JP5037577B2 - 事前認証、事前設定及び/又は仮想ソフトハンドオフを使用するモビリティアーキテクチャ - Google Patents
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Description
多種類のコンピュータネットワークがあり、インターネットは最も悪評を有している。インターネットはコンピュータネットワークの世界的なネットワークである。今日、インターネットは、数百万人のユーザが利用できる公衆の自立したネットワークである。インターネットは、ホストに接続するためにTCP/IP(つまり、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル)と呼ばれている一式の通信プロトコルを使用する。インターネットは、インターネット基幹として公知の通信インフラストラクチャを有する。インターネット基幹に対するアクセスは、主として企業及び個人のアクセスを転売するインターネットサービスプロバイダ(ISP)によって管理されている。
無線ネットワークは、例えばセルラー電話と無線電話、PC(パーソナルコンピュータ)、ラップトップコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、コードレス電話、ポケットベル、ヘッドセット、プリンタ、PDA等の種々のタイプのモバイル機器を組み込むことができる。例えば、モバイル機器は、音声及び/又はデータの高速無線伝送を確保するためにデジタルシステムを含んでよい。典型的なモバイル機器は、以下の構成要素のいくつか又は全てを含む。つまり、トランシーバ(つまり、例えば統合された送信機、受信機、及び所望される場合他の機能の付いた、単一チップトランシーバ等を含む、送信機と受信機)、アンテナ、プロセッサ、1台以上の音声変換器(例えば、音声通信用機器においてのようにスピーカ又はマイク)、電磁データ記憶装置(例えば、データ処理が提供される機器においてのように、ROM、RAM、デジタルデータ記憶装置等)、メモリ、フラッシュメモリ、フルチップセット、又は集積回路、インタフェース(例えば、USB、CODEC、UART、PCM等)等を含む。
ハンドオフとは、移動局がそのネットワーク接続ポイントをあるポイントから別のポイントに変化する行為であり、ネットワーク接続ポイントは、例えば基地局とIP(インターネットプロトコル)ルータを含むことがある。ハンドオフが、例えば基地局及びIPルータを接続する際の変化で発生すると、それは通常それぞれ第2層ハンドオフと第3層ハンドオフを含む。第2層ハンドオフ及び第3層ハンドオフはほぼ同時に発生する。任意のハンドオフの間、システムは移動局と新しいネットワーク接続ポイントの間で維持される状態を確立し直す。ハンドオフに関係するこれらの状態は、ハンドオフコンテキスト又は単に「コンテキスト」と呼ばれることもある。
・参考文献#2:B.Aboba及びD.Simon、「PPP EAP TLS Authentication Protocol」、RFC2716、1999年10月
・参考文献#3:L. Blunk, J. B. Aboba, J. and H. Levkowetz, "Extensible Authentication Protocol (EAP), Internet-Draft, Work in progress (to obsolete RFC 2284)、2003年5月(例えば、2003年11月の文書も参照されたい。)
・参考文献#4:R.Droms及びW.Arbaugh、「Authentication for DHCP Messages」、RFC3118、2001年6月
・参考文献#5:R.Droms、「Dynamic Host Configuration Protocol」、RFC2131、1997年3月
・参考文献#6:P. Funk, S. Blake-Wilson,"EAP Tunneled TLS Authentication Protocol (EAP-TTLS)", Internet-Draft, Work in progress、2002年11月(例えば、2003年8月の文書も参照されたい。)
・参考文献#7:D. Forsberg, Y. Ohba, B. Patil, H. Tschofenig and A. Yegin, "Protocol for Carrying Authentication for Network Access (PANA)", Internet- Draft, Work in progress,、2003年3月(例えば、2003年10月の文書も参照されたい。)
・参考文献#8:R.Glenn及びS.Kent、「The Null Encryption Algorithm and Its Use With IPsec」、RFC2410、1998年11月
・参考文献#9:D.Harkins及びD.Carrel、「The Internet Key Exchange(IKE)」、RFC2409、1998年11月
・参考文献#10:IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, "Port-Based Network Access Control"、IEEE規格802.1X-2001
・参考文献#11:Standard for Local and Metropolitan Area Networks, 'Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Medium Access Control (MAC) Security Enhancements, "、IEEE規格802.11i/D4.0、2003年5月(例えば、IEEE規格802.11i/D7.0、2003年10月の文書も参照されたい。)
・参考文献#12:IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, "Draft Recommended Practice for Multi-Vendor Access Point via an Inter-Access Point Protocol Across Distribution Systems Supporting IEEE 802.11 Operation,"IEEE P802.11F/D5、2003年1月
・参考文献#13:IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications” , ANSI/IEEE規格802.11、1999年版、1999年
・参考文献#14:JJ. Loughney, M. Nakhjiri, C. Perkins and R. Koodli,"Context Transfer Protocol", Internet-Draft, Work in progress、2003年6月(例えば、2003年10月の文書も参照されたい。)
・参考文献#15:C. Kaufman,"Internet Key Exchange Protocol", Internet-Draft, Work in progress、2003年4月(例えば、2003年10月9日及び2004年1月の文書も参照されたい。)
・参考文献#16:S. Kent and R. Atkinson,"IP Authentication Header", RFC2402、1998年11月
・参考文献#17:S. Kent and R. Encapsulating Security (ESP) ", RFC2406、1998年11月
・参考文献#18:T. Kivinen, "DHCP over Internet-Draft, Work in progress", 2003年4月
・参考文献#20:M. Liebsch, A. Singh, H. Chaskar and D. Funato,"Candidate Access Router Discovery", Internet-Draft, work in Progress、2003年3月(例えば、2003年9月及び2003年11月の文書も参照されたい。)
・参考文献#21:A. Palekar, D. Simon, G. Zorn and S. Josefsson,"Protected EAP Protocol (PEAP)", Internet-Draft, Work in Progress、2003年3月(「Protected EAP Protocol(PEAP)/Version 2」、2003年10月も参照されたい。)
・参考文献#22:B. Patel, B. Aboba, S. Kelly and V. Gupta, "Dynamic Host Configuration Protocol (DHCPv4) Configuration of IPsec Tunnel Mode"、RFC3456、2003年1月
・参考文献#23:J. Puthenkulam, V. Lortz, A. Palekar and D. Simon,"The Compound Authentication Binding Problem", Internet-Draft, Work in Progress、インターネット草案、進行中の研究、2003年3月(例えば、2003年10月の文書も参照されたい。)
・参考文献#24:R. Seifert, "The Switch Book-The Complete Guide to LAN Switching Technology", Wiley Computer Publishing, ISBN 0-471-34586-5
・参考文献#25:Y. Sheffer, H. Krawczyk and B. Aboba,"PIC, A Pre-IKE Credential Provisioning Protocol", Internet-Draft, Work in progress,2002年10月
・参考文献#26:H. Tschofenig, A. Yegin and D. Forsburg,"Bootstrapping RFC3118 Delayed Authentication using PANA", Internet-Draft,、インターネット草案、2003年6月(例えば、2003年10月の文書も参照されたい。)
・参考文献#27:M. Kulkarni, A Patel and K. Leung,"Mobile Dynamic Home Agent Assignment", IETF Internet-Draft、2004年1月8日
図1は、IEEE802.11i事前認証の例示的なシーケンスを示している。図1は、移動局がすでに802.11i認証を実行し、第1のアクセスポイントAP1と関連していると仮定している。
本発明の多様な実施形態で考えられる多様な利点を取得するようにそれを拡張することは言うまでもなく、サブネット間事前認証をサポートするためにIEEE802.11i事前認証を拡張することは簡単ではない。例えば、IPデータグラムに802.1Xフレームを単にカプセル化することはできない(注意:データグラム、つまりパケットは、インターネットプロトコルが処理し、ネットワークが運ぶメッセージの単位である)。本発明のいくつかの好ましい実施形態では、多くの追加の問題点は、例えば以下を含む好ましい実施形態の態様を達成する際に克服される。
前述されたように、上位層事前認証は複数のLAN全体で機能する必要があるので、移動局は異なるLANのアクセスポイントと通信できる必要がある。したがって、IPアドレスとAPのMACアドレスの間でマッピングを決定する必要がある。後述されるように、いくつかのケースでは、IPアドレスはプロキシエージェントのアドレスであってよい。AP決定のための2つの好ましい手法、つまり事前に設定される決定(例えば静的決定)と動的決定がある。静的決定では、移動局は、例えばそれがそれらのAPからビーコンフレームを受信する前に、それぞれの近傍のAPのIPアドレスとMACアドレスの組のリストを取得できる。動的決定では、APのためのマッピングは、例えば移動局がAPからビーコンフレーム等を受信すると決定できる。いくつかの実施形態では、両方の手法を結合できる。利用できる数多くの例示的な方法が以下に一覧表示される。
前記に示されたように、いくつかのアクセスポイントは802.11i事前認証を支援する可能性があるが、上位層事前認証を支援しないことがある。図2Aに示されているように、いくつかの実施形態では、上位層事前認証を支援しないアクセスポイントは、アクセスポイントと遠隔移動局の間で802.1Xメッセージを転送するプロキシエージェントを導入することによって、遠隔LANの中の移動局STAとIEEE802.1Xフレームを通信させることができる。一例として、プロキシエージェントは、媒介として機能するプロキシサーバを含むことができる。いくつかの例では、このようなプロキシエージェントはIEEE802.1Xプロキシと呼ぶことがある。動作中、IEEE802.1Xプロキシとアクセスポイントの間のIEEE802.1Xフレーム転送は、IEEE802MAC機構だけに基づいているので、プロキシは、IEEE802.11i事前認証が変更せずに動作できるようにそれ自体のMACアドレスの代わりに遠隔移動局のMACアドレスを使用する。プロキシと移動局の間のIEEE802.1Xフレーム転送は、次の副項で説明されている上位層転送機構に基づくことができる。プロキシは移動局から受信されるMAC層フレームのヘッダ内で遠隔移動局のMACアドレスを見ないので、MACアドレスは好ましくは上位層パケットのペイロードで伝搬される。
前述されたように、IEEE802.1Xフレームは、順序の不変性が維持される必要があるEAP(拡張認証プロトコル)メッセージを搬送するので、IP上でIEEE802.1Xフレームを単に搬送することはEAPトランスポート要件を満たさない。したがって、IP層の上で802.1Xフレームを搬送するために、以下に一覧表示される手法の内の1つ以上、あるいは他の適切な方法を利用できる。
事前認証の1つの目的は、クライアント機器に、それがターゲットネットワークへのハンドオフを実行する前に、ターゲットアクセスネットワークのために使用されるコンテキストを事前に確立する手段を提供することを含む。上記のいくつかの好ましい実施形態に従って、事前に確立されるコンテキストは、下位層コンテキストだけではなく、例えばデータ暗号化鍵、802.11i暗号鍵等の、第2層コンテキスト等の下位層コンテキストと、例えばクライアントIPアドレス、IP接頭語、サブネットマスク、ルータアドレス、DNS(ドメイン名システム)サーバアドレス、IPsec暗号(IPsecがアクセスネットワークでデータパケット保護に使用される場合)等のような上位層コンテキストの両方も含む。とりわけ、上位層コンテキストのこの新規の事前確立により、詳しく後述されるようなかなりの利点が可能になる。これらのコンテキストは、移動局等の中に(例えば一時的に)、例えば電磁記憶装置、RAM、キャッシュメモリ等に記憶できる。
前述されたように、上位層コンテキストを事前に確立するために例えばIKE又はIKEv2等を使用すると、(移動局等の)クライアント機器の事前に確立されたIPアドレスから発する、又はこれに向けて発せられるデータトラフィックを、クライアント機器が接続されているアクセスネットワークに確実にリダイレクトできる。これは、クライアント機器とターゲットネットワーク内のAR(アクセスルータ)の間にIPsecトンネルを確立すること等によって達成でき、機器のIPsecトンネル内部アドレスは事前に確立されたIPアドレスに結び付けられている。
図6は、モバイルクライアント機器が、仮想ソフトハンドオフの間にトラフィックリダイレクトのためだけにIPsecトンネルを使用する第1の例示的なケースを示す。この例では、ハンドオフ後、所望される場合、例えば暗号化等の別の形の保護(例えば第2層保護)が使用されてよいが、IPsecトンネルはハンドオフ中の保護のために使用される。図6に示されている例では、IPsecトンネル用の機器の外部IPアドレスと内部IPアドレスは、それぞれ現在のサブネットの気付アドレス(pCoA)と、新しいサブネットの気付アドレス(nCoA)である。図6に関しては、機器が第2層ハンドオフを実行する準備を完了しているとき、それは、新しいIPアドレスのための以後のデータトラフィックが、機器が関連する新APを通して直接的に転送されるように第2層ハンドオフを実行する前に、確立されたIPsecトンネルを削除しなければならない。この動作を行わないと、nCoAに宛てられたトラフィックが、第2層ハンドオフの完了後も旧いAPを通して転送され続けることがある。さらに、新アクセスルータ(nAR)は、モバイル機器に割り当てられているnCoAを、nCoAを再利用することにより考えられるサービス盗難を回避するために、ネットワークアクセスのために未許可にならないように、あるいはトンネルの削除後も他の装置に割り当てられないようにしなければならない。これは、例えば、nCoAのための許可された状態を削除し、CoAの賃貸を解放するための手順を遅らせるための猶予期間を有することによって実行できる。
図7は、仮想ソフトハンドオフが全てのトラフィックにIPsecトンネルを使用する第2の例示的なケースを示している。このようにして、ハンドオフの間及びハンドオフの後でも、保護用のIPsecトンネルを提供することによって、より高いレベルの保護を達成できる。この第2の例では、新サブネットのためのIPsetトンネルのための機器の外部IPアドレスと内部IPアドレスの両方ともが、新サブネットのために使用される機器のIPアドレスである(例えば、図7に示されているIPsecトンネルBを参照されたい)。図7に示されているように、左右方向の円柱がIPsecトンネルを表現している。仮想ソフトハンドオフの間、(例えば、図7に図示されているような斜交平行線が付けられたIPsecトンネルAのような)別のIPsecトンネルが確立される。IPsecトンネルAのための機器の外部IPアドレスと内部IPアドレスは、前項に説明されたIPsecトンネルのためのものと同じである場合がある。好ましくは、新サブネットのためのIPsecトンネルは、後者のIPsecトンネル上でIKE又はIKEv2を実行することによって確立される。このようにして、とりわけ達成できるいくつかの考えられる利点は、(i)IPsecベースの保護が常に又は実質的に常にモバイルクライアントのために提供でき、ネットワーク層セキュリティを強化していること、及び/又は(ii)気付アドレスの寿命がIPsecトンネルの寿命と実質的に同期できることを含み得る。
モバイルクライアント機器がターゲットネットワークへのハンドオフを完了した後、クライアント機器が過去のネットワークに切り替え復帰する必要がある、いくつかのケースがある場合がある。過去のネットワークのためにコンテキストを確立し直すことを回避するために、クライアント機器は、好ましくは新ネットワーク接続の完了後の期間中、過去のコンテキストを記憶する又はキャッシュに入れる。いくつかの好ましい実施形態では、この切り替え復帰は以下のようにして実行できる。
いくつかの例示的な応用例では、仮想ソフトハンドオフ技法は、クライアント機器のVPNトンネルエンドポイントIPアドレスが変更できる、VPNハンドオフに適用できる。しかしながら、モバイルIPがVPN上で動作しており、VPNトンネルエンドポイントIPアドレスがクライアント機器の家庭用アドレスであるとき、エンドポイントIPアドレスに変化はなく、したがってこのケースはVPNハンドオフから排除できる。VPNハンドオフを処理するための2つの例示的な手法は後述される。
本記述に基づいて言うまでもないが、好ましい実施形態の1つ以上の態様(複数の場合がある)は、種々の環境及び応用例で利用できる。例えば、1つ以上の態様(複数の場合がある)は、モバイル機器が現在のネットワーク又はサブネットワークと通信中(例えば、中に位置している)間に、モバイル機器が(IPアドレス又は気付アドレス等の)新ネットワークアドレス及び新ネットワーク又はサブネットワークのための新しい上位層コンテキストを取得できる、任意のタイプの無線適用ハンドオフ環境で利用できる。
本発明の例示的な実施形態はここに説明されてきたが、本発明はここに説明されている多様な好ましい実施形態に制限されるのではなく、本開示に基づいて当業者により理解されるであろう同等な要素、変型、省略、(例えば、多様な実施形態全体の態様の)組み合わせ、適応、及び/又は改変を有する、あらゆる全ての実施形態を含む。請求項における制限は、請求項で利用されている言葉に基づいて幅広く解釈されるべきであり、本明細書中に、あるいは実施例が包括的と解釈されるべきである出願の遂行中に、説明される例に限定されない。例えば、本開示中、用語「好ましくは」は包括的であり、「好ましくは、しかし限定されない」を意味する。本開示中、及びこの出願の遂行中、means-plus-function又はstep-plus-function制限は、特定のクレームの制限のために以下の条件の全てがその制限に存在する場合にだけ利用されるであろう。つまり、a)「のための手段」又は「のためのステップ」が明示的に列挙される、b)対応する機能が明示的に列挙される、及びc)その構造をサポートする構造、材料、又は行為が列挙されていない。本開示中、及び本願の遂行中、専門用語「本発明」又は「発明」は、本開示の範囲内の1つ以上の態様に対する参照として使用されてよい。言葉、本発明又は発明は臨界の識別として不適切に解釈されてはならず、全ての態様又は実施形態全体に適用すると不適切に解釈されてはならず(つまり、本発明は多くの態様及び実施形態を有すると理解されるべきである)、本願又はクレームの範囲を制限すると不適切に解釈されてはならない。本開示中、及び本願の遂行中、専門用語「実施形態」は任意の態様、特徴、プロセス又はステップ、その任意の組み合わせ及び/又はその任意の部分等を記述するために使用できる。いくつかの例では、多様な実施形態は重複する特徴を含んでよい。本開示中、以下の省略された専門用語、まり「例えば」を意味する「e.g.」、及び「注意せよ」を意味する「NB:」が利用されてよい。
Claims (4)
- 移動局が現サブネットワークにあるときに新サブネットワークにおいてアクセスポイントのIPアドレスを決定するステップと、
前記移動局が前記IPアドレスを使用して現及び新サブネットワークを検査するために事前認証を得るステップと、を含み、
新サブネットワークでの前記アクセスポイントは、上位層事前認証を支援せず、プロキシエージェントを介して前記移動局と通信し、前記IPアドレスは前記プロキシエージェントのものである、方法。 - 前記プロキシエージェントは前記移動局のMACアドレスを使用する、請求項1に記載の方法。
- 前記新サブネットワークの前記アクセスポイントは、前記プロキシエージェントを介して前記移動局にIEEE802.1Xフレームを通信する、請求項1に記載の方法。
- 前記移動局のMACアドレスは、上位層パケットのペイロードで搬送される、請求項1に記載の方法。
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