JP4762608B2 - 認証および鍵共有プロトコルの自己同期化 - Google Patents

Description

本発明は一般に遠隔通信システムに関し、さらに詳細には無線通信システムに関する。

携帯電話などの無線通信システムは現在、地球の表面積の広く、ますます大きくなる一部分に分散している数百万台のモバイル・ユニットとの無線通信リンクを確立および維持することができる。さらに、ユーザは単一のモバイル・ユニットを国またはさらにある場合には世界の多くの場所に携行し、途切れない無線通信サービスを経験できる。例えば、ニュージャージー州のサービス・プロバイダに登録されたモバイル・ユニットはヒューストンで使用される場合にも同様に働くことがある。広い地理的エリアを自由に移動するモバイル・ユニットにほぼトランスペアレントなサービスを提供するために、無線通信システムは典型的には、無線通信ネットワークによってリンクされる、セルなどのより小さなエリアに地理的エリアを分割する。

図１は複数のセル１１０（１〜２）の１つまたは複数内に位置する１つまたは複数のモバイル・ユニット１０５（１〜２）との１つまたは複数の無線遠隔通信リンクを確立し得る従来の無線遠隔通信ネットワーク１００を概念的に示している。各セル１１０（１〜２）はセル１１０（１〜２）内に位置する１つまたは複数のモバイル・ユニット１０５（１〜２）との共同の無線通信リンクを確立かつ維持する基地局１１５（１〜２）を含んでいる。基地局１１５（１〜２）の各々はモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）に通信的に結合されている。典型的には、各々のモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）は特定の地理的エリアにサービスを提供するセル１１０（１〜２）の少なくとも１つに関連している。例えば、モバイル・スイッチング・センタ１２５（１）は特定の都市エリアをカバーすることがあるセル１１０（１）と関連し得る。モバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）は公衆電話網（ＰＳＴＮ）、旧式電話システム（ＰＯＴＳ）、統合デジタル通信サービス網（ＩＳＤＮ）、携帯電話ネットワーク、衛星ネットワーク等のネットワーク１３０を介して通信的に結合されている。

ビジター・ロケーション・レジスタ（ＶＬＲ）１４０（１〜２）は各モバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）に関連している。ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）は典型的には、関連するセル１１０（１〜２）内に現在存在している各モバイル・ユニット１０５（１〜２）を識別する情報を含む。例えば、ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）はセル１１０（１）内に存在する「ホーム」および／または「ビジター」モバイル・ユニット１０５（１）の両方のリストを含むことがある。ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）は典型的にはＳｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ（ＳＧＳＮ）などのサーバ・ノードにおいて実行される。しかし、分かり易くするために、ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）を含むサーバ・ノードを以下ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）とまとめて呼ぶ。

ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）１３５（１〜２）も各モバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）と関連している。ホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１〜２）は典型的にはモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）に関連するモバイル・ユニット１０５（１〜２）を識別する情報を含んでいる。ホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１〜２）およびビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）を別個の機能ブロックとして図１に示している。当業者であれば、ホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１〜２）および／またはビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）は別の場合にはモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）内に組み入れられてよいことを理解すべきである。さらに、いくつかの実施形態では、ホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１〜２）およびビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）の複数の部分は単一のレジスタとして組み合わされてよい。

オペレーション中、モバイル・ユニット１０５（１）が基地局１１５（１）の１つにアクセス要求を送信するとき、無線遠隔通信リンクが開始される。このアクセス要求は典型的には、モバイル・ユニット１０５（１）に関連する識別番号、モバイル・ユニット１０５（１）の１つまたは複数の資格を表す信号、モバイル・ユニット１０５（１）が従う１つまたは複数のプロトコルを表す信号等の情報を含む。次に、基地局１１５（１）はビジター・ロケーション・レジスタ１３５（１）内のモバイル・ユニット１０５（１）を表す情報を格納しているアクセス要求をモバイル・スイッチング・センタ１２５（１）に提供する。

モバイル・スイッチング・センタ１２５（１）もホーム・ロケーション・レジスタ１４０（１）にアクセスしてモバイル・スイッチング・センタ１２５（１）がモバイル・ユニット１０５（１）のホーム・ロケーション・レジスタかどうかを決定する。モバイル・スイッチング・センタ１２５（１）がモバイル・ユニット１０５（１）のモバイル・スイッチング・センタでない場合、モバイル・スイッチング・センタ１２５（１）はメッセージをネットワーク１３０に送信する。このメッセージはモバイル・スイッチング・センタ１２５（２）に関連するホーム・ロケーション・レジスタ１３５（２）にアクセスすることによってモバイル・ユニット１０５が他方のモバイル・スイッチング・センタの１つ、例えばモバイル・スイッチング・センタ１２５（２）に関連していることを決定するために使用され得る。一旦モバイル・ユニット１０５（１）が適したモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）に関連付けられると、無線遠隔通信リンクが確立され得る。

モバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）はモバイル・ユニット１０５（１〜２）にセキュリティ・サービスを提供する認証センタ（ＡｕＣ）１４５（１〜２）も備える。認証センタ（ＡｕＣ）１４５（１〜２）は典型的には認証および鍵の共有（ＡＫＡ）プロトコルに従って動作する。例えば、認証センタ１４５（１〜２）は、認証および鍵の共有（ＡＫＡ）プロトコル、すなわちユーザ識別の機密性、ユーザのロケーションの機密性、およびユーザの非トレーサビリティを保証するための第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２）によって定義された対称暗号を用いた誰何−応答機構に従って動作することがある。認証センタ１４５（１〜２）を別個の機能ブロックとして図１に示している。しかし、当業者であれば認証センタ１４５（１〜２）は別の場合にはモバイル・スイッチング・センタ１２５（１〜２）内に組み込まれてよいことを理解すべきである。さらに、いくつかの実施形態では、ホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１〜２）および／またはビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１〜２）は認証センタ１４５（１〜２）内に含まれてよい。

認証センタ１４５（１〜２）はモバイル・ユニット１０５（１〜２）に関連する安全な記録のデータベースを含む。例えば、データベース内の各記述は各モバイル・ユニット１０５（１〜２）に関連する、予め供給された秘密のルート鍵、１つまたは複数の暗号化アルゴリズム、１つまたは複数のシーケンス番号、および他の情報を含み得る。モバイル・ユニット１０５（１〜２）は認証センタ１４５（１〜２）内の安全な記録に含まれた情報に相当するセキュリティ情報も含む。例えば、モバイル・ユニット１０５（１〜２）内の加入者識別モジュール（図１には示さず）は、モバイル・ユニット１０５（１〜２）に関連する、予め供給された秘密のルート鍵、１つまたは複数の暗号化アルゴリズム、１つまたは複数のシーケンス番号、および他の情報を含み得る。この加入者識別モジュールはｕｓｅｒ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ（ＵＳＩＭ）と呼ばれることもある。

オペレーション中、モバイル・ユニット１０５（１）はビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）にアクセス要求を提供することによって無線遠隔通信リンクを開始し、次にビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）は認証センタ１４５（１）に認証データ要求を提供する。認証センタ１４５（１）は認証センタ・シーケンス番号および乱数を生成する。次に、１つまたは複数の不可逆的アルゴリズム関数を用いて、予め供給されたルート鍵、認証管理フィールド、前記認証センタ・シーケンス番号、および前記乱数に基づいてメッセージ認証コード、想定される結果、暗号化鍵、完全鍵、匿名鍵、等などの数量が生成される。次に認証センタ１４５（１）は前記ロケーション・レジスタ・シーケンス番号、前記匿名鍵、前記認証管理フィールド、および前記メッセージ認証コードを用いて、認証トークン（ＡＵＴＮ）を作る。

認証センタ１４５（１）はまた乱数、想定される結果、暗号化鍵、完全鍵、および認証トークンに基づいて１つまたは複数の認証ベクトルを作る。認証センタ１４５（１）は認証ベクトルを含む認証データ応答をビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）に提供し、該ビジター・ロケーション・レジスタはこの認証ベクトルを格納する。ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）は認証ベクトルのうちの１つを選択し、モバイル・ユニット１０５（１）にユーザ認証要求としてそのベクトルを与える。モバイル・ユニット１０５（１）は認証トークンを検証することによってネットワークを有効にし、次に、ユーザ認証応答としてビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）に提供される結果を計算する。ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）はこの結果を想定された結果と比較し、結果が想定された結果と同じである場合にモバイル・ユニット１０５（１）を認証する。

認証および鍵の共有プロトコルは認証ベクトルが最新のものであり、かつ不正なネットワークによって複製されないことを保証するための再送保護機構を含む。この機構は対応する認証センタ１４５（１）内に格納された１つまたは複数のシーケンス番号と比較され得る１つまたは複数のシーケンス番号をモバイル・ユニット１０５（１）内に維持することを必要とする。モバイル・ユニット１０５（１）は、所定の範囲内のシーケンス番号を含む認証トークンのみを受け取る。例えば、モバイル・ユニットのシーケンス番号が３００に等しい場合、モバイル・ユニット１０５（１）は３０１〜１１０の範囲の認証センタのシーケンス番号を含む認証トークンのみを受け取ることができる。

無線遠隔通信リンクが確立された後にモバイル・ユニット１０５（１）が許容できない認証センタのシーケンス番号を有する認証ベクトルを受け取る場合、モバイル・ユニット１０５（１）は無線遠隔通信ネットワーク１００は非同期であると仮定し、再同期化手順を開始する。この再同期化手順の間、モバイル・ユニットのシーケンス番号のそのときの値は認証シンクロナイザ（ＡＵＴＳ）パラメータとしてビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）に提供され、該パラメータはモバイル・ユニット１０５（１）によって計算された完全性保護メッセージ認証コードを含み、かつ傍受からマスクされている。ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）はこのＡＵＴＳパラメータを認証センタ１４５（１）に提供し、該認証センタはこのメッセージ認証コードが有効であることを検証する。このメッセージ認証コードが有効である場合、認証センタ１４５（１）は認証センタ・シーケンス番号を有効なシーケンス番号にリセットする。例えば、モバイル・ユニットのシーケンス番号が３００に等しい場合、認証センタ１４５（１）はこの認証シーケンス番号を３０１〜３１０の範囲の無作為に選択された数字にリセットしてよい。

上記の再同期化プロセスをトリガすることがある誤同期化が、モバイル・ユニット１０５（１）がビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）に関連するセル１１０（１）からビジター・ロケーション・レジスタ１４０（２）に関連するセル１１０（２）に移動するときに、確立されている無線通信リンク上で発生することがある。例えば、モバイル・ユニット１０５（１）はビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）にアクセス要求を送るかもしれず、次にビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）は認証センタ１４５（１）に１つまたは複数の認証ベクトルを要求するであろう。次に、ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）は要求された認証ベクトルを格納することがある。この要求された認証ベクトルは（３０１〜３１０などの）ある範囲の認証センタのシーケンス番号を含み得る。次に、モバイル・ユニット１０５（１）がセル１１０（２）に移動する場合、ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（２）は新しいセットの認証ベクトルをモバイル・ユニット１０５（１）のホーム・ロケーション・レジスタ１３５（１）に関連する認証センタ１４５（１）に要求するであろう。この新しく要求された認証ベクトルは（３１１から３２０などの）新しい範囲の認証センタのシーケンス番号を含み得る。

移動中のモバイル・ユニット１０５（１）が新しい認証ベクトルを受け取ると、モバイル・ユニット１０５（１）は新しい認証ベクトル（３１１など）の認証センタのシーケンス番号に対応するようにモバイル・ユニットのシーケンス番号を浮かせる。しかし、モバイル・ユニット１０５（１）が後でセル１１０（１）に戻る場合、ビジター・ロケーション・レジスタ１４０（１）は（３０１〜３１０の範囲のシーケンス番号などの）許容できないシーケンス番号を有する古い認証ベクトルを提供するかもしれず、結果としてモバイル・ユニット１０５（１）および認証センタ１４５（１）の誤同期化が生じることがある。各認証センタ１４５（１〜２）によって典型的には提供される移動中のモバイル・ユニット１０５（１〜２）の数が多いために、誤同期化が認証および鍵の共有プロトコルに従って動作する無線遠隔通信ネットワークにおいて生じ易く、また再同期化手順は相応して頻繁になる。多くの再同期化手順は、ネットワーク・リソースに負担をかけ、認証サイクルを不所望に引き延ばすことがある。

本発明は１つまたは複数の上記問題の影響に対処することに向けられたものである。

本発明の一実施形態では、少なくとも１つのモバイル・ユニットおよび少なくとも１つの認証センタとの無線通信のためにある方法が提供される。この方法は、モバイル・ユニットに関連する少なくとも１つの第１のシーケンス番号に基づいて少なくとも１つのアクセス要求を生成する工程と、該アクセス要求に基づいて作られた少なくとも１つのメッセージを受け取る工程とを含み、該メッセージは、モバイル・ユニットが許容可能であるように選択された、認証センタに関連する少なくとも１つの第２のシーケンス番号を含む。

本発明の別の実施形態では、無線遠隔通信ネットワーク内の少なくとも１つのモバイル・ユニットおよび少なくとも１つの認証センタとの無線通信のためにある方法が提供される。この方法は、モバイル・ユニットに関連する少なくとも１つの第１のシーケンス番号に基づいて作られた少なくとも１つのアクセス要求を受け取る工程と、該アクセス要求に基づいて少なくとも１つのメッセージを提供する工程とを含み、該メッセージは認証センタに関連する第２のシーケンス番号を含み、かつ該第２のシーケンス番号はモバイル・ユニットが許容可能であるように選択される。

本発明のさらに別の実施形態では、ある無線遠隔通信ネットワーク内の少なくとも１つのモバイル・ユニットおよび少なくとも１つの認証センタとの無線通信のためにある方法が提供される。この方法は、モバイル・ユニットに関連する少なくとも１つの第１のシーケンス番号に基づいて作られた少なくとも１つの１つのアクセス要求を受け取る工程と、該アクセス要求に基づいて作られた少なくとも１つの第１のメッセージを提供する工程とを含む。この方法は第１のメッセージの提供に応答して、モバイル・ユニットが許容可能であるように選択された、認証センタに関連する少なくとも１つの第２のシーケンス番号を含む少なくとも１つの第２のメッセージを受け取る工程も含む。

本発明は添付図面と併せて記載された以下の説明を参照することによって理解されるであろう。以下、同様の参照番号は同様の要素を示す。

本発明は種々の変形および代替的形態の余地があるが、その特定の実施形態を添付図面に例示として示し、本願明細書において詳細に記載する。しかし、特定の実施形態の本願明細書の説明は開示した特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、対照的に、本発明は添付の特許請求の範囲によって定められた本発明の精神および範囲に入る変形、均等物、および代替物のすべてを含むものとする。

本発明の例示的実施形態を以下に記載する。分かり易くするために、実施形態の特徴のすべては本願明細書に記載されていない。そのような任意の実施形態の開発において、実施形態毎に変わるでああろうシステムに関連し、かつビジネスに関連する制限の遵守などの開発者固有の目的を達成するために、多数の実施形態固有の決定がなされるべきであることが当然理解されよう。さらに、そのような開発努力は複雑で、時間を浪費することがあるが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとっては決まりきった仕事であろうことが理解されよう。

図２は無線遠隔通信ネットワーク２００の一部分の例示的実施形態を概念的に示している。図示の実施形態では、モバイル・スイッチング・センタ２０５は少なくとも１つの関連する基地局２１５を用いて、少なくとも１つのセル２１０に無線遠隔通信サービスを提供する。簡単にするために、図２には１つのモバイル・スイッチング・センタ２０５、１つのセル２１０、および１つの関連する基地局２１５のみを示している。しかし、当業者であれば本発明がそのように限定されないことを理解すべきである。別の実施形態では、無線遠隔通信ネットワーク２００は、任意の所望の数の基地局２１５を用いて任意の所望の数のセル２１０を提供する任意の所望の数のモバイル・スイッチング・センタ２０５を含んでよい。さらに、無線遠隔通信ネットワーク２００の種々の要素を別個の機能ブロックとして示しているが、当業者であればこれら機能ブロックの部分は必要に応じて組み合わされてよいことを理解すべきである。

無線遠隔通信ネットワーク２００は少なくとも１つのモバイル・ユニット２２０を含む。モバイル・ユニット２２０は以下でモバイル・ユニットのシーケンス番号と呼ぶ関連するシーケンス番号を保持する。一実施形態では、モバイル・ユニット２２０はモバイル・ユニットのシーケンス番号の現在の値を格納し、かつある事象に応じてモバイル・ユニットのシーケンス番号を増大させる計数器（図示せず）を備える。例えば、モバイル・ユニット２２０が新しい無線遠隔通信リンクを確立する度に、計数器はモバイル・ユニットのシーケンス番号を増大させ得る。一実施形態では、モバイル・ユニットのシーケンス番号および、存在する場合には計数器はｕｓｅｒ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ（ＵＳＩＭ）内に存在してよく、これは以下では加入者識別モジュール（ＳＩＭ）と呼ぶこともできる。

モバイル・ユニット２２０はモバイル・ユニットのシーケンス番号を用いてアクセス要求を作ることができる。本願明細書で用いられるように、「アクセス要求」という用語は、モバイル・ユニット２２０と基地局２１５との間に無線通信リンクを確立するために基地局２１５によって使用され得る情報を含んだ少なくとも１つのモバイル・ユニット２２０によって提供されるメッセージを意味するものと理解されよう。一実施形態では、このアクセス要求は呼を開始するために送信され得る。例えば、このアクセス要求はセル２１０から呼を開始するためにモバイル・ユニット２２０によって送信されてよい。別の実施形態では、このアクセス要求はある呼の間に送信され得る。例えば、アクセス要求はモバイル・ユニット２２０が呼の間に別のセルからセル２１０へとローミングするときに基地局２１５との無線遠隔通信リンクを確立するために、モバイル・ユニット２２０によって送信されてよい。

アクセス要求は安全な無線遠隔通信リンクを確立するために使用され得る情報を含む。一実施形態では、モバイル・ユニット２２０は予め供給されたルート鍵、乱数、および認証管理フィールドを使用してメッセージ認証コードおよび匿名鍵を作るように構成されている。例えば、モバイル・ユニット２２０は１つまたは複数の不可逆的アルゴリズム関数を用いてメッセージ認証コードおよび匿名鍵を作ってよい。モバイル・ユニット２２０はこの匿名鍵を用いてモバイル・ユニットのシーケンス番号をマスクするように構成されてもよい。例えば、モバイル・ユニット２２０はモバイル・ユニットのシーケンス番号および匿名鍵を排他的論理和にすることができることがある。しかし、別の実施形態では、モバイル・ユニット２２０はモバイル・ユニットのシーケンス番号をマスクするように構成されないことがある。

モバイル・ユニット２２０はまた、モバイル・ユニットのシーケンス番号を（またはモバイル・ユニットのマスクされたシーケンス番号）およびメッセージ認証コードを用いてＡＵＴＳパラメータを生成するように構成される。一実施形態では、モバイル・ユニット２２０はモバイル・ユニットのシーケンス番号（またはモバイル・ユニットのマスクされたシーケンス番号）およびメッセージ認証コードを連結させることによってＡＵＴＳパラメータを生成する。しかし、別の実施形態では、ＡＵＴＳパラメータを生成するために、モバイル・ユニットのシーケンス番号（またはモバイル・ユニットのマスクされたシーケンス番号）およびメッセージ認証コードは所望の様式で組み合わされてよい。次に、モバイル・ユニット２２０はこのＡＵＴＳパラメータを用いてアクセス要求を生成し得る。例えば、このモバイル・ユニットはＡＵＴＳパラメータを乱数と組み合わせてアクセス要求を作ってよい。

さらに、上記のように、アクセス要求はモバイル・ユニット２２０に関連する識別番号、モバイル・ユニット２２０の１つまたは複数の資格を表す信号、モバイル・ユニット２２０が従う１つまたは複数のプロトコルを表す信号等などの付加的な情報を含んでよい。しかし、当業者であれば本発明がモバイル・ユニット２２０に関連する識別番号、モバイル・ユニット２２０の１つまたは複数の資格を表す信号、モバイル・ユニット２２０が従う１つまたは複数のプロトコルを表す信号を含むアクセス要求に限定されるものではないことを理解すべきである。別の実施形態では、この情報のすべてが提供されなくてよいか、または付加的な情報がアクセス要求に提供されてよい。

モバイル・スイッチング・センタ２０５は通信的にホーム・ロケーション・レジスタ２２５に結合される。上記のように、ホーム・ロケーション・レジスタ２２５はホーム・ロケーション・レジスタ２２５に関連するモバイル・スイッチング・センタと関連するモバイル・ユニットを識別する情報を含む。しかし、ホーム・ロケーション・レジスタ２２５はモバイル・ユニット２２０を識別する情報を含むと考えられるが、他方ではホーム・ロケーション・レジスタ２２５は図２に示したモバイル・スイッチング・センタ２０５に関連すると考えられる。したがって、モバイル・スイッチング・センタ２０５はモバイル・ユニット２２０をセル２１０内の「ホーム・モバイル・ユニット」または「ビジター・モバイル・ユニット」のいずれかであるとみなし得る。別の実施形態では、モバイル・スイッチング・センタ２０５は（例えば、モバイル・ユニット２２０がホーム・モバイル・ユニットである場合）ホーム・ロケーション・レジスタ２２５と直接結合されてよいか、または（例えば、モバイル・ユニット２２０がビジター・モバイル・ユニットである場合）ホーム・ロケーション・レジスタ２２５はネットワークを介して別のモバイル・スイッチング・センタに結合されてよい。

モバイル・スイッチング・センタ２０５も通信的にビジター・ロケーション・レジスタ２３０に結合される。上記のように、ビジター・ロケーション・レジスタ２３０はセル２１０内に存在するホームおよび／またはビジター・モバイル・ユニットのリストなどのセル２１０内に現在存在している各モバイル・ユニット２２０を識別する情報を含んでいる。例えば、モバイル・ユニット２２０がホーム・モバイル・ユニットである場合、ビジター・ロケーション・レジスタ２３０はモバイル・ユニット２２０をホーム・モバイル・ユニットとして識別する情報を含む。例えば、モバイル・ユニット２２０がビジター・モバイル・ユニットである場合、ビジター・ロケーション・レジスタ２３０はモバイル・ユニット２２０をビジター・モバイル・ユニットとして識別する情報およびモバイル・ユニット２２０に関連するホーム・ロケーション・レジスタ２２５の場所を示す情報を含む。

無線遠隔通信ネットワーク２００は少なくとも１つの認証センタ２３５を含む。図示の実施形態では、この認証センタ２３５は、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２）によって定義されたような認証および鍵の共有（ＡＫＡ）プロトコルに従って動作してユーザ識別の機密性、ユーザのロケーションの機密性、およびユーザの非トレーサビリティを提供する。しかし、当業者であれば、本発明が第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２）によって定義されたような認証および鍵の共有（ＡＫＡ）プロトコルに限定されるものではないことを理解すべきである。別の実施形態では、任意の所望の誰何−応答機構プロトコルが使用されてよい。

以下で詳細に記載するように、認証センタ２３５はアクセス要求に含まれたモバイル・ユニットのシーケンス番号に基づいて、モバイル・ユニット２２０が許容可能なシーケンス番号を選択することができる。例えば、モバイル・ユニットのシーケンス番号が３００である場合、認証センタ２３５は３０１のシーケンス番号を選択し得る。別の実施形態では、認証センタ２３５はある範囲のモバイル・ユニット２２０が許容可能なシーケンス番号を選択し得る。例えば、モバイル・ユニットのシーケンス番号が３００である場合、認証センタ２３５は３０１〜３１０の範囲まで連続する複数のシーケンス番号を選択してよい。

図３はモバイル・ユニットおよび無線遠隔通信ネットワークを同期化する方法３００の例示的実施形態を概念的に示している。アクセス要求は（３０５において）モバイル・ユニットのシーケンス番号を用いて生成され、次にこのアクセス要求は（３１０において）図２に示したビジター・ロケーション・レジスタ２３０などのビジター・ロケーション・レジスタに提供される。ビジター・ロケーション・レジスタは（３１５において）アクセス要求に基づいて第１のメッセージを生成する。例えば、ビジター・ロケーション・レジスタは（３１５において）モバイル・ユニットによって提供されるＲＡＮＤパラメータおよびＡＵＴＳパラメータを含んだ同期化データ要求を生成し得る。ＡＵＴＳパラメータはモバイル・ユニットのシーケンス番号を表す情報を含み、種々の実施形態では、ＲＡＮＤパラメータは乱数、モバイル・ユニットが維持する増加し続けるカウンター、（システム時間のコースの有効性を調べることによって、ロード・モバイルによる繰り返される可能性のある攻撃を防ぐために使用されてよい）システム時間、（確認のために認証センタに提供されたパラメータの大きさを縮小させることによって、ＲＡＮＤパラメータのエントロピーを増大させ得る）アクセス要求メッセージの一部分のハッシュ等を表す情報を含み得る。

次に第１のメッセージは（３２０において）図２に示した認証センタ２３５などの認証センタに提供される。一実施形態では、ビジター・ロケーション・レジスタは（３２０において）前述の認証データ要求を図２に示したモバイル・スイッチング・センタ２０５などのモバイル・スイッチング・センタに提供し、次に該モバイル・スイッチング・センタは（３２０において）要求された認証データを認証センタに提供する。

認証センタは（３２５において）第１のメッセージに基づいて第２のメッセージを生成する。上記のように、第２のメッセージはモバイル・ユニットが許容可能な認証センタのシーケンス番号を表す情報を含む。一実施形態では、第２のメッセージは認証データ要求に含まれた情報に基づいて認証センタによって作られる認証ベクトルである。例えば、認証センタは許容可能な認証センタのシーケンス番号、生成されたＲＡＮＤパラメータ、および認証管理関数、および予め提供されたルート鍵を使用して、メッセージ認証コード、想定される結果、暗号化鍵、完全鍵、および匿名鍵を作り得る。次に、認証センタは（３２５において）ＲＡＮＤパラメータ、想定される結果、暗号化鍵、完全鍵、ならびに、認証センタのシーケンス番号、匿名鍵、認証管理関数、およびメッセージ認証コードを用いて作られた認証トークンを連結することによって認証ベクトルを生成する。

別の実施形態では、認証センタは（３２５において）モバイル・ユニットが許容可能である認証センタのシーケンス番号を含む複数の第２のメッセージを生成し得る。例えば、認証センタは（３２５において）対応する複数の認証センタのシーケンス番号を有する複数の認証ベクトルを生成してよい。この複数の認証センタのシーケンス番号は許容範囲のシーケンス番号から無作為に選択されてよいか、または別の場合にはこのシーケンス番号は前記許容範囲のシーケンス番号から選択されたシーケンス番号のシーケンシャルなセットであってよい。

認証センタは（３３０において）１つまたは複数の第２のメッセージをビジター・ロケーション・レジスタに提供する。一実施形態では、認証センタは（３３０において）許容可能な認証センタのシーケンス番号を有する複数の認証ベクトルを含んだ認証データ応答を提供する。次に、ビジター・ロケーション・レジスタは（３３５において）認証センタによって（３３０において）提供された少なくとも１つの第２のメッセージを用いて第３のメッセージを作る。一実施形態では、ビジター・ロケーション・レジスタは第２のメッセージの少なくとも１つを格納してもよい。例えば、ビジター・ロケーション・レジスタは後で使用するために１つまたは複数の認証ベクトルを格納してよい。次に、第３のメッセージが（３４０において）モバイル・ユニットに提供される。例えば、ビジター・ロケーション・レジスタは（３４０において）認証センタによって生成されたＲＡＮＤパラメータを含んだユーザ認証要求および認証センタのシーケンス番号を表す情報を含んだ認証トークンを提供する。

モバイル・ユニットは（３４５において）第３のメッセージに基づいてネットワークを認証する。一実施形態では、モバイル・ユニットは認証センタによって提供された認証トークンを照合し、次に（３４５において）この認証トークンが照合された場合にネットワークを認証する。次に、モバイル・ユニットは結果を計算し、該計算された結果を、例えば、ユーザ認証に応じてビジター・ロケーション・レジスタに提供してよい。次に、ビジター・ロケーション・レジスタは（３５０において）前記計算された結果に基づいてモバイル・ユニットを認証する。例えば、ビジター・ロケーション・レジスタは計算された結果を認証センタによって決定された予期される結果と比較し、かつ（３５０において）予期された結果が計算された結果と同じである場合にモバイル・ユニットを認証し得る。

上記のように、アクセス要求においてモバイル・ユニットにシーケンス番号を提供することによって、本発明はモバイル・ユニットが入ってくる認証ベクトルにおいて受け取られるであろうシーケンス番号の許容値をネットワークに知らせるという従来の再同期化プロセスが必要となるであろう可能性を低減させ得る。したがって、本発明はネットワーク・リソース上の多数の同期化要求の負担を低減させるほか、認証サイクルも低減させ得る。

本発明は本願明細書の教示の利益を有する当業者には明白である種々の形態ではあるが、同等の形態において変形かつ実施されてよいので、上記の特定の実施形態は例示に過ぎない。さらに、添付の特許請求の範囲に記載したもの以外に、本願明細書に示した構成または設計に限定することを意図したものではない。したがって、上記の特定の実施形態は改変または変更されてよく、かつそのような変更のすべては本発明の範囲および精神にあると考えられることは明白である。したがって、本願明細書で意図する保護は添付の特許請求の範囲に定められている。

複数のセルの１つまたは複数内に位置する１つまたは複数のモバイル・ユニットとの１つまたは複数の無線遠隔通信を確立し得る従来の無線遠隔通信ネットワークを示す概念図である。 本発明の無線遠隔通信ネットワークの一部分の例示的実施形態を示す概念図である。 本発明のモバイル・ユニットおよび認証センタを同期化する方法の例示的実施形態を示すフロー・チャートである。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのモバイル・ユニット（２２０）と少なくとも１つの認証センタ（２３５）との無線通信の方法であって、
   前記モバイル・ユニットに関連する少なくとも第１のシーケンス番号に基づいて少なくとも１つのアクセス要求を前記モバイル・ユニット（２２０）で生成する工程と、
   前記アクセス要求に基づいて少なくとも１つのメッセージを前記モバイル・ユニット（２２０）の認証の前に前記モバイル・ユニット（２２０）で受け取る工程とを含み、該メッセージは前記認証センタに関連する少なくとも第２のシーケンス番号を含み、該第２のシーケンス番号は、前記少なくとも１つのアクセス要求が示す前記第１のシーケンス番号によって決定されたシーケンス番号の範囲にあるように選択される、方法。
2. 前記第１のシーケンス番号に基づいて前記アクセス要求を生成する工程は、
   前記第１のシーケンス番号および前記匿名鍵に対して排他的論理和オペレーションを実行することによって前記第１のシーケンス番号をマスクする工程と、
   予め提供されたルート鍵、認証管理フィールド、および乱数、モバイル・ユニットが維持する増加し続けるカウンター、システム時間、アクセス要求メッセージの一部分のハッシュのうちの少なくとも１つに基づいてメッセージ認証コードを生成する工程と、
   前記メッセージ認証コードおよび前記マスクされた第１のシーケンス番号を連結する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のシーケンス番号を含む前記メッセージを受け取る工程は、前記第２のシーケンス番号に基づいて作られた認証ベクトルを受け取る工程を含み、前記認証ベクトルを受け取る工程は、前記第２のシーケンス番号に基づいて作られた認証トークンを受け取る工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第２のシーケンス番号を有する前記メッセージを受け取る工程は、前記第１のシーケンス番号よりも大きい第２のシーケンス番号を有する前記メッセージを受け取る工程、および、シーケンス番号の許容可能な範囲内の第２のシーケンス番号を有する前記メッセージを受け取る工程のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第２のメッセージに基づいて結果を計算する工程と、
   前記結果を前記認証センタに提供する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
6. 少なくとも１つのモバイル・ユニット（２２０）と少なくとも１つの認証センタ（２３５）との無線通信の方法であって、
   前記モバイル・ユニットに関連する少なくとも第１のシーケンス番号に基づいて作られる少なくとも１つのアクセス要求を前記少なくとも１つの認証センタ（２３５）で受け取る工程と、
   前記アクセス要求に基づいて少なくとも１つのメッセージを前記少なくとも１つのモバイル・ユニット（２２０）を認証する前に前記少なくとも１つの認証センタ（２３５）から提供する工程とを含み、該メッセージは前記認証センタに関連する少なくとも第２のシーケンス番号を含み、該第２のシーケンス番号は、前記少なくとも１つのアクセス要求が示す前記第１のシーケンス番号に基づいて決定されたシーケンス番号の範囲にあるように選択される、無線通信の方法。
7. 少なくとも１つのモバイル・ユニット（２２０）と少なくとも１つの認証センタ（２３５）との無線通信の方法であって、
   前記モバイル・ユニットに関連する少なくとも第１のシーケンス番号に基づいて少なくとも１つのアクセス要求をロケーション・レジスタ（２２５，２３０）で受け取る工程と、
   前記アクセス要求に基づいて少なくとも第１のメッセージを前記ロケーション・レジスタ（２２５，２３０）から前記少なくとも１つの認証センタ（２３５）へ提供する工程と、
   前記第１のメッセージの提供に応じて、前記少なくとも１つのモバイル・ユニット（２２０）を認証する前に、前記認証センタに関連する少なくとも第２のシーケンス番号を含む少なくとも第２のメッセージを前記ロケーション・レジスタ（２２５，２３０）で受け取る工程とを含み、該第２のシーケンス番号は、前記少なくとも１つのアクセス要求が示す前記第１のシーケンス番号に基づいて決定されたシーケンス番号の範囲にあるように選択される、無線通信の方法。
8. 前記第１のメッセージを提供する工程は前記認証センタに認証データ要求を提供する工程を含み、前記第２のメッセージを受け取る工程は少なくとも１つの認証ベクトルを受け取る工程を含み、前記第３のメッセージを提供する工程は前記モバイル・ユニットにユーザ認証要求を提供する工程を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２のメッセージに基づいて想定される結果を決定する工程と、
   前記第２のメッセージに基づいて生成された結果を含む第３のメッセージを受け取る工程と、
   前記結果および前記想定された結果を比較する工程と、
   前記結果が前記想定された結果と同じである場合に、前記モバイル・ユニットおよび前記認証センタを連結する工程とを含む、請求項７に記載の方法。

Images