JPWO2018079690A1 - システム、ネットワーク装置、端末、及び方法 - Google Patents

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Abstract

NextGen SystemにAttach Procedureを適用するために必要なセキュリティ手順を実行する通信システムを提供することを目的とする。本開示にかかる通信システムは、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末（１０）と、モバイルネットワーク（３０）内に配置され、Attach Requestメッセージを受信するネットワーク装置（２０）と、を備え、ネットワーク装置（２０）は、NSSAI及びUE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する通信端末（１０）の接続を許可するか否かを判定する。

Description

本開示は通信システム、ネットワーク装置、認証方法、通信端末、及びセキュリティ装置に関する。
現在、通信端末と基地局との間において用いられる無線通信方式として、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において規定された規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）が普及している。ＬＴＥは、高速及び大容量の無線通信を実現するために用いられる無線通信方式である。また、ＬＴＥを用いる無線ネットワークを収容するコアネットワークとして、３ＧＰＰにおいて、ＳＡＥ（System Architecture Evolution）もしくはＥＰＣ（Evolved Packet Core）等と称されるパケットネットワークが規定されている。
通信端末は、ＬＴＥを用いた通信サービスを利用するために、コアネットワークへの登録が必要とされる。通信端末をコアネットワークへ登録する手順として、３ＧＰＰにおいてAttach Procedureが規定されている。コアネットワーク内に配置されているＭＭＥ（Mobility Management Entity）は、Attach Procedureにおいて通信端末の識別情報を用いて通信端末の認証処理等を実行する。ＭＭＥは、加入者情報を管理するＨＳＳ（Home Subscriber Server）等と連携し、通信端末の認証処理を行う。通信端末の識別情報として、例えば、IMEISV（International Mobile Equipment Identity）もしくはIMSI（International Mobile Subscriber Identity）等が用いられる。
近年、３ＧＰＰにおいて、ＩｏＴ（Internet of Things）サービスに関する検討が進められている。ＩｏＴサービスには、ユーザの操作を必要とせず、自律的に通信を実行する端末（以下、ＩｏＴ端末とする）が数多く用いられる。そこで、サービス事業者が多くのＩｏＴ端末を用いてＩｏＴサービスを提供するために、通信事業者等が管理するモバイルネットワークにおいて、多くのＩｏＴ端末を効率的に収容することが望まれている。モバイルネットワークは、無線ネットワーク及びコアネットワークを含むネットワークである。
非特許文献１のAnnex Bにおいて、ネットワークスライシングを適用したコアネットワークの構成が記載されている。ネットワークスライシングは、多くのＩｏＴ端末を効率的に収容するために、提供するサービス毎にコアネットワークを分割する技術である。また、5.1節において、分割されたそれぞれのネットワーク（ネットワークスライスシステム）には、カスタマイズや最適化が必要になることが記載されている。
ネットワークスライシングを適用したシステムは、例えば、NextGen（Next Generation） Systemとも称される。また、NextGen Systemにおいて用いられる無線ネットワークは、NG（Next Generation） RAN（Radio Access Network）と称されてもよい。
3GPP TR23.799 V1.0.2 (2016-9) 3GPP TR33.899 V0.5.0 (2016-10)
NextGen Systemにおいても、ＳＡＥとして規定されているコアネットワークへ通信端末を登録するAttach Procedureと同様の手順を用いて、ＩｏＴ端末等を含む通信端末をNextGen Systemへ登録する必要がある。しかし、NextGen Systemにおいては、セキュリティ処理に関連する様々な機能が導入されており、現在３ＧＰＰに規定されているAttach手順を、NextGen Systemにそのまま適用することができないという問題がある。具体的に、非特許文献２において、ＡＲＰＦ（Authentication Credential Repository and Processing Function）、ＡＵＳＦ（Authentication Server Function）、ＳＥＡＦ（Security Anchor Function）、及びＳＣＭＦ（Security Context Management Function）等をNextGen Systemに導入することが検討されている。
本開示の目的は、NextGen SystemにAttach Procedureを適用するために必要なセキュリティ手順を実行する通信システム、ネットワーク装置、認証方法、通信端末、及びセキュリティ装置を提供することにある。
本開示の第１の態様にかかる通信システムは、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末と、モバイルネットワーク内に配置され、前記Attach Requestメッセージを受信するネットワーク装置と、を備え、前記ネットワーク装置は、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定する。
本開示の第２の態様にかかるネットワーク装置は、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末から前記Attach Requestメッセージを受信するように構成され、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定するように構成される。
本開示の第３の態様にかかる認証方法は、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末から前記Attach Requestメッセージを受信し、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定する。
本開示により、NextGen SystemにAttach Procedureを適用するために必要なセキュリティ手順を実行する通信システム、ネットワーク装置、認証方法、通信端末、及びセキュリティ装置を提供することができる。
実施の形態１にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態２にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態２にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態３にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態４にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態５にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態５にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態５にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureを示す図である。 実施の形態６にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態７にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態７にかかるセキュリティ鍵の階層構造を示す図である。 実施の形態７にかかるNextGen SystemにおけるNAS Security Procedureを示す図である。 実施の形態７にかかるNextGen SystemにおけるNAS Security Procedureを示す図である。 実施の形態７にかかるNextGen SystemにおけるNAS Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態８にかかるNextGen SystemにおけるUP Security Procedureを示す図である。 実施の形態９にかかるNextGen SystemにおけるAS Security Procedureを示す図である。 実施の形態１０にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態１０にかかるＡＫＡアルゴリズムについて説明する図である。 実施の形態１０にかかるＡＫＡアルゴリズムについて説明する図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の階層構造の変形例を示す図である。 実施の形態１０にかかるセキュリティ鍵の導出の流れを示す図である。
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。図１を用いて実施の形態１にかかる通信システムの構成例について説明する。図１の通信システムは、通信端末１０及びネットワーク装置２０を有している。ネットワーク装置２０は、モバイルネットワーク３０内に配置されている。通信端末１０及びネットワーク装置２０は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。プロセッサは、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、もしくはＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。メモリは、揮発性メモリもしくは不揮発性メモリであってもよく、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成されてもよい。プロセッサは、以降の図面を用いて説明されるアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。
通信端末１０は、携帯電話端末、スマートフォン端末、ＩｏＴ端末等であってもよい。
モバイルネットワーク３０は、通信端末１０と無線通信を行う無線アクセスネットワーク及びコアネットワークを含む。ネットワーク装置２０は、例えば、３ＧＰＰにおいて動作が規定されているノード装置もしくはエンティティであってもよい。
通信端末１０は、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilities（もしくはUE Security Capability）を含むAttach Requestメッセージをネットワーク装置２０へ送信する。NSSAIは、例えば、通信端末１０が利用するサービスを提供するコアネットワークを識別する情報である。ここで、モバイルネットワーク３０に含まれるコアネットワークは、ネットワークスライシングが適用され、提供するサービス毎に分割されている。分割されたネットワークは、ネットワークスライスと称されてもよい。
UE Security Capabilitiesは、通信端末であるＵＥにおいて実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報に対応する識別情報のセットであってもよい。（The set of identifiers corresponding to the ciphering and integrity algorithms implemented in the UE）。
通信端末１０は、例えば、電源がＯＦＦ状態からＯＮ状態へ遷移した際に、ネットワーク装置２０へAttach Requestメッセージを送信する。
ネットワーク装置２０は、通信端末１０から送信されたAttach Requestメッセージを受信する。さらに、ネットワーク装置２０は、Attach Requestメッセージに含まれるNSSAI及びUE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する通信端末１０の接続を許可するか否かを判定する。
以上説明したように、図１の通信システムは、ネットワークスライシングによってコアネットワークが分割された場合であっても、通信端末１０が接続を要求するコアネットワークへ通信端末１０を接続させるか否かを判定することができる。これより、図１の通信システムは、ネットワークスライシングが適用されたNextGen Systemにおいて、Attach Procedureを適用するために必要なセキュリティ手順を実行することができる。
（実施の形態２）
続いて、図２を用いて実施の形態２にかかる通信システムの構成例について説明する。図２の通信システムは、NextGen Systemを示している。図２の通信システムは、ＡＲＰＦエンティティ４１（以下、ＡＲＰＦ４１とする）、ＡＵＳＦエンティティ４２（以下、ＡＵＳＦ４２とする）、ＳＥＡＦエンティティ４３（以下、ＳＥＡＦ４３とする）、ＳＣＭＦエンティティ４４（以下、ＳＣＭＦ４４とする）、ＳＣＭＦ４５、ＣＰ−ＣＮ（C-Plane Core Network）エンティティ４６（以下、ＣＰ−ＣＮ４６とする）、ＣＰ−ＣＮ４７、ＮＧ−ＲＡＮエンティティ４８（以下、ＮＧ−ＲＡＮ４８とする）、及びＮＧ−ＲＡＮ４９を有している。ＣＰ−ＣＮ４６は、Mobility Managementを実行するＭＭエンティティと、Session Managementを実行するＳＭエンティティとを含む。
具体的には、ＭＭは、ＵＥもしくはＵＥを管理するユーザをモバイルネットワークへ登録（registration）すること、mobile terminated communicationを可能とする到達性（reachability）をサポートすること、到達不可能なＵＥの検出、C（Control）-Plane及びU（User）-Planeに関するネットワーク機能を割り当てること、及びモビリティを制限すること、等であってもよい。
また、ＳＭは、ＵＥに対するIP connectivityもしくはnon-IP connectivityの設定を行うことである。言い換えると、ＳＭは、U-Planeのconnectivityを管理もしくは制御することであってもよい。
ＡＲＰＦ４１、ＡＵＳＦ４２、ＳＥＡＦ４３、ＳＣＭＦ４４、ＳＣＭＦ４５、ＣＰ−ＣＮ４６、及びＣＰ−ＣＮ４７は、コアネットワークを構成する。コアネットワークに配置される各エンティティは、コアネットワーク装置またはセキュリティ装置と称されても良い。ＮＧ−ＲＡＮ４８及びＮＧ−ＲＡＮ４９は、無線アクセスネットワークを構成する。ＮＧ−ＲＡＮ４８は、例えば、NextGen Systemにおいて用いられる基地局であってもよい。
図２に示す各エンティティは、複数の機能を含んでもよい。例えば、図２においては、ＡＲＰＦ４１は、ＡＵＳＦ４２とは異なるエンティティであるが、ＡＲＰＦ及びＡＵＳＦを実行する一つのエンティティが用いられてもよい。
ＡＲＰＦエンティティは、ＡＲＰＦを実行するノード装置である。ＡＵＳＦエンティティは、ＡＵＳＦを実行するノード装置である。ＡＲＰＦ及びＡＵＳＦは、例えば、通信端末１０に相当するＵＥ（User Equipment）が、NextGen Systemへ接続することができるか否かに関する認証処理を実行する機能である。ＡＲＰＦ４１及びＡＵＳＦ４２は、認証処理に用いるセキュリティ鍵を生成し、生成したセキュリティ鍵を保持する。
ＳＥＡＦ及びＳＣＭＦは、ＵＥがネットワークスライシングが適用されたコアネットワークへ接続することができるか否かに関する認証処理を実行する機能である。ＳＣＭＦ４４およびＳＥＡＦ４３は、セキュリティ装置と称されても良い。ＳＥＡＦ４３は、ＡＵＳＦ４２から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦを導出する。ＳＥＡＦ４３は、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦをＳＣＭＦ４４及びＳＣＭＦ４５へ送信する。ＳＣＭＦ４４は、ＳＥＡＦ４３から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮを導出する。ＳＣＭＦ４４は、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮをＣＰ−ＣＮ４６及びＣＰ−ＣＮ４７へ送信する。
ＮＧ−ＲＡＮ４８及びＮＧ−ＲＡＮ４９は、ＳＣＭＦ４４もしくはＳＥＡＦ４３において導出されたセキュリティ鍵ＫＡＮを受け取る。
NextGen Systemを構成する各エンティティは、受信したセキュリティ鍵Ｋを用いて、ＵＥの認証処理及びメッセージの完全性保証処理等のセキュリティ処理を実行する。また、セキュリティ鍵Ｋは、security contextと称されてもよい。
続いて、図３を用いてNextGen SystemにおけるAttach Procedureについて説明する。はじめに、ＵＥは、RRC Connection RequestメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する（Ｓ１１）。Attach Requestメッセージは、RRC Connection Requestメッセージに多重される（The Attach Request is piggy-backed within the RRC Connection Request）。Attach Requestメッセージは、パラメータとしてＧＵＴＩ（Globally Unique Temporary UE Identity）、Network Capabilities、KSI（Key Set Identifier）、NSSAI及びUE Security Capabilitiesを含む。ＧＵＴＩは、ＵＥに一時的に割り当てられる識別子である。Network Capabilitiesは、例えば、UEにおいてサポートされているＮＡＳ及びＡＳのセキュリティアルゴリズムである。KSIはUEが保持している鍵の識別情報である。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認する（Ｓ１２）（The NG-RAN48 checks the UE Security Capabilities and Subscription for the UE）。UE Security Capabilitiesの確認とは、ＵＥにおいて実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報と、ＵＥが接続を要求するコアネットワークもしくはＮＧ−ＲＡＮ４８において実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報とが一致するか否かを判定することであってもよい。また、加入者情報の確認とは、ＵＥがNextGen Systemに対する接続を許可されているか否か、もしくはＵＥがコアネットワークに対する接続を許可されているか否かの確認であってもよい。コアネットワークは、ＵＥが接続を要求するコアネットワークであり、１つ或いは複数のネットワークスライスで構成されるものであっても良い。ＵＥが接続を要求するコアネットワークは、NSSAIに基づいて判定されてもよい。
ここで、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮを保持（retain）しているとする（It is assumed that the NG-RAN48 retains the security key KAN）。ＵＥにおいても、ＮＧ−ＲＡＮ４８が保持するセキュリティ鍵ＫＡＮと同様の鍵を保持しているとする。この場合、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮを用いて、RRC Connection Requestメッセージに含まれるAttach Requestメッセージの完全性（integrity）保証処理を実行することができる。ＮＧ−ＲＡＮ４８は、完全性保証処理を実行することによって、Attach Requestメッセージが改ざんされていないことを保証することができる。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、RRC Connection Requestメッセージ対する応答としてRRC Connection SetupメッセージをＵＥへ送信する（Ｓ１３）。次に、ＵＥは、RRC Connection Setupメッセージを受信したことをＮＧ−ＲＡＮ４８へ通知するために、RRC Connection CompleteメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する（Ｓ１４）。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、Attach RequestメッセージをＳＥＡＦ４３へ送信する（Ｓ１５）。Attach Requestメッセージには、ＧＵＴＩ、Network Capabilities、KSI、NSSAI及びUE Security Capabilitiesが含まれる。ＳＥＡＦ４３は、Initial Context Setup Request/ Attach AcceptメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、RRC Connection Reconfig（RRC Connection Reconfiguration）メッセージをＵＥへ送信する（Ｓ１７）。Attach Acceptメッセージが、RRC Connection Reconfigメッセージに多重されている。
次に、ＵＥは、RRC Connection Refoncigメッセージに応答して、RRC Connection Reconfig CompleteメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する（Ｓ１８）。次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、Initial Context Setup Requestメッセージに応答して、Initial Context Setup ResponseメッセージをＳＥＡＦ４３へ送信する（Ｓ１９）。次に、ＵＥは、ＮＧ−ＲＡＮ４８を介してＳＥＡＦ４３へ、Attach Completeメッセージを送信する（Ｓ２０）。
ステップＳ１２において、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＵＥ及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報が一致しない、及び、ＵＥがNextGen Systemもしくはコアネットワークに対する接続を許可されいない、の少なくとも一方に該当すると判定した場合、ステップＳ１３以降の処理を実行することなく、ＵＥへRejectメッセージを送信してもよい。
もしくは、ステップＳ１２において、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＵＥ及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報が一致しない、及び、ＵＥがNextGen Systemもしくはコアネットワークに対する接続を許可されいない、の少なくとも一方に該当すると判定した場合であっても、ステップＳ１３以降の処理を継続してもよい。この場合、例えば、ＳＥＡＦ４３は、ＵＥを、ＵＥが接続を要求するコアネットワークではなく、予め定められたコアネットワーク（デフォルトコアネットワーク）に接続するようにAttach Procedureを継続してもよい。
ステップＳ１２において、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＵＥ及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報が一致する、及び、ＵＥがNextGen Systemもしくはコアネットワークに対する接続が許可されている、の両方に該当すると判定した場合、ＵＥを、ＵＥが接続を要求するコアネットワークへ接続させるよう、Attach Procedureを継続する。
以上説明したように、ＮＧ−ＲＡＮ４８が、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認（check）することによって、ネットワークスライシングによってコアネットワークが分割されているNextGen Systemを考慮したAttach Procedureを導入することができる。
また、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＭＭエンティティを介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよく、ＳＣＭＦ４４を介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよい。
（実施の形態３）
続いて、図４を用いて実施の形態３にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureについて説明する。図４においては、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮを保持（retain）していないとする（It is assumed that the NG-RAN48 does not retain the security key KAN）。
ステップＳ３１は、図３のステップＳ１１と同様であるため詳細な説明を省略する。次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認（check）する（Ｓ３２）。ここで、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮを保持していない。そのため、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、RRC Connection Requestメッセージに含まれるAttach Requestメッセージの完全性（integrity）保証処理を実行せず、ＳＥＡＦ４３にメッセージを転送する。
ステップＳ３３〜Ｓ３５は、図３のステップＳ１３〜Ｓ１５と同様であるため詳細な説明を省略する。
次に、ＳＥＡＦ４３は、Attach Requestメッセージの完全性を確認（verify or check）する。ＳＥＡＦ４３は、ＵＥに関するセキュリティ鍵Ｋを保持しているとする。ＳＥＡＦ４３が保持しているセキュリティ鍵Ｋは、セキュリティ鍵ＫＡＮもしくはセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦであってもよい。ＵＥにおいても、ＳＥＡＦ４３が保持するセキュリティ鍵ＫＡＮもしくはセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦと同様の鍵を保持しているとする。ＳＥＡＦ４３は、保持しているセキュリティ鍵Ｋを用いて、Attach Requestメッセージの完全性保証処理を行う。
次に、ＳＥＡＦ４３は、Attach Requestメッセージの完全性を確認することができた場合、ＮＧ−ＲＡＮ４８へ、Attach Request Integrity Verifiedメッセージを送信する（Ｓ３７）。ステップＳ３７以降、図３のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様の処理が実行される。
ステップＳ３５において、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＭＭエンティティを介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよく、ＳＣＭＦ４４を介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよい。また、ステップＳ３６における完全性の確認（verify）は、ＳＣＭＦ４４において実行されてもよく、ＡＲＰＦ４１において実行されてもよい（The verification of the integrity of the Attach Request message can be done at the SCMF44 or ARPF41）。
以上説明したように、ＮＧ−ＲＡＮ４８がセキュリティ鍵Ｋを保持していない場合であっても、コアネットワーク側に配置されるエンティティにおいて、Attach Requestメッセージの完全性を確認することができる。
（実施の形態４）
続いて、図５を用いて実施の形態４にかかるNextGen SystemにおけるAttach Procedureについて説明する。図５においては、ＵＥ、ＮＧ−ＲＡＮ４８、及びＳＥＡＦ４３が、セキュリティ鍵Ｋを保持していないとする。
はじめに、ＵＥは、RRC Connection RequestメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する（Ｓ４１）。Attach Requestメッセージは、RRC Connection Requestメッセージに多重される。Attach Requestメッセージは、パラメータとしてNetwork capability、NSSAI及びUE Security Capabilitiesを含む。ただし、Attach Requestメッセージには、ＵＥに一時的に割り当てられるＧＵＴＩ（Globally Unique Temporary UEIdentity）及びKSIが含まれていないとする。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、RRC Connection Requestメッセージ対する応答としてRRC Connection SetupメッセージをＵＥへ送信する（Ｓ４２）。次に、ＵＥは、RRC Connection Setupメッセージを受信したことをＮＧ−ＲＡＮ４８へ通知するために、RRC Connection CompleteメッセージをＮＧ−ＲＡＮ４８へ送信する（Ｓ４３）。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、Attach RequestメッセージをＳＥＡＦ４３へ送信する（Ｓ４４）。Attach Requestメッセージには、Network capability、NSSAI及びUE Security Capabilitiesが含まれる。ただし、Attach Requestメッセージには、ＵＥに一時的に割り当てられるＧＵＴＩ及びKSIが含まれていないとする。
次に、ＳＥＡＦ４３は、ＵＥの識別情報を取得するために、ＵＥへ、Identity Requestメッセージを送信する（Ｓ４５）。次に、ＵＥは、自装置の識別情報であるＩＭＳＩを含むIdentity ResponseメッセージをＳＥＡＦ４３へ送信する（Ｓ４６）。
次に、ＳＥＡＦ４３は、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認（check）する（Ｓ４７）。次に、ＵＥとＳＥＡＦ４３との間において、security contextを確立するために、AKA（Authentication and Key Agreement） and NAS（Non-Access Stratum） SMC（Security Mode Command）が実行される（Ｓ４８）。ＵＥ及びＳＥＡＦ４３において、AKA and NAS SMCが実行されることによって、ＵＥ及びＳＥＡＦ４３においてセキュリティ鍵Ｋが導出される。
AKA and NAS SMCとは、例えば、ＵＥ及びＳＥＡＦ４３においてＫＤＦ（Key Derivation Function）が実行されてもよい。ＫＤＦにおいては、例えば、NSSAIが入力パラメータとして用いられる。ＵＥにおいてＫＤＦが実行された結果、セキュリティ鍵Ｋ及びＲＥＳ（Response）が導出され、ＳＥＡＦ４３においてＫＤＦが実行された結果、セキュリティ鍵Ｋ及びＸＲＥＳ（Expected Response）が導出される。ここで、ＲＥＳ及びＸＲＥＳが一致する場合、ＵＥは、ＳＥＡＦ４３において導出されたセキュリティ鍵Ｋと同じセキュリティ鍵Ｋを導出したことになる。
ステップＳ４８以降、図３のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様の処理が実行される。
ステップＳ４４において、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＭＭエンティティを介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよく、ＳＣＭＦ４４を介してＳＥＡＦ４３へAttach Requestメッセージを送信してもよい。また、ステップＳ４７におけるＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）の確認は、ＳＣＭＦ４４において実行されてもよく、ＡＲＰＦ４１において実行されてもよい。
以上説明したように、ＵＥ、ＮＧ−ＲＡＮ４８及びコアネットワークに配置されている各エンティティが、セキュリティ鍵Ｋを保持していない場合であっても、ＵＥ及びＳＥＡＦ４３においてセキュリティ鍵Ｋを導出することによって、Attach Requestメッセージの完全性を確認することができる。
（実施の形態５）
続いて、図６〜図８を用いて、コアネットワーク側のエンティティにおいて、UE Security Capabilities及びSubscriptionを確認する処理の流れについて説明する。
図６においては、ＵＥがＳＥＡＦ４３へ送信する、Attach Requestメッセージに、NSSAI及びUE Security Capabilitiesに加えて、IMSIが含まれている（Ｓ５１）。ＳＥＡＦ４３は、IMSI、Network Capabilities、KSI、NSSAI及びUE Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを受信すると、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認（check）する（Ｓ５２）。ステップＳ５２以降、図３のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様の処理が実行される。図５においては、ＳＥＡＦ４３が、Attach Requestメッセージを受信した後に、Identity RequestメッセージをＵＥへ送信し、ＵＥのIMSIが設定されているIdentity Responseメッセージを受信する。一方、図６においては、ＵＥが送信するAttach Requestメッセージに、IMSIが含まれているため、ＳＥＡＦ４３が、Identity RequestメッセージをＵＥへ送信しない点において、図５の処理と異なる。
続いて、図７は、UE Security Capabilitiesの確認と、加入者情報（Subscription）の確認とが異なるエンティティにおいて実行されることを示している。具体的には、ＳＥＡＦ４３は、図６のステップＳ５１において送信されるAttach Requestメッセージと同じメッセージを受信すると、UE Security Capabilitiesの確認を行う（Ｓ６２）。次に、ＳＥＡＦ４３は、ＡＲＰＦ４１へ、Subscriptionの確認を要求するために、ＡＵＳＦ４２を介してＡＲＰＦ４１へ、UE Subscription Check Requestメッセージを送信する。UE Subscription Check Requestメッセージには、ステップＳ６１において送信されたAttach Requestメッセージと同じ情報が含まれている。
ＡＲＰＦ４１は、UE Subscription Check Requestメッセージを受信すると、加入者情報を確認する（Ｓ６４）。次に、ＡＲＰＦ４１は、加入者情報の確認を完了すると、ＡＵＳＦ４２を介してＳＥＡＦ４３へUE Subscription Check Responseメッセージを送信する（Ｓ６５）。ＳＥＡＦ４３は、UE Subscription Check Responseメッセージを受信した後、図３のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様の処理が実行される。
続いて、図８は、UE Security Capabilities及び加入者情報の確認が、ＡＲＰＦ４１において実行されることを示している。具体的には、はじめに、ＳＥＡＦ４３は、図６のステップＳ５１において送信されるAttach Requestメッセージと同じメッセージを受信する。ＳＥＡＦ４３は、Attach Requestメッセージを受信すると、UE Security Capabilities及び加入者情報の確認を要求するために、ＡＵＳＦ４２を介してＡＲＰＦ４１へ、UE Security Capabilities and Subscription Check Responseメッセージを送信する（Ｓ７４）。
次に、ＡＲＰＦ４１は、ＵＥに関するUE Security Capabilities及び加入者情報（Subscription）を確認（check）する（Ｓ７３）。次に、ＡＲＰＦ４１は、UE Security Capabilities及び加入者情報の確認を完了すると、ＡＵＳＦ４２を介してＳＥＡＦ４３へUE Security Capabilities and Subscription Check Responseメッセージを送信する（Ｓ７４）。ＳＥＡＦ４３は、UE Subscription Check Responseメッセージを受信した後、図３のステップＳ１６〜Ｓ２０と同様の処理が実行される。
以上説明したように、UE Security Capabilities及び加入者情報の確認は、コアネットワーク内に配置された一つのエンティティにおいて実行されてもよく、複数のエンティティに分散して実行されてもよい。
（実施の形態６）
続いて、図９を用いて実施の形態６にかかる通信システムの構成例について説明する。図９の通信システムは、通信端末１０＿１及びコアネットワークシステム２０＿１を有している。
通信端末１０＿１及びコアネットワークシステム２０＿１を構成するノード装置（コアネットワーク装置またはセキュリティ装置と称されても良い）は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。プロセッサは、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、もしくはＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。メモリは、揮発性メモリもしくは不揮発性メモリであってもよく、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成されてもよい。プロセッサは、以降の図面を用いて説明されるアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。
通信端末１０＿１は、携帯電話端末、スマートフォン端末、ＩｏＴ端末等であってもよい。
コアネットワークシステム２０＿１は、モバイルネットワーク内に含まれる通信システムである。コアネットワークシステム２０＿１は、例えば、通信端末１０＿１のセッション管理及びモビリティ管理を行う。さらに、コアネットワークシステム２０＿１は、通信端末１０＿１に関するNAS（Non Access Stratum） Security Procedure及びUP（U-Plane） Security Procedureを実行する。
コアネットワークシステム２０＿１は、NAS Security Procedure（NAS SMC（Security Mode Command）procedureと称されても良い）において、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを用いてセキュリティ鍵（Ｋｅｙ）を生成する。
NSSAIは、例えば、通信端末１０＿１が利用するサービスを提供するコアネットワークシステムを識別する情報である。ここで、モバイルネットワーク３０に含まれるコアネットワークシステムは、ネットワークスライシングが適用され、提供するサービス毎に分割されているとする。分割されたコアネットワークシステムは、ネットワークスライスと称されてもよい。
UE Security Capabilitiesは、通信端末であるＵＥにおいて実行される暗号化及び完全性保証処理に用いられるアルゴリズム情報に対応する識別情報のセットであってもよい。（The set of identifiers corresponding to the ciphering and integrity algorithms implemented in the UE）。
さらに、コアネットワークシステム２０＿１は、セキュリティ鍵の生成に用いたNSSAI及びUE Security Capabilitiesに関連する情報を通信端末１０＿１へ送信する。
通信端末１０＿１は、コアネットワークシステム２０＿１から送信されたNSSAI及びUE Security Capabilitiesに関連する情報を用いて、NAS Securityに関するセキュリティ鍵を生成する。通信端末１０＿１が生成するセキュリティ鍵は、コアネットワークシステム２０＿１において生成されるセキュリティ鍵と同様である。
以上説明したように、図９の通信システムを用いることによって、通信端末１０＿１は、NSSAIを用いてセキュリティ鍵を生成することができる。これより、通信端末１０＿１は、ネットワークスライシングが適用され、分割されたコアネットワークシステムのうち、所望のサービスを提供するコアネットワークシステムへ接続する際に用いるセキュリティ鍵を生成することができる。
（実施の形態７）
続いて、図１０を用いて実施の形態７にかかる通信システムの構成例について説明する。図１０の通信システムは、NextGen Systemを示している。図１０の通信システムは、ＡＲＰＦエンティティ４１（以下、ＡＲＰＦ４１とする）、ＡＵＳＦエンティティ４２（以下、ＡＵＳＦ４２とする）、ＳＥＡＦエンティティ４３（以下、ＳＥＡＦ４３とする）、ＳＣＭＦエンティティ４４（以下、ＳＣＭＦ４４とする）、ＳＣＭＦ４５、ＣＰ−ＣＮ（C-Plane Core Network）エンティティ４６（以下、ＣＰ−ＣＮ４６とする）、ＣＰ−ＣＮ４７、ＮＧ−ＲＡＮエンティティ４８（以下、ＮＧ−ＲＡＮ４８とする）、ＮＧ−ＲＡＮ４９、ＵＰ（U-Plane）−ＧＷ（Gateway）５０、及びＵＰ−ＧＷ５１を有している。ＣＰ−ＣＮ４６及びＣＰ−ＣＮ４７は、Mobility Managementを実行するＭＭエンティティと、Session Managementを実行するＳＭエンティティとを含む。
具体的には、ＭＭは、ＵＥもしくはＵＥを管理するユーザをモバイルネットワークへ登録（registration）すること、mobile terminated communicationを可能とする到達性（reachability）をサポートすること、到達不可能なＵＥの検出、C（Control）-Plane及びU（User）-Planeに関するネットワーク機能を割り当てること、又はモビリティを制限すること、等であってもよい。
また、ＳＭは、ＵＥに対するIP connectivityもしくはnon-IP connectivityの設定を行うことである。言い換えると、ＳＭは、U-Planeのconnectivityを管理もしくは制御することであってもよい。
ＡＲＰＦ４１、ＡＵＳＦ４２、ＳＥＡＦ４３、ＳＣＭＦ４４、ＳＣＭＦ４５、ＣＰ−ＣＮ４６、ＣＰ−ＣＮ４７、ＵＰ−ＧＷ５０、及びＵＰ−ＧＷ５１は、コアネットワークを構成する。コアネットワークに配置される各エンティティは、コアネットワーク装置またはセキュリティ装置と称されても良い。ＮＧ−ＲＡＮ４８及びＮＧ−ＲＡＮ４９は、無線アクセスネットワークを構成する。ＮＧ−ＲＡＮ４８は、例えば、NextGen Systemにおいて用いられる基地局であってもよい。
図１０に示す各エンティティは、複数の機能を含んでもよい。例えば、図１０においては、ＡＲＰＦ４１は、ＡＵＳＦ４２とは異なるエンティティであるが、ＡＲＰＦ及びＡＵＳＦを実行する一つのエンティティが用いられてもよい。
ＡＲＰＦエンティティは、ＡＲＰＦを実行するノード装置である。ＡＵＳＦエンティティは、ＡＵＳＦを実行するノード装置である。ＡＲＰＦ及びＡＵＳＦは、例えば、通信端末１０に相当するＵＥ（User Equipment）が、NextGen Systemへ接続することができるか否かに関する認証処理を実行する機能である。ＡＲＰＦ４１及びＡＵＳＦ４２は、認証処理に用いるセキュリティ鍵を生成し、生成したセキュリティ鍵を保持する。
ＳＥＡＦ及びＳＣＭＦは、ＵＥがネットワークスライシングされたコアネットワークへ接続することができるか否かに関する認証処理を実行する機能である。ＳＥＡＦエンティティ及びＳＣＭＦエンティティは、セキュリティ装置と称されても良い。
続いて、図１１を用いて、セキュリティ鍵の階層構造について説明する。ＳＥＡＦ４３は、ＡＵＳＦ４２を介してＡＲＰＦ４１から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦを導出する。導出するとは、例えば、取得するもしくは生成する等と言い換えられてもよい。ＳＥＡＦ４３は、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦをＳＣＭＦ４４へ送信する。ＳＣＭＦ４４は、ＳＥＡＦ４３から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ及びセキュリティ鍵ＫＵＰを導出する。ＳＣＭＦ４４は、セキュリティ鍵ＫＵＰをＵＰ−ＧＷ５０へ送信する。
さらに、ＳＣＭＦ４４は、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮから、ＮＡＳメッセージの暗号化に用いられる鍵ＫＮＡＳｅｎｃ及びＮＡＳメッセージの完全性保証処理に用いられる鍵ＫＮＡＳｉｎｔを生成する。
ＵＰ−ＧＷ５０は、セキュリティ鍵ＫＵＰからＵ−Ｐｌａｎｅデータの暗号化に用いられる鍵ＫＳｅｓｓ１ｅｎｃ及びＮＡＳメッセージの完全性保証処理に用いられる鍵ＫＳｅｓｓ１ｉｎｔを生成する。Ｓｅｓｓ１ｅｎｃは、セッション１として識別されるセッションにおいて伝送されるＵ−Ｐｌａｎｅデータの暗号化を示している。Ｓｅｓｓ１ｉｎｔは、セッション１として識別されるセッションにおいて伝送されるＵ−Ｐｌａｎｅデータの完全性保証処理を示している。セキュリティ鍵ＫＵＰからは複数の暗号化に用いられるセキュリティ鍵及び複数の完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵が生成されてもよい。図３においては、任意のセッションＮにおいて伝送されるＵ−Ｐｌａｎｅデータに用いられるセキュリティ鍵として、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔが示されている。
ＮＧ−ＲＡＮ４８は、ＳＣＭＦ４４もしくはＳＥＡＦ４３において導出されたセキュリティ鍵ＫＡＮを受け取る。ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮから、ＲＲＣメッセージの暗号化及び完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔを生成する。さらに、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮから、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータの暗号化及び完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔを生成する。
NextGen Systemを構成する各エンティティは、受信したセキュリティ鍵Ｋを用いて、ＵＥの認証処理及びメッセージの完全性保証処理等のセキュリティ処理を実行する。また、セキュリティ鍵Ｋは、security contextと称されてもよい。
続いて、図１２を用いてNextGen SystemにおけるNAS Security Procedureについて説明する。はじめに、ＳＥＡＦ４３は、保持しているセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦを導出する（Ｓ１１１）。セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦは、slice anchor keyと称されてもよい（The SEAF derives the ＫＳＣＭＦ, the slice anchor key.）。次に、ＳＥＡＦ４３は、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦを導出すると（Ｓ１１２）、NAS SMC（Security Mode Command）メッセージをＳＣＭＦ４４へ送信する（Ｓ１１３）。NAS SMCメッセージは、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦ、NSSAI、UE Security Capabilities、Network Capabilitiesを含む。
次に、ＳＣＭＦ４４は、受信したセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮを導出する（Ｓ１１４、Ｓ１１５）。次に、ＳＣＭＦ４４は、完全性保証及び暗号化に関するアルゴリズムを選択し、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮからNAS keyを導出する（Ｓ１１６）（The SCMF selects the algorithm for integrity protection and encryption and derives the NAS keys）。NAS keyは、具体的には、完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃであってもよい（Ｓ１１７）。
次に、ＳＣＭＦ４４は、ステップＳ１３において受信したNAS SMCメッセージをＵＥへ転送（forward）する（Ｓ１１８）。NAS SMCメッセージは、パラメータとして、KSI（Key Set Identifier）、NSSAI、UE Security Capabilities、Network Capabilities、NAS enc Algo、NAS int Algo、及びNAS-MAC（Message Authentication Code）を含む。NAS SMCメッセージは、実施の形態６における、NSSAI及びUE Security Capabilitiesに関連する情報である。NAS enc Algoは、暗号化に関するアルゴリズムであり、NAS int Algoは、完全性保証に関するアルゴリズムである。
次に、ＵＥは、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦ及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮを導出する（Ｓ１１９、Ｓ１２０）。次に、ＵＥは、ステップＳ１１８において受信した完全性保証及び暗号化に関するアルゴリズムを用いるために、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮからNAS keyを導出する（Ｓ１２１）。NAS keyは、具体的には、完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃであってもよい（Ｓ１２２）。
次に、ＵＥは、ＮＡＳ−ＭＡＣを含むNAS SM（Security Mode） CompleteメッセージをＳＣＭＦ４４へ送信する（Ｓ１２３）。ＳＣＭＦ４４は、受信したNAS SM CompleteメッセージをＳＥＡＦ４３へ転送する（Ｓ１２４）。
続いて、図１３を用いて、図１２とは異なるNAS Security Procedureについて説明する。ステップＳ１３１〜Ｓ１３５は、図１２のステップＳ１１１〜Ｓ１１５と同様であるため説明を省略する。
ＳＣＭＦ４４は、ステップＳ１３５においてセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮを導出した後、NAS SMCメッセージをＭＭエンティティ（以下、ＭＭと称する）へ送信する（Ｓ１３６）。ＭＭは、ＣＰ−ＣＮ４６に相当する。NAS SMCメッセージは、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ、NSSAI、UE Security Capabilities、Network Capabilitiesを含む。ステップＳ１３７及びＳ１３８は、図１２のステップＳ１１６及びＳ１１７と同様であるため説明を省略する。ただし、ステップＳ１３７及びＳ１３８は、ＭＭによって実行され、図１２のステップＳ１１６及びＳ１１７は、ＳＣＭＦ４４によって実行される。
さらに、ステップＳ１３９〜Ｓ１４３は、図１２のステップＳ１１８〜Ｓ１２２と同様であるため説明を省略する。ＵＥは、ステップＳ１４３においてセキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃを導出すると、ＮＡＳ−ＭＡＣを含むNAS SM CompleteメッセージをＭＭへ送信する（Ｓ１４４）。さらに、ＭＭは、ＳＣＭＦ４４へNAS SM Completeメッセージを転送し、ＳＣＭＦ４４は、ＳＥＡＦ４３へNAS SM Completeメッセージを転送する（Ｓ１４５）。
続いて、図１４を用いて、図１２及び図１３とは異なるNAS Security Procedureについて説明する。ステップＳ１５１〜Ｓ１５７は、図１２のステップＳ１１１〜Ｓ１１７と同様であるため説明を省略する。
次に、ＳＣＭＦ４４は、ステップＳ１５７において、セキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃを導出した後に、NAS SMCメッセージをＭＭへ送信する（Ｓ１５８）。NAS SMCメッセージは、KSI、セキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃ、NSSAI、UE Security Capabilities、Network Capabilities、NAS enc Algo、NAS int Algo、及びNAS-MACを含む。
ステップＳ１５９〜Ｓ１６５は、図１３のステップＳ１３９〜Ｓ１４５と同様であるため説明を省略する。
以上説明したように、図１２〜図１４に示すNAS Security Procedureを実施することによって、ＮＡＳメッセージの暗号化及び完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃを、ＵＥと、コアネットワークに配置されている装置との間において共有することができる。
（実施の形態８）
続いて、図１５を用いて、実施の形態８にかかるUP Security Procedureについて説明する。UP Security Procedureは、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータを伝送する際のセキュリティ処理に関する。
はじめに、ＳＣＭＦ４４は、ＵＥに関する加入者情報チェック（Subscription check）とネットワークスライスの割り当て（NS(Network Slice) allocation）を実施する（Ｓ１７１）。加入者情報チェックは、例えば、ＵＥが要望するネットワークスライスへの接続を許可することができるか否かを判定することであってもよい。ネットワークスライスの割り当ては、ＵＥに対して接続を許可するネットワークスライスを割り当てることであってもよい。
次に、ＳＣＭＦ４４は、ＵＰ−ＧＷ５０へSlice Initiation Requestメッセージを送信する（Ｓ１７２）。Slice Initiation Requestメッセージは、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦ及びNSSAIを含む。ＵＰ−ＧＷ５０は、例えば、ＳＣＭＦ４４が割り当てたネットワークスライスに配置されているＵＰ−ＧＷであってもよい。
次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、受信したセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを導出する（Ｓ１７３、Ｓ１７４）。次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、ＳＭエンティティ（以下、ＳＭと称する）へ、Slice Session Requestメッセージを送信する（Ｓ１７５）。ＳＭは、例えば、ＣＰ−ＣＮ４６に相当する。Slice Session Requestメッセージは、セキュリティ鍵ＫＵＰを含む。
次に、ＳＭは、完全性保証及び暗号化に関するアルゴリズムを選択し、セキュリティ鍵ＫＵＰからsession keyを導出する（Ｓ１７６）。sessyon keyは、例えば、完全性保証に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃであってもよい。
次に、ＳＭは、Slice Session ResponseメッセージをＵＰ−ＧＷ５０へ送信する（Ｓ１７７）。Slice Session Responseメッセージは、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃを含む。
次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、UP SMCメッセージをＵＥへ送信する（Ｓ１７８）。UP SMCメッセージは、KSI、SV()、Algorithms、及びNS-MACを含む。SVは、Security Vectorの略称である。Algorithmsは、完全性保証及び暗号化に関するアルゴリズムである。
次に、ＵＥは、保持しているセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを導出する。さらに、ＵＥは、ステップＳ７８において受信したAlgorithmsを用いるために、セキュリティ鍵ＫＵＰからセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃを導出する（Ｓ１７９）。
次に、ＵＥは、NS-MACを含むUP SM（Security Mode） CompleteメッセージをＵＰ−ＧＷ５０へ送信する（Ｓ１８０）。ＵＰ−ＧＷ５０は、NS-MACの値を確認し、UP SM Completeメッセージの認証を行う。次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、Slice Initiation ResponseメッセージをＳＣＭＦ４４へ送信する（Ｓ１８１）。
続いて、図１６を用いて、図１５とは異なるUP Security Procedureについて説明する。ステップＳ１９１〜Ｓ１９６は、図１５のステップＳ１７１〜Ｓ１７６と同様であるため説明を省略する。
ＳＭは、ステップＳ１９６においてセキュリティ鍵ＫＵＰからsession keyを導出した後に、UP SMCメッセージをＵＥへ送信する（Ｓ１９７）。UP SMCメッセージは、KSI、SV()、Algorithms、及びNS-MACを含む。
ステップＳ１９８は、図１５のステップＳ１７９と同様であるため説明を省略する。ＵＥは、ステップＳ１９８において、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃを導出した後に、NS-MACを含むUP SM Completeメッセージを送信する（Ｓ１９９）。
次に、ＳＭは、NS-MACの値を確認し、UP SM Completeメッセージの認証を行う。次に、ＳＭは、Slice Session ResponseメッセージをＵＰ−ＧＷ５０へ送信する（Ｓ２００）。次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、Slice Initiation ResponseメッセージをＳＣＭＦ４４へ送信する（Ｓ２０１）。
続いて、図１７を用いて、図１５及び図１６と異なるUP Security Procedureについて説明する。ステップＳ２１１〜Ｓ２１５は、図１５のステップＳ１７１〜Ｓ１７５と同様であるため説明を省略する。
ＳＭは、ステップＳ２１５においてセキュリティ鍵ＫＵＰを受信すると、完全性保証及び暗号化に関するアルゴリズムを選択する。さらに、ＳＭは、選択したアルゴリズムに関する情報をパラメータとして含むSlice Session ResponseメッセージをＵＰ−ＧＷ５０へ送信する（Ｓ２１６）。
次に、ＵＰ−ＧＷ５０は、ＳＭにおいて選択されたアルゴリズムに基づいて、session keyを導出する。sessyon keyは、例えば、完全性保証に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃであってもよい。
ステップＳ２１８〜Ｓ２２１は、図１５のステップＳ１７８〜Ｓ１８１と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図１８を用いて、図１５〜図１７と異なるUP Security Procedureについて説明する。ステップＳ２３１は、図１５のステップＳ１７１と同様であるため説明を省略する。次に、ＳＣＭＦ４４は、保持しているセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを導出する（Ｓ２３２、Ｓ２３３）。
次に、ＳＣＭＦ４４は、ＵＰ−ＧＷ５０へSlice Initiation Requestメッセージを送信する（Ｓ２３４）。Slice Initiation Requestメッセージは、セキュリティ鍵ＫＵＰ及びNSSAIを含む。ステップＳ２３５〜Ｓ２４１は、図１５のステップＳ１７５〜Ｓ１８１と同様であるため説明を省略する。
続いて、図１９を用いて、図１５〜図１８とは異なるUP Security Procedureについて説明する。ステップＳ２５１〜Ｓ２５６は、図１８のステップＳ２３１〜Ｓ２３６と同様であるため説明を省略する。さらに、ステップＳ２５７〜Ｓ２６１は、図１６のステップＳ１９７〜Ｓ２０１と同様であるため説明を省略する。
続いて、図２０を用いて、図１５〜図１９とは異なるUP Security Procedureについて説明する。ステップＳ２７１〜２７５は、図１８のステップＳ２３１〜Ｓ２３５と同様であるため説明を省略する。さらに、ステップＳ２７６〜Ｓ２８１は、図１７のステップＳ２１６〜Ｓ２２１と同様であるため説明を省略する。
以上説明したように、図１５〜図２０に示すUP Security Procedureを実施することによって、U-Planeデータの暗号化及び完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｉｎｔ及び暗号化に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｅｎｃを、ＵＥと、コアネットワークに配置されている装置との間において共有することができる。
（実施の形態９）
続いて、図２１を用いて、実施の形態９にかかるAS Security Procedureについて説明する。AS Security Procedureは、ＵＥとＮＧ−ＲＡＮ４８との間におけるセキュリティ処理に関する。図２１のAS Security Procedureは、ＵＥに関するAttach処理において実行される。
はじめに、ＳＣＭＦ４４は、保持しているセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＡＮを導出する（Ｓ２９１、Ｓ２９２）。次に、ＳＣＭＦ４４は、ＳＭへ、Attach Acceptメッセージを送信する（Ｓ２９３）。Attach Acceptメッセージは、セキュリティ鍵ＫＡＮを含む。次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、セキュリティ鍵ＫＡＮからRRCメッセージ及びU-Planeデータに関するセキュリティ鍵を導出する（Ｓ２９４）。RRCメッセージ及びU-Planeデータに関するセキュリティ鍵は、例えば、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃであってもよい（Ｓ２９５）。
次に、ＮＧ−ＲＡＮ４８は、RRCメッセージ及びU-Planeデータの完全性保証に関するアルゴリズム（Int Algo）及び暗号化に関するアルゴリズム（Enc Algo）を含むAS SMCメッセージをＵＥへ送信する（Ｓ２９６）。
次に、ＵＥは、保持しているセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦからセキュリティ鍵ＫＡＮを導出する（Ｓ２９７）。さらに、ＵＥは、セキュリティ鍵ＫＡＮからセキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃを導出する（Ｓ２９８）。
次に、ＵＥは、ＮＧ−ＲＡＮ４８へUP SM Completeメッセージを送信する（Ｓ２９９）。
以上説明したように、図２１に示すAS Security Procedureを実施することによって、ＵＥとＮＧ−ＲＡＮとの間において伝送されるデータの暗号化及び完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＡＮからセキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃを、ＵＥと、コアネットワークに配置されている装置との間において共有することができる。
（実施の形態１０）
続いて、図２２を用いて実施の形態１０にかかる通信システムの構成例について説明する。図２２の通信システムは、ＵＥ（User Equipment）１０１、（Ｒ）ＡＮ（（Radio） Access Network）１０２、ＵＰＦ（User Plane Function）エンティティ１０３（以下、ＵＰＦ１０３とする）、ＡＭＦ（Access and Mobility Management Function）エンティティ１０４（以下、ＡＭＦ１０４とする）、ＳＭＦ（Session Management Function）エンティティ１０５（以下、ＳＭＦ１０５とする）、ＰＣＦ（Policy Control Function）エンティティ１０６（以下、ＰＦＣ１０６とする）、ＡＵＳＦ（Authentication Server Function）エンティティ１０７（以下，ＡＵＳＦ１０７とする）、ＵＤＭ（Unified Data Management）１０８、ＤＮ（Data Network）１０９、及びＡＦ（Application Function）エンティティ１１０（以下、ＡＦ１１０とする）を有している。
（Ｒ）ＡＮ１０２は、図１０のＮＧ−ＲＡＮ４８及びＮＧ−ＲＡＮ４９に相当する。ＵＰＦ１０３は、図１０のＵＰ−ＧＷ５０及びＵＰ−ＧＷ５１に相当する。ＡＭＦ１０４及びＳＭＦ１０５は、図１０のＣＰ−ＣＮ４６及びＣＰ−ＣＮ４７に相当する。ＡＵＳＦ１０７は、図１０のＡＵＳＦ４２に相当する。また、図２２に示されるように、図２２の通信システムは、各装置間もしくは各機能間において、ＮＧ１〜ＮＧ１５インタフェースが設定されている。
ＵＤＭ１０８は、加入者データ（UE SubscriptionもしくはSubscription information）を管理する。また、例えば、ＵＤＭ１０８は、ＡＲＰＦを実行するノード装置であってもよい。
続いて、図２３を用いて、ＡＲＰＦを実行するノード装置において実行されるＡＫＡアルゴリズムについて説明する。ＡＲＰＦを実行するノード装置は、例えばＵＤＭ１０８であってもよい。ＡＫＡアルゴリズムに入力されるパラメータとしてＫ、ＲＡＮＤ、ＳＱＮ（Sequence Number）、ＳＮＩＤ、及びＮＳＳＡＩが用いられる。さらに、ＡＫＡアルゴリズムにＫ、ＲＡＮＤ、ＳＱＮ（Sequence Number）、ＳＮＩＤ、及びＮＳＳＡＩが入力されると、ＡＵＴＮ＿ＡＲＰＦ、ＸＲＥＳ、及びＫＳＥＡＦが生成される。また、図２４には、ＵＥ１０１において実行されるＡＫＡアルゴリズムが示されている。ＵＥ１０１においても、ＡＲＰＦと同様に、パラメータとしてＫ、ＲＡＮＤ、ＳＱＮ（Sequence Number）、ＳＮＩＤ、及びＮＳＳＡＩが用いられる。また、ＵＥ１０１においては、ＡＫＡアルゴリズムを実行すると、ＡＵＴＮ＿ＵＥ、ＲＥＳ及びＫＳＥＡＦが生成される。また、図２３及び図２４の入力パラメータとして、network slice ID、tenant ID、SST (Slice/Service Type), SD (Slice Differentiator)を用いても良い。
続いて、図２５を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図２５の階層構造においては、ＮＧ−ＲＡＮ４８が、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦを用いてＫＡＮを導出する点において、図１１の階層構造と異なる。図２５の階層構造におけるその他の点については、図１１と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図２６を用いて図２５のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵の導出には、ＫＤＦ（Key Deriviation Function）が用いられる。セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦは、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ、ＳＳＴ（Slice/Service Type）、及びＳＤ（Slice Differentiator）が入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮは、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＣＭＦ及びCOUNTが入力されることによって導出される。また、図２６に示す全てのKDFに対して、SST、SD、NSSAI、network slice ID、tenant IDの値、或いはこれらの値を用いて導出された値を入力値として用いても良い。
セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｉｎｔは、ＫＤＦに、NAS-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＵＰは、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＳＣＭＦ、Counter、Time limit、及びData volumeが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｉｎｔは、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＵＰ、UP-int-algo、及びCounterが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｅｎｃは、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＵＰ、UP-enc-algo、及びCounterが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＡＮは、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ、NAS Uplink Count、及びRAN slice parametersが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔは、セキュリティ鍵ＫＡＮ及びRRC-int-algoが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃは、セキュリティ鍵ＫＡＮ及びRRC-enc-algoが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔは、セキュリティ鍵ＫＡＮ及びAN-UP-int-algoが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃは、セキュリティ鍵ＫＡＮ及びAN-UP-enc-algoが入力されることによって導出される。
続いて、図２７を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図２７の階層構造においては、ＡＭＦ１０４が、ＵＤＭ１０８から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＭＭ、セキュリティ鍵ＫＡＮ＿ｏｔｈｅｒ、セキュリティ鍵Ｋ３ＧＰＰ＿ＡＮ、及びセキュリティ鍵Ｋｎｏｎ−３ＧＰＰ＿ＡＮ、を生成する。さらに、ＡＭＦ１０４は、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＭＭから、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭ＿ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭ＿ｉｎｔを生成する。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭ＿ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭ＿ｉｎｔは、Mobility Managementに関連するＮＡＳメッセージの完全性保証及び暗号化に用いられる。
ＡＭＦ１０４は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦをＳＭＦ１０５、ＵＰＦ１０３、及び（Ｒ）ＡＮ１０２へ送信する。
ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＳＭを導出する。さらに、ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＳＭから、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｉｎｔを生成する。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｉｎｔは、Session Managementに関連するＮＡＳメッセージの完全性保証及び暗号化に用いられる。
ＵＰＦ１０３は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを導出する。さらに、ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＵＰから、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓ１ｅｎｃ及びＮＡＳメッセージの完全性保証処理に用いられるセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓ１ｉｎｔを生成する。さらに、ＵＰＦ１０３は、任意のセッションＮにおいて用いられるセキュリティ鍵として、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔを生成する。
（Ｒ）ＡＮ１０２は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨを導出する。さらに（Ｒ）ＡＮ１０２は、セキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨから、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔを生成する。
続いて、図２８を用いて図２７のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＭＭは、ＡＭＦ１０４において、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ及びCOUNTが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｉｎｔは、ＫＤＦに、NAS_MM-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＭＭが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS_MM-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＭＭが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＳＭは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ、ＳＳＴ及びＳＤが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭｉｎｔは、ＫＤＦに、NAS_SM-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＳＭが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS_SM-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＣＰ−ＣＮ＿ＳＭが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＵＰは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ、Counter、Time limit、及びData volumeが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｅｎｃは、図２６と同様の方法により導出されるため詳細な説明を省略する。
セキュリティ鍵ＫＡＮ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃは、図２６と同様の方法により導出されるため詳細な説明を省略する。また、セキュリティ鍵ＫＡＮ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃは、（Ｒ）ＡＮ１０２に相当するＮＧ−ＲＡＮ４８において導出される。
続いて、図２９を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図２９の階層構造においては、ＡＭＦ１０４が、ＵＤＭ１０８から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＡＮ＿ｏｔｈｅｒ、セキュリティ鍵Ｋ３ＧＰＰ＿ＡＮ、及びセキュリティ鍵Ｋｎｏｎ−３ＧＰＰ＿ＡＮ、を生成する。
ＡＭＦ１０４は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦをＳＭＦ１０５及び（Ｒ）ＡＮ１０２へ送信する。
ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭを生成する。さらに、ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭから、セキュリティ鍵ＫＵＰ、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭ＿ｉｎｔを生成する。さらに、ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＵＰから、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓ１ｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓ１ｉｎｔを生成する。さらに、ＳＭＦ１０５は、任意のセッションＮにおいて用いられるセキュリティ鍵として、セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓＮｉｎｔを生成する。
（Ｒ）ＡＮ１０２は、セキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨを生成する。さらに、（Ｒ）ＡＮ１０２は、セキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨから、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃ及びセキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔを生成する。
続いて、図３０を用いて図２９のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｉｎｔは、ＡＭＦ１０４において、ＫＤＦに、NAS_MM-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS_MM-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦにセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦ、ＳＳＴ及びＳＤが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭｉｎｔは、ＫＤＦに、NAS_SM-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS_SM-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭが入力されることによって導出される。
セキュリティ鍵ＫＵＰは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＳＭ、Counter、Time limit、及びData volumeが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＳｅｓｓｅｎｃは、図２６と同様の方法により導出されるため詳細な説明を省略する。
セキュリティ鍵ＫＡＮ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃは、図２６と同様の方法により導出されるため詳細な説明を省略する。また、セキュリティ鍵ＫＡＮ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｉｎｔ、セキュリティ鍵ＫＲＲＣｅｎｃ、セキュリティ鍵ＫＵＰｉｎｔ、及びセキュリティ鍵ＫＵＰｅｎｃは、（Ｒ）ＡＮ１０２に相当するＮＧ−ＲＡＮ４８において導出される。
続いて、図３１を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図３１の階層構造においては、ＵＤＭ１０８が、セキュリティ鍵Ｋから、ＣＫ（Cipher Key）及びＩＫ（Integrity Key）を導出する。さらに、ＵＤＭ１０８は、ＣＫ及びＩＥからセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦを導出する。さらに、図３１の階層構造においては、ＡＭＦ１０４が、ＵＤＭ１０８から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭを導出し、さらに、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭからセキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭｉｎｔ及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ-ＭＭｅｎｃを生成する点において、図２９の階層構造と異なる。図３１のその他の階層構造は、図２９と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３２を用いて図３１のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭは、ＡＭＦ１０４において、ＫＤＦに、COUNT及びセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｉｎｔは、ＡＭＦ１０４において、ＫＤＦに、NAS_MM-int-algo及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭが入力されることによって導出される。セキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭｅｎｃは、ＫＤＦに、NAS_MM-enc-algo及びセキュリティ鍵ＫＮＡＳ＿ＭＭが入力されることによって導出される。
ＳＭＦ１０５及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行されるセキュリティ鍵の導出は、図３０と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３３を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図３３の階層構造においてはＳＭＦ１０５が、ＡＭＦ１０４から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを生成する。その他のセキュリティ鍵の階層構造は、図２９と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３４を用いて図３３のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＵＰは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦに、Counter、Time limit、Data volume及びセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦが入力されることによって導出される。
ＳＭＦ１０５において実行される他のセキュリティ鍵の導出、さらに、ＡＭＦ１０４及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行されるセキュリティ鍵の導出は、図３０と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３５を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図３５の階層構造においてはＳＭＦ１０５が、ＡＭＦ１０４から受け取ったセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦからセキュリティ鍵ＫＵＰを生成する。また、ＳＭＦ１０５は、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭの導出を行わない。その他のセキュリティ鍵の階層構造は、図３１と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３６を用いて図３５のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＵＰは、ＳＭＦ１０５において、ＫＤＦに、Counter、Time limit、Data volume及びセキュリティ鍵ＫＳＥＡＦが入力されることによって導出される。また、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭは、ＳＭＦ１０５において導出されない。
ＡＭＦ１０４及びＮＧ−ＲＡＮ４８において実行されるセキュリティ鍵の導出は、図３２と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３７を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図３７の階層構造においてはＡＭＦ１０４が、導出したセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭを（Ｒ）ＡＮ１０２へ送信する。さらに、（Ｒ）ＡＮ１０２は、ＡＭＦ１０４から受け取ったセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭからセキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨを生成する。その他のセキュリティ鍵の階層構造は、図３５と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３８を用いて図３７のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。セキュリティ鍵ＫＡＮ／ＮＨは、（Ｒ）ＡＮ１０２に相当するＮＧ−ＲＡＮ４８において、ＫＤＦに、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭ、NAS Uplink Count、及びRAN slice parametersが入力されることによって導出される。
ＮＧ−ＲＡＮ４８において実行される他のセキュリティ鍵の導出、さらに、ＡＭＦ１０４及びＳＭＦ１０５において実行されるセキュリティ鍵の導出は、図３６と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図３９を用いて、図１１に示すセキュリティ鍵の階層構造の変形例について説明する。図３９の階層構造は、ＳＭＦ１０５が、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭの導出を行わない点において、図３３の階層構造と異なる。図３９のその他の階層構造は、図３３と同様であるため詳細な説明を省略する。
続いて、図４０を用いて図３９のセキュリティ鍵の階層構造におけるセキュリティ鍵の導出の流れについて説明する。図４０においては、ＳＭＦ１０５において、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭが導出されない点において、図３４のセキュリティ鍵の導出の流れと異なる。図４０のその他のセキュリティ鍵の導出の流れは、図３４と同様であるため詳細な説明を省略する。
上述の説明においては、ＡＭＦ１０４、ＳＭＦ１０５、ＵＰＦ１０３、及びＮＧ−ＲＡＮ４８等がセキュリティ鍵を導出することについて説明したが、各エンティティ（ノード装置）において導出するセキュリティ鍵と同じセキュリティ鍵が、ＵＥ１０１においても導出される。
図２３〜図４０において説明したセキュリティ鍵の階層構造及びセキュリティ鍵の導出の流れを用いることによって、例えば、セキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＳＭとセキュリティ鍵ＫＮＡＳ−ＭＭとを各々導出するために、ネットワークスライスとモビリティに関連する固有のパラメータ（Count）を用いることができる。
上述の実施の形態は、ハードウェアで構成される例として説明したが、これに限定されるものではない。本開示は、ＵＥ及び各装置における処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１６年１０月２６日に出願されたインド出願201611036774及び201611036775、並びに２０１７年１月２７日に出願されたインド出願201711003071を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０ 通信端末
１０＿１ 通信端末
２０ ネットワーク装置
２０＿１ コアネットワークシステム
３０ モバイルネットワーク
４１ ＡＲＰＦ
４２ ＡＵＳＦ
４３ ＳＥＡＦ
４４ ＳＣＭＦ
４５ ＳＣＭＦ
４６ ＣＰ−ＣＮ
４７ ＣＰ−ＣＮ
４８ ＮＧ−ＲＡＮ
４９ ＮＧ−ＲＡＮ
５０ ＵＰ−ＧＷ
５１ ＵＰ−ＧＷ
１０１ ＵＥ
１０２ （Ｒ）ＡＮ
１０３ ＵＰＦ
１０４ ＡＭＦ
１０５ ＳＭＦ
１０６ ＰＣＦ
１０７ ＡＵＳＦ
１０８ ＵＤＭ
１０９ ＤＮ
１１０ ＡＦ

Claims (23)

  1. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末と、
    モバイルネットワーク内に配置され、前記Attach Requestメッセージを受信するネットワーク装置と、を備え、
    前記ネットワーク装置は、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定する、通信システム。
  2. 前記ネットワーク装置は、
    前記通信端末と無線通信を行う無線装置であり、
    前記通信端末に関する認証処理を行い、前記モバイルネットワーク内に配置されるセキュリティ装置をさらに備え、
    前記無線装置は、
    前記Attach Requestメッセージを前記セキュリティ装置へ送信し、
    前記セキュリティ装置は、
    前記Attach Requestメッセージの完全性（integrity）を確認し、確認結果を前記無線装置へ送信する、請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記ネットワーク装置は、
    前記モバイルネットワーク内に含まれるコアネットワークに配置されるコアネットワーク装置であり、前記通信端末との間においてＡＫＡ（Authentication and Key Agreement）処理を実行することによって、セキュリティ鍵を導出し、前記セキュリティ鍵を用いて、前記Attach Requestメッセージの完全性を確認する、請求項１に記載の通信システム。
  4. 前記ネットワーク装置は、
    前記モバイルネットワーク内に含まれるコアネットワークに配置されるコアネットワーク装置であり、
    複数の前記ネットワーク装置において、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定する処理を分散する、請求項１に記載の通信システム。
  5. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末から前記Attach Requestメッセージを受信するように構成され、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定するように構成される、ネットワーク装置。
  6. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末から前記Attach Requestメッセージを受信し、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesを用いて、ネットワークスライシングによって分割された複数のコアネットワークのうち、前記NSSAIにおいて示されるコアネットワークに対する前記通信端末の接続を許可するか否かを判定する、認証方法。
  7. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末と、
    モバイルネットワーク内に配置され、前記Attach Requestメッセージを受信するネットワーク装置と、を備え、
    前記通信端末と前記ネットワーク装置とは、少なくとも前記NSSAIを入力として使用し、ＡＫＡ（Authentication and Key Agreement）処理を実行することによって、前記通信端末と前記ネットワーク装置とが同じセキュリティ鍵を導出する、通信システム。
  8. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を含むAttach Requestメッセージを送信する通信端末から前記Attach Requestメッセージを受信するように構成され、
    少なくとも前記NSSAIを入力として使用し、前記通信端末との間でＡＫＡ（Authentication and Key Agreement）処理を実行することによって、前記通信端末が導出するセキュリティ鍵と同じセキュリティ鍵を導出するように構成される、ネットワーク装置。
  9. NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を含むAttach Requestメッセージを、モバイルネットワーク内に配置されたネットワーク装置に送信するように構成され、
    少なくとも前記NSSAIを入力として使用し、前記ネットワーク装置との間でＡＫＡ（Authentication and Key Agreement）処理を実行することによって、前記ネットワーク装置が導出するセキュリティ鍵と同じセキュリティ鍵を導出するように構成される、通信端末。
  10. 通信端末と、
    前記通信端末に関するNAS Security Procedureを実行するコアネットワークシステムと、を備える通信システムであって、
    前記コアネットワークシステムは、
    前記NAS Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを用いてセキュリティ鍵を取得し、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を前記通信端末へ送信し、
    前記通信端末は、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を用いて前記セキュリティ鍵を取得する、通信システム。
  11. 前記コアネットワークシステムは、
    前記セキュリティ鍵から暗号鍵及び完全性保証鍵を取得し、前記暗号鍵及び前記完全性保証鍵を用いて実行される暗号アルゴリズム及び完全性保証アルゴリズムを前記通信端末へ送信し、
    前記通信端末は、
    前記暗号アルゴリズム及び前記完全性保証アルゴリズムを用いるために、NASプロトコルにおいて用いられる暗号鍵及び完全性保証鍵を取得する、請求項１０に記載の通信システム。
  12. 通信端末と、
    前記通信端末に関するUP Security Procedureを実行するコアネットワークシステムと、を備える通信システムであって、
    前記コアネットワークシステムは、
    前記UP Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を用いてセキュリティ鍵を取得し、前記セキュリティ鍵を用いて、ユーザデータを転送するセッションにおいて用いられるユーザプレーン用暗号鍵及びユーザプレーン用完全性保証鍵を取得し、前記ユーザプレーン用暗号鍵及び前記ユーザプレーン用完全性保証鍵を用いて実行されるアルゴリズムを前記通信端末へ送信し、
    前記通信端末は、
    前記アルゴリズムを用いるために、前記コアネットワークシステムにおいて取得された前記UP Security Procedureに関する前記セキュリティ鍵を取得する、通信システム。
  13. NAS Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを用いてセキュリティ鍵を取得する鍵生成部と、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を通信端末へ送信する通信部と、を備えるセキュリティ装置。
  14. UP Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を用いてセキュリティ鍵を取得し、前記セキュリティ鍵を用いて、ユーザデータを転送するセッションにおいて用いられるユーザプレーン用暗号鍵及びユーザプレーン用完全性保証鍵を取得する鍵生成部と、
    前記ユーザプレーン用暗号鍵及び前記ユーザプレーン用完全性保証鍵を用いて実行されるアルゴリズムを前記通信端末へ送信する通信部と、を備えるセキュリティ装置。
  15. コアネットワークシステムからNSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesに関連する情報を受信する通信部と、
    NAS Security Procedureにおいて、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を用いてセキュリティ鍵を取得する鍵生成部と、を備える通信端末。
  16. コアネットワークシステムから、UP Security Procedureにおいて、ユーザプレーン用暗号鍵及びユーザプレーン用完全性保証鍵を用いて実行されるアルゴリズムを受信する通信部と、
    前記アルゴリズムを用いるために、前記コアネットワークシステムにおいて取得された前記ユーザプレーン用暗号鍵及び前記ユーザプレーン用完全性保証鍵を取得する鍵生成部と、を備える通信端末。
  17. NAS Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesを用いてセキュリティ鍵を取得し、
    前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を通信端末へ送信する、コアネットワークシステムにおける通信方法。
  18. セキュリティ装置からNSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）に及びUE（User Equipment） Security Capabilitiesに関連する情報を受信し、
    NAS Security Procedureにおいて、前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報を用いてセキュリティ鍵を取得する、通信端末における通信方法。
  19. UP Security Procedureにおいて、NSSAI（Network Slice Selection Assistance Information）を用いてセキュリティ鍵を取得し、
    前記セキュリティ鍵を用いて、ユーザデータを転送するセッションにおいて用いられるユーザプレーン用暗号鍵及びユーザプレーン用完全性保証鍵を取得し、
    前記ユーザプレーン用暗号鍵及び前記ユーザプレーン用完全性保証鍵を用いて実行されるアルゴリズムを通信端末へ送信する、コアネットワークシステムにおける通信方法。
  20. コアネットワークシステムから、UP Security Procedureにおいて、ユーザプレーン用暗号鍵及びユーザプレーン用完全性保証鍵を用いて実行されるアルゴリズムを受信し、
    前記アルゴリズムを用いるために、前記コアネットワークシステムにおいて取得された前記ユーザプレーン用暗号鍵及び前記ユーザプレーン用完全性保証鍵を取得する、通信端末における通信方法。
  21. 前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報は、NAS Security Mode Commandメッセージである、請求項１０に記載の通信システム。
  22. 前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報は、NAS Security Mode Commandメッセージである、請求項１３に記載のセキュリティ装置。
  23. 前記NSSAI及び前記UE Security Capabilitiesに関連する情報は、NAS Security Mode Commandメッセージである、請求項１５に記載の通信端末。
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