JP5334974B2

JP5334974B2 - 拡張シーケンス番号を使用した通信の方法およびシステム

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Publication number: JP5334974B2
Application number: JP2010522899A
Authority: JP
Inventors: パテル，サーバー; ワン，ジービー
Original assignee: アルカテル−ルーセントユーエスエーインコーポレーテッド
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-08-13
Also published as: EP2195997A1; EP2195997B1; US20090061820A1; CN101785277A; CN101785277B; KR20100065150A; JP2010538533A; KR101455891B1; US8265593B2; WO2009029169A1

Description

本発明は、拡張シーケンス番号を使用した無線通信の方法およびシステムに関する。

無線通信に関するセキュリティの方法および処理が近年進化した。特に、３ＧＣＤＭＡセキュリティに進化した２ＧＣＤＭＡセキュリティ、および３ＧＣＤＭＡセキュリティの同様の特性の多くは、以下に簡単に説明するように、現在ＩＭＳシステムに組み込まれている。

当技術分野ではよく知られているように、２ＧＣＤＭＡセキュリティには、セルラ認証および音声暗号化（ＣＡＶＥ）が含まれる。一般に２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルでは、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）またはネットワークの認証センター（ＡＣ）が、乱数および２次鍵（ＳＳＤ）を含むチャレンジを送信する。チャレンジは、一般にＡ鍵と呼ばれる６４ビットのルート鍵に基づくものであり、Ａ鍵はＨＬＲまたはＡＣに格納されている。チャレンジに応じて加入者の移動機が応答（ＡＵＴＨＲ）を提供する。移動機もまたＡ鍵を格納している。したがって、チャレンジから抜き出した乱数および２次鍵、ならびにＡ鍵に基づいてＣＡＶＥを使用する移動機が、ＡＵＴＨＲを用意する。ＡＵＴＨＲは、ＨＬＲに送り返され、ＨＬＲが移動機を認証できるようにする。従来の２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルは、一般に相互認証を行わない。２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルは当技術分野ではよく知られているので、簡潔にするために本明細書ではさらなる詳細を述べない。

従来の３ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルは、認証鍵合致（ＡＫＡ）に基づいており、通信が行われる前に（ｉ）移動機がネットワークを認証すること、および（ｉｉ）ネットワークが移動機を認証することを意味する相互認証を提供する。３ＧＣＤＭＡで使用されるよく知られているＡＫＡセキュリティプロトコルは、５つの部分に基づいている。５つの部分には、乱数ＲＡＮＤ、想定される応答ＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびネットワーク認証トークンＡＵＴＮが含まれる。従来のネットワーク認証トークンＡＵＴＮは、シーケンス番号ＳＱＮ、匿名鍵ＡＫ、認証管理フィールドＡＭＦ、およびメッセージ認証コードＭＡＣに基づいている。従来の３ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルでは、シーケンス番号が移動機のハードウェア識別子を含まないことに注意されたい。

図１は、ネットワークのＡＣによって行われることが可能である、従来のネットワーク認証トークンＡＵＴＮおよび従来のメッセージ認証ベクトルＡＶを作成する方法を示す図である。

図１に示すように、メッセージ認証コードＭＡＣは、秘密鍵Ｋ、認証管理フィールドＡＭＦ、シーケンス番号ＳＱＮ、および乱数ＲＡＮＤを処理するための関数ｆ１を使用して生成される。また図１は、従来の認証ベクトルＡＶの残りの成分が、秘密鍵Ｋおよび乱数ＲＡＮＤを処理するための関数ｆ２〜ｆ５を使用して作成され、それぞれ想定される応答ＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、および匿名鍵ＡＫを生成することを示している。関数ｆ１〜ｆ５は、当技術分野でよく知られている様々な関数とすることが可能であることを当業者は理解するものであり、したがって本明細書では簡潔にするために関数の詳細を省略する。

従来の認証ベクトルＡＶがネットワークのＡＣによって生成されると、認証ベクトルＡＶは、加入者の移動機にサービスを提供しているネットワークのサービングシステムに送信される。サービングシステムは、認証ベクトルＡＶからネットワーク認証トークンＡＵＴＮおよび乱数ＲＡＮＤを抜き出し、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮおよび乱数ＲＡＮＤを移動機に提供する。

図１に関して上述したように、ＡＵＴＮは、シーケンス番号ＳＱＮ、認証管理フィールドＡＭＦ、およびメッセージ認証コードＭＡＣを含んでいる。移動機は、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮからシーケンス番号ＳＱＮおよびメッセージ認証コードＭＡＣを抜き出し、シーケンス番号ＳＱＮおよびメッセージ認証コードＭＡＣに基づいてネットワークを認証する。

詳細には、移動機は、移動機に格納されたシーケンス番号ＳＱＮ、移動機に格納された秘密鍵Ｋ、ＡＭＦ、および乱数ＲＡＮＤに基づいて、独自のメッセージ認証コードＭＡＣを生成する。次に、移動機で生成されたメッセージ認証コードＭＡＣは、サービングシステムから受信されたネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抜き出されたＭＡＣと比較される。またさらに移動機は、ネットワーク認証トークンから抜き出されたシーケンス番号ＳＱＮが許容値であるかどうかを判定することができる。例えば移動機は、ネットワーク認証トークンから抜き出されたシーケンス番号が、シーケンス番号ＳＱＮを確認するための許容範囲内であるかどうかを判定する。移動機がネットワークを正常に認証する場合、移動機は応答ＲＥＳを用意し、ネットワークのサービングシステムにこの応答ＲＥＳを送り返す。ネットワークのサービングシステムは、次に想定される応答ＸＲＥＳを応答ＲＥＳと比較して移動機を認証し、それによって従来のＡＫＡセキュリティプロトコルによる相互認証を完了する。

認証プロセス中の移動機が、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抜き出されたメッセージ認証コードＭＡＣが移動機の中で生成されたＭＡＣと合致しないと判定する場合、移動機は、ネットワークのサービングシステムに失敗メッセージを送信する。さらに、認証プロセス中の移動機が、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮから抜き出されたＭＡＣ値は、移動機によって生成されたＭＡＣ値に合致するが、シーケンス番号ＳＱＮが許容範囲外であると判定する場合、移動機はネットワークに再同期メッセージを送信する。前述のように、３ＧＣＤＭＡで使用されるＡＫＡセキュリティプロトコルは、当技術分野でよく知られており、したがって簡潔にするために本明細書ではさらなる情報を提供しない。

従来のＩＭＳセキュリティプロトコルは、本質的に３ＧＣＤＭＡについて前述した５つの部分をベースとするＡＫＡセキュリティプロトコルを組み込んでいる。しかしながら、ＩＭＳセキュリティメカニズムでは、ＨＴＴＰＡＫＡダイジェストが、ＡＣと移動機の間の中間ネットワーク構成要素に配置される。例えば、ＨＴＴＰＡＫＡダイジェストは、ＩＭＳネットワークのＳ−ＣＳＣＦに含まれることが可能である。ＨＴＴＰＡＫＡダイジェストは、様々なＩＭＳネットワークの他の構成要素による処理に適切なフォーマットとなるように従来の認証ベクトルＡＶを再構成する。ＩＭＳネットワークで通常使用されるＨＴＴＰＡＫＡダイジェストおよびＡＫＡセキュリティプロトコルの特質についてのさらなる詳細は、２００６年１２月に公開された３ＧＰＰＴＳ３３．２０３ＶＴ．４．０標準の中に見られる。したがって、従来のＩＭＳセキュリティプロトコルのさらなる詳細は、簡潔にするために本明細書では省略する。

セキュリティプロトコルが、２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルから、従来のＩＭＳセキュリティプロトコルでも実装される３ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルに移行することによって進化した一方で、無線通信に使用されるハードウェア機器の一部は更新されていない、および／またはより高度に進化したプロトコルを処理する能力がない。例えば、２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルを処理するために使用されるハードウェアに大量の時間、研究、および金を投資した可能性がある一部の会社は、費用に関する様々な理由からハードウェアを更新しないことを選択している。例えば、携帯電話、ＰＤＡなど一部の無線機器は、２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルに関して述べたように、チャレンジから乱数ＲＡＮＤおよびシーケンス番号ＳＱＮを抜き出し、２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルと一致する応答ＡＵＴＨＲを提供することしかできない。したがって、一部の従来の２ＧＣＤＭＡハードウェア機器は、現在ＩＭＳネットワークを用いて相互に認証された通信チャネルを提供することができない。

例示的諸実施形態は、拡張シーケンス番号を使用して移動機とネットワークの間の通信を確立することに関連する方法および装置を提供する。例示的諸実施形態によれば、この拡張シーケンス番号は、移動機のハードウェア識別子の少なくとも一部を含む。

一例示的実施形態は、ネットワークと通信するために移動機によって行われる方法を提供する。この方法は、第１のメッセージ認証コード、ならびに第１のハードウェア識別子および第１のシーケンス番号を含む第１の拡張シーケンス番号を有するネットワーク認証トークンを受信することと、第１のメッセージ認証コードおよび第１のシーケンス番号に基づいてネットワークを認証することとを含む。移動機によって行われるこの方法はさらに、ネットワーク認証トークンから第１のメッセージ認証コードおよび第１の拡張シーケンス番号を抜き出すことと、乱数、第１の拡張シーケンス番号、および移動機に格納された鍵に基づいて第２のメッセージ認証コードを計算することと、第１の拡張シーケンス番号を分離して第１のハードウェア識別子および第１のシーケンス番号を取得することとを含む。

一例示的実施形態によれば、認証ステップは、第１のメッセージ認証コードを第２のメッセージ認証コードと、第１のハードウェア識別子を移動機に格納された第２のハードウェア識別子と、および第１のシーケンス番号を移動機に格納された第２のシーケンス番号と比較し、第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードに合致し、第１のハードウェア識別子が第２のハードウェア識別子に合致し、第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より大きい場合、ネットワークを認証する。

一例示的実施形態によれば、第１のハードウェア識別子は、ネットワークの加入者と関連付けられた移動機を指し、第２のハードウェア識別子は、ネットワーク認証トークンおよび乱数を受信した移動機を識別する。

一例示的実施形態によれば、移動機によって行われる方法はさらに、第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードに合致しないこと、第１のハードウェア識別子が第２のハードウェア識別子に合致しないこと、および第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より小さいこと、のうちの少なくとも１つの場合、再同期ペアを生成することと、この再同期ペアをネットワークに送信することとを含む。

一例示的実施形態によれば、移動機によって行われる方法はさらに、第１のプロトコルの再同期メッセージおよび第１のプロトコルのシーケンス番号のそれぞれに割り当てられたあらかじめ設定されたビット数を有する第１のプロトコル再同期ペアのビットを再割当てすることと、第１のプロトコル再同期ペアと同じビット数を有する第２の再同期ペアを送信することとを含む。再割当てステップにおいて再割当てされたビットは、第１のプロトコルのシーケンス番号より大きいビット数を有する第２の拡張シーケンス番号のビットとして使用される。

別の例示的実施形態は、移動機と通信するためにネットワークによって行われる方法を提供する。この方法は、乱数、および加入者と関連付けられた移動機のハードウェア識別子を含む第１の拡張シーケンス番号を有する認証トークンを送信することと、乱数の暗号変換および第２の拡張シーケンス番号を含む再同期ペアおよび再同期メッセージのうちの少なくとも１つである、送信ステップからの応答を受信することとを含む。

一例示的実施形態によれば、ネットワークによって行われるこの方法はさらに、ネットワーク認証トークンを含む第１の認証ベクトルを生成することを含む。第１の認証ベクトルは、乱数、想定される応答、暗号鍵、完全性鍵、および認証トークの連結である。

一例示的実施形態によれば、ネットワークによって行われるこの方法はさらに、送信ステップからの応答を想定される応答と比較することと、送信ステップからの応答が想定される応答に合致する場合、移動機を認証することとを含む。

一例示的実施形態によれば、ネットワークによって行われるこの方法はさらに、送信ステップからの応答を想定される応答と比較することと、送信ステップからの応答が想定される応答に合致しない場合、第２の拡張シーケンス番号を有する第２のネットワーク認証トークンを含む第２の認証ベクトルを生成することと、第２の認証トークンを移動機に送信することとを含む。

一例示的実施形態によれば、ネットワークによって行われるこの方法はさらに、送信ステップからの応答の中に含まれるインジケータを検出することと、応答が乱数の暗号変換であることをインジケータが示し、この乱数の暗号変換が想定される応答に合致する場合、移動機を認証することと、応答が再同期ペアであることをインジケータが示す場合、第２の拡張シーケンス番号を有する第２のネットワーク認証トークンを含む第２の認証ベクトルを生成することと、第２の認証トークンを移動機に送信することとを含む。

一例示的実施形態によれば、ネットワークによって行われる方法はさらに、第１のプロトコルのシーケンス番号およびメッセージ認証コードのそれぞれに割り当てられたあらかじめ設定されたビット数を有する、第１のプロトコルのネットワーク認証トークンのビットを再割当てすることと、第２のプロトコルのネットワーク認証トークンを含む認証ベクトルを生成することとを含む。第２のプロトコルのネットワーク認証トークンは、第１のプロトコルのネットワーク認証トークンと同じビット数を有し、再割当てされたビットは、第１のプロトコルのシーケンス番号より大きいビット数を有する第１の拡張シーケンス番号のビットとして使用される。

さらに別の例示的実施形態は、移動機とネットワークの間で相互に認証された通信チャネルを確立する方法を提供する。この方法は、（ａ）想定される応答、乱数、ならびに第１のメッセージ認証コードおよびネットワークによって移動機と関連付けられた第１のハードウェア識別子を有する第１の拡張シーケンス番号を含むネットワーク認証トークンを生成すること、（ｂ）乱数およびネットワーク認証トークンをネットワークから移動機に送信すること、（ｃ）乱数およびネットワーク認証トークンを移動機で受信すること、（ｄ）ネットワーク認証トークンに基づいてネットワークを認証すること、（ｅ）乱数の暗号変換を移動機からネットワークに送信すること、（ｆ）乱数の暗号変換が想定される応答に合致する場合、移動機を認証すること、（ｇ）移動局とネットワークの間で相互に認証されたチャネルを確立することを含む。

一例示的実施形態によれば、ネットワーク認証ステップ（ｄ）は、認証トークンから第１のメッセージ認証コード、および第１の拡張シーケンス番号を抜き出し、乱数、第１の拡張シーケンス番号、および移動機に格納された鍵に基づいて第２のメッセージ認証コードを計算し、第１のハードウェア識別子および第１のシーケンス番号を取得するために第１の拡張シーケンス番号を分離し、第１のメッセージ認証コードを第２のメッセージ認証コードと、第１のハードウェア識別子を移動機に格納された第２のハードウェア識別子と、第１のシーケンス番号と移動機に格納された第２のシーケンス番号とを比較し、第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードと合致し、第１のハードウェア識別子が第２のハードウェア識別子と合致し、ならびに第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より大きい場合、ネットワークを認証する。

一例示的実施形態によれば、相互に認証されたチャネルを確立する方法はさらに、第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードに合致しないこと、第１のハードウェア識別子が第２のハードウェア識別子に合致しないこと、および第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より小さいこと、のうちの少なくとも１つである場合、移動機およびネットワークを再同期することを含む。

一例示的実施形態によれば、再同期ステップは、第２のハードウェア識別子と第２のシーケンス番号を連結して第２の拡張シーケンス番号を作成することと、乱数、第２の拡張シーケンス番号、および移動機に格納された鍵に基づいて再同期メッセージを計算することと、この再同期メッセージを用いて第２の拡張シーケンス番号をグループ化して再同期ペアを生成することと、この再同期ペアを送信することと、第２の拡張シーケンス番号を使用して第２のネットワーク認証トークンを生成することと、ネットワーク認証トークンに第２のネットワーク認証トークンを代用する間、上記のステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すこととを含む。

別の例示的実施形態は、ネットワークと通信するために移動機によって行われる方法を提供する。この方法は、第１のメッセージ認証コード、ならびに第１のハードウェア識別子のハッシュおよび第１のシーケンス番号を含む第１の拡張シーケンス番号を有するネットワーク認証トークンを受信することと、第１のメッセージ認証コード、第１のハードウェア識別子のハッシュ、および第１のシーケンス番号に基づいてネットワークを認証することとを含む。

別の例示的実施形態は、移動機と通信するためにネットワークによって行われる方法を提供する。この方法は、乱数、および加入者と関連付けられた移動機の第１のハードウェア識別子のハッシュを含む第１の拡張シーケンス番号を有する認証トークンを送信することと、送信ステップからの応答を受信することとを含む。応答は、乱数の暗号変換、ならびに第２の拡張シーケンス番号および再同期メッセージを含む再同期ペアのうちの少なくとも１つである。

本発明は、本明細書で以下に記載する詳細な説明、および同様の要素が同様の参照符号で表される添付の図面からより十分に理解されるようになるであろうが、これらは単に説明の目的で提供されるものであり、したがって本発明を限定するものではない。

様々な従来のセキュリティプロトコルに使用されることが可能である従来の認証ベクトルおよび従来のネットワーク認証トークンを提供する方法を示す図である。一例示的実施形態による通信システムを示す図である。一例示的実施形態による移動機を示す図である。一例示的実施形態によるネットワーク認証トークンおよび認証ベクトルを生成する方法を示す図である。信号フロー図の一例示的実施形態を示す図である。ネットワークを認証するために移動機によって行われる方法の一例示的実施形態を示すフローチャートである。ネットワークを認証するために移動機によって行われる方法の一例示的実施形態を示すフローチャートである。移動機を認証するためにネットワークによって行われる方法の一例示的実施形態を示すフローチャートである。

図２は、少なくとも１つの移動局１００およびネットワーク２０を含む通信システム１０を示している。ネットワーク２０は、図２の実施形態で示される、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）の簡略部分に限定されるべきではないことを、当業者は理解するであろう。図２では、ＩＭＳネットワーク２０は、ＩＭＳホームシステム３００、ＩＭＳ在圏システム４００、および中間ＩＭＳコンポーネント２００を含んでいる。中間ＩＭＳコンポーネント２００は、単にネットワーク２０の中の一ブロックとして示されているが、中間ＩＭＳコンポーネント２００は、例えば移動機１００とＩＭＳホームシステム３００とＩＭＳ在圏システム４００との間に配置されたＰ−ＣＳＣＦおよびＩ−ＣＳＣＦ、ＨＳＳ、ならびにＳ−ＣＳＣＦを含むことができることを、当業者は理解するであろう。ＩＭＳホームシステム３００およびＩＭＳ在圏システム４００は、移動機１００にサービスを提供するために、直接にまたは中間ＩＭＳコンポーネント２００を介して互いと通信することができる。移動機の位置、移動機によって要求されるサービスのタイプなどより、ＩＭＳホームシステム３００とＩＭＳ在圏システム４００のどちらが要求されるサービスを移動機１００に提供するかが決まる可能性がある。

図２に関して記載する例示的実施形態によれば、ＩＭＳホームシステム３００は、認証センター３１０を含む。図２に示す認証センター３１０の簡略版は、メモリ３１２と、プロセッサ３１４と、トランシーバ３１６とを含む。明らかながら、認証センター３１０は、図２に示した簡略版より複雑であって、１つまたは複数のコンピュータシステムを含む場合があることを当業者には理解されるであろう。

図３は、移動機１００の一例示的実施形態を示している。図３に示すように、移動機１００は、取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭと、メモリ１２０と、プロセッサ１３０と、トランシーバ１４０とを含んでいる。移動機１００に含まれている取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭは、従来の取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭである。例えば、取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭは、２ＧＣＤＭＡセキュリティプロトコルにより機能するように開発されたモジュールである場合がある。したがって、取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭは、当業者にはよく知られているようにＭＩＮ／ＩＭＳＩ／ＴＭＳＩを格納することができるが、簡潔にするために本明細書ではさらに説明しない。移動機１００のメモリ１２０およびプロセッサ１３０が使用されて、図５の信号フロー図および図６Ａ、図６Ｂのフローチャートに関して以下に記載する方法の例示的諸実施形態を実行することが可能である。

本発明による認証のための方法の例示的諸実施形態を記載する前に、この方法に使用される拡張シーケンス番号の概論を図４に関して説明する。

例示的諸実施形態によれば、移動機１００および認証センター３１０は、移動機１００に含まれている従来の取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭ１１０の欠陥に対処するために追加機能を提供する。移動機１００の例示的実施形態および認証センター３１０の例示的実施形態は、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮを使用してこれを行う。一例示的実施形態による拡張シーケンス番号ＥＳＱＮは、すべての移動機について全世界的に非循環のシーケンス番号である。１つの例示的実施形態によれば、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮは、加入者の移動機１００のハードウェア識別子およびシーケンス番号ＳＱＮ’の一例示的実施形態を含む。詳細には、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮは、シーケンス番号ＳＱＮ’と連結された移動機１００のハードウェア識別子である。

ＥＳＱＮは加入者の移動機１００のハードウェア識別子を含んでおり、各移動機１００は異なるハードウェア識別子を有するので、ＥＳＱＮは移動機１００ごとに異なる。さらに、ＥＳＱＮは、シーケンス番号ＳＱＮ’を含んでいるので、ＥＳＱＮは、従来のＡＫＡセキュリティプロトコルでシーケンス番号ＳＱＮがインクリメントされる方法と同様に、各システムアクセスに対してインクリメントされることが可能である。言い換えれば、ＥＳＱＮは移動機１００内で繰り返されず、取外し可能ユーザ識別モジュールＲＵＩＭが挿入されている異なる移動機１００ごとに異なる。１つの例によれば、ＥＳＱＮは、５６ビットをハードウェア識別子に割り当てられ、４８ビットをシーケンス番号ＳＱＮ’の一例示的実施形態に割り当てられた１０４ビットを含んでいる。

一例示的実施形態によれば、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮに含まれるシーケンス番号ＳＱＮ’は、例えば移動機１００によって決定される時間に、またはカウンタ値に基づくことが可能である。時間に基づくシーケンス番号ＳＱＮ’は、例えば０．１秒とすることができるクロック値に基づいて決定され、２つのバッチ要求が同時に届かないようにする。時間に基づくシーケンス番号ＳＱＮ’の一例は４７ビットを含んでおり、４７ビットのうちの５ビットが配列管理に使用される。この例のシーケンス番号ＳＱＮ’は、およそ６５年の操作をサポートする。カウンタに基づくシーケンス番号ＳＱＮ’の一例は、最悪の場合のレートが１ＡＫＡ／秒、移動機１００の寿命が約１５年、様々な在圏ＩＭＳシステム４００からの要求のインターリーブを許可するためのメカニズムが使用されると仮定して、３４ビットを含み、３４ビットのうちの５ビットが必要となる。こうした２つの例で示されるように、シーケンス番号ＳＱＮ’用のビット数は、ＩＭＳネットワーク２０および／または移動機１００の特性によって変わる可能性がある。

図４は、認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態を生成するために、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮが認証センター３１０でどのように使用されることが可能であるかを示す図である。認証センター３１０のメモリ３１２は、認証ベクトルＡＶ’を生成するために認証センター３１０のプロセッサ３１４によって使用される、秘密鍵Ｋなどの様々な値およびｆ６〜ｆ１０で表される様々な関数を格納することができる。関数ｆ６〜ｆ１０は、当技術分野でよく知られている様々な関数であることが可能であることを当業者は理解するものであり、したがって本明細書では簡潔にするために関数の詳細を省略する。

図４に示すように、プロセッサ３１２は、秘密鍵Ｋ、認証メッセージフィールドＡＭＦ、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ、および乱数ＲＡＮＤを用いてプロセスｆ６を実行することによってメッセージ認証コードＭＡＣ’を生成する。さらにプロセッサ３１４は、プロセスｆ７を使用して秘密鍵Ｋおよび乱数ＲＡＮＤに基づいて想定される応答ＸＲＥＳを生成し、プロセスｆ８を用いて秘密鍵Ｋおよび乱数ＲＡＮＤに基づいて暗号鍵ＣＫを生成し、プロセスｆ９を使用して秘密鍵Ｋおよび乱数ＲＡＮＤに基づいて完全性鍵ＩＫを生成し、プロセスｆ１０を使用して秘密鍵Ｋおよび乱数ＲＡＮＤに基づいて匿名鍵ＡＫ’を生成する。プロセッサ３１４は、その後以下に示す式（１）を使用して認証トークンＡＵＴＮ’の一例示的実施形態を生成することができる。

このように一例示的実施形態による認証ベクトルＡＶ’は、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ、匿名鍵ＡＫ’、認証メッセージフィールドＡＭＦ、およびメッセージ認証コードＭＡＣ’に基づいている。

さらにまたプロセッサ３１４は、以下に示す式（２）に基づいて認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態を計算する。
ＡＶ’：＝ＲＡＮＤ‖ＸＲＥＳ‖ＣＫ‖ＩＫ‖ＡＵＴＮ’ （２）

式２に示すように、認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態は、乱数ＲＡＮＤ、想定される応答ＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’の連結とすることが可能である。

図５は、一例示的実施形態による移動機１００、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａ、およびＩＭＳホームシステム３００間の通信を示している信号フロー図である。中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、図５に関して以下に記載する例示的実施形態におけるサービングシステムとみなされるＩＭＳ在圏システム４００を、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａが含んでいるとみなされる点で、図２に示す中間ＩＭＳコンポーネント２００とはわずかに異なる。ＩＭＳ在圏システム４００に加えて、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａはさらに、例えばＰ−ＣＳＣＦ、Ｉ−ＣＳＣＦ、ＨＳＳ、Ｓ−ＣＳＣＦを含むことができる。

図５は、サービスを要求してＩＭＳホームシステム３００にサービス要求を送信している移動機１００を示している（１）。このサービス要求への応答では、ＩＭＳホームシステム３００は、図４に関して前述したように、認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態を生成する。

ＩＭＳホームシステム３００が認証ベクトルＡＶ’を生成すると、ＩＭＳホームシステム３００は認証ベクトルＡＶ’を中間ＩＭＳコンポーネント２００ａに提供する（２）。次に中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、認証ベクトルＡＶ’を処理して認証ベクトルＡＶ’から乱数ＲＡＮＤ、想定される応答ＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’を抜き出す。中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から拡張シーケンス番号ＥＳＱＮおよび第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’を決定し、想定される応答ＸＲＥＳ、暗号鍵ＣＫ、および完全性鍵ＩＫを格納し、これらは移動機１００から受信されるその後の応答を処理するために使用される。

中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、移動機１００にネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤを提供する（３）。移動機１００は、ＩＭＳネットワーク２０を認証するために、ネットワーク認証ベクトルＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤを受信して処理する。

図６Ａおよび図６Ｂに示すフロー図は、ＩＭＳネットワーク２０を認証するために移動機１００によって行われる方法の例示的実施形態を示している。図６ＡのステップＳ１００では、移動機１００のトランシーバ１４０が、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａからネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤ_Ｎを受信する。トランシーバ１４０は、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤ_Ｎをプロセッサ１３０に提供する、および／またはネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤ_Ｎをプロセッサ１３０によってアクセス可能なメモリ１２０に格納することができる。

ステップＳ１０５では、移動機１００は、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎ、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎ、および認証メッセージフィールドＡＭＦを抜き出す。詳細には、プロセッサ１３０が、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎ、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎ、および認証メッセージフィールドＡＭＦを抜き出して、移動機１００のメモリ１２０に第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎ、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎ、および認証メッセージフィールドＡＭＦを格納する。

図６ＡのステップＳ１１０では、移動機１００は第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥを計算する。第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥは、取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭに格納された秘密鍵Ｋ、ネットワーク２０によって受信された乱数ＲＡＮＤ_Ｎ、ならびにステップＳ１０５においてネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から抜き出された第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎおよび認証メッセージフィールドＡＭＦを使用して計算される。例えばプロセッサ１３０は、図４の説明で前述した関数ｆ６を使用して、秘密鍵ｋ、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎ、乱数ＲＡＮＤ_Ｎ、および認証メッセージフィールドＡＭＦを結合し、第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥを生成する。

ステップＳ１１５では、移動機１００は、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎが第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致するかどうかを判定する。移動機１００のプロセッサ１３０が、この判定を行うことができる。移動機１００のプロセッサ１３０の判定に基づいて、プロセッサ１３０はステップＳ１２０またはステップＳ１５５を行うことができる。詳細には、プロセッサ１３０が、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎが第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致すると判定する場合、プロセッサ１３０はステップＳ１２０を行うが、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎが第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致しないと判定する場合、プロセッサはステップＳ１５５を行う。ステップＳ１５５は、図６Ｂに関して以下にさらに詳細に説明するので、一例示的実施形態のこの説明は、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎが第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致するという仮定の下に進める。別の例示的実施形態によれば、移動機１００が、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎは第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致しないと判定する場合、失敗信号がネットワーク２０に送信されることに注意されたい。さらに、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎおよび第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥを計算するために使用されるすべての変数は、それぞれの秘密鍵Ｋ_ＮおよびＫ_ＭＥならびに関数以外は同じものであるので、ネットワーク２０の１つまたは複数の構成要素および／または移動機１００が動作不良を起こして、再同期できない可能性が増大する。

ステップＳ１２０では、移動機１００は、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から抜き出された第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎを処理する。例えばプロセッサ１３０は、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎを第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎと第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎに分離する。第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎは、ネットワーク２０がＩＭＳサービスの加入者と関連付けるハードウェア識別子である。例えば、加入者がサービスに登録しているとき、加入者はＩＭＳホームシステム３００の認証センター３１０に加入者の移動機のハードウェア識別子を提供することができ、認証センターは、例えばメモリ３１４に格納された加入者プロファイルにこの情報を格納することができる。

ステップＳ１２５では、移動機１００は第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎを第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥと比較する。第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥは、使用される加入者によって使用される取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭが挿入される移動機１００のハードウェア識別子である。プロセッサ１３０は、メモリ１２０から第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥを取得し、取得された第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥを第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎと比較することができる。

ステップＳ１３０では、移動機１００は第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎから取得された第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎを第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥと比較する。プロセッサ１３０は、メモリ１４０から第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥを取得し、取得された第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥを第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎと比較することができる。

ステップＳ１３５では、移動機１００は第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致するかどうか判定する。プロセッサ１３０は、メモリ１４０に格納された値を取得することによって、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎと第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥが共に合致するかどうかを判定することができる。例えば、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致するとステップＳ１３５が示す場合、メモリ１２０に１が格納されることが可能であり、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致しない場合、メモリ１４０に０が格納されることが可能である。第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致するとプロセッサ１３０が判定する場合、プロセッサ１３０はステップＳ１４０を行うが、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎがハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致しないと判定する場合、プロセッサはステップＳ１５５を行う。一例示的実施形態のこの説明は、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥに合致するという仮定の下に進める。

図６ＢのステップＳ１４０では、移動機１００は、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎから取得された第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥより大きいかどうかを判定する。第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥは、移動機１００のメモリ１２０に格納され、前述のように時間またはカウンタ値に基づく場合がある。第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎがメモリ１２０に格納されている第２のシーケンス番号のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥより大きい場合、プロセッサ１３０は、第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが有効なシーケンス番号であると判定する。さらに、第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎがメモリ１２０に格納されている第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥより小さい場合、プロセッサ１３０は、第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが無効のシーケンス番号であると判定する。第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが有効なシーケンス番号であると判定される場合、第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎはプロセッサ１３０によってメモリ１２０に格納され、次にネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤ_Ｎが中間ＩＭＳコンポーネント２００ａから受信されるプロセスにおいて、第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥとして使用されることが可能である。

図６Ｂに示すように、移動機１００が、第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが有効なシーケンス番号であると判定する場合、移動機１００はステップＳ１４５を行う。ステップＳ１４５では、移動機１００は応答メッセージＲＥＳを生成する。例えばプロセッサ１３０が、関数ｆ７を使用して、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａから受信した乱数ＲＡＮＤ_Ｎを取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭに格納された秘密鍵Ｋ_ＭＥと結合することによって、応答メッセージＲＥＳを生成する。関数ｆ７については、図４に関して前述した。

ステップＳ１５０では、移動機１００がＩＭＳネットワーク２０に応答メッセージＲＥＳを送信する。例えばトランシーバ１４０が、ＩＭＳネットワーク２０の中間ＩＭＳコンポーネント２００ａに応答メッセージＲＥＳを送信する。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、移動機１００が、（ｉ）第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎが第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥに合致しないこと、（ｉｉ）第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎが第２のハードウェアＩＤ_ＭＥに合致しないこと、および（ｉｉｉ）第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎが第２のシーケンス番号ＳＱＮ’_ＭＥより大きくないこと、のうちの少なくとも１つであると判定する場合、移動機１００はステップＳ１５５を行う。

例えば、取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭが第１の移動機から取り外されて、第１の移動機とは異なる第２の移動機に配置されるとき、条件（ｉｉ）が満たされる。第１および第２の移動機のハードウェア識別子は異なるので、ネットワーク２０は、加入者がＩＭＳサービスを最初に登録したときに加入者によって使用された移動機であった第１の移動機のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎを使用することになり、第２の移動機によって使用されるハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥは、取外し可能ユニット識別モジュールＲＵＩＭを含む第２の移動機のハードウェア識別子である。

さらに図６Ｂを参照すると、移動機１００は、ステップＳ１５５における再同期メッセージＭＡＣＳと第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥとを含む再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）を生成する。再同期メッセージＭＡＣＳは、第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥと同様の方法で計算される。しかしながら、再同期メッセージＭＡＣＳは、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から取得される第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎの代わりに第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥを含む。再同期メッセージＭＡＣＳを生成するために、移動機１００のプロセッサ１３０は、第１のメッセージ認証コードＭＡＣ’_Ｎおよび第２のメッセージ認証コードＭＡＣ’_ＭＥを計算するために使用される関数ｆ６とは異なる関数ｆ６＊を使用して、第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥを乱数ＲＡＮＤ_Ｎおよび認証管理フィールドＡＭＦと結合する。

図６ＢのステップＳ１６０では、移動機１００は、生成した再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）をＩＭＳネットワーク２０に送信する。例えば、移動機１００のトランシーバ１４０は、再同期メッセージＭＡＣＳと第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥとを含む再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）をＩＭＳネットワーク２０の中間ＩＭＳコンポーネント２００ａに送信する。

図５に戻ると、移動機１００からＩＭＳネットワーク２０の中間ＩＭＳコンポーネント２００ａへ応答が送信される（４）。一例示的実施形態によれば、応答は、図６ＢのステップＳ１４５で生成された応答メッセージＲＥＳか、図６ＢのステップＳ１５５で生成された再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）である。

図７は、ＩＭＳネットワーク２０によって行われる方法の一例示的実施形態を示すフロー図である。図７のステップＳ２００では、ＩＭＳネットワーク２０は、移動機１００によって送信された応答を受信する。例えば、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、移動機１００のトランシーバ１４０によって送信された応答を受信する。

図７のステップＳ２１０では、ＩＭＳネットワーク２０は、受信した応答を認証ベクトルＡＶ’からあらかじめ取得された想定される応答ＸＲＥＳと比較する。例えば、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、受信した応答ＲＥＳを、ＩＭＳホームシステム３００によって提供された認証ベクトルＡＶ’からあらかじめ抜き出された想定される応答ＸＲＥＳと比較する。ステップＳ２１０は受信した応答と想定される応答ＸＲＥＳとの実際の比較を示しているが、代替的実施形態は、受信した応答に含まれるインジケータを検出し、インジケータから受信した応答が応答メッセージＲＥＳであるか、再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）であるかを判定することに注意されたい。

ＩＭＳネットワーク２０が図７に示したステップＳ２２０を行うと仮定すると、受信した応答は想定される応答ＸＲＥＳに合致する。受信した応答が応答メッセージＲＥＳである場合、受信した応答が想定される応答ＸＲＥＳに合致する可能性がある。ステップＳ２２０では、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、移動機１００とＩＭＳサービングシステムによって様々なサービスが提供可能なネットワーク２０との間に相互に認証された通信チャネルを確立する。ＩＭＳサービングシステムは、ＩＭＳホームシステム３００またはＩＭＳ在圏システム４００である可能姓がある。しかしながら、前述のようにこの例示的実施形態のサービングシステムは、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａに含まれているＩＭＳ在圏システム４００であるとみなされる。相互に認証された通信チャネルの確立は、図５に（５ａ）で表されている。少なくとも一部には移動機１００とネットワーク２０の両方が暗号鍵ＣＫおよび完全性鍵ＩＫを所有するという理由で、相互に認証された通信チャネルを介して安全な通信が提供される。

あるいはＩＭＳネットワーク２０は、受信した応答が想定される応答ＸＲＥＳに合致しないときステップＳ２３０を行う。例えば、受信した応答が再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）である場合、ＩＭＳネットワーク２０の中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、受信した応答が想定される応答ＸＲＥＳに合致しないと判定する。

ステップＳ２３０では、ＩＭＳネットワーク２０は、再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）に含まれている第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥに基づいて別の認証ベクトルＡＶ”を計算する。例えば、図５に戻ると、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａは、認証管理フィールドＡＭＦおよび乱数ＲＡＮＤ_Ｎと共に再同期ペアＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）をＩＭＳホームシステム３００に送信する（５ｂ）。ＩＭＳホームシステム３００は、図４に関して前述したように、再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）から第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥを抜き出し、乱数ＲＡＮＤ_Ｎ、認証メッセージフィールドＡＭＦ、および秘密鍵Ｋ_Ｎを使用して認証ベクトルＡＶ”を生成する。図５の信号図ならびに図６Ａ、図６Ｂ、および図７のフローチャートで示した前述のステップは、その後必要に応じて繰り返される。

上述のように、例示的諸実施形態は、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮを使用してホームＩＭＳシステム３００および／または在圏ＩＭＳシステム４００の間に相互認証チャネルを確立する。さらに拡張シーケンス番号ＥＳＱＮは、シーケンス番号ＳＱＮと連結されたハードウェア識別子とすることができる。したがって、ハードウェア識別子が５６ビットである場合、拡張シーケンス番号ＥＳＱＮは従来のシーケンス番号より長い５６ビットである。

したがって、以下に記載するさらなる例示的諸実施形態は、ＥＳＱＮの増加した長さを補うことに向けられる。

図５に戻ると、信号（３）は、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａが移動機１００に送信する認証トークンＡＵＴＮ’および乱数ＲＡＮＤを示している。次の例示的実施形態では、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａが、移動機１００に送信されることが可能である限定ビット数を有すると仮定する。この限定ビット数は、本開示の背景技術の項目に記載したＩＭＳセキュリティプロトコルなど従来の方法で使用される乱数ＲＡＮＤおよび認証トークンＡＵＴＮを送信するために必要とされるビット数に対応する。例えば、限定ビット数が２００ビットであり、そのうちの８０ビットが乱数ＲＡＮＤに割り当てられ、残りの１２０ビットが認証トークンＡＵＴＮに割り当てられると仮定する。この例では、認証トークンの１２０ビットは次のように割り当てられる：４８ビットが従来のシーケンス番号ＳＱＮ（または匿名鍵ＡＫでマスクされたシーケンス番号ＳＱＮ）に割り当てられ、１６ビットがＡＭＦに割り当てられ、５６ビットがメッセージ認証コードＭＡＣに割り当てられる。

上記の仮定に基づき、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａが図５、図６Ａ、図６Ｂ、および７に関して説明した例示的諸実施形態により実行するために、移動機１００および認証センター３１０は、ハードウェア識別子のビットが送信に含まれることが可能になるように限定ビット数を再割当てする。さらに、ハードウェア識別子は５６ビットであり、したがって２００ビットのうちの５６ビット、すなわちこの限定数のビットが再割当てされなければならないと仮定する。

ビットを再割当てする一例では、認証センター３１０が、シーケンス番号ＳＱＮにもともと割り当てられた４８ビットではなく認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態の３４ビットのシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎしか含まず、それによって１４ビットをハードウェア識別子ＩＤ_Ｎに再割当てする。さらに、認証センター３１０は、シーケンス番号ＳＱＮにもともと割り当てられた８０ビットではなく認証ベクトルＡＶ’の一例示的実施形態の３８ビットの乱数ＲＡＮＤしか含まず、それによって４２ビットをハードウェア識別子ＩＤ_Ｎに再割当てすることができる。このように、シーケンス番号ＳＱＮのビット数を１４削減すること、および乱数のビット数を４２ビット削減することによって、５６ビットが認証センター３１０によってハードウェア識別子に再割当てされる。

ビットを再割当てする別の例では、移動機１００は、本発明の例示的諸実施形態の再同期ペア（ＭＡＣＳ，ＥＳＱＮ_ＭＥ）に含まれる第２の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_ＭＥに含まれるハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥのビットに対応するために、従来のＩＭＳセキュリティプロトコルで使用される従来の再同期メッセージに割り当てられるビットを再割当てすることができる。

さらに別の例示的実施形態では、中間ＩＭＳコンポーネント２００ａが移動機１００に送信可能な限定ビット数を有すると仮定すると、ネットワーク認証ベクトルＡＶ’に含まれる第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎは、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎのハッシュを含む。図６ＡのステップＳ１２０に戻ると、移動機１００は、ネットワーク認証トークンＡＵＴＮ’から抜き出された第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎを処理する。第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎが、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎの代わりに第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎのハッシュを含む場合、プロセッサ１３０は、第１の拡張シーケンス番号ＥＳＱＮ_Ｎを第１のシーケンス番号ＳＱＮ’_Ｎと第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎのハッシュとに分ける。プロセッサは次に、移動機１００のメモリ１２０から第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥを取得し、第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎをハッシュするためにネットワーク２０によって使用された同じハッシュ関数を使用して第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥを処理し、移動機１００によって生成された第２のハードウェア識別子ＩＤ_ＭＥをネットワーク２０によって提供される第１のハードウェア識別子ＩＤ_Ｎのハッシュと比較する。

本発明を上記のように説明しているが、同様のことが様々な方法で変更可能であることは明らかである。このような変形物は、本発明の趣旨および範囲からの逸脱とみなされるべきではなく、当業者には明らかであるようなすべての変更形態は、本発明の範囲内に含まれるものとする。

Claims

ネットワークと通信するために移動機によって行われる方法であって、
第１のメッセージ認証コードならびに第１のハードウェア識別子および第１のシーケンス番号を含む第１の拡張シーケンス番号を含むネットワーク認証トークンと乱数とを受信することと、
第１のメッセージ認証コード、第１のハードウェア識別子、および第１のシーケンス番号に基づいてネットワークを認証することを含み、
該認証することは、
第１のメッセージ認証コードおよび第１の拡張シーケンス番号をネットワーク認証トークンから抜き出すことと、
乱数、第１の拡張シーケンス番号、および移動機に格納された鍵に基づいて第２のメッセージ認証コードを計算することと、
第１のハードウェア識別子および第１のシーケンス番号を取得するために第１の拡張シーケンス番号を処理することと、
第１のメッセージ認証コードを第２のメッセージ認証コードと、第１のハードウェア識別子を移動機に格納された第２のハードウェア識別子と、第１のシーケンス番号を移動機に格納された第２のシーケンス番号と比較することと、
第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードに合致し、第１のハードウェア識別子が第２のハーウェア識別子に合致し、第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より大きい場合、ネットワークを認証することと、
を含む、方法。
第１のハードウェア識別子がネットワークの加入者と関連付けられた移動機を指し、第２のハードウェア識別子がネットワーク認証トークンおよび乱数を受信した移動機を識別する、請求項１に記載の方法。
移動機に挿入された取外し可能ユニット識別モジュールに格納された鍵を取得することと、
取得した秘密鍵を使用して乱数の暗号変換を行うことと、
認証ステップがネットワークを認証する場合、応答として乱数の暗号変換を送信することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
第１のメッセージ認証コードが第２のメッセージ認証コードに合致しないこと、第１のハードウェア識別子が第２のハードウェア識別子に合致しないこと、第１のシーケンス番号が第２のシーケンス番号より小さいこと、のうちの少なくとも１つの場合、再同期ペアを生成することと、
再同期ペアをネットワークに送信することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
第１のプロトコルの再同期メッセージおよび第１のプロトコルのシーケンス番号のそれぞれに割り当てられたあらかじめ設定されたビット数を有する第１のプロトコルの再同期ペアのビットを再割当てすることと、
再割当てステップにおいて再割当てされ、第１のプロトコルのシーケンス番号より大きいビット数を有する第２の拡張シーケンス番号のビットとして使用される、第１のプロトコルの再同期ペアと同じビット数を有する第２の再同期ペアを送信することとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
移動機と通信するためにネットワークによって行われる方法であって、
ネットワーク認証トークンを含む第１の認証ベクトルであって、乱数、想定される応答、暗号鍵、完全性鍵、および認証トークンの連結である、第１の認証ベクトルを生成することと、
乱数と、加入者と関連付けられた移動機のハードウェア識別子を含む第１の拡張シーケンス番号を含む認証トークンとを移動機に送信することと、
乱数の暗号変換、ならびに第２の拡張シーケンス番号および再同期メッセージを含む再同期ペアのうちの少なくとも１つである応答を送信ステップから受信することと、
送信ステップからの応答を想定される応答と比較することと、
送信ステップからの応答が想定される応答に合致しない場合、第２の拡張シーケンス番号を有する第２のネットワーク認証トークンを含む第２の認証ベクトルを生成し、送信ステップからの応答が想定される応答に合致する場合、移動機を認証することと
を含む、方法。
第１のプロトコルのシーケンス番号、認証メッセージフィールド、およびメッセージ認証コードのそれぞれに割り当てられたあらかじめ設定されたビット数を有する第１のプロトコルのネットワーク認証トークンのビットを再割当てすることと、
第２の認証ベクトルを生成することをさらに含み、第２のネットワーク認証トークンが第２のプロトコルのネットワーク認証トークンであり、第２のネットワーク認証トークンが第１のプロトコルのネットワーク認証トークンと同じビット数を有し、再割当てされたビットが第１のプロトコルのシーケンス番号より大きいビット数を有する第１の拡張シーケンス番号のビットとして使用され、
さらに、
送信するステップが、ネットワーク認証トークンとして第２のネットワーク認証トークンを送信する、ことを含む、請求項６に記載の方法。