JP6072918B2 - デバイス・ツー・デバイス通信セッションの確立 - Google Patents

Description

本発明は、モバイル・デバイス間のデバイス・ツー・デバイス（Ｄ２Ｄ）通信セッションを確立するための方法に関するものである。本発明はまた、更なるモバイル・デバイスとのＤ２Ｄ通信セッションを確立するためのモバイル・デバイスに関するものである。本発明は更に、モバイル・デバイス上で実行するための命令を含む制御ソフトウェアに関するものである。本発明は加えて、モバイル・ネットワークに関するものである。

従来技術

モバイル通信ネットワークは、セルラ・ネットワークまたはモバイル・ネットワークとも称され、モバイル通信の必要性の増大に対処するために、ここ何十年にわたり広範囲に展開されてきている。モバイル・デバイス間の通信は、このようなモバイル・ネットワークに接続され、通例、モバイル・ネットワークを介して、即ちモバイル・ネットワークの１つ以上の基地局およびコア・ノードを介して行われる。

通例モバイル・ネットワークに接続されるモバイル・デバイスにより、相互に、即ち所謂デバイス・ツー・デバイス（Ｄ２Ｄ）通信を通じて、直接通信することも可能であることが望ましい。

Ｄ２Ｄ通信は、少なくとも幾らかの時点で、無線通信ネットワーク即ちモバイル・ネットワークの基地局と共に／当該基地局を通じて少なくともシグナリング接続を維持しながら、２つのモバイル・デバイスのようなモバイル端末間の直接のワイヤレス通信経路によって特徴付けられる。モバイル端末間の直接無線通信経路は、無線通信ネットワークの基地局（１または複数）、アクセス・ネットワークおよびコア・ネットワークを、モバイル端末間で交換されるデータおよびシグナリングのほとんどからオフロードするのを可能にする。無線通信ネットワーク（の基地局）とのシグナリング接続は、無線通信ネットワークにより、端末間の直接通信経路に割り当てられるリソースを制御することを可能にする。

モバイル・ネットワークを介して通信する替わりとして、所与の時間にＤ２Ｄ通信を用いるモバイル・デバイスは、直接モード動作（ＤＭＯ；Direct Mode Operation）での動作に関する。ＤＭＯは、例えばモバイル・ネットワークの範囲の外側でユーザ間のモバイル通信を可能にし、基地局からの、および／またモバイル・ネットワークのコア・ノードから等の負荷を削減するような利点を供する。

モバイル・ネットワークを介すると共に上記のＤ２Ｄ通信を介するモバイル・デバイス間のモバイル通信を可能にするモバイル通信規格の例として、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ；Terrestrial Trunked Radio）がある。

このようなモバイル通信規格の別の例として、モバイル通信のためのグローバル・システム（ＧＳＭ（登録商標）；Global System for Mobile Communications）がある。ＧＳＭ（登録商標）規格は、所謂ローカル・コール・ローカル・スイッチの特徴を含み、ここでは、モバイル・ネットワークの同一の基地局に接続されるモバイル・デバイス間のモバイル通信は、モバイル・ネットワークのコア・ノードを通じてルーティングされるのではなく、基地局から各モバイル・デバイスに直接ルーティングされる。

更なる別の例として、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ；Long Term Evolution）がある。ＬＴＥの最近は展開ではモバイル・デバイス間のＤ２Ｄ通信が含まれる。なお、Ｄ２Ｄ通信のようなＬＴＥのコンテキストは直接ＬＴＥとも称される。

上記のモバイル・ネットワークおよびモバイル・デバイスの課題は、モバイル・ネットワークの運用業者がＤ２Ｄ通信を介した制御を有さず、または制限された制御しか有さないというものである。本発明者は、様々な理由によりこのような制御が望ましいことを認識してきた。例えば、Ｄ２Ｄ通信は、運用業者にライセンスされ、つまり干渉を回避するために運用業者が運用する必要がある周波数スペクトルで実施することができる。別の例では、運用業者は、特定のユーザにＤ２Ｄ通信へのアクセス権を付与することのみしか望まないことがある。例えば緊急作業者、Ｄ２Ｄサブスクライバ等である。

モバイル・ネットワークに接続可能なモバイル・デバイス間のＤ２Ｄ通信を通じて、より多くの制御を提供することは有利となる。

当該懸案によりよく対処するために、本発明の第１の態様では、モバイル・デバイスのＤ２Ｄ通信セッションを確立するための方法を提供する。モバイル・デバイスは、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して相互に接続可能であると共にモバイル・ネットワークに個別に接続可能である。当該方法は以下のステップを含む。即ち、
− 各モバイル・デバイスに開始キーをプリロードするステップであって、開始キーが有効期間に関連付けられているステップ、並びに
各モバイル・デバイスにおいて、
− 現在の時間に基づいて開始キーの有効性を検証するステップ、
− 開始キーが有効とみなされる場合に、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じてモバイル・デバイス間でキー・アグリーメント手順を実行する際に開始キーを用いることによって、開始キーを用いてセッション・キーを生成するステップであって、キー・アグリーメント手順の結果、各モバイル・デバイスによって用いられる開始キーが一致する場合にセッション・キーとする、ステップ、および、
− セッション・キーに基づいてＤ２Ｄ通信チャネルを通じたＤ２Ｄ通信セッションを確立するステップ
を含む。

本発明の別の態様は、制御ソフトウェアであり、モバイル・デバイスにおいて当該制御ソフトウェアを実行すると、上記の方法にしたがってモバイル・デバイスにＤ２Ｄ通信セッションを確立させる命令を含む。

本発明の別の態様は、モバイル・デバイスであり、更なるモバイル・デバイスとのＤ２Ｄ通信セッションを確立するためのものであり、当該モバイル・デバイスおよび更なるモバイル・デバイスがＤ２Ｄ通信チャネルを介して相互に接続可能であると共に、モバイル・ネットワークに個別に接続可能である。当該モバイル・デバイスは以下を備える。即ち、
−プリロード手順の間に提供される開始キーを格納するストレージ領域（ＳＡ１）であって、開始キーが有効期間に関連付けられる、ストレージ領域、並びに
−コンピューティング・サブシステム（ＣＳ１）であって、
−現在の時間に基づいて開始キーの有効性を検証し、
−開始キーが有効とみなさる場合に、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じて更なるモバイル・デバイスとのキー・アグリーメント手順を実行する際に開始キーを用いることによって、開始キーを用いたセッション・キーを生成し、キー・アグリーメント手順の結果、モバイル・デバイスおよび更なるモバイル・デバイスによって用いられる開始キーが一致する場合に、セッション・キーとするコンピューティング・サブシステム、および
−セッション・キーに基づいてＤ２Ｄ通信チャネルを通じてＤ２Ｄ通信セッションを確立するためのモバイル・サブシステム
を備える。

本発明の別の態様は、上記のモバイル・デバイスがモバイル・ネットワークに接続されると、モバイル・デバイスに開始キーをプリロードするように構成されるモバイル・ネットワーク（ＭＮ）を提供し、開始キーが有効期間と関連付けられる。

上記の手段により、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して相互に接続可能であると共に、モバイル・ネットワークに個別に接続可能なモバイル・デバイス間でＤ２Ｄ通信セッションを確立する、またはその手段を提供する。ここで、通信チャネルなる用語は、モバイル・デバイス間での情報の交換のためのコンジットに関し、また、通信セッションなる用語は情報の相互交換に関し、当該情報の相互交換は通例、規定の開始および終了を有する。

モバイル・デバイスはモバイル・ネットワークに接続することができる。当該モバイル・デバイスがモバイル・ネットワークに接続されるときに、モバイル・デバイス間のモバイル通信が、モバイル・ネットワークを介して、例えばモバイル・ネットワークの基地局およびコア・ノードを介して実施できる。モバイル・デバイスはまた、モバイル・デバイス間のＤ２Ｄ通信チャネルを確立するように構成される。Ｄ２Ｄ通信は２つのモバイル・デバイス間で確立することができるが、Ｄ２Ｄ通信は３以上の複数のモバイル・デバイスを均等に関与させてもよい。

Ｄ２Ｄ通信セッションは、次のようなやり方で、確立、即ちセットアップされる。最初に、開始キーがモバイル・デバイスの各々にプリロードされる。ここで、プリロードなる用語は、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する前にモバイル・デバイスに開始キーをロードすることに関する。例えば、要求がＤ２Ｄ通信セッションを確立するために受け取られる前に、開始キーを既にモバイル・デバイスにロードすることができる。開始キーは、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際にモバイル・デバイスの各々で使用される。したがって、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する要求が、例えばユーザまたは別のモバイル・デバイスから受け取られたときは、開始キーの取得は、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するためには必ずしも必要ない。即ち、Ｄ２Ｄ通信セッションはモバイル・デバイスで既に使用可能である。

開始キーは、次のやり方でＤ２Ｄ通信セッションを確立するのに用いる。開始キーは有効期間に関連付けられる。有効期間は、次の開始キーが提供されること、開始キーから導出されること等によりモバイル・デバイスは使用可能となる。有効期間は、Ｄ２Ｄ通信セッションの確立時に開始キーを使用するために有効とみなされる時間上の期間を示す。開始キーの有効性は、Ｄ２Ｄ通信セッションに参加することになるモバイル・デバイスのそれぞれにおいて現在の時間に基づいて検証される。Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する要求に応答することになる。つまり、現在の時間を用いて、開始キーが有効とみなされるかどうかについて決定することができる。例えば現在の時間が有効期間にあり、開始キーが有効であるとみなされる場合に、開始キーはモバイル・デバイス間のキー・アグリーメント手順を実行するのに用いられる。

ここでは、キー・アグリーメント手順とはモバイル・デバイス間で実行される手順に関する。キー・アグリーメント手順の結果、セッション・キーが配置されることになり、モバイル・デバイスのそれぞれが手順の成り行き(outcome)、即ちセッション・キーに対し影響を与えることができる。キー・アグリーメント手順は、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して、例えばモバイル・デバイス間のメッセージを交換することにより、当該キー・アグリーメント手順を共に構成するメッセージを用いて実行される。メッセージはＤ２Ｄ通信チャネルを介して確立した初期Ｄ２Ｄ通信セッションの一部として交換することができる。

キー・アグリーメント手順では、当該キー・アグリーメント手順において各モバイル・デバイスによって使用される開始キーが一致するかどうかに基づいて、セッション・キーを提供する。このように、有効なセッション・キーは、各モバイル・デバイスがキー・アグリーメント手順で同一の開始キーを用いる場合に取得される。セッション・キーは、暗号化を用いた機密保護またはメッセージ認証コードを用いた完全性保護のように、通信セッションにおいて暗号化保護したメッセージに使用されるキーを構成する。Ｄ２Ｄ通信セッションはセッション・キーを用いて確立される。つまり、Ｄ２Ｄ通信セッションが取得され、ここでは、モバイル・デバイス間の音声または動画伝送のメッセージのようなメッセ−ジがセッション・キーを用いて暗号化保護される。セッション・キーは、特定のＤ２Ｄ通信セッションについて用いられる。したがって、後の時点で新規の通信セッションを確立するために、通例は新規のセッション・キーを取得または生成することが必要となる。

上記の手段は、Ｄ２Ｄ通信セッションが開始キーに基づいて確立されるという効果を奏する。したがって、開始キーは、基本的に、モバイル・デバイスがＤ２Ｄ通信セッションを確立するために開始キーを必要とする点では、認証トークンとして機能する。有効期間に関連付けられる開始キーを提供し、現在の時間に基づいてモバイル・デバイスの開始キーの有効性を検証することによって、時間ベースの制御機構が提供され、当該開始キーが所定の期間にのみ有効とみなされ、また当該期間外では無効とみなされる。

上記の手段は、次のやり方でＤ２Ｄ通信を介して運行業者への制御を提供する。Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する有効な開始キーを要求することにより、運用業者は制御を取得し、その条件にしたがってどれに開始キーを提供するかを運用業者は選択できる。更に、有効期間の手段により、運用業者は時間ベースの制御を取得し、例えば、その結果古い開始キーの再使用を防止することができる。モバイル・デバイスによって使用される開始キーの一致に基づくキー・アグリーメント手順において開始キーを用いることにより、運用業者は制御を取得し、任意の開始キーがＤ２Ｄ通信セッションを確立するのに使用できるのではなく、寧ろ、キー・アグリーメント手順に成功するかについては、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に各モバイル・デバイスが用いる開始キーが一致するかどうかに依存する。

有利なことに、開始キーをプリロードすることによって、Ｄ２Ｄ通信セッションは、例えばモバイル・ネットワークの範囲外となることにより、１つ以上のモバイル・デバイスが現在運用業者の直接の制御外であるときでさえ、運用業者の制御下において確立することができる。有利なことに、モバイル・デバイスは、独立して、即ちサード・パーティとコンタクトする必要無しに、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立することができる。

任意で、開始キーをプリロードするステップは、各モバイル・デバイスがモバイル・ネットワークに接続されるときに、モバイル・ネットワークを介して各モバイル・デバイスに開始キーを提供するステップを含む。モバイル・ネットワークを介して開始キーをプリロードするステップは便利なものとなる。何故ならば、モバイル・デバイスは頻繁にモバイル・ネットワークに接続され、つまり、開始キーをプリロードするのに追加の手段は必要とされないからである。有利なことに、モバイル・ネットワークは開始キーをプリロードするためにセキュア・チャネルを提供する。有利なことに、開始キーは、即ちユーザ動作を要求することなく、自動的にプリロードすることができる。

任意で、開始キーをプリロードするステップは、各モバイル・デバイスにおけるセキュア・ストレージ領域内に開始キーを格納するステップを含む。つまり、開始キーは、例えばユーザによって、即ちモバイル・デバイスで起動しているアプリケーションによって、簡単には読み出すことができないように開始キーは格納される。有利なことに、開始キーを改竄することは、より困難ものとすることができる。

任意で、セキュア・ストレージ領域は各モバイル・デバイスにおける信頼性のあるコンピューティング・サブシステムによって設けられる。ここで、モバイル・デバイスは、統合部または取り外し可能部のいずれかとして、信頼性のあるコンピューティング・サブシステムを備える。このような信頼性のあるコンピューティング・サブシステムは、モバイル・デバイスにおいて計算ステップを実行するのに使用することができる。当該計算ステップは、モバイル・ネットワークにおいてモバイル・デバイスを認証するような特定のセキュリティ・レベルを要求する。取り外し可能な信頼性のあるコンピューティング・サブシステムの例は、所謂ユニバーサル統合回路カード（ＵＩＣＣ；Universal Integrated Circuit Card）である。ＵＩＣＣは、モバイル・ネットワークにおいてモバイル・デバイスを認証するのに使用されるユニバーサル・サブスクライバ・アイデンティティ・モジュール（ＵＳＩＭ；Universal Subscriber Identity Module）を備える。セキュア・ストレージ領域はこのような信頼性のあるコンピューティング・サブシステム、例えばＵＩＣＣのメモリによって設けられ、モバイル・デバイスに開始キーをセキュアに格納するのに良く適したものとなる。
任意で、開始キーの有効性を検証するステップ、およびキー・アグリーメント手順を実行する際に開始キーを使用するステップからなる群の内少なくとも１つが、信頼性のあるコンピューティング・サブシステムによって実行される。したがって、信頼性のあるコンピューティング・サブシステムによって設けられたセキュア・ストレージ領域の外部での開始キーの使用が削減または回避される。有利なことに、開始キーの改竄がより困難なものとなる。

任意で、本方法は更に、
− 各モバイル・デバイスに一組の開始キーをプリロードするステップであって、一組の開始キーが一組の有効期間のそれぞれに関連付けられるステップ、および
− 各モバイル・デバイスにおいて一組の開始キーの内の一致する１つを開始キーとして選択するために、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じてモバイル・デバイス間のキー同期手順を実行するステップ
を含む。

このように、モバイル・デバイスの各々は複数の異なる開始キーが提供される。同一の開始キーが、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際にモバイル・デバイスの各々によって使用されるのを可能にするために、キー同期手順が実行される。ここでは、どの開始キーが、モバイル・デバイスの全部またはほとんどに使用可能であるかについて識別される。当該開始キーは、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するのに使用されるように選択される。有利なことに、適切な開始キーは適宜確立することができる。有利なことに、キー・アグリーメント手順を実行する前にモバイル・デバイスが適切な開始キーを有しない場合に、キー同期手順はフィードバックを供給する。

任意で、本方法は更に、
− 各モバイル・デバイスに一組のキー識別子をプリロードするステップであって、一組のキー識別子のそれぞれが開始キーのセットの内のそれぞれ１つを識別するステップ、および
− モバイル・デバイス間の一組のキー識別子の内の１つ以上の交換に基づいて、キー同期手順を実行するステップ
を含む。

一組のキー識別子の内１つ以上の交換に基づいてキー同期手順を実行するステップにより、例えば、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じて開始キーを交換することによって、キー同期手順において開始キー自体を関与させることは必要とはしない。有利なことに、開始キーの改竄はより困難なものとなる。何故ならば、キー識別子のみが交換されるからである。それでいて、例えば開始キーの一致を装うようなキー識別子の改竄はなおも失敗することになる。何故ならば、キー・アグリーメント手順は、実際の開始キーが一致する場合にセッション・キーを提供するのみに過ぎないからである。

任意で、本方法はまた、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に使用されたた後に、開始キーを一組の開始キーから無効化または削除するステップを含む。つまり、開始キーは、一旦Ｄ２Ｄ通信セッションを確立しない限り使用することができない。新規のＤ２Ｄ通信セッションを確立ためには、新規の開始キーが必要とされる。有利なことに、運用業者は、例えばＤ２Ｄ通信セッションを確立できる回数を制限するために、当該回数にわたる制御を取得する。

任意で、一組の有効期間は、異なるものの重複する有効期間の少なくとも一部によって構成される。異なるものの重複する有効期間は、より大きな時間期間を共に構成する。有効期間は重複するので、より大きな時間期間においてギャップが存在しない。異なるものの重複する有効期間は、開始キーに関連付けられる。結果として、より大きな期間において如何なる時点であっても開始キーは使用可能であり、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に用いるのに有効なものとすることができる。

任意で、開始キーが仮想ネットワーク・アイデンティティ(identity)に関連付けられる。開始キーの有効性を検証するステップは更に、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して各モバイル・デバイスの仮想ネットワーク・アイデンティティの一致を判断するステップを含む。つまり、Ｄ２Ｄ通信セッションは、同一の仮想ネットワーク・アイデンティティを有するモバイル・デバイス間で確立できるのみである。有利なことに、運用業者は、Ｄ２Ｄ通信が可能なモバイル・デバイス間の仮想ネットワークをセットアップすることができるが、仮想ネットワークの外部でのモバイル・デバイスとのＤ２Ｄ通信、または異なる仮想ネットワークに所属するモバイル・デバイス間のＤ２Ｄ通信を防止する。

任意で、開始キーは、当該開始キーの使用の回数を制限するために使用カウントに関連付けられており、開始キーの有効性を検証するステップは更に当該使用カウントに基づく。有利なことに、運用業者はＤ２Ｄ通信セッションを確立することができる回数にわたり制御を取得する。有利なことに、当該制御は、複数のＤ２Ｄ通信セッションを確立するために使用することができる１つの開始キー、例えばマスター・キーの提供を受けることができる。つまり、それぞれが一旦Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するために用いることができるのみである一組の開始キーを提供する必要がない。

任意で、本方法は更に、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に開始キーを使用した後に、使用カウントを調整するステップを含む。したがって、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際の開始キーの使用は使用カウントに反映される。

任意で、本方法は更に、ｉ）どの開始キーも有効とみなされず、またはｉｉ）キー・アグリーメント手順がセッション・キーを提供する際に失敗する場合に、モバイル・ネットワークを介して更なる開始キーを要求するステップを含む。

任意で、キー・アグリーメント手順が、
− スリー・パス認証手順（１６６）、または
− 共有シークレットを取得するためにモバイル・デバイス間でのメッセージ交換を暗号化するための開始キーの使用（１６４）、および共有シークレットに基づいて開始されるディフィー・ヘルマン(Diffie-Hellman)キー交換手順を含む。

本方法について説明した修正および変形に対応する、当業者にとって、制御ソフトウェア、モバイル・デバイス、およびモバイル・ネットワークについての修正態様および変形態様を本記載に基づいて実行することができる。

発明は独立請求項に規定され、更なる有利な任意の実施形態が従属請求項で規定される。
本発明のこれらのおよび他の態様は、本明細書で以降に説明する実施形態から明らかなものであり、また、これを参照して解明されることになる。

図１は、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して相互に接続可能であると共にモバイル・ネットワークに個別に接続可能なモバイル・デバイスについて示す。 図２は、モバイル・デバイス間のＤ２Ｄ通信セッションを確立するための方法について示す。 図３は、モバイル・サブシステムおよびストレージ領域を含むコンピューティング・サブシステムを含むモバイル・デバイスについて示す。 図４は、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介して各モバイル・デバイスの仮想ネットワーク・アイデンティティの一致の判断について示す。 図５は、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じたモバイル・デバイス間でのキー同期手順の実行について示す。 図６は、共有シークレットを取得するためにモバイル・デバイス間でのメッセージ・交換を暗号化するために、開始キーを用いることによってＤ２Ｄ通信チャネルを通じて初期化されるキー・アグリーメント手順について示す。 図７は、スリー・パス認証手順に基づいて、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じて実行されるキー・アグリーメント手順について示す。 図８は、モバイル・デバイスを識別する識別子が暗号化されるＤ２Ｄ通信チャネルを通じて実行されるキー・アグリーメント手順について示す。

異なる図面において同一の符号を有する項目は、同一の構造上の特徴および同一の機能を有し、または同一の信号であることに留意すべきである。このような項目の機能および／または構造について説明してきたが、発明の詳細な説明でのこれらの説明については必ずしも繰り返す必要がない。

図１は、第１のモバイル・デバイスＭＤ１および第２のモバイル・デバイスＭＤ２について示す。今後はモバイル・デバイスＭＤと総称することもある。モバイル・デバイスＭＤは個別にモバイル・ネットワークＭＮに接続可能である。図１に示すように、通信チャネルが、各モバイル・デバイスＭＤおよびモバイル・ネットワークの間に存在する。即ちデバイス・ツー・ネットワーク通信チャネルＤＮＣである。モバイル・ネットワークＭＮは、基地局ＢＳ１，ＢＳ２を含むように図示される。特にこの例では、モバイル・デバイスＭＤのそれぞれは、基地局ＢＳ１，ＢＳ２の内異なる１つに接続される。基地局ＢＳ１，ＢＳ２はモバイル・ネットワークのコア・ノードＣＮを介して相互に接続される。このように、モバイル・デバイスＭＤがモバイル・ネットワークＭＮに接続されると、モバイル・デバイス間の通信がモバイル・ネットワークＭＮを介して実施することができ、情報の交換は、モバイル・ネットワークにおいて、基地局ＢＳ１の内の第１の１つ、コア・ノードＣＮ、および基地局ＢＳ２の内の第２の１つを通じて実行することができる。

モバイル・デバイスＭＤはまた、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを介して相互に接続可能でもある。Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣは、モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２がそれぞれ有するモバイル・サブシステムＭＳ１，ＭＳ２を用いて確立され、即ちセットアップされる。本発明は、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを介してモバイル・デバイスＭＤ間にＤ２Ｄ通信セッションを確立することに関連するものである。

Ｄ２Ｄ通信セッションは、図２に示される方法１００にしたがって確立することができる。方法１００は、最初に、モバイル・デバイスＭＤのそれぞれに開始キーをプリロードするステップ１２０を含む。当該プリロードするステップ１２０はモバイル・ネットワークＭＮを用いて実行することができる。このために、モバイル・ネットワークＭＮは、モバイル・デバイスＭＤの内１つがモバイル・ネットワークＭＮに接続したときに、デバイス・ツー・ネットワーク通信チャネルＤＮＣを介して当該モバイル・デバイスＭＤに開始キーを提供するように構成することができる。しかしながら、プリロードするステップ１２０はまた、別の通信チャネル、特に、セキュアな通信チャネルを必要とする場合もある。例えば、開始キーが、例えば物理的な販売管理(point of sale)での近距離通信（ＮＦＣ；Near Field Communication）を用いて、または例えば無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）を通じたＷｉＦｉを用いてプリロードされる場合がある。

図１には示していないが、各モバイル・デバイスＭＤは、開始キーを各モバイル・デバイスＭＤに格納するためのストレージ領域を含むことができる。それ故、各モバイル・デバイスＭＤに開始キーをプリロードするステップ１２０は、各モバイル・デバイスＭＤのストレージ領域に開始キーを格納することを含む。

開始キーは有効期間に関連付けられる。本方法１００は更に、各モバイル・デバイスＭＤに、現在の時間に基づいて開始キーの有効性を検証するステップ１４０を含む。そのため、各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２はコンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２を含み、上記ステップを実行するように構成され、また、現在の時間についてのナレッジを有するか、現在の時間を取得するように構成することができる。なお、有効期間は、例えば１日、１日の内１時間、１時間の内１分等の如何なる時間ベースの量で表現できることに留意すべきである。それ故、現在の時間という用語は、例えば現在日および／または現在の日時に関するものとすることができる。したがって、開始キーの有効性を検証するステップは、現在の日が有効期間内にあるかを決定することを含み、その場合、現在の日は有効期間の最初の日または最後の日のいずれかであり、また、その場合、現在の日時は有効期間内にある。

本方法は更に、各モバイル・デバイスＭＤにおいて、開始キーが有効であるとみなされる場合に、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じてモバイル・デバイスＭＤ間のキー・アグリーメント手順を実行する際に開始キーを用いることによって、開始キーを用いたセッション・キーを生成するステップ１６０を含む。各モバイル・デバイスＭＤのコンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２は、モバイル・サブシステムＭＳ１，ＭＳ２がＤ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じて実際のメッセージ交換を実行しながら、上記ステップを実行するように構成される。

キー・アグリーメント手順は、各モバイル・デバイスＭＤが用いる開始キーが一致する場合に、結果としてセッション・キーとなるように構成される。セッション・キーを取得すると、本方法１００は、各モバイル・デバイスＭＤにおいて、セッション・キーに基づいてＤ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じてＤ２Ｄ通信セッションを確立するステップ１８０を含む。各モバイル・デバイスのモバイル・サブシステムＭＳ１，ＭＳ２は、コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２から取得したセッション・キーを用いて上記ステップを実行するように構成される。

図２には示していないが、モバイル・デバイスにおいて制御ソフトウェアを実行すると、当該モバイル・デバイスに、図２に示した方法１００にしたがって、即ち現在の時間に基づいて開始キーの有効性を検証するステップ１４０、開始キーを用いてセッション・キーを生成するステップ１６０、およびセッション・キーに基づいてＤ２Ｄ通信チャネルを通じてＤ２Ｄ通信セッションを確立するステップ１８０によって、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立させる命令を含む制御ソフトウェアを提供することができる。

図３は、第１モバイル・デバイスＭＤ１を示す。当該第１モバイル・デバイスは、ここでは各モバイル・デバイスＭＤの例示である。第１モバイル・デバイスＭＤ１は、図１および図２を参照して先に紹介したモバイル・サブシステムＭＤ１およびコンピューティング・サブシステムＣＳ１を備える。ここで、モバイル・サブシステムという用語は、通信チャネルを確立し、該確立した通信チャネルを介してメッセージを交換し、様々な計算機能を実行すること等を含む、モバイル・デバイスの主な機能を実行および／または可能とするモバイル・デバイスのサブシステムに関する。モバイル・サブシステムの例は、アプリケーション・プロセッサ、ディスプレイ・プロセッサ、１つ以上のモデム、統合ＬＴＥ無線を含むモバイル・システム・オン・チップ（ＳｏＣ）である。別の例は、上記モバイルＳｏＣ、および該ＳｏＣに接続される外部ＬＴＥ無線である。

図３は、プリロード手順の間に提供された開始キーを格納するストレージ領域ＳＡ１を備える第１モバイル・デバイスＭＤ１を示す。ストレージ領域ＳＡ１はセキュア・ストレージ領域とすることができる。図３の例では、ストレージ領域ＳＡ１はコンピューティング・サブシステムＣＳ１によって提供される。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、信頼性のあるコンピューティング・サブシステムとすることができ、これにより、自動的にセキュア・ストレージ領域を設ける。このような信頼性のあるコンピューティング・サブシステムＣＤ１はＵＳＩＭアプリケーションを含むＵＩＣＣによって構成することができる。ＵＳＩＭアプリケーションは、図２に示した方法１００にしたがってＤ２Ｄ通信セッションを確立するように構成することができる。ＵＩＣＣとの間のインタフェースは、例えば、ＥＴＳＩＴＳ １０２ ４８４の技術使用によるセキュア・チャネル・プロトコルの手段によって保護することができ、盗聴および改竄をより困難にすることができる。
以下に本発明の２つの実施形態を提示する。それぞれは更なる有利な任意の手段を備える。それらの手段はまた、技術的な具適合性によって妨げられない場合に、組み合わせることができ、および／または本発明の包括概念に個別に適用することができるものと認められるであろう。

第１の詳細な実施形態は、各モバイル・デバイスＭＤにおける一組の開始キーをプリロードするステップを含む。一組の開始キーは一組の有効期間のそれぞれに関連付けられる。そのために、モバイル・ネットワークＭＮは、各モバイル・サブシステムＭＳ１，ＭＳ２を通じて各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２のサブシステムＣＳ１，ＣＳ２に１つ以上のメッセージを送ることができる。１つ以上のメッセージは、一組の開始キーおよび一組の有効期間を含むことができる。また、当該１つ以上のメッセージが、現在のネットワーク時間および／または一組の制限を含むことができる。一組の開始キーおよび一組の有効期間に加えて、１つ以上のメッセージは一組のキー識別子を含むことができ、一組のキー識別子のそれぞれが一組の開始キーのそれぞれ１つを識別する。一組の開始キーおよび一組の有効期間に加えて、１つ以上のメッセージは一組の仮想ネットワーク・アイデンティティ(identity)を含む。一組の仮想ネットワーク・アイデンティティのそれぞれは、一組の開始キーの内それぞれ１つに関連付けられる。

次の表は、モバイル・デバイスにプリロードすることができる情報の例を示す。

全般的に、上記の例の場合は、一組の有効期間は少なくとも部分的には異なるものの重複する有効期間によって構成することができる。各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２は、一組の開始キー、一組のキー識別子、および現在のネットワーク時間をコンピューティング・サブシステムのセキュア・ストレージ領域ＳＡ１に格納することができる。各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２はまた、現在のネットワーク時間にしたがって、有効期限が切れ、既に格納した如何なる開始キーについて処分する(dispose)こともできる。一組の仮想ネットワーク・アイデンティティは、各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２の他のどこかの場所に格納することができる、即ち、コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２に格納する必要はない。

Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じてＤ２Ｄ通信セッションを確立することの一部として、各モバイル・デバイスＭＤの仮想ネットワーク・アイデンティティが一致するかについて判断することができる。このことは、Ｄ２Ｄ通信セッションが、仮想ネットワーク・アイデンティティを共有するモバイル・デバイスＭＤ間で確立されるのを可能にし、これに対して、Ｄ２Ｄ通信セッションが仮想ネットワーク・アイデンティティを共有しないモバイル・デバイスＩＤ間で確立されるのを防止する。例えば、法人のモバイル・デバイスは、法人の仮想ネットワーク・アイデンティティを運用業者自体の仮想ネットワークの仮想ネットワーク・アイデンティティと同様に含むことができる。後者は、ユーザが、運用業者のモバイル・ネットワークにおける他のユーザとのＤ２Ｄ通信セッションを確立するのを可能にすることができる。全般的に、仮想ネットワーク・アイデンティティは、例えば、特定の場所、特定のグループのユーザ、会社、家族等に提供することができる。仮想ネットワーク・アイデンティティがまた提供されて、運用業者間、即ち、異なる運用業者間で運用されるモバイル・ネットワークに通常所属するモバイル・デバイス間でのＤ２Ｄ通信セッションが確立されることも可能にする。

図４は、各モバイル・デバイスＭＤの仮想ネットワーク・アイデンティティの一致がどのようにＤ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを介して判断できるかについての例１４２である。ここでは、第１モバイル・デバイスＭＤ１のコンピューティング・サブシステムＣＳ１およびモバイル・サブシステムＭＳ１が左手側に示され、また、第２モバイル・デバイスＭＤ２のコンピューティング・サブシステムＣＳ２およびモバイル・サブシステムＭＳ２が右手側に示される。更に、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じたモバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２間のメッセージ交換が時間と共に矢印により概略的に示される。矢印はメッセージの発信源および発信先を示す。更には、角が丸められた長方形を用いて、モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２のいずれかによって実行されるステップが示され、長方形の水平配置はどのサブシステムでステップを実行するかについて示す。

仮想ネットワーク・アイデンティティの一致は次のようにして判断することができる。まず、第１モバイル・デバイスＭＤ１がＤ２Ｄ通信チャネルを通じてメッセージを第２モバイル・デバイスＭＤ２に送る。メッセージは、第１モバイル・デバイスＭＤ１に格納された仮想ネットワーク・アイデンティティの多くまたは全てを含む。これに応答して、ＤＥＴ＿ＯＶＥＲＬＡＰ＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、第２モバイル・デバイスが第１モバイル・デバイスＭＤ１の仮想ネットワーク・アイデンティティの内どれがローカルに格納されたものか、即ち第２モバイル・デバイスにおけるものと一致するかについて判断する。更に、ＯＲＤＥＲ＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、重複する仮想ネットワーク・アイデンティティが第２モバイル・デバイスＭＤ２の優先度(priority)のリストにしたがって順位付け(order)がされ、その結果がメッセージによって第１モバイル・デバイスＭＤ１に送られる。受け取ると、ＳＥＬＥＣＴ＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、重複した仮想ネットワーク・アイデンティティはまた、第１モバイル・デバイスＭＤ１の優先度のリストにしたがって順位付けられ、そして、両方の優先度リストを結合した際に最も高くランクした、重複した１つの仮想ネットワーク・アイデンティティが選択される。最後に、選択された仮想ネットワーク・アイデンティティがメッセージによって第２モバイル・デバイスＭＤ２に送られ、次いでメッセージを返すことによって、選択された仮想ネットワーク・アイデンティティをアクノリッジする。

開始キーの有効性を検証するステップは、Ｄ２Ｄ通信チャネルを介した各モバイル・デバイスの仮想ネットワーク・アイデンティティの一致について先に説明した判断を含む。その結果として、仮想ネットワーク・アイデンティティに一致が見つけられない場合は、両方のモバイル・デバイスの開始キーは、モバイル・デバイスＭＤ間のＤ２Ｄ通信セッションを確立する目的では無効とみなされる。何故ならば、当該キーは一致しない仮想ネットワーク・アイデンティティに関連付けられているからである。

仮想ネットワーク・アイデンティティの一致を検証すると、Ｄ２Ｄ通信セッションの確立は次のように継続する。各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２は、開始キーとして各モバイル・デバイスの一組の開始キーの内一致した１つを選択するために、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じてモバイル・デバイス間でキー同期手順を実行するように構成することができる。図５は、このようなキー同期手順の例１６２を示す。この特定の例示は、モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２の間で一組のキー識別子の１つ以上を交換することに基づく。ここでは、モバイル・サブシステムＭＳ１からの要求に応じて、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、有効な開始キーに関連付けられたキー識別子を検索する。有効な開始キーとは、該開始キーが現在の時間で有効であり且つＤ２Ｄ通信セッションを確立する前に使用されなかったことを意味する。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、例えばキー識別子が現在の時間、および将来の適当な(reasonable)期間（例えば１５分）において有効であるかといった様々な基準に基づいてキー識別子を検索することができる。検索はまた、各キー識別子に関連付けられるキー・シーケンス数に基づいてもよく、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、キー・シーケンスの最小数に関連付けられるキー識別子の内の１つを選択する。キー識別子が数字で表されるときは、コンピューティング・サブシステムＣＳ１はまた、キー識別子の内最小の１つを選択してもよい。キー識別子がシーケンシャルに順位付けされるときは、コンピューティング・サブシステムはまた、キー識別子の内最初または最後の１つを選択してもよい。上記のような様々な基準を結合してもよいことが認められるであろう。

コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、見つかったキー識別子ＫｅｙＩＤをモバイル・サブシステムＭＳ１に送り、今度はそれを第２モバイル・デバイスＭＤ２に送る。第２モバイル・デバイスＭＤ２では、モバイル・サブシステムＭＳ２が当該キー識別子ＫｅｙＩＤをコンピューティング・サブシステムＣＳ２に転送する。更に、第２モバイル・デバイスＭＤ２はまた、同一のプロセスを、並行して、または第１モバイル・デバイスＭＤ１からキー識別子ＫｅｙＩＤを受け取った後に実行する。結果として、各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２のコンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２は共にキー識別子を有する。各コンピューティング・デバイスＣＳ１，ＣＳ２は次いで、ＭＡＸ＿ＫＥＹＩＤ＿ＳＴＥＰと称されるステップで、最大のキー識別子を選択する。これにより、上記キー識別子によって識別される開始キーがまた選択される。

なお、全般的に、開始キーはＤ２Ｄ通信セッションを確立するのに使用した後に無効かまたは削除できることが留意される。しかしながら、この場合は、図３に示した例のような特定の種別のキー同期手順が開始キーの迅速な消費へと導く。代替として、第１モバイル・デバイスＭＤ１はキー識別子を第２モバイル・デバイスＭＤ２に送ってもよい。第２モバイル・デバイスＭＤ２は、そのコンピューティング・サブシステムＣＳ２に要求して、この識別子に関連付けられる有効な開始キーを含むかどうかを判断する。その場合は、開始キーを直接選択することができる。そうでない場合は、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、有効な開始キーに関連付けられる最小のキー識別子を検索することができ、見つかったキー識別子を、第１モバイル・デバイスＭＤ１に送るためにモバイル・サブシステムＭＳ２に戻す。受け取ると、第１モバイル・デバイスＭＤ１は、このキー識別子に関連付けられる有効な開始キーを有するかについて判断するように、そのコンピューティング・サブシステムＣＳ１に要求する。その場合は、開始キーを直接選択することができる。そうでない場合は、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、最小のキー識別子を検索し、上記プロセスを再度繰り返す。

上記代替のキー同期手順は幾度か繰り返すことができることが留意される。代替として、キー同期手順は、各モバイル・デバイスに使用可能な多くのまたは全ての識別子の交換に基づくものとしてもよく、その結果、一致および有効な開始キーを識別するキー識別子をより迅速に決定することができる。

更に、キー交換手順は認証手順と組み合わせることができることが留意される。認証手順はＤ２Ｄ通信セッションのセットアップについての前提条件部とすることができる。結果として、複数のモバイル・デバイス間で交換されるメッセージは、認証目的およびキー交換目的の両方でサービス提供することができる。図７および図８はこの例について示している。例えば、メッセージは１つのモバイル・デバイスからのチャレンジ応答を構成することができる一方で、同一時間が、モバイル・デバイス間のキー交換手順の一部となる。

各モバイル・デバイスでの一組の開始キーの一致を開始キーとして選択すると、Ｄ２Ｄ通信セッションの確立は、当該開始キーを使用してＤ２Ｄ通信チャネルを通じてモバイル・デバイス間でキー・アグリーメント手順を実行することによって継続することができる。図６は、このようなキー・アグリーメント手順の第１部分の例１６４であり、開始キーを用いて、共有シークレットを取得するために複数のモバイル・デバイス間でのメッセージ交換を暗号化することができる。キー・アグリーメント手順の第１部分を用いて、共有シークレットに基づいてキー交換手順を初期化することができる。基本的には、キー・アグリーメント手順の第１部分は、後続のキー交換のブートストラッピング(bootstrapping )とみなすことができる。このようなキー交換手順の例は、ディフィー・ヘルマン(Diffie-Hellman)キー交換手順であり、暗号化の技術分野では公知である。

図６の例では、各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２はストレージ領域から開始キーを抽出する。ＥＮＣ＿ＳＥＣＲＥＴ１＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、第１モバイル・デバイスＭＤ１のコンピューティング・サブシステムＣＳ１が、開始キーを用いて暗号化され、シークレット、即ちシークレット１を含むメッセージを生成する。メッセージはモバイル・サブシステムＭＳ１に転送される。モバイル・サブシステムＭＳ１は次いで当該メッセージを第２モバイル・デバイスＭＤ２に転送する。ここでは、モバイル・サブシステムＭＳ２はメッセージをコンピューティング・サブシステムＣＳ２に転送する。ＤＥＣ＿ＳＥＣＲＥＴ１＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は開始キーを用いてメッセージを復号化する。ＥＮＣ＿ＳＥＣＲＥＴ２＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、開始キーを用いて暗号化されたメッセージを、別のシークレット、即ちシークレット２を用いて生成する。更に、ＣＡＬＣ＿ＳＫ＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、セッション・キーＳＫはシークレット、即ちシークレット１およびシークレット２の両方の組み合わせに基づいて計算され、メッセージ中に含める。メッセージは、第２モバイル・デバイスＭＤ２によって第１モバイル・デバイス１に送り返される。ここでは、モバイル・サブシステムＭＳ１はメッセージをコンピューティング・サブシステムＣＳ１に転送する。ＤＥＣ＿ＳＥＣＲＥＴ２＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は開始キーを用いてメッセージを復号化する。ＣＡＬＣ＿ＳＫ＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、セッション・キーＳＫを２つのシークレットの両方の組み合わせに基づいて計算する。結果として、各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２では、両方のシークレット、即ちシークレット１およびシークレット２が使用可能となる。つまり、各コンピューティング・サブシステムによって同一のセッション・キーＳＫを計算するのを可能にする。

図６の例に替わり、様々な代替の機構が、共有シークレットを取得するのに同様に用いることができることが留意される。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１７０−２規格に記載されるポイント・ツー・ポイントのキー確立機構の内の１つを使用することができる。例えば、セクション６．５に記載されるキー確立機構５を用いてもよい。

後続のキー交換手順の結果として、セッション・キーが各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２で取得される。このことは、Ｄ２Ｄ通信セッションが、セッション・キーに基づいてＤ２Ｄ通信チャネルを通じて確立されることを可能にする。

第２の詳細な実施形態は、所謂マスター・キーを各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２にプリロードするステップを含む。ここで、マスター・キーなる用語は開始キーに関し、使用カウントと組み合わせて、Ｄ２Ｄセッションが１つの開始キーを用いて確立されるのを可能にする。開始キーおよび使用カウントは、一旦Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際にのみしか使用することができない複数の開始キーをプリロードするステップの代替を構成する。なお、開始キーはマスター・キーを構成することができ、開始キーが特定のＤ２Ｄ通信セッションを確立するのに必要とされる毎に、一時的な開始キーがその目的でマスター・キーから導出される。したがって、開始キーは複数回にわたり使用することができ、特定のＤ２Ｄ通信セッションで用いるために一時的な開始キーを確立する。モバイル・ネットワークＭＮは、各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２におけるコンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２に、このような開始キーを提供することができる。開始キーは特定の有効期間にわたり有効である。更には、モバイル・ネットワークＭＮは使用カウントを提供またはセットすることができる。使用カウントは、例えば回数を提示することができ、コンピューティング・サブシステムが開始キーを用いてセッション・キーを生成するのを可能にする。モバイル・ネットワークＭＮはまた、現在のネットワーク時間を定期的に提供することができ、その結果、コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２が、現在のネットワーク時間により既に有効期限切れとなった、コンピューティング・サブシステムに格納された如何なる開始キーを処分するのを可能にする。これに加えて、またはこの代替として、モバイル・ネットワークＭＮは、モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２に開始キーをプリロードするときに、現在のネットワーク時間を提供することができる。

仮想ネットワーク・アイデンティティの一致をおそらく検証した後に、開始キーの検証は、現在の時間および使用カウントに基づいて検証される。開始キーが有効であるとみなされる場合は、開始キーは、Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じてモバイル・デバイス間のキー・アグリーメント手順を実行する際に用いられる。図７に示す例１６６では、キー・アグリーメント手順が示される。当該手順は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ９７９８−４規格に定められるスリー・パス認証手順に基づくものである。

まず、各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２は、各モバイル・サブシステムＭＳ１，ＭＳ２に対して、識別子、即ちＩＤ１，ＩＤ２を提供する。各識別子ＩＤ１，ＩＤ２は各モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２を識別するものである。各識別子ＩＤ１，ＩＤ２は各コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２を識別し、次いでモバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２が識別するのを可能にするという点で、識別は間接的なものでよい。何故ならば、コンピューティング・サブシステムＣＳ１，ＣＳ２は、モバイル・デバイスにおいて統合される部分または取り外し可能な部分だからである。

図７に示す更なるステップについて次に説明する。ここでは、符号は図７のものに対応する。

１．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、この例では、キー・アグリーメント手順を開始するモバイル・デバイスであり、現在の時間で有効な開始キーを識別するキー識別子ＫｅｙＩＤを提供するようコンピューティング・サブシステムＣＳ１に要求する。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、ＳＥＬＥＣＴ＿ＫＥＹＩＤ＿ＳＴＥＰと称されるステップにおいて、このような開始キーを含むかについて、また、その場合に、開始キーの使用が今も許されているかを、例えば、使用カウントが使用の回数に対応する場合に当該使用カウントが今も所与の閾値未満であるか、または、使用カウントが残りの使用の回数に対応する場合に当該使用回数が今もゼロより大きいかについて検査することによって判断する。この場合は、開始キーは有効とみなされ、また、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、開始キーを識別するキー識別子ＫｅｙＩＤを確立する。更には、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、第２デバイスＭＤ２のコンピューティング・サブシステムＣＳ２における認証時のチャレンジを構成する乱数ＲＮＤ１を生成する。

２．コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、キー識別子ＫｅｙＩＤおよび乱数ＲＮＤ１を第１モバイル・デバイス１のモバイル・サブシステムＭＳ１に提供する。

３．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、キー識別子ＫｅｙＩＤ、乱数ＲＮＤ１および識別子ＩＤ１を、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じて第２モバイル・デバイスＭＤ２に送り、キー・アグリーメント手順を初期化する。

４．それに応答して、第２モバイル・デバイスＭＤ２は、キー・アグリーメント手順を開始するようそのコンピューティング・サブシステムＣＳ２に要求する。その目的で、第２モバイル・デバイスＭＤ２は、キー識別子ＫｅｙＩＤ、乱数ＲＮＤ１および識別子ＩＤ１をコンピューティング・サブシステムＣＳ２に提供する。加えて、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、現在の時間を提供するよう第２モバイル・デバイスＭＤ２に要求し、その結果、コンピューティング・サブシステムＣＳ２が、キー識別子ＫｅｙＩＤによって識別される開始キーが現在の時間で有効かどうかを検証するのを可能にする。このことは、キー・アグリーメント手順の終了についての受け取り直後の、即ちこれを初期化することのない、付加的な検証ステップを構成する。キー識別子ＫｅｙＩＤによって識別される開始キーがコンピューティング・サブシステムＣＳ２に使用可能であり、また、例えば使用カウントが今もゼロより大きいように開始キーの使用が尚も許されているときに、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、ＣＡＬＣ＿ＲＥＳＰ１＿ＳＴＥＰと称されるステップで、乱数ＲＮＤ２およびセッション・キーＳＫ_Ａを認証のために生成する。コンピューティング・サブシステムＣＳ２は更に、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｘ）ｗｉｔｈ Ｘ ＝ ＲＮＤ１ || ＲＮＤ２ || ＩＤ２と表されるような、第１モバイル・デバイスＭＤ１からのチャレンジに対する応答を計算する。ここでは、Ｅ＿ＳＫ_Ａは、セッション・キーとしてＳＫ_ＡおよびメッセージとしてＸを用いた暗号化関数を表す。このような関数の一例には、メッセージ認証コード（ＭＡＣ；Message Authentication Code）がある。

５．コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、第２モバイル・デバイスＭＤ２のモバイル・サブシステムＭＳ２にＥ＿ＳＫ_Ａ（Ｘ）および乱数ＲＮＤ２を提供する。

６．第２モバイル・デバイスＭＤ２は、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｘ）、乱数ＲＮＤ２、および識別子ＩＤ２を第１モバイル・デバイスＭＤ１に送り、ステップ３への応答を構成する。

７．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、第２モバイル・デバイスＭＤ２から受け取った応答を認証し、また、乱数ＲＮＤ２の形態で提供されたチャレンジに対する応答を生成するように、コンピューティング・サブシステムＣＳ１に要求する。

８．ＣＡＬＣ＿ＲＥＳＰ２＿ＳＴＥＰと称されるステップでは、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、ＳＫ_Ａの認証のためのセッションを生成し、また、第２モバイル・デバイスＭＤ２からの応答Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｘ）を検査する。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は次いで、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｙ）ｗｉｔｈ Ｙ ＝ ＲＮＤ１ || ＲＮＤ２ || ＩＤ２と表されるような、第２モバイル・デバイスＭＤ２からのチャレンジに対する応答を計算する。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、Ｄ２Ｄ通信セッションＳＫ_Ｃで用いるためのセッション・キーを生成する。また、任意で、機密保護ＳＫ_Ｉのためのセッション・キーを生成する。コンピューティング・サブシステムＣＳ１は次いで、開始キーの使用カウントを調整する、例えば減少させる。最後に、コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｙ）、セッション・キーＳＫ_Ｃおよび任意でＳＫ_Ｉをモバイル・サブシステムＭＳ１に提供する。

９．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、第２モバイル・デバイスＭＤ２からのチャレンジに対する応答をＥ＿ＳＫ_Ａ（Ｙ）の形態で第２モバイル・デバイスＭＤ２に送る。

１０．これに応答して、モバイル・デバイスＭＤ２は、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｙ）を検査、例えば認証するように、そのコンピューティング・サブシステムＣＳ２に要求する。

１１．コンピューティング・サブシステムＣＳ２は次いで、ＣＡＬＣ＿ＳＥＳＳＩＯＮＫＥＹ＿ＳＴＥＰと称されるステップにおいて、Ｅ＿ＳＫ_Ａ（Ｙ）が有効かを判断し、その場合に、セッション・キーＳＫ_Ｃおよび任意でＳＫ_Ｉを生成し、両者をモバイル・システムＭＳ２に提供する。コンピューティング・サブシステムＣＳ２は次いで、開始キーを調整、例えば減少させる。

１２．第２モバイル・デバイスＭＤ２のモバイル・サブシステムＭＳ２は、セッション・キーＳＫ_Ｃを用いて第１モバイル・デバイスＭＤ１のモバイル・サブシステムＭＳ１と共にＤ２Ｄ通信セッションを確立する。したがって、セキュアなＤ２Ｄ通信セッションが取得される。

図８は、図７に示したキー・アグリーメント手順１６６の代替１６８について示す。ここでの相違点は、識別子ＩＤ１およびＩＤ２が交換の間に暗号化される一方、図７のキー・アグリーメント手順では、識別子ＩＤ１およびＩＤ２が暗号化されずに交換されるということに関する。交換の間に識別子ＩＤ１およびＩＤ２を暗号化することにより、モバイル・デバイスＭＤ１，ＭＤ２の間でのメッセージ交換の盗聴によってユーザが追跡および／または特定されるのを防止することができる。

図８に示した更なるステップについて次に説明する。ここでは、符号は図８に示したものに対応する。

１．ステップ１は、図７を参照して説明したステップ１に対応し、コンピューティング・サブシステムＣＳ１はチャレンジを生成することを追加している。チャレンジは基本的に開始キーを用いて暗号化されたメッセージであり、該暗号化されたメッセージはＥ＿ＭＫによって表されると共に、暗号化されたメッセージは乱数ＲＮＤ１および識別子ＩＤ１を含む。

２．コンピューティング・サブシステムＣＳ１は、キー識別子ＫｅｙＩＤおよびチャレンジを第１モバイル・デバイスＭＤ１のモバイル・サブシステムＭＳ１に提供する。

３．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、キー識別子ＫｅｙＩＤおよびチャレンジを、Ｄ２Ｄ通信チャネルＤＤＣを通じて第２モバイル・デバイスＭＤ２に送り、キー・アグリーメント手順を初期化する。

４．それに応答して、第２モバイル・デバイスＭＤ２は、キー・アグリーメント手順を開始するようそのコンピューティング・サブシステムＣＳ２に要求する。その目的で、第２モバイル・デバイスＭＤ２は、キー識別子ＫｅｙＩＤおよびチャレンジをコンピューティング・サブシステムＣＳ２に提供する。加えて、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、現在の時間を提供するよう第２モバイル・デバイスＭＤ２に要求し、その結果、コンピューティング・サブシステムＣＳ２によって、キー識別子ＫｅｙＩＤによって識別される開始キーが現在の時間に有効かどうかを検証することを可能にする。このことは、キー・アグリーメント手順の終了について受け取った直後の、即ちこれを初期化することない、付加的な検証ステップを構成する。キー識別子ＫｅｙＩＤによって識別される開始キーがコンピューティング・サブシステムＣＳ２に使用可能であり、また、例えば使用カウントが今もゼロより大きいように開始キーの使用が今も許されているときに、コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、ＣＡＬＣ＿ＲＥＳＰ１＿ＳＴＥＰと称されるステップで、乱数ＲＮＤ２およびセッション・キーＳＫＡを認証のために生成する。コンピューティング・サブシステムＣＳ２は更に、Ｅ＿ＳＫＡ（Ｘ）ｗｉｔｈ Ｘ ＝ ＲＮＤ１ || ＲＮＤ２ || ＩＤ２と表されるような、第１モバイル・デバイスＭＤ１からのチャレンジに対する応答を計算する。ここでは、Ｅ＿ＳＫＡは、セッション・キーとしてＳＫＡおよびメッセージとしてＸを用いた暗号化関数を表す。このような関数の一例には、メッセージ認証コード（ＭＡＣ；Message Authentication Code）がある。コンピューティング・サブシステムＣＳ２はまた、チャレンジＥ＿ＭＫ（ＲＮＤ２ || ＩＤ２）を計算し、該計算では、そのチャレンジで使用される第１モバイル・デバイスＭＤ１のコンピューティング・サブシステムＣＳ１と同一のＥ＿ＭＫが使用される。

５．コンピューティング・サブシステムＣＳ２は、第２モバイル・デバイスＭＤ２のモバイル・サブシステムＭＳ２にＥ＿ＳＫＡ（Ｘ）およびチャレンジを提供する。

６．第２モバイル・デバイスＭＤ２は、Ｅ＿ＳＫＡ（Ｘ）およびチャレンジを第１モバイル・デバイスＭＤ１に送り、ステップ３に対する応答を構成する。

７．第１モバイル・デバイスＭＤ１は、第２モバイル・デバイスＭＤ２から受け取る応答を認証し、また、Ｅ＿ＭＫ（ＲＮＤ２ || ＩＤ２）の形態で提供されるチャレンジへの応答を生成するように、コンピューティング・サブシステムＣＳ１に要求する。

８−１２．ステップ８−１２は、図７を参照して説明したステップ８−１２に対応する。
なお、全般的に、モバイル・デバイスのコンピューティング・サブシステムは、ｉ）どの開始キーも有効とみなされず、またはｉｉ）キー・アグリーメント手順がセッション・キーを提供する際に失敗する場合に、モバイル・ネットワーク（ＭＮ）を介して更なる開始キーを要求することが留意される。

本発明は、有利なことに、ダイレクトＬＴＥ、即ちモバイル・デバイス間のＬＴＥベースのＤ２Ｄ通信に適用することができる。特に、本発明は次の有利な使用を可能にする。

法人Ｘは、その全従業員のために運用業者Ｙから直接モード・サブスクリプションを購入する。その結果、例えば、夜間帯の間または低ネットワーク負荷の間の一週間に一度、モバイル・フォンやドングルのようなその法人の全てのモバイル・デバイスは、次週において毎日有効な一組の１００個の開始キーが提供される。翌月曜日に、幾らかの従業員がミーティングを開き、プレゼンテーションを共有することを望む。しかしながら、彼らはネットワーク・カバレッジ外、即ちモバイル・ネットワーク範囲外にあるミーティング・ルームにいる。彼らは自身のラップトップにドングルをプラグ・インし、ダイレクトＬＴＥに基づいてホック・ネットワークをセットアップする。全てのドングルに同一の一組の開始キーを提供されたので、従業者はモバイル・ネットワークにアクセスする必要なく、ミーティング・ルームのＬＴＥベースＤ２Ｄ通信セッションをセットアップすることができる。

別の有利な使用は次のとおりである。再び、法人Ｘは、直接モード・サブスクリプションを購入する。再び、例えば、夜間帯の間または低ネットワーク負荷の間の一週間に一度、その法人の全てのモバイル・デバイスは、次週において毎日有効な一組の１００個の開始キーが提供される。しかしながら、１つのドングルが上記プリロード手順の間にスイッチ・オフされている。翌月曜日に、幾らかの従業員がミーティングを開き、プレゼンテーションを共有することを望む。彼らはネットワーク・カバレッジを有する部屋にいる。彼らは自身のラップトップにドングルをプラグ・インし、ダイレクトＬＴＥに基づいてホック・ネットワークをセットアップする。ドングルのほとんどには同一組の開始キーが提供されたために、従業院はモバイル・ネットワークにアクセスする必要無くミーティング・ルーム内でＬＴＥベースのＤ２Ｄ通信セッションをセットアップすることができる。しかしながら、プリロード手順の間にスイッチ・オフされたドングルは、１つのモバイル・ネットワークから一組の開始キーを要求することによってＤ２通信セッションに尚も参加することができる。そして、一旦当該組が提供されると、そのドングルはＤ２Ｄ通信セッションに参加する。

別の有利な使用は次のとおりであり、従業員がネットワーク・カバレッジを有する部屋にいる点を除いて上記の使用と同一である。彼らは自身のラップトップにドングルをプラグ・インし、ダイレクトＬＴＥに基づいてホック・ネットワークをセットアップする。幾らかのドングルは、Ｄ２Ｄ通信セッションに使用可能なキーを既に有しているが、ほんの幾らかは、有効期限切れのキーを有する。これは、例えば、Ｄ２Ｄ通信は或る時間にわたり使用されなかったためであり、それ故、プリロードまたは更新するのに必要な開始キーがないためである。全てのドングルは、モバイル・ネットワークから一組の開始キーを今や要求され、一旦当該組が提供されると、各ドングルはＤ２Ｄ通信セッションに参加する。その後の日に、従業者は再び会合を開く。今や、Ｄ２Ｄ通信セッションは即座に、即ち、モバイル・ネットワークにコンタクトする必要無しに確立することができる。何故ならば、ドングルは既に一組の有効な開始キーを有しているからである。

更なる別の有利な使用は次のとおりである。緊急のサービスのために、全ての時間で通信できることが最大限で重要である。したがって、Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するためにネットワーク・カバレッジに依存するモバイル・デバイスは、望ましくないことがある。このことは、開始キーの頻度をプリロードすることにより、例えば、モバイル・デバイスがスイッチ・オンされるときに毎回、および／または比較的長い有効期間に関連付けられる開始キーをプリロードすることにより、回避することができる。プリロードはまた、全てのモバイル・デバイスが現在の位置にあるときは、毎晩発生してもよい。一日中は、消防士、警察官、および救急に携わる者は、ネットワーク受信が十分でない場合に直接モードの動作を選択することができる。これにより、上記緊急サービスの者の間での通信を尚も可能にする。

なお、先に説明した実施形態が本発明を限定することはなく説明され、当業者が多くの代替の実施形態を設計できる点に留意すべきである。特許請求の範囲では、括弧内に置かれた符号は特許請求の範囲を限定するものとみなしてはならない。「備える」(comprise)なる動詞およびその活用形の使用は、特許請求の範囲で記載されるもの以外の構成要素やステップの存在を排除するものではない。構成要素に先行する「ａ」「ａｎ」は、このような構成要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾らかの別個の構成要素を備えるハードウェア手段によって、また、適切にプログラムされたコンピュータの手段によって実装することができる。幾らかの手段を列挙するデバイスの請求項では、これら手段の幾らかが１つのハードウェアおよびその同一のアイテムによって実施することができる。特定の手段が相互に異なる従属項で記載されるという単なるファクトは、これら手段の組み合わせは有利には使用できないことを示すものではない。

Claims (17)

1. モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）間のデバイス・ツー・デバイス（Ｄ２Ｄ）通信セッションを確立するための方法であって、前記モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）はＤ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を介して相互に接続可能であると共に、モバイル・ネットワーク（ＭＮ）に個別に接続可能であり、当該方法が、
   − 前記モバイル・ネットワーク（ＭＮ）を通じて各前記モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）に開始キーをプリロードするステップであって、前記開始キーが有効期間に関連付けられる、ステップと、
   前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）において、
   − 現在の時間に基づいて前記開始キーの有効性を検証するステップと、
   − 前記開始キーが有効とみなされる場合に、前記Ｄ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を通じて前記モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）の間でキー・アグリーメント手順を実行する際に前記開始キーを用いることによって、セッション・キーを生成するステップであって、前記キー・アグリーメント手順の結果、前記各モバイル・デバイスによって用いられた前記開始キーが一致した場合に、前記セッション・キーとする、ステップと、
   − 前記セッション・キーに基づいて前記Ｄ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を通じて前記Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するステップと
   を含む、方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記開始キーを前記プリロードするステップが、前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）が前記モバイル・ネットワーク（ＭＮ）に接続されるときに、前記モバイル・ネットワークを介して前記各モバイル・デバイスに前記開始キーを提供するステップを含む、方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、前記開始キーをプリロードするステップが、前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）のセキュア・ストレージ領域（ＳＡ１）内に前記開始キーを格納するステップを含む、方法。
4. 請求項３記載の方法において、前記セキュア・ストレージ領域（ＳＡ１）が前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）における信頼性のあるコンピューティング・サブシステム（ＣＳ１，ＣＳ２）によって設けられる、方法。
5. 請求項４記載の方法において、前記開始キーの有効性を検証するステップ、および前記キー・アグリーメント手順を実行する際に前記開始キーを用いるステップからなる群の内少なくとも１つが、前記信頼性のあるコンピューティング・サブシステム（ＣＳ１，ＣＳ２）によって実行される、方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の方法であって、更に、
   − 前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）に一組の開始キーをプリロードするステップであって、前記一組の開始キーが一組の有効期間のそれぞれに関連付けられるステップと、
   − 前記各モバイル・デバイにおいて前記一組の開始キーの内一致する１つを前記開始キーとして選択するために、前記Ｄ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を通じて前記モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）間のキー同期手順を実行するステップと
   を含む、方法。
7. 請求項６記載の方法であって、更に、
   − 前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）において一組のキー識別子をプリロードするステップであって、前記一組のキー識別子のそれぞれが前記一組の開始キーのそれぞれ１つを識別するステップと、
   − 前記モバイル・デバイス間における前記一組のキー識別子の内１つ以上の交換に基づいて、前記キー同期手順を実行するステップと
   を含む、方法。
8. 請求項６または７記載の方法であって、更に、前記Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に用いた後に、前記一組の開始キーから前記開始キーを無効化または削除するステップを含む、方法。
9. 請求項６から８のいずれか一項記載の方法であって、前記一組の有効期間が、異なるものの重複する有効期間によって少なくとも部分的に構成される、方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項記載の方法において、前記開始キーが仮想ネットワーク・アイデンティティに関連付けられ、前記開始キーの有効性を検証するステップが更に、前記Ｄ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を介して前記各モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）において前記仮想ネットワーク・アイデンティティの一致を判断するステップを含む、方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項記載の方法において、前記開始キーが前記開始キーの使用の回数を制限するために使用カウントに関連付けられており、前記開始キーの有効性を検証するステップが更に、前記使用カウントに基づく、方法。
12. 請求項１１記載の方法であって更に、前記Ｄ２Ｄ通信セッションを確立する際に前記開始キーを使用した後に、前記使用カウントを調整するステップを含む、方法。
13. 請求項１から１２のいずれか一項記載の方法であって、更に、
    ｉ）どの開始キーも有効とみなされず、またはｉｉ）前記キー・アグリーメント手順が前記セッション・キーを提供する際に失敗する場合に、前記モバイル・ネットワーク（ＭＮ）を介して更なる開始キーを要求するステップを含む、方法。
14. 請求項１から１３のいずれか一項記載の方法において、前記キー・アグリーメント手順が、
    − スリー・パス認証手順、または
    − 共有シークレットを取得するために前記モバイル・デバイス間でのメッセージ交換を暗号化するための前記開始キーの使用、および前記共有シークレットに基づいて開始されるディフィー・ヘルマン・キー交換手順
    を含む、方法。
15. 制御ソフトウェアであって、モバイル・デバイス（ＭＤ１，ＭＤ２）で当該制御ソフトウェアを実行すると、請求項１から１４のいずれか一項記載の方法にしたがって前記モバイル・デバイスに前記Ｄ２Ｄ通信セッションを確立させる命令を含む、制御ソフトウェア。
16. モバイル・デバイス（ＭＤ１）であって、更なるモバイル・デバイス（ＭＤ２）とのデバイス・ツー・デバイス（Ｄ２Ｄ）通信セッションを確立するためのものであり、当該モバイル・デバイスおよび前記更なるモバイル・デバイスがＤ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を介して相互に接続可能であると共に、モバイル・ネットワーク（ＭＮ）に個別に接続可能であり、当該モバイル・デバイスが、
    − プリロード手順の間に、前記モバイル・ネットワーク（ＭＮ）を通じて提供される開始キーを格納するストレージ領域（ＳＡ１）であって、前記開始キーが有効期間に関連付けられる、ストレージ領域と、
    − コンピューティング・サブシステム（ＣＳ１）であって、
    − 現在の時間に基づいて前記開始キーの有効性を検証し、
    − 前記開始キーが有効とみなさる場合に、前記Ｄ２Ｄ通信チャネル（ＤＤＣ）を通じて前記更なるモバイル・デバイス（ＭＤ２）とキー・アグリーメント手順を実行する際に前記開始キーを用いることによって、セッション・キーを生成し、前記キー・アグリーメント手順の結果、前記モバイル・デバイスおよび前記更なるモバイル・デバイスによって用いられた前記開始キーが一致した場合に、前記セッション・キーとする、
    コンピューティング・サブシステムと、
    前記セッション・キーに基づいて前記Ｄ２Ｄ通信チャネルを通じて前記Ｄ２Ｄ通信セッションを確立するためのモバイル・サブシステム（ＭＳ１）と
    を備える、モバイル・デバイス。
17. 請求項１６記載のモバイル・デバイス（ＭＤ１）が前記モバイル・ネットワークに接続されると、前記モバイル・デバイス（ＭＤ１）に開始キーをプリロードするように構成されるモバイル・ネットワーク（ＭＮ）であって、前記開始キーが有効期間と関連付けられる、モバイル・ネットワーク。