JP7237200B2 - パラメータ送信方法及び装置 - Google Patents

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Description

本出願は、「ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＳＥＮＤＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題し、２０１９年４月２４日に中国国家知的所有権庁に出願された中国特許出願第２０１９１０３３５６７７．３号の利益を主張し、これは全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、通信技術の分野に関し、特に、パラメータ送信方法及び装置に関する。
移動通信システムにおいて、端末デバイスがホームネットワークの外側を移動し、かつ、サービスネットワークの範囲内に配置される場合に、サービスネットワークが確実に端末デバイスにサービスを提供できるようにするために、端末デバイスは、ホームネットワークとの相互認証を実行する必要がある。認証が成功した後、ホームネットワークは、サービスネットワークに端末デバイスのサブスクリプション情報を送信してよい。
端末デバイスがホームネットワークとの相互認証を行う処理において、ホームネットワークは、サービスネットワークを介して端末デバイスにシーケンス番号（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ， ＳＱＮ）を送信し、そこでＳＱＮは、リプレイ攻撃を緩和するために使用される。ＳＱＮ受信後、端末デバイスはＳＱＮがプリセットされた範囲にあるか否かを決定する。ＳＱＮがプリセットされた範囲にある場合に、攻撃者からＳＱＮが送信されないと考えられるため、アンチリプレイが実施される。ＳＱＮがプリセットされた範囲にない場合に、端末デバイスは、ローカルに記憶されたＳＱＮをサービスネットワーク経由でホームネットワークに送信する。ホームネットワークがＳＱＮを記憶した後、記憶されたＳＱＮを使用して端末デバイスと相互認証を行ってよい。
しかし、ＳＱＮを送信する場合に、端末デバイスは、まず、結果値を取得するために、ＳＱＮと認証キー（ＡＫ）とに対して排他的論理和演算を実行する。結果値は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）に連結され、一緒でＡＵＴＳを形成し、ＡＵＴＳはホームネットワークに送信される。
攻撃者は、ホームネットワークから送信されたＳＱＮをキャリーする認証トークンを傍受し、その認証トークンを複数回、端末デバイスにリプレイする可能性がある。端末デバイスは、複数回にわたって認証トークンを受信し、端末デバイスは、同期失敗時の認証失敗メッセージ（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｗｉｔｈ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆａｉｌｕｒｅ， ＡＵＴＳ）を複数回フィードバックする。ただし、ＡＵＴＳの生成方式では、ＡＫは固定され、ＡＵＴＳ内のメッセージ認証コードの位置は変更されない。その結果、攻撃者は、２つの異なるＡＵＴＳを受信した後に、２つのＡＵＴＳのＳＱＮが互いに近いか否かを決定するために、単純な演算を実行する必要があるだけである。さらに、これに基づいて、攻撃者は、２つの異なるＡＵＴＳが同じ端末デバイスから来ているか否かを決定し、その結果、端末デバイスは容易に追跡される。言い換えれば、既存のＳＱＮ送信方式は、セキュリティが比較的悪い。
本出願は、ＳＱＮ送信方式のセキュリティが比較的悪い現行技術の問題を解決するために、パラメータ送信方法及び装置を提供する。
第１の態様によれば、本出願の実施形態は、パラメータ送信方法を提供する。この方法は、端末デバイス又は端末デバイス内のチップによって実施してよい。この方法は、次のものを含む。端末デバイスは、認証プロセスの中で、コアネットワークデバイスから乱数と第１シーケンス番号とを受信してよい。例えば、コアネットワークデバイスは、統合データ管理ネットワーク要素であってよい。統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスが実行する認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とをキャリーする認証応答を、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信してよい。次に、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、ユーザ認証要求における乱数と第１シーケンス番号とを含み、ユーザ認証要求を端末デバイスに送信し、そこで、第１シーケンス番号を認証トークンでキャリーしてよい。端末デバイスは、認証トークン内の第１シーケンス番号を取得してよく、第１シーケンス番号が正しい範囲を超えていることを決定した場合に（例えば、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号とを比較し、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値を超えていることを決定する場合に）、認証キーと第２シーケンス番号との排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結してよく、同期失敗パラメータを生成する。認証キーは、第１パラメータと第１参照値とに基づいて端末デバイスによって生成され、第１参照値は、第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成される。ここで第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとのそれぞれは、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫと、メッセージ認証コードとの任意の１つを含む。同期失敗パラメータが生成された後、同期失敗パラメータをキャリーする同期失敗メッセージが、コアネットワークデバイスに送信される。第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとは、互いに異なっていてよく、即ち、１つのパラメータがメッセージ認証コードであるか、又は第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとのうちのパラメータが同じであってよい。
以上の方法によれば、コアネットワークデバイスからの第１シーケンス番号と、端末デバイスがローカルに予め記憶している第２シーケンス番号との間の差が比較的大きい場合には、端末デバイスは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータに含ませることにより、コアネットワークデバイスに第２シーケンス番号を通知してよい。ただし、同期失敗パラメータの認証キーの生成プロセスにおいては、メッセージ認証コードが導入される。これにより、生成された認証キーが大きく変化することが保証されるため、生成された同期失敗パラメータも大きく変化する。攻撃者が端末デバイスから２つの同期失敗パラメータを取得したとしても、攻撃者は、単純な排他的論理和演算を使用して第２シーケンス番号の値が推定できない。これにより、第２シーケンス番号のセキュリティが確保される。
可能な設計において、認証キーは、複数の方式で、第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されてよい。以下に、複数の方式のうち２つを挙げる。
方式１：第１参照値は乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、ｆ５関数の２つの入力値として乱数とメッセージ認証コードとを使用し、第１参照値を生成する。認証キーは第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。例えば、第１参照値とキーＫとはｆ５関数の２つの入力値として使用され、認証キーを生成する。
方式２：第１参照値はキーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、キーＫとメッセージ認証コードとはｆ５関数の２つの入力値として使用され、第１参照値を出力する。認証キーは第１参照値と乱数とに基づいて生成される。例えば、第１参照値と乱数とはｆ５関数の２つの入力値として使用され、認証キーを出力する。
上述の方法によれば、認証キーは、２つのダブル入力及び単一出力の演算（即ち、入力値の数が２であり、出力値の数が１である）を使用して生成される。演算プロセスでは、１つの演算の入力値としてメッセージ認証コードを導入するので、第２シーケンス番号のセキュリティが確保でき、第２シーケンス番号を容易に識別できないようにする。
可能な設計では、代替的に、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成してよい。例えば、乱数とキーＫとをｆ５関数の２つの入力値として使用し、出力値を第１参照値としてよい。次に、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、ｆ５関数の２つの入力値として、第１参照値とメッセージ認証コードとを使用してよく、出力値を認証キーとして使用する。
上記の方法によれば、認証キーは、乱数、キーＫ、メッセージ認証コードの２つのダブル入力、単一出力の演算により生成されるため、認証キーの生成方式が複雑になり、第２シーケンス番号が容易に識別できず、第２シーケンス番号のセキュリティが確保できる。
可能な設計では、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値が生成される場合に、ｆ５関数に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代わりに使用してよい。言い換えると、第１参照値は、乱数とキーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
以上の方法によれば、排他的論理和演算の計算量は比較的小さく、第１参照値を生成する効率を効果的に向上させることができる。従って、認証キーが比較的迅速に生成でき、さらに第２シーケンス番号のセキュリティが確保できる。
可能な設計では、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する場合には、ｆ５関数に加えて、排他的論理和演算を使用してよい。言い換えると、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
上記の方法によれば、排他的論理和演算の計算量は比較的小さく、認証キーの生成効率を効果的に向上させることができる。従って、同期失敗パラメータが比較的迅速に生成でき、第２シーケンス番号のセキュリティも確保できる。
可能な設計では、同期失敗メッセージをコアネットワークデバイスに送信する前に、端末デバイスはさらに、認証キーの生成方式をコアネットワークデバイスに通知してよい。例えば、端末デバイスは、第１指示メッセージを送信してよい。ここで第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。第１指示メッセージは、明示的に示されてよく、又は暗示的に示されてよい。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。
上述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、第１指示メッセージに基づいて認証キーの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。
可能な設計では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージをキャリーすることができ、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
前述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、同期失敗メッセージにキャリーされる第１指示メッセージに基づいて、認証キーの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。そして、シグナリングを効果的に低減できるように、第１指示メッセージを別々に送る必要がない。
第２の態様によれば、本出願の実施形態は、パラメータ送信方法を提供する。この方法は、コアネットワークデバイス又はコアネットワークデバイス内のチップによって実行してよい。この方法は、以下を含む。コアネットワークデバイスは、認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信してよい。例えば、コアネットワークデバイスは、統合データ管理ネットワーク要素であってよい。統合データ管理ネットワーク要素は、乱数と第１シーケンス番号とをキャリーする認証応答を、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信してよい。次に、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、ユーザ認証要求を使用して、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信してよく、第１シーケンス番号は認証トークンでキャリーされてよい。次に、コアネットワークデバイスは、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信し、ここで同期失敗メッセージが同期失敗パラメータをキャリーする。コアネットワークデバイスは、同期失敗パラメータからメッセージ認証コードを取得する。次に、コアネットワークデバイスは、認証キーに基づいて同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得し、ここで、認証キーの生成方式は、端末デバイス側の認証キーの生成方式と同一であり、具体的には、第２パラメータと第３パラメータとに基づいて第１参照値を生成してよく、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーを生成してよい。第１パラメータと第２パラメータと第３パラメータとのそれぞれには、乱数と、端末デバイスのキーＫと、メッセージ認証コードとのいずれかを含む。第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとは、互いに異なっていてよく、即ち、１つのパラメータがメッセージ認証コードである。又は第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとのうちのパラメータが同じであってよい。
上記方法によれば、コアネットワークデバイスは、認証キーに基づいて、同期失敗パラメータから第２シーケンス番号が取得できる。コアネットワークデバイスは、認証キーの生成プロセスにおいてメッセージ認証コードを導入し、さらに同期失敗パラメータから第２シーケンス番号が正確に取得できる。攻撃者が端末デバイスから同期失敗パラメータを取得したとしても、単純な排他的論理和演算を使用して第２シーケンス番号の値が推定できないので、第２シーケンス番号がコアネットワークデバイスに安全に送信できることが分かる。
可能な設計において、認証キーは、複数の方式で、第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されてよい。以下に、複数の方式のうち２つを挙げる。
方式１：第１参照値は乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、ｆ５関数の２つの入力値として乱数とメッセージ認証コードとを使用し、ｆ５関数の出力値を第１参照値とする。認証キーは第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。例えば、第１参照値とキーＫとはｆ５関数の２つの入力値として使用され、ｆ５関数の出力値は認証キーとして使用される。
方式２：第１参照値はキーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、キーＫとメッセージ認証コードとはｆ５関数の２つの入力値として使用され、ｆ５関数の出力値は第１参照値として使用される。認証キーは第１参照値と乱数とに基づいて生成される。例えば、第１参照値と乱数とはｆ５関数の２つの入力値として使用され、ｆ５関数の出力値は認証キーとして使用される。
上記の方法によれば、認証キーは、２つのダブル入力及び単一出力の演算を使用して生成される。演算プロセスでは、１つの演算の入力値としてメッセージ認証コードを導入し、攻撃者は第２シーケンス番号を容易に識別することができないので、第２シーケンス番号のセキュリティが確保できる。
可能な設計では、代替的に、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成してよい。例えば、乱数とキーＫとをｆ５関数の２つの入力値として使用し、出力値を第１参照値としてよい。次に、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、ｆ５関数の２つの入力値として、第１参照値とメッセージ認証コードとを使用してよく、出力値を認証キーとして使用する。
上記の方法によれば、認証キーは、２つのダブル入力、単一出力を使用して、乱数と、キーＫと、メッセージ認証コードとに基づいて生成されるため、認証キーの生成方式が複雑になり、第２シーケンス番号が容易に識別できないので、第２シーケンス番号のセキュリティが確保できる。
可能な設計では、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値が生成される場合に、ｆ５関数に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代わりに使用してよい。言い換えると、第１参照値は、乱数とキーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
以上の方法によれば、排他的論理和演算の計算量は比較的小さく、第１参照値を生成する効率を効果的に向上させることができる。従って、認証キーは比較的迅速に生成できる。
可能な設計では、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する場合には、ｆ５関数に加えて、排他的論理和演算を使用してよい。言い換えると、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
上記の方法によれば、排他的論理和演算の計算量は比較的小さく、認証キーの生成効率を効果的に向上させることができる。従って、第２シーケンス番号は比較的迅速に取得できる。
可能な設計では、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信する前に、コアネットワークデバイスは、端末デバイスから第１指示メッセージをさらに受信してよい。ここで、第１指示メッセージは認証キーの生成方式を示すために使用される。
上述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、第１指示メッセージに基づいて認証キーの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。
可能な設計では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
前述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、同期失敗メッセージにキャリーされる第１指示メッセージに基づいて、認証キーの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。そして、シグナリングを効果的に低減できるように、第１指示メッセージを別々に送る必要がない。
第３の態様によれば、本出願の実施形態は、パラメータ送信方法を提供する。この方法は、端末デバイス又は端末デバイス内のチップによって、実行されてよい。この方法は、次のものを含む。端末デバイスは、認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とをコアネットワークデバイスから受信してよい。例えば、コアネットワークデバイスは、統合データ管理ネットワーク要素であってよい。端末デバイスが実行する認証プロセスの中で、統合データ管理ネットワーク要素は、乱数と第１シーケンス番号とをキャリーする認証応答を、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信してよい。次に、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、ユーザ認証要求に乱数と第１シーケンス番号とを含ませ、ユーザ認証要求を端末デバイスに送信してよく、そこで、第１シーケンス番号を認証トークンでキャリーしてよい。次に、端末デバイスは、認証トークン内の第１シーケンス番号を取得し、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号とを比較してよい。第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値よりも大きいと決定した後、端末デバイスは、認証キーを使用して第２シーケンス番号に対して対称暗号化を行い、同期失敗パラメータを生成する。ここで、認証キーは、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫとに基づいて生成される。その後、同期失敗メッセージがコアネットワークデバイスに送信され、同期失敗メッセージは同期失敗パラメータをキャリーする。
以上の方法によれば、コアネットワークデバイスからの第１シーケンス番号と、端末デバイスがローカルに予め記憶している第２シーケンス番号との間の差が比較的大きい場合には、端末デバイスは、同期失敗パラメータに第２シーケンス番号を含めて、コアネットワークデバイスに同期失敗パラメータを送信してよい。しかし、認証キーに基づいて第２シーケンス番号に対して行われる対称暗号化は、単純な排他的論理和演算ではない。攻撃者は、対称暗号化に使われるキー（即ち認証キー）を取得することができず、第２シーケンス番号を取得することができない。従って、ＳＱＮのセキュリティは向上される。
可能な設計では、同期失敗メッセージをコアネットワークデバイスに送信する前に、端末デバイスが同期失敗パラメータの生成方式を通知してよい。例えば、端末デバイスは、第１指示メッセージを送信してよく、第１指示メッセージは、同期失敗パラメータの生成方式を示すために使用される。第１指示メッセージは、明示的に示されてよく、又は暗示的に示されてよい。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。
上述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、第１指示メッセージに基づいて、同期失敗パラメータの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに、役立つことができる。
可能な設計では、同期失敗メッセージは第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、同期失敗パラメータの生成方式を示すために使用される。
上述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、同期失敗メッセージにキャリーされる第１指示メッセージに基づいて、同期失敗パラメータの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。そして、シグナリングを効果的に低減できるように、第１指示メッセージを別々に送る必要がない。
第４の態様によれば、本出願の実施形態は、パラメータ送信方法を提供する。この方法は、コアネットワークデバイス又はコアネットワークデバイス内のチップによって実行してよい。この方法は、以下を含む。コアネットワークデバイスは、認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信してよい。例えば、コアネットワークデバイスは、統合データ管理ネットワーク要素であってよく、統合データ管理ネットワーク要素は、認証応答をセキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信してよく、認証応答は、乱数と、第１シーケンス番号をキャリーする認証トークンとを含む。次に、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、ユーザ認証要求における乱数と第１シーケンス番号とを含み、ユーザ認証要求を端末デバイスに送信してよい。次に、コアネットワークデバイスは、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信してよい。ここで同期失敗メッセージが同期失敗パラメータをキャリーする。コアネットワークデバイスは、認証キーに基づいて同期失敗パラメータに対して対称復号化を実行してよく、第２シーケンス番号を取得する。この場合に、認証キーは、乱数と端末デバイスのキーＫとに基づいて生成される。
上述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、認証キーに基づいて同期失敗パラメータに対して対称復号化を行い、第２シーケンス番号を取得してよい。攻撃者が同期失敗パラメータを取得したとしても、攻撃者は、単純な演算を使用して第２シーケンス番号の値を推定できないので、第２シーケンス番号はコアネットワークデバイスに安全に送信できることが分かる。
可能な設計では、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信する前に、コアネットワークデバイスはさらに、端末デバイスから第１指示メッセージを受信してよく、この場合に、第１指示メッセージは認証キーの生成方式を示すために使用される。
前述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、第１指示メッセージに基づいて、同期失敗パラメータの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。
可能な設計では、同期失敗メッセージは第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
前述の方法によれば、コアネットワークデバイスは、同期失敗メッセージにキャリーされる第１指示メッセージに基づいて、同期失敗パラメータの生成方式を学習することができる。これは、第２シーケンス番号を同期失敗パラメータから正確に取得するのに役立つことができる。そして、シグナリングを効果的に低減できるように、第１指示メッセージを別々に送る必要がない。
第５の態様によれば、本出願の実施形態は、通信装置をさらに提供する。通信装置は、端末デバイスに使用される。有益な効果については、第１の態様又は第３の態様の記載を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。装置は、第１の態様又は第３の態様の方法例での動作を実施する機能を有する。この機能は、ハードウェアによって実現されてよいし、又は対応するソフトウェアを実行するハードウェアによって実現されてよい。ハードウェア又はソフトウェアは、前述の機能に対応する１つ以上のモジュールを含む。可能な設計では、装置の構造は、受信ユニットと、処理ユニットと、送信ユニットとを含む。このユニットは、第１の態様の方法例において対応する機能を実行してよい。詳細については、方法例の詳細な説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
第６の態様によれば、本出願の実施形態は、通信装置をさらに提供する。通信装置は、コアネットワークデバイスに使用される。有益な効果については、第２の態様又は第４の態様の記載を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。装置は、第２の態様又は第４の態様の方法例での動作を実施する機能を有する。この機能は、ハードウェアによって実現されてよいし、又は対応するソフトウェアを実行するハードウェアによって実現されてよい。ハードウェア又はソフトウェアは、前述の機能に対応する１つ以上のモジュールを含む。可能な設計では、装置の構造は、送信ユニットと、受信ユニットと、処理ユニットとを含む。このユニットは、第２の態様又は第４の態様の方法例において対応する機能を実行してよい。詳細については、方法例の詳細な説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
第７の態様によれば、本出願の実施形態は、通信装置をさらに提供する。通信装置は、端末デバイスに使用される。有益な効果については、第１の態様又は第３の態様の記載を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。通信装置の構造は、プロセッサとメモリとを含む。プロセッサは、第１の態様又は第３の態様の方法において対応する機能を実行する際に、通信装置をサポートするように構成されている。メモリは、プロセッサに結合され、通信装置に必要なプログラム命令とデータとを記憶する。通信装置の構造は、さらに、他のデバイスと通信するように構成されたトランシーバを含む。
第８の態様によれば、本出願の実施形態は、通信装置をさらに提供する。通信装置は、コアネットワークデバイスに使用される。有益な効果については、第２の態様又は第４の態様の記載を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。通信装置の構造は、プロセッサとメモリとを含む。プロセッサは、第２の態様又は第４の態様の方法において対応する機能を実行する際に、通信装置をサポートするように構成されている。メモリは、プロセッサに結合され、通信装置に必要なプログラム命令とデータとを記憶する。通信装置の構造は、さらに、他のデバイスと通信するように構成されたトランシーバを含む。
第９の態様によれば、本出願は、さらに、命令を記憶するコンピュータ可読な記憶媒体を提供する。命令がコンピュータ上で実行された場合に、コンピュータは前述の態様に従って方法を実行することが可能にされる。
第１０の態様によれば、本出願は、さらに、命令を備えているコンピュータプログラム製品を提供する。コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行された場合に、コンピュータは前述の態様に従って方法を実行することが可能にされる。
第１１の態様によれば、本出願は、さらに、メモリに接続されているコンピュータチップを提供する。コンピュータチップは、メモリに記憶されているソフトウェアプログラムを読み出し及び実行するように構成され、前述の態様に従って方法を実行する。
本出願に係る１つのネットワークシステムのアーキテクチャーの概略図である。 本出願に係る１つの端末デバイスの概略構造図である。 現在の技術におけるＵＥとホームネットワークとの間の相互認証方法の概略図である。 本出願に係る１つのパラメータ送信方法の概略図である。 本出願に係る１つのパラメータ送信方法の概略図である。 本出願に係る１つのパラメータ送信方法の概略図である。 本出願に係る１つのＡＵＴＳの生成方式の概略図である。 本出願に係る１つのＡＵＴＳの生成方式の概略図である。 本出願に係る１つのＡＵＴＳの生成方式の概略図である。 本出願に係る１つのＡＵＴＳの生成方式の概略図である。 本出願に係る１つのＡＵＴＳの生成方式の概略図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。 本出願に係る通信装置の概略構造図である。
本出願の実施形態の目的、技術的解決策、及び利点をより明確にするために、添付の図面を参照して、以下にさらに、本出願の実施形態を詳細に記載する。また、方法の実施形態における特定の演算方式を、装置の実施形態、又はシステムの実施形態に適用してよい。なお、本出願の記載においては、別段の定めがない限り、「複数」とは、２つ又は２つ以上を意味するものである。また、本出願の実施形態の記載においては、「第１」及び「第２」のような用語は、区別説明の目的のためにのみ使用されることが理解されるものとする。これは、相対的に重要である旨の表示又は暗示として理解することはできず、順序の表示又は暗示として理解することはできない。
図１Ａは、本出願で使用される可能なネットワークアーキテクチャーの概略図である。ネットワークアーキテクチャーは、５Ｇネットワークアーキテクチャーである。５Ｇアーキテクチャーのネットワーク要素には、ユーザ機器が含まれる。図１Ａでは、端末デバイスがＵＥである例を使用する。ネットワークアーキテクチャーは、さらに、無線アクセスネットワーク（ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ， ＲＡＮ）、アクセス及び移動度管理機能（ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ＡＭＦ）、統合データ管理（ｕｎｉｆｉｅｄ ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ＵＤＭ）、認証サーバ機能（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ＡＵＳＦ）、セキュリティアンカー機能（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｃｈｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ＳＥＡＦ）などを含む。
ＲＡＮの主な機能は、移動通信ネットワークに無線でアクセスするためのユーザ制御である。ＲＡＮは移動通信システムの一部であり、無線アクセス技術を実施している。概念的には、ＲＡＮは、デバイス（例えば、携帯電話、コンピュータ、又は任意のリモートコントローラ）間に駐留し、デバイスのコアネットワークへの接続を提供する。
ＡＭＦネットワーク要素は、例えば、登録管理、接続管理、移動度管理、到達可能性管理など、端末のアクセス管理及び移動度管理に責任を負う。実際の応用の中で、ＡＭＦネットワーク要素は、ＬＴＥのネットワークフレームワーク内に移動度管理エンティティ（ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ， ＭＭＥ）の移動度管理機能を含み、さらにアクセス管理機能を含む。
ＳＥＡＦネットワーク要素は、ＵＥに対する認証を完了するように設定されている。５Ｇでは、ＳＥＡＦの機能をＡＭＦに組み合わせてよい。
ＡＵＳＦネットワーク要素は、認証サーバ機能を有し、ＳＥＡＦネットワーク要素によって要求された認証に応答するように構成されている。認証プロセスの中で、ＡＵＳＦネットワーク要素は、ＵＤＭから送信された認証ベクトルを受信し、認証ベクトルを処理し、処理された認証ベクトルをＳＥＡＦに送信する。
ＵＤＭネットワーク要素は、ユーザのサブスクリプション情報を記憶してよく、認証パラメータを生成するなどしてよい。
ＡＲＰＦネットワーク要素は、認証情報リポジトリと処理機能とを有し、ユーザの長期認証情報、例えば永久キーＫを記憶するように構成されている。５Ｇでは、ＡＲＰＦネットワーク要素の機能をＵＤＭネットワーク要素に結合してよい。
さらに、本出願における端末デバイスは、ユーザ機器（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＵＥ）と呼ばれ、無線トランシーバ機能を有する装置であってよく、陸上に展開されてよい。その展開は、屋内又は屋外、又はハンドヘルド又は車両搭載の展開を含んでよく、水上（例えば、船上）に展開されてよく、又は空中（例えば、航空機、気球、及び衛星上）に展開されてよい。端末デバイスは、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ），タブレットコンピュータ（ｐａｄ），無線トランシーバ機能を有するコンピュータ，バーチャルリアリティ（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ， ＶＲ）端末，拡張リアリティ（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ， ＡＲ）端末，産業制御（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ）の無線端末，自走（ｓｅｌｆ ｄｒｉｖｉｎｇ）の無線端末，遠隔医療（ｒｅｍｏｔｅ ｍｅｄｉｃａｌ）の無線端末，スマートグリッド（ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ）の無線端末，輸送安全（ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ）の無線端末，スマートシティ（ｓｍａｒｔ ｃｉｔｙ）の無線端末，スマートホーム（ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ）の無線端末などであってよい。
図１Ｂは、本出願の一実施形態によるＵＥの概略構造図である。ＵＥには、ユニバーサル加入者識別モジュール（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ， ユニバーサル加入者識別モジュール、ＵＳＩＭ）とモバイル機器（ｍｏｂｉｌｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＭＥ）モジュールとの２つのモジュールがある。
ＵＳＩＭは、ＵＥ内のＳＩＭカードであってよく、ＵＥのいくつかの比較的重要なサブスクリプション情報、例えば、本出願のこの実施形態において、ＵＥとホームネットワークとの間でサブスクリプションのために合意されたキーＫを記憶してよい。ＵＳＩＭは、さらに、いくつかのパラメータ計算を実行してよく、本出願のこの実施形態において、メッセージ認証コードと同期失敗パラメータとを生成してよい。
ＭＥモジュールは、ＵＥ内のＵＳＩＭ以外のハードウェアコンポーネント及びソフトウェアプログラムを指してよい。通常、ＭＥモジュールはセキュリティ要求の高いＵＥのサブスクリプション情報を記憶しない。ＭＥモジュールは、ＵＳＩＭとネットワーク側との間の情報転送を実施することを含む、いくつかの補助機能を提供してよい。
本出願の実施形態で、ＳＥＡＦネットワーク要素及びＡＵＳＦネットワーク要素は、同一のネットワーク内に配置されてよく、又は異なるネットワーク内に配置されてよい。例えば、ＳＥＡＦネットワーク要素は、サービスネットワーク（ｓｅｒｖｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）に配置され、例えば、ローミングシナリオでは、ＳＥＡＦネットワーク要素は、訪問された公衆陸上移動体ネットワーク（ｖｉｓｉｔｅｄ ｐｕｂｌｉｃ ｌａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ， ＶＰＬＭＮ）に配置される。ＡＵＳＦネットワーク要素は、ホームネットワーク（ｈｏｍｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）に配置される。ＵＥがホームネットワークのカバー範囲外にある場合に、ＵＥはホームネットワークに直接アクセスしてサービスを得ることができない。
ＵＥがホームネットワークのカバー範囲外で、かつサービスネットワークのカバー範囲内にある場合に、サービスネットワークによって提供されるネットワークサービスを得るために、ＵＥはサービスネットワークにアクセスする必要がある。ＵＥはサービスネットワークにサブスクリプションを行っていないので、ＵＥがサービスネットワークのネットワークサービスを取得できるようにするためには、サービスネットワークはＵＥ上で認証を実行する必要があり、ホームネットワークとＵＥとは相互認証を実行する必要がある。ＵＥがホームネットワークの範囲内にある場合に、ＵＥはホームネットワークにアクセスする必要があり、さらにホームネットワークとＵＥとは相互認証を実行する必要がある。
相互認証プロセスの中で、ＵＥ側の第１ＳＱＮが、ＵＤＭネットワーク要素によって記憶された第２ＳＱＮと同じであるか、又は第１ＳＱＮと第２ＳＱＮとの間の差がプリセット範囲内にあることを決定する必要がある。第１ＳＱＮと第２ＳＱＮとが異なる場合に、又は差がプリセット範囲内にない場合は、ＵＥ側のＳＱＮとＵＤＭネットワーク要素に記憶されているＳＱＮとを同期させる必要がある。
図２は、図１Ａに示すシステムフレームワークに基づく、既存の第５世代移動通信技術認証及び鍵の合意（第５世代認証及び鍵の合意、５Ｇ－ＡＫＡ）の方法の概略図である。
ステップ２０１：ＵＥは、登録要求に暗号化されたユーザ識別子を含ませ、登録要求をＳＥＡＦネットワーク要素に送信する。
例えば、ＵＥは、サブスクリプション秘匿識別子（ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ， ＳＵＣＩ）を生成するために、サブスクリプション永久識別子（ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ， ＳＵＰＩ）を暗号化してよい。ＵＥは、登録要求にＳＵＣＩを含ませ、登録要求をＳＥＡＦネットワーク要素に送信する。
可能な実施では、ＵＥは、暗号化されたユーザ識別子を取得するために、設定された公開キーを使用して、ユーザ識別子を暗号化する。任意には、複数の公開キーと秘密キーとのペアがネットワーク内に存在する場合に、ユーザ識別子を暗号化するとき、ＵＥは、ネットワークに対して、ユーザ識別子を暗号化するためにＵＥによって使用される特定の公開キーを示してよい。それにより、ネットワークは、復号化のために、ＵＥの表示に基づいて対応する秘密キーを選択する。例えば、ＵＥは、さらに、登録要求において、暗号化されたユーザ識別子を復号化するために、暗号化されたユーザ識別子とともに使用されるキー識別子を含み、登録要求をＳＥＡＦネットワーク要素に送信する。
ステップ２０２：ホームネットワークからＵＥの認証ベクトルとユーザ識別子とを取得するために、ＳＥＡＦネットワーク要素は、暗号化されたユーザ識別子を認証要求に含め、認証要求をホームネットワークのＡＵＳＦネットワーク要素に送信する。
任意には、認証要求はさらにキー識別子をキャリーする。
ステップ２０３：ＡＵＳＦネットワーク要素は、ＵＥ認証取得要求に暗号化されたユーザ識別子を含ませ、ＵＤＭネットワーク要素にＵＥ認証取得要求を送信する。
任意には、ＵＥ認証取得要求は、さらにキー識別子をキャリーする。
ステップ２０４：ＵＤＭネットワーク要素は、暗号化されたユーザ識別子を復号化してユーザ識別子を取得する。ＵＤＭネットワーク要素は、ユーザ識別子に基づいて、ユーザ識別子に対応するＵＥのサブスクリプション情報を問い合わせる。
任意には、ＵＥ認証取得要求がキー識別子をキャリーする時、ＵＤＭネットワーク要素は、キー識別子に基づいて復号化キーを取得し、復号化キーを使用して暗号化されたユーザ識別子を復号化し、復号化されたユーザ識別子を取得する。
ステップ２０５：ＵＤＭネットワーク要素は、ＵＥのサブスクリプション情報に基づいて認証ベクトルを生成し、ここで、認証ベクトルは、複数のパラメータを含む。複数のパラメータは、メッセージ認証コード（ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ， ＭＡＣ）、ＲＡＮＤ、期待される応答（ｅＸｐｅｃｔｅｄ ＲＥＳｐｏｎｓｅ， ＸＲＥＳ＊）、及びＫＡＵＳＦを含む。さらに、ＵＤＭネットワーク要素は、ローカルに予め記憶された第１ＳＱＮを取得し、第１ＳＱＮとＭＡＣとは、認証トークン（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｔｏｋｅｎ， ＡＵＴＮ）に含まれる。
このようにして、認証ベクトルは、ＲＡＮＤ、第１ＳＱＮとＭＡＣとをキャリーするＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ＊、及びＫＡＵＳＦを含んでよい。
認証ベクトルのＲＡＮＤは、ＵＤＭネットワーク要素によってランダムに生成される。認証ベクトル内の他のパラメータについては、ＵＤＭネットワーク要素は、ＵＥとＲＡＮＤとのサブスクリプション情報におけるＵＥのキーＫに基づいて、異なる演算を使用して、ＭＡＣ、ＸＲＥＳ＊、及びＫＡＵＳＦを生成してよい。
言い換えれば、ＵＤＭネットワーク要素は、別の演算方式で、ＵＥとＲＡＮＤとのキーＫに基づいて、ＭＡＣ、ＸＲＥＳ＊、及びＫＡＵＳＦを生成する必要がある。例えば、ＵＤＭネットワーク要素がＭＡＣ、キーＫ及びＲＡＮＤを生成する場合に、別のパラメータが導入されてよい。例えば、第１ＳＱＮと認証管理フィールド（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｉｅｌｄ， ＡＭＦ）とを使用してよい。ＡＭＦは、使用されているセキュリティ認証アルゴリズムを示してよく、ＵＥは、ＡＭＦについて学習することができる。
ＭＡＣは完全性チェックに使用され、ＸＲＥＳ＊はホームネットワークによるＵＥに対する認証に使用され、ＫＡＵＳＦはＵＥとＡＵＳＦネットワーク要素との間で同期した派生キーであり、アンカーキーＫＳＥＡＦを導出するために使用される。
以下に、ＡＵＴＮの生成方式を説明する。
ＵＤＭネットワーク要素とＵＥとの両方が、ローカルにＳＱＮを維持する。本出願のこの実施形態では、ＵＤＭネットワーク要素によって維持されるＳＱＮが第１ＳＱＮであり、ＵＥ側によって維持されるＳＱＮが第２ＳＱＮである、例。ＵＤＭネットワーク要素は、認証ベクトルにＡＵＴＮを生成するために、ローカルに予め記憶された第１ＳＱＮを呼び出す。ＡＵＴＮの生成後、第１ＳＱＮが更新される。例えば、第１ＳＱＮの値は１だけ増加される。相互認証が端末で行われる次のときに、更新された第１ＳＱＮは、認証ベクトルにＡＵＴＮを生成するために、第１ＳＱＮとしてローカルに記憶される。
ＵＤＭネットワーク要素は、第１演算（例えば、ｆ５＊、又はｆ５関数又はｆ５演算と称してよい）を使用して、ＵＥのＲＡＮＤとキーＫとに基づいて認証キー（ＡＫ）を生成する。次に、ＵＤＭネットワーク要素は、ローカルに予め記憶された第１ＳＱＮとＡＫとに対して排他的論理和演算を実行し、生成された結果値の後にＭＡＣを連結する。
Figure 0007237200000001
 ＡＵＴＮに最後に固定された複数のビットが、ＭＡＣであることが分かる。
任意にはさらに、ＡＭＦはＡＵＴＮでキャリーされてよい。
Figure 0007237200000002
ステップ２０６：ＵＤＭネットワーク要素は、認証取得応答をＡＵＳＦネットワーク要素に送信する。ここで、認証取得応答は、認証ベクトルとユーザ識別子とを含む。
ステップ２０７：ＡＵＳＦネットワーク要素は、認証ベクトルをさらに処理し、例えば、ＨＸＲＥＳ＊を生成するためにＸＲＥＳ＊に対してハッシュ演算を実行し、ＫＳＥＡＦを生成するためにＫＡＵＳＦに基づく導出を実行する。ここで、処理された認証ベクトルは、ＲＡＮＤ、ＡＵＴＮ、及びＨＸＲＥＳ＊を含む。
ステップ２０８：ＡＵＳＦネットワーク要素は、認証応答をＳＥＡＦネットワーク要素に送信し、ここで、認証応答は、処理された認証ベクトルをキャリーする。
ステップ２０９：ＳＥＡＦネットワーク要素は、ユーザ認証要求をＵＥに送信し、ユーザ認証要求は、処理された認証ベクトル内のいくつかのパラメータをキャリーし、パラメータは、ＲＡＮＤとＡＵＴＮとを含む。
ステップ２１０：ＵＥは、第１演算を使用して、ＲＡＮＤとローカルに記憶されたキーＫとに基づいて、認証キー（ＡＫ）を生成し、ＡＵＴＮ内のＭＡＣを除去する。また、ＡＵＴＮ中のＭＡＣを除去した後のＡＵＴＮの残余部分とＡＫとに排他的論理和演算を実行し、ＡＵＴＮでキャリーされる第１ＳＱＮを取得する。
第１演算がｆ５＊の例。ｆ５＊はパラメータＯＵＴ５の最初の４８ビットを出力するために使用され、ＯＵＴ５は次のように計算される。
Figure 0007237200000003
ＲＡＮＤとＫとはｆ５＊の入力値であり、ＯＰ，ｃ５，ｒ５は定数であり、Ｅはブロック暗号演算であり、Ｅ［Ｘ］Ｋは、Ｋを使用してブロック暗号がＸに対して実行されることを示すために使用され、ｒｏｔはシフト演算であり、
Figure 0007237200000004
ＵＥは、ＵＥのＵＳＩＭに記憶されたキーＫと受信したＲＡＮＤとに基づいて、ＵＤＭネットワーク要素がＭＡＣを生成するのと同じ方式でＸＭＡＣを生成する。例えば、ＡＭＦ及び第２ＳＱＮのような他のパラメータを導入することもできる。ＡＭＦはＡＵＴＮからＵＥによって取得される。ホームネットワークに対するＵＥの認証と完全性チェックは、ＸＭＡＣと、ＡＵＴＮでキャリーされるＭＡＣとを比較することによって実施される。
ホームネットワーク上の認証が成功した後、ＵＥに対する攻撃者によって開始されたリプレイ攻撃を軽減するために、ＵＥは、ローカルに予め記憶された第２ＳＱＮに基づいて、第１ＳＱＮがプリセットされた範囲にあるか否かを決定してよい。
例えば、ＵＥは、第１ＳＱＮとローカルに予め記憶された第２ＳＱＮとの間の差が、閾値以下であるか否かを決定する。差が閾値以下であれば、ホームネットワークは攻撃者ではないと考えられる。その後の演算は、継続されてよい。例えば、ＵＥは、ＵＤＭネットワーク要素がＸＲＥＳ＊を生成するのと同じ方式で、ＲＡＮＤとＫとに基づいてＲＥＳ＊を生成する。ＵＥは認証応答にＲＥＳ＊を含ませ、ＳＥＡＦネットワーク要素に認証応答を送信する。ＵＥは、ローカルに予め記憶された第２ＳＱＮを更新してよい。例えば、ローカルに予め記憶された第２ＳＱＮの値は１増加され、ユーザ認証要求が受信される次のときに、更新された第２ＳＱＮは、ＡＵＴＮでキャリーされた第１ＳＱＮと比較される。
ステップ２１１：第１ＳＱＮとローカルに予め記憶された第２ＳＱＮとの間の差が閾値よりも大きい場合に、ＵＥは同期失敗メッセージをＳＥＡＦネットワーク要素に送信し、そこで同期失敗メッセージはＡＵＴＳをキャリーし、任意にはさらにＲＡＮＤをキャリーしてよい。
第１ＳＱＮとローカルに予め記憶された第２ＳＱＮとの間の差が閾値よりも大きいことは、ユーザ認証要求が攻撃者によって送信され得ること、又は、ＵＤＭネットワーク要素側にローカルに予め記憶された第１ＳＱＮが、ＵＥによってローカルに予め記憶された第２ＳＱＮとは異なることを示す。ＵＤＭネットワーク要素側のＳＱＮとＵＥ側のＳＱＮとの同期を確実にするために、第２ＳＱＮをキャリーするＡＵＴＳを送信してよい。
ＡＵＴＳの生成方式は以下の通りである。
ＵＥは、第１演算を使用して、ＲＡＮＤとローカルに記憶されたキーＫとに基づいて認証キー（ＡＫ）を生成する。次に、ＵＥはローカルに予め記憶された第２ＳＱＮとＡＫとに対して排他的論理和演算を実行し、生成された結果値の後にＸＭＡＣを連結する。
Figure 0007237200000005
ＡＵＴＳの終端に固定された複数のビットが、ＸＭＡＣであることが分かる。
ステップ２１２：同期失敗メッセージを受信した後、ＳＥＡＦネットワーク要素は同期失敗メッセージをＡＵＳＦネットワーク要素に送信する。
ステップ２１３：ＡＵＳＦネットワーク要素は、同期失敗メッセージをＵＤＭネットワーク要素に送信する。
ステップ２１４：同期失敗メッセージ受信後、ＵＤＭネットワーク要素は、ＵＥのサブスクリプション情報のＲＡＮＤとＫとに基づいて認証キー（ＡＫ）を生成し、ＡＵＴＳでのＸＭＡＣを削除し、ＡＫとＡＵＴＳの残余部分とに対して排他的論理和演算を行い、ＡＵＴＳにキャリーされている第２ＳＱＮを取得する。
ＵＤＭネットワーク要素は、同期して第２ＳＱＮをローカルに記憶する。
前述の内容から、ホームネットワークから送信された第１ＳＱＮと第２ＳＱＮとの間の差が閾値よりも大きいと決定する場合に、ＵＥはＡＵＴＳをホームネットワークにフィードバックする必要があることが分かる。しかし、ＡＵＴＳ内のＸＭＡＣの位置が固定されており、ＸＭＡＣを除去した後に取得されたＡＵＴＳでキャリーされているＡＫは通常変更されていないことは、ＡＵＴＳの生成方式から分かる。従って、２つのＡＵＴＳの処理を通して、ＡＵＴＳでキャリーされているＳＱＮが相互に近いか否かを決定することは非常に容易である。
例えば、２つのＡＵＴＳ内のＸＭＡＣによって占有されたビットは除去され、排他的論理和演算が、ＡＵＴＳの残余部分に対して実行される。２つのＡＵＴＳが同じＵＥから来た場合に、ＡＫは同じであり、排他的論理和の結果は２つのＳＱＮの排他的論理和値である。２つのＡＵＴＳを送信する時点が比較的相互に近い場合に、２つのＳＱＮは比較的近くにあり、排他的論理和の結果はゼロに近い比較的小さな値である。
前述のことから、２つのＡＵＴＳが得られれば、攻撃者は、２つのＡＵＴＳが同じＵＥから来ているか否かを、単純な演算を使用して決定する可能性があることが分かる。２つのＡＵＴＳが同じＵＥから来ることを決定した後、攻撃者はＵＥの情報を取得するためにＵＥを追跡する可能性がある。これは、情報漏洩を生じる可能性がある。
上記の説明では、ローミングシナリオにおける５Ｇ－ＡＫＡ認証方式を例に使用している。ＵＥとホームネットワークとの間の相互認証は、代替的に、別の認証方式、例えば、拡張可能な認証プロトコル（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ， ＥＡＰ）認証方式で実行されてよいが、ＡＵＳＦ上での処理演算には相違がある。ＥＡＰ認証プロセスの中で、ＡＵＴＳの生成方式は、図２に示す方式と同じである。詳しくは、前述の内容を参照するものとする。加えて、非ローミングシナリオでは、ＵＥはホームネットワークに位置し、相互認証も実行される必要があることに留意するものとする。認証方式は、ローミングシナリオにおける認証方式と類似しているが、ＳＥＡＦネットワーク要素と、ＡＵＳＦネットワーク要素と、ＵＤＭネットワーク要素とが全てホームネットワークのネットワーク要素であるという点で相違がある。しかし、本出願の実施形態で提供されるパラメータ送信方法は、ローミング／非ローミングシナリオにおける５Ｇ－ＡＫＡ認証プロセスと、ローミング／非ローミングシナリオにおけるＥＡＰ認証プロセスとの両方に適用可能である。
ＳＱＮのセキュリティを確保するために、本出願の実施形態では２つの方式が提供される。
方式１：認証キーは、ＳＱＮに対して対称暗号化を実行するために使用される。
この方式によれば、単純な排他的論理和演算ではなく、対称暗号化がＳＱＮに対して実行される。このように、攻撃者は、対称暗号化に使われるキー（即ち認証キー）を取得することができず、ＳＱＮが取得できないため、ＳＱＮが容易に識別されず、ＳＱＮのセキュリティが向上する。
方式２：乱数とキーＫとに加えて、認証キーを生成するプロセスにおいてもメッセージ認証コードが導入される。
メッセージ認証コードの導入により、異なる時刻に生成される認証キーが異なり、大きく変わる可能性があるため、認証キーを使用して生成されるＡＵＴＳも大きく変わる。このように、攻撃者が２つのＡＵＴＳを獲得したとしても、攻撃者は、単純な演算を用いて、ＳＱＮが互いに近接しているか否かを推定することができず、ＳＱＮのセキュリティが確保される。
当然、方式１及び方式２は、代替的に組み合わされてよい。メッセージ認証コードは、認証キーが生成されたときに導入され、生成された認証キーは、ＳＱＮに対して対称暗号化を実行するために使用される。これは、本出願の実施形態で限定されない。
以下に、２つの方式について説明する。
なお、以下の説明では、コアネットワークデバイスが統合データ管理ネットワーク要素である例を使用することに留意するものとする。コアネットワークデバイスが他のネットワーク要素であってよいことは、本出願の実施形態において限定されない。第１シーケンス番号を予め記憶してよく、第２シーケンス番号を端末デバイスと同期させる必要がある任意のネットワーク要素は、コアネットワークデバイスとして使用してよい。
方式１：認証キーは、ＳＱＮに対して対称暗号化を実行するために使用される。
図３に示すように、本出願の実施形態で提供されるパラメータ送信方法の方式１について説明する。この方法は、以下のステップを含む。
ステップ３０１：統合データ管理ネットワーク要素と端末デバイスとの間の認証プロセスの中で、統合データ管理ネットワーク要素は、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信することができる。
本出願のこの実施形態における認証プロセスの中で、端末デバイスとホームネットワークとの間の相互認証を実現するために、ホームネットワークは、端末デバイスが有効なＩＤを有し、ホームネットワークにサブスクリプションを行っていることを確実にする必要がある。端末デバイスは、ホームネットワークが悪意のあるネットワークでないことを確実にするために、ホームネットワークの有効性を確認する必要がある。
認証プロセスは、統合データ管理ネットワーク要素と端末デバイスとにそれぞれに記憶されたキーＫに基づいて行われる。認証プロセスについては、図２に示す実施形態を参照するものとする。認証プロセスは、以下を含む。統合データ管理ネットワーク要素は、ＡＵＴＮをキャリーする認証ベクトルを端末デバイスに送信する。端末デバイスが、ＡＵＴＮにキャリーされているＳＱＮが正しい範囲にあり（つまり、ＳＱＮとローカルに予め記憶されたＳＱＮとの間の差が閾値以下である場合）、ＭＡＣが正しいことを検証した場合に、ホームネットワークに対する端末デバイスの認証は成功する。認証が成功すると、端末デバイスはホームネットワークにＸＲＥＳ＊を送信する。ＸＲＥＳ＊がＲＥＳ＊と同じであれば、端末デバイスに対するホームネットワークの認証は成功する。しかしながら、ホームネットワークに対する端末デバイスの認証が失敗する場合に、例えば、ＡＵＴＮでキャリーされるＳＱＮが正しい範囲にない場合（即ち、ＳＱＮとローカルに予め記憶されたＳＱＮとの間の差が閾値よりも大きい場合）、端末デバイスは、ローカルに予め記憶されたＳＱＮをホームネットワークと同期させる必要がある。本出願の本実施形態で提供されるパラメータ送信方法は、端末デバイスとホームネットワークとの間のＳＱＮ同期を実現するために使用されてよい。
ステップ３０２：端末デバイスは、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値よりも大きいと決定する。
ステップ３０３：端末デバイスは、認証キーを使用して、ローカルに予め記憶された第２シーケンス番号に対して対称暗号化を実行し、同期失敗パラメータを生成する。ここで、認証キーは、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫとに基づいて生成される。
ステップ３０４：端末デバイスは、同期失敗メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信し、同期失敗メッセージは、同期失敗パラメータをキャリーする。
ステップ３０５：統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗メッセージを受信した後、認証キーに基づいて同期失敗パラメータに対して対称復号化を実行し、第２シーケンス番号を取得する。ここで、認証キーは、乱数と端末デバイスのキーＫとに基づいて生成される。
端末デバイスは、サービスネットワークやホームネットワークにアクセスする必要がある場合に、端末デバイスは、ホームネットワークとの相互認証を行ってよい。認証プロセスの中で、ホームネットワーク内の統合データ管理ネットワーク要素は、認証ベクトルを生成してよく、認証ベクトルは、乱数と、第１シーケンス番号をキャリーする認証トークンとを含む。認証トークンが第１シーケンス番号をキャリーする方式は、本出願のこの実施形態では制限されない。例えば、ステップ２０５の方式を使用してよい。認証ベクトルは、他のパラメータ、例えば、ＸＲＥＳ＊及びＫＡＵＳＦをさらに含んでよい。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。
認証ベクトルを生成した後、統合データ管理ネットワーク要素は、認証ベクトルを認証サーバ機能ネットワーク要素に送信してよい。認証サーバ機能ネットワーク要素は、認証ベクトルに対して何らかの処理を行ってよい。ステップ２０７で説明したように、処理された認証ベクトルは、認証応答でキャリーされ、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信される。あるいは、認証ベクトルに対して処理を行わなくてよい。認証ベクトルは認証応答で直接キャリーされ、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信される。
認証応答を受信した後、セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、認証ベクトル内のいくつかのパラメータを端末デバイスに送信し、その結果、端末デバイスは、受信したパラメータに基づいてホームネットワークと相互認証を行ってよい。ここで、パラメータは、乱数と認証トークンとを含む。
端末デバイスは、ユーザ認証要求で認証トークンを取得した後、まず認証トークンから第１シーケンス番号を取得する。端末デバイスが認証トークンから第１シーケンス番号を取得するプロセスは、統合データ管理ネットワーク要素が認証トークンを生成するプロセスと逆のプロセスである。
端末デバイスが認証トークンから第１シーケンス番号を取得する方式については、ステップ２１０の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
図２に示す実施形態で説明したように、端末デバイスと統合データ管理ネットワーク要素とは、それぞれにローカルにＳＱＮを予め記憶する。統合データ管理ネットワーク要素によって予め記憶されたシーケンス番号は第１シーケンス番号であり、端末デバイスによって予め記憶されたシーケンス番号は第２シーケンス番号である。
端末デバイスは、リプレイ攻撃を緩和するため、また、現在受信されているユーザ認証要求が攻撃者によって開始されることを回避するために、第１シーケンス番号と第２シーケンス番号とを比較する。いくつかのシナリオでは、端末デバイスと統合データ管理ネットワーク要素とによってローカルに予め記憶されたＳＱＮは、同じであるべきであるが、ある程度の逸脱がある可能性がある。例えば、ＵＥとＵＤＭネットワーク要素との間の以前の認証プロセスでは、ＵＥとＵＤＭネットワーク要素とはローカルに予め記憶されたＳＱＮを更新しない。ＵＤＭネットワーク要素は、第１ＳＱＮの値を１だけ増加させる可能性がある。しかしＵＥ側は、認証が失敗であるため、第２ＳＱＮの値を１だけ増加させない。従って、第１シーケンス番号と第２シーケンス番号とは異なってよいが、２つのシーケンス番号の差は閾値以下である必要がある。本出願のこの実施形態では、閾値の特定の値は、限定されない。対応する閾値は、応用シナリオに基づいて設定されてよい。
もし２つのシーケンス番号の差が閾値よりも大きいならば、２つの理由があり得る。１つは、端末デバイスがリプレイ攻撃を受けることであり、もう１つは、統合データ管理ネットワーク要素によって予め記憶された第１シーケンス番号と、第２シーケンス番号との偏差が、過大であることである。
その理由にかかわらず、端末デバイスは、統合データ管理ネットワーク要素と同期したシーケンス番号を維持し、統合データ管理ネットワーク要素にローカルに予め記憶された第２シーケンス番号を送信してよい。これにより、統合データ管理ネットワーク要素がローカルに予め記憶された第１シーケンス番号を第２シーケンス番号に置き換える。
ステップ３０３における対称暗号化は、暗号化キーと復号化キーとが同じである暗号化方式を意味する。特定の暗号化アルゴリズムは、本出願のこの実施形態では限定されない。暗号化キーと復号化キーとが同じである任意の暗号化アルゴリズムは、本出願のこの実施形態に適用可能である。
本出願のこの実施形態では、認証キーは、暗号化キーとして使用されてよい。対称暗号化アルゴリズムでは、入力値の長さと暗号化キーの長さとを固定する必要があり、最終的に暗号化された結果値の長さも固定する必要がある。
認証キーを使用して対称暗号化が第２シーケンス番号で実行される場合に、暗号化キーの長さと入力値の長さとは、対称暗号化アルゴリズムの要件を満たす必要がある。例えば、高度な暗号化標準（ａｄｖａｎｃｅｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ， ＡＥＳ）暗号化アルゴリズムが使用されている。ＡＥＳ暗号化アルゴリズムは、入力値の長さと暗号化キーの長さとの両方を１２８ビット（ｂｉｔ）にする必要がある。第２シーケンス番号の長さが１２８ビット未満である場合に、統合データ管理ネットワーク要素は、第２シーケンス番号にビットを追加してよく、例えば、プリセットシーケンス（例えば、全てが１のシーケンス又は全てが０のシーケンスであり、又は、ＵＥと統合データ管理ネットワーク要素との両方によって学習できるシーケンスであってよい）を追加してよく、これにより、プリセットシーケンスが第２シーケンス番号に連結された後に得られた長さが、１２８ビットである。別の例では、１つ以上の同じ第２シーケンス番号が第２シーケンス番号の後に連結されてよく、第１ビットから始まる１２８ビットが入力値として使用される。第２シーケンス番号の長さが１２８ビットよりも長い場合に、統合データ管理ネットワーク要素は、第２シーケンス番号から１ビットを削除してよく、例えば、第２シーケンス番号のプリセットシーケンスを削除してよい（例えば、第２シーケンス番号の第１ビットから始まる部分を削除するが、削除されたプリセットシーケンスは、ＵＥと統合データ管理ネットワーク要素との両方によって確実に学習できるようにする必要があり、その結果、統合データ管理ネットワーク要素は、その後、完全な第２シーケンス番号が回復できる）。その結果、調整された第２シーケンス番号の長さは１２８ビットである。
前述の説明では、例として、第２シーケンス番号のみが使用される。認証キーの長さが、暗号化キー上の対称暗号化アルゴリズムの長さの要件を満たさない場合に、認証キーはさらに、ビットを追加するか、ビットを削除することによって調整されてよい。
認証キー又は第２シーケンス番号を調整する方式は、本出願のこの実施形態では限定されない。調整された認証キー又は調整された第２シーケンス番号が、暗号化キー又は入力値に対する対称暗号化アルゴリズムの要件を満たすことができるようにする任意の方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。
認証キーを使用してローカルに予め記憶された第２シーケンス番号に対して対称暗号化を実行した後、端末デバイスは、同期失敗パラメータとして暗号化された第２シーケンス番号を使用してよく、又は、同期失敗パラメータを生成するために、対称暗号化された第２シーケンス番号をさらに処理してよい。
例えば、端末デバイスは、乱数とローカルに予め記憶されたキーＫとに基づいてメッセージ認証コードを生成し、暗号化された第２シーケンス番号の後にメッセージ認証コードを連結して、同期失敗パラメータを生成してよい。また、別のパラメータをメッセージ認証コードの生成に導入してよい。例えば、メッセージ認証コードは、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫと、ＡＭＦと、第２シーケンス番号とに基づいて生成されてよい。
なお、本出願の本実施形態における端末デバイスによる同期失敗パラメータの生成方式は、図２に示す実施形態におけるＡＵＴＳの生成方式とは異なるので、本出願の本実施形態において提供される方式で同期失敗パラメータを生成するためには、端末デバイスをアップグレードする必要があることに留意するものとする。例えば、端末デバイスのユニバーサル加入者識別モジュール（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ， ＵＳＩＭ）をアップグレードしてよい。
同期失敗パラメータを生成した後、端末デバイスは同期失敗パラメータを同期失敗メッセージに含めてよい。任意には、同期失敗メッセージは、乱数をさらに含む。
端末デバイスは、同期失敗メッセージをセキュリティアンカー機能ネットワーク要素に送信してよい。セキュリティアンカー機能ネットワーク要素は、同期失敗メッセージを認証サーバ機能ネットワーク要素に転送する。認証サーバ機能ネットワーク要素は、同期失敗メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信する。
なお、統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗パラメータを受信した場合に、端末デバイスが同期失敗パラメータを生成する具体的な方式を知ることができないことに留意するものとする。なお、統合データ管理ネットワーク要素は、図２に示す実施形態の方式において、端末デバイスが同期失敗パラメータを生成すると判断した場合には、第２シーケンス番号を正確に取得することができない。上述の状況を避けるために、端末デバイスと統合データ管理ネットワーク要素とは、事前に同期失敗パラメータの生成方式について合意してよい。あるいは、端末デバイスは、統合データ管理ネットワーク要素に同期失敗メッセージを送信する前に、統合データ管理ネットワーク要素に第１指示メッセージを送信して、同期失敗パラメータの生成方式を示してよい。本出願のこの実施形態では、指示方式は限定されない。明示的な指示方式が使用されてよい。例えば、第１指示メッセージは、同期失敗パラメータが対称暗号化方式で生成されることを示してよく、第１指示メッセージを受信した場合に、統合データ管理ネットワーク要素は、後に受信した同期失敗パラメータが対称暗号化方式で生成されることを決定してよい。あるいは、暗黙の指示方式が使用されてよい。別の例では、第１指示メッセージは、端末デバイス（例えば、ＵＳＩＭカード）のアップグレード後の対称暗号化方式で同期失敗パラメータが生成されたことを示してよく、又は、端末デバイス（例えば、ＵＳＩＭカード）がアップグレードされたことを示してよく、又は、端末デバイス内のＵＳＩＭカードのＲ１５、Ｒ１６などのリリースを示してよい。第１指示メッセージを受信すると、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスのＵＳＩＭカードがアップグレードされたか否か、及びその後に受信された同期失敗パラメータが対称暗号化方式で生成されたか否かを決定してよい。
任意には、第１指示メッセージを送信する前に、端末デバイスは、第１指示メッセージをさらに暗号化してよい。暗号化方式は、本出願のこの実施形態では限定されない。例えば、第１指示メッセージは、ＳＵＰＩ暗号化方式で暗号化されてよい。暗号化方式については、ステップ２０１の関連説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
可能な実施では、シグナリングを低減するために、統合データ管理ネットワーク要素に同期失敗メッセージを送信する場合に、端末デバイスは、第１指示メッセージを同時に送信し、第１指示メッセージは、同期失敗メッセージでキャリーされる。
第１指示メッセージの指示方式と送信方式とは、単なる例である。これらは、本出願のこの実施形態において限定されない。統合データ管理ネットワーク要素が同期失敗パラメータを学習することを可能にする任意の発生方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。
また、統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得するために、端末デバイスが同期失敗パラメータを生成する方式とは逆の方式で第２シーケンス番号を取得する。言い換えると、統合データ管理ネットワーク要素は、対称復号化を実行する必要がある。対称復号化に使用されるキーは、依然として認証キーである。また、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスの場合と同じ方式で、端末デバイスのキーＫと乱数とに基づいて認証キーを生成してよい。乱数は同期失敗メッセージにキャリーされてよい。他の可能な実施では、統合データ管理ネットワーク要素は、認証ベクトルが生成されたときにランダムに生成された乱数を記憶してよく、同期失敗メッセージを受信した後、端末デバイスのキーＫと記憶された乱数とに基づいて認証キーを生成してよい。
端末デバイスがホームネットワークにサブスクリプションを行う場合に、キーＫは合意され、このキーＫは端末デバイスのサブスクリプション情報に記憶されることが理解されるものとする。端末デバイスのサブスクリプション情報は、統合データ管理ネットワーク要素に記憶されてよいし、又は、別のネットワーク要素（例えば、統一データリポジトリ（ｕｎｉｆｉｅｄ ｄａｔａ ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ， ＵＤＲ）ネットワーク要素）に記憶されてよい。統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスのサブスクリプション情報を他のネットワーク要素から取得してよく、キーＫもまた、端末デバイスによってローカルに記憶される。
また、同期失敗パラメータの生成時に他のパラメータを導入する場合に、例えば、端末デバイスが第２シーケンス番号に対して対称暗号化を実行した後、メッセージ認証コードを暗号化値に連結した場合には、統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗パラメータのメッセージ認証コードを復号化前に削除してよく、同期失敗パラメータの残余部分に対して認証キーを使用して対称復号化を行ってよく、第２シーケンス番号を取得する。
第２シーケンス番号を取得した後、統合データ管理ネットワーク要素は、ローカルに記憶された第１シーケンス番号を直接置き換えてよい。あるいは、統合データ管理ネットワーク要素は、まず、第２シーケンス番号と第１シーケンス番号を比較し、第２シーケンス番号が第１シーケンス番号と異なることを決定した後、ローカルに記憶された第１シーケンス番号を置き換えてよい。あるいは、第２シーケンス番号が第１シーケンス番号と異なると決定した後、統合データ管理ネットワーク要素は、第１シーケンス番号を置き換えることはできない。
方式２：認証キーを生成するプロセスで、乱数とキーＫとに加えて、さらにメッセージ認証コードが導入される。
図４に示すように、本出願の実施形態で提供されるパラメータ送信方法の方式２について説明する。この方法は、以下のステップを含む。
ステップ４０１：このステップは、ステップ３０１と同じである。詳細は、ステップ３０１の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
ステップ４０２：このステップは、ステップ３０２と同じである。詳細は、ステップ３０２の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
ステップ４０３：端末デバイスは、認証キーと第２シーケンス番号との排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結し、認証キーは第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成され、第１参照値は第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成され、第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとはそれぞれ、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫと、メッセージ認証コードとのうちのいずれかを含み、第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとは異なるパラメータである。
ステップ４０４：このステップは、ステップ３０４と同じである。詳細は、ステップ３０４の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
ステップ４０５：統合データ管理ネットワーク要素は、まず、同期失敗パラメータからメッセージ認証コードを取得し、次に、認証キーに基づいて、同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得する。ここで、統合データ管理ネットワーク要素が認証キーを生成する方式は、端末デバイスが認証キーを生成する方式と同じである。
第２シーケンス番号のセキュリティを確保するために、２つのダブル入力と単一出力との演算（即ち、入力値が２であり、出力値が１である）を使用して認証キーを生成し、演算プロセスにメッセージ認証コードを導入する。認証キーの生成方式は、ダブル入力と単一出力との各演算で使用される異なるパラメータに基づいて、以下の３つの方式に分類されてよい。
方式１：第１参照値は乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成され、認証キーは第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。
端末デバイスは、まず、乱数とキーＫとに基づいてメッセージ認証コードを生成してよい。例えば、メッセージ認証コードが生成されると、第２ＳＱＮやＡＭＦなどの他のパラメータも導入してよい。メッセージ認証コードが生成された後、メッセージ認証コードと乱数とに基づいて第１参照値が生成されてよい。
乱数とメッセージ認証コードとに基づいて第１参照値を生成する演算方式は、本出願のこの実施形態では限定されない。２つのパラメータを使用して１つのパラメータを生成することができる任意の演算方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。例えば、第１参照値は、排他的論理和演算、排他的ＮＯＲ演算、又は図２に示す実施形態の第１演算、即ちｆ５演算を使用して生成してよい。なお、ｆ５演算の説明については、図２に示す実施形態の関連説明を参照するものとする。乱数とメッセージ認証コードとは、ＯＵＴ５を生成する式のＲＡＮＤとＫとをそれぞれに置き換えてよい。
第１参照値が生成された後、端末デバイスは、第１参照値とキーＫとに基づいて認証キーを生成してよい。同様に、第１参照値とキーＫとに基づいて認証キーを生成する演算方式は、本出願のこの実施形態で限定されない。認証キーは、第１参照値を生成するのと同じ演算方式を使用して生成されてよいし、異なる演算方式を使用して生成されてよい。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。２つのパラメータを使用して１つのパラメータが生成できる任意の演算方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。例えば、認証キーは、排他的論理和演算、乗算演算、又は図２に示す実施形態の第１演算、即ちｆ５演算を使用して生成してよい。なお、ｆ５演算の説明については、図２に示す実施形態の関連説明を参照するものとする。キーＫと第１参照値とは、ＯＵＴ５を生成する式のＲＡＮＤとＫとをそれぞれに置き換えてよい。
方式２：第１参照値はキーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成され、認証キーは第１参照値と乱数とに基づいて生成される。
方式１とは異なり、方式２では、まず、第１参照値はキーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成され、次に、認証キーは第１参照値と乱数とに基づいて生成される。言い換えると、キーＫと乱数との導入順序は、方式１でのキーＫと乱数との導入順序と逆になる。使用されている演算方式については、方式１の関連記述を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
方式３：第１参照値は乱数とキーＫとに基づいて生成され、認証キーは第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。
方式３で、第１参照値は乱数とキーＫとに基づいて生成される。第１参照値を生成する演算方式は、本出願のこの実施形態では限定されない。２つのパラメータを使用して１つのパラメータを生成することができる任意の演算方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。例えば、第１参照値は、比較的小さな計算量を有する排他的論理和演算、又は排他的ＮＯＲ演算のような他の演算方式を使用して、乱数とキーＫとに基づいて生成されてよい。あるいは、第１参照値は、図２に示す実施形態の第１演算、即ちｆ５演算を使用して生成されてよい。なお、ｆ５演算の説明については、図２に示す実施形態の関連説明を参照するものとする。キーＫと乱数とは、ＯＵＴ５を生成する式のＲＡＮＤとＫとをそれぞれに置き換えてよい。
端末デバイスは、第１参照値が生成された後、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成してよい。同様に、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する演算方式は、本出願のこの実施形態では限定されない。認証キーは、第１参照値を生成するのと同じ演算方式を使用して生成されてよいし、異なる演算方式を使用して生成されてよい。これは、本出願のこの実施形態で限定されない。２つのパラメータを使用して１つのパラメータを生成することができる任意の演算方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。例えば、認証キーは、排他的論理和演算を使用して第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて生成されてよい。又は、メッセージ認証コードは、図２に示す実施形態での第１演算、即ちｆ５演算を使用して生成されてよい。なお、ｆ５演算の説明については、図２に示す実施形態の関連説明を参照するものとする。メッセージ認証コードと第１参照値とは、ＯＵＴ５を生成する式のＲＡＮＤとＫとをそれぞれに置き換えてよい。
なお、本出願の本実施形態における端末デバイスによる認証キーの生成方式は、図２に示す実施形態におけるＡＫの生成方式とは異なるので、本出願の本実施形態で提供される方式で認証キーを生成するためには、端末デバイスをアップグレードする必要があることに留意するものとする。例えば、端末デバイスのユニバーサル加入者識別モジュール（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ， ＵＳＩＭ）をアップグレードしてよい。
上記３つの認証キー生成方式は、いずれも例示であり、本出願の本実施形態では、認証キーの生成方式は限定されない。前述の３つの方式で、第１参照値と最終認証キーとの両方が、ダブル入力と単一出力との演算を使用して生成されることが分かる。図２に示す発生方式と比較して、もう１つの演算のみが使用される。アップグレード方式を使用する場合に、端末デバイスは、上記３つの方式のうちの１つで認証キーを生成してよい。このように、端末デバイスには比較的小さな変更が加えられ、端末デバイスは、複数の演算をサポートするように構成することのみが要求される。従って、第２シーケンス番号のセキュリティを確保しながら、端末デバイスに加えられる変更が最小限に抑えられる。
認証キー生成後、認証キーと第２シーケンス番号とに対して排他的論理和演算を行い、認証キーと第２シーケンス番号との排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結（排他的論理和値とメッセージ認証コードとを連結）し、同期失敗パラメータを生成する。
なお、統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗パラメータを受信した場合に、端末デバイスが認証キーを生成する具体的な方式を知ることができないことに留意するものとする。なお、統合データ管理ネットワーク要素は、図２に示す実施形態の方式で、端末デバイスが認証キーを生成すると判断した場合には、統合データ管理ネットワーク要素は、第２シーケンス番号を正確に取得することができない。上述の事態を回避するために、端末デバイスと統合データ管理ネットワーク要素とは、事前に認証キーの生成方式について合意してよい。あるいは、統合データ管理ネットワーク要素に同期失敗メッセージを送信する前に、端末デバイスは、認証キーの生成方式を示すために、統合データ管理ネットワーク要素に第１指示メッセージを送信してよい。本出願のこの実施形態においては、指示方式は限定されない。明示的な指示方式が使用されてよい。例えば、第１指示メッセージは、認証キーが方式１で生成されることを示してよい（方式１が一例として使用され、当然、他の方式のうちの任意の１つが代替的に使用されてよい）。第１指示メッセージを受信したとき、統合データ管理ネットワーク要素は、後に受信された同期失敗パラメータ内の認証キーが、方式１で生成されることを決定してよい。あるいは、暗黙の指示方式が使用されてよい。別の例では、第１指示メッセージは、端末デバイス（例えば、ＵＳＩＭカード）がアップグレードされた後の対称暗号化方式で認証キーが生成されたことを示してよく、又は端末デバイス（例えば、ＵＳＩＭカード）がアップグレードされたことを示してよく、又は端末デバイス（例えば、ＵＳＩＭカード）のリリース情報を示してよく、例えば、ＵＳＩＭカードのリリース（ｒｅｌｅａｓｅ）がＲ１５又はＲ１６であることを示してよい。第１指示メッセージを受け取ると、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスのＵＳＩＭカードがアップグレードされたか否か、及び後に受け取った同期失敗パラメータでの認証キーが上記３つの方式のいずれかで生成されるか否かを決定してよい。使用される特定の方式は、統合データ管理ネットワーク要素によって事前構成されてよい。例えば、端末デバイスがアップグレードされた場合に、認証キーが方式１で生成されることを、統合データ管理ネットワーク要素は事前構成してよい。
可能な実施では、シグナリングを低減するために、統合データ管理ネットワーク要素に同期失敗メッセージを送信する場合に、端末デバイスは、第１指示メッセージを同時に送信し、第１指示メッセージは、同期失敗メッセージ中にキャリーされる。
第１指示メッセージの指示方式と送信方式とは、単なる例である。これらは、本出願のこの実施形態において限定されない。統合データ管理ネットワーク要素が認証キーを学習することを可能にし得る任意の生成方式が、本出願のこの実施形態に適用可能である。
また、同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得するために、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスが同期失敗パラメータを生成する方式とは逆の方式で第２シーケンス番号を取得する。
統合データ管理ネットワーク要素が使用する認証キーが、端末デバイス側が使用する認証キーと同一であることを保証するために、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイス側が生成するメッセージ認証コードを取得する必要がある。端末デバイスは、認証キーと第２シーケンス番号とに対して排他的論理和演算を行った後、排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結する。即ち、同期失敗パラメータの最後に固定された複数のビットが、メッセージ認証コードである。従って、統合データ管理ネットワーク要素は、復号化前に、同期失敗パラメータからメッセージ認証コードを直接取得してよい。統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスと同じ方式で認証キーを生成した後、認証キーと、メッセージ認証コードを削除した後の同期失敗パラメータの残余部分とに対して排他的論理和演算を行い、第２シーケンス番号を取得する。
統合データ管理ネットワーク要素が認証キーを生成する方式は、端末デバイスの認証キー生成方式と同じである。これは、統合データ管理ネットワーク要素が、端末デバイスのサブスクリプション情報から端末デバイスのキーＫを取得することができるものである。統合データ管理ネットワーク要素が認証キーを生成する方式については、端末デバイスが認証キーを生成する前述の方式を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
第２シーケンス番号を取得した後、統合データ管理ネットワーク要素は、ローカルに記憶された第１シーケンス番号を直接置き換えてよい。あるいは、統合データ管理ネットワーク要素は、まず、第２シーケンス番号と第１シーケンス番号を比較し、第２シーケンス番号が第１シーケンス番号と異なることを決定した後、ローカルに記憶された第１シーケンス番号を置き換えてよい。さもなければ、統合データ管理ネットワーク要素は、第１シーケンス番号を置き換えなくてよい。
可能な実施では、第２シーケンス番号を取得した後、統合データ管理ネットワーク要素は、同期失敗パラメータから取得したメッセージ認証コードに対して完全性チェックを行ってよい。具体的には、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスがメッセージ認証コードを生成する方式と同様の方式でチェック値を生成してよい。例えば、端末デバイスが、キーＫ、乱数、第２シーケンス番号、及びＡＭＦに基づいてメッセージ認証コードを生成する場合に、統合データ管理ネットワーク要素はさらに、キーＫ、乱数、第２シーケンス番号、及びＡＭＦに基づいてチェック値を生成してよい。チェック値がメッセージ認証コードと同じ場合に、チェックは成功である。チェック値がメッセージ認証コードと異なる場合に、チェックは失敗であり、これは、統合データ管理ネットワーク要素が受信した情報が、改ざんされる可能性があることを示す。統合データ管理ネットワーク要素は、誤った第２シーケンス番号を取得する可能性がある。このように、統合データ管理ネットワーク要素は、端末デバイスから再度第２シーケンス番号を要求してよいし、又は、ローカルに記憶された第１シーケンス番号を第２シーケンス番号に置き換えなくてよい。
図５は、本出願の一実施形態によるパラメータ送信方法を示す図である。この方法は、以下のステップを含む。
ステップ５０１：このステップは、ステップ２０１ないし２１０と同じである。詳細については、図２に示されるステップ２０１ないしステップ２１０の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
ステップ５０２：第１ＳＱＮと第２ＳＱＮとの間の差が閾値よりも大きい場合に、ＵＥは同期失敗メッセージをＳＥＡＦネットワーク要素に送信し、同期失敗メッセージにＡＵＴＳとＲＡＮＤとを含ませる。
本出願のこの実施形態では、ＡＵＴＳの５つの生成方式が提供される。図６Ａないし図６Ｅに示すように、ｆ５＊が第１演算であり、入力値の長さが１２８ビットである必要があり、ｘｏｒが排他的論理和演算であり、ＴＥＭＰが長さ４８ビットの第１参照値であり、ＸＭＡＣを生成するための演算方式がｆ１＊であり、ＸＭＡＣの長さが６４ビットである例が、使用されている。以下に、５つの方法をそれぞれに説明する。
方式１：図６Ａに示すように、排他的論理和（ｘｏｒ）演算又は第１演算を使用してＡＫを計算で取得し、暗号化キーとしてＡＫを使用して第２ＳＱＮに対して対称暗号化を実行する。ここで、ｆ６＊は対称暗号化アルゴリズムであり、第２ＳＱＮはＡＫを使用して暗号化された後、ＸＭＡＣは生成された結果値の後に連結される。
対称暗号化の暗号化キーと、入力値と、出力値とは以下の通りである。ＡＫの長さが１２８ビット（ｂｉｔ）の例が使用される。
暗号化キーは、１２８ビットの長さのＡＫである。
入力値は、３つの連結された第２ＳＱＮの最初の１２８ビット、即ち、第２ＳＱＮ｜｜第２ＳＱＮ｜｜第２ＳＱＮの最初の１２８ビットである。
出力値は、１２８ビットの長さのｆ６＊ＡＫ（第２ＳＱＮ）である。
ＡＵＴＳ＝ｆ６＊ＡＫ（第２ＳＱＮ）｜｜ＸＭＡＣ．
方式２：図６Ｂに示すように、ＡＫは、２つの第１演算を使用して計算される。ＸＭＡＣ｜｜ＸＭＡＣは１回目の第１演算の入力値として使用され、ＲＡＮＤは１回目の第１演算のもう一方の入力値として使用され、第１参照値を出力する。第１参照値とキーＫとを２回目の第１演算の２つの入力値として使用し、ＡＫを出力する。排他的論理和演算をＡＫと第２ＳＱＮとに対して実行した後、生成された結果値の後にＸＭＡＣが連結され、ＡＵＴＳ、
Figure 0007237200000006
方式３：図６Ｃに示すように、ＡＫは、２つの第１演算を使用して計算される。ＸＭＡＣ｜｜ＸＭＡＣは１回目の第１演算の入力値として使用され、キーＫは１回目の第１演算のもう一方の入力値として使用され、第１参照値を出力する。第１参照値とＲＡＮＤとを２回目の第１演算の２つの入力値として使用し、ＡＫを出力する。排他的論理和演算をＡＫと第２ＳＱＮとに対して実行した後、生成された結果値の後にＸＭＡＣが連結され、ＡＵＴＳ、
Figure 0007237200000007
方式４：図６Ｄに示すように、ＡＫは、２つの第１演算を使用して算出されるか、又は、ＡＫは、１つの第１演算と１つの排他的論理和演算とを使用して算出される。キーＫとＲＡＮＤとは、１回目の第１演算の２つの入力値として使用され、第１参照値を出力する。次いで、第１演算を使用して、ＸＭＡＣと第１参照値とに基づいてＡＫを出力するか、又は、ＸＭＡＣと第１参照値とに対して排他的論理和演算を行った後に、ＡＫを出力する。排他的論理和演算をＡＫと第２ＳＱＮとに対して実行した後、生成された結果値の後にＸＭＡＣが連結され、ＡＵＴＳ、
Figure 0007237200000008
第１演算を使用して、ＸＭＡＣと第１参照値とに基づいてＡＫを出力する場合に、ＸＭＡＣ｜｜ＸＭＡＣは、第１演算の入力値として使用される。第１参照値｜｜第１参照値｜｜第１参照値の最初の１２８ビットが、第１演算のもう一方の入力値として使用される。
ＸＭＡＣと第１参照値とに対して排他的論理和演算を行った後にＡＫを出力する場合に、排他的論理和演算の入力値としてＸＭＡＣの４８ビットを使用し、排他的論理和演算の他の入力値として第１参照値を使用する。
方式５：図６Ｅに示すように、第１参照値は、キーＫとＲＡＮＤとに対して排他的論理和演算を行った後に得られる。ＸＭＡＣとＴＥＭＰとは、ＡＫを出力するための第１演算の２つの入力値として使用される。排他的論理和演算をＡＫと第２ＳＱＮとに対して実行した後、生成された結果値の後にＸＭＡＣが連結され、ＡＵＴＳ、
Figure 0007237200000009
なお、方式２ないし５では、第１演算がｆ５演算である例を使用する。ｆ５演算のプロセスについては、図２に示す実施形態のステップ２１０の関連する説明を参照するものとする。ｆ５演算の２つの入力パラメータのうちにあり、ＲＡＮＤ又はＫを置き換える特定のパラメータは、本出願のこの実施形態では制限されず、特定のシナリオに基づいて設定されてよい。
ステップ５０３：このステップは、ステップ２１２及びステップ２１３と同じである。詳細については、図２に示すステップ２１２及びステップ２１３の関連する説明を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。
ステップ５０４：ＡＵＴＳ受信後、ＵＤＭネットワーク要素は第２ＳＱＮをＡＵＴＳから取得し、第２ＳＱＮを記憶する。
ＵＥ側のＡＵＴＳの５つの生成方式に対応して、ＵＤＭネットワーク要素側は、５つの対応する方式で、第２ＳＱＮをＡＵＴＳから取得してよい。以下に５つの方式をそれぞれに説明する。
端末デバイス側の方式１に対応して、ＵＤＭネットワーク要素は、ＡＵＴＳからＸＭＡＣを削除し、ｆ６＊ＡＫ（第２ＳＱＮ）を取得し、排他的論理和演算ＸＯＲ又は第１演算を使用してＡＫを演算で取得し、ＡＫを復号化キーとして使用してｆ６＊ＡＫ（第２ＳＱＮ）を復号化し、第２ＳＱＮを取得する。
端末デバイス側の方式２ないし方式５に対応して、ＵＤＭネットワーク要素はＡＵＴＳからＸＭＡＣを取得する。ここで、ＸＭＡＣを除去した後のＡＵＴＳの残余部分は、
Figure 0007237200000010
ＵＤＭネットワーク要素は、対応して、図６Ｂから図６Ｅに示す方式でＡＫを生成することができ、ＡＫと、ＸＭＡＣが除去された後に得られるＡＵＴＳの残余部分とに対して排他的論理和演算を行い、第２ＳＱＮを取得する。
方法の実施形態と同じ発明の概念に基づいて、本出願の実施形態は、さらに、図４及び図５に示す上述の方法の実施形態において端末デバイス又はＵＥによって実行される方法を実行するように構成された、通信装置を提供する。関連する特徴については、前述の方法の実施形態を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。図７に示すように、装置は、受信ユニット７０１と、処理ユニット７０３と、送信ユニット７０２とを含む。
受信ユニット７０１は、乱数と第１シーケンス番号とを、統合データ管理ネットワーク要素から受信するように構成されている。
処理ユニット７０３は、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値よりも大きいことを決定した後に、認証キーと第２シーケンス番号との排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結して同期失敗パラメータを生成し、認証キーは第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成され、第１参照値は第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成され、第１パラメータと、第２パラメータと、第３パラメータとはそれぞれ、乱数と、ローカルに予め記憶されたキーＫと、メッセージ認証コードとのうちのいずれかを含む。
送信ユニット７０２は、同期失敗メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信するように構成され、同期失敗メッセージは同期失敗パラメータをキャリーする。
可能な実施では、処理ユニット７０３は、複数の方式で、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーを生成してよい。以下に、複数の方式のうち２つを挙げる。
方式１：第１参照値は、乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、第１参照値は、ｆ５演算を使用して、乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。認証キーは、第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。例えば、認証キーは、ｆ５演算を使用して、第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。
方式２：第１参照値は、キーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、第１参照値は、ｆ５演算を使用して、キーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。認証キーは、第１参照値と乱数とに基づいて生成される。例えば、認証キーは、ｆ５演算を使用して、第１参照値と乱数とに基づいて生成される。
可能な実施では、処理ユニット７０３は、代替的に、以下の方式で、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーを生成してよい。即ち、まず、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成し、次に、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する。
可能な実施では、処理ユニット７０３が、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成する場合には、ｆ５演算に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代替的に使用してよい。例えば、第１参照値は、乱数とキーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、生成される。
可能な実施では、処理ユニット７０３が、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する場合には、ｆ５演算に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代替的に使用してよい。例えば、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、生成される。
可能な実施では、同期失敗メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信する前に、送信ユニット７０２はさらに、統合データ管理ネットワーク要素に認証キーの生成方式を通知してよい。例えば、第１指示メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信してよい。ここで、第１指示メッセージが認証キーの生成方式を示すために使用される。
可能な実施では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
方法の実施形態と同じ発明の概念に基づいて、本出願の実施形態は、さらに、図４及び図５に示す上述の方法の実施形態において、統合データ管理ネットワーク要素又はＵＤＭネットワーク要素によって実行される方法を実行するように構成された通信装置を提供する。関連する特徴については、前述の方法の実施形態を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。図８に示すように、装置は、送信ユニット８０１と、受信ユニット８０２と、処理ユニット８０３とを含む。
送信ユニット８０１は、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信するように構成されている。
受信ユニット８０２は、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信するように構成され、同期失敗メッセージは、同期失敗パラメータをキャリーする。
処理ユニット８０３は、同期失敗パラメータからメッセージ認証コードを取得するように構成され、認証キーに基づいて、同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得するように構成され、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーが生成され、第１参照値は第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成され、第１パラメータ、第２パラメータ及び第３パラメータは、それぞれ、乱数、端末デバイスのキーＫ、又はメッセージ認証コードのうち任意の１つを含む。
可能な実施では、処理ユニット８０３は、複数の方式で、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーを生成することができる。以下に、複数の方式のうち２つを挙げる。
方式１：第１参照値は、乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、第１参照値は、ｆ５演算を使用して、乱数とメッセージ認証コードとに基づいて生成される。認証キーは、第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。例えば、認証キーは、ｆ５演算を使用して、第１参照値とキーＫとに基づいて生成される。
方式２：第１参照値は、キーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。例えば、第１参照値は、ｆ５演算を使用して、キーＫとメッセージ認証コードとに基づいて生成される。認証キーは、第１参照値と乱数とに基づいて生成される。例えば、認証キーは、ｆ５演算を使用して、第１参照値と乱数とに基づいて生成される。
可能な実施では、処理ユニット８０３は、代替的に、以下のように、第１パラメータと第１参照値とに基づいて認証キーを生成してよい。処理ユニット８０３は、まず、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成し、次に、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する。
可能な実施では、処理ユニット８０３が、乱数とキーＫとに基づいて第１参照値を生成する場合には、ｆ５演算に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代替的に使用してよい。例えば、第１参照値は、乱数とキーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
可能な実施では、処理ユニット８０３が、第１参照値とメッセージ認証コードとに基づいて認証キーを生成する場合には、ｆ５演算に加えて、排他的論理和演算などの別の演算を代替的に使用してよい。例えば、認証キーは、第１参照値とメッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して生成される。
可能な実施では、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信する前に、受信ユニット８０２は、認証キーの生成方式を示すために第１指示メッセージが使用される端末デバイスから、第１指示メッセージをさらに受信してよい。
可能な実施では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
方法の実施形態と同じ発明の概念に基づいて、本出願の実施形態は、さらに、図３及び図５に示す上述の方法の実施形態において端末デバイス又はＵＥによって実行される方法を実行するように構成された、通信装置を提供する。関連する特徴については、前述の方法の実施形態を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。図９に示すように、装置は、受信ユニット９０１と、処理ユニット９０２と、送信ユニット９０３とを含む。
受信ユニット９０１は、乱数と第１シーケンス番号とを、統合データ管理ネットワーク要素から受信するように構成されている。
処理ユニット９０２は、第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値よりも大きいことを決定した後、認証キーを使用して第２シーケンス番号に対して対称暗号化を実行し、同期失敗パラメータを生成するように構成され、ここで、認証キーは、乱数とローカルに予め記憶されたキーＫとに基づいて生成される。
送信ユニット９０３は、同期失敗メッセージを統合データ管理ネットワーク要素に送信するように構成され、同期失敗メッセージは、同期失敗パラメータをキャリーする。
可能な実施では、統合データ管理ネットワーク要素に同期失敗メッセージを送信する前に、送信ユニット９０３は、第１指示メッセージをさらに送信してよく、第１指示メッセージは、同期失敗パラメータの生成方式を示すために使用される。
可能な実施では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、同期失敗パラメータの生成方式を示すために使用される。
方法の実施形態と同じ発明の概念に基づいて、本出願の実施形態は、さらに、図３及び図５に示す上述の方法の実施形態で、統合データ管理ネットワーク要素又はＵＤＭネットワーク要素によって実行される方法を実行するように構成された、通信装置を提供する。関連する特徴については、前述の方法の実施形態を参照するものとする。詳細は、ここでは再度説明しない。図１０に示すように、装置は、送信ユニット１００１と、受信ユニット１００２と、処理ユニット１００３とを含む。
送信ユニット１００１は、端末デバイスに対して、乱数と第１シーケンス番号とを送信するように構成されている。
受信ユニット１００２は、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信するように構成されており、同期失敗メッセージは、同期失敗パラメータをキャリーする。
処理ユニット１００３は、認証キーに基づいて同期失敗パラメータに対して対称復号化を行い、第２シーケンス番号を取得するように構成されている。ここで認証キーは、乱数と端末デバイスのキーＫとに基づいて生成される。
可能な実施では、端末デバイスから同期失敗メッセージを受信する前に、受信ユニット１００２はさらに、認証キーの生成方式を示すために第１指示メッセージを使用する端末デバイスから、第１指示メッセージを受信してよい。
可能な実施では、同期失敗メッセージは、第１指示メッセージを含み、第１指示メッセージは、認証キーの生成方式を示すために使用される。
本出願の実施形態におけるユニットへの分割は、例示であり、単に論理機能分割である。実際の実施の際に、別の分割方式が使用されてよい。さらに、本出願の実施形態における機能ユニットは、１つのプロセッサに統合されてよく、又は物理的に単独で存在してよく、又は２つ以上のユニットが１つのモジュールに統合されてよい。前述の統合されたユニットは、ハードウェアの形態で実施されてよく、又はソフトウェア機能モジュールの形態で実施されてよい。
統合されたユニットがソフトウェア機能ユニットの形態で実施され、独立した製品として販売又は使用される場合に、統合されたユニットは、コンピュータ可読な記憶媒体に記憶されてよい。このような理解に基づいて、本出願の技術的解決策を、本質的に、又は現在の技術に寄与する部分、又は技術的解決策の全部若しくは一部を、ソフトウェア製品の形態で実施してよい。ソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶されている。本出願の実施形態における方法の全部又は一部のステップを実行するように、端末デバイス（パーソナルコンピュータ、携帯電話、ネットワークデバイスなどであってよい）又はプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に指示するためのいくつかの命令を、コンピュータソフトウェア製品は含む。前述の記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、読み出し専用メモリ（ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ， ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ， ＲＡＭ）、磁気ディスク、又は光ディスクのような、プログラムコードが記憶できる任意の媒体を含む。
本出願の実施形態では、統合データ管理ネットワーク要素と端末デバイスとは、両方とも、統合された方式で分割されて得られる機能モジュールの形態で提供されてよい。本明細書における「モジュール」は、特定のＡＳＩＣ、回路、１つ以上のソフトウェア又はファームウェアプログラムを実行するプロセッサ及びメモリ、集積論理回路、及び／又は前述の機能を提供することができる別のコンポーネントであってよい。
単純な実施形態では、当業者は、統合データ管理ネットワーク要素が、図１１に示す形態であってよいことが理解可能である。
図１１に示される通信装置１１００は、少なくとも１つのプロセッサ１１０１と、メモリ１１０２とを含み、任意には、通信インターフェース１１０３をさらに含んでよい。
メモリ１１０２は、ランダムアクセスメモリなどの揮発性メモリであってよい。あるいは、メモリは、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ， ＨＤＤ）、又はソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ， ＳＳＤ）のような不揮発性メモリであってよい。あるいは、メモリ１１０２は、期待されるプログラムコードを命令形式又はデータ構造形式でキャリー又は記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体である。しかし、メモリ１１０２はこれに限定されない。メモリ１１０２は、前述のメモリの組み合わせであってよい。
本出願のこの実施形態では、プロセッサ１１０１とメモリ１１０２との間の特定の接続媒体は、限定されない。
プロセッサ１１０１は、データトランシーバ機能を有してよく、他のデバイスと通信してよい。図１１に示す装置では、独立したデータトランシーバモジュール、例えば、通信インターフェース１１０３がさらに配置されてよく、データを送受信するように構成されている。他のデバイスと通信するとき、プロセッサ１１０１は、通信インターフェース１１０３を介してデータを送信してよい。
統合データ管理ネットワーク要素が図１１に示された形態である場合に、図１１のプロセッサ１１０１は、メモリ１１０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出してよく、前述の方法の実施形態の任意の１つにおいて統合データ管理ネットワーク要素によって実行される方法を、統合データ管理ネットワーク要素が実行できるようにする。
具体的には、図９又は図１０の送信ユニットと、受信ユニットと、処理ユニットとの機能／実施プロセスは、メモリ１１０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出すことによって、図１１のプロセッサ１１０１によって実施されてよい。あるいは、図９又は図１０の処理ユニットの機能／実施プロセスは、メモリ１１０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出すことによって図１１のプロセッサ１１０１によって実施されてよい。図９又は図１０の送信ユニットと受信ユニットとの機能／実施プロセスは、図１１の通信インターフェース１１０３を介して実施されてよい。
単純な実施形態では、当業者は、端末デバイスが図１２に示す形態であってよいことが理解可能である。
図１２に示す通信装置１２００は、少なくとも１つのプロセッサ１２０１とメモリ１２０２とを含み、任意にはさらに、トランシーバ１２０３を含んでよい。
メモリ１２０２は、ランダムアクセスメモリなどの揮発性メモリであってよい。あるいは、メモリは、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ， ＨＤＤ）、又はソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ， ＳＳＤ）のような不揮発性メモリであってよい。あるいは、メモリ１２０２は、期待されるプログラムコードを命令形式又はデータ構造形式でキャリー又は記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体である。しかし、メモリ１２０２はこれに限定されない。メモリ１２０２は、前述のメモリの組み合わせであってよい。
本出願のこの実施形態では、プロセッサ１２０１とメモリ１２０２との間の特定の接続媒体は、限定されない。
プロセッサ１２０１は、データトランシーバ機能を有してよく、他のデバイスと通信することができる。図１２に示す装置では、独立したデータトランシーバモジュール、例えばトランシーバ１２０３がさらに配置されてよく、データを送受信するように構成されている。他のデバイスと通信するとき、プロセッサ１２０１は、トランシーバ１２０３を介してデータを送信してよい。
端末デバイスが図１２に示される形態である場合に、図１２のプロセッサ１２０１は、メモリ１２０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出してよく、前述の方法の実施形態のうちの任意の１つにおいて端末デバイスによって実行される方法を、端末デバイスが実行することを可能にする。
具体的には、図７又は図８の受信ユニットと、処理ユニットと、送信ユニットとの機能／実施プロセスは、メモリ１２０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出すことによって、図１２のプロセッサ１２０１によって実施されてよい。あるいは、図７又は図８の処理ユニットの機能／実施プロセスは、メモリ１２０２に記憶されたコンピュータ実行可能命令を呼び出すことによって図１２のプロセッサ１２０１によって実施されてよい。図７又は図８の受信ユニットと送信ユニットとの機能／実施プロセスは、図１２のトランシーバ１２０３を介して実施されてよい。
当業者は、本出願の実施形態が、方法、システム又はコンピュータプログラム製品として提供されてよいことを理解するものとする。従って、本出願は、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、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせを有する実施形態の形を使用してよい。さらに、本出願は、コンピュータ使用可能なプログラムコードを含む、１つ以上のコンピュータ使用可能な記憶媒体（ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光メモリなどを含むが、これらに限定されない）上に実施されたコンピュータプログラム製品の形態を使用してよい。
本出願は、本出願に係る方法と、デバイス（システム）と、コンピュータプログラム製品とのフローチャート及び／又はブロック図を参照して記載される。コンピュータプログラム命令は、フローチャート及び／又はブロック図の各プロセス及び／又は各ブロック、また、フローチャート及び／又はブロック図のプロセス及び／又はブロックの組み合わせを、実施するために使用されてよいことが理解されるものとする。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、埋め込みプロセッサ、又は別のプログラマブルなデータ処理デバイスのプロセッサに提供されて、マシンを生成してよく、その結果、コンピュータ、又は別のプログラマブルな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、フローチャートの１つ以上のプロセス、及び／又はブロック図の１つ以上のブロックにある、指定された機能を実現するための装置を生成する。
あるいは、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルなデータ処理デバイスが特定の方法で動作するように指示できる、コンピュータ可読なメモリに記憶されてよく、その結果、コンピュータ可読なメモリに記憶された命令は、命令装置を含むアーチファクトを生成する。命令装置は、フローチャートの１つ以上のプロセス、及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで、特定の機能を実施する。
これに代えて、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は別のプログラマブルなデータ処理デバイスにロードされてよく、その結果、一連の演算及びステップがコンピュータ又は別のプログラマブルなデバイス上で実行され、それによって、コンピュータ実施された処理を生成する。従って、コンピュータ又は別のプログラマブルなデバイス上で実行される命令は、フローチャートの１つ以上のプロセス、及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで、特定の機能を実現するためのステップを提供する。
明らかに、当業者は、本出願の範囲から逸脱することなく、本出願に種々の修正及び変形を加えてよい。本出願の請求項及びその同等の技術の範囲内にあることを条件として、本出願は、本出願のこれらの修正及び変形をカバーすることを意図している。

Claims (22)

  1. パラメータ送信方法であって、
    認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とをコアネットワークデバイスから受信するステップと、
    前記第１シーケンス番号とローカルに予め記憶された第２シーケンス番号との間の差が閾値よりも大きいことを決定した後、認証キーと前記第２シーケンス番号との排他的論理和値の後にメッセージ認証コードを連結して、同期失敗パラメータを生成するステップであり、前記認証キーは第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成され、前記第１参照値は第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成され、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、前記第３パラメータとのそれぞれが、前記乱数、ローカルに予め記憶されたキーＫ、又は前記メッセージ認証コードのうちの任意の１つを含む、生成するステップと、
    前記同期失敗パラメータをキャリーする同期失敗メッセージを前記コアネットワークデバイスに送信するステップとを備えている、パラメータ送信方法。
  2. 前記認証キーが第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値が前記乱数と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記キーＫとに基づいて生成されるステップ、又は
    前記第１参照値が前記キーＫと前記メッセージ認証コードとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記乱数とに基づいて生成されるステップを含む、請求項１記載の方法。
  3. 前記認証キーが第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値が前記乱数と前記キーＫとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成されるステップを含む、請求項１記載の方法。
  4. 前記第１参照値が前記乱数と前記キーＫとに基づいて生成されるステップは、
    前記乱数と前記キーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、前記第１参照値が生成されるステップを含む、請求項３記載の方法。
  5. 前記認証キーが前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、前記認証キーが生成されるステップを含む、請求項３記載の方法。
  6. 同期失敗メッセージを前記コアネットワークデバイスに送信する前に、方法は、
    前記認証キーの生成方式を示す第１指示メッセージを、前記コアネットワークデバイスに送信するステップをさらに備えている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記同期失敗メッセージは第１指示メッセージを含み、前記第１指示メッセージは前記認証キーの生成方式を示すために使用される、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
  8. パラメータ送信方法であって、
    認証プロセスの中で、乱数と第１シーケンス番号とを端末デバイスに送信するステップと、
    同期失敗パラメータをキャリーする同期失敗メッセージを前記端末デバイスから受信するステップと、
    前記同期失敗パラメータからメッセージ認証コードを取得するステップと、
    認証キーに基づいて前記同期失敗パラメータから第２シーケンス番号を取得するステップであり、前記認証キーは第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成され、前記第１参照値は第２パラメータと第３パラメータとに基づいて生成され、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、前記第３パラメータとのそれぞれが、前記乱数、前記端末デバイスのキーＫ、又は前記メッセージ認証コードのうちの任意の１つを含む、取得するステップとを備えている、パラメータ送信方法。
  9. 前記認証キーが第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値が前記乱数と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記キーＫとに基づいて生成されるステップ、又は
    前記第１参照値が前記キーＫと前記メッセージ認証コードとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記乱数とに基づいて生成されるステップを含む、請求項８記載の方法。
  10. 前記認証キーが第１パラメータと第１参照値とに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値が前記乱数と前記キーＫとに基づいて生成され、前記認証キーが前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成されるステップを含む、請求項８記載の方法。
  11. 前記第１参照値が前記乱数と前記キーＫとに基づいて生成されるステップは、
    前記乱数と前記キーＫとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、前記第１参照値が生成されるステップを含む、請求項１０記載の方法。
  12. 前記認証キーが前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに基づいて生成されるステップは、
    前記第１参照値と前記メッセージ認証コードとに対して実行される排他的論理和演算を使用して、前記認証キーが生成されるステップを含む、請求項１０記載の方法。
  13. 前記端末デバイスから同期失敗メッセージを受信する前に、方法は、
    前記端末デバイスから、前記認証キーの生成方式を示す第１指示メッセージを受信するステップをさらに備えている、請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記同期失敗メッセージは第１指示メッセージを含み、前記第１指示メッセージは前記認証キーの生成方式を示すために使用される、請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  15. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されている、通信装置。
  16. 請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されている、通信装置。
  17. プロセッサとメモリとを備え、前記メモリは命令を記憶し、前記プロセッサが前記命令を実行した場合に、装置は請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能にされる、通信装置。
  18. プロセッサとメモリとを備え、前記メモリは命令を記憶し、前記プロセッサが前記命令を実行した場合に、装置は請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能にされる、通信装置。
  19. 命令を記憶するコンピュータ可読な記憶媒体であり、前記命令がコンピュータ上で実行された場合に、前記コンピュータは請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能にされる、コンピュータ可読な記憶媒体。
  20. 命令を記憶するコンピュータ可読な記憶媒体であり、前記命令がコンピュータ上で実行された場合に、前記コンピュータは請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能にされる、コンピュータ可読な記憶媒体。
  21. メモリに接続されているコンピュータチップであり、前記メモリに記憶されているソフトウェアプログラムを読み出し及び実行するように構成され、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピュータチップ。
  22. 命令を備えているコンピュータプログラムであり、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行された場合に、前記コンピュータは請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能にされる、コンピュータプログラム。
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