KR101459197B1

KR101459197B1 - 무선 통신 시스템에서 임의 접근 절차의 오용을 방지하는 방법

Info

Publication number: KR101459197B1
Application number: KR1020127002348A
Authority: KR
Inventors: 무랄리 나라심하; 라비 쿠치보틀라; 파드마자 풋차
Original assignee: 모토로라 모빌리티 엘엘씨
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2014-11-07
Also published as: US9357563B2; EP2460332A2; KR20120046211A; WO2011016925A2; WO2011016925A3; US20100039988A1; CN104378760A; CN102484637A; EP2460332B1

Abstract

이동국에서 임의 접근 절차의 오용을 방지하는 방법은, 임의 접근 프리앰블을 전송하는 단계, 이동국에 의해 전송된 임의 접근 프리앰블과 일대일 관계를 갖는 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 수신하는 단계 및 임의 접근 응답 메시지를 복호화하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 임의 접근 절차의 오용을 방지하는 방법{PREVENTING MISUSE OF RANDOM ACCESS PROCEDURE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 무선 통신 시스템에서 악성(malicious) 사용자 단말에 의한 임의 접근 절차의 오용을 방지하는 것에 관한 것이다.

3GPP LTE에서, RACH 절차는, RACH 경우에 UE가 eNB로 임의 접근(random access; RA) 프리앰블을 전송하고 eNB로부터 임의 접근 응답을 수신하는 것으로 구성된다. RA 응답은 사용된 RACH 프리앰블, 임시 C-RNTI 할당 및 UL 자원 할당을 포함한다. UE는 RA 응답에서 할당된 자원에 관한 "메시지 3"을 전송한다. RA 응답은, RA 프리앰블을 전송하기 위해 UE에 의해 사용되었던 RACH 경우에 대응하는 RA-RNTI로 (PDCCH에서) 어드레싱된다. 경합 기반 RACH 절차에서, 메시지 3은 RRC 연결 설정 요청 또는 RRC 연결 재설정 요청일 수 있다. 이하에서는 RACH 절차가, 악성 UE가 다른 UE들로의 서비스가 거부되게 하기 위해 이용할 수 있는 허점을 갖는다는 것을 설명할 것이다. LTE 임의 접근 절차는 도 1에서 도시된다.

종래 기술인 도 2는 RACH 허점을 이용하는 공지된 절차를 도시한다. 악성 UE는 (PDCCH에서 유효한 RA-RNTI를 검색하여) 간단히 RA 응답을 알아낼 수 있으며(listen for) UL 승인을 획득할 수 있다. 그 후, 악성 UE는 UL 승인에서 할당된 자원을 사용하여 허위 메시지 3을 전송할 수 있다. 예를 들어, 악성 UE는, 임의로 선택된 MAC-I, 임의의 C-RNTI 및 PCI를 포함하는 메시지 3으로서 RRC 연결 재설정 요청을 전송한다. eNB는 재설정을 요청하는 UE를 식별할 수 없으므로 RRC 연결 설정을 거절한다. 적법한 UE는 RRC 연결 재설정 또는 RRC 연결 설정을 위한 RACH 절차를 시작할 수 있다. 양쪽 모두의 경우에서 적법한 UE가 메시지 3을 전송하려는 시도는 실패하고 적법한 UE는 그 절차를 다시 시도한다. 악성 UE는 그 절차를 반복하는데 이것은 적법한 UE로의 서비스의 거부를 초래한다.

비경합 RACH 절차의 경우에서도, 악성 UE는 적법한 UE로의 서비스가 거부되게 할 수 있다. 예를 들어, UE가 핸드오버 동안 타겟 셀로의 UL 동기화를 위한 RACH를 수행하는 경우, 악성 UE는 RA 응답을 포획(capture)할 수 있고, UL 승인에서 표시된 자원을 사용하여 핸드오버 실패를 나타내는 RRC 연결 재설정 요청을 전송할 수 있다. 이것은 적법한 UE를 결국 핸드오버 실패로 이르게 한다.

도 3 내지 5에서 도시된 바와 같이, 현재 LTE MAC 명세 TS 36.321은 임의 접근 응답 메시지의 구조를 열거한다. 그것은 UE에 의해 사용된 RA 프리앰블이 UE를 위해 의도된 임의 접근 응답 PDU에 대응하는 MAC 서브-헤더에서 모방(echo)된다는 것을 보여준다. RA 응답 메시지는 다수의 RA 응답을 포함할 수 있다. 즉, RA 응답 메시지는 특정한 RACH의 경우에서 RA 프리앰블들을 전송하는 다수의 UE에 반응할 수 있다. 또한, RA 응답 메시지는 "RA-RNTI"로 어드레싱된다. 각각의 무선 프레임에서 RA-RNTI들과 RACH 경우들 사이에 일대일 관계가 존재한다.

본 발명의 다양한 측면, 특징 및 효과는 이하에서 설명되는 첨부된 도면들과 함께 이하의 상세한 설명을 주의깊게 고려하면 당업자에게 더 충분히 명백해질 것이다. 도면들은 명료성을 위해 간소화되었으며 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니다.

도 1은 종래 기술의 임의 접근 절차를 도시한다.
도 2는 임의 접근 절차 허점을 이용하는 종래 기술의 절차를 도시한다.
도 3은 E/T/RAPID MAC 서브 헤더를 도시한다.
도 4는 E/T/R/R/BI MAC 서브 헤더를 도시한다.
도 5는 MAC RAR을 도시한다.

본 발명은 임의 접근 응답을, 오직 의도된 UE만이 그 임의 접근 응답에 포함된 UL 승인을 정확하게 이용할 수 있도록 구성하는 것에 중점을 두고 있다.

본 발명의 제1 실시예에서, UL 승인은 RA 응답 메시지 내에서 스크램블링되어 악성 UE가 그것을 정확하게 복호화할 수 없게 한다. 이러한 실시예에 따르면, eNB는, MAC RAR 블록(도 5에 도시됨)에 대한 CRC를 산출하고, 산출된 CRC를 수신한 RA 프리앰블을 이용하여 스크램블링하고, 수신한 RA 프리앰블을 이용하여 MAC RAR 블록을 스크램블링하고, RA 응답 메시지에서 스크램블링된 MAC RAR 블록 및 스크램블링된 CRC를 전송하도록 구성된다.

RA 응답 메시지, 및 그 RA 응답 메시지 내의 MAC RAR 블록을 수신하는 UE는, 전송했던 RA 프리앰블을 이용하여 수신된 MAC RAR 블록 및 대응하는 수신된 CRC를 디스크램블링하여 디스크램블링된 RAR 및 디스크램블링된 CRC를 각각 획득하고, 디스크램블링된 RAR의 CRC를 산출하도록 구성된다. 디스크램블링된 RAR의 CRC가 디스크램블링된 CRC와 일치하는 경우, UE는 그 RAR을 그 자신을 위한 것으로 간주한다. 그렇지 않은 경우, 그 RAR은 다른 UE를 위한 것이다. 적법한 UE에 의해 사용된 RA 프리앰블은 악성 UE에 알려지지 않는다. 악성 UE는 메시지를 성공적으로 복호화하기 위해 모든 64개의 RA 프리앰블들을 시도해야만 할 것이다. CRC는 현재 PDU 구조에서 RA 프리앰블 ID("RAPID")를 대신하여 전송될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, eNB는, 수신된 RA 프리앰블에 의해 (실제) RA-RNTI로부터 오프셋되는 RNTI로 RA 응답 메시지를 어드레싱한다. 현재, RACH 프리앰블을 전송한 후 UE는 RA-RNTI로 어드레싱된 RA 응답 메시지를 기다리며, 여기서 RA-RNTI는 t_id + 10 × f_id 이고, 여기서, 0≤t_id＜10 이고 0≤f_id＜6 이다. RA-RNTI의 최대 값은 59이다. 이것 대신에, UE는 RNTI(t_id + 10 × f_id + (pr × 64))로 어드레싱된 RA 응답 메시지를 기다릴 것이고, 여기서 pr은 eNB에 의해 수신된 RA 프리앰블이다. 이것은 RNTI의 6개의 최하위 비트(least significant bit)가 RA-RNTI이고 다음 6개의 최하위 비트가 프리앰블 pr임을 확실히 한다.

UE는 정확한 RNTI를 찾음으로써 RA 응답 메시지를 수신하고, 악성 UE는 적법한 UE에 의해 전송된 RA 프리앰블을 알지 못하기 때문에 찾고자 하는 정확한 RNTI를 알아낼 수 없다. 이러한 실시예는 MAC 명세의 변경으로서 완전히 구현될 수 있다. 이러한 실시예는 또한 RA 응답 메시지에서 RA 프리앰블을 모방(echo)할 필요를 없애주고, 이렇게 하여 RA 응답 메시지를 더 작게 만든다. 현재 MAC 명세는 다수의 RA 응답들이 하나의 RA 응답 메시지에 포함되도록 허용한다. 두 번째 실시예가 사용되는 경우, 단지 하나의 RA 응답만이 RA 응답 메시지에 포함될 수 있고 이것은 3GPP LTE MAC 명세에 대한 변경을 필요로 할 것이다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, eNB는, RA 프리앰블 ID에 스크램블링 기능인 SCR을 적용한 결과인 비트열 S를 전송한다. 의도된 UE는 인증을 위해 이것을 사용할 수 있다. eNB는 UL 승인에서 자원(R) + f(pr)을 신호함으로써 메시지 3 전송을 위한 자원 R을 할당하며, 여기서 pr은 UE에 의해 전송된 RA 프리앰블이고, f는 분리된(discrete) 수치적 오프셋들에 프리앰블들을 매핑시키는 함수이다. 이 오프셋들은 주파수 오프셋들 또는 시간 오프셋들일 수 있다. 주파수 오프셋들이 사용되는 경우, f는 셀 대역폭에 의존한다.

RA 응답 메시지를 수신한 UE는, 수신한 모든 스크램블링된 프리앰블 ID를 디스크램블링하고, 그 결과가 자신이 전송했던 프리앰블을 포함하는지를 확인하기 위해 체크한다. 자신이 전송했던 프리앰블 ID가 포함되어 있는 경우, R' - f(pr) 로서 RA 응답에서 신호된 RA의 R'로부터 메시지 3 전송을 위한 개시 자원 블록을 결정한다.

본 발명 및 그것의 최선의 형태가, 소유권을 확립하고 당업자가 본 발명을 제조하고 사용할 수 있게 하는 방법으로 설명되었지만, 여기에 개시된 예시적인 실시예에 대한 등가물이 존재하며 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해되고 인정될 것이며, 본 발명은 예시적인 실시예에 제한되지 않고 첨부된 청구항에 의해 제한된다.

Claims

이동국(mobile station)에서 임의 접근 절차의 오용(misuse)을 방지하기 위한 방법으로서,
임의 접근 프리앰블 식별자의 전송을 위한 무선 자원을 선택하고 임의 접근 프리앰블 식별자를 선택하는 단계 - 상기 임의 접근 프리앰블 식별자는 복수의 임의 접근 프리앰블 식별자들을 포함하는 세트에 속함 - ;
상기 선택된 무선 자원을 이용하여 상기 선택된 임의 접근 프리앰블 식별자를 전송하는 단계;
상기 이동국에 의해 전송된 상기 임의 접근 프리앰블 식별자와 일대일 관계를 갖는 임의 접근 응답 식별자로 어드레싱된(addressed) 임의 접근 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 임의 접근 응답 메시지를 복호화하는 단계
를 포함하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제1항에 있어서,
상기 임의 접근 응답 식별자의 일부분은 상기 이동국에 의해 전송된 상기 임의 접근 프리앰블의 아이덴티티(identity)를 제공하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제2항에 있어서,
상기 임의 접근 응답 식별자의 다른 부분은 상기 이동국에 의해 상기 임의 접근 프리앰블의 전송 시간을 제공하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제1항에 있어서,
상기 임의 접근 응답 식별자는 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier; RNTI)인 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제1항에 있어서,
상기 이동국에 의해 전송된 상기 임의 접근 프리앰블과 관련성을 갖지 않는 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 임의 접근 응답 메시지를 폐기하는 단계
를 더 포함하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제1항에 있어서,
한 세트의 임의 접근 프리앰블들의 지시(indication)를 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 임의 접근 프리앰블을 전송하는 단계는 상기 한 세트의 임의 접근 프리앰블들 중의 하나의 임의 접근 프리앰블을 전송하는 단계를 포함하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
기지국에서 임의 접근 절차의 오용을 방지하기 위한 방법으로서,
상기 기지국에서 임의 접근 프리앰블을 수신하는 단계;
상기 수신된 임의 접근 프리앰블과 일대일 관계를 갖는 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 구성하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 상기 임의 접근 응답 메시지를 전송하는 단계
를 포함하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제7항에 있어서,
상기 구성 단계는 하나의 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 구성하는 단계를 포함하고, 상기 식별자의 일부분은 상기 수신된 임의 접근 프리앰블의 아이덴티티를 제공하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제8항에 있어서,
상기 구성 단계는 하나의 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 구성하는 단계를 포함하고, 상기 식별자의 다른 일부분은 상기 임의 접근 프리앰블의 수신 시간을 식별하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제7항에 있어서,
상기 식별자는 무선 네트워크 임시 식별자(RNTI)인, 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
제7항에 있어서,
한 세트의 임의 접근 프리앰블들의 지시(indication)를 전송하는 단계
를 더 포함하고,
상기 임의 접근 프리앰블을 수신하는 단계는 상기 한 세트의 임의 접근 프리앰블들 중의 하나의 임의 접근 프리앰블을 수신하는 단계를 포함하는 임의 접근 절차 오용 방지 방법.
무선 통신 장치로서,
제어기에 결합된 송수신기
를 포함하고,
상기 제어기는 임의 접근 프리앰블 식별자의 전송을 위한 무선 자원을 선택하고 상기 송수신기가 상기 선택된 무선 자원에서 상기 임의 접근 프리앰블 식별자를 전송을 야기하도록 구성되고,
상기 제어기는 임의 접근 응답 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 수신하기 위해 상기 송수신기를 프로그래밍하도록 구성되며,
상기 임의 접근 응답 식별자는 상기 무선 통신 장치에 의해 전송된 임의 접근 프리앰블의 아이덴티티로부터 도출되는, 무선 통신 장치.
기지국으로서,
임의 접근 프리앰블들을 수신하고 임의 접근 응답들을 전송하도록 구성된 송수신기; 및
상기 송수신기에 결합되고, 메시지들의 전송을 위해 이동국들에 자원들을 할당하도록 구성된 제어기
를 포함하고,
상기 제어기는 임의 접근 응답 메시지 생성 모듈을 포함하고,
상기 임의 접근 응답 메시지 생성 모듈은, 하나의 식별자로 어드레싱된 임의 접근 응답 메시지를 생성하도록 구성되고,
상기 식별자는 이동국에 의해 전송된 임의 접근 프리앰블로부터 도출되는
기지국.