JP5996784B2 - プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイスのための安全な通信 - Google Patents

プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイスのための安全な通信 Download PDF

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Description

本分野は、プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイスに関連する、通信セキュリティに関する。
従来のブロードバンド通信ネットワーク設計は、ユーザのトラフィックが常にネットワークコアのインフラストラクチャ（すなわち、コアネットワークまたはＣＮ）を通過するように、ユーザ間の通信サービスを可能にすることに焦点を合わせてきた。例えば、その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれる、３ＧＰＰ ＴＳ ２３．４０１， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ （ＧＰＲＳ） ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ （Ｅ−ＵＴＲＡＮ） ａｃｃｅｓｓ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）を参照されたい。
そのような設計手法は、ユーザ機器（ＵＥ）を認証し、（例えば、エアーインターフェイス上の帯域消費および経時的にアップロード／ダウンロードされたデータトラフィックの量などの）リソース利用に関しユーザの挙動を追跡する能力などの、いくつかのユーザ管理の恩恵をネットワークオペレータに与える。
加えて、トラフィックにブロードバンドネットワークのコアを通過させることは、法的機関によるデータおよび／または音声通話の、合法的傍受（ＬＩ）のサポートを可能にする。これは、ＣＮがユーザトラフィックへの明確なアクセスを有し（なぜならば、そのようなトラフィックはコアを通過する）、したがって、要求に応じて、ＬＩエンティティに、特定のユーザ間で交換されるトラフィックを取得するためのメカニズムを提供しうるからである。例えば、その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれる、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０７， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）、および３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０８， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｈａｎｄｏｖｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ （ＬＩ） （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）を参照されたい。
３ＧＰＰ ＴＳ ２３．４０１， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ （ＧＰＲＳ） ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ （Ｅ−ＵＴＲＡＮ） ａｃｃｅｓｓ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１） ３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０７， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１） ３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０８， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｈａｎｄｏｖｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ （ＬＩ） （Ｒｅｌｅａｓｅ １１） ３ＧＰＰ ＴＲ ２２．８０３， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ ＳＡ； Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ （ＰｒｏＳｅ） （Ｒｅｌｅａｓｅ １２） ３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１） ３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３ＧＰＰ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （ＳＡＥ）； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１） ＳＨＡ−２５６， Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ Ｇｒｏｕｐ， "Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ｓｔａｎｄａｒｄ"， Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １８０−２， Ａｕｇｕｓｔ ２００２， ｗｉｔｈ Ｃｈａｎｇｅ Ｎｏｔｉｃｅ １， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００４
本発明の実施形態は、通信システム内でプロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイス間に、安全な通信を確立するための技法を提供する。
例えば、本発明の一実施形態では、通信システム内で安全な通信を提供するための方法は、以下のステップを含む。少なくとも１つのキーがアクセスネットワークの少なくとも１つのネットワーク要素から第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに送信される。第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスは、アクセスネットワークを利用して通信システムにアクセスし、キーが送信される前にアクセスネットワークによって認証される。互いが近接しているとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、互いに安全に通信するために、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスによって、キーが使用可能である。
本発明の別の実施形態では、通信システム内で安全な通信を提供するための方法は、以下のステップを含む。少なくとも１つのキーが、第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに送信される、アクセスネットワークの少なくとも１つのネットワーク要素から第１のコンピューティングデバイスで受信される。第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスは、アクセスネットワークを利用して通信システムにアクセスし、キーが送信される前にアクセスネットワークによって認証される。第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いに近接しているとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、第２のコンピューティングデバイスと安全に通信するために、第１のコンピューティングデバイスによって、キーが利用される。
有利なことに、本発明の技法は、通信システムで、プロキシミティデバイス間（すなわち、プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイス）に安全な通信を提供する。
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と関連付けて読まれることとなる、それらの例示的な実施形態の、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
従来型に基づいたシナリオでのブロードバンド通信システム内のユーザプレーントラフィックの通過を示す図である。 プロキシミティサービスに基づいたシナリオでのブロードバンド通信システム内のユーザプレーントラフィックの通過を示す図である。 本発明の実施形態による、プロキシミティサービスに基づいたキー導出および分配プロトコルを示す図である。 本発明の別の実施形態による、プロキシミティサービスに基づいたキー導出および分配プロトコルを示す図である。 本発明の実施形態による、合法的傍受動作の存在による、プロキシミティサービスに基づいた安全な通信の方法論を示す図である。 本発明の１つまたは複数の実施形態による、方法論およびプロトコルのうちの１つまたは複数を実装するのに好適な、通信システムおよびコンピューティングデバイスの一部のハードウェアアーキテクチャを示す図である。
本発明の実施形態が、例示的な通信プロトコルのコンテキストで、下記に記載されることになる。しかし、本発明の実施形態は、いかなる特定の通信プロトコルにも限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明の実施形態は、プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイス間に安全な通信を提供することが望ましい、任意の好適な通信環境に適用可能である。
本明細書で使用する場合、用語「キー」は、限定するものではないが、エンティティ認証、プライバシー、メッセージ完全性などのために、暗号プロトコルへの入力として一般的に規定される。
本明細書で使用する場合、「安全な関係」という語句は、一般的に、２つ以上の当事者および／またはデバイスが通信する通信環境における安全の規定のことをいう。一実施形態では、安全の規定とは、限定するものでではないが、セッションキーが挙げられる。
本明細書で使用するフレーズ「プロキシミティサービス」は、一般的に、互いに近接するコンピューティングデバイス間のネットワーク制御される発見および通信として規定され、そのため、ユーザトラフィックは、ネットワークを介するよりもデバイス間を流れる。互いに近接するとは、一般的に、通信がネットワークを通らずに、デバイス間で通信が可能な互いの距離範囲に（すなわち、互いのカバレージ範囲内に）デバイスがあることをいう。
従来型に基づく手法のように、ユーザトラフィックを常にＣＮを通るように強制することは、一定の配備のシナリオで、著しい制限およびオーバヘッドをもたらすことが認識される。図１Ａは、そのような従来型に基づくシナリオにおけるブロードバンド通信システム内のユーザプレーントラフィックの通過を図示する。図に描かれたブロードバンド通信システムは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワークである。知られているように、ＬＴＥは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）により発展された第４世代（４Ｇ）ネットワークである。
同じｅＮＢ基地局（ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ）１０４に接続された、同じロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワーク１００の２つの加入者デバイス、すなわち、アリス１０２−Ａおよびボブ１０２−Ｂが、ＬＴＥネットワークを介してビデオ通話を開始できるように、データ通信セッションを確立することを希望する場合を考えよう。参照番号１０２−Ａおよび１０２−Ｂは、本明細書で、デバイス、コンピューティングデバイス、通信デバイス、加入者デバイス、エンドユーザデバイス、ユーザ機器（ＵＥ）などと、代替的に呼ばれうることに留意されたい。単に例として、デバイス１０２−Ａおよび１０２−Ｂは、限定するものではないが、セルラ電話、ラップトップ、タブレットなどの、移動体エンドユーザデバイスであってよい。
従来型のＬＴＥの設定では、図１Ａに示されるように、アリス（デバイス１０２−Ａ）のパケットとボブ（デバイス１０２−Ｂ）のパケットは、ＬＴＥコアネットワーク（ＣＮ）１０５を介して交換される、すなわち、サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１０６ およびパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）１０８を通過することになる。アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）は互いの伝送範囲内であるが、アリスのパケットはｅＮＢ１０４を介して（典型的にはＰＧＷ１０８まで）進み、そこからアリスのパケットは同じｅＮＢ１０４に戻ってボブに配信されることに留意されたい。（隣のユーザ間の）複数のそのような通信が同時に発生する可能性があるとすると、コアを介するそのようなトラフィックの通過を強制することは、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）エンティティ（例えば、ｅＮＢ）およびＣＮエンティティ（例えば、ＳＧＷおよびＰＧＷ）の両方の利用を増加させ、さらに、バックホールおよび無線帯域幅の両方の過剰な量を消費する。
アリス（デバイス１０２−Ａ）とボブ（デバイス１０２−Ｂ）が「隣人」（すなわち、互いのカバレージ範囲内）である場合の配備シナリオでは、その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれる３ＧＰＰ ＴＲ ２２．８０３， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ ＳＡ； Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ （ＰｒｏＳｅ） （Ｒｅｌｅａｓｅ １２）に記載されたもののようなプロキシミティサービス（ＰｒｏＳｅ）は、アリスとボブの間で（または、２つ以上のユーザのグループ間でさえ）、直接デバイス−デバイス（Ｄ２Ｄ）トラフィックセッションの確立およびデータ交換を可能にすることにより、チャネル容量を増加させる。図１Ｂは、プロキシミティサービスに基づいたシナリオでのＬＴＥネットワーク１００内のユーザプレーントラフィックの通過を図示する。デバイス１０２−Ａおよび１０２−Ｂは、プロキシミティサービスに基づいた（ＰｒｏＳｅ）機能で作動されるとき、「プロキシミティデバイス」とも呼ばれうることに留意されたい。
ＰｒｏＳｅで認めることができるように、アリス（デバイス１０２−Ａ）は、ＲＡＮまたはＣＮインフラストラクチャのいずれに関与する必要なしに、エアーインターフェイスを介してボブ（デバイス１０２−Ｂ）に直接パケットを送信する。これは、２つの主な利点を提供する。（ｉ）データトラフィック管理動作に関して、ネットワークをオフロードする。（ｉｉ）アリスｅＮＢおよび／またはボブｅＮＢリンクよりも高いパケット配信比（ＰＤＲ）をアリスとボブ間の直接データリンクが維持するときに、エンドユーザのスループットを増加することができる。それによって、ＰｒｏＳｅは、限定するものではないが、リアルタイム映像ストリーミングおよびオンラインゲームなどの、高速移動体インターネットアプリケーションを可能にする。
しかし、ＰｒｏＳｅ通信は、従来型のブロードバンドネットワーク配備では存在しない、いくつかの重要な安全上の問題点をもたらすことが認識される。
ｉ 従来型の設定では、セルラネットワークは、アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）と個別に相互認証を実施し、それらの各々と別個で、一意の安全性証明（例えば、セッションキー）をさらに確立する。例えば、その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれる、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）、および３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３ＧＰＰ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （ＳＡＥ）； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）を参照されたい。確立されたキーは、制御信号伝達（例えば、非アクセス層（ＮＡＳ）信号伝達）を保護するために使用され、任意選択で、ｅＮＢと各ＵＥの間の、エアーインターフェイスを介したトラフィックを保護するために使用されうる。確立された安全性証明は、別個で一意であるので、アリスおよびボブは互いのセッションキーを知らない。しかし、ＰｒｏＳｅを用いて上記に記載されたように、アリスとボブは、直接通信し、ネットワークを介さない。したがって、アリスおよびボブの両方に知られるセッションキーを使用する、アリスとボブの間の直接通信が安全になされる方法が必要であることが認識される。さもなければ、アリスおよびボブは、彼らの交換したパケットデータについて、暗号化および復号化などの暗号学的操作を実施することができない。
ｉｉ ３Ｇおよび４Ｇネットワーク規格（例えば、上記に記載のような、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２および３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１を参照）は、ＵＥとネットワークの間の認証期間に確立されたセッションキーの使用によって、ＲＡＮがアップリンクトラフィックのソース（接続されたＵＥ）を検証しうる機能を指定する。これで、認証されたＵＥのみが許可された無線帯域幅を使用することを認可されることを、ネットワークが保証されうる。しかし、ＰｒｏＳｅを用いて、ユーザプレーン（ＵＰ）トラフィックは、ＵＥ間の直接無線リンクを介して流れる。その結果として、各ＵＥは、依然としてネットワークによって認証されうるが、ＰｒｏＳｅ通信に関与するＵＥがそうするために実際に認可されているかどうかを決定するすべを各ＵＥは有していない。これは、トラフィックがＲＡＮまたはコアエンティティを流れないとすると、ネットワークは、ＰｒｏＳｅを用いて、ユーザトラフィックを明確に追跡することができないからである。
ｉｉｉ 上の考察をさらに行うと、ＰｒｏＳｅを用いて、アリス（デバイス１０２−Ａ）とボブ（デバイス１０２−Ｂ）がトラフィックを直接交換するので、ここで、ネットワークは、合法的傍受（ＬＩ）を可能にする機能性を実施することが不可能である。しかし、上に説明されたように、従来型の３Ｇおよび４Ｇネットワークでは問題でない。なぜならば、ユーザトラフィックはＣＮを通過し、それによって、ＬＩ目的の適切なインターフェイスを可能にするからである。したがって、ＰｒｏＳｅ通信がＬＩを受けるとすると、ＬＩがＰｒｏＳｅ設定で実行可能となるようなメカニズムが必要となることが認識される。
したがって、本発明の１つまたは複数の実施形態は、安全なプロキシミティサービスを提供する。例示的な実施形態では、上記および他のセキュリティ問題に対処するやり方で、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥ（上に言及されたアリスおよびボブなどのコンピューティングデバイス）間に安全な関係を確立する、安全なＰｒｏＳｅ（ＳｅＰｒｏＳｅ）方法論が提供される。方法論は、以下の機能を提供する。
ａ ＰｒｏＳｅ認可およびＰｒｏＳｅリンクのためのセキュリティ確立。ＳｅＰｒｏＳｅを用いて、各ＵＥは、既に明記されたのと同じやり方で、アクセスネットワークとの認証およびキー共有を実施する。さらに、アリス（デバイス１０２−Ａ）が彼女の隣人のボブ（デバイス１０２−Ｂ）とＰｒｏＳｅリンクを確立することを希望するときはいつでも、関連するネットワークは、アリスおよびボブがＰｒｏＳｅについて認可されていることを検証し、アリスおよびボブが認可されている場合、ネットワークは、アリスおよびボブの両方に共通秘密キーを安全に提供する。このキーを「ＰＫ」と呼ぶ。このキーの安全な提供は、先行する認証の期間に確立されたキー材料、および各ＵＥとその加入したネットワーク間のキー共有手順を活用する。アリスおよびボブは、彼女らの直接通信を安全にするためにこの共通キーを使用する。各ユーザは、接続され（そして認証された）ネットワークによって、暗号化された形式で共通キーを受信することに留意されたい。したがって、ボブが同じＰＫキーを所有するので、ボブが、やはり、彼の加入したネットワークにより認証され、ＰｒｏＳｅを使用することを認可されていることをアリスは確信する。
ｂ ユーザ検証および監視。ＰＫの使用は、無線の許可されたスペクトルを利用するために、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが認可されることをネットワークが検証する方法を提供する。しかし、ネットワークがそのような検証を実施することを可能にするために、ＵＥのＵＰ（ユーザプレーンまたは直接）トラフィックが、ネットワークにより到達可能でなければならない。ＳｅＰｒｏＳｅは、関連するネットワークがＰｒｏＳｅトラフィックを首尾よく漏れ聞くことが可能であるように、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが伝送電力レベルおよび物理層（ＰＨＹ）ビットレートを使用してトラフィックを伝送するメカニズムを含む。ここでネットワークがＵＥ間で直接交換されるデータにアクセスする能力を取得するので、そのような伝送モードがＬＩのサポートを明らかに可能にすることに留意されたい。ＬＩのサポートが必要でない配備のシナリオで、このメカニズムは、使用される必要がないことを認められたい。
本発明の代替実施形態は、それに限定されないが、下記に記載される例示的な実施形態にしたがって、以下の一連の仮定がなされる。そのような仮定が脅威モデルを規定することも留意されたい。以下が仮定される。
ｉ 各ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが、いつも少なくとも１つの基地局（例えば、ＬＴＥの場合にｅＮｏｄｅＢ）と、別個のトラフィック経路を維持する能力を有する。そのような各ＵＥは、無線インターフェイスを補償するために、その伝送電力およびＰＨＹビットレートを調整することができる。
ｉｉ ＰｒｏＳｅトラフィックの開始前に、ＵＥは、ＵＥが関連するネットワークサービスプロバイダにより動作される少なくとも１つの基地局のカバレージ範囲内にある。各ＰｒｏＳｅ対応ＵＥは、異なる基地局に接続されうる。
ｉｉｉ 関連するブロードバンドネットワークのインフラストラクチャ（ＲＡＮおよびＣＮ）は、永続的なセッションキーなどの秘密証明を安全に計算し、格納し、提供することについて支障をきたさない。同様に、ＵＥは、永続的、または一時的な秘密証明を計算し、導出し、または開示することについて支障をきたさない。
ｉｖ ネットワークと相互に認証され、そのような認証およびキー共有プロセスに基づいてキー材料を導出／取得したＵＥは、ネットワークによりＵＥに送信された任意の安全な情報が認証され真正であると信用する。同様に、そのような場合に、常に正しく真正なＰｒｏＳｅに関係した情報を認証されたＵＥがネットワークに送信するとネットワークが信用する。
例示的な実施形態によれば、ＰｒｏＳｅセキュリティのコンテキストを導出および分配するために、プロトコルおよび方法論が下で記載されることになり、ＵＥがＰｒｏＳｅモードで動作するとき、どのように合法的傍受（ＬＩ）がサポートされるのかについての記載が続く。
本明細書に記載される例示的な実施形態は、ＰｒｏＳｅ通信がＬＴＥのコンテキストで行われる場合に焦点を合わせている（すなわち、サポートするネットワークのインフラストラクチャがＬＴＥベースであると仮定される）が、ＳｅＰｒｏＳｅの機能性の多くは、限定するものではないが、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）および高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）などの他のタイプのネットワークに適用可能であることを理解されたい。
本発明の例示的な実施形態は、２つのＰｒｏＳｅ対応ＵＥ間の直接通信が安全であることを確かにする解決策を提供する。これは以下のための方法を含む。（ｉ）２つのＰｒｏＳｅ対応ＵＥ間の直接通信を安全にするため使用されるセッションキーの生成および分配。（ｉｉ）ＰｒｏＳｅ通信に関与する両方のＰｒｏＳｅ対応ＵＥが、ＵＥそれぞれのネットワークにより認証され、ＰｒｏＳｅの使用を認可されることの検証。
同じＬＴＥネットワークの２つの加入者、すなわちアリスおよびボブ（図１Ａおよび図１Ｂに示されるような、それぞれデバイス１０２−Ａおよび１０２−Ｂ）がＰｒｏＳｅ通信を確立することを希望するシナリオを考える。従来型の設定のように、ＰｒｏＳｅ通信の前のいくつかの時点で、セルラネットワークは、アリスおよびボブと個別に相互認証を実施し、それらの各々と別個で、一意の安全性証明（例えば、セッションキー）を確立した。その後、ＰｒｏＳｅの発見機能を使用して、アリスは、ボブがアリスの近傍にいることを発見し、ボブとＰｒｏＳｅ通信を確立することを希望する。ＰｒｏＳｅ通信を確立するために、アリスのＵＥは、アリスがボブとＰｒｏＳｅ通信を確立することを希望していることを示す要求を無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）に送信する。アリスが認証された加入者であることを検証すると、アリスのＲＡＮネットワークは、アリスがＰｒｏＳｅサービスに認可されていることを検証する。両方の検証が成功である場合、ＲＡＮネットワークは、ボブがＰｒｏＳｅ通信について認可された認証済みユーザであることをさらに検証する。そうである場合、ＲＡＮは、以下のように、アリスのセキュリティのコンテキスト（すなわち、ＫＡｌｉｃｅ）を使用したセッションキーＰＫを導出する。
ＰＫ＝ＫＤＦ（ＫＡｌｉｃｅ，Ｓ）
ここでＳは所定の入力パラメータを使用して構築された記号列であり、ＫＤＦはキー導出関数である（例えば、その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれるＳＨＡ−２５６， Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ Ｇｒｏｕｐ， ”Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ｓｔａｎｄａｒｄ”， Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １８０−２， Ａｕｇｕｓｔ ２００２， ｗｉｔｈ Ｃｈａｎｇｅ Ｎｏｔｉｃｅ １， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００４を参照のこと）。一度ＲＡＮがＰＫを導出すると、ＲＡＮはＰＫをアリスおよびボブに安全に送信する。
図２Ａは、本発明の実施形態による、プロキシミティサービスに基づいたキー導出および分配プロトコルを図示する。特に、図２Ａは、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが同じｅＮＢに接続される場合を描く。すなわち、示されるように、アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）が同じｅＮＢ１０４のカバレッジ範囲内にある。
上記に記載されたように、アリスおよびボブは、オペレータのネットワークの認証ユーザである。そのような認証動作が、図２Ａで２１０−Ａおよび２１０−Ｂとして描かれている。加えて、図２Ａの例では、アリスおよびボブは、同じｅＮＢのカバレッジ範囲内である（すなわち、アリスおよびボブは、同じｅＮＢに接続される）。ＰｒｏＳｅ発見は、ステップ２１２で実施される。
ＳｅＰｒｏＳｅ（安全なＰｒｏＳｅ）を用いて、（図２Ａのステップ２１４および２１６として描かれる）アリスおよびボブが互いの範囲内であるというアドバタイズメントをアリスおよびボブが一度受信すると、アリスは、彼女がボブとＰｒｏＳｅ通信を開始したいかどうか決定する。開始したい場合、アリス（デバイス１０２−Ａ）は、彼女がボブ（デバイス１０２−Ｂ）とＰｒｏＳｅ通信を開始したいことを示すＰｒｏＳｅ要求をｅＮＢ１０４に（図２Ａのステップ２１８で）送信する。接続されたｅＮＢは、アリスおよびボブの両方が認証されて、ＰｒｏＳｅを使用することを認可されていることを（図２Ａのステップ２２０で）検証する。
アリスおよびボブがＰｒｏＳｅ通信で接続するために、アリスおよびボブは最初に認証される必要がある（例えば、ＬＴＥの場合、ＡＫＡ（認証およびキー共有）手順に則る。その開示が引用によりその全体が本明細書に組み込まれる、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）、および３ＧＰＰ ＴＳ ３３．４０１， ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ； ３ＧＰＰ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （ＳＡＥ）； Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （Ｒｅｌｅａｓｅ １１）を参照のこと）。図２Ａで、アリスとネットワークの間の認証はステップ２１０−Ａとして描かれ、ボブとネットワークの間の認証はステップ２１０−Ｂとして描かれる。ＲＡＮ内のモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）２０２が認証を支援するのに使用されることに留意されたい。
認証が成功すると、ｅＮＢ１０４は、各接続されたＵＥ用に、アクティブなセキュリティのコンテキストを維持し、このため、アリスにより送信されたＰｒｏＳｅ要求を受信すると（ステップ２１８）、ｅＮＢ１０４は、対応する認証サーバ（明示的には示されないＡＳ）の（ｅＮＢでローカルに維持される）セキュリティのコンテキストを調べることにより、アリスが既に認証されているかどうかを決定することができる。ここで、このセキュリティのコンテキストからのキー材料を使用して、アリスは、例えば、ＰｒｏＳｅ要求が無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージである場合、アリスのＫＲＲＣｉｎｔ／ＫＲＲＣｅｎｃキー、またはＰｒｏＳｅ要求がＵＰ（ユーザプレーン）メッセージである場合、ＫＵＰｉｎｔ／ＫＵＰｅｎｃキー、ＰｒｏＳｅ要求がＮＡＳ（非アクセス層）メッセージである場合、ＫＮＡＳｉｎｔ／ＫＮＡＳｅｎｃのいずれかを使用して、ＰｒｏＳｅ要求を暗号化および／または完全性保護をしうることに留意されたい。後者の場合、ＰｒｏＳｅ要求の認証は、ＭＭＥ２０２でローカルに維持される、対応する（有効な）ＮＡＳセキュリティ要求を使用して、ＲＡＮでＭＭＥ２０２により検証される。
アリスおよびボブが認証されていることを検証すると、ｅＮＢ１０４は、アリスおよびボブがＰｒｏＳｅ通信に関与することを認可されているかどうかを決定する。認可の検証は、ｅＮＢ１０４にローカルに維持される認可情報を使用して（ステップ２２０で）実施されうる。そのような情報は、ネットワークでＵＥ登録が成功すると、他の登録パラメータとともに、ｅＮＢにより事前に取得されうる。
検証が成功である場合、ｅＮＢ１０４は、上に規定されたようにＰＫを（図２Ａのステップ２２２で）生成する。ＰＫの計算でのＫＡｌｉｃｅは、以下であってよい。（ｉ）ｅＮＢにより維持される他のキー（例えば、ＫｅＮＢ， ＫＲＲＣｅｎｃ， ＫＲＲＣｉｎｔ， ＫＵＰｅｎｃ， ＫＵＰｉｎｔ）のうちのいずれか。（ｉｉ）２つ以上のキーの組合せ。（ｉｉｉ）ランダムに導出される値。または（ｉｖ）ＰｒｏＳｅ認可ＵＥの認証が成功すると、ＭＭＥによってｅＮＢに導出され配信されるＰｒｏＳｅキー（ＫＰｒｏＳｅ）。その後、ｅＮＢ１０４は、ＰＫをアリスおよびボブに（図２Ａでは、それぞれステップ２２６および２２８で）送信する。ｅＮＢ−アリスとｅＮＢ−ボブの間で確実に安全なＲＲＣ通信を行うために、成功した認証から導出されるセキュリティのコンテキスト（すなわち、ＫＲＲＣｉｎｔおよびＫＲＲＣｅｎｃ）が使用される。この時点で、アリスおよびボブは、ＰＫを使用して安全にされるＰｒｏＳｅ通信を開始することができる。
ＰＫを受信することにより、アリスおよびボブは、他の当事者がＰｒｏＳｅを使用することを認可されていると保証される、すなわち、アリスおよびボブが両方ともＰｒｏＳｅ通信に関与することを認可されていることを検証した後でのみ、ｅＮＢがアリスおよびボブにＰＫを送信することを認められたい。したがって、ＰＫの受信は、ボブがやはり認可されていることの、アリスへの証明として機能する。
ＰＫの所有を相互に検証することにより、アリスおよびボブは、アリスとボブが互いに通信していることを保証されることも認められたい。
アリスおよびボブは、アリスとボブのＰｒｏＳｅ通信を安全にするためにＰＫを、またはより細粒化したＰｒｏＳｅセキュリティおよび認可のためにＰＫのキー派生物を使用しうる。アリスとボブの間で直接交換されるトラフィックを安全にするためにのみＰＫが使用されることを想起されたい。アリス−ｅＮＢとボブ−ｅＮＢの間の任意の通信は、各ＵＥに対応するＡＳセキュリティのコンテキストを使用して、（任意選択で）保護される。ＰＫキーは、以下の例示的な方法のうちの１つまたは複数で、アリスとボブの間のＰｒｏＳｅ通信を安全にするために使用されうる。
ａ 全てのＰｒｏＳｅトラフィック用の単一のキーの使用。この選択肢では、アリスおよびボブは、アリスとボブの直接通信リンク上を流れるトラフィックを暗号化および／または完全性保護をするために直接ＰＫを使用する。
ｂ 暗号化および完全性保護のための別個のキー派生物の使用。ＳｅＰｒｏＳｅは、暗号化（ＰＫｅｎｃ）および完全性保護（ＰＫｉｎｔ）のため別個のキーを導出するために、アリスおよびボブにＰＫを使用する能力を提供する。このために、２つの異なるＫＤＦが、以下のように使用されうる。
ＰＫｅｎｃ＝ＫＤＦ１（ＰＫ，Ｓ）
ＰＫｉｎｔ＝ＫＤＦ２（ＰＫ，Ｓ）
ここでＳは、所与の入力パラメータを使用して構築された記号列である。実際に、各ＵＥは、ＫＲＲＣｅｎｃ、ＫＲＲＣｉｎｔ、ＫＵＰｉｎｔ、およびＫＵＰｅｎｃなどの他のキーの導出のために既に実装および使用されるキー導出機能を再使用することにより、ＰＫｅｎｃおよびＰＫｉｎｔを導出することができる。
ｃ ＰｒｏＳｅ特定アプリケーション向けキー派生物の使用。ＵＥが、２つ以上のＰｒｏＳｅアプリケーションを備えているとき、オペレータは、プロキシミティサービスにアクセスするため、特定アプリケーション向けの認可を実施することを希望しうる。例えば、アリスは、特定アプリケーションのみのためにＰｒｏＳｅにアクセスすることを許されてよい（すなわち、アリスは、全てのアプリケーションに対してはＰｒｏＳｅにアクセスすることを認可されない可能性がある）。そのような場合、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが、対応するアプリケーションへのアプリケーションキーの使用を確実に制限することが可能であると仮定すると、ＳｅＰｒｏＳｅは、ＰＫを使用する特定アプリケーションキーの導出および使用を可能にする。より具体的には、ｅＮＢは、各ＰｒｏＳｅ対応ＵＥに、ＵＥが使用することを認可されているアプリケーションのリストとともにＰＫを安全に送信する。各ＵＥは、以下の式を使用して、特定アプリケーション向けキーＰＫＡを導出するためにＰＫを使用することができる。
ＰＫＡ＝ＫＤＦ（ＰＫ，Ｓ）
ここでＳは、潜在的に特定アプリケーションの識別子を含む、所定の入力パラメータを使用して構築された記号列である。代替として、ｅＮＢは、ＰｒｏＳｅアプリケーション毎にＰＫを導出し、各ＵＥにＰＫを送信することができることに留意されたい。換言すれば、単一のＰＫの代わりに、複数のＰＫキー（アプリケーション毎に１つ）が各ＵＥに送信されうる。
ｄ ＰＫの混成使用。ＳｅＰｒｏＳｅは、以下のようにＰｒｏＳｅアプリケーション毎に、暗号化および完全性保護のためのキーの導出も可能にする。
ＰＫＡｅｎｃ＝ＫＤＦ１（ＰＫＡ，Ｓ）
ＰＫＡｉｎｔ＝ＫＤＦ２（ＰＫＡ，Ｓ）
図２Ｂは、本発明の別の実施形態による、プロキシミティサービスに基づいたキー導出および分配プロトコルを図示する。特に、図２Ｂは、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが異なるｅＮＢに接続される場合を描く。すなわち、示されるように、アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）が２つの異なるｅＮＢ１０４−１および１０４−２のカバレッジ範囲内にある。図２Ａに描かれたシナリオと同様に、このシナリオでは、アリスおよびボブは、オペレータのネットワークの認証ユーザである。しかし、ここで、アリスおよびボブは、２つの異なるｅＮＢのカバレージ範囲内である。同じまたは実質的に同様であるステップ／動作について、図２Ａで使用されたものと、同じ参照番号が図２Ｂで使用されることに留意されたい。さらなるステップおよび／またはステップの順番の変化を表すために、新しい参照番号が追加される。
したがって、アリスおよびボブが互いの範囲内であるというアドバタイズメントをアリスおよびボブが一度受信すると（ステップ２１４および２１６）、アリスは、彼女がボブとＰｒｏＳｅ通信を開始したいかどうか決定する。そのような場合、アリスは、アリスがボブとＰｒｏＳｅ通信を開始したいことを示すＰｒｏＳｅ要求をｅＮＢ１（１０４−１）に送信する（ステップ２１８）。上記に記載されたように、ｅＮＢ１は、アリスが認証され、ＰｒｏＳｅを使用するよう認可されているかどうかを決定する（ステップ２２０）。検証が成功である場合、上記に記載されたように、ｅＮＢ１はＰＫを生成する（ステップ２２２）。
その後、ステップ２２４で、ｅＮＢ１（１０４−１）は、アリスおよびボブの識別子とともに、ＰＫをＸ２インターフェイスを介してｅＮＢ２（１０４−２）に送信する。一度ｅＮＢ２がこのメッセージを受信すると、アリスがｅＮＢ１により認証されたことが暗黙のうちに認められる。さらに、ｅＮＢ２は、ボブが認証され、ＰｒｏＳｅを使用するよう認可されているかどうかを決定する（ステップ２２０）。検証が成功である場合、ｅＮＢ２は、以下を実施する。
ａ ステップ２３０でｅＮＢ２は、成功した認証から導出される有効なセキュリティのコンテキストを使用して、ボブに（ｅＮＢ１により導出され送信された）ＰＫを安全に送信する。
ｂ ステップ２３２でｅＮＢ２は、ボブがやはり認証されＰｒｏＳｅについて認可されていることを検証するメッセージでｅＮＢ１に応答する。
Ｘ２インターフェイスを介したｅＮＢ２の応答を受信すると、ｅＮＢ１は、ボブも認証されていることを保証され、したがってｅＮＢ１は、ＰＫをアリスにさらに（安全に）（ステップ２３４で）提供する。
この時点で、アリスおよびボブは、ＰＫを使用して安全にされるＰｒｏＳｅ通信を開始することができる。単一のｅＮＢの場合と同様に、ＰＫを受信することにより、アリスおよびボブは、他の当事者がＰｒｏＳｅを使用することを認可されていると保証され、一方、ＰＫの所有を互いに証明することで、アリスおよびボブは、アリスとボブが互いに通信していることを保証される。同様にこの場合、ＰＫは、直接ＰｒｏＳｅトラフィックの暗号化および完全性保護のために使用される単一のキーとしてアリスおよびボブのいずれかにより使用されてよく、またはＰＫは、上記に記載されたように、さらなるキーの導出のために使用されてよい。
上の例示的な説明は、２つのＰｒｏＳｅ対応ＵＥが関係するシナリオに焦点を合わせていたことに留意されたい。しかし、明白に、記載された手順は、２つより多いＰｒｏＳｅ対応ＵＥがグループ通信に関与することを希望する場合に直接適用可能である。そのような場合、グループの全てのメンバーは、彼らが接続されるｅＮＢから同じＰＫを受信することになる。やはり、そのような場合、ＰＫの所有は、グループの全ての他のメンバーに対しＵＥを暗黙のうちに認証させ、特定のＵＥがグループＰｒｏＳｅ通信に参加することを認可されていることを全ての他のグループのメンバーが検証することをも可能にする。
さらに、本明細書に記載されたセキュリティのプロトコルおよび方法論は、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが異なる公衆陸上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）領域に関連するときのシナリオにありうる。特に、アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）が、２つの異なるＰＬＭＮ領域に属する２つの異なるｅＮＢのカバレッジ内であると仮定されたい。上記に記載された方法は、これら２つのＰＬＭＮ領域に属するｅＮＢ間に通信の方法（例えば、Ｘ２インターフェイスまたはＭＭＥ経由）が存在する限り、このシナリオで適用可能であることを理解されたい。
ＰｒｏＳｅ対応ＵＥが互いに通信するとき、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥは、それらのチャネル特性に基づいてそれらの伝送パラメータを調整しうることがさらに認識される。例として、２つのそのようなＵＥ、例えばアリスおよびボブが互いに非常に近接している場合、アリスは、ボブにトラフィックを送信するため、高いＰＨＹビットレートおよび低い伝送電力を使用しうる。しかし、そのような伝送パラメータを用いると、アリスの信号は、非常に弱い場合があり、その結果、関連するｅＮＢがアリスの信号を首尾よくデコードすることができない可能性がある。その結果、ｅＮＢは、アリスおよびボブを追跡できない可能性がある。さらに、合法的傍受（ＬＩ）は、そのような場合の課題である。
ｅＮＢによるユーザ追跡ならびにＬＩを実行可能にするために、本発明の実施形態は、アリスの信号およびボブの信号が十分強く伝送され、そのためアリスの信号およびボブの信号が接続されるｅＮＢによってアリスの信号およびボブの信号がデコードされうるチャネルフィードバックメカニズムを提供する。このメカニズムは、図３の方法論に図示される。
より具体的には、図３に示されるように、アリス（デバイス１０２−Ａ）およびボブ（デバイス１０２−Ｂ）は、直接チャネル（および他の制御）情報を交換せず、ネットワークインフラストラクチャを通して交換する。換言すれば、ボブの観測されたリンク特性についてボブがアリスにアドバタイズするため、ボブはＰｒｏＳｅ通信を使用しない。その代わり、ボブは、この情報（図３では３０２）を、ボブが接続されるｅＮＢ（１０４）に送信し、ｅＮＢ（１０４）は、情報をアリスに、（アリスが同じｅＮＢ（図３では３０４）に接続されるときは直接、またはアリスのｅＮＢを介しＸ２インターフェイスを越えてのいずれかで）さらに中継する。同様に、アリスは、アリスの観測されたチャネル特性について、ネットワークインフラストラクチャ（３０４から３０２への経路）を介してボブにアドバタイズする。ネットワークを使用してそのような情報を伝えることは、以下の利点を提供する。
ａ ネットワークオペレータに、（例えば、課金目的で）アリスとボブの間のセッション期間を制御することを可能にする。特に、アリスおよびボブが、アリスおよびボブのｅＮＢからチャネル情報およびパラメータを受信しない限り、アリスおよびボブの通信（伝送および受信）パラメータをアリスおよびボブは調整することができず、したがってアリスおよびボブはトラフィックを交換することができない。これで、ネットワークは、ＰｒｏＳｅセッションの期間を制御する方法を獲得する。すなわち、ｅＮＢがアリスおよびボブにチャネルパラメータ情報を送信するのを止めるとすぐにセッションが終了される。そのようなパラメータ情報の例は、伝送電力および伝送のためのＰＨＹビットレートでありうる。そのような場合、ボブにパケットを伝送するために、特定の伝送電力および特定のＰＨＹビットレートをアリスが使用するべきであることを、ｅＮＢはアリスにアドバタイズする。明らかに、他の重要な通信パラメータが、代わりに／追加で送信されてよい。
ｂ ネットワークのオペレータに、アリスおよびボブにＰｒｏＳｅ通信パラメータを提供することを可能にし、そのため、ｅＮＢは、ＰｒｏＳｅ通信を漏れ聞くことが可能となる。具体的には、ｅＮＢがボブのチャネルフィードバック情報についてアリスにアドバタイズするとき、ｅＮＢは、ＰｒｏＳｅ通信パラメータを伝えてよく、そのため、以下となる。（ａ）アリスおよびボブは、パラメータを使用して、ＰｒｏＳｅ通信を首尾よく確立して維持することができる。（ｂ）ｅＮＢは、アリスとボブの間の通信を漏れ聞くことも可能である。換言すれば、アリス−ボブリンク上で高性能の利得を潜在的に提供しうるチャネルパラメータをボブは伝えうるが、ｅＮＢは、高性能（例えば、アリス−ボブリンク上の高いスループット）には寄与しない可能性があるが、アリスのトラフィックおよびボブのトラフィックを漏れ聞くことをｅＮＢに可能にさせる、異なるパラメータをアリスに提供しうる。ネットワークポリシーに基づいて、ｅＮＢは、ｅＮＢが伝送されるメッセージを漏れ聞くことが可能なように、アリスのみまたはボブのみが伝送するべきであることを決定しうることに留意されたい。そのような場合、どのデバイスをｅＮＢが追跡したいかによって、ｅＮＢは、アリスおよびボブの各々に応じて適切なパラメータを提供する。
これであるとすると、ＳｅＰｒｏＳｅスキームの１つの実施形態は、ｅＮＢが監視およびＬＩ目的でユーザトラフィックを漏れ聞くことが可能であるように、ｅＮＢが各ＰｒｏＳｅ対応ＵＥ（図３の経路３０２および３０４）にＰｒｏＳｅ通信パラメータを送信するプロセスを含む。そのようなパラメータの提供は、ＵＥとｅＮＢ間の通信用に既に標準化されているものと同じメッセージ交換手順（例えば、ＵＥとｅＮＢ間の継続的品質改善（ＣＱＩ）情報の伝送用に使用される、同じパケットフォーマット）を活用しうる。
ｅＮＢがＰｒｏＳｅトラフィックを漏れ聞くことができる限り、そのようなトラフィックは、ネットワークインフラストラクチャとインターフェイスしているＬＩエンティティ（例えば、図３のＬＩサーバ３１０）にさらに転送されうる。以下が留意されるべきである。
ａ オペレータがＰｒｏＳｅユーザ監視のためにＰＧＷのユーザ記録を再使用したい場合、ユーザセッション記録のさらなるオフライン処理および更新のため、漏れ聞かれたＰｒｏＳｅトラフィックは、最終的にＰＤＮ ＧＷ１０８まで転送されうる。
ｂ ＰｒｏＳｅ通信を漏れ聞くことは、ｅＮＢによるＵＥ報告値のいかなる修正も必要としない。これは、典型的には、ＵＥ間の直接リンク（例えば、アリス−ボブリンク）が、各ＵＥとｅＮＢの間のリンクより悪い品質を有する場合である。そのような場合、ｅＮＢは、デフォルトでＰｒｏＳｅ通信を漏れ聞くことが可能であり、なぜならば、ｅＮＢがＰｒｏＳｅトラフィックを漏れ聞くのに、通信パラメータが、十分であるからである。
ｃ 明らかに、ユーザトラフィックがネットワークにより追跡または漏れ聞かれる必要がないとき、ｅＮＢによる通信パラメータの修正は必要でない。
ｄ アリスが、アリスの関連するｅＮＢにチャネル情報を伝えるとき、アリスの伝送がボブにより首尾よくデコードされるとすると、ボブが同じ情報を受信することが可能である。ＵＥが信頼されていない場合、アリスは、アリスの伝送パラメータを設定するのにｅＮＢの推奨を無視してよく、その代わり、元々ボブにより送信された漏れ聞きのフィードバックを利用してよい。ＳｅＰｒｏＳｅでのそのような挙動を避けるために、ｅＮＢは、アリスおよびボブに、アリスおよびボブの制御情報をｅＮＢに送信する前に、ＵＥとｅＮＢの間の最も最近の認証およびキー共有手順の期間に導出されたキー材料（ＫＲＲＣｅｎｃ）を使用して、アリスおよびボブの制御情報を暗号化するように要求してよい。
ｅ ＰｒｏＳｅ通信の性能が大きな重要事項ではないシナリオでは、ＵＥ−ｅＮＢリンクがＵＥ−ＵＥリンクよりも貧弱な品質を有する（典型的には、ＵＥ−ｅＮＢリンクがＵＥ−ＵＥリンクよりも良好な品質を有する場合、明らかに、ｅＮＢがＰｒｏＳｅ通信を漏れ聞くことが常に可能になる場合である）と仮定すると、ＰｒｏＳｅ通信は、ＵＥ−ｅＮＢリンク上のものと正確に同じ通信チャネルパラメータを使用して行ってよい。例として、テキストメッセージおよび低速音声アプリケーションなど、ＵＥ間に速い通信を必要としないＰｒｏＳｅアプリケーションでありうる。そのようなアプリケーションは、高いビットレートを使用する必要がないリンクを介して動作しうる。そのようなリンクは、図３に３１２として図示される。換言すれば、準最適伝送パラメータを使用することは（とはいえ、ＰｒｏＳｅ通信の漏れ聞きの成功のためには十分であって）、そのようなアプリケーションの性能に影響を及ぼさないことになる。そのようなシナリオでは、ＰｒｏＳｅ用の準最適チャネルパラメータの使用は、通信コストなしで発生するが、このことは、ネットワークが通信を漏れ聞くことを可能にする。
最後に、図４は、本発明の実施形態による通信システム内のプロキシミティデバイス（すなわち、プロキシミティサービスを利用するコンピューティングデバイス）間に安全な通信を実装するために好適な、通信システム４００の一部の、一般化されたハードウェアアーキテクチャを図示する。
示されるように、コンピューティングデバイスＡ４１０（例えば、アリスまたはデバイス１０２−Ａに対応する）およびコンピューティングデバイスＢ４２０（例えば、ボブまたはデバイス１０２−Ｂに対応する）、ならびにネットワーク要素４３０（例えば、ｅＮＢ１０４、ｅＮＢ１ １０４−１、ｅＮＢ２ １０４−２、ＳＡＥ ＧＷ１０６、ＰＤＮ ＧＷ １０８、またはＭＭＥ２０２に対応する）は、通信媒体４４０を介して動作可能に結合される。ネットワーク媒体は、コンピューティングデバイスとネットワーク要素が通信するように構成される、任意のネットワーク媒体であってよい。例として、ネットワーク媒体は、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケットを搬送することができ、上述の通信ネットワークのいずれかを含んでよい。しかし、本発明の実施形態は、特定のタイプのネットワーク媒体に限定されない。
当業者には容易に明らかとなるように、要素は、コンピュータプログラムコードの制御下で動作する、プログラムされたコンピュータとして実装されうる。コンピュータプログラムコードは、コンピュータ（またはプロセッサ）可読記憶媒体（例えば、メモリ）に記憶され、コードは、コンピュータのプロセッサにより実行されることになる。本発明の実施形態のこの開示が与えられれば、当業者は、本明細書に記載されたプロトコルおよび方法論を実装するために、適切なコンピュータプログラムコードを容易に作ることができる。
それにもかかわらず、図４は、全体として、通信媒体を介して通信する各デバイスのための例示のアーキテクチャを図示する。示されるように、コンピューティングデバイスＡ４１０は、Ｉ／Ｏデバイス４１２、プロセッサ４１４、およびメモリ４１６を備える。コンピューティングデバイスＢ４２０は、Ｉ／Ｏデバイス４２２、プロセッサ４２４、およびメモリ４２６を備える。ネットワーク要素４３０は、Ｉ／Ｏデバイス４３２、プロセッサ４３４、およびメモリ４３６を備える。
本明細書で使用する場合、用語「プロセッサ」は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）または、限定するものではないが、１つまたは複数の信号プロセッサ、１つまたは複数の集積回路などを含む他の処理回路を含む、１つまたは複数の処理デバイスを含むことが意図されることを理解されたい。また、本明細書で使用する場合、用語「メモリ」は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、固定メモリデバイス（例えば、ハードドライブ）または取り外し可能なメモリデバイス（例えば、ディスケットまたはＣＤＲＯＭ）など、プロセッサまたはＣＰＵに関連するメモリを含むことが意図される。加えて、本明細書で使用する場合、用語「Ｉ／Ｏデバイス」は、処理ユニットにデータを入力するための１つまたは複数の入力デバイス（例えば、キーバード、マウス）、ならびに処理ユニットに関連する結果を提供するための、１つまたは複数の出力デバイス（例えば、ＣＲＴディスプレイ）を含むことが意図される。Ｉ／Ｏデバイスは、示されるデバイス間の通信を可能にする、送受信機（無線および／または有線）も表す。
したがって、本明細書に記載される方法論を実施するためのソフトウェア命令またはコードは、例えば、ＲＯＭ、固定または取り外し可能メモリといった、関連するメモリデバイスのうちの１つまたは複数に記憶され、利用される準備ができているときは、ＲＡＭにロードされ、ＣＰＵにより実行されうる。そのようなメモリデバイスは、それぞれ、コンピュータ可読記憶媒体または非一時的記憶媒体と考えられうる。図４に示される各デバイス（４１０、４２０、および４３０）は、図１Ａから図３に描かれたプロトコルおよび機能の各デバイスそれぞれのステップを実施するように別個にプログラムされてよい。また、ブロック４１０、ブロック４２０、およびブロック４３０の各々が、２つ以上の個別ノードまたはコンピューティングデバイスを介して実装されうることを理解されたい。
有利なことに、例示的な実施形態により本明細書に記載されたように、方法は、無線ブロードバンドネットワークのコンテキストで、ＰｒｏＳｅ発見および通信を安全にするために提供される。ＳｅＰｒｏＳｅは、直接通信することを希望するＵＥ間に安全な関係を導出するため、各ＵＥとネットワーク間で実施される認証およびキー共有手順を活用する。そのような安全な関係は、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥに、互いを認証することを可能にする。一方、ＳｅＰｒｏＳｅは、オペレータに、ＰｒｏＳｅ対応ＵＥを認証し、ならびにＰｒｏＳｅにアクセスするためにＵＥを認可するやり方を提供する。さらに、ＳｅＰｒｏＳｅを用いると、オペレータは、ＰｒｏＳｅを使用するＰｒｏＳｅ対応ＵＥがそうするために本当に認可されているのかどうかを検証し、ＵＥがＰｒｏＳｅモードで動作するときに合法的傍受（ＬＩ）手順をサポートすることも可能である。加えて、ＳｅＰｒｏＳｅは、ネットワークオペレータにより、または加入したエンティティにより潜在的に提供される、個々のＳｅＰｒｏＳｅアプリケーション用のセッションキーを導出することにより、ＵＥ間の安全なセッションのために、アプリケーションレベルの粒度を提供する。
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書に記載されてきたが、本発明は、それらのそのままの実施形態に限定されず、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、当業者により、様々な他の変更形態および修正形態が作られうることを理解されたい。

Claims (10)

  1. 通信システム内で安全な通信を提供するための方法であって、
    アクセスネットワークの少なくとも１つのネットワーク要素から第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに少なくとも１つのキーを送信するステップを含み、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが、通信システムにアクセスするためにアクセスネットワークを利用し、少なくとも１つのキーが送信される前にアクセスネットワークによって認証され、さらに、互いが近接していることが発見されたとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、互いに安全に通信するために、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスによって、少なくとも１つのキーが使用可能であり、
    近接の発見は、アクセスネットワークによって
    アクセスネットワークから第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスへ、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いの近接の範囲内であることを示すアドバタイズメントを送信し、
    第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの１つから、アクセスネットワークで、通信がアクセスネットワークを通過することなしに、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの一方が他方と安全に通信するための要求を受信する、ことにより制御される、方法。
  2. ネットワーク要素により第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスに送信されるキーが、以下すなわち、（ｉ）アクセスネットワークによる、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスのうちの１つの認証期間に確立されるセキュリティの状況、（ｉｉ）ネットワーク要素で維持されるキー、（ｉｉｉ）２つ以上のキーの組合せ、（ｉｖ）ランダムに導出される値、および（ｖ）第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスのうちの少なくとも１つの認証の際に、モビリティ管理エンティティによりネットワーク要素に導出され配信されるプロキシミティサービスに基づいたキーのうちの１つに基づいて生成される、請求項１に記載の方法。
  3. 第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスにキーを送信する前に、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが互いに近接しているとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの通信がアクセスネットワークを通過することなく、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが互いに通信することを認可されているかどうかを検証するネットワーク要素をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  4. 第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスにキーを送信する前に、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの通信がアクセスネットワークを通過することなく、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが安全に通信することができるように、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いに近接の範囲内であるかどうかを決定するネットワーク要素をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  5. アクセスネットワークを通過しない、第１のコンピューティングシステムと第２のコンピューティングシステムの間の通信の少なくとも一部を取得するネットワーク要素をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 取得された通信に合法的傍受動作を実施するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. ネットワーク要素に、アクセスネットワークを通過しない、第１のコンピューティングシステムと第２のコンピューティングシステムの間の通信を取得することを可能にするため、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスに１つまたは複数の通信パラメータを送信するネットワーク要素をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  8. 通信システム内に安全な通信を提供する装置であって、
    メモリと、
    アクセスネットワークのネットワーク要素の少なくとも一部を形成するメモリに結合されるプロセッサと
    を備え、プロセッサおよびネットワーク要素のメモリが
    第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに少なくとも１つのキーを送信し、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが、通信システムにアクセスするためにアクセスネットワークを利用し、少なくとも１つのキーが送信される前にアクセスネットワークによって認証され、さらに、互いが近接していることが発見されたとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、互いに安全に通信するために、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスによって、少なくとも１つのキーが使用可能であるように構成され、
    近接の発見は、アクセスネットワークによって
    アクセスネットワークのネットワーク要素から第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスへ、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いの近接の範囲内であることを示すアドバタイズメントを送信し、
    第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの１つから、アクセスネットワークのネットワーク要素で、通信がアクセスネットワークを通過することなしに、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの一方が他方と安全に通信するための要求を受信する、ことにより制御される、装置。
  9. 通信システム内で安全な通信を提供するための方法であって、
    第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに送信される、アクセスネットワークの少なくとも１つのネットワーク要素からの少なくとも１つのキーを、第１のコンピューティングデバイスで受信するステップであって、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが、通信システムにアクセスするためにアクセスネットワークを利用し、少なくとも１つのキーが送信される前にアクセスネットワークによって認証される、受信するステップと、
    第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが互いに近接していることが発見されたとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、第２のコンピューティングデバイスと安全に通信するために第１のコンピューティングデバイスで少なくとも１つのキーを利用するステップと
    を含み、
    近接の発見は、アクセスネットワークによって
    アクセスネットワークから第１のコンピューティングデバイスにおいて、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いの近接の範囲内であることを示すアドバタイズメントを受信し、
    第１のコンピューティングデバイスから、アクセスネットワークへ、通信がアクセスネットワークを通過することなしに、第２のコンピューティングデバイスと安全に通信するための要求を送信する、ことにより制御される、方法。
  10. 通信システム内に安全な通信を提供する装置であって、
    メモリと、
    第１のコンピューティングデバイスを形成するメモリに結合されるプロセッサと
    を備え、プロセッサおよび第１のコンピューティングデバイスのメモリが
    第１のコンピューティングデバイスおよび少なくとも第２のコンピューティングデバイスに送信された、アクセスネットワークの少なくとも１つのネットワーク要素からの少なくとも１つのキーを受信し、第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが、通信システムにアクセスするためにアクセスネットワークを利用し、少なくとも１つのキーが送信される前にアクセスネットワークによって認証され、
    第１のコンピューティングデバイスおよび第２のコンピューティングデバイスが互いに近接していることが発見されたとき、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスの間の通信がアクセスネットワークを通過することなく、第２のコンピューティングデバイスと安全に通信するために少なくとも１つのキーを利用するように構成され、
    近接の発見は、アクセスネットワークによって
    アクセスネットワークから第１のコンピューティングデバイスにおいて、第１のコンピューティングデバイスと第２のコンピューティングデバイスが互いの近接の範囲内であることを示すアドバタイズメントを受信し、
    第１のコンピューティングデバイスから、アクセスネットワークへ、通信がアクセスネットワークを通過することなしに、第２のコンピューティングデバイスと安全に通信するための要求を送信する、ことにより制御される、装置。
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