ＯＬＤは、どのくらいの時間が、メッセージ（１）においてセキュリティトークンを移動端末ＭＴへ送信した時間とメッセージ（３）においてＡＰ_ＮＥＷからセキュリティトークン要求を受信した時間との間で経過したかを決定することができる。もし、ＡＰ_ＯＬＤが超過した合計時間が経過したことを決定する場合、ＡＰ_ＯＬＤはＡＰ_ＮＥＷのセキュリティトークン要求を拒絶してもよい。そうすることにおいて、ＡＰ_ＯＬＤは、ＡＰ_ＮＥＷに接続しようとするときに、「リプレイ」つまり、古いセキュリティトークンを使用する侵入者の試みから保護する。
【００１２】
本発明の最初の典型的な実施例とは別の例において、ＡＰ_ＯＬＤは、移動端末ＭＴへデータを送信する。移動端末ＭＴは、メッセージ（２）においてＡＰ_ＮＥＷへ送信されるセキュリティトークンを算出するために、そのデータを使用する。そのＡＰ_ＯＬＤもＡＰ_ＯＬＤにセキュリティトークン要求メッセージを送信したＡＰ_ＮＥＷ上で、ＡＰ_ＮＥＷにそのデータを送信する。そのＡＰ_ＮＥＷは、セキュリティトークンを算出し、それをメッセージ（２）において移動端末ＭＴから受信したセキュリティトークンと比較する。再度、セキュリティトークンが同等である場合、ＡＰ_ＮＥＷは、移動端末ＭＴの真正を証明し、それによって、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷの間で確立される通信リンクを容易にする。
【００１３】
本発明の２番目の実施例によると、図３は、１つのアクセスポイント（例：ＡＰ_ＯＬＤ）から２番目のアクセスポイント（例：ＡＰ_ＮＥＷ）へのハンドオーバー処理中に移動端末ＭＴの通信を保護する技術を説明している。セキュリティトークンが、メッセージ（１）において、ＡＰ_ＯＬＤから移動端末ＭＴへ送信されて、その後、メッセージ（２）において、移動端末ＭＴからＡＰ_ＮＥＷへ送信されたセキュリティトークンは、表記ＥＮＣ＿Ｓ／ＴＯＫＥＮによって示されるように、暗号化されているという事実にもかかわらず、図３に示されたように、この２番目の典型的な実施例と関連した技術は、最初の典型的な実施例と関連した技術に類似している。したがって、ＡＰ_ＮＥＷは、セキュリティトークンを解読するために正しい暗号化キーを獲得する必要がある。そのＡＰ_ＮＥＷは、例えば、共通キーデータベースを接続することによって、または、ＡＰ_ＯＬＤからの転送を通じて暗号化キーを獲得してもよい。ＡＰ_ＯＬＤから単に暗号化されたセキュリティトークンを受信して、ＡＰ_ＮＥＷにそれを与える。移動端末ＭＴは、その暗号化キーを維持する必要がないことが理解される。さらに、通信を保護するために、暗号化キーは、周期的に変えても良いということが理解される。
【００１４】
さらに２番目の典型的な実施例において、ＡＰ_ＮＥＷは、固定ネットワークを通じて、セキュリティトークンリクエストを含んだメッセージをＡＰ_ＯＬＤに送信する。タイムスタンプと関連した時間が全く経過しなかったと仮定すると、ＡＰ_ＯＬＤは、ＡＰ_ＮＥＷにセキュリティトークンの暗号化されていない翻訳を含んだメッセージ（４）を送信する。そのメッセージ（４）は、固定ネットワークを通じ、そして無線インターフェースを介さずに送信されるので、その中に含まれたセキュリティトークンは、暗号化されていない。ＡＰ_ＮＥＷは、その後に解読されたメッセージ（２）において受信したセキュリティトークンと、メッセージ（４）において受信したセキュリティトークンを比較できる。もう一度、ＡＰ_ＮＥＷが、セキュリティトークンの同等ＡＰ_ＮＥＷが移動端末ＭＴの真正を証明することを決定する場合、それによって、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷの間で確立される通信リンクを許可する。
【００１５】
本発明の３番目の典型的な実施例によると、図４は、1番目のアクセスポイント（例：ＡＰ_ＯＬＤ）から２番目のアクセスポイント（例：ＡＰ_ＮＥＷ）へハンドオーバー処理中に移動端末の通信を守るための技術を説明している。この３番目の典型的な実施例によると、２段階の過程が利用されており、移動端末ＭＴの真正を証明するためにＡＰ_ＮＥＷによって必要とされたあらゆる情報が、ハンドオーバー中にＡＰ_ＮＥＷと移動端末の間で通信リンクが確立される前に、無線インターフェースを介して送信される。
【００１６】
図４に示されたように、この３番目の典型的な実施例に関連した２段階の技術のうち最初の段階は、ＡＰ_ＯＬＤが、移動端末ＭＴとＡＰ_ＯＬＤの間の通信リンクがハンドオーバー処理の一部として切断される前に、移動端末ＭＴにメッセージ（１）を送信することを必然的に伴う。そのメッセージ（１）は、他の特徴の間で、表記ＥＮＣ_{ＭＴ−ＡＰＯ}によって示されたように、移動端末ＭＴとＡＰ_ＯＬＤによってのみ共有されるキーを使用して暗号化されるセキュリティトークン（つまり、ＥＮＣ_{ＭＴ−ＡＰＯ}＿Ｓ／ＴＯＫＥＮ）を含む。そのメッセージ（１）も暗号化されたタイムスタンプ値（つまり、ＥＮＣ_{ＡＰＯ−ＡＰＮ}＿Ｔ／ＳＴＡＭＰ）と暗号化されたハッシュコード（つまり、ＥＮＣ_{ＡＰＯ−ＡＰＮ}＿Ｓ／ＴＯＫＥＮ）を含み、ハッシュコードは、表記ＥＮＣ_{ＡＰＯ−ＡＰＮ}によって示されたように、２つのアクセスポイントによってのみ共有されるキーを使用して暗号化されたセキュリティトークン（Ｓ／ＴＯＫＥＮ）の関数である。
【００１７】
図４で示されたように、３番目の典型的な実施例と関連した２段階の技術のうちの２番目の段階は、メッセージ（１）の内容を処理した移動端末ＭＴを必然的に伴い、その後、メッセージ（２）をＡＰ_ＮＥＷに送信し、メッセージ（１）の内容を処理することは、まず、格納されたソフトウェアアルゴリズムによって処理されて、移動端末ＭＴによって実行される。さらに特別に、処理には、上記で示したように移動端末ＭＴとＡＰ_ＯＬＤによってのみ共有される暗号化キーを使用した暗号化セキュリティトークンを解読し、それからＡＰ_ＮＥＷとだけ共有している２番目の暗号化キーを使用したセキュリティトークンを再暗号化することが必然的に伴う。したがって、そのメッセージ（２）は、他の特徴の間で、再暗号化されたセキュリティトークン（つまり、ＥＮＣ_{ＭＴ−ＡＰＮ}＿Ｓ／ＴＯＫＥＮ）を含む。以下でさらに詳細に叙述されるように、移動端末ＭＴは、タイムスタンプ値を解読する暗号化キーとメッセージ（１）に含まれたハッシュコードを持たないので、移動端末ＭＴは単に、ＡＰ_ＮＥＷによって使用メッセージ（２）に暗号化キーとハッシュコードを転送する。
【００１８】
移動端末ＭＴからメッセージ（２）を受信する状態で、ＡＰ_ＮＥＷは、様々な暗号化キーを使用して、そこに含まれた各特徴を解読する。例えば、ＡＰ_ＮＥＷは、移動端末ＭＴと共有する暗号化キーを使用したセキュリティトークンを解読する。ＡＰ_ＮＥＷは、ＡＰ_ＯＬＤと共有する暗号化キーを適用することによってハッシュコードからセキュリティトークンを解読する。もし、２つのセキュリティトークンが同等である場合、ＡＰ_ＮＥＷは、メッセージ（１）とメッセージ（２）が確かな情報源から発信された事実を証明することができる。ＡＰ_ＮＥＷは、ＡＰ_ＯＬＤと共有する別の暗号化キーを使用したスタンプ値も解読する。そして、超過した合計時間が、ＡＰ_ＯＬＤが移動端末ＭＴにメッセージ（１）を送信してから経過していない場合、ハンドオーバー処理の一部として、通信リンクは、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷの間で確立可能である。
【００１９】
図５は、図４で説明されることと類似した択一的な技術を説明している。図５で示されたその択一的な技術は、２段階の技術のうち最初の段階は、ＡＰ_ＯＬＤから移動端末ＭＴへのメッセージ（１）の送信を必然的に伴うという点で、図４で説明された技術と異なり、そのメッセージ（１）は、プレインテクスト（暗号化してない）タイムスタンプ値（つまり、Ｔ／ＳＴＡＭＰ）とハッシュコード（つまり、ＥＮＣ_{ＡＰＯ−ＡＰＮ}＿Ｔ／ＳＴＡＭＰ、Ｓ／ＴＯＫＥＮ）を含み、ハッシュコードは、表記ＥＮＣ_{ＡＰＯ−ＡＰＮ}によって示されたように、タイムスタンプ値（Ｔ／ＳＴＡＭＰ）、セキュリティトークン（Ｓ／ＴＯＫＥＮ）と２つのアクセスポイントによってのみ共有される暗号化キーの関数である。図４で説明された技術のように、メッセージ（１）は暗号化されたセキュリティトークン（つまり、ＥＮＣ_{ＭＴ−ＡＰＯ}＿Ｓ／ＴＯＫＥＮ）も含む。
【００２０】
図４で説明された技術のように、図５で説明された択一的な２段階の技術のうち２番目の段階は、メッセージ（１）の内容を処理した移動端末を必然的に伴って、その後、メッセージ（２）をＡＰ_ＮＥＷに送信し、メッセージ（１）の内容の処理は、移動端末ＭＴとＡＰ_ＯＬＤによってのみ共有される暗号化キーを使用した暗号化されたセキュリティトークンを解読することを必然的に伴い、移動端末ＭＴが、ＡＰ_ＮＥＷでのみ共有する２番目の暗号化キーを使用したセキュリティトークンを再暗号化する。再暗号化されたセキュリティトークン（つまり、ＥＮＣ_{ＭＴ−ＡＰＮ}＿Ｓ／ＴＯＫＥＮ）は、プレインテクストタイムスタンプ値とハッシュコードと一致して、メッセージ（２）に挿入される。そのメッセージ（２）は、そのときＡＰ_ＮＥＷに送信される。
【００２１】
移動端末ＭＴからメッセージ（２）を受信した後で、ＡＰ_ＮＥＷは、様々な暗号化キーを使用したメッセージ（２）の内容を解読する。例えば、ＡＰ_ＮＥＷは、移動端末ＭＴと共有する暗号化キーを使用したセキュリティトークンを解読する。ＡＰ_ＮＥＷはＡＰ_ＯＬＤと共有する暗号化キーを適用することによってハッシュコードからセキュリティトークンとタイムスタンプ値を解読する。もし、２つのセキュリティトークン同等であって／または２つのタイムスタンプ値が同等である場合、ＡＰ_ＮＥＷは、メッセージ（１）とメッセージ（２）が確かな情報源から発信されたという事実を証明することができる。ＡＰ_ＮＥＷは、タイムスタンプ値を基礎として、超過合計時間は、ＡＰ_ＯＬＤが移動端末ＭＴにメッセージ（１）を送信してから経過していないことを決定する場合、通信リンクは、ハンドオーバー処理の一部として、移動端末ＭＴとＡＰ_ＮＥＷの間で確立可能である。
【００２２】
本発明は、複数の典型的な実施例に関して述べられている。しかし、上記で叙述された形状のほかに特定の形状においても本発明を具現化することが可能であることは、当業者にとって自明のものであり、さらに、発明の精神から離れることなく成されている。これらの実施例は、単に実証されるのみならず、いかなる方法においても制限を受けない。本発明の範囲は、前記説明よりむしろ、請求項によって与えられる。そして、ここでは、請求項の範囲内すべての同意語・同義語を含んでいるものとする。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的と長所は、以下の添付された図面を参照して詳細な説明を読むことにより理解される。
【図１】 図１は、典型的な移動無線電気通信ネットワークを説明している。
【図２】 図２は、本発明の最初の実施例を説明している。
【図３】 図３は、本発明の２番目の実施例を説明している。
【図４】 図４は、本発明の３番目の実施例を説明している。
【図５】 図５は、本発明の４番目の実施例を説明している。

Claims (5)

1. 移動無線電気通信ネットワークにおいて、１番目のアクセスポイントから２番目のアクセスポイントへ移動端末の安全なハンドオーバーを実行する方法であって、１番目と２番目のアクセスポイントが物理的に固定ネットワークを通じて接続され、前記方法は、
   第１に、無線インターフェースを介して１番目のアクセスポイントから移動端末へセキュリティトークンを送信し、
   第２に、無線インターフェースを介して移動端末から２番目のアクセスポイントへセキュリティトークンを送信し、
   第３に、１番目のアクセスポイントから移動端末向けのセキュリティトークン要求を２番目のアクセスポイントから１番目のアクセスポイントに送信し、
   第４に、２番目のアクセスポイントからの要求に応答して固定ネットワークを介して１番目のアクセスポイントから２番目のアクセスポイントへセキュリティトークンを送信し、
   第５に、２番目のアクセスポイントが、移動端末から受信したセキュリティトークンが１番目のアクセスポイントから受信したセキュリティトークンと同等であると決定する場合、安全なハンドオーバーを実行するために移動端末と２番目のアクセスポイントの間の通信リンクを確立する過程を有する方法。
2. セキュリティトークンが１番目のアクセスポイントにおいて暗号化される請求項１に記載の方法。
3. ２番目のアクセスポイントにおいて、暗号化されたセキュリティトークンを解読するために１番目のアクセスポイントから暗号化キーを獲得する過程を有する請求項２に記載の方法。
4. ２番目のアクセスポイントにおいて、暗号化されたセキュリティトークンを解読するために共通のキーデータベースから暗号化キーを獲得する過程を有する請求項２に記載の方法。
5. 移動端末から２番目のアクセスポイントへセキュリティトークンと共に移動端末識別コードを送信し、
   固定ネットワークを通じて、２番目のアクセスポイントから１番目のアクセスポイントにセキュリティトークン要求と移動端末識別コードを送信する過程を有する請求項１に記載の方法。

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