JPH03203431A - 移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 センタ交換局、基地局及び移動機からなる移動通信シス
テムにおいて、基地局と移動機間の暗号通信を行う際、
ダイナミックに移動する移動機に追従し、無線ゾーン内
にある移動機の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を安全
に送る鍵管理方式に関し、通信システム全体の安全性を
、装置の大型１ヒをせずに図ることを目的とし、センタ
交換局。

基地局及び移動機からなる移動通信システムにおいて、
前記センタ交換局に、前記移動機、前記基地局の認証を
行い、前記移動機と前記基地局間の暗号通信に必要な鍵
を判定し、該当する移動機の鍵配送を指示する手段と、
前記センタ交換局側に格納されているセンタ側マスタ鍵
で暗号化した各基地局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵
を、前記センタ交換局の指示により、センタ交換局側の
セキュリティモジュール内でセンタ局マスタ鍵を使って
一度復号し、該当する基地局のマスタ鍵及び移動機の通
信鍵を得て、基地局マスタ鍵で該当基地局にある移動機
の通信鍵を暗号化して、該当基地局へ送る手段とを備え
、前記基地局側には、送られてきた前記基地局の鍵で暗
号化した移動機の鍵を前記基地局側のセキュリティモジ
ュール内で基地局マスタ鍵で復号し、移動機の通信鍵を
得て。

この鍵で基地局と移動機間の通信を暗号化する手段を備
え、前記基地局と前記移動機間の暗号通信を行う際、移
動する前記移動機に追従し、無線ゾーン内にある前記移
動機の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を配送するもの
である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、センタ交換局９基地局及び移動機からなる移
動通信システムにおいて、基地局と移動機間の暗号通信
を行う際、ダイナミックに移動する移動機に追従し、無
線ゾーン内にある移動機の該当基地局へ適切な移動機通
信鍵を安全に送る鍵管理方式に関する。

最近、自動車電話や携帯電話等、移動通信システムでは
システム特有の電波傍受の問題があり。

この防止策として２通信の暗号化が求められている。特
に、暗号通信実施に際し、必要なことは暗号化／復号の
鍵の管理である。

〔従来の技術〕

従来の移動通信の鍵管理方式では、移動通信システムの
基地局と移動局の間で、使用する通信鍵は全て共通で、
固定化している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来方式では１通信システム外の通信傍受には
強いが１通信システム内の傍受は鍵が共通の為、可能で
あった。

また、万一に移動機が盗難された場合、共通鍵が外部へ
漏洩し、システム全体の安全性が低下するといったもの
である。

この他、移動機毎に異なる鍵を管理する個別鍵管理方式
も考えられるが、各基地局で全ての移動機の鍵を保有・
管理しなくてはならない為、ノ＼−ドウエア規模が問題
となり、現実的でなくなるといった問題もある。

本発明は、かかる従来の問題点を解決するものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の鍵配送の仕組みを説明する原理説明図
であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵管
理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交換
局階梯における鍵管理構造を説明する図である。

第１図（Ｂ）図に示す如く、本発明は現状の移動通信方
式の通信網構造がセンタ交換局を頂点に、基地局、移動
機の順で構成される階層構造であることに着目し、セン
タ交換局に鍵蓄積ファイルを置き、ここより各基地局に
移動機の鍵を配送するようにし、その鍵を受けて基地局
と移動機関の暗号通信を行うようにしたものである。

この鍵配送のために、■センタ交換局は基地局からの鍵
配送要求に対して、基地局ゾーンにある該当移動機の鍵
を確実に配送できること、■センタ交換局から基地局ま
での通信路へ鍵を安全に配送できること、■基地局が管
理する鍵が外部に漏洩しても、システム全体の安全性に
影響されないこと、■センタで管理する各移動機の鍵は
経済的且つ安全に管理できること等が必要である。

そこで、本発明は、センタ交換局、基地局及び移動機か
らなる移動通信システムにおいて、前記センタ交換局に
、前記移動機、前記基地局の認証を行い、前記移動機と
前記基地局間の暗号通信に必要な鍵を判定し、該当する
移動機の鍵配送を指示する手段と、前記センタ交換局側
に格納されているセンタ側マスタ鍵で暗号化した各基地
局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵を、前記センタ交換
局の指示により、センタ交換局側のセキュリティモジュ
ール内でセンタ局マスタ鍵を使って一度復号し、該当す
る基地局のマスタ鍵及び移動機の通体軸を得て、基地局
マスタ鍵で該当基地局にある移動機の通体軸を暗号化し
て、該当基地局へ送る手段とを備え、前記基地局側には
、送られてきた前記基地局の鍵で暗号化した移動機の鍵
を前記基地局側のセキュリティモジュール内で基地局マ
スタ鍵で復号し、移動機の通体軸を得て、この鍵で基地
局と移動機間の通信を暗号化する手段を備え、前記基地
局と前記移動機間の暗号通信を行う際、移動する前記移
動機に追従し、無線ゾーン内にある前記移動機の該当基
地局へ適切な移動機通体軸を配送することを特徴とする
ものである。

（作用） 本発明によれば、以下の制御手順となる。

（１）移動機認証制御 ■移動機側又は一般加入者系より通信要求が生じたとき
、センタ局側は乱数発生器を用いて乱数Ｒを発生させ、
これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。

■移動機側では受信したＲを鍵ＫＡで暗号化（ＥＫＡ（
Ｒ）　）　Ｌ、センタ局側へ送り返す。

■センタ側では受信した暗号化鍵を復号化し、Ｒを得る
。ここでこのＲが先に発生したＲと一致することを比較
器を用いて判定する。一致すれば。

センタ局はホームメモリ装置に対し、Ｗ１配送の指示を
する。

（２）鍵配送制御 ■ホームメモリ装置は該当する移動機のセンタマスタ鍵
で暗号化した通信鍵データ（ＥＨ４（にＡ））にアクセ
スし、さらに基地局の鍵で変換（即ち、ＥＫＭ（ＫＡ）
を復号し、該当する基地局のｔａＫＳＴｌで暗号化して
Ｅｘｓｙ＋（ＫＡ）を作る）して、制御局経由で基地局
へ配送する。

■基地局はホームメモリ装置からの配送データを基地局
の鍵ＫＳＴＩで復号して、移動機の鍵ＫＡを得る。

（３）基地局−移動機関暗号通信制御 ■基地局は移動機の通体軸ＫＡで一般加入者からの音声
データの暗号化、及び移動機から　の秘話データの復号
化を行う。

本発明では１ｗ１配送の確実性に関し、センタ交換局と
全ての基地局は制御局を経由して接続されており、基地
局ゾーンにある移動機から通信要求が生じた場合、その
基地局より、センタ交換局へ要求信号を送り、センタ交
換局は認証制御を行い、この段階でセンタ交換局はどの
基地局のどの移動機なのかを基地局から上がってくる要
求信号より認識できる。従って、正確に該当基地局へ移
動機の通体軸の配送ができることになる。

鍵配送の安全性に関し、センタ交換局より、各基地局へ
の鍵は全て基地局の鍵で暗号化して送るので、配送段階
で盗聴されても１元の移動機の通体軸は推定困難であり
安全である。

基地局の鍵管理に関し、成る基地局の鍵が漏洩しても、
他の基地局は互いに異なる鍵を使用しているので、被害
の拡大はない。従って、システム全体の安全性が低下す
ることはない。

センタにおける移動機の鍵管理に関し、センタ交換局で
管理する移動機の鍵は全てセンタ交換局の鍵で暗号化さ
れているので、安全である。また暗号化された鍵は厳重
に保管する必要がなくなる〔実施例〕 第２図は本発明の詳細な説明する図である。

図は、センタ交換局、基地局及び移動機における認証制
御、鍵配送制御、照号化制御の構成を示している。

センタ局側には、認証制御手段と、ホームメモリと、鍵
配送制御手段を持つ。

各基地局側には、鍵配送制御／暗号通信制御手段を持つ
。

各移動機側には、認証制御手段と、暗号通信制御手段を
持つ。

センタ局と基地局との間は鍵配送制御手段により鍵の配
送が行われ、基地局と移動機との間は配送された鍵によ
る暗号通信が行われることになる制御の手順としては、
前記の作用で説明した通りであるが、以下第２図の実施
例図によりさらに説明する。

移動機側又は一般加入者系より通信要求が生じたとき、
センタ局側は乱数発生器１を用いて乱数Ｒを発生させ、
これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。この
場合の乱数発生器は抵抗器で発生する熱雑音又はＭ系列
擬似乱数発生器を使用する。

移動機側では受信したＲを１ｌＫＡを用いて、暗号化装
置２で暗号化（ＥＸＡ（Ｒ）　）　　シ、センタ局側へ
送り返す。ここで、暗号化の為のアルゴリズムとしてＤ
　Ｅ　Ｓ　（Ｄａｔａ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　５ｔａ
ｎｄａｒｄ　：米国１８Ｍ社が開発した標準暗号）やＦ
ＥＡＬ　（ＦａｓｔＤａｔａ　Ｅｎｃｉｐｈｅｒｓｅｎ
ｔ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　：　Ｎ　Ｔ　Ｔ社が開発した
アルゴリズム）を使うやこれらのアルゴリズムは入力し
たデータ配列を組換え及び置き換えを複雑に行い、意味
不明な暗号文を作り出す操作である。

センタ側では、受信した照号比軸を復号装置３で復号化
し、Ｒを得る。ここでこのＲが先に発生したＲと一致す
ることを比較器４を用いて判定する。−敗すれば、セン
タ局はホームメモリ装置５に対し、１配送の指示をする
。ここまでのプロセスにより、移動機のＩＤ及び移動機
が所在する基地局がセンタ交換局に認識される。

ホームメモリ装置５は該当する移動機のセンタマスタ鍵
で暗号化した通信鍵データ（Ｅ□（にＡ））にアクセス
し、さらに基地局の鍵で変換（即ち。

Ｅ工（ＫＡ）を復号装置３で復号し、該当する基地局の
鍵ＫＳＴＩで暗号化装置６で暗号化して巳。□（ＫＡ）
を作る）して、制御局経由で基地局へ配送する。基地局
はホームメモリ装置５からの配送データを基地局の１ｆ
ｉＫｓＴ１を使って復号装置７で復号して、移動機の！
ＩＫＡを得る。ここまでのプロセスにより、センタ交換
局管理の移動機の鍵は該当基地局に配送される。最後に
基地局において移動機の通信１１ＫＡで一般加入者から
の音声データの暗号化を暗号化装置８で行い、移動機か
らの暗号化データの復号を暗号化装置７で行う、移動機
側においても、基地局側から送られてきた暗号化データ
の復号を復号装置１９で行い、移動機側送信データの暗
号化は暗号化装置２で行う。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明によれば、従来の各基地局
が、全ての移動機の通体軸を保管し、該当移動機の鍵を
使って、暗号通信を行う個別鍵管理方式では、各基地局
で管理する移動機の鍵が膨大で、且つ安全性が保てない
状態にあることに対し、移動機の鍵をセンタ交換局側で
集中管理することにより、各基地局が通信に必要な移動
機の鍵をセンタ交換局より配送が可能となり、安全性・
経済的性に優れた移動通信を提供可能となる。

従って、移動通信方式用暗号通信の鍵管理に寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鍵配送の仕組みを説明する原理説明図
であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵管
理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交換
局階梯における鍵管理構造を説明する図、 第２図は本発明の詳細な説明する図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 センタ交換局、基地局及び移動機からなる移動通信シス
   テムにおいて、 前記センタ交換局に、前記移動機、前記基地局の認証を
   行い、前記移動機と前記基地局間の暗号通信に必要な鍵
   を判定し、該当する移動機の鍵配送を指示する手段と、 前記センタ交換局側に格納されているセンタ側マスタ鍵
   で暗号化した各基地局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵
   を、前記センタ交換局の指示により、センタ交換局側の
   セキュリティモジュール内でセンタ局マスタ鍵を使って
   一度復号し、該当する基地局のマスタ鍵及び移動機の通
   信鍵を得て、基地局マスタ鍵で該当基地局にある移動機
   の通信鍵を暗号化して、該当基地局へ送る手段とを備え
   、前記基地局側には、送られてきた前記基地局の鍵で暗
   号化した移動機の鍵を前記基地局側のセキュリティモジ
   ュール内で基地局マスタ鍵で復号し、移動機の通信鍵を
   得て、この鍵で基地局と移動機間の通信を暗号化する手
   段を備え、前記基地局と前記移動機間の暗号通信を行う
   際、移動する前記移動機に追従し、無線ゾーン内にある
   前記移動機の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を配送す
   ることを特徴とする移動通信用暗号通信システムの鍵管
   理方式。