KR100886592B1 - 데이터 프로세싱 시스템의 보안 방법 및 장치 - Google Patents

데이터 프로세싱 시스템의 보안 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

보안 전송을 위한 방법 및 장치. 각 사용자에게는 등록 키가 제공된다. 장시간 업데이트되는 브로드캐스트 키는 등록 키를 이용하여 암호화되며 사용자에게 주기적으로 제공된다. 단시간 업데이트되는 키는 브로드캐스트 키를 이용하여 암호화되며 사용자에게 주기적으로 제공된다. 그 다음 브로드캐스트는 단기 키를 이용하여 암호화되는데, 사용자는 단기 키를 이용하여 브로드캐스트 메시지를 해독화한다.
Figure R1020037012794
보안 전송, 등록 키, 암호화, 해독화

Description

데이터 프로세싱 시스템의 보안 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SECURITY IN A DATA PROCESSING SYSTEM}
배경
35 U.S.C. 제120조하에서의 우선권 주장
본 특허출원은 본 양수인에게 양도되고 여기에 참조하는 2001년 3월 28일자 미국 가출원 제 60/279,970 호의 우선권을 주장한다.
계류중인 특허 출원에 대한 참조
본 발명은 미국 특허청에 대한 다음의 특허출원과 관련된다.
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010439 를 갖는 Nikolai Leung의 "METHOD AND APPARATUS FOR OVERHEAD MESSAGING IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM";
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010437 를 갖는 Nikolai Leung의 "METHOD AND APPARATUS FOR OUT-OF-BAND TRANSMISSION OF BROADCAST SERVICE OPTION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM";
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010438 를 갖는 Nikolai Leung의 "METHOD AND APPARATUS FOR BROADCAST SIGNALING IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM";
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010498 를 갖는 Raymond Hsu의 "METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMISSION FRAMING IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM";
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010499 를 갖는 Raymond Hsu의 "METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSPORT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"; 및
이와 동시에 출원되고 본 양수인에게 양도되어, 명백하게 여기에 참조로서 포함되는, Attorney Docket No. 010500 를 갖는 Raymond Hsu의 "METHOD AND APPARATUS FOR HEADER COMPRESSION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM".
분야
본 발명은 일반적으로 데이터 프로세싱 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 데이터 프로세싱 시스템의 보안을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
배경
통신 시스템을 포함하여 데이터 프로세싱 및 정보 시스템의 보안은 다른 소정 기준 (criteria) 의 충분성 (plethora) 뿐만 아니라 가측성, 공정성, 정확도, 비밀성, 운영성에도 기여한다. 암호화 또는 일반적인 분야의 암호기법이 전자 상거래, 무선 통신, 브로드캐스트에 이용되고 있으며, 무한한 범위의 애플리케이션을 갖는다. 전자 상거래에서, 암호화는 금융 트랜잭션 (transaction) 의 범죄를 방지하고 확인하는데 이용된다. 데이터 프로세싱 시스템에서, 암호화는 관계자의 신원을 확인하는데 이용된다. 또한, 암호화는 해킹을 방지하고, 웹 페이지를 보호하며, 비밀 문서로의 접근을 방지한다.
종종 암호 시스템 (cryptosystem) 이라 하는 비대칭 (asymmetric) 암호화 시스템은 메시지를 암호화하고 해독화하기 위해 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 이용한다. 이에 비해, 비대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화하는데 제 1 키 (즉, 공개 키 ; public key) 를 이용하고, 이를 해독화하는데는 다른 키 (즉, 개인 키 ; private key) 를 이용한다. 또한, 비대칭 암호 시스템은 공개 키 암호 시스템이라고도 한다. 문제는, 대칭 암호 시스템에서, 송신자로부터 수신자로의 비밀 키에 대해 보안을 제공하는 것에 있다. 또한, 키 또는 다른 암호화 메커니즘이 빈번하게 업데이트되는 경우에도 문제가 발생한다. 데이터 프로세싱 시스템에서, 키를 안전하게 업데이트하는 방법은 프로세싱 타임, 메모리 저장 및 다른 프로세싱 오버헤드를 초래한다. 무선 통신 시스템에서, 키를 업데이트하는 것은 전송에 이용되는 유효 밴드폭을 이용한다.
종래 기술은, 큰 그룹의 이동국이 암호화된 브로드캐스트에 액세스하도록 하기 위해, 이들에 대한 키를 업데이트하는 방법을 제공하지 않는다. 따라서, 데이터 프로세싱 시스템에서 키들을 업데이트하는 안전하고 효율적인 방법이 필요하다. 또한, 무선 통신 시스템에서 키들을 업데이트하는 안전하고 효율적인 방법이 필요하다.
요약
여기에서 개시된 실시형태는 데이터 프로세싱 시스템에서의 보안 방법을 제공함으로써 전술한 필요성을 해결한다.
일 태양에서, 보안 전송 방법은, 전송 참여자에 고유한 등록 키를 결정하는 단계, 제 1 키를 결정하는 단계, 등록 키로 제 1 키를 암호화하는 단계, 제 2 키를 결정하는 단계, 제 1 키로 제 2 키를 암호화하는 단계, 및 제 1 키와 제 2 키를 업데이트하는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 전송의 보안 수신 방법은, 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 단계, 제 1 키를 수신하는 단계, 등록 키로 제 1 키를 해독화하는 단계, 제 2 키를 수신하는 단계, 제 1 키로 제 2 키를 해독화하는 단계, 정보의 브로드캐스트 스트림을 수신하는 단계; 및 제 2 키를 이용하여 정보의 브로드캐스트 스트림을 해독화하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에서, 브로드캐스트 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템은, 수신 회로, 브로드캐스트 메시지를 해독화하는 단기 키 (short-time key) 를 리커버링하는 사용자 식별 유닛 및, 단기 키를 적용하여 브로드캐스트 메시지를 해독화하는 이동 장비 유닛 (mobile equipment unit) 을 포함하는 인프라스트럭처 소자 (infrastructure element) 를 갖는다. 사용자 식별 유닛은 키 정보를 해독화하는 프로세싱 유닛 및 등록 키를 저장하는 메모리 저장 유닛을 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1A 는 암호 시스템 (cryptosystem) 의 도면이다.
도 1B 는 대칭적 암호 시스템의 도면이다.
도 1C 는 비대칭적 암호 시스템의 도면이다.
도 1D 는 PGP 암호화 시스템 (encryption system) 의 도면이다.
도 1E 는 PGP 해독화 시스템 (decrpytion system) 의 도면이다.
도 2 는 복수개의 사용자를 지원하는 확산 스펙트럼 통신 시스템의 도면이다.
도 3 은 브로드캐스트 전송을 지원하는 통신 시스템의 블록도이다.
도 4 는 무선 통신 시스템의 이동국의 블록도이다.
도 5 는 브로드캐스트 액세스를 제어하는데 이용되는 이동국내에서 키를 업데이트하는 것을 설명하는 모델이다.
도 6 은 UIM 내의 암호화 동작을 설명하는 모델이다.
도 7A 내지 도 7D 는 브로드캐스트 전송을 지원하는 무선 통신 시스템의 보안 암호화를 구현하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7E 는 브로드캐스트 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 옵션에 대한 키 업데이트 주기의 타이밍도이다.
도 8A 내지 도 8D 는 브로드캐스트 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 암호화 방법에 대한 애플리케이션을 나타낸다.
상세한 설명
여기에서, "예시적인" 이라는 단어는 "예, 보기, 또는 설명으로 이용되는" 을 의미하는 것으로 사용된다. 여기에서 "예시적인" 것으로 설명되는 어떤 실시형태가 반드시 다른 실시형태 이상으로 바람직하거나 이점을 갖도록 구성될 필요는 없다.
무선 통신 시스템은 음성, 데이터 등의 다양한 타입의 통신을 제공하는데 널리 이용된다. 이들 시스템은 CDMA (code division multiple access), TDMA (time division multiple access), 또는 몇가지 다른 변조 기술에 기초할 수 있다. CDMA 시스템은 증대된 시스템 용량을 포함하여, 다른 타입의 시스템에 비해 몇가지 이점을 제공한다.
시스템은, 여기에서 IS-95 표준이라 하는 "TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", 여기에서 3GPP 라 하는 "3rd Generation Partnership Project" 로 명명된 컨소시엄에 의해 제공되며, Nos. 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 와 3G TS 25.214, 3G TS 25.302 를 포함하는 한 세트의 문서에 구체화되어 있는, 여기에서 WCDMA 표준이라 하는 표준, 여기에서 3GPP2 라 하는 "3rd Generation Partnership Project 2" 라는 컨소시엄에 의해 제공되는 표준 및, 이전에 IS-2000 MC 라 했던, 여기에서는 cdma2000 표준이라 하는 TR-45.5 와 같은 하나 이상의 표준을 지원하도록 설계될 수 있다. 전술된 이 표준들은 여기에서 명백하게 참조로서 포함한다.
각각의 표준은 기지국으로부터 이동장치로의 또는 그 역으로의 전송을 위한 데이터 프로세싱을 정의한다. 예시적인 실시형태로서, 다음에서는 cdma2000 시스템에 따른 확산 스펙트럼 통신 시스템을 고려한다. 다른 실시형태는 다른 표준/시스템을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태는 여기에서 개시된 보안 방법을 암호 시스템을 이용하는 임의 타입의 데이터 프로세싱 시스템에 적용할 수 있다.
암호 시스템은 메시지를 가장함 (disguishing) 으로써, 특정 그룹의 사용자가 메시지를 추출하도록 하는 방법이다. 도 1A 는 기본적인 암호 시스템 (10) 을 나타낸다. 암호화는 암호 시스템을 형성하고 이용하는 기술이다. 암호분석은 암호 시스템을 해독하는, 즉, 메시지로의 액세스가 허용되는 소정의 사용자 그룹 내에 있지 않을 때 메시지를 수신하고 이해하는 기술이다. 원본 메시지를 평문 (plaintext) 메시지 또는 평문이라 한다. 암호화된 메시지는 암호문 (ciphertext) 이라 하며, 암호화는 평문을 암호문으로 변환하는 임의의 방법을 포함한다. 해독화는 암호문을 평문으로 변환하는, 즉, 원본 메시지로 리커버링하는 임의의 방법을 포함한다. 도 1A 에 나타낸 바와 같이, 평문 메시지는 암호화되어 암호문을 형성한다. 다음으로, 암호문은 수신되고 해독화되어 평문을 리커버링한다. 평문 및 암호문이라는 용어는 일반적으로 데이터를 나타내지만, 암호화의 개념은 디지털 형태로 제공되는 오디오 및 비디오 데이터를 포함하는 어떠한 디지털 정보에도 적용될 수 있다. 여기에서 제공되는 본 발명의 설명은 암호화 기술 (art of cryptography) 과 관련하여 평문 및 암호문이라는 용어를 사용하지만, 이들 용어가 다른 형태의 디지털 통신을 배제하는 것은 아니다.
암호 시스템은 비밀에 기초한다. 그룹 외부의 엔티티 (entity) 가 아주 많은 양의 리소스 (resources) 없이 비밀을 획득할 수 없다면, 엔티티들의 그룹은 비밀을 공유하는 것이다. 이러한 비밀은 엔티티의 그룹들 사이에서 보안 연계 (security association) 의 기능을 한다.
암호 시스템은 알고리즘의 집합일 수 있는데, 이 경우, 각각의 알고리즘은 라벨링되고 이 라벨은 키라 명명된다. 흔히 암호 시스템이라 하는 대칭적 암호화 시스템은 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 이용하여 메시지를 암호화하고 해독화한다. 대칭적인 암호화 시스템 (20) 을 도 1B 에 나타내는데, 이 경우, 암호화 및 해독화 모두는 동일한 개인 키를 이용한다.
반대로, 비대칭적 암호화 시스템은 제 1 키 (즉, 공개 키) 를 이용하여 메시지를 암호화하고 상이한 키 (즉, 개인 키) 를 이용하여 이를 해독화한다. 도 1C 는 1 개의 키가 암호화를 위해 제공되고 두번째 키가 해독화를 위해 제공되는 비대칭 암호화 시스템 (30) 을 나타낸다. 또한, 비대칭 암호 시스템은 공개 키 암호 시스템이라고도 한다. 공개 키는 공개되어 임의의 메시지를 암호화하는데 이용되지만, 공개 키에 의해 암호화된 메시지를 해독화하는데는 개인 키 만이 이용될 수 있다.
문제는, 대칭적 암호 시스템에서, 송신자로부터 수신자로 비밀 키에 대한 보안을 제공하는 것에 존재한다. 일 해법으로, 전달 수단 (courier) 이 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있으며, 또는, 보다 효과적이고 신뢰성을 갖는 해법으로서 이하에서 설명되는 Rivest, Shamir 및 Adleman (RSA) 에 의해 정의된 공개 키 암호 시스템을 이용할 수도 있다. RSA 시스템은 Pretty Good Privacy (PGP) 라 하는 흔히 이용되는 보안 장치에 이용되는데, 이하에서 보다 상세히 설명한다. 예를 들어, 초기에 기록된 암호 시스템은 알파벳의 각 문자를 n 번 시프트함으로써 평문의 문자를 변경했는데, 이 경우, n 은 소정의 정수값이다. 이러한 방식에서, "A" 는 "D" 등으로 교체되는데, 이 경우, 소정의 암호화 방식은 복수개의 상이한 "n" 값을 포함할 수 있다. 이러한 암호화 방식에서는, "n" 이 키이다. 의도된 수신자에게는 암호문이 수신되기 전에 암호화 방식이 제공된다. 이런 식으로, 키를 알고 있는 자만이, 암호문을 해독화하여 평문으로 리커버링할 수 있어야 한다. 그러나, 암호화 지식에 의해 키를 계산함으로써, 의도되지 않은 자가 개입하여 암호문을 해독화함으로써 보안 문제를 유발할 수 있다.
보다 복잡하고 정교한 암호 시스템은 의도되지 않은 자로부터의 인터셉션 (interception) 및 해독을 방지하는 전략적 키들을 이용한다. 전형적인 암호 시스템은 다음과 같은 암호화 함수 (E) 및 해독화 함수 (D) 를 이용한다.
D_K(E_K(P)) = P (임의의 평문 P 에 대해)
공개 키 암호 시스템에서, E_K 는 공지된 "공개 키" Y 로부터 용이하게 계산되며, Y 는 K 로부터 계산된다. Y 가 공개되었으므로, 누구든지 메시지를 암호화할 수 있다. 해독화 함수 D_K 는 공개 키 Y 로부터 계산되지만, 개인 키 K 를 알고 있어야 한다. 개인 키 K 없이는, 의도되지 않은 수신자가 이렇게 생성된 암호문을 해독화할 수 없다. 이런 식으로, 오직 K 를 생성했던 수신자만이 메시지를 암호화할 수 있다.
RSA 는 Rivest, Shamir 및 Adleman 에 의해 정의된 공개 키 암호 시스템이다. 일례로서, 평문을 2512 까지의 양의 정수로 생각한다. 키는, 256 비트 소수로서 주어진 p, 258 비트 소수로 주어진 q 및, (de-1) 이 (p-1)(q-1) 로 나누어질 수 있는 큰 수의 d 와 e 를 갖는 쿼드러플 (quadruples ; (p,q,e,d)) 이다. 또한, 암호 함수는 다음과 같이 정의된다.
E_K(P) = Pe mod pq, D_K(C) = Cd mod pq
E_K 는 (pq, e) 쌍으로부터 용이하게 계산되는 반면, (pq, e) 쌍으로부터 D_K 를 계산하기 위한 공지된 간단한 방법은 없다. 따라서, K 를 발생시키는 수신자는 (pq, e) 를 공개할 수 있다. 비밀 메시지를 수신자에게 송신할 수 있는데, 그가 이 메시지를 읽을 수 있는 사람이기 때문이다.
PGP 는 대칭 및 비대칭 암호화로부터의 특징들을 조합한다. 도 1D 및 도 1E 는 PGP 암호 시스템 (50) 을 나타내는데, 여기에서 평문 메시지가 암호화되고 리커버링된다. 도 1D 에서, 평문 메시지는 모뎀 전송 시간 및 디스크 공간을 절약하기 위해 압축된다. 압축은, 암호화 및 해독화 프로세싱에 또 하나의 변환 레벨 (level of translation) 을 추가함으로써, 암호 시스템의 보안을 강화시킨다. 대부분의 암호 분석 기술은 평문에서 발견되는 패턴을 이용하여 암호문을 분해한다. 압축은 평문에서 이들 패턴을 감소시켜, 암호 분석에 대한 저항성을 향상시킨다. 일 실시형태에서는 압축하기에 너무 짧거나 잘 압축되지 않는 평문 또는 다른 메시지는 압축하지 않는다.
다음으로, PGP 는 세션키를 발생시키는데, 이는 단지 1 회용 (one-time-only) 비밀 키이다. 이 키는, 마우스의 불규칙적인 이동 및 타이핑 동안의 키 스트로크와 같은 임의의 랜덤 이벤트(들)로부터 생성될 수 있는 불규칙적인 숫자이다. 세션키는 보안 암호화 알고리즘에 작용하여 평문을 암호화함으로써 암호문을 생성시킨다. 데이터가 암호화되면, 세션키는 수신자의 공개 키로 암호화된다. 공개 키-암호화된 세션키는 암호문과 함께 수신자에게 전송된다.
해독화의 경우, 도 1E 에 나타낸 바와 같이, 수신자의 PGP 사본은 개인 키를 이용하여 임시적 세션키를 리커버링한 다음, PGP 가 통상적으로 암호화된 암호문을 해독화하는데 이용한다. 암호화 방법의 조합은 공개 키 암호화의 편의성 및 대칭적 암호화의 속도면에서 이점을 갖는다. 통상, 대칭적 암호화는 공개 키 암호화보다 훨씬 빠르다. 다음으로, 공개키 암호화는 키 분배 및 데이터 전송 문제에 대한 해법을 제공한다. 조합될 경우, 어떠한 보안의 희생없이도, 성능과 키 분포가 향상된다.
키는 암호화 알고리즘에 작용하여 특정한 암호문을 생성하는 값이다. 키는 기본적으로 매우 큰 숫자들이다. 키 사이즈는 비트로 측정된다. 공개 키 암호화에서, 보안은 키 사이즈에 따라 증가하지만, 일반적으로 공개 키 사이즈와 대칭적 암호화 개인 키 사이즈가 관련되는 것은 아니다. 공개 키와 개인 키가 수학적으로 관련되긴 하지만, 공개 키만 주어진 상태에서 개인 키를 유도하는데는 어려움이 있다. 충분한 시간과 계산력이 주어진다면 개인 키를 획득할 수 있으며, 키 사이즈의 선택이 중요한 보안 문제가 된다. 빠른 프로세싱을 위해 키 사이즈는 충분히 작게 유지하면서, 안전한 큰 키를 갖는 것이 목적이다. 추가적인 고려 사항은 예상되는 인터셉터 (interceptor), 특히, 제 3 자에게 중요한 메시지가 무엇이며, 해독화를 위해 제 3 자가 얼마나 많은 리소스를 가져야 하는가이다.
키가 클수록 더 긴 타임 주기 동안 암호적으로 안전할 것이다. 키는 암호화된 형태로 저장된다. 특히, PGP 는 키를 2 개의 파일에 저장하는데, 하나는 공개 키에 대한 파일이고 또 하나는 개인 키에 대한 파일이다. 이들 파일은 키링 (keyring) 이라 한다. 애플리케이션에서, PGP 암호화 시스템은 목적 수신자의 공개 키를 송신자의 공개 키링에 추가한다. 이러한 송신자의 개인 키는 송신자의 개인 키링에 저장된다.
상기 일례들에서 설명한 바와 같이, 암호화 및 해독화에 이용되는 키를 분배하는 방법은 복잡할 수 있다. 먼저, "키 교환 문제" 는, 송신자와 수신자 모두가 암호화 및 해독화를 각각 수행할 수 있으며, 양방향 통신의 경우에는, 송신자와 수신자 모두가 메시지를 암호화하고 해독화할 수 있도록, 키들이 교환되는 것을 보장하는 것과 관련이 있다. 또한, 키 교환은 의도되지 않은 제 3 자에 의한 인터셉션을 배제하도록 수행되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 추가적인 고려사항은 메시지가 제 3 자가 아니라 의도된 송신자에 의해 암호화되었다는 확인을 수신자에게 제공하는 인증이다. 개인키 교환 시스템에서, 키들은 비밀스럽게 교환되어, 성공적인 키 교환과 유효 인증에 대해 향상된 보안을 제공한다. 개인키 암호화 방식은 인증을 암시적으로 제공한다. 개인키 암호 시스템에서의 기본적인 가정은, 오직 의도된 송신자만이 의도된 수신자에게 전달되는 메시지를 암호화할 수 있는 키를 갖는다는 것이다. 공개-키 암호화 방법은 '키-교환 문제'의 중요한 측면, 특히, 키가 교환되는 동안, 수동적인 도청 (passive eavesdropper) 의 존재를 이용하는 해석에 대한 저항성도 해결하긴 하지만, 이들이 키 교환과 관련된 모든 문제를 해결하는 것은 아니다. 특히, (메시지를 암호화하기에 충분한) 키를 소유하는 것만으로는 송신자의 특별한 고유 신원에 대한 증거가 되지 않으며 대응하는 해독화 키를 소유하는 것만으로는 수신자의 신원을 확립하기에 충분하지 않은 것과 같이, 키들은 '공개 지식' (특히, RSA 에 대해) 으로 간주되기 때문에, 몇가지 다른 메커니즘은 인증을 제공하는 것이 바람직하다.
하나의 해법은, 때때로 신뢰 인증 (trusted authority), 확인 인증 (certificate authority), 또는 제 3 자 위탁 에이전트 (escrow agent) 라 하는, 열거된 키들이 실제로 소정 엔티티에 대한 것이라는 것을 보장하는 키 분배 메커니즘을 개발하는 것이다. 통상, 인증은 실제로 키를 생성하는 것은 아니지만, 송신자와 수신인에 의한 참조를 위해 유지되고 통보되는 키들의 리스트와 관련되는 신원들이 정확하고 확실한 것임을 보장한다. 다른 방법은 서로의 키들을 분배하고 추적하며 비형식적으로 분배된 방식을 신뢰하기 위해 사용자에게 의존한다. RSA 하에서, 사용자가 암호화된 메시지에 추가하여 이들의 신원에 대한 증거를 송신하고자 한다면, 개인 키로 서명을 암호화한다. 송신자만이 비밀 키의 이용에 의해 평문을 암호화할 수 있었던 것과 같이, 수신자는 정보가 해독화되는 것을 확인하는데 RSA 알고리즘을 반대로 이용할 수 있다. 통상, 암호화된 "서명" 은 비밀 메시지에 고유한 수학적인 "표시 (summary)" 을 포함하는 "메시지 요약 (message digest)" 이다 (서명이 복수개 메시지에 대해 정적인 경우라면, 한번 알고 있었던 이전의 수신자가 이를 거짓으로 이용할 수 있다). 이런 식으로, 이론적으로는, 메시지의 송신자만이 그 메시지에 대해 유효한 서명을 생성함으로써, 수신자에 대해 이를 인증하게 된다.
종종, 메시지 요약은 암호화 해시 (hash) 함수를 이용하여 계산된다. 암호화 해시 함수는, 입력의 길이에 상관없이, 임의의 입력으로부터 (고정된 비트 수의) 값을 계산한다. 암호 해시 함수의 한가지 특징은; 출력값이 주어지면, 그 출력을 생성할 입력을 결정하는 것이 계산적으로 어렵다는 것이다. 암호화 해시 함수의 예로는, FIPS PUBS (Federal Information Processing Standard Publication) 에 의해 보급되고 국립 표준 기술 기구에 의해 발행된 "Secure Hash Standard", FIPS PUB 180-1 에 설명된 바와 같은 SHA-1 을 들 수 있다.
도 2 는 다수의 사용자를 지원하며 적어도 본 발명의 몇몇 태양과 실시형태를 구현할 수 있는 통신 시스템 (100) 의 일례이다. 임의의 다양한 알고리즘과 방법이 시스템 (100) 에서의 전송을 스케줄링하는데 이용될 수 있다. 시스템 (100) 은 복수개 셀 (102A 내지 102G) 에 대한 통신을 제공하는데, 각각의 셀은 대응되는 기지국 (104A 내지 104G) 에 의해 각각 서비스된다. 예시적인 실시형태에서, 몇몇 기지국 (104) 은 복수개의 수신 안테나를 가지며, 다른 기지국은 단 하나의 수신 안테나를 갖는다. 이와 유사하게, 몇몇 기지국 (104) 은 복수개의 전송 안테나를 가지며, 나머지 기지국은 단일 전송 안테나를 갖는다. 전송 안테나와 수신 안테나의 조합에는 제한이 없다. 따라서, 기지국 (104) 은 복수개의 전송 안테나와 1 개의 수신 안테나, 또는 복수개의 수신 안테나와 1 개의 전송 안테나, 또는 1 개 또는 복수개의 전송 및 수신 안테나를 가질 수 있다.
커버리지 영역내의 터미널 (106) 들은 고정 (즉, 정지) 되어 있거나 이동할 수 있다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 다양한 터미널들 (106) 이 시스템 전반에 걸쳐서 분산되어 있다. 각 터미널 (106) 은, 예를 들어, 소프트 핸드오프가 사용되는지 여부 또는 터미널이 복수의 기지국들로부터 복수의 전송을 (동시에 또는 순차적으로) 수신하도록 설계되고 동작하는지 여부에 따라, 임의의 소정 순간에 다운링크 및 업링크 상에서 적어도 하나의 기지국 (104) 과 허용가능하게는 더 많은 기지국 (104) 과 통신한다. CDMA 통신 시스템의 소프트 핸드오프는 당해 분야에 공지되어 있으며, 본 발명의 양수인에게 양도되며, "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 이라는 명칭의 미국 특허 제 5,101,501 호에 상세히 개시되어 있다.
다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 지칭하며, 업링크는 터미널로부터 기지국으로의 송신을 지칭한다. 예시적인 실시형태에서, 일부 터미널 (106) 은 복수의 수신 안테나를 가지며, 그 밖의 것은 단지 하나의 수신 안테나를 가진다. 도 2 에서, 기지국 (104A) 은 다운링크에 의해 데이터를 터미널 (106A 및 106J) 로 송신하고, 기지국 (104B) 은 데이터를 터미널 (106B 및 106J) 로 송신하며, 기지국 (104C) 은 데이터를 터미널 (106C) 로 송신한다.
무선 데이터 전송 및 무선 통신 기술에 의해 이용가능한 서비스 확장에 대한 요구의 증가로 인해 특정 데이터 서비스가 발전되었다. 이러한 서비스의 하나를 HDR (High Data Rate) 이라 한다. 예시적인 HDR 서비스가 "the HDR specification" 으로 지칭되는 "EIA/TIA-IS856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" 에 제안되어 있다. 통상, HDR 서비스는 무선 통신 시스템에서 데이터의 패킷을 전송하는 효율적인 방법을 제공하는 음성 통신 시스템에 오버레이된다. 전송되는 데이터량 및 전송 횟수가 증가함에 따라, 무선 전송에 이용할 수 있는 제한된 대역폭이 중요한 리소스가 된다. 따라서, 이용가능한 대역폭을 최적으로 사용하는, 통신 시스템에서의 전송을 스케줄링하는 효과적이고 적절한 방법이 필요하다. 예시적인 실시형태에서, 도 2 에 나타낸 시스템 (100) 은 HDR 서비스를 가지는 CDMA 형 시스템과 일치한다.
일 실시형태에 따르면, 시스템 (100) 은 HSBS (High-Speed Broadcast Service) 로 지칭되는 고속 멀티미디어 브로드캐스트 서비스를 지원한다. HSBS 에 대한 애플리케이션의 예로는 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍을 들 수 있다. HSBS 서비스는 IP (Internet Protocol) 에 기초하는 패킷 데이터 서비스이다. 예시적인 실시형태에 따르면, 서비스 제공자는 사용자들에게 고속 브로드캐스트 서비스의 이용가능성을 알려준다. HSBS 서비스를 원하는 사용자들은 그 서비스를 수신하는 것에 동의하여, 광고, SMS (Short Management System), WAP(Wireless Application Protocol) 등을 통하여 브로드캐스트 서비스 스케줄을 알 수도 있다. 이동 사용자들은 MS (Mobile Station) 라 한다. 기지국 (BS) 은 오버헤드 메시지로 HSBS 관련 파라미터들을 송신한다. MS 가 브로드캐스트 세션을 수신하고자 할 경우, MS 는 오버헤드 메시지들을 판독하고 적절한 구성들을 습득한다. 그 후, MS 는 HSBS 채널을 포함하는 주파수로 동조되어 브로드캐스트 서비스 컨텐츠를 수신한다.
고려 중인 서비스는 고속 멀티미디어 브로드캐스트 서비스이다. 이 서비스는 본 명세서에서 HSBS (High-Speed Brodcast Service) 로 지칭된다. 이러한 일례의 하나가 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍이다. 이러한 서비스는 IP 에 기초한 패킷 데이터 서비스일 수 있다.
서비스 제공자는 사용자들에게 이러한 고속 브로드캐스트 서비스의 이용가능성을 알려준다. 이러한 서비스를 소망하는 이동국 사용자들은 이러한 서비스를 수신하는 것에 동의하여, 광고, SMS, WAP 등을 통하여 브로드캐스트 서비스 스케줄을 알 수도 있다. 기지국들은 오버헤드 메시지들로 브로드캐스트 서비스 관련 파라미터들을 전송한다. 브로드캐스트 세션을 청취하고자 하는 이동국들은 이러한 메시지들을 판독하여 적절한 구성을 결정하고, 고속 브로드캐스트 채널을 포함하는 주파수로 동조하여, 브로드캐스트 서비스 컨텐츠를 수신하기 시작한다.
프리 액세스 (free access), 제어된 액세스, 및 부분적으로 제어된 액세스를 포함하는, 몇가지 가능한 HSBS 서비스용 가입/수익 (subscription/revenue) 모델들이 있다. 프리 액세스의 경우, 서비스를 수신하는 이동국들에 의해 어떠한 가입이 요구되지 않는다. BS 는 암호화 없이 컨텐츠를 브로드캐스트하고, 관련 이동국들은 그 컨텐츠를 수신할 수 있다. 서비스 제공자를 위한 수익은 브로드캐스트 채널에 전송될 수 있는 광고들을 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 최신 영화 클립들이, 그에 대해 서비스 제공자에게 돈을 지불한 스튜디오로 전송될 수 있다.
제어된 액세스의 경우, MS 사용자들은 서비스에 가입하고, 브로드캐스트 서비스를 수신하기 위해 해당되는 요금을 지불한다. 비가입 사용자들은 HSBS 서비스를 수신할 수 없다. 제어된 액세스는 가입된 사용자들만이 컨텐츠를 해독할 수 있도록 HSBS 송신/컨텐츠를 암호화함으로써 달성될 수 있다. 이는 공중 암호키 교환 과정들을 이용할 수도 있다. 이러한 방식은 강한 보안을 제공하며 서비스 도용을 방지한다.
부분적으로 제어된 액세스로 지칭되는 하이브리드 액세스 방식 (hybrid access scheme) 은 암호화된 가입-기반 서비스로서의 HSBS 서비스에 단속적인 비암호화 광고 전송을 제공한다. 이들 광고들은 암호화된 HSBS 서비스로의 가입을 권장하기 위한 것일 수 있다. 이러한 비암호화 세그먼트들의 스케줄은 외부 수단을 통하여 MS 에 알려질 수 있다.
무선 통신 시스템 (200) 을 도 3 에 나타내는데, 여기서 비디오 및 오디오 정보는 CS (Content Server ; 201) 에 의해 PDSN (Packetized Data Service Network) 으로 제공된다. 비디오 및 오디오 정보는 방영된 프로그래밍 또는 무선 전송에 기인할 수 있다. 그 정보는 IP 패킷들과 같은 패킷화된 데이터로서 제공된다. PDSN (202) 는 AN (Access Network) 내에 배포하기 위한 IP 패킷들을 프로세스한다. 예시한 바와 같이, AN 은 복수의 MS (206) 와 통신하는 BS (204) 를 포함하는 시스템의 일부로서 정의된다. PDSN (202) 는 BS (204) 에 결합된다. HSBS 서비스의 경우, BS (204) 는 PDSN (202) 으로부터 정보의 스트림을 수신하고, 그 정보를 지정된 채널을 통해 시스템 (200) 내의 가입자들에게 제공한다. 액세스를 제어하기 위하여, 컨텐츠는 PDSN (202) 으로 제공되기 전에 CS (201) 에 의해 암호화된다. 가입된 사용자들에게는 IP 패킷들을 해독화할 수 있도록 해독화 키가 제공된다.
도 4 은 도 3 의 MS (206) 와 유사한, MS (300) 를 자세히 설명한다. MS (300) 는 수신 회로 (304) 에 결합되는 안테나 (302) 를 가진다. MS (300) 는 도 3 의 BS (204) 와 유사한 (도시되지 않은) BS 로부터 전송을 수신한다. MS (300) 는 UIM (User Identification Module ; 308) 및 ME (Mobile Equipment ; 306) 를 포함한다. 수신 회로는 UIM (308) 및 ME (306) 에 결합된다. UIM (308) 은 HSBS 전송의 보안을 위하여 인증 과정들을 적용하며 다양한 키들을 ME (306) 에 제공한다. ME (306) 는 프로세싱 유닛 (312) 에 결합될 수 있다. ME (306) 는 HSBS 컨텐츠 스트림들의 해독화를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 실질적인 프로세싱을 수행한다. ME (306) 는 메모리 저장 유닛 MEM (310) 을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, ME (306) 프로세싱 (미도시) 내의 데이터 및 MEM (310 ; ME memory storage unit) 내의 데이터는 제한된 리소스를 이용함으로써 비가입자에 의해 쉽게 액세스될 수 있으므로, ME (306) 는 안전하지 않다. ME (306) 로 전달되거나 또는 ME (306) 에 의해 프로세싱된 어떤 정보는 단지 짧은 시간 동안 안전하게 비밀로 남겨진다. 따라서, ME (306) 와 공유되는, 키와 같은 어떠한 비밀 정보를 자주 변경시키는 것이 바람직하다.
UIM (308) 은 장시간동안 비밀로 남겨져야 하는 (암호화 키와 같은) 비밀 정보를 저장하고 프로세싱할 것으로 기대된다. UIM (308) 은 보안 유닛이므로, 거기에 저장된 비밀들이 비밀 정보를 자주 변경시키는 시스템을 반드시 필요로 하하는 것은 아니다. UIM (308) 은 SUPU (Secure UIM Processing Unit ; 316) 로 지칭되는 프로세싱 유닛, 및 보안될 것으로 기대되며 SUMU (Secure UIM Memory Unit ; 314) 로 지칭되는 메모리 저장 유닛을 포함한다. UIM (308) 내에서, SUMU (314) 는 정보로의 비인증 액세스를 중지시키는 방식으로 비밀 정보를 저장한다. 만일 비밀 정보가 UIM (308) 으로부터 획득된다면, 액세스에는 상당량의 리소스가 필요하게 된다. 또한, UIM (308) 내에서, SUPU (316) 는 UIM (308) 의 외부 및/또는 UIM (308) 의 내부에 있을 수 있는 값들에 대해 계산을 수행한다. 계산 결과는 SUMU (314) 에 저장되거나 ME (306) 로 전달될 수 있다. SUPU (316) 를 이용해 수행된 계산들은 상당량의 리소스를 가진 엔티티에 의해서만 UIM (308) 으로부터 획득될 수 있다. 이와 유사하게, SUMU (314) 내에 저장되도록 지정되는 SUPU (316) 로부터의 출력들(ME (306) 로의 출력은 아님) 은, 비인증 인터셉션이 상당량의 리소스를 필요로 하도록 설계된다. 일 실시형태에서, UIM (308) 은 MS (300) 내의 고정 유닛 (stationary unit) 이다. UIM (308) 내의 보안 메모리 및 프로세싱에 부가하여, UIM (308) 은 전화 번호, e-메일 어드레스 정보, 웹 페이지 또는 URL 어드레스 정보, 및/또는 스케줄링 기능 등을 포함하는 정보를 저장하기 위한 비보안 메모리 및 프로세싱 (도시되지 않음) 을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태들은 착탈식 및/또는 재프로그램가능한 UIM 을 제공할 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, SUPU (316) 는 HSBS 의 브로드캐스트 컨텐츠에 대한 암호화를 허용하는 보안 및 키 과정 이외의 기능들에 대해서는 특별한 프로세싱 능력을 갖지 않는다. 다른 실시형태들은 더 강한 프로세싱 능력을 가진 UIM 을 구현할 수도 있다.
UIM 은 특정 사용자와 연관되며, 이동 전화 네트워크로의 액세스와 같이, 사용자에게 제공된 특권이 MS (300) 에 부여되는지를 확인하는데 주로 사용된다. 따라서, 사용자는 MS (300) 보다 UIM (308) 와 연관된다. 동일한 사용자가 복수의 UIM (308) 과 연관될 수도 있다.
브로드캐스트 서비스는 가입된 사용자들에게 키를 분배하는 방법을 결정하는데 문제가 있다. 특정 시간에 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하기 위하여, ME 는 현재의 해독화키를 알아야 한다. 서비스 도용을 피하기 위하여, 해독화 키는, 예를 들어, 매 분마다 자주 변경되어야 한다. 이러한 해독화 키들을 SK (Short-term Keys) 라 한다. SK 는 단시간 동안 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하는데 사용되며, 그래서, SK 는 사용자에 대해 고유 통화값 (intrinsic monetary value) 의 일부량을 가진다고 가정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 고유 통화값은 등록 비용의 일부일 수도 있다. 비가입자가 가입자의 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 으로부터 SK 를 획득하는데 드는 비용이 SK 의 고유 통화값을 초과한다고 가정한다. 즉, SK 를 (불법적으로) 획득하는 비용이 이익 (reward) 을 초과하므로, 이득이 없다. 따라서, 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에서 SK 를 보호할 필요가 없다. 그러나, 비밀 키가 SK 의 수명보다 더 긴 수명을 가진 경우라면, 이러한 비밀 키를 (불법적으로) 획득하는 비용이 이익보다 작아지게 된다. 이러한 상황에서, 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 으로부터 이러한 키를 획득하는 이득이 생긴다. 따라서, 이론상으로 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 은 SK 의 수명보다 더 긴 수명으로 비밀들을 저장하지 않는다.
SK 를 다양한 가입자 유닛들로 분배하는데 CS (도시되지 않음) 에 의해 사용되는 채널들은 불안정한 것으로 간주된다. 따라서, 소정의 SK 를 분배하는 경우, CS 는 비가입 사용자들로부터 SK 의 값을 숨기는 기술을 이용하기를 소망한다. 또한, CS 는 비교적 짧은 타임프레임내의 각각의 ME 들에서 프로세싱하기 위하여 잠재적인 다수의 가입자들 각각에 SK 를 분배한다. 키 전송에 대한 공지의 보안 방법들은 느리고, 많은 수의 키를 송신해야 하고, 일반적으로 소망의 표준에 적합하지 않다. 예시적인 실시형태는, 비가입자들이 해독화 키들을 획득할 수 없는 방식으로 작은 타임프레임내의 가입자들의 큰 세트에 해독화 키들을 분배하는 적절한 방법이다.
예시적인 실시형태에서, MS (300) 는 무선 통신 시스템에서 HSBS 를 지원한다. HSBS 로의 액세스를 획득하기 위하여, 사용자는 그 서비스에 등록한 후, 가입해야 한다. 일단 가입이 가능해지면, 다양한 키들이 주기적으로 업데이트된다. 등록 프로세스에서, CS 및 UIM (308) 은, 사용자와 CS 사이의 보안 연계로 기능하는 RK (Registration Key) 에 동의한다. 그 후, CS 는 RK 로 암호화된 추가적인 보안 정보를 UIM 에 전송할 수도 있다. RK 는 UIM (308) 에서 비밀로 유지되며, 소정의 UIM 에 대하여 고유한 것, 즉, 각 사용자에게 서로 다른 RK 가 할당된다. 등록 프로세스는 단독으로 HSBS 로의 사용자 액세스를 제공하지 않는다. 상술한 바와 같이, 등록 이후에 사용자는 서비스에 가입한다. 가입 프로세스에서, CS 는 UIM (318) 에 공통 BAK (Broadcast Access Key) 의 값을 송신한다. CS 는 MS (300) 및 특히 UIM (308) 에, UIM (308) 에 고유한 RK 를 이용하여 암호화된 BAK 값을 송신한다. UIM (308) 은 RK 를 이용하여 암호화된 버전으로부터 원래의 (original) BAK 값을 리커버링할 수 있다. BAK 는 CS 와 가입된 사용자 그룹 사이에서 보안 연계의 역할을 한다. 그 후, CS 는 SK 를 유도하기 위해, UIM (308) 내에서 BAK 와 조합되며 SKI (SK Information) 로 지칭되는 데이터를 브로드캐스트한다. 그 후, UIM (308) 은 SK 를 ME (306) 로 전달한다. 이러한 방식으로, CS 는 SK 의 새로운 값들을 가입된 사용자들의 ME 로 효율적으로 분배할 수 있다.
이하의 단락들은 등록 프로세스를 더 상세히 설명한다. 사용자가 소정의 CS 로 등록하는 경우, UIM (308) 및 CS (도시되지 않음) 는 보안 연계를 설정한다. 즉, UIM (308) 및 CS 는 비밀 키 RK 에 동의한다. RK 는 각 UIM (308) 에 고유한 것이지만, 만일 사용자가 복수의 UIM 들을 갖는 경우라면, 이러한 UIM 들이 CS 의 정책 (policy) 에 따라 동일한 RK 를 공유할 수도 있다. 이러한 등록은, 사용자가 CS 에 의해 제공되는 브로드캐스트 채널에 가입하는 경우에 발생하거나 가입 이전에 발생할 수도 있다. 단일 CS 가 복수의 브로드캐스트 채널을 제공할 수도 있다. CS 는 모든 채널들에 대하여 사용자를 동일한 RK 와 연관시키거나 각각의 채널에 사용자를 등록시켜 동일한 사용자를 서로 다른 채널들에 의해 서로 다른 RK 들과 연관시킬 수도 있다. 복수의 CS 가 동일한 등록 키들을 사용하거나 사용자에게 등록하여 각 CS 에 대하여 서로 다른 RK 를 획득할 것을 요구할 수도 있다.
이러한 보안 연계를 설정하는 2 개의 공통적인 시나리오는 AKA (Authenticated Key Agreement) 방법 (3GPP에 사용됨) 및 IPsec 에 사용되는 IKE (Internet Key Exchange) 방법을 포함한다. 어느 하나의 경우에, UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 는 A-키로 지칭되는 비밀 암호키를 포함한다. 예를 들어, AKA 방법을 설명한다. AKA 방법에서, A-키는 UIM 및 TTP (trusted third party) 에만 공지된 비밀 암호키이고, 상기 TTP는 하나 이상의 엔티티로 이루어질 수 있다. 통상, TTP 는 사용자가 등록하는 이동 서비스 제공자이다. CS 와 TTP 사이의 모든 통신은 보안되며, CS 는 TTP 가 브로드캐스트 서비스로의 비인증된 액세스를 지원하지 않는다고 기대한다. 사용자가 등록하는 경우, CS 는 사용자가 서비스에 등록하고자 하는 것을 TTP 에 통지하며 사용자의 요청에 대한 확인을 제공한다. TTP 는 A-키 및 RKI (Registration Key Information) 로 지칭되는 부가적인 데이터로부터 RK 를 계산하는 함수 (암호 해시 함수에 유사함) 를 이용한다. TTP 는 이러한 제출 (submission) 과 관련되지 않은 다른 데이터와 함께 보안 채널을 통해 RK, RKI 를 CS 에 전달한다. CS 는 RKI 를 MS (300) 로 전송한다. 수신기 회로 (304) 는 RKI 를 UIM (308) 으로 전달하며, RKI 를 ME (306) 로 전달할 수도 있다. UIM (308) 은 UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 에 저장된 RKI 및 A-키로부터 RK 를 계산한다. RK 는 UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 에 저장되고, ME (306) 에 직접 제공되지 않는다. 다른 실시형태들은 IKE 시나리오 또는 일부 다른 방법을 이용하여 RK를 확립할 수도 있다. RK 는 CS 와 UIM (308) 사이의 보안 연계의 역할을 한다.
AKA 방법에서, RK 는 CS, UIM, 및 TTP 사이에서 공유되는 비밀이다. 따라서, 여기에서 사용된 바와 같이, AKA 방법은, CS 와 UIM 사이의 어떤 보안 연계가 TTP 를 함축적으로 포함한다는 것을 암시한다. 어떤 보안 연계에 TTP 가 포함된다는 것은, CS 는 TTP 가 브로드캐스트 채널로의 비인증 액세스를 지원하지 않을 것을 기대하므로, 보안의 침해로서 간주되지 않는다. 상술한 바와 같이, 만일 키가 ME (306) 와 공유된다면, 그 키를 자주 변경시키는 것이 바람직하다. 이는 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에 저장된 비가입자 액세스 정보의 위험성에 기인하는 것이므로, 제어된 또는 부분적으로 제어된 서비스로의 액세스를 허용한다. ME (306) 는 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에 SK (브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하는데 사용되는 키 정보) 를 저장한다. CS 는 가입된 사용자들이 SK 를 계산하기에 충분한 정보를 전송해야 한다. 만일 가입된 사용자의 ME (306) 가 이러한 정보로부터 SK 를 계산할 수 있다면, SK 를 계산하는데 요구되는 부가적인 정보는 비밀일 수 없다. 이 경우, 비가입 사용자의 ME (306) 또한 이러한 정보로부터 SK 를 계산할 수 있다고 가정한다. 따라서, SK 의 값은 CS 및 SUMU (314) 에 의해 공유되는 비밀 키를 이용하여, SUPU (316) 에서 계산되어야 한다. CS 및 SUMU (314) 는 RK 값을 공유하지만, 각 사용자는 고유한 RK 값을 갖는다. CS 가 RK 의 모든 값을 이용하여 SK 를 암호화하고, 이러한 암호화된 값들을 가입된 각각의 사용자에게 전송할 시간이 불충분하다. 일부 다른 기술이 요구된다.
이하의 단락들은 가입 프로세스를 더 상세히 설명한다. 보안 정보 SK 의 효율적인 분배를 보장하기 위해, CS 는 공통적인 BAK (Broadcast Access Key) 를 각 가입자 UIM (308) 에 주기적으로 분배한다. 각 가입자에 대하여, CS 는 대응하는 RK 를 이용하여 BAK를 암호화하여 BAKI (BAK Information) 로 지칭되는 값을 획득한다. CS 는 대응하는 BAKI 를 가입 사용자의 MS (300) 로 송신한다. 예를 들어, 각각의 MS 에 대응하는 RK 를 이용하여 암호화된 IP 패킷으로서, BAK 가 전송될 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 IPsec 패킷이다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 키로서 RK 를 이용하여 암호화된 BAK 를 포함하는 IPsec 패킷이다. RK 가 사용자마다의 키 (per-user key) 이므로, CS 는 BAK 를 개별적으로 각 가입자에게 송신해야 하므로, BAK 는 브로드캐스트 채널을 통하여 전송되지 않는다. MS (300) 는 BAKI 를 UIM (308) 으로 전달한다. SUPU (316) 는 SUMU (314) 에 저장된 RK 값 및, BAKI 값을 이용하여 BAK 를 계산한다. 그 후, BAK 값은 SUMU 에 저장된다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 MS (300) 로 하여금 BAKI 를 UIM (308) 으로 전달하도록 지시하고 UIM (308) 으로 하여금 RK 를 사용하여 BAKI 를 해독화하도록 지시하는 SPI (Security Parameter Index) 값을 포함한다.
BAK를 업데이트 하는 주기는, 큰 오버헤드를 초래하지 않으면서, CS 가 BAK를 개별적으로 각 가입자에게 전송하는 것을 허용하기에 충분한 것이 바람직하다. ME (306) 는 장시간 동안 비밀을 유지할 것이 기대되지 않기 때문에, UIM (308) 은 BAK 를 ME (306) 에 제공하지 않는다. BAK 는 CS 와 HSBS 서비스 가입자 그룹 사이의 보안 연계의 역할을 한다.
이하의 단락들은 SK 가 성공적인 가입 프로세스 이후에 어떻게 업데이트되는 지를 설명한다. BAK 를 업데이트하기 위한 각각의 주기내에서, 단기 간격은 SK 가 브로드캐스트 채널에 분배되는 동안에 제공된다. CS 는 암호화 함수를 이용하여, SK 가 BAK 및 SKI 로부터 결정될 수 있도록 2 개의 값 SK 및 SKI (SKI Information) 를 결정한다. 예를 들어, SKI 는 키로서 BAK 를 이용하는 SK 의 암호화일 수 있다. 예시적인 실시형태에서, SKI 는 키로서 BAK 를 이용하여 암호화되는 SK를 포함하는 IPsec 패킷이다. 다른 방법으로, SK 는 블록 SKI 및 BAK 의 결합 (concatenation) 에 암호 해시 함수를 적용한 결과일 수 있다.
SKI 의 일부분은 예측가능할 수 있다. 예를 들어, SKI 의 일부분은 이러한 SKI 가 유효한 동안의 시스템 타임으로부터 유도될 수 있다. SKI_A 로 표시되는 이 부분은 브로드캐스트 서비스의 부분으로서 MS (300) 에 전송될 필요가 없다. SKI, SKI_B 의 나머지는 예측가능하지 않을 수도 있다. SKI_B 는 브로드캐스트 서비스의 부분으로서 MS (300) 에 송신될 필요가 없다. MS (300) 는 SKI_A 및 SKI_B 로부터 SKI 를 재구성하여 SKI 를 UIM (308) 에 제공한다. SKI 는 UIM (308) 내에서 재구성될 수도 있다. SKI 의 값은 각각의 새로운 SK 에 대해 변경되어야 한다. 따라서, SKI_A 및/또는 SKI_B 는, 새로운 SK 를 계산할 경우, 변경되어야 한다. CS 는 브로드캐스트 전송을 위하여 SKI_B 를 BS 로 송신한다. BS 는 안테나 (302) 에 의해 검출되어 수신 회로 (304) 로 전달되는 SKI_B 를 브로드캐스트한다. 수신 회로 (304) 는 SKI_B 를 MS (300) 에 제공하는데, 여기서 MS (300) 는 SKI 를 재구성한다. MS (300) 는 SKI 를 UIM (308) 에 제공하는데, 여기서 UIM (308) 은 SUMU (314) 에 저장된 BAK 를 이용하여 SK 를 획득한다. 그 후, SK 는 UIM (308) 에 의해 ME (306) 로 제공된다. ME (306) 는 메모리 저장 유닛, 즉 MEM (310) 에 SK 를 저장한다. ME (306) 는 SK를 이용하여 CS 로부터 수신된 브로드캐스트 전송을 해독화한다.
예시적인 실시형태에서, SKI 는 또한, MS (300) 로 하여금 SKI 를 UIM (308) 으로 전달하도록 지시하며, UIM (308) 로 하여금 BAK 를 이용하여 SKI 를 해독화하도록 지시하는 SPI (Security Parameter Index) 값을 포함한다. 해독화 이후에, UIM (308) 은 SK 를 ME (306) 로 전달하는데, 여기서 ME (306) 는 SK 를 이용하여 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화한다.
CS 및 BS 는, SKI_B 가 전송되어야 할 경우에 대한 몇가지 기준에 동의한다. CS 는 SK 를 자주 변경시킴으로써 각 SK 에서의 고유 통화값을 감소시키고자 할 수 있다. 이러한 상태에서, SKI_B 데이터를 변경하고자 하는 것은 이용가능한 대역폭의 최적화에 대해 밸런싱된다. SKI_B 는 브로드캐스트 채널 이외의 채널을 통해 전송될 수도 있다. 사용자가 브로드캐스트 채널에 "동조"하는 경우, 수신 회로 (304) 는 "제어 채널"로부터 브로드캐스트 채널을 위치시키기 위한 정보를 획득한다. 사용자가 브로드캐스트 채널에 "동조"하는 경우, 고속 액세스를 허용하는 것이 바람직할 수도 있다. 이는 ME (306) 가 단시간내에 SKI 를 획득할 것을 요청한다. ME (306) 는 이미 SKI_A 를 인지하고 있지만, BS 는 이러한 단시간내에 SKI_B를 ME (300) 에 제공해야 한다. 예를 들어, BS 는 (브로드캐스트 채널을 배치시키기 위한 정보와 함께) 제어 채널을 통해 SKI_B 를 빈번하게 전송하거나 브로드캐스트 채널을 통해 SKI_B 를 빈번하게 전송할 수도 있다. BS 가 SKI_B 의 값을 빈번하게 "리프레시" 할수록, MS (300) 는 더 빠르게 브로드캐스트 메시지에 액세스할 수 있다. 너무 빈번하게 SKI_B 데이터를 전송하는 것은 제어 채널 또는 브로드캐스트 채널의 허용불가한 양의 대역폭을 이용할 수 있으므로, SKI_B 데이터를 리프레시하고자 하는 것은 이용가능한 대역폭을 최적화하는 것에 대하여 밸런싱된다.
이 단락은 브로드캐스트 컨텐츠의 암호화 및 전송을 설명한다. CS 는 현재의 SK를 이용하여 브로드캐스트 컨텐츠를 암호화한다. 예시적인 실시형태는 AES (Advanced Encryption Standard) 암호 알고리즘과 같은 암호화 알고리즘을 사용한다. 예시적인 실시형태에서, 암호화된 컨텐츠는 그 후에 ESP (Encapsulating Security Payload) 전송 모드에 따른 IPsec 패킷에 의해 전송된다. 또한, IPsec 패킷은 ME(306) 로 하여금 현재의 SK를 사용하여 수신된 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하도록 지시하는 SPI 값을 포함한다. 암호화된 컨텐츠는 브로드캐스트 채널을 통해 전송된다.
수신 회로 (304) 는 UIM (308) 에 직접적으로 RKI 및 BAKI 를 제공한다. 또한, 수신 회로 (304) 는 SKI_A 가 결합되어 SKI 를 획득하는 MS (300) 의 적절한 부분에 SKI_B 를 제공한다. SKI 는 MS (300) 의 관련 부분에 의해 UIM (308) 에 제공된다. UIM (308) 은 RKI 및 A-키로부터 RK 를 계산하고, 상기 RK 를 이용하여 BAKI 를 해독화하여 BAK 를 획득하며, ME (306) 에 의해 사용될 SK 를 생성하기 위해, SKI 및 BAK 를 이용하여 SK 를 계산한다. ME (306) 는 SK 를 이용하여 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화한다. 예시적인 실시형태의 UIM (308) 은 실시간으로 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화 할만큼 충분히 강력하지 않으므로, SK 는 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하기 위하여 ME (306) 로 전달된다.
도 5 는 예시적인 실시형태에 따른 키들 (RK, BAK, 및 SK) 의 전송 및 프로세싱을 나타낸다. 예시한 바와 같이, 등록시에, MS (300) 는 RKI 를 수신하고, 이를 UIM (308) 으로 전달하며, 이 경우, SUPU (316) 는 RKI 및 A-키를 이용하여 RK 를 계산하고, RK 를 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장한다. MS (300) 는 UIM (308) 에 고유한 RK 값을 이용하여 암호화되는 BAK 를 포함하는 BAKI 를 주기적으로 수신한다. 암호화된 BAKI 는 SUPU (316) 에 의해 해독화되어 BAK 를 리커버링하며, BAK 는 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장된다. 또한, MS (300) 는 SKI_A 와 결합하여 SKI 를 형성하는 SKI_B 를 주기적으로 수신한다. SUPU (316) 는 SKI 및 BAK 로부터 SK 를 계산한다. SK 는 브로드캐스트 컨텐츠를 해독화하기 위하여 ME (306) 에 제공된다.
예시적인 실시형태에서, CS 키는 반드시 암호화되어 MS 로 전송될 필요는 없으며; CS 는 다른 방법을 이용할 수도 있다. 각각의 MS 로 전송하기 위해 CS 에 의해 생성된 키 정보는 MS 가 키를 계산하기에 충분한 정보를 제공한다. 도 6 의 시스템 (350) 에 도시된 바와 같이, RK 는 CS 에 의해 생성되지만, RK 정보 (RKI) 는 MS 로 전송된다. CS 는 UIM 이 RK 를 유도하기에 충분한 정보를 송신하는데, 이 경우, 소정의 함수를 이용하여 CS 에서 전송된 정보로부터 RK 를 유도한다. RKI 는, d1 으로 라벨링된 소정의 공개 함수 (predetermined public function) 를 이용하여, MS 가 A-키 및, 시스템 타임과 같은 다른 값으로부터 원래의 RK 를 결정하기에 충분한 정보를 포함한다.
RK = d1 (A-키, RKI)
예시적인 실시형태에서, 함수 d1 은 암호형 함수 (cryptographic-type function) 를 정의한다. 일 실시형태에 따르면, RK 는 다음과 같이 결정되는데,
RK = SHA'(A-키∥RKI)
여기서, "∥"는 A-키와 RKI 를 포함하는 블록의 결합 (concatenation) 을 나타내고, SHA'(X) 는 입력 X 에 대해 주어진 보안 해시 알고리즘 (Secure Hash Algorithm ; SHA-1) 출력의 마지막 128-비트들을 나타낸다. 다른 실시형태에서, RK 는 다음과 같이 결정되는데,
RK = AES (A-키, RKI)
여기서, AES(X,Y) 는 128-비트 A-키를 이용하는 128-비트 블록 RKI 의 암호화를 나타낸다. AKA 프로토콜에 기초하는 다른 실시형태에서, RK 는 3GPP 키 생성 함수 (f3) 의 출력으로서 결정되는데, 이 경우, RKI 는 RAND 의 값 및 표준에 따라 정의된 AMF 와 SQN 의 적절한 값을 포함한다.
상이한 값의 RK 를 가진 다수 사용자가 동일한 값의 BAK 를 계산해야 하므로, BAK 은 상이한 방식으로 처리된다. CS 는 임의의 기술을 이용하여 BAK 를 결정할 수 있다. 그러나, 특정한 UIM (308) 과 관련된 BAKI 의 값은 UIM (308) 과 관련된 고유 RK 하에서의 BAK 의 암호화여야 한다. SUPU (316) 는 d2 로 라벨링된 함수에 따라 SUMU (314) 에 저장된 RK 를 이용하여 BAKI 을 해독화한다.
BAK = d2 (BAKI, RK)
다른 실시형태에서, CS 는 RK 를 이용하여 BAK 에 해독화 프로세스를 적용함으로써 BAKI 를 계산할 수 있고, SUPU (316) 는 RK 를 이용하여 BAKI 에 암호화 프로세스를 적용함으로써 BAK 를 획득한다. 이는 BAK 를 암호화하는 CS 및 BAKI 를 해독화하는 SUPU (316) 와 동등한 것으로 생각된다. 다른 실시형태는 도 6 에 나타낸 것들에 부가하거나 그들을 대체하여 임의 수의 키 조합을 구현할 수 있다.
SK 는 RK 와 유사한 방식으로 처리된다. 제 1 SKI 는 SKI_A 및 SKI_B 로부터 유도된다 (SKI_B 는 CS 로부터 MS 로 전송된 정보이다). 그 다음, d3 로 라벨링된 소정 함수를 이용하여 (SUMU 314 에 저장되어 있는) BAK 및 SKI 로부터 SK 를 유도한다.
SK = d3 (BAK, SKI)
일 실시형태에서, 함수 d3 는 암호형 함수를 정의한다. 예시적인 실시형태에서, SK 는 다음과 같이 계산되는 한편,
SK = SHA (BAK∥SKI)
다른 실시형태에서, SK 는 다음과 같이 계산된다.
SK = AES (BAK, SKI)
도 7A 내지 도 7D 에 브로드캐스트 메시지에 대한 보안을 제공하는 방법을 나타낸다. 도 7A 는 등록 프로세스 (400) 를 나타내는데, 가입자는 단계 402 에서 CS 와 등록을 협상한다. 단계 404 에서의 등록은 UIM 에 고유한 RK 를 제공한다. 단계 406 에서, UIM 은 보안 메모리 유닛 (SUMU) 에 RK 를 저장한다. 도 7B 는 CS 와 MS 사이의 가입 프로세싱 (420) 을 나타낸다. 단계 422 에서, CS 는 BAK 타임 주기 (T1) 동안 BAK 를 생성한다. BAK 는 BAK 타임 주기 (T1) 동안 유효한데, BAK 은 주기적으로 업데이트된다. 단계 424 에서, CS 는, UIM 이 BAK 타임 주기 (T1) 동안 BC (Broadcast Content) 로의 액세스를 갖도록 인증한다. 단계 426 에서, CS 는 각각의 가입자에 대한 각각의 개별적인 RK 를 이용하여 BAK 를 암호화한다. 암호화된 BAK 는 BAKI 라 한다. 그 다음, 단계 428 에서, CS 는 BAKI 를 UIM 으로 전송한다. 단계 430 에서, UIM 은 BAKI 를 수신하여 해독화를 수행한다. 해독화된 BAKI 는 생성된 원본 BAK 를 초래한다. 단계 432 에서, UIM 은 BAK 를 SUMU 에 저장한다. 그 다음, UIM 은 브로드캐스트 세션을 수신하며, BAK 를 암호화된 브로드캐스트 (EBC) 의 해독화에 적용함으로써, BC 에 액세스할 수 있다.
도 7C 는 브로드캐스트 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 보안 암호화용 키를 업데이트하는 방법을 나타낸다. 이 방법 (440) 은, 도 7E 에 나타낸 바와 같은 타임 주기를 구현한다. BAK 은 타임 주기 T1 을 가지며 주기적으로 업데이트된다. 타이머 (t1) 는, BAK 이 계산되어 T1 에서 타임아웃될 때, 초기화된다. SK 를 계산하는데 변수가 이용되는데, 이는 SK_RAND 라 하며, 타임 주기 T2 를 가지며 주기적으로 업데이트된다. 타이머 (t2) 는, SK_RAND 가 생성되어 T2 에서 타임아웃될 때, 초기화된다. 또한, 일 실시형태에서, SK 는 T3 의 주기를 가지며 주기적으로 업데이트된다. 타이머 (t3) 는, 각각의 SK 가 생성되어 타임 T3 에서 타임아웃될 때, 초기화된다. SK_RAND 는 CS 에서 생성되어 MS 로 주기적으로 제공된다. MS 와 CS 는, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, SK_RAND 를 이용하여 SK 를 생성한다.
제 1 타이머 (t1) 는, BAK 의 적용가능한 값이 업데이트될 때, 리셋된다. 2 개의 BAK 업데이트들간의 시간 길이가 BAK 업데이트 주기이다. 예시적인 실시형태에서, BAK 업데이트 주기는 1 달이지만, 다른 실시형태는 시스템의 최적 동작을 위해 필요하거나 다양한 시스템 기준을 만족시키는데 필요한 임의의 타임 주기로 구현할 수 있다.
계속해서 도 7C 를 살펴보면, 이 방법 (440) 은 단계 442 에서 타이머 (t2) 를 초기화하여 SK_REG 타임 주기 (T2) 를 시작한다. 단계 444 에서, CS 는 SK_RAND 를 생성하고, 그 값을 전체 시스템으로 전송하는 전송 회로로 제공한다. 타이머 (t3) 는 단계 446 에서 초기화되어 SK 타임 주기 T3 를 시작한다. 그 다음, 단계 450 에서, CS 는 현재의 SK 를 이용하여 BC 를 암호화한다. 암호화된 산물이 EBC 인데, CS 는 EBC 를 시스템으로 전송하는 전송 회로에 제공한다. 타이머 (t2) 가 판정 다이아몬드 452 에서 만료되면, 프로세싱은 단계 442 로 복귀한다. t2 가 T2 미만인 동안, 타이머 (t3) 가 판정 다이아몬드 454 에서 만료되면, 프로세싱은 단계 446 으로 복귀하고, 그렇지 않으면, 프로세싱은 450 으로 복귀한다.
도 7D 는 브로드캐스트 서비스에 액세스중인 MS 의 동작을 나타낸다. 이 방법 (460) 은 먼저, 단계 462 에서, CS 의 값으로 타이머 t2 와 t3 를 동기시킨다. MS 의 UIM 은, 단계 464 에서, CS 에 의해 생성된 SK_RAND 를 수신한다. 단계 466 에서, UIM 은 SK_RAND, BAK 및 타임 측정치를 이용하여 SK 를 생성한다. UIM 은 SK 를 MS 의 ME 로 전달한다. 그 다음, 단계 468 에서, UIM 은 SK 를 이용하여, 수신된 EBC 를 해독화하여 원래의 BC 를 추출한다. 단계 470 에서 타이머 (t2) 가 만료되면, 프로세싱은 단계 462 로 복귀한다. 타이머 (t2) 가 T2 미만인 동안, 타이머 (t3) 가 단계 472 에서 만료되면, 타이머 (t3) 는 단계 474 에서 초기화되어 466 으로 복귀한다.
특정한 BAK 업데이트 주기 동안, 사용자가 브로드캐스트 서비스에 가입하면, CS 는 (RK 로 암호화된 BAK 에 대응하는) 적절한 정보 (BAKI) 를 송신한다. 통상적으로, 이는, 이러한 BAK 업데이트 주기가 시작되기 이전 또는 MS 가 이러한 BAK 업데이트 주기 동안 브로드캐스트 채널에 먼저 튜닝할 때 발생한다. 이는 다양한 기준에 따라 MS 또는 CS 에 의해 초기화될 수 있다. 다수의 BAKI 가 동시에 전송되어 해독화될 수 있다.
BAK 업데이트 주기의 만료가 임박한 경우, MS 가 후속 BAK 업데이트 주기 동안 가입했다면, MS 는 CS 로부터 업데이트된 BAK 를 요청할 수 있다. 다른 실시형태에서, 제 1 타이머 (t1) 는 CS 에 의해 이용되는데, 타이머가 만료되면, 즉, BAK 업데이트 주기가 만족되면, CS 는 BAK 를 전송한다.
예를 들어, BAK 업데이트가 달마다 수행되는 경우, 가입자가 달 중간에 서비스에 가입하는 경우처럼, BAK 업데이트 주기 동안, 사용자가 BAK 를 수신할 수 있다. 또한, 모든 가입자가 소정 시간에 업데이트되는 것과 같이, BAK 및 SK 업데이트를 위한 타임 주기는 동기될 수 있다.
도 8A 는 예시적인 실시형태에 따른 무선 통신 시스템 (500) 에서의 등록 프로세스를 나타낸다. CS (502) 는 각각의 가입자, 즉, MS (512) 와 협상하여 가입자 각각에 대한 특정 RK 를 생성한다. 이 RK 는 각 MS 의 UIM 내의 SUMU 에 제공된다. 나타낸 바와 같이, CS (502) 는 UIM1 (512) 내의 SUMU1 (510) 에 저장되어 있는 RK1 을 생성한다. 마찬가지로, CS (502) 는 UIM2 (522) 내의 SUMU2 (520) 및 UIMN (532) 내의 SUMUN (530) 에 각각 저장되어 있는 RK2 및 RKN 을 생성한다.
도 8B 는 시스템 (500) 에서의 가입 프로세스를 나타낸다. CS (502) 는 다수의 인코더 (504) 를 더 포함한다. 각각의 인코더 (504) 는 고유한 RK 및 CS (502) 에서 생성된 BAK 값 중에서 하나를 수신한다. 인코더 (504) 각각의 출력은 가입자에 대해 특별히 인코딩된 BAKI 이다. BAKI 는, UIM1 (512) 과 같은, 각 MS 의 UIM 에서 수신된다. 각각의 UIM 은, UIM1 (512) 의 SUPU1 (514) 및 SUMU1 (510) 과 같은, SUPU 및 SUMU 를 포함한다. SUPU 는, UIM 의 RK 를 적용함으로써 BAK 를 리커버링하는 디코더 (516) 와 같은, 디코더를 포함한다. 이 프로세스는 각각의 가입자에서 반복된다.
키 관리 및 업데이트를 도 8C 에 나타내는데, CS 는 함수 (508) 를 적용하여 SK_RAND 값을 생성하며, 이는 CS 및 MS 에 의해 SK 를 계산하는데 이용되는 임시값 (interim value) 이다. 특히, 함수 (508) 는 BAK 값, SK_RAND 및 타임 팩터를 이용한다. 도 8C 에 나타낸 실시형태에서 SK 의 업데이트 시기를 결정하기 위해 타이머가 이용되는 한편, 다른 실시형태는, 예를 들어, 오류 또는 다른 이벤트의 발생과 같은 주기적인 업데이트를 제공하기 위해, 다른 측정치를 이용할 수 있다. CS 는 SK_RAND 값을 각각의 가입자에게 제공하는데, 각각의 UIM 에 상주하는 함수 (518) 는 CS 의 함수 (508) 와 동일한 함수를 이용한다. 함수 (518) 는 SK_RAND, BAK 및 타이머 값에 작용하여, ME1 (540) 의 MEM1 (542) 과 같이, ME 의 메모리 위치에 저장되어 있는 SK 를 생성한다.
도 8D 는 등록 및 가입 후의 BC 프로세싱을 나타낸다. CS (502) 는 현재의 SK 를 이용해 BC 를 인코딩하여 EBC 를 생성하는 인코더 (560) 를 포함한다. 그 다음, EBC 는 가입자에게 전송된다. 각각의 MS 는, SK 를 이용하여 EBC 로부터 BC 를 추출하는 인코더 (544) 와 같은, 인코더를 포함한다.
일방향 브로드캐스트 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템의 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하지만, 상술한 암호화 방법 및 키 관리는 멀티-캐스트형 브로드캐스트 시스템 (multi-cast type broadcast system) 을 포함하는 다른 데이터 프로세싱 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은, 다수의 가입자가 비보안 채널 (insecure channel) 을 통해 보안 정보의 단일 전송에 액세스하는 임의의 데이터 프로세싱 시스템에도 적용될 수 있다.
당업자는, 정보 및 신호가 다양하고 상이한 기술과 기법을 이용하여 표시될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 상기 설명 전체에서 언급하는 데이터, 지시, 명령, 정보, 신호, 비트, 심볼 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 자성 입자, 광학적 계 또는 광자 (optical fields or particles), 또는 이들의 임의 조합으로 표현될 수 있다.
또한, 당업자는, 여기에서 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 다양한 예시적 논리 블록, 모듈 및 알고리즘 단계들이 전자적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들 양자의 조합으로 구현될 수 있음을 알 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 호환성을 명백히 나타내기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계들은 일반적으로 그들의 기능으로 설명하였다. 이러한 기능을 하드웨어로 구현하느냐 또는 소프트웨어로 구현하느냐의 여부는 전반적인 시스템에 부여된 특정한 애플리케이션 및 설계 제약에 의존한다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션에 대해 설명된 기능을 다양한 방법으로 구현할 수 있지만, 이러한 구현 판단도 본 발명의 범위내에 있는 것으로 해석되어야 한다.
여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적 논리 블록, 모듈 및 회로는 범용 프로세서, DSP (digital signal processor), ASIC (application specific integrated circuit), FPGA (field programmable gate array) 또는 다른 프로그램가능한 논리 장치, 개별적인 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별적인 하드웨어 컴포넌트, 또는 여기에서 설명한 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있으나, 다른 방법으로, 프로세서는 임의의 기존 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 스테이트 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 장치의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로 프로세서, DSP 코어와 관련된 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 이러한 구성을 가진 임의의 다른 것으로 구현될 수도 있다.
여기에서 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이들 양자의 조합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 이동가능한 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 공지되어 있는 다른 형태의 임의의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는, 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있는 프로세서 등에 결합된다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수 있다. ASIC 은 사용자 터미널에 상주할 수 있다. 다른 방법으로, 프로세서와 저장 매체는 개별적인 컴포넌트로서 사용자 터미널에 상주할 수 있다.
당업자가 본 발명을 이용할 수 있도록 하기 위해, 개시된 실시형태에 대한 상기 설명이 제공된다. 당업자는 이들 실시형태를 다양하게 변형할 수 있으며, 여기에서 정의된 일반적인 원리는, 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 실시형태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 개시된 실시형태에 한정되지 않으며 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특징에 일치하는 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (24)

  1. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 결정하는 단계;
    제 1 키를 결정하는 단계;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 암호화하는 단계;
    상기 전송 참여자에게 상기 암호화된 제 1 키를 송신하는 단계;
    브로드캐스트 채널 상에 컨텐츠를 해독하는 제 2 키를 결정하는 단계;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 암호화하는 단계;
    제 1 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 1 키를 업데이트하는 단계; 및
    제 2 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 2 키를 업데이트하는 단계로서, 상기 제 2 키는 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트되는, 제 2 키 업데이트 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 키를 업데이트하는 단계는, 상기 제 1 키를 제 1 타임 주기 (time period) 에 따라 업데이트하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 키를 업데이트하는 단계는, 상기 제 2 키를 제 2 타임 주기에 따라 업데이트하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 타임 주기는 상기 제 1 타임 주기 미만인 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 키를 업데이트하는 단계는, 업데이트된 제 1 키를 상기 등록 키로 암호화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 키를 업데이트하는 단계는, 업데이트된 제 2 키를 상기 업데이트된 제 1 키로 암호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 키를 이용하여, 정보의 브로드캐스트 스트림 (broadcast stream of information) 을 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 정보의 브로드캐스트 스트림을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정보의 브로드캐스트 스트림은 비디오 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 정보의 브로드캐스트 스트림은 인터넷 프로토콜 패킷 (Internet Protocol packets) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    등록 키 정보 메시지를 계산하는 단계; 및
    상기 등록 키 정보 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 업데이트되고 암호화된 제 1 키에 대응하는 제 1 키 정보 메시지를 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 키 정보 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 업데이트되고 암호화된 제 2 키에 대응하는 제 2 키 정보 메시지를 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 키 정보 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 암호화된 제 1 키를 전송하는 단계; 및
    상기 암호화된 제 2 키를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  11. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 단계;
    상기 등록키로 암호화된 제 1 키를 수신하는 단계;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 해독화하는 단계;
    브로드캐스트 채널 상의 컨텐츠를 해독화하는 제 2 키를 수신하는 단계;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 해독화하는 단계;
    정보의 브로드캐스트 스트림을 수신하는 단계;
    상기 정보의 브로드캐스트 스트림을 상기 제 2 키를 이용하여 해독화하는 단계;
    제 1 타임 주기가 경과한 후에, 업데이트된 제 1 키를 수신하는 단계; 및
    제 2 타임 주기가 경과한 후에, 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트된, 제 2 키를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송의 보안 수신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 키를 보안 메모리 저장 유닛에 저장하는 단계; 및
    상기 제 2 키를 메모리 저장 유닛에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송의 보안 수신 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 키를 제 1 키 정보 메시지로부터 리커버링하는 단계; 및
    상기 제 2 키를 제 2 키 정보 메시지로부터 리커버링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송의 보안 수신 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 키를 제 1 타임 주기에 따라 업데이트하는 단계; 및
    상기 제 2 키를 제 2 타임 주기에 따라 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송의 보안 수신 방법.
  15. 브로드캐스트 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 인프라스트럭처 소자 (infrastructure element) 로서,
    수신 회로로서,
    전송 참여자에게 고유한 등록 키를 수신하고,
    상기 등록키로 암호화된 제 1 키를 수신하고,
    상기 제 1 키로 암호화된, 브로드캐스트 채널 상에 컨텐츠를 해독화하는 제 2 키를 수신하고,
    제 1 타임 주기가 경과한 후에 업데이트된 제 1 키를 수신하고, 그리고.
    제 2 타임 주기가 경과한 후에, 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트된 제 2 키를 수신하도록 적응된, 상기 수신 회로;
    브로드캐스트 메시지를 해독화하는 단기 키 (short-time key) 를 리커버링하는 사용자 식별 유닛; 및
    상기 단기 키를 적용하여 상기 브로드캐스트 메시지를 해독화하는 이동 장비 유닛을 구비하고,
    상기 사용자 식별 유닛은,
    키 정보를 해독화하는 프로세싱 유닛; 및
    등록 키를 저장하는 메모리 저장 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 단기 키는 상기 사용자 식별 유닛에 의해 프로세싱되어 상기 이동 장비 유닛으로 전달되는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 메모리 저장 유닛은 보안 메모리 저장 유닛인 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 메모리 저장 유닛은 브로드캐스트 액세스 키를 저장하며,
    상기 프로세싱 유닛은 상기 브로드캐스트 액세스 키를 이용하여 상기 단기 키를 해독화하는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 단기 키는 제 1 주파수에서 업데이트되는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 액세스 키는 상기 제 1 주파수 미만의 제 2 주파수에서 업데이트되는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 서비스 옵션은 비디오 서비스인 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  22. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 결정하는 수단;
    제 1 키를 결정하는 수단;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 암호화하는 수단;
    암호화된 상기 제 1 키를 상기 전송 참여자에게 송신하는 수단;
    상기 전송 참여자에게 상기 암호화된 제 1 키를 송신하는 수단;
    브로드캐스트 채널 상의 컨텐츠를 해독화하는 제 2 키를 결정하는 수단;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 암호화하는 수단;
    제 1 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 1 키를 업데이트하는 수단; 및
    제 2 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 2 키를 업데이트하는 수단으로서, 상기 제 2 키는 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트되는, 상기 제 2 키 업데이트 수단을 포함하는, 무선 통신 시스템.
  23. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 수단;
    상기 등록키로 암호화된 제 1 키를 수신하는 수단;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 해독화하는 수단;
    브로드캐스트 채널상의 컨텐츠를 해독화하는 제 2 키를 수신하는 수단;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 해독화하는 수단;
    정보의 브로드캐스트 스트림을 수신하는 수단;
    상기 정보의 브로드캐스트 스트림을 상기 제 2 키를 이용하여 해독화하는 수단;
    제 1 타임 주기가 경과한 후에, 상기 제 1 키를 업데이트하는 수단; 및
    제 2 타임 주기가 경과한 후에, 상기 제 2 키를 업데이트하는 수단으로서, 상기 제 2 키는 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트되는, 상기 제 2 키 업데이트 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  24. 디지털 저장 장치로서,
    상기 디지털 저장 장치는 프로세서 판독가능한 저장 매체를 포함하고,
    상기 프로세서 판독가능한 저장 매체는 상기 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 포함하고,
    상기 명령어들은,
    전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 명령어의 제 1 세트;
    상기 등록 키로 암호화된 제 1 키를 수신하는 명령어의 제 2 세트;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 해독화하는 명령어의 제 3 세트;
    브로드캐스트 채널상의 컨텐츠를 해독화하는 제 2 키를 수신하는 명령어의 제 4 세트;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 해독화하는 명령어의 제 5 세트;
    정보의 브로드캐스트 스트림을 수신하는 명령어의 제 6 세트;
    상기 제 2 키를 이용하여 상기 정보의 브로드캐스트 스트림을 해독화하는 명령어의 제 7 세트; 및
    제 1 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 1 키를 업데이트하고, 제 2 타임 주기가 경과한 후에 상기 제 2 키를 업데이트하는 명령어의 제 8 세트로서, 상기 제 2 키는 2 가지 부분, 즉 상기 전송 참여자에게 알려진 제 1 부분과 상기 브로드캐스트 채널 상에서 송신되는 제 2 부분에서 업데이트되는, 상기 명령어의 제 8 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 저장 장치.
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