JP6924848B2 - 鍵生成方法、ユーザ機器、装置、コンピュータ可読記憶媒体、および通信システム - Google Patents

鍵生成方法、ユーザ機器、装置、コンピュータ可読記憶媒体、および通信システム Download PDF

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Description

本発明は、通信分野に関し、詳細には、鍵生成方法、ユーザ機器、装置、コンピュータ可読記憶媒体、および通信システムに関する。
鍵は、暗号化操作、復号操作、および暗号化システムに重要なものである。したがって、情報セキュリティシステムにおいては、認証プロセスにおいて、鍵ネゴシエーションが重要な部分になる。図１は、既存の４Ｇシステムにおける鍵ネゴシエーションプロセスを示す。そのプロセスを実行するために必要なネットワーク要素は、ユーザ機器（User Equipment、ＵＥ）、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）、モビリティ管理エンティティ（Mobility Management Entity、ＭＭＥ）、ホーム加入者サーバ（Home Subscriber Server、ＨＳＳ）、認証センター（Authentication Center、Ａｕｃ）等を含む。実行プロセスは、概略で以下のようになる。
ステップ１：ＡｕＣは、ルート鍵Ｋに基づいて、完全性鍵ＩＫおよび暗号鍵ＣＫを生成し、完全性鍵ＩＫおよび暗号鍵ＣＫをＨＳＳに送信する。それに応じて、ＨＳＳは、ＡｕＣによって送信された完全性鍵ＩＫ、および暗号鍵ＣＫを受信する。
ステップ２：ＨＳＳは、完全性鍵ＩＫおよび暗号鍵ＣＫに基づいて、中間鍵ＫASMEを生成し、中間鍵ＫASMEをＭＭＥに送信する。それに応じて、ＭＭＥは、ＨＳＳにより送信された中間鍵ＫASMEを受信する。
ステップ３：ＭＭＥは、中間鍵ＫASMEに基づいて、非アクセス層（Non-Access Stratum、ＮＡＳ）メッセージに対する暗号化保護を行うためのＮＡＳ完全性鍵ＫNASencと、完全性保護を行うためのＮＡＳ完全性保護鍵ＫNASintとを生成する。
ステップ４：ＭＭＥは、中間鍵ＫASMEに基づいて基地局鍵ＫeNBを生成し、ｅＮｏｄｅＢに基地局鍵ＫeNBを送信する。それに応じて、ｅＮｏｄｅＢは、ＭＭＥにより送信された基地局鍵ＫeNBを受信する。
ステップ５：ｅＮｏｄｅＢは、基地局鍵ＫeNBに基づいて、ユーザプレーンデータに対して暗号化保護を行うためのユーザプレーン暗号鍵ＫUPencと、ユーザプレーンデータに対する完全性保護を行うためのユーザプレーン完全性鍵ＫUPintと、制御プレーンデータに対して暗号化保護を行うための制御プレーン暗号鍵ＫRRCencと、制御プレーンデータに対して完全性保護を行うための制御プレーン完全性鍵ＫRRCintとを別々に生成する。
ステップ６：ＵＥは、ルート鍵Ｋに基づいて、完全性鍵ＩＫ、暗号鍵ＣＫ、中間鍵ＫASME、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintをそれ自体で生成する。
４Ｇシステムでは、図１で示された鍵ネゴシエーションプロセスが完了した後、図２に示される鍵アーキテクチャが生成される。
図１は、４Ｇ応用シナリオにおいて、第３世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project、３ＧＰＰ）アクセスモードで、端末によりコアネットワークにアクセスするプロセスの鍵ネゴシエーションプロセスを示していることが理解され得る。様々な適用シナリオの要件を満たすために、端末は、たとえば、３ＧＰＰアクセスモード、信頼される非３ＧＰＰアクセスモード、および信頼されない３ＧＰＰアクセスモードなど、様々な異なるアクセスモードにおいて、コアネットワークにアクセスし得る。異なるアクセスモードにおいては、鍵ネゴシエーションプロセスも異なる。５Ｇ規格においては、様々なアクセスモードとの整合性を実施するために、１つの統合されたアンカー鍵（anchor key）が、異なるアクセスモードの鍵ネゴシエーションプロセスにおいて生成される必要のあることが規定されている。しかし、どのようにして統合されたアンカー鍵を生成するかは、当業者が解決する必要のある問題である。
Section 3.4.1 in RFC5448
本出願の実施形態は、異なるアクセスモードに対して統合されたアンカー鍵を生成し、かつ異なるアクセスモードのアンカー鍵と、アンカー鍵に基づいて生成される下位層鍵との間の分離を実施するためのアンカー鍵生成方法、デバイス、およびシステムを提供する。
第１の態様は、アンカー鍵生成方法を提供し、方法は、第１の通信デバイスにより、第２の通信デバイスによって送信された指示識別子を受信するステップであって、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される、ステップと、第１の通信デバイスにより、指示識別子を第３の通信デバイスに送信するステップと、第１の通信デバイスにより、第３の通信デバイスによって返された中間鍵を受信するステップであって、中間鍵は、指示識別子に基づいて生成される、ステップと、第１の通信デバイスにより、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成するステップであって、アンカー鍵は、端末のアクセスモードに対応している、ステップと、第１の通信デバイスにより、アンカー鍵を第２の通信デバイスに送信し、したがって、第２の通信デバイスが、アンカー鍵に基づいて、アクセスモードに対する下位層鍵を導出するステップとを含む。
いくつかの可能な実装では、アクセスモードは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの少なくとも一方に基づいて区別される。
いくつかの可能な実装では、第１の通信デバイスにより、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成するステップは、具体的には、
第１の通信デバイスにより、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(IK1'||CK1')
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、（ＩＫ1’、ＣＫ1’）は中間鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
第１の通信デバイスは、以下の少なくとも２つの方法で中間鍵を生成し得る。
指示識別子が、アクセスタイプ識別子と、オペレータタイプ識別子とを含むとき、中間鍵は、以下の式に基づいて生成される。
Figure 0006924848
式中、アクセスタイプ識別子はアクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子はオペレータタイプを示すために使用され、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
指示識別子がＮＡＩであるとき、中間鍵は、以下の式に基づいて生成される。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、第１の通信デバイスは、以下の式に基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第１の通信デバイスは、以下の式に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
第１の通信デバイスは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子である。
いくつかの可能な実装では、第１の通信デバイスは、以下の式に基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第１の通信デバイスは、以下の式に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
第１の通信デバイスは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子である。
第２の態様は、通信デバイスを提供し、通信デバイスは、受信モジュールと、送信モジュールと、生成モジュールとを含み、受信モジュールは、第２の通信デバイスによって送信された指示識別子を受信するように構成され、ここで、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用され、送信モジュールは、第３の通信デバイスに指示識別子を送信するように構成され、受信モジュールは、第３の通信デバイスにより返された中間鍵を受信するように構成され、ここで、中間鍵は、指示識別子に基づいて生成され、生成モジュールは、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成するように構成され、ここで、アンカー鍵は、端末のアクセスモードに対応しており、また送信モジュールは、第２の通信デバイスにアンカー鍵を送信するように構成され、第２の通信デバイスが、アンカー鍵に基づいてアクセスモードに対する下位層鍵を導出するようにする。
いくつかの可能な実装では、アクセスモードは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの少なくとも一方に基づいて区別される。
いくつかの可能な実装では、生成モジュールは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成するように構成される。
anchor key=KDF(IK1'||CK1')
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、（ＩＫ1’、ＣＫ1’）は中間鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
第１の通信デバイスは、以下の少なくとも２つの方法で中間鍵を生成し得る。
指示識別子が、アクセスタイプ識別子と、オペレータタイプ識別子とを含むとき、生成モジュールは、以下の式に基づいて中間鍵を生成するように構成される。
Figure 0006924848
式中、アクセスタイプ識別子はアクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子はオペレータタイプを示すために使用され、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
指示識別子がＮＡＩであるとき、生成モジュールは、以下の式に基づいて中間鍵を生成するように構成される。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、生成モジュールは、以下の式に基づいて中間鍵を生成するように構成される。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
生成モジュールは、以下の式に基づいて、ＥＭＳＫ’を生成するように構成される。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
生成モジュールは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成するように構成される。
anchor key=KDF(EMSK', SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子である。
いくつかの可能な実装では、生成モジュールは、以下の式に基づいて中間鍵を生成するように構成される。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
生成モジュールは、以下の式に基づいてＥＭＳＫ’を生成するように構成される。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
生成モジュールは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成するように構成される。
anchor key=KDF(EMSK', ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子である。
第３の態様は、通信デバイスを提供し、通信デバイスは、メモリと、メモリに結合されたプロセッサと、通信モジュールとを含み、通信モジュールは、外部から送信されたデータを送信する、または受信するように構成され、メモリは、第１の態様で述べられた方法の実装コードを記憶するように構成され、またプロセッサは、メモリに記憶されたプログラムコードを実行するように、すなわち、第１の態様で述べられた方法を実行するように構成される。
第４の態様は、コンピュータ可読記憶媒体を提供する。コンピュータ可読記憶媒体は命令を記憶する。命令がコンピュータで動作されるとき、コンピュータは、第１の態様で述べられた方法を実行する。
第５の態様は、命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。命令がコンピュータで動作されるとき、コンピュータは、第１の態様で述べられた方法を実行する。
第６の態様は、通信システムを提供し、通信システムは、アクセスおよびモビリティ制御機能ネットワーク要素と、セッション管理ネットワーク要素と、認証サーバと、統合されたデータ管理ネットワーク要素とを含み、それらは互いに接続される、ここで、認証サーバは、特許請求の範囲における第２の態様または第３の態様による認証サーバである。
本発明における実施形態の技術的な解決策またはその背景をより明確に述べるために、本発明の実施形態または背景を述べるために必要な添付の図面を、以下で簡単に説明する。
従来技術による４Ｇ応用シナリオの３ＧＰＰアクセスモードにおける鍵ネゴシエーションプロセスの概略図である。 図１で示された鍵ネゴシエーションプロセスの鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態に関する３ＧＰＰアクセスモードにおいて５Ｇコアネットワークにアクセスするネットワークアーキテクチャ図である。 本出願の実施形態に関する非３ＧＰＰアクセスモードにおいて５Ｇコアネットワークにアクセスするネットワークアーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第１のアンカー鍵生成方法の対話図である。 ３ＧＰＰモードにおける図５で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 非３ＧＰＰモードにおける図５で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 図５で示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第２のアンカー鍵生成方法の対話図である。 本出願の実施形態による第３のアンカー鍵生成方法の対話図である。 図９で示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第４のアンカー鍵生成方法の対話図である。 本出願の実施形態による第４のアンカー鍵生成方法の対話図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂで示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第５のアンカー鍵生成方法の対話図である。 ３ＧＰＰモードにおける図１３で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 非３ＧＰＰモードにおける図１３で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 図１３で示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第６のアンカー鍵生成方法の対話図である。 ３ＧＰＰモードにおける図１６で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 非３ＧＰＰモードにおける図１６で示されたアンカー鍵生成方法の具体的な対話図である。 図１６で示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による第７のアンカー鍵生成方法の対話図である。 図１９で示されたアンカー鍵生成方法を用いることにより得られる鍵アーキテクチャ図である。 本出願の実施形態による通信デバイスの概略的な構造図である。 本出願の実施形態による別の通信デバイスの概略的な構造図である。
以下では、添付図面、および具体的な実施形態を参照して、本出願の複数の実施形態を個々に説明する。
図３は、本出願の実施形態に関するネットワークアーキテクチャ図である。そのネットワークアーキテクチャは、主として、５Ｇコアネットワークが、３ＧＰＰモードでアクセスされるシナリオに適用可能である。図４は、本出願の実施形態に関する別のネットワークアーキテクチャ図である。そのネットワークアーキテクチャは、主として、５Ｇコアネットワークが、非３ＧＰＰモードでアクセスされるシナリオに適用可能である。図３および図４に示されるネットワークアーキテクチャは共に、鍵ネゴシエーションに関するネットワーク要素、すなわち、端末（Terminal）、アクセスノード（Access node、ＡＮ）（すなわち、図２のＮ３ＩＷＦ）、アクセスおよびモビリティ制御機能ネットワーク要素（Access and Mobility Function、ＡＭＦ）、セッション管理ネットワーク要素（Session Management Function、ＳＭＦ）、認証サーバ（Authentication Server Function、ＡＵＳＦ）、および統合されたデータ管理ネットワーク要素（Unified Data Management、ＵＤＭ）を含む。
セキュリティアンカー（Security Anchor Function、ＳＥＡＦ）は、ＡＭＦにおいて展開されてよく、また認証証明書リポジトリおよび処理機能ネットワーク要素（Authentication Credential Repository and Processing Function、ＡＲＰＦ）は、ＵＤＭにおいて展開され得ることに留意されたい。確かに、ＳＥＡＦは、ＡＭＦにおいて展開されないことがあり、ＡＭＦとは独立して展開される。同様に、ＡＲＰＦは、ＵＤＭで展開されないことがあり、ＵＤＭとは独立して展開される。
以下では、鍵ネゴシエーションに関するネットワーク要素（端末、ＡＮ、ＡＭＦ、ＳＭＦ、ＡＵＳＦ、およびＵＤＭ）を個々に、かつ簡単に説明する。
端末は、具体的に、ＵＥ（User Equipment）、通信デバイス（Communications Device）、およびモノのインターネット（Internet of Things、ＩｏＴ）デバイスのうちのいずれか１つであり得る。ユーザ機器は、スマートホン（smartphone）、スマートウォッチ（smartwatch）、スマートタブレット等であり得る。通信デバイスは、サーバ、ゲートウェイ（Gateway、ＧＷ）、基地局、制御装置、または同様のものであり得る。モノのインターネットデバイスは、センサ、電気メータ、水量計、または同様のものであり得る。
ＡＮは、たとえば、基地局、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）アクセスポイント、もしくはBluetooth（登録商標）アクセスポイントなどの無線アクセスポイントであり得るが、またはたとえば、ゲートウェイ、モデム、ファイバアクセス、もしくはＩＰアクセスなどの有線アクセスポイントであり得る。
ＡＭＦは、アクセス制御およびモビリティ管理を扱い、非アクセス層（Non-access stratum、ＮＡＳ）シグナリングの転送および処理ノードである。
ＳＭＦは、セッション、スライス、フロー（flow）、またはベアラ（bearer）の確立および管理を実行するように構成される。次いで、セッション管理ネットワーク要素の機能を実行する物理エンティティは、セッション管理デバイス、すなわちＳＭと呼ばれ得る。スライス、フロー、ベアラの確立および管理は、モビリティ管理ネットワーク要素の担当である。
ＡＵＳＦは、鍵を生成し、管理し、かつネゴシエートすることを扱う。ＡＵＳＦは、独立した論理機能エンティティとして別々に展開され得るか、またはモビリティ管理（Mobility Management）ネットワーク要素へと、すなわち、ＡＭＦもしくはセッション管理ネットワーク要素ＳＭＦなどのデバイスへと統合され得るが、またＥＰＳ ＡＫＡもしくはＥＡＰ ＡＫＡ’の認証ノード、または別の認証プロトコルのノードであり得る。
ＵＤＭは、統合されたデータ管理を意味し、主として、２つの部分を含む。１つの部分は、サービスまたはアプリケーションのフロントエンドであり、他の部分は、ユーザデータベースである。具体的には、統合されたデータ管理は、クレデンシャル処理、位置管理、加入データ管理、ポリシ制御、および同様のものを含み、また関連する処理の情報記憶も含む。
セキュリティ認証機能を有するノードとして、ＳＥＡＦは、ＥＡＰ ＡＫＡもしくはＥＡＰ ＡＫＡ’の認証ノード、または別の認証プロトコルのノードであり得る。たとえば、認証プロセスがＥＰＳ ＡＫＡであるとき、ＳＥＡＦは中間鍵Ｋasmeを受信することになる。
ＡＲＰＦは、セキュリティクレデンシャルを記憶し、かつセキュリティクレデンシャルを使用して、たとえば、鍵を生成し、かつセキュリティファイルを記憶するなど、セキュリティに関する操作を行う。ＡＲＰＦは、物理的に安全な位置に展開されるべきであり、ＡＵＳＦと対話することが可能である。実際の展開において、ＡＲＰＦは、ＵＤＭのモジュールであり得るか、またはＵＤＭと共に展開される別個のネットワークエンティティである。
図３および図４は、ネットワーク要素間の論理的な関係を示していることに留意されたい。実際には、いくつかのネットワーク要素は、別々に展開されてもよく、または２つ以上のネットワーク要素が、展開中に１つのエンティティへと統合されてもよい。
異なるアクセスモードに対して統合されたアンカー鍵を生成するために、本出願の実施形態は、アンカー鍵生成方法を提供する。方法において、統合されたアンカー鍵が生成されることができるだけではなく、異なるアクセスモードのアンカー鍵は、アンカー鍵に基づいて生成された下位層鍵から分離されることが可能である。
図５に示されるように、本出願の実施形態は、第１のアンカー鍵生成方法を提供する。この実施形態では、ＡＵＳＦは、特許請求の範囲における第１の通信デバイスであり、ＡＭＦまたはＳＥＡＦは、特許請求の範囲における第２の通信デバイスであり、またＡＲＰＦは、特許請求の範囲における第３の通信デバイスである。方法は、図３および図４に示されるネットワークアーキテクチャに基づいて実施され得、また方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
１０１．ＵＥは、端末識別子をＡＮに送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥにより送信された端末識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、端末識別子は、固定の識別子、たとえば、媒体アクセス制御（Media Access Control、ＭＡＣ）アドレス、インターネットプロトコル（Internet Protocol、ＩＰ）アドレス、携帯電話番号、国際移動体装置識別（International Mobile Equipment Identity、ＩＭＥＩ）、国際移動体加入者識別（International Mobile Subscriber Identity、ＩＭＳＩ）、ＩＰマルチメディアプライベート識別（IP Multimedia Private Identity、ＩＭＰＩ）、もしくはＩＰマルチメディアパブリック識別（IP Multimedia Public Identity、ＩＭＰＵ）であり得るが、またはたとえば、一時的なモバイル加入者識別（Temporary Mobile Subscriber Identity、ＴＭＳＩ）、もしくは大域的に一意の一時的なＵＥ識別（Globally Unique Temporary UE Identity、ＧＵＴＩ）など、一時的に割り振られる識別子であり得る。
端末識別子に加えて、ＵＥは、ＡＮに、アクセスネットワークパラメータ、登録タイプ、セキュリティパラメータ、ＵＥの５Ｇネットワーク能力、およびＰＤＵセッション状態のうちの少なくとも１つを送信し得ることが理解され得る。アクセスネットワークパラメータは、アクセスネットワークの周波数、一時的なユーザ識別、またはＮＳＳＡＩなど、サービスネットワークに関するパラメータであり得る。登録タイプは、ユーザの登録挙動間を区別するために、ユーザの初期登録、移動により生ずる登録、周期的な登録更新等を示し得る。セキュリティパラメータは、認証および完全性保護に関するパラメータである。ＮＳＳＡＩは、ネットワークスライス選択支援情報の省略形である。ＵＥの５Ｇネットワーク能力は、ネットワークへのアクセスをサポートする構成能力を含み得る。ＰＤＵセッションは、ＵＥとデータネットワークの間のＰＤＵのサービス接続であり、サービス接続のタイプは、ＩＰまたはイーサネットサービス接続であり得る。
１０２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。５Ｇ規格では、端末のアクセスモードは、異なる分類ベースに基づいて分類され得る。たとえば、アクセスモードの分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含み得る。アクセスタイプは、具体的には、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプへと分類され得る。オペレータタイプは、具体的には、オペレータタイプＡ、またはオペレータタイプＢに分類され得る。さらに多くのオペレータタイプが存在し得ることが理解され得る。オペレータタイプは、本明細書における例にすぎず、特に限定されない。
たとえば、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含む。アクセスモードの分類が表１に示され得る。
Figure 0006924848
分類ベースは、分類ベースの前述の２つのタイプに限定されないことに留意されたい。アクセスモードの分類基準は、たとえば、媒体タイプ（有線アクセスまたは無線アクセス）などの別のタイプの分類基準であり得る。これは、本明細書で特に限定されない。加えて、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの２つの分類ベースに限定されない。アクセスモードの１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の分類ベースがあり得る、すなわち、アクセスモードは、より多くの次元またはより少ない次元により分類され得る。たとえば、アクセスモードは、３ＧＰＰアクセスタイプおよび非３ＧＰＰアクセスタイプを含むサイズだけによって区別され得る。
指示識別子は、アクセスネットワークパラメータで搬送され得る。指示識別子は、以下の方法のいずれか１つであり得る。指示識別子は、アクセスタイプとオペレータタイプの両方を示すために使用されるネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier、ＮＡＩ）であり得る。代替として、指示識別子は、アクセスタイプ識別子、およびオペレータタイプ識別子を含んでよく、アクセスタイプ識別子は、アクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子は、オペレータタイプを示すために使用される。前述の例は、例として使用されるにすぎず、特定の限定を構成しないことが理解され得る。
いくつかの可能な実装では、ネットワークアクセス識別子は、ＳＮ識別｜アクセスネットワーク識別であり得る、すなわち、たとえば、チャイナユニコム（China Unicom）のＷＬＡＮアクセスなど、オペレータのアクセスのタイプを特に示し得る。本明細書におけるＳＮ識別子は、４Ｇネットワークにおいて定義され、アクセスネットワーク識別は、４Ｇにおける非３ＧＰＰネットワークにおいて定義される。特定のオペレータの特定のアクセスタイプを表すことができるように、ＳＮ識別またはアクセスネットワーク識別モードをアップグレードすることも可能である。
いくつかの可能な実装では、アクセスタイプ識別子は、具体的に、アクセスタイプが、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプであることを示す。たとえば、アクセスタイプ識別子のアクセスネットワークタイプ（ＡＮＴ）は、直接的に、「３ＧＰＰネットワーク」、「信頼される非３ＧＰＰネットワーク」、および「信頼されない非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列であり得るか、または「３ＧＰＰネットワーク」および「非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列だけであり得る。
いくつかの可能な実装では、オペレータタイプ識別子は、２つの部分を含み得る：１つの部分は、オペレータを示すために使用され、他の部分は、特定のアクセスタイプを示すために使用される。たとえば、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル（China Mobile）のＬＴＥアクセス、またはチャイナユニコムのＷＬＡＮアクセスを示し得る。特定の用途では、オペレータタイプ識別子として、ＳＮ識別とアクセスネットワーク識別の組合せが使用され得る。代替として、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル、チャイナユニコム、およびチャイナテレコムなどのオペレータだけを示すことがあり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、オペレータタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
１０３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
１０４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
１０５．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、および指示識別子に基づいて中間鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法における鍵生成アルゴリズムに基づいて、中間鍵を生成し得る。
第１の方法では、指示識別子がＮＡＩであるとき、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子およびオペレータタイプ識別子を含むとき、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、ＳＱＮは、ＡｕＣにより生成される最新のシーケンス番号であり得るが、ＳＱＮを生成した後、ＡｕＣは、ＳＱＮをＡＲＰＦに送信する。同様に、ＲＡＮＤは、ＡｕＣにより生成される乱数であり得るが、ＲＡＮＤを生成した後、ＡｕＣは、ＲＡＮＤをＡＲＰＦに送信する。前述の方法に加えて、ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスによって生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ＡＲＰＦそれ自体によって生成されることもあり得る。これは、本明細書で特に限定されない。
いくつかの可能な実装では、ＣＫは、式ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、ＩＫは、式ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、かつＡＫは、式ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得る。前述の方法に加えて、ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスにより生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ＡＲＰＦそれ自体によっても生成され得る。これは、本明細書で特に限定されない。
１０６．ＡＲＰＦは、中間鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信された中間鍵を受信する。
１０７．ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(IK1'||CK1')
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、（ＩＫ1’、ＣＫ1’）は中間鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。ＡＵＳＦはまた、以下の式：anchor key=KDF(IK1', CK1')に基づいてもアンカー鍵を生成し得る。
１０８．ＡＵＳＦは、アンカー鍵をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦにより送信されたアンカー鍵を受信する。
１０９．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、アンカー鍵に基づいて１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
本出願のこの実施形態では、アンカー鍵は、中間鍵に基づいて生成され、また中間鍵は、指示識別子に基づいて生成される。したがって、アンカー鍵と指示識別子の間の関係は、key=f(ANT, SNT) or anchor key=f(NAI)として表され得、式中、ｆは、指示識別子とアンカー鍵の間のマッピング関数を示し、ＮＡＩは、ネットワークアクセス識別子であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、またＳＮＴはオペレータタイプ識別子である。アンカー鍵と指示識別子の間のマッピング関係により、指示識別子が異なるとき、アンカー鍵の値も異なることを理解することができる。すなわち、アクセスモードが異なるとき、アンカー鍵の値が異なる、言い換えると、異なるアクセスモードのアンカー鍵は、別個のものである。さらに、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵の間の分離を実施するために、異なるアクセスモードのアンカー鍵に基づいて、異なるアクセスモードの下位層鍵を別々に導出する。具体的には、アクセスモードがアクセスモードＡであるとき、計算により得られるアンカー鍵は、アンカー鍵ａであり、アクセスモードがアクセスモードＢであるとき、計算により得られるアンカー鍵は、アンカー鍵ｂであると仮定する。次いで、アクセスモードＡの下位層鍵は、アンカー鍵ａに基づいて導出され得、アクセスモードＢの下位層鍵は、アンカー鍵ｂに基づいて導出され得る。
１１０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
１１１．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を導出する。ＵＥにより下位層鍵を導出する処理は、前述の処理と実質的に同様のものであり、本明細書で再度、細部が述べられないことが理解され得る。
ステップ１０８で、ＡＵＳＦは、アンカー鍵に基づいて、鍵ＫAMFまたは鍵ＫSEAFをさらに生成し、次いで、ＡＭＦまたはＳＥＡＦにアンカー鍵を送信することに代えて、鍵ＫAMFまたは鍵ＫSEAFをＡＭＦまたはＳＥＡＦに送ってよいことが理解され得る。したがって、ステップ１０９で、ＡＭＦまたはＳＥＡＦは、鍵ＫAMFまたは鍵ＫSEAFに基づいて下位層鍵を生成する。
アクセスモードが異なるとき、ステップ１０９からステップ１１１は異なることに留意されたい。以下に、アクセスモードが、３ＧＰＰアクセスモードである例と、アクセスモードが非３ＧＰＰアクセスモードである例とを別々に用いることにより、詳細な説明を提供する。
図６Ａに示されるように、アクセスモードは３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵はanchor key 1であると仮定する。次いで、ステップ１０９からステップ１１１は、以下のステップ１１１１から１１１７と置き換えられ得る。
１１１１．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、以下の式に基づいて、下位層鍵のＫamf1鍵および／またはＫseaf1鍵を生成する。
Kamf1=KDF(anchor key1, AMF ID);
Kseaf1=KDF(anchor key1, SEAF ID);
式中、anchor key 1は３ＧＰＰアクセスモードにおけるアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＭＦ ＩＤはＡＭＦの識別子であり、ＳＥＡＦ ＩＤはＳＥＡＦの識別子である。ＡＭＦの識別子は、ＡＭＦのＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等であり得、ＳＥＡＦの識別子は、ＳＥＡＦのＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等であり得る。
１１１３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、次いで、以下の式に基づいて、３ＧＰＰアクセスモードにおける基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを生成する。
KgNB=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS Count1);
K-3GPPNASint=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS-int-alg, alg-ID);
K-3GPPNASenc=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ１は、３ＧＰＰアクセスポイントｇＮＢを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
１１１５．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、基地局鍵ＫgNBをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された基地局鍵ＫgNBを受信する。
１１１７．ＡＮは、基地局鍵ＫgNBに基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＮは、以下の式に基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを別々に生成する。
KUPenc=KDF(KgNB, UP-enc-alg, alg-ID);
KUPint=KDF(KgNB, UP-int-alg, alg-ID);
KRRCenc=KDF(KgNB, RRC-enc-alg, alg-ID);
KRRCint=KDF(KgNB, RRC-int-alg, alg-ID);
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＫgNBは基地局鍵であり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇ、ＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇ、ＵＰ−ｅｎｃ−ａｌｇ、ＵＰ−ｉｎｔ−ａｌｇ、ＲＲＣ−ｅｎｃ−ａｌｇ、およびＲＲＣ−ｉｎｔ−ａｌｇの定義に関しては、表２で示された４Ｇにおけるアルゴリズム判別子定義表を参照のこと、具体的には以下の通りである。
Figure 0006924848
１１１９．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを導出する。
アンカー鍵を受信した後、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵に基づいて、Ｋamf1鍵および／またはＫseaf1鍵を導出し、または、そのＫamf1鍵および／またはＫseaf1鍵に基づいて、基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを導出するのではなく、アンカー鍵に基づいて、基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを直接導出することがあり得ることが理解され得る。
図６Ｂに示されるように、アクセスモードは、非３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵は、anchor key 2であると仮定する。次いで、ステップ１０９からステップ１１１は、以下のステップ１１１２から１１１６と置き換えられ得る。
１１１２．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、以下の式に基づいて、鍵Ｋamf2および／または鍵Ｋseaf2を生成する。
Kamf2=KDF(anchor key2, AMF ID);
Kseaf2=KDF(anchor key2, SEAF ID);
式中、anchor key 2は非３ＧＰＰアクセスモードにおけるアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＭＦ ＩＤはＡＭＦの識別子であり、ＳＥＡＦ ＩＤはＳＥＡＦの識別子である。
１１１４．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、次いで、以下の式に基づいて、非３ＧＰＰアクセスモードにおけるアクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを生成する。
KN3IWF=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS Count2);
K-N3GPPNASint=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS-int-alg, alg-ID);
K-N3GPPNASenc=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ２は、非３ＧＰＰアクセスポイントＮ３ＩＷＦを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
１１１６．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アクセスポイント鍵ＫN3IWFをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信されたアクセスポイント鍵ＫN3IWFを受信する。
１１１８．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいてアクセスポイント鍵ＫN3IWFを導出する。
同様に、ステップ１１１４で、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦにより送信されるアンカー鍵を受信せず、アンカー鍵に基づいてＡＵＳＦにより生成されたＫAMF鍵またはＫSEAF鍵を受信することが理解され得る。
図５に示される実施形態における鍵生成アルゴリズムは、ＫＤＦアルゴリズムに限定されないことが理解され得る。実際の用途では、鍵生成アルゴリズムは、最下位ビットを切り捨てるための切り捨てアルゴリズムであるＴｒｕｎｃアルゴリズム、または別のハッシュアルゴリズムなど、別のアルゴリズムであり得る。これは、本出願において、特に限定されない。加えて、鍵生成アルゴリズムの独立変数はまた、ＮＳＳＡＩ（Network Slice Selection Association Information）、乱数（Random number）、ナンス（Number used once、Nonce）、シーケンス番号（Sequence Number）、登録タイプ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）、アクセス層メッセージカウント（ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ）、セキュリティアルゴリズム判別子、セキュリティ識別子、
Figure 0006924848
または鍵を生成するために使用されるパラメータに対応する長さなど、別のパラメータを含むこともあり得る。実際の用途においては、そこから、１つまたは複数のパラメータが、鍵生成アルゴリズムの独立変数としての要件に基づいて選択され得る。
アンカー鍵を受信した後、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵に基づいて、Ｋamf1鍵および／またはＫseaf1鍵を導出し、または、そのＫamf1鍵および／またはＫseaf1鍵に基づいて、アクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを導出するのではなく、アンカー鍵に基づいて、アンカーポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを直接導出することがあり得ることが理解され得る。
図５に示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図７に示される鍵アーキテクチャが生成される。図７の分離線の左に、図６Ａで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。図７の分離線の右に、図６Ｂで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。２つの鍵アーキテクチャは、十分に分離されることができる。
図８に示されるように、本出願の実施形態は、第２のアンカー鍵生成方法を提供する。この実施形態では、ＡＵＳＦは、特許請求の範囲における第１の通信デバイスであり、ＡＭＦまたはＳＥＡＦは、特許請求の範囲における第２の通信デバイスであり、ＡＲＰＦは、特許請求の範囲における第３の通信デバイスである。方法は、図３および図４で示されたネットワークアーキテクチャに基づいて実施され得、また方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
２０１．ＵＥは、ＡＮに端末識別子を送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥにより送信された端末識別子を受信する。
２０２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。指示識別子は、ＡＮＴおよびＳＮＴを含む。
２０３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
２０４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
２０５．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびＡＮＴに基づいて中間鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法における鍵生成アルゴリズムに基づいて、中間鍵を生成し得る。
第１の方法では、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
２０６．ＡＲＰＦは、中間鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信された中間鍵を受信する。
２０７．ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
ステップ２０５における中間鍵を生成する第１の方法の場合、ＡＵＳＦは、以下の方法で中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
まず、ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
次いで、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＳＮＴは、オペレータタイプ識別子である。
ステップ２０５における中間鍵を生成する第２の方法の場合、ＡＵＳＦは、以下の方法で中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
まず、ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
次いで、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＡＮＴは、アクセスタイプ識別子である。
代替として、アンカー鍵は、ＥＭＳＫ’および別のパラメータに基づいて生成され得るが、それは指示識別子に限定されない。
アンカー鍵はまた、ＭＳＫ’に基づいても生成され得るが、本明細書でアンカー鍵を生成するためにＥＭＳＫ’を用いることは、例として使用されるに過ぎないことが理解され得る。
２０８．ＡＵＳＦは、アンカー鍵をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦにより送信されたアンカー鍵を受信する。
２０９．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、アンカー鍵に基づいた１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
２１０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
２１１．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を導出する。
図９に示されるように、本出願の実施形態は、第３のアンカー鍵生成方法を提供する。この実施形態では、ＡＵＳＦは、特許請求の範囲における第１の通信デバイスであり、ＡＭＦまたはＳＥＡＦは、特許請求の範囲における第２の通信デバイスであり、またＡＲＰＦは、特許請求の範囲における第３の通信デバイスである。方法は、図３および図４で示されたネットワークアーキテクチャに基づいて実施され得、また方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
２２１．ＵＥは、ＡＮに端末識別子を送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥにより送信された端末識別子を受信する。
２２２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。指示識別子は、ＡＮＴおよびＳＮＴを含む。
２２３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
２２４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
２２５．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびＡＮＴに基づいて中間鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法における鍵生成アルゴリズムに基づいて、中間鍵を生成し得る。
第１の方法では、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて、中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて、中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
２２６．ＡＲＰＦは、中間鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信された中間鍵を受信する。
２２７．ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
ステップ２２５で中間鍵を生成する第１の方法の場合、ＡＵＳＦは、以下の方法で、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
まず、ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
次いで、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＳＮＴは、オペレータタイプ識別子である。
ステップ２２５で中間鍵を生成する第２の方法の場合、ＡＵＳＦは、以下の方法で、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
まず、ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張されたマスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、また||は連結を意味し、記号の両側の文字が連続して結合されることを示す。
次いで、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＡＮＴは、アクセスタイプ識別子である。
アンカー鍵は、ＥＭＳＫ’および別のパラメータに基づいて生成され得るが、それは指示識別子に限定されないことが理解され得る。
アンカー鍵はまた、ＭＳＫ’に基づいても生成され得るが、本明細書でアンカー鍵を生成するためにＥＭＳＫ’を用いることは、例として使用されるに過ぎないことが理解され得る。
２２８．ＡＵＳＦは、アンカー鍵に基づいて鍵ＫAMFおよび／または鍵ＫSEAFを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＵＳＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいて鍵ＫAMFまたは鍵ＫSEAFを生成する。
KAMF=KDF(anchor key, AMF ID);
KSEAF=KDF(anchor key, SEAF ID);
式中、anchor keyはアンカー鍵のことであり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＭＦ ＩＤはＡＭＦの識別子であり、ＳＥＡＦ ＩＤはＳＥＡＦの識別子である。
２２９．ＡＵＳＦは、鍵ＫAMFおよび／または鍵ＫSEAFをＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦにより送信された鍵ＫAMFおよび／または鍵ＫSEAFを受信する。
２３０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、鍵ＫAMFおよび／または鍵ＫSEAFに基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、鍵ＫAMFおよび／または鍵ＫSEAFに基づいて、１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
２３１．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
２３２．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を導出する。
アンカー鍵を生成した後、ＡＵＳＦはまた、アンカー鍵を直接ＡＭＦに送信してもよく、次いで、ＡＭＦは、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成して、下位層鍵をＡＮに送信することが理解され得る。
図９に示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図１０に示される鍵アーキテクチャが生成されることになる。図１０の分離線の左に、ＵＥおよび３ＧＰＰネットワークに対応する鍵アーキテクチャがあり、図１０の分離線の右に、ＵＥおよび非３ＧＰＰネットワークに対応する鍵アーキテクチャがある。鍵アーキテクチャは、十分に分離されることができる。
ステップ２２７に関して、ＡＵＳＦは、中間鍵であるＭＳＫ’およびＥＭＳＫ’のそれぞれに基づいて、２つの鍵をさらに生成し得ることが理解され得る。ＭＳＫ’およびＥＭＳＫ’は、ＰＲＦ’（ＩＫ2’||ＣＫ2’）により生成される鍵の異なる部分であり、たとえば、ＭＳＫ’は、最初の５１２ビットであり、ＥＭＳＫ’は最後の５１２ビットである。
次いで、アンカー鍵が、ＭＳＫ’に基づいて生成される、すなわち、上記で述べたように、anchor key=KDF(MSK', ANT)である。
ＥＭＳＫ’は、ＡＵＳＦによりリザーブされる、またはＡＵＳＦがＥＭＳＫ’に基づいて導出を行った後に得られた鍵が、その後の拡張のためにリザーブされる。
図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、本出願の実施形態は、第４のアンカー鍵生成方法を提供する。この実施形態では、ＡＵＳＦは、特許請求の範囲における第１の通信デバイスであり、ＳＥＡＦは、請求項２における第２の通信デバイスであり、またＡＲＰＦは、特許請求の範囲における第３の通信デバイスである。方法は、図３および図４で示されたネットワークアーキテクチャに基づいて実施され得る。加えて、この実施形態では、ｍ個のＡＭＦが存在し、それぞれ、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍと名付けられている。方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
３０１．ＵＥは、ＡＮに端末識別子を送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥにより送信された端末識別子を受信する。
３０２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍに送信する。それに応じて、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍは、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
３０３．ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍは、端末識別子および指示識別子をＳＥＡＦに送信する。それに応じて、ＳＥＡＦは、ＡＭＦ＿ｍにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
３０４．ＳＥＡＦは、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＳＥＡＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
３０５．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
３０６．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、およびＡＮＴに基づいて中間鍵を生成する。
３０７．ＡＲＰＦは、中間鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信された中間鍵を受信する。
３０８．ＡＵＳＦは、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
３０９．ＡＵＳＦは、アンカー鍵をＳＥＡＦに送信する。それに応じて、ＳＥＡＦは、ＡＵＳＦにより送信されたアンカー鍵を受信する。
３１０．ＳＥＡＦは、アンカー鍵と、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍの識別子とに基づいて、ＫAMF_1からＫAMF_mを別々に生成する。
本出願のこの実施形態では、ＳＥＡＦは、以下の式に基づいてＫAMF_1からＫAMF_mを別々に生成する。
K AMF_1=KDF(anchor key, AMF_1 ID);
K AMF_2=KDF(anchor key, AMF_2 ID);
…
K AMF_m =KDF(anchor key, AMF_m ID);
式中、anchor keyは、アンカー鍵のことであり、またＡＭＦ＿１ ＩＤからＡＭＦ＿ｍ ＩＤは、それぞれ、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍの識別子である。
３１１．ＳＥＡＦは、ＫAMF_1からＫAMF_mを、それぞれ、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍに送達する。それに応じて、ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍは、それぞれ、ＳＥＡＦにより送信されたＫAMF_1からＫAMF_mを受信する。
３１２．ＡＭＦ＿１からＡＭＦ＿ｍは、ＫAMF_1からＫAMF_mに基づいて、下位層鍵を別々に生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＭＦ＿１は、ＫAMF_1に基づいて下位層鍵１を生成し、ＡＭＦ＿２は、ＫAMF_2に基づいて下位層鍵２を生成し、…、ＡＭＦ＿ｍは、ＫAMF_mに基づいて下位層鍵ｍを生成する。
ＡＭＦ＿１がＫAMF_1に基づいて下位層鍵１を生成することは、以下の説明の例として使用される。
ＡＭＦ＿１は、以下の式に基づいて、３ＧＰＰアクセスモードにおける基地局鍵ＫgNB1、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc1、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASint1を生成する。
KgNB1=KDF(K AMF_1, NAS Count1);
K-3GPPNASint=KDF(K AMF_1, NAS-int-alg, alg-ID);
K-3GPPNASenc=KDF(K AMF_1, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ１は、３ＧＰＰアクセスポイントｇＮＢを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
３１３．ＡＭＦは、下位層鍵をＡＮに送信する。
３１４．ＵＥは、ルート鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を導出する。
図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図１２に示される鍵アーキテクチャが生成されることになる。図１２における分離線の左側に、ＵＥおよび３ＧＰＰネットワークに対応する鍵アーキテクチャがあり、また図１２の分離線の右側に、ＵＥおよび非３ＧＰＰネットワークに対応する鍵アーキテクチャがある。鍵アーキテクチャは、十分に分離されることができる。
図８、図９、ならびに図１１Ａおよび図１１Ｂで示された実施形態は、図５に示される実施形態に基づいて展開することが理解され得る。簡単化のために、図８、図９、ならびに図１１Ａおよび図１１Ｂで示された実施形態は、図５に示される実施形態とは異なる部分だけを述べている。図８、図９、ならびに図１１Ａおよび図１１Ｂに示される実施形態にある部分、および図５で示された実施形態にある部分と同じ部分に関しては、図５および関連する内容を参照のこと。細部は、本明細書で再度説明されないものとする。
図１３に示すように、本出願の一実施形態は、第５のアンカー鍵の生成方法を提供する。本方法は、図３および図４に示したネットワークアーキテクチャに基づいて実装され得、本方法は、限定はしないが、以下のステップを含む。
４０１．ＵＥは、ＡＮに端末識別子を送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥによって送信された端末識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、端末識別子は、固定の識別子、たとえば、媒体アクセス制御（Media Access Control、ＭＡＣ）アドレス、インターネットプロトコル（Internet Protocol、ＩＰ）アドレス、携帯電話番号、国際移動体装置識別（International Mobile Equipment Identity、ＩＭＥＩ）、国際移動体加入者識別（International Mobile Subscriber Identity、ＩＭＳＩ）、ＩＰマルチメディアプライベート識別（IP Multimedia Private Identity、ＩＭＰＩ）、もしくはＩＰマルチメディアパブリック識別（IP Multimedia Public Identity、ＩＭＰＵ）であり得るが、またはたとえば、一時的なモバイル加入者識別（Temporary Mobile Subscriber Identity、ＴＭＳＩ）、もしくは大域的に一意の一時的なＵＥ識別（Globally Unique Temporary UE Identity、ＧＵＴＩ）など、一時的に割り振られる識別子であり得る。
端末識別子に加えて、ＵＥは、ＡＮに、アクセスネットワークパラメータ、登録タイプ、セキュリティパラメータ、ＵＥの５Ｇネットワーク能力、およびＰＤＵセッション状態のうちの少なくとも１つを送信し得ることが理解され得る。アクセスネットワークパラメータは、アクセスネットワークの周波数、一時的なユーザ識別、またはＮＳＳＡＩなどのサービスネットワークに関するパラメータであり得る。登録タイプは、ユーザ登録の挙動間を区別するために初期登録、移動によって生じた登録、周期的な登録の更新などをユーザが行っていることを示し得る。セキュリティパラメータは、認証および完全性の保護に関係するパラメータである。ＮＳＳＡＩは、ネットワークスライス選択支援情報の省略形である。ＵＥの５Ｇネットワーク能力は、ネットワークへのアクセスをサポートする構成能力を含み得る。ＰＤＵセッションは、ＵＥとデータネットワークとの間でのＰＤＵのサービス接続であり、サービス接続のタイプは、ＩＰまたはイーサネットサービス接続であり得る。
４０２．ＡＮは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に端末識別子と指示識別子とを送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮによって送信された端末識別子と指示識別子とを受信する。
本出願のこの実施形態では、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。５Ｇ規格では、端末のアクセスモードは、異なる分類ベースに基づいて分類され得る。たとえば、アクセスモードの分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含み得る。アクセスタイプは、具体的には、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプへと分類され得る。オペレータタイプは、具体的には、オペレータタイプＡ、またはオペレータタイプＢに分類され得る。さらい多くのオペレータタイプが存在し得ることが理解され得る。オペレータタイプは、本明細書では例にすぎず、特に限定されない。
たとえば、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含む。アクセスモードの分類を表１に示され得る。分類ベースが前述の２つのタイプの分類ベースに限定されないことに留意されたい。アクセスモードの分類根拠は、たとえば、媒体タイプ（有線アクセスまたは無線アクセス）などの別のタイプの分類基準であり得る。これは、本明細書では特に限定されない。加えて、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの２つの分類ベースに限定されない。アクセスモードの１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の分類ベースがあり得る、すなわち、アクセスモードは、より多くの次元またはより少ない次元により分類され得る。
指示識別子は、アクセスネットワークパラメータで搬送され得る。指示識別子は、以下の方法のいずれか１つであり得る。指示識別子は、アクセスタイプとオペレータタイプの両方を示すために使用されるネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier、ＮＡＩ）であり得る。代替として、指示識別子は、アクセスタイプ識別子、およびオペレータタイプ識別子を含んでよく、アクセスタイプ識別子は、アクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子は、オペレータタイプを示すために使用される。前述の例は、例として使用されるにすぎず、特定の限定を構成しないことが理解され得る。
いくつかの可能な実装では、ネットワークアクセス識別子は、ＳＮ識別｜アクセスネットワーク識別であり得る、すなわち、たとえば、チャイナユニコムのＷＬＡＮアクセスなど、オペレータのアクセスのタイプを特に示し得る。本明細書におけるＳＮ識別は、４Ｇネットワークにおいて定義され、アクセスネットワーク識別は、４Ｇにおける非３ＧＰＰネットワークにおいて定義される。特定のオペレータの特定のアクセスタイプを表すことができるように、ＳＮ識別またはアクセスネットワーク識別モードをアップグレードすることも可能である。
いくつかの可能な実装では、アクセスタイプ識別子は、具体的に、アクセスタイプが、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプであることを示す。たとえば、アクセスタイプ識別子のアクセスネットワークタイプ（ＡＮＴ）は、直接的に、「３ＧＰＰネットワーク」、「信頼される非３ＧＰＰネットワーク」、および「信頼されない非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列であり得るか、または「３ＧＰＰネットワーク」および「非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列だけであり得る。
いくつかの可能な実装では、オペレータタイプ識別子は、２つの部分を含み得る：１つの部分は、オペレータを示すために使用され、他の部分は、特定のアクセスタイプを示すために使用される。たとえば、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイルのＬＴＥアクセスまたはチャイナユニコムのＷＬＡＮアクセスを示し得る。特定の用途では、オペレータタイプ識別子として、ＳＮ識別とアクセスネットワーク識別の組合せが使用され得る。代替として、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル、チャイナユニコム、およびチャイナテレコムなどのオペレータだけを示すことがあり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、オペレータタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
４０３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
４０４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
４０５．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、および指示識別子に基づいてアンカー鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法でアンカー鍵を生成し得る。
第１の方法では、ＡＲＰＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は、生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、ＡＲＰＦは、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は、生成アルゴリズムであり、また
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、ＳＱＮは、ＡｕＣにより生成された最新のシーケンス番号であり得るが、ＳＱＮを生成した後、ＡｕＣは、ＳＱＮをＡＲＰＦに送信する。同様に、ＲＡＮＤは、ＡｕＣにより生成された乱数であり得るが、ＲＡＮＤを生成した後、ＡｕＣは、ＲＡＮＤをＡＲＰＦに送信する。前述の方法に加えて、ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスによって生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ＡＲＰＦそれ自体によって生成されることもあり得る。これは、本明細書では特に限定されない。
いくつかの可能な実装では、ＣＫは、式ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、ＩＫは、式ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、かつＡＫは、式ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得る。前述の方法に加えて、ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスにより生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ＡＲＰＦそれ自体によっても生成され得る。これは、本明細書では特に限定されない。
４０６．ＡＲＰＦは、アンカー鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦによって送信されたアンカー鍵を受信する。
４０７．ＡＵＳＦは、アンカー鍵に基づいてＫamf／Ｋseafを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいてＫamf／Ｋseafを生成する。
Kamf=KDF(anchor key, AMF ID);
Kseaf=KDF(anchor key, SEAF ID);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＭＦ ＩＤはＡＭＦの識別子であり、ＳＥＡＦ ＩＤはＳＥＡＦの識別子である。ＡＭＦの識別子は、ＡＭＦのＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等であり得、ＳＥＡＦの識別子は、ＳＥＡＦのＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等であり得る。
４０８．ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）にＫamf／Ｋseafを送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦによって送信されたＫamf／Ｋseafを受信する。
４０９．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、Ｋamf／Ｋseafに基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、アンカー鍵に基づいて１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
４１０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
４１１．ＵＥは、導出を通してＣＫと、ＩＫと、指示識別子とに基づいてそれ自体で下位層鍵を生成する。ＵＥによって、下位層鍵を導出する処理は、前述の処理と実質的に同様であることが理解され得、本明細書では、詳細を再び説明しない。
アンカー鍵を生成した後に、ＡＵＳＦはまた、アンカー鍵をＡＭＦに直接送信し得、次いで、ＡＭＦは、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成し、下位層鍵をＡＮに送信することが理解され得る。
アクセスモードが異なるとき、ステップ４０９からステップ４１１が異なることに留意されたい。以下に、アクセスモードが、３ＧＰＰアクセスモードである例と、アクセスモードが非３ＧＰＰアクセスモードである例とを別々に用いることにより、詳細な説明を提供する。
図１４Ａに示すように、アクセスモードが３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵はanchor key 1であると仮定する。次いで、ステップ４０９からステップ４１１は、以下のステップ４１１１から４１１７と置き換えられ得る。
４１１１．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、Ｋamf1／Ｋseaf1に基づいて基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを生成する。
具体的には、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、以下の式に基づいて３ＧＰＰアクセスモードで基地局鍵ＫgNBと、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASencと、３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintとを生成する。
KgNB=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS Count1);
K-3GPPNASint=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS-int-alg, alg-ID);
K-3GPPNASenc=KDF(Kamf1 and/or Kseaf1, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ１は、３ＧＰＰアクセスポイントｇＮＢを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
４１１３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、基地局鍵ＫgNBをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された基地局鍵ＫgNBを受信する。
４１１５．ＡＮは、基地局鍵ＫgNBに基づいてユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＮは、以下の式に基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを別々に生成する。
KUPenc=KDF(KgNB, UP-enc-alg, alg-ID);
KUPin=KDF(KgNB, UP-int-alg, alg-ID);
KRRCenc=KDF(KgNB, RRC-enc-alg, alg-ID);
KRRCint=KDF(KgNB, RRC-int-alg, alg-ID);
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＫgNBは基地局鍵であり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、ＵＰ−ｅｎｃ−ａｌｇ、ＵＰ−ｉｎｔ−ａｌｇ、ＲＲＣ−ｅｎｃ−ａｌｇ、およびＲＲＣ−ｉｎｔ−ａｌｇの定義については、表２に示す４Ｇのアルゴリズム判別子定義テーブルを参照されたい。
４１１７．ＵＥは、ＣＫ、ＩＫ、および指示識別子に基づいてそれ自体でアンカー鍵を導出し、次いで、アンカー鍵に基づいてそれ自体でユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを導出する。
図１４Ｂに示されるように、アクセスモードは、非３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵は、anchor key 2であると仮定する。次いで、ステップ４０９からステップ４１１は、以下のステップ４１１２から４１１６と置き換えられ得る。
４１１２．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵anchor key 2に基づいて、アクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを生成する。
具体的には、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、次いで、以下の式に基づいて非３ＧＰＰアクセスモードでアクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを生成する。
KN3IWF=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS Count2);
K-N3GPPNASint=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS-int-alg, alg-ID);
K-N3GPPNASenc=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ２は、非３ＧＰＰアクセスポイントＮ３ＩＷＦを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
４１１４．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アクセスポイント鍵ＫN3IWFをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信されたアクセスポイント鍵ＫN3IWFを受信する。
４１１６．ＵＥは、ＣＫ、ＩＫ、および指示識別子に基づいて、それ自体でアンカー鍵を導出し、次いで、アンカー鍵に基づいて、それ自体でアクセスポイント鍵ＫN3IWFを導出する。
図１３に示す実施形態における鍵生成アルゴリズムは、ＫＤＦアルゴリズムに限定されないことが理解され得る。実際の用途では、鍵生成アルゴリズムは、最下位ビットを切り捨てるための切り捨てアルゴリズムであるＴｒｕｎｃアルゴリズム、または別のハッシュアルゴリズムなど、別のアルゴリズムであり得る。これは、本出願において、特に限定されない。加えて、鍵生成アルゴリズムの独立変数はまた、ＮＳＳＡＩ、乱数、ナンス、シーケンス番号、登録タイプ、アクセス層メッセージカウント、セキュリティアルゴリズム判別子、セキュリティ識別子、
Figure 0006924848
 または鍵を生成するために使用されるパラメータに対応する長さなど、別のパラメータを含むこともあり得る。実際の用途においては、そこから、１つまたは複数のパラメータが、鍵生成アルゴリズムの独立変数としての要件に基づいて選択され得る。
図１３に示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図１５に示される鍵アーキテクチャが生成される。図１５の分離線の左に、図１４Ａで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。図１５の分離線の右に、図１４Ｂで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。２つの鍵アーキテクチャは、十分に分離されることができる。
図１６に示されるように、本出願の実施形態は、第６のアンカー鍵生成方法を提供する。方法は、図３および図４に示されたネットワークアーキテクチャに基づいて実装され得、また方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
５０１．ＵＥは、ＡＮに端末識別子を送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥによって送信された端末識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、端末識別子は、固定の識別子、たとえば、媒体アクセス制御（Media Access Control、ＭＡＣ）アドレス、インターネットプロトコル（Internet Protocol、ＩＰ）アドレス、携帯電話番号、国際移動体装置識別（International Mobile Equipment Identity、ＩＭＥＩ）、国際移動体加入者識別（International Mobile Subscriber Identity、ＩＭＳＩ）、ＩＰマルチメディアプライベート識別（IP Multimedia Private Identity、ＩＭＰＩ）、もしくはＩＰマルチメディアパブリック識別（IP Multimedia Public Identity、ＩＭＰＵ）であり得るが、またはたとえば、一時的なモバイル加入者識別（Temporary Mobile Subscriber Identity、ＴＭＳＩ）、もしくは大域的に一意の一時的なＵＥ識別（Globally Unique Temporary UE Identity、ＧＵＴＩ）など、一時的に割り振られる識別子であり得る。
端末識別子に加えて、ＵＥは、ＡＮに、アクセスネットワークパラメータ、登録タイプ、セキュリティパラメータ、ＵＥの５Ｇネットワーク能力、およびＰＤＵセッション状態のうちの少なくとも１つを送信し得ることが理解され得る。アクセスネットワークパラメータは、アクセスネットワークの周波数、一時的なユーザ識別、またはＮＳＳＡＩなど、サービスネットワークに関するパラメータであり得る。登録タイプは、ユーザの登録挙動間を区別するために、ユーザの初期登録、移動により生ずる登録、周期的な登録更新等を示し得る。セキュリティパラメータは、認証および完全性保護に関するパラメータである。ＮＳＳＡＩは、ネットワークスライス選択支援情報の省略形である。ＵＥの５Ｇネットワーク能力は、ネットワークへのアクセスをサポートする構成能力を含み得る。ＰＤＵセッションは、ＵＥとデータネットワークの間のＰＤＵのサービス接続であり、サービス接続のタイプは、ＩＰまたはイーサネットサービス接続であり得る。
５０２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。５Ｇ規格では、端末のアクセスモードは、異なる分類ベースに基づいて分類され得る。たとえば、アクセスモードの分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含み得る。アクセスタイプは、具体的には、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプへと分類され得る。オペレータタイプは、具体的には、オペレータタイプＡ、またはオペレータタイプＢに分類され得る。さらに多くのオペレータタイプが存在し得ることが理解され得る。オペレータタイプは、本明細書における例にすぎず、特に限定されない。
たとえば、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含む。アクセスモードの分類を表１に示し得る。分類ベースが前述の２つのタイプの分類ベースに限定されないことに留意されたい。アクセスモードの分類基準は、たとえば、媒体タイプ（有線アクセスまたは無線アクセス）などの別のタイプの分類基準であり得る。これは、本明細書では特に限定されない。加えて、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの２つの分類ベースに限定されない。アクセスモードの１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の分類ベースがあり得る、すなわち、アクセスモードは、より多くの次元またはより少ない次元により分類され得る。
指示識別子は、アクセスネットワークパラメータで搬送され得る。指示識別子は、アクセスタイプ識別子とオペレータタイプ識別子とを含み得、ここで、アクセスタイプ識別子は、アクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子は、オペレータタイプを示すために使用される。前述の例は、例として使用されるにすぎず、特定の限定を構成しないことが理解され得る。
いくつかの可能な実装では、アクセスタイプ識別子は、具体的に、アクセスタイプが、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプであることを示す。たとえば、アクセスタイプ識別子のアクセスネットワークタイプ（ＡＮＴ）は、直接的に、「３ＧＰＰネットワーク」、「信頼される非３ＧＰＰネットワーク」、および「信頼されない非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列であり得るか、または「３ＧＰＰネットワーク」および「非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列だけであり得る。
いくつかの可能な実装では、オペレータタイプ識別子は、２つの部分を含み得る：１つの部分は、オペレータを示すために使用され、他の部分は、特定のアクセスタイプを示すために使用される。たとえば、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイルのＬＴＥアクセス、またはチャイナユニコムのＷＬＡＮアクセスを示し得る。特定の用途では、オペレータタイプ識別子として、ＳＮ識別とアクセスネットワーク識別の組合せが使用され得る。代替として、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル、チャイナユニコム、およびチャイナテレコムなどのオペレータだけを示すことがあり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、オペレータタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
５０３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
５０４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
５０５．ＡＲＰＦは、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫ、および指示識別子に基づいて共有鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法で共有鍵を生成し得る。
第１の方法では、ＡＲＰＦは、以下の式に基づいて共有鍵shared keyを生成する。
Figure 0006924848
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、ＡＲＰＦは、以下の式に基づいて共有鍵shared keyを生成する。
Figure 0006924848
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は、生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、ＳＱＮは、ＡｕＣにより生成される最新のシーケンス番号であり得るが、ＳＱＮを生成した後、ＡｕＣは、ＳＱＮをＡＲＰＦに送信する。同様に、ＲＡＮＤは、ＡｕＣにより生成される乱数であり得るが、ＲＡＮＤを生成した後、ＡｕＣは、ＲＡＮＤをＡＲＰＦに送信する。前述の方法に加えて、ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスによって生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ＡＲＰＦそれ自体によって生成されることもあり得る。これは、本明細書で特に限定されない。
いくつかの可能な実装では、ＣＫは、式ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、ＩＫは、式ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得、かつＡＫは、式ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣにより生成され得る。前述の方法に加えて、ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスにより生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＣＫ、ＩＫ、およびＡＫは、ＡＲＰＦそれ自体によっても生成され得る。これは、本明細書で特に限定されない。
５０６．ＡＲＰＦは、共有鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信された共有鍵を受信する。
５０７．ＡＵＳＦは、共有鍵をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＵＳＦによって送信された共有鍵を受信する。
５０８．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、共有鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
ステップ５０５で共有鍵を生成する第１の方法では、ＡＭＦは、以下の方法で共有鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(shared key, SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは、鍵生成アルゴリズムであり、ＳＮＴは、オペレータタイプ識別子である。
ステップ５０５で共有鍵を生成する第２の方法では、ＡＭＦは、以下の方法で共有鍵に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(shared key, ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子である。
５０９．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、アンカー鍵に基づいて１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）が鍵Ｋamf／鍵Ｋseafに基づいて下位層鍵を生成する処理が、図６Ａおよび図６Ｂに示す処理と基本的に同じであることが理解され得る。詳細については、図６Ａおよび図６Ｂおよび関連する内容を参照されたい。本明細書では、詳細を再び説明しない。
５１０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
５１１．ＵＥは、ＡＫ、ＩＫ、ＳＮＴ、およびＡＮＴに基づいて下位層鍵を生成する。ＵＥによって、下位層鍵を導出する処理は、前述の処理と実質的に同様であることが理解され得、本明細書では、詳細を再び説明しない。
アクセスモードが異なるとき、ステップ５０９からステップ５１１が異なることに留意されたい。以下に、アクセスモードが、３ＧＰＰアクセスモードである例と、アクセスモードが非３ＧＰＰアクセスモードである例とを別々に用いることにより、詳細な説明を提供する。
図１７Ａに示されるように、アクセスモードは３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵はanchor key 1であると仮定する。次いで、ステップ５０９からステップ５１１は、以下のステップ５１１１から５１１７と置き換えられ得る。
５１１１．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵１に基づいて基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを生成する。
具体的には、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、以下の式に基づいて３ＧＰＰアクセスモードで基地局鍵ＫgNB、３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−３ＧＰＰNASenc、および３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−３ＧＰＰNASintを生成する。
KgNB=KDF(anchor key 1, NAS Count1);
K-3GPPNASint=KDF(anchor key 1, NAS-int-alg, alg-ID);
K-3GPPNASenc=KDF(anchor key 1, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ１は、３ＧＰＰアクセスポイントｇＮＢを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
５１１３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、基地局鍵ＫgNBをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された基地局鍵ＫgNBを受信する。
５１１５．ＡＮは、基地局鍵ＫgNBに基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＮは、以下の式に基づいて、ユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫＲRCintを別々に生成する。
KUPenc=KDF(KgNB, UP-enc-alg, alg-ID);
KUPin=KDF(KgNB, UP-int-alg, alg-ID);
KRRCenc=KDF(KgNB, RRC-enc-alg, alg-ID);
KRRCint=KDF(KgNB, RRC-int-alg, alg-ID);
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＫgNBは基地局鍵であり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＵＰ−ｅｎｃ−ａｌｇ、ＵＰ−ｉｎｔ−ａｌｇ、ＲＲＣ−ｅｎｃ−ａｌｇ、およびＲＲＣ−ｉｎｔ−ａｌｇの定義については、表２に示す４Ｇのアルゴリズム判別子定義テーブルを参照されたい。
５１１７．ＵＥは、ＡＫ、ＩＫ、ＳＮＴ、およびＡＮＴに基づいて、それ自体でアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて、それ自体でユーザプレーン暗号鍵ＫUPenc、ユーザプレーン完全性鍵ＫUPint、制御プレーン暗号鍵ＫRRCenc、および制御プレーン完全性鍵ＫRRCintを導出する。
図１７Ｂに示されるように、アクセスモードは、非３ＧＰＰアクセスモードであり、アンカー鍵がanchor key 2であると仮定する。次いで、ステップ５０９からステップ５１１は、以下のステップ５１１２から５１１６と置き換えられ得る。
５１１２．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アンカー鍵anchor key 2に基づいて、アクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを生成する。
具体的には、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、次いで、以下の式に基づいて、非３ＧＰＰアクセスモードでアクセスポイント鍵ＫN3IWF、非３ＧＰＰ−ＮＡＳ暗号鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASenc、および非３ＧＰＰ−ＮＡＳ完全性保護鍵Ｋ−Ｎ３ＧＰＰNASintを生成する。
KN3IWF=KDF(anchor key 2, NAS Count2);
K-N3GPPNASint=KDF(anchor key 2, NAS-int-alg, alg-ID);
K-N3GPPNASenc=KDF(anchor key 2, NAS-enc-alg, alg-ID);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ２は、非３ＧＰＰアクセスポイントＮ３ＩＷＦを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得、ＮＡＳ−ｉｎｔ−ａｌｇは、「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する完全性アルゴリズムであり、ａｌｇ−ＩＤはアルゴリズム判別子であり、またＮＡＳ−ｅｎｃ−ａｌｇは「ＡＥＳ」、「ＳＮＯＷ ３Ｇ」、または「ＺＵＣ」などのＮＡＳメッセージに対応する暗号化アルゴリズムである。
５１１４．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、アクセスポイント鍵ＫN3IWFをＡＮに送信する。この場合、ＡＮは、それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信されたアクセスポイント鍵ＫN3IWFを受信する。
５１１６．ＵＥは、ＡＫ、ＩＫ、ＳＮＴ、およびＡＮＴに基づいて、それ自体でアンカー鍵を生成し、次いで、アンカー鍵に基づいて、それ自体でアクセスポイント鍵ＫN3IWFを導出する。
図１６に示す実施形態における鍵生成アルゴリズムは、ＫＤＦアルゴリズムに限定されないことが理解され得る。実際の用途では、鍵生成アルゴリズムは、最下位ビットを切り捨てるための切り捨てアルゴリズムであるＴｒｕｎｃアルゴリズム、または別のハッシュアルゴリズムなど、別のアルゴリズムであり得る。これは、本出願において、特に限定されない。加えて、鍵生成アルゴリズムの独立変数はまた、ＮＳＳＡＩ、乱数、ナンス、シーケンス番号、登録タイプ、アクセス層メッセージカウント、セキュリティアルゴリズム判別子、セキュリティ識別子、
Figure 0006924848
または鍵を生成するために使用されるパラメータに対応する長さなど、別のパラメータを含むこともあり得る。実際の用途においては、そこから、１つまたは複数のパラメータが、鍵生成アルゴリズムの独立変数としての要件に基づいて選択され得る。
図１６に示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図１８に示される鍵アーキテクチャが生成される。図１８の分離線の左に、図１７Ａで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。図１８の分離線の右に、図１７Ｂで示された処理を具体的に行うことにより生成される鍵アーキテクチャがある。２つの鍵アーキテクチャは、十分に分離されることができる。
図１９に示されるように、本出願の一実施形態は、第７のアンカー鍵生成方法を提供する。本方法は、図３および図４に示されるネットワークアーキテクチャに基づいて実装され得、本方法は、それに限定されないが、以下のステップを含む。
６０１．ＵＥは、端末識別子をＡＮに送信する。それに応じて、ＡＮは、ＵＥによって送信された端末識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、端末識別子は、固定の識別子、たとえば、媒体アクセス制御（Media Access Control、ＭＡＣ）アドレス、インターネットプロトコル（Internet Protocol、ＩＰ）アドレス、携帯電話番号、国際移動体装置識別（International Mobile Equipment Identity、ＩＭＥＩ）、国際移動体加入者識別（International Mobile Subscriber Identity、ＩＭＳＩ）、ＩＰマルチメディアプライベート識別（IP Multimedia Private Identity、ＩＭＰＩ）、もしくはＩＰマルチメディアパブリック識別（IP Multimedia Public Identity、ＩＭＰＵ）であり得るが、またはたとえば、一時的なモバイル加入者識別（Temporary Mobile Subscriber Identity、ＴＭＳＩ）、もしくは大域的に一意の一時的なＵＥ識別（Globally Unique Temporary UE Identity、ＧＵＴＩ）など、一時的に割り振られる識別子であり得る。
端末識別子に加えて、ＵＥは、ＡＮに、アクセスネットワークパラメータ、登録タイプ、セキュリティパラメータ、ＵＥの５Ｇネットワーク能力、およびＰＤＵセッション状態のうちの少なくとも１つを送信し得ることが理解され得る。アクセスネットワークパラメータは、アクセスネットワークの周波数、一時的なユーザ識別、またはＮＳＳＡＩなど、サービスネットワークに関するパラメータであり得る。登録タイプは、ユーザの登録挙動間を区別するために、ユーザの初期登録、移動により生ずる登録、周期的な登録更新等を示し得る。セキュリティパラメータは、認証および完全性保護に関するパラメータである。ＮＳＳＡＩは、ネットワークスライス選択支援情報の省略形である。ＵＥの５Ｇネットワーク能力は、ネットワークへのアクセスをサポートする構成能力を含み得る。ＰＤＵセッションは、ＵＥとデータネットワークの間のＰＤＵのサービス接続であり、サービス接続のタイプは、ＩＰまたはイーサネットサービス接続であり得る。
６０２．ＡＮは、端末識別子および指示識別子をＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）に送信する。それに応じて、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、ＡＮにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
本出願のこの実施形態では、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。５Ｇ規格では、端末のアクセスモードは、異なる分類ベースに基づいて分類され得る。たとえば、アクセスモードの分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含み得る。アクセスタイプは、具体的には、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプへと分類され得る。オペレータタイプは、具体的には、オペレータタイプＡ、またはオペレータタイプＢに分類され得る。さらに多くのオペレータタイプが存在し得ることが理解され得る。オペレータタイプは、本明細書における例にすぎず、特に限定されない。
たとえば、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプを含む。アクセスモードの分類を表１に示され得る。分類ベースの前述の２つのタイプに限定されないことに留意されたい。アクセスモードの分類基準は、たとえば、媒体タイプ（有線アクセスまたは無線アクセス）などの別のタイプの分類基準であり得る。これは、本明細書で特に限定されない。加えて、分類ベースは、アクセスタイプおよびオペレータタイプの２つの分類ベースに限定されない。アクセスモードの１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の分類ベースがあり得る、すなわち、アクセスモードは、より多くの次元またはより少ない次元により分類され得る。
指示識別子は、アクセスネットワークパラメータで搬送され得る。指示識別子は、アクセスタイプ識別子とオペレータタイプ識別子とを含み得、ここで、アクセスタイプ識別子は、アクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子は、オペレータタイプを示すために使用される。前述の例は、例として使用されるにすぎず、特定の限定を構成しないことが理解され得る。
いくつかの可能な実装では、アクセスタイプ識別子は、具体的に、アクセスタイプが、３ＧＰＰアクセスタイプ、信頼される非３ＧＰＰアクセスタイプ、および信頼されない非３ＧＰＰアクセスタイプであることを示す。たとえば、アクセスタイプ識別子のアクセスネットワークタイプ（ＡＮＴ）は、直接的に、「３ＧＰＰネットワーク」、「信頼される非３ＧＰＰネットワーク」、および「信頼されない非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列であり得るか、または「３ＧＰＰネットワーク」および「非３ＧＰＰネットワーク」などの文字列だけであり得る。
いくつかの可能な実装では、オペレータタイプ識別子は、２つの部分を含み得る：１つの部分は、オペレータを示すために使用され、他の部分は、特定のアクセスタイプを示すために使用される。たとえば、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル（China Mobile）のＬＴＥアクセス、またはチャイナユニコムのＷＬＡＮアクセスを示し得る。特定の用途では、オペレータタイプ識別子として、ＳＮ識別とアクセスネットワーク識別の組合せが使用され得る。代替として、オペレータタイプ識別子は、チャイナモバイル、チャイナユニコム、およびチャイナテレコムなどのオペレータだけを示すことがあり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、オペレータタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
いくつかの可能な実装では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子だけであることが可能であり得る。
６０３．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、端末識別子および指示識別子をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）により送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
６０４．ＡＵＳＦは、端末識別子および指示識別子をＡＲＰＦに送信する。それに応じて、ＡＲＰＦは、ＡＵＳＦにより送信された端末識別子および指示識別子を受信する。
６０５．ＡＲＰＦは、ルート鍵Ｋおよび指示識別子に基づいてアンカー鍵を生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＲＰＦは、以下のいくつかの方法で鍵生成アルゴリズムに基づいて、アンカー鍵を生成し得る。
第１の方法では、指示識別子がＮＡＩであるとき、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいてアンカー鍵anchor keyを生成する。
Figure 0006924848
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、Ｋはルート鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
第２の方法では、指示識別子が、アクセスタイプ識別子およびオペレータタイプ識別子を含むとき、ＡＲＰＦは、以下の鍵生成アルゴリズムに基づいてアンカー鍵anchor keyを生成する。
Figure 0006924848
式中、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、ＳＱＮは、ＡｕＣにより生成される最新のシーケンス番号であり得るが、ＳＱＮを生成した後、ＡｕＣは、ＳＱＮをＡＲＰＦに送信する。同様に、ＲＡＮＤは、ＡｕＣにより生成される乱数であり得るが、ＲＡＮＤを生成した後、ＡｕＣは、ＲＡＮＤをＡＲＰＦに送信する。前述の方法に加えて、ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスによって生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＳＱＮおよびＲＡＮＤは、ＡＲＰＦそれ自体によって生成されることもあり得る。これは、本明細書で特に限定されない。
いくつかの可能な実装では、ＡＫは、式ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）に基づいてＡｕＣによって生成され得る。前述の方法に加えて、ＡＫはまた、ネットワークアーキテクチャにおける別の通信デバイスによって生成され、ＡＲＰＦに送信され得る。ＡＫはＡＲＰＦそれ自体によっても生成され得る。これは、本明細書で特に限定されない。
６０６．ＡＲＰＦは、アンカー鍵をＡＵＳＦに送信する。それに応じて、ＡＵＳＦは、ＡＲＰＦにより送信されたアンカー鍵を受信する。
６０７．ＡＵＳＦは、アンカー鍵に基づいて鍵Ｋamfおよび／または鍵Ｋseafを生成する。
本出願のこの実施形態では、ＡＵＳＦは、以下の式に基づいて鍵Ｋamfおよび／または鍵Ｋseafを生成する。
Kamf=KDF(anchor key, AMF ID);
Kseaf=KDF(anchor key, SEAF ID);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＡＭＦ ＩＤはＡＭＦの識別子であり、ＳＥＡＦ ＩＤはＳＥＡＦの識別子である。
６０８．ＡＵＳＦは、鍵Ｋamf／鍵ＫseafをＡＭＦ／ＳＥＡＦに送信する。それに応じて、ＡＭＦ／ＳＥＡＦは、ＡＵＳＦにより送信された鍵Ｋamf／鍵Ｋseafを受信する。
６０９．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、鍵Ｋamf／鍵Ｋseafに基づいて下位層鍵を生成する。下位層鍵は、アンカー鍵に基づいて１回または複数回の導出を行うことにより得られる鍵である。
ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）が鍵Ｋamf／鍵Ｋseafに基づいて下位層鍵を生成する処理は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示される処理と基本的に同じであることが理解され得る。詳細については、図１２Ａおよび図１２Ｂおよび関連する内容を参照されたい。本明細書では、詳細を再び説明しない。
６１０．ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、下位層鍵をＡＮに送信する。
６１１．ＵＥは、Ｋ、ＳＮＴ、およびＡＮＴに基づいて下位層鍵を生成する。ＵＥにより下位層鍵を導出する処理は、前述の処理と実質的に同様であることが理解され得、本明細書では、詳細を再び説明しない。
アンカー鍵を生成した後に、ＡＵＳＦはまた、アンカー鍵を直接ＡＭＦに送信し得、次いで、ＡＭＦは、アンカー鍵に基づいて下位層鍵を生成し、下位層鍵をＡＮに送信することが理解され得る。
図１９に示す実施形態における鍵生成アルゴリズムは、ＫＤＦアルゴリズムに限定されないことが理解され得る。実際の用途では、鍵生成アルゴリズムは、最下位ビットを切り捨てるための切り捨てアルゴリズムであるＴｒｕｎｃアルゴリズム、または別のハッシュアルゴリズムなど、別のアルゴリズムであり得る。これは、本出願において、特に限定されない。加えて、鍵生成アルゴリズムの独立変数はまた、ＮＳＳＡＩ、乱数、ナンス、シーケンス番号、登録タイプ、アクセス層メッセージカウント、セキュリティアルゴリズム判別子、セキュリティ識別子、
Figure 0006924848
または鍵を生成するために使用されるパラメータに対応する長さなど、別のパラメータを含むこともあり得る。実際の用途においては、そこから、１つまたは複数のパラメータが、鍵生成アルゴリズムの独立変数としての要件に基づいて選択され得る。
図１９に示されるアンカー鍵生成方法が実行された後、図２０に示される鍵アーキテクチャが生成される。図２０の分離線の左に、具体的には、３ＧＰＰアクセスモードの処理を行うことによって生成される鍵アーキテクチャがある。図２０の分離線の右に、具体的には、非３ＧＰＰアクセスモードの処理を行うことによって生成される鍵アーキテクチャがある。２つの主要なアーキテクチャは、十分に分離されることができる。
本発明の別の実施形態では、ＡＵＳＦ上で鍵を予約する実装を開示する。予約された鍵は、略してＫleftであり得る。
具体的には、ＡＵＳＦは、アンカー鍵を第２の通信デバイスＳＥＡＦに送信し、可能な展開シナリオでは、ＳＥＡＦは、サービスネットワークのセキュリティネットワーク要素であり、ＡＵＳＦは、ホームネットワークのセキュリティネットワーク要素であることに留意されたい。特に、ローミングシナリオでは、認証がＵＥとホームネットワークのセキュリティネットワーク要素との間で行われる場合、ＵＥとＡＵＳＦとは、ＵＥとホームネットワークとの間にエンドツーエンドのセキュリティ保護またはより高次のセキュリティ保護を実装するために、認証後に取得された予約された鍵に基づいて最終的な保護鍵を生成し得る。
予約された鍵は、ＡＲＰＦによって生成され、次いで、ＡＵＳＦに送信され得るか、または予約された鍵は、ＡＵＳＦによって直接生成され得ることに留意されたい。
方法１：ＡＲＰＦは、ＩＫ、ＣＫ、ＳＱＮ、ＡＫ、サービスネットワーク識別子、鍵特性識別子、ＲＡＮＤ、またはナンスなどのパラメータに基づいて、予約された鍵Ｋleftを生成し得る。
ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＲＡＮＤとナンスとは、乱数と見なされ得る。鍵特性識別子は、ＫＥＹＬＥＦＴ、ＡＵＳＦＫＥＹ、ＫＥＹＡＵＳＦ、ＫＥＹＳＥＡＦ、およびＳＥＡＦＫＥＹなどの文字列であり得る。
後続の関連する生成関数ＫＤＦはまた、擬似ランダム関数（pseudo random function、ＰＲＦ）等であり得る。詳細については、非特許文献１の定義を参照されたい。
たとえば、
Figure 0006924848
であり、ＫＤＦは、鍵生成アルゴリズムである。
任意選択のパラメータは、認証方法名、サービスネットワーク識別子、鍵特性識別子、ＲＡＮＤ、およびナンスのうちの１つまたは複数である。
認証方法名は、「ＥＡＰ−ＡＫＡ’」、「５Ｇ−ＥＡＰ」、または「ＥＰＳ−ＡＫＡ*」などの識別子認証方法の識別子であり得る。
ＥＰＳ−ＡＫＡ*の場合、ＡＲＰＦは、Ｋasme*、認証方法名、サービスネットワーク識別子、ネットワークタイプ識別子、鍵特性識別子、ＲＡＮＤ、およびナンスなどのパラメータに基づいてＫleftを生成し得る。
Ｋasme*は、４Ｇ ＬＴＥにおけるＫasmeと同様の鍵である。
たとえば、
Kleft=KDF(Kasme*, first parameter group)
である。
第１のパラメータグループは、認証方法名、サービスネットワーク識別子、ネットワークタイプ識別子、鍵特性識別子、ＲＡＮＤ、およびナンスのうちの１つまたは複数である。
方法１において説明した予約された鍵を生成する処理は、図５、図８、図９、図１１Ａおよび図１１Ｂ、図１３、ならびに図１６において説明された方法と別々に組み合わされ得ることに留意されたい。
方法２：ＥＡＰ−ＡＫＡ’の場合、ＡＲＰＦは、ＩＫ’、ＣＫ’、認証方法名、サービスネットワーク識別子、鍵特性識別子、ＡＵＳＦ ＩＤ、ＲＡＮＤ、およびナンスなどのパラメータのうちの１つまたは複数に基づいてＫleftを生成し得る。
たとえば、
Kleft=KDF(IK', CK', service network identifier, key characteristic identifier, second parameter group)
である。
第２のパラメータグループは、認証方法名、ＡＵＳＦ ＩＤ、ＲＡＮＤ、およびナンスのうちの１つまたは複数である。
代替的に、ＡＲＰＦは、ＩＫ’およびＣＫ’をＡＵＳＦに送信し得、ＡＵＳＦは、Ｋleftを生成することに留意されたい。
方法２において説明した予約された鍵を生成する処理は、図５、図８、図９、および図１１Ａならびに図１１Ｂにおいて説明された方法と別々に組み合わされ得ることに留意されたい。
方法３：ＡＵＳＦは、ＥＭＳＫおよびＭＳＫなどのパラメータに基づいてＫleftを生成し得る。ＥＭＳＫは、拡張マスタセッション鍵の省略形である。ＲＦＣ５４４８を参照されたい。ＭＳＫは、マスタセッション鍵の省略形である。ＲＦＣ５４４８を参照されたい。
たとえば、Kleft=trunc (EMSK or MSK)である。この式は、ＥＭＳＫまたはＭＳＫのいくつかのビットがＫleftとして直接切り捨てられ、ｔｒｕｎｃは、値を切り捨てるために使用されることを意味する。たとえば、ｔｒｕｎｃ（数）は、数を切り捨てることを示し、ｔｒｕｎｃ（日付）は、日付を切り捨てることを示す。フォーマットはＴＲＵＮＣ（ｎ１、ｎ２）であり、ここで、ｎ１は、切り捨てるべき数を示し、ｎ２は、どの桁まで切り捨てるのかを示し、ｎ２は、負の数であり得、小数点の左側の桁まで切り捨てることを意味する。ＴＲＵＮＣ切り捨てが四捨五入していないことに留意されたい。
たとえば、
Kleft=KDF(EMSK or MSK, key characteristic identifier, third parameter group)
である。
第３のパラメータグループは、サービスネットワーク識別子、認証方法名、乱数等のうちの１つまたは複数である。
たとえば、Ｋleftはまた、ＥＭＳＫとして理解され得る。
方法３において説明した予約された鍵を生成する処理は、図８、図９、および図１１Ａならびに図１１Ｂにおいて説明された方法と別々に組み合わされ得ることに留意されたい。
Ｋleftが存在するとき、アンカー鍵はＫleftに基づいて生成される鍵であり得ることが理解され得る。
具体的には、アンカー鍵は、Ｋleft、サービスネットワーク識別子、鍵特性識別子、ＲＡＮＤ、またはナンスなどのパラメータに基づいて生成され得る。
さらに、本発明の別の実施形態では、図６Ｂのステップ１１１４、図１４Ｂのステップ４１１２、および図１７Ｂのステップ５１１２は、以下と置き換えられ得る。
ＡＭＦ（またはＳＥＡＦ）は、非３ＧＰＰアクセスモードにおいて、Ｋamf2、Ｋseaf2、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ２、ＮＡＳ接続区別識別子、およびＮ３ＩＷＦ識別子などのパラメータに基づいてアクセスポイント鍵ＫN3IWFを生成する。
たとえば、
KN3IWF=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS Count2);
式中、ＮＡＳ Ｃｏｕｎｔ２は、非３ＧＰＰアクセスポイントＮ３ＩＷＦを通過するＮＡＳメッセージのカウント値であり、アップリンクカウント値またはダウンリンクカウント値であり得る。Ａおよび／またはＢは、Ａ、Ｂ、または（ＡおよびＢ）の３つの可能性を表す。
式KN3IWF=KDF(Kamf2 and/or Kseaf2, NAS Count2)は、以下の３つの可能性を含む。
1: KN3IWF=KDF(Kamf2, NAS Count2);
2: KN3IWF=KDF(Kseaf2, NAS Count2);
3: KN3IWF=KDF(Kamf2, Kseaf2, NAS Count2)。
図２１に、通信デバイスの概略構造図を示す。この実装では、通信デバイスは、受信モジュール７１０、送信モジュール７２０、および生成モジュール７３０を含む。以下に、詳細な説明を与える。
受信モジュール７１０は、第２の通信デバイスにより送信された指示識別子を受信するように構成され、ここで、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。
送信モジュール７２０は、指示識別子を第３の通信デバイスに送信するように構成される。
受信モジュール７１０は、第３の通信デバイスにより返信される中間鍵を受信するように構成され、ここで、中間鍵は、指示識別子に基づいて生成される。
生成モジュール７３０は、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成するように構成され、ここで、アンカー鍵は、端末のアクセスモードに対応する。
送信モジュール７２０は、アンカー鍵を第２の通信デバイスに送信するように構成され、したがって、第２の通信デバイスが、アンカー鍵に基づいてアクセスモードのための下位層鍵を導出する。
図２１の実施形態では言及されない内容および各機能ユニットの特定の実装については、図５から図１０と関連する内容を参照し、本明細書では、詳細を再び説明しないことに留意されたい。
同じ発明概念に基づいて、本発明の一実施形態は、（図２２に示される）装置をさらに与える。装置は、図５から図１２の前述の実施形態において説明された方法を実装するように構成される。図２２に示すように、装置８００は、送信機８０３、受信機８０４、メモリ８０２、およびメモリ８０２に結合されたプロセッサ８０１を含む（１つまたは複数のプロセッサ８０１があり得、１つのプロセッサが、図２０における一例として使用される）。送信機８０３、受信機８０４、メモリ８０２、およびプロセッサ８０１は、バスを使用することにより、または別の方法で互いに接続され得る（接続を実装するためにバス８０５を使用することが図２０の一例として使用される）。送信機８０３は、外部にデータを送信するように構成され、受信機８０４は、外部からデータを受信するように構成される。メモリ８０２は、プログラムコードを記憶するように構成され、プロセッサ８０１は、メモリ８０２中に記憶されたプログラムコードを呼び出し、実行するように構成される。
受信機８０４は、第２の通信デバイスにより送信された指示識別子を受信し、ここで、指示識別子は、端末のアクセスモードを示すために使用される。
送信機８０３は、指示識別子を第３の通信デバイスに送信する。第１の通信デバイスは、第３の通信デバイスにより返信される中間鍵を受信し、ここで、中間鍵は、指示識別子に基づいて生成される。
プロセッサ８０１は、中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、ここで、アンカー鍵は、端末のアクセスモードに対応する。
送信機８０３は、アンカー鍵を第２の通信デバイスに送信し、したがって、第２の通信デバイスが、アンカー鍵に基づいてアクセスモードのための下位層鍵を導出する。
いくつかの可能な実装では、アクセスモードは、アクセスタイプおよびオペレータタイプのうちの少なくとも１つに基づいて区別される。
いくつかの可能な実装では、プロセッサ８０１は、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(IK1'||CK1')
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、（ＩＫ1’、ＣＫ1’）は中間鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、||は連結を意味し、シンボルの両側にある文字が直列に接続されることを示す。
プロセッサ８０１は、少なくとも以下の２つの方法に基づいて中間鍵を生成し得る。
指示識別子がアクセスタイプ識別子およびオペレータタイプ識別子を含むとき、中間鍵は、以下の式に基づいてプロセッサ８０１により生成される。
Figure 0006924848
式中、アクセスタイプ識別子は、アクセスタイプを示すために使用され、オペレータタイプ識別子は、オペレータタイプを示すために使用され、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
指示識別子がＮＡＩであるとき、中間鍵は以下の式に基づいてプロセッサ８０１によって生成される。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ1’、ＩＫ1’）は中間鍵であり、ＣＫ1’は中間暗号鍵であり、ＩＫ1’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＮＡＩは指示識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
いくつかの可能な実装では、プロセッサ８０１は、以下の式に基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
プロセッサ８０１は、以下の式に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張マスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、||は連結を意味し、シンボルの両側にある文字が直列に接続されることを示す。
プロセッサ８０１は、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', SNT);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子である。
いくつかの可能な実装では、プロセッサ８０１は、以下の式に基づいて中間鍵を生成する。
Figure 0006924848
式中、（ＣＫ2’、ＩＫ2’）は中間鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＫＤＦは鍵生成アルゴリズムであり、ＳＱＮは最新のシーケンス番号であり、ＳＮＴはオペレータタイプ識別子であり、ＣＫは最初の暗号鍵であり、ＩＫは最初の完全性鍵であり、ＡＫは匿名鍵であり、ＣＫ＝ｆ３（ＲＡＮＤ）、ＩＫ＝ｆ４（ＲＡＮＤ）、ＡＫ＝ｆ５（ＲＡＮＤ）、ＲＡＮＤは乱数であり、ｆ３、ｆ４、およびｆ５は生成アルゴリズムであり、
Figure 0006924848
は、排他的ＯＲ演算を意味する。
プロセッサ８０１は、以下の式に基づいてＥＭＳＫ’を生成する。
EMSK'=PRF'(IK2'||CK2');
式中、ＥＭＳＫ’は拡張マスタセッション鍵であり、（ＩＫ2’、ＣＫ2’）は中間鍵であり、ＩＫ2’は中間完全性鍵であり、ＣＫ2’は中間暗号鍵であり、||は連結を意味し、シンボルの両側にある文字が直列に接続されることを示す。
プロセッサ８０１は、以下の式に基づいてアンカー鍵を生成する。
anchor key=KDF(EMSK', ANT);
式中、anchor keyはアンカー鍵であり、ＡＮＴはアクセスタイプ識別子である。
本発明の実施形態が方法、システム、またはコンピュータプログラム製品として提供され得ることを、当業者は理解されたい。したがって、本発明は、ハードウェアのみの実施形態、ソフトウェアのみの実施形態、またはソフトウェアおよびハードウェアの組合せを用いる実施形態の形態を使用し得る。さらに、本発明は、コンピュータが使用可能なプログラムコードを含む（限定はしないが、ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、光メモリなどを含む）１つまたは複数のコンピュータが使用可能な記憶媒体上に実装されるコンピュータプログラム製品の形態を使用し得る。
本発明について、本発明の実施形態による方法、デバイス（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートおよび／またはブロック図を参照しながら説明する。コンピュータプログラム命令が、フローチャートおよび／またはブロック図中の各処理および／または各ブロックならびにフローチャートおよび／またはブロック図中の処理および／またはブロックの組合せを実装するために使用され得ることを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、機械を生成するために汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組込みプロセッサ、または任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサのために与えられ得、したがって、コンピュータまたは任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサによって実行される命令は、フローチャート中の１つもしくは複数の処理中のおよび／またはブロック図中の１つもしくは複数のブロック中の特定の機能を実装するための装置を生成する。
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは任意の他のプログラマブルデータ処理デバイスに特定の方法で動作するように命令することができるコンピュータ可読メモリ中に記憶され得、したがって、コンピュータ可読メモリ中に記憶された命令は、命令装置を含むアーティファクトを生成する。命令装置は、フローチャート中の１つもしくは複数の処理中のおよび／またはブロック図中の１つもしくは複数のブロック中の特定の機能を実装する。
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは別のプログラマブルデータ処理デバイス上にロードされ得、したがって、一連の動作およびステップが、コンピュータまたは別のプログラマブルデバイスに対して行われ、それによって、コンピュータ実装処理を生成する。したがって、コンピュータまたは別のプログラマブルデバイス上で実行される命令は、フローチャート中の１つもしくは複数の処理中のおよび／またはブロック図中の１つもしくは複数のブロック中の特定の機能を実装するためのステップを与える。
明らかに、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明に様々な修正および変更を行うことができる。これらの修正および変更が、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価な技術によって定義された保護の範囲内に入るという条件で、本発明は、これらの修正および変更をカバーするものである。

Claims (41)

  1. 鍵生成方法であって、該方法は、
    ユーザ機器により、暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫおよび指示識別子に基づいて中間鍵を生成することであって、前記暗号鍵ＣＫおよび前記完全性鍵ＩＫはルート鍵に基づいて生成される、ことと、
    前記ユーザ機器により、前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することと、
    前記ユーザ機器により、前記アンカー鍵に基づいて下位層鍵Ｋamfを得ることと、
    前記ユーザ機器により、前記Ｋamfに基づいて基地局鍵ＫgNBを得ることと
    を備えた、方法。
  2. 前記ユーザ機器により、前記中間鍵に基づいて前記アンカー鍵を生成することは、
    前記ユーザ機器により、前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成し、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ること
    を含む、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記ユーザ機器により、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ユーザ機器により、前記ＥＭＳＫ’および前記ユーザ機器によりアクセスされたオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項２に記載の方法。
  4. 前記ユーザ機器により、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ユーザ機器により、前記ＥＭＳＫ’および前記ユーザ機器のアクセスモードに基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項２に記載の方法。
  5. 前記ユーザ機器により、前記Ｋamfに基づいて基地局鍵ＫgNBを得ることは、
    前記ユーザ機器により、非アクセス層メッセージのアップリンクカウント値および前記Ｋamfに基づいて前記基地局鍵ＫgNBを得ること
    を含む、
    請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記指示識別子は、オペレータタイプ識別子である、
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記オペレータタイプ識別子は、サービスネットワーク（ＳＮ）識別子を含む、
    請求項６に記載の方法。
  8. 前記オペレータタイプ識別子は、前記ユーザ機器によりアクセスされたアクセスネットワークのアクセスネットワーク識別子（ＡＮ ＩＤ）をさらに含む、
    請求項６または７に記載の方法。
  9. プロセッサおよびメモリを備えたユーザ機器であって、前記メモリは命令を記憶し、前記命令が実行されると前記プロセッサは、
    暗号鍵ＣＫ、完全性鍵ＩＫおよび指示識別子に基づいて中間鍵を生成することであって、前記暗号鍵ＣＫおよび前記完全性鍵ＩＫはルート鍵に基づいて生成される、ことと、
    前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することと、
    前記アンカー鍵に基づいて下位層鍵Ｋamfを得ることと、
    前記Ｋamfに基づいて基地局鍵ＫgNBを得ることと
    を実行する、ユーザ機器。
  10. 前記中間鍵に基づいて前記アンカー鍵を生成することは、
    前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成し、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ること
    を含む、
    請求項９に記載のユーザ機器。
  11. 前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ＥＭＳＫ’および前記ユーザ機器によりアクセスされたオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項１０に記載のユーザ機器。
  12. 前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ＥＭＳＫ’および前記ユーザ機器のアクセスモードに基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項１０に記載のユーザ機器。
  13. 前記Ｋamfに基づいて基地局鍵ＫgNBを得ることは、
    非アクセス層メッセージのアップリンクカウント値および前記Ｋamfに基づいて前記基地局鍵ＫgNBを得ること
    を含む、
    請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のユーザ機器。
  14. 前記指示識別子は、オペレータタイプ識別子である、
    請求項９ないし１３のいずれか１項に記載のユーザ機器。
  15. 前記オペレータタイプ識別子は、サービスネットワーク（ＳＮ）識別子を含む、
    請求項１４に記載のユーザ機器。
  16. 前記オペレータタイプ識別子は、前記ユーザ機器によりアクセスされたアクセスネットワークのアクセスネットワーク識別子（ＡＮ ＩＤ）をさらに含む、
    請求項１４または１５に記載のユーザ機器。
  17. 鍵生成方法であって、
    認証証明書リポジトリおよび処理機能ネットワーク要素（ＡＲＰＦ）により、暗号鍵（ＣＫ）、完全性鍵（ＩＫ）およびオペレータに関する指示情報に基づいて中間鍵を生成することであって、前記暗号鍵（ＣＫ）および前記完全性鍵（ＩＫ）はルート鍵に基づいて生成される、ことと、
    前記ＡＲＰＦにより、前記中間鍵を認証サーバ機能（ＡＵＳＦ）に送信することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵を受信することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記アンカー鍵をセキュリティアンカー機能（ＳＥＡＦ）に送信することと、
    前記ＳＥＡＦにより、前記アンカー鍵に基づいて鍵Ｋamfを生成することであって、前記Ｋamfは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）鍵を導出するために使用されることと
    を備えた、方法。
  18. 前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいて前記アンカー鍵を生成することは、
    前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることと
    を含む、
    請求項１７に記載の方法。
  19. 前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’およびユーザ機器によりアクセスされたオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項１８に記載の方法。
  20. 前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’およびユーザ機器のアクセスモードに基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項１８に記載の方法。
  21. 前記ＡＵＳＦにより、前記ＳＥＡＦから前記指示情報を受信することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記指示情報を前記ＡＲＰＦに送信することと
    をさらに備えた、
    請求項１８に記載の方法。
  22. 前記指示情報は、オペレータタイプ識別子である、
    請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
  23. 前記オペレータタイプ識別子は、サービスネットワーク（ＳＮ）識別子を含む、
    請求項２２に記載の方法。
  24. 前記オペレータタイプ識別子は、ユーザ機器によりアクセスされたアクセスネットワークのアクセスネットワーク識別子（ＡＮ ＩＤ）をさらに含む、
    請求項２２または２３に記載の方法。
  25. 前記３ＧＰＰ鍵は、非アクセス層（ＮＡＳ）メッセージに対する完全性保護を行うために使用されるＮＡＳ完全性保護鍵を含む、
    請求項１７ないし２４のいずれか１項に記載の方法。
  26. 通信システムであって、
    認証証明書リポジトリおよび処理機能ネットワーク要素（ＡＲＰＦ）と、
    前記ＡＲＰＦに結合された認証サーバ機能（ＡＵＳＦ）と、
    前記ＡＵＳＦに結合されたセキュリティアンカー機能（ＳＥＡＦ）とを備え、
    前記ＡＲＰＦは、暗号鍵（ＣＫ）、完全性鍵（ＩＫ）およびオペレータに関する指示情報に基づいて中間鍵を生成し、前記中間鍵を前記ＡＵＳＦに送信することであって、前記暗号鍵（ＣＫ）および前記完全性鍵（ＩＫ）はルート鍵に基づいて生成される、ことを行うように構成され、
    前記ＡＵＳＦは、前記中間鍵を受信し、前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成し、および前記アンカー鍵を前記ＳＥＡＦに送信するように構成され、
    前記ＳＥＡＦは、前記アンカー鍵に基づいて鍵Ｋamfを生成するように構成され、前記Ｋamfは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）鍵を導出するために使用される、
    通信システム。
  27. 前記ＡＵＳＦは、前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成し、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得るように構成された、
    請求項２６に記載の通信システム。
  28. 前記ＡＵＳＦは、前記ＥＭＳＫ’およびユーザ機器によりアクセスされたオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成するように構成された、
    請求項２７に記載の通信システム。
  29. 前記ＡＵＳＦは、前記ＥＭＳＫ’およびユーザ機器のアクセスモードに基づいて前記アンカー鍵を生成するように構成された、
    請求項２７に記載の通信システム。
  30. 前記指示情報は、サービスネットワーク（ＳＮ）識別子を含むオペレータタイプ識別子である、
    請求項２６ないし２９のいずれか１項に記載の通信システム。
  31. 鍵生成方法であって、
    認証サーバ機能（ＡＵＳＦ）により、オペレータに関する指示情報をセキュリティアンカー機能（ＳＥＡＦ）から受信することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記指示情報を認証証明書リポジトリおよび処理機能ネットワーク要素（ＡＲＰＦ）に送信することと、
    前記ＡＵＳＦにより、中間鍵を前記ＡＲＰＦから受信することであって、前記中間鍵は、暗号鍵（ＣＫ）、完全性鍵（ＩＫ）および前記オペレータに関する前記指示情報に基づいて生成されることであって、前記暗号鍵（ＣＫ）および前記完全性鍵（ＩＫ）はルート鍵に基づいて生成される、ことと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することであって、前記アンカー鍵は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）鍵を導出するために使用されることと
    を備えた、方法。
  32. 前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することは、
    前記ＡＵＳＦにより、前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成することと、
    前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることと
    を含む、
    請求項３１に記載の方法。
  33. 前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得ることは、
    前記ＡＵＳＦにより、前記ＥＭＳＫ’およびオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成すること
    を含む、
    請求項３２に記載の方法。
  34. 前記３ＧＰＰ鍵は、非アクセス層（ＮＡＳ）メッセージに対する完全性保護を行うために使用されるＮＡＳ完全性保護鍵を含む、
    請求項３２に記載の方法。
  35. 前記指示情報は、前記オペレータを示すように構成された、
    請求項３１ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
  36. 装置であって、
    送信機および受信機に結合されたプロセッサと、
    前記プロセッサにより実行されると、前記装置に、
    前記受信機を介して、オペレータに関する指示情報をセキュリティアンカー機能（ＳＥＡＦ）から受信することと、
    前記送信機を介して、前記指示情報を認証証明書リポジトリおよび処理機能ネットワーク要素（ＡＲＰＦ）に送信することと、
    前記受信機を介して、中間鍵を前記ＡＲＰＦから受信することであって、前記中間鍵は、暗号鍵（ＣＫ）、完全性鍵（ＩＫ）および前記オペレータに関する前記指示情報に基づいて生成され、前記暗号鍵（ＣＫ）および前記完全性鍵（ＩＫ）はルート鍵に基づいて生成される、ことと、
    前記中間鍵に基づいてアンカー鍵を生成することであって、前記アンカー鍵は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）鍵を導出するために使用される、ことと、
    を行わせる、コンピュータプログラム命令が格納されたメモリと、
    を備える、装置。
  37. 前記命令は、前記装置に、
    前記中間鍵に基づいて拡張されたマスタセッション鍵ＥＭＳＫ’を生成させ、
    前記ＥＭＳＫ’に基づいて前記アンカー鍵を得られるようにする、
    請求項３６に記載の装置。
  38. 前記命令は、前記装置に、
    前記ＥＭＳＫ’およびユーザ機器によりアクセスされたオペレータのタイプ識別子に基づいて前記アンカー鍵を生成させる、
    請求項３７に記載の装置。
  39. 前記３ＧＰＰ鍵は、非アクセス層（ＮＡＳ）メッセージに対する完全性保護を行うために使用されるＮＡＳ完全性保護鍵を含む、
    請求項３６ないし３８のいずれか１項に記載の装置。
  40. 前記指示情報は、前記オペレータを示すように構成された、
    請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の装置。
  41. コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読記憶媒体は命令を格納し、前記命令が実行されると、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法が実行される、
    コンピュータ可読記憶媒体。
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