KR101670743B1

KR101670743B1 - 트래픽 카운트 키 및 키 카운트 관리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101670743B1
Application number: KR1020100006041A
Authority: KR
Inventors: 한진백; 류기선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2016-10-31
Also published as: CN102318259B; CN102318259A; KR20100092353A; KR20100092371A

Abstract

본 발명은 다양한 통신 환경에서 키 카운트 (Key Count) 값을 관리하는 다양한 방법들 및 장치들을 개시한다. 또한, 키 카운트 값을 이용하여 트래픽 암호화 키를 생성 및 유지하는 다양한 방법들 및 장치들을 개시한다.

Description

트래픽 카운트 키 및 키 카운트 관리 방법 및 장치{Method and Apparatus for traffic count key management and key count management}

본 발명은 무선접속 시스템의 다양한 통신 환경에서 트래픽 암호화 키(TEK)를 생성 및/또는 갱신하기 위한 키 카운트 (Key Count) 값을 관리하는 방법 및 이러한 방법들이 수행될 수 있는 장치에 관한 것이다.

이하에서는 IEEE 802.16e (Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.16e)시스템 기반의 프로토콜 계층에 대하여 간략히 설명한다.

도 1은 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16e 시스템 기반의 무선 이동통신 시스템에서 정의하는 프로토콜 계층 모델을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 링크 계층에 속하는 매체접속제어(MAC: Medium Access Control) 계층은 3개의 부계층으로 구성될 수 있다. 먼저, 서비스 지정 수렴 부계층(Service-Specific CS: Service-Specific Convergence Sublayer)은 CS SAP(Service Access Point)를 통하여 수신된 외부 네트워크의 데이터를 MAC 공통 부계층(CPS: Common Part Sublayer)의 MAC SDU(Service Data Unit)들로 변형시키거나 맵핑시킬 수 있다. 이 계층에서는 외부 네트워크의 SDU들을 구분한 후, 해당되는 MAC 서비스 플로우 식별자(SFID: Service Flow IDentifier)와 CID(Connection IDentifier)를 연관시키는 기능이 포함될 수 있다.

다음으로 MAC CPS 계층은 시스템 액세스, 대역폭 할당, 연결(connection) 설정 및 관리와 같은 MAC의 핵심적인 기능을 제공하는 계층으로, MAC SAP를 통해 다양한 CS들로부터 특정 MAC 연결에 의해서 분류된 데이터를 수신한다. 이때 물리 계층을 통한 데이터 전송과 스케쥴링에 QoS(Quality of Service)가 적용될 수 있다.

또한, 보안 부계층(Security Sublayer)은 인증(Authentication), 보안키 교환(security key exchange)과 암호화 기능을 제공할 수 있다. 이하 보안 서비스 및 보안 부계층(security sublayer)에 대해 간략히 설명한다.

보안 서비스는 네트워크 데이터에 대한 기밀성(Confidentiality) 및 무결성(Integrity)을 제공하는 것이다. 무결성이란 최초의 메시지 내용이 상대방에게 동일한 내용으로 전달되었는지 여부를 말한다. 즉, 무결성은 메시지가 제 3자 등에 의해 임의로 변경되지 않는 것을 보장하는 것이다. 기밀성이란 정보를 오직 인가된 사람들에게만 공개하는 것을 말한다. 즉, 기밀성은 전송되는 데이터의 내용을 완벽하게 보호하여 비인가자가 정보의 내용에 접근하는 것을 방지하는 것이다.

보안 부계층은 광대역 무선 네트워크에서의 보안, 인증 및 기밀성을 제공한다. 보안 부계층은 단말과 기지국간에 전달되는 MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)에 암호화 기능을 적용할 수 있다. 따라서, 기지국 및 단말은 불법 사용자의 서비스 도난 공격에 대한 강인한 방어 능력을 제공할 수 있다. 기지국에서는 네트워크 전반에 걸쳐 서비스 플로우에 대한 암호화를 수행하여 데이터 전송 서비스에 어떤 권한도 없이 접속하는 것을 방지한다.

보안 부계층은 인증된 클라이언트/서버 구조의 키 관리 프로토콜을 이용하여 기지국이 단말에게 키(key)와 관련된 정보들을 분배하는 것을 제어한다. 이때, 키 관리 프로토콜에 디지털 인증서 기반의 단말장치 인증을 추가하여 기본적인 보안 메커니즘의 기능을 더욱 강화시킬 수 있다.

단말 기본기능 협상이 진행되는 동안 단말에서 보안기능을 제공하지 않으면, 인증 및 키 교환절차는 생략된다. 그리고, 특정 단말이 인증 기능을 지원하지 않는 단말로 등록이 되었을 경우라도 기지국은 단말의 권한이 검증되었다고 간주할 수 있다. 특정 단말에서 보안 기능을 지원하지 않으면, 해당 단말에는 서비스가 제공되지 않기 때문에 키 교환이나 데이터 암호화 기능을 수행하지 않는다.

보안 부계층은 캡슐화(encapsulation) 프로토콜 및 키 관리 프로토콜(PKM)로 구성된다. 캡슐화 프로토콜은 광대역 무선 네트워크에서 패킷 데이터의 보안을 위한 프로토콜로서, 데이터 암호화 및 데이터 인증 알고리즘과 같은 암호화 슈트(cyptographic Suites)를 나타내는 집합과 MAC PDU 페이로드에 이러한 알고리즘을 적용시키는 방법을 제공한다.

암호화 슈트는 데이터 암호화, 데이터 인증 및 TEK 교환을 위한 알고리즘을 나타내는 보안연계(SA: Sercuroty Association) 집합을 나타낸다. 즉, 데이터 암호 알고리즘과 데이터 인증 알고리즘의 쌍을 나타낸다.

키 관리 프로토콜은 기지국에서 단말로 키 관련 데이터를 안전하게 분배하는 방법을 제공하는 프로토콜이다. 기지국 및 단말은 키관리 프로토콜을 이용하여 키 관련 데이터를 안전하게 분배하는 방법을 제공할 수 있다. 키 관리 프로토콜을 이용하면 단말과 기지국 사이에는 키 관련 데이터를 공유할 수 있으며, 기지국에서는 네트워크 접근을 제어할 수 있다.

보안 부계층은 물리계층(PHY: Physical Layer)와 물리계층 서비스 접속점(PHY SAP: Physical Serivce Access Point)를 통해 연결되어 있다. PHY 계층에서는 MAC 계층에서 생성 및 암호화된 PDU 들을 목적지로 전달하는 기능을 수행한다.

본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16m (이하, 16m) 시스템에 적용되는 방법들 및 장치들에 관한 것이다. IEEE 802.16m 시스템은 앞서 설명한 IEEE 802.16e (이하, 16e) 시스템에서 발전된 무선 접속 시스템과 관련된 표준을 사용하는 시스템을 나타낸다. 16m 시스템에서 특별히 정의하지 않은 부분들은 16e 시스템의 표준을 참고할 수 있다.

16e 표준의 경우, 핸드오프만을 위해 CMAC 키 카운트(CMAC_KEY_COUNT)를 사용하여 핸드오프시 TEK 갱신을 지원한다. 그러나, CMAC 키 카운트는 단말이 핸드오버를 수행하는 경우에 대해서만 정의되어 있으므로, 전반적인 TEK 관리에 있어서 일관성이 없다. 또한, 16m 시스템은 16e 시스템과 TEK 생성방법이 다르므로, CMAC_KEY_COUNT를 사용하여 TEK을 생성 및 관리하는 것은 비효율적이며, 적합하지 않을 수 있다.

또한, 광대역 무선접속을 위한 16m (이하, 16m) 표준은 유니캐스트 데이터 서비스의 보호를 위해 트래픽 암호화 키(TEK: Traffic Encryption Key)를 정의하고 있다. 이때, 16m에 현재 기술된 TEK의 생성은 키 카운트 (Key Count; 예를 들어, COUNTER_TEK)의 사용을 전제로 한다. 그러나, 16m 표준에는 TEK의 갱신을 위한 키 카운트의 구체적인 관리방법에 대해서는 기술되어 있지 않다.

예를 들어,16m 시스템에서 TEK은 이동단말과 기지국에 의해 지역적으로 생성되어 사용될 수 있다. 16m 광대역 무선 접속망을 통한 데이터 서비스의 흐름은 일련의 QoS 파라미터들을 가지며, TEK을 통한 암호화 및 복호화가 요구된다.

그러나, 16m 표준에는 핸드오프 (HO), 망 재진입 (예를 들어, 연결상태에서 연결 상실 (Connection Loss), 비 조정 핸드오버 (Uncoordinated HO) 등에 기인한 망 재진입) 또는 유휴모드 (Idle Mode)에서의 위치갱신 또는 망 재진입 등의 네트워크 동작이 발생할 경우, TEK의 갱신을 위해 키 카운트가 어떻게 관리되어야 하는지에 대한 방법이 명확히 정의되어 있지 않다. 즉, 이동단말이 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오프하거나 망 재진입 절차를 수행하는 경우, TEK 갱신에 필요한 TEK 카운트를 어떻게 처리해야 하는지에 대한 부분이 명확하게 정의되어 있지 않다.

또한, 16m 표준에는 TEK의 갱신요인이 되는 재인증이나 PN 스페이스 (Packet Number Space)의 고갈 (Exhaustion)이 발생하는 경우, TEK 갱신을 위한 키 카운트가 어떻게 관리되어야 하는지에 대한 방법도 명확하게 정의되어 있지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 효율적인 데이터 서비스의 암호화방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 16m 시스템의 TEK 갱신을 위한 키 카운터 관리방법을 제공하는 것이다. 즉, 핸드오프, 망 재진입, 유휴모드에서의 위치갱신 또는 유휴모드에서의 망 재진입 등의 네트워크 동작이 발생할 경우에 키 카운트를 관리하는 방법들 및 장치들을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동단말이 기지국과 핸드오프 및/또는 망 재진입시 사용할 TEK을 유연하게 갱신하기 위해 TEK 카운트 (또는, 키 카운트)를 동기화하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 향상된 데이터 서비스의 제공을 지원하도록, 망에 큰 부하를 주지않는 TEK 생성 및 갱신방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, TEK의 갱신요인이 되는 재인증이나 PN 스페이스의 고갈이 발생하는 경우, 키 카운트를 관리하는 방법들 및 장치들을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 네트워크 동작이나 TEK의 갱신을 위한 단말과 기지국간의 키 카운트의 동기화 방법들 및 이를 위한 장치들을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다양한 통신 환경에서 TEK 생성 및 갱신 방법, TEK 카운터(또는, 키 카운트(Key Count)) 값을 관리하는 다양한 방법들 및 장치들을 개시한다. 또한, TEK 카운터 (키 카운트) 값을 이용하여 트래픽 암호화 키를 생성 및 유지하는 다양한 방법들 및 장치들을 개시한다.

본 발명의 제 1 실시예로서 트래픽 암호화 키를 생성 또는 갱신하기 위한 TEK 카운트 관리방법은, 이동단말에서 유지하고 있는 제 1 TEK 카운트를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하는 단계와 기지국으로부터 제 2 TEK 카운트를 포함하는 제 2 메시지를 수신하는 단계 및 제 2 TEK 카운트를 이용하여 TEK을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제 2 TEK 카운트는 제 1 TEK 카운트(a)를 기반으로 결정되고, 제 1 TEK 카운트(a) 및 제 2 TEK 카운트는 핸드오버 또는 네트워크 재진입을 수행하는 때마다 증가하되, TEK을 생성시 사용되는 넌스가 갱신될 때마다 초기화될 수 있다.

상기 제 1 실시예에서 제 2 TEK 카운트는, 제 1 TEK 카운트(a)가 기지국이 유지하고 있는 제 3 TEK 카운트(b)보다 더 큰 경우에는 제 1 TEK 카운트가 제 2 TEK 카운트로 결정되고, 제 1 TEK 카운트가 제 3 TEK 카운트(b)보다 작거나 같은 경우에는 제 3 TEK 카운트(b)가 제 2 TEK 카운트로 결정될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예로서 트래픽 암호화 키를 생성 또는 갱신하기 위한 TEK 카운트 관리방법은, 기지국에서 이동단말로부터 이동단말이 유지하고 있는 제 1 TEK 카운트를 포함하는 제 1 메시지를 수신하는 단계와 기지국이 이동단말로 제 2 TEK 카운트를 포함하는 제 2 메시지를 전송하는 단계 및 기지국에서 제 2 TEK 카운트를 이용하여 TEK을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제 2 TEK 카운트는 제 1 TEK 카운트를 기반으로 결정되고, 제 1 TEK 카운트 및 제 2 TEK 카운트는 핸드오버 또는 네트워크 재진입을 수행하는 때마다 증가하되, TEK을 생성시 사용되는 넌스가 갱신될 때마다 초기화될 수 있다.

상기 제 2 실시예는 제 1 TEK 카운트와 기지국에서 유지하고 있는 제 3 TEK 카운트를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 제 1 TEK 카운트가 제 3 TEK 카운트보다 더 큰 경우에는 제 1 TEK 카운트를 제 2 TEK 카운트로 결정하고, 제 1 TEK 카운트가 제 3 TEK 카운트보다 작거나 같은 경우에는 제 3 TEK 카운트를 제 2 TEK 카운트로 결정할 수 있다.

상기 제 1 실시예 및 상기 제 2 실시예는 키 협상 과정을 통해 이동단말과 넌스 및 보안재료들을 교환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 실시예 및 상기 제 2 실시예에서, 제 1 메시지는 핸드오버시 사용되는 핸드오버 요청 메시지 및 레인징 요청 메시지 중 하나이고, 제 2 메시지는 핸드오버시 사용되는 핸드오버 요청 메시지 및 레인징 응답 메시지 중 하나일 수 있다. 또는, 제 1 메시지는 네트워크 재진입시 사용되는 레인징 요청메시지이고, 제 2 메시지는 네트워크 재진입시 사용되는 레인징 응답 메시지일 수 있다.

상기 제 1 실시예 및 상기 제 2 실시예에서 TEK을 생성하는 단계는, 기지국에서 제 2 TEK 카운트, 넌스, 인증키(AK) 및 보안연계식별자(SAID) 중 하나 이상을 이용하여 TEK을 생성함으로써 수행될 수 있다.

상기 제 1 실시예 및 상기 제 2 실시예에서 제 1 메시지는 임시 식별자, 핸드오버 지시, 위치갱신요청, 페이징 제어기 TLV, CMAC 튜플 중 하나 이상을 더 포함하고, 제 2 메시지는 위치갱신응답, 넌스, 핸드오버 최적화 정보, CMAC 튜플 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예로서 단말에서 키 카운트를 관리하는 방법은, 기지국과 인증절차를 수행하는 단계와 기지국과 키협상 과정에서 넌스(nonce)를 포함하는 키 재료를 교환하는 단계와 키 협상 과정에서 키 재료를 이용하여 인증키(AK)를 생성하는 단계와 연속 값을 갖는 두 개의 키 카운트를 설정하는 단계와 기지국과 공유하는 보안연계의 식별자(SAID), 인증키 및 두 개의 키 카운트를 이용하여 두 개의 트래픽 암호화 키(TEK)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 하나의 보안연계마다 두 개의 트래픽 암호화 키가 관리되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 4 실시예로서 기지국에서 키 카운트를 관리하는 방법은, 단말과 인증절차를 수행하는 단계와 단말과 키협상 과정에서 넌스(nonce)를 포함하는 키 재료를 교환하는 단계와 키 협상 과정에서 키 재료를 이용하여 인증키(AK)를 생성하는 단계와 연속 값을 갖는 두 개의 키 카운트를 설정하는 단계와 단말과 공유하는 보안연계의 식별자(SAID), 인증키 및 두 개의 키 카운트를 이용하여 두 개의 트래픽 암호화 키(TEK)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 각 보안연계마다 두 개의 트래픽 암호화 키가 관리되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제 3 실시예 및 상기 제 4 실시예에서, 두 개의 키 카운트는 핸드오버, 망 재진입, 유휴모드에서의 위치갱신 및 유휴모드에서 망 재진입하는 경우에 각각 초기화될 수 있다. 또한, 망 재진입은 유휴모드로부터의 위치갱신 및 망 재진입, 비조정 핸드오버 또는 연결상실에 따른 핸드오버에 기인하여 발생할 수 있다. 또한, 두 개의 TEK 갱신은 각각의 TEK 존속기간의 종료에 기인하여 수행될 수 있다.

한편, 패킷 번호(PN) 스페이스 고갈이 발생한 경우에는 한 개의 TEK 갱신만이 수행될 수 있으며, 이러한 경우에는 단말 및 기지국에 각각 하나의 키 카운트만이 설정될 수 있다.

상기 본 발명의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에서 두 개의 TEK은 Dot16KDF 알고리즘을 이용하여 생성될 수 있다. 이때, AK가 새로 생성되면 두 개의 키 카운트는 초기화되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 5 실시예로서 키 카운트를 관리하는 단말은, 메시지를 송신하기 위한 송신모듈, 메시지를 수신하기 위한 수신모듈 및 키 카운트를 관리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 단말의 프로세서는 기지국과 인증 절차를 수행하는 단계와 기지국과 키협상 과정에서 넌스(nonce)를 포함하는 키 재료를 교환하는 단계와 키 협상 과정에서 키 재료를 이용하여 인증키(AK)를 생성하는 단계와 연속 값을 갖는 두 개의 키 카운트를 설정하는 단계와 보안연계의 식별자(SAID), 인증키 및 두 개의 키 카운트를 이용하여 두 개의 트래픽 암호화 키(TEK)를 생성하는 단계를 수행할 수 있다. 이때, 보안연계는 두 개의 트래픽 암호화 키를 관리하는 것이 바람직하다.

상기 두 개의 키 카운트는 핸드오버, 망 재진입, 유휴모드에서의 위치갱신 및 유휴모드에서 망 재진입하는 경우에 각각 초기화될 수 있다. 또한, 망 재진입은 유휴모드로부터의 위치갱신 또는 망재진입, 비조정 핸드오버 또는 연결상실에 따른 핸드오버에 기인할 수 있다. 또한, 두 개의 TEK 갱신은 각각의 TEK 존속기간의 종료에 기인하여 발생할 수 있다. 이때, 두 개의 TEK은 Dot16KDF 알고리즘을 이용하여 생성되는 것이 바람직하다.

상기 제 5 실시예에서 AK가 새로 생성되면 두 개의 키 카운트는 초기화되는 것이 바람직하다.

제 1 실시예 내지 제 5 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 실시예들을 통해 핸드오프, 망 재진입, 유휴모드에서의 위치갱신 또는 유휴모드에서의 망 재진입 등의 네트워크 동작이 발생할 경우에 키 카운트 (또는, TEK 카운트)를 효율적으로 관리할 수 있다.

둘째, TEK의 갱신요인이 되는 재인증이나 PN 스페이스의 고갈이 발생하는 경우, 키 카운트를 효율적으로 관리할 수 있다.

셋째, 다양한 네트워크 동작이나 TEK의 생성 및 갱신을 위한 단말과 기지국간의 키 카운트의 동기화 방법들 및 이를 위한 장치들을 제공할 수 있다.

넷째, 본 발명의 실시예들에서 설명하는 키 카운트 관리 방법을 정의함으로써, 단말 및 기지국은 끊김 없는 서비스 제공을 위해 유연하게 TEK을 생성 및 갱신할 수 있다.

다섯째, 종래 시스템(e.g. 16e 시스템) 에서 사용하던 CMAC 키 카운트 (CMAC KEY COUNT)의 사용을 배제함으로써, 발전된 시스템 (e.g. 16m 시스템)에서 일관성 있는 TEK의 생성과 갱신을 가능하게 한다. 즉, 종래 시스템에서는 핸드오버시 TEK의 갱신만을 위해 CMAC 키 카운트의 사용을 고려했으나, 본 발명의 실시예들에서는 이를 대체하는 새로운 개념으로 TEK의 생성과 갱신에 공통적으로 사용될 수 있는 키 카운트(e.g. COUNTER_TEK)를 정의함으로써, 단말 및 기지국은 일관성 있게 TEK을 관리할 수 있다.

여섯째, 본 발명의 실시예들은 망에 큰 부하를 주지 않는 TEK 생성 및 갱신방법을 제공함으로써 향상된 데이터 서비스를 지원하도록 사용자 능력을 증진시킬 수 있으며, 본안관련 정보 생성에 따른 통신성능 열화 문제를 해결할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16e 시스템 기반의 무선 이동통신 시스템에서 정의하는 프로토콜 계층 모델을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예로서 TEK 카운트를 관리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예로서 핸드오버 과정에서 TEK 카운트를 갱신하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예로서 유휴모드 상태의 이동단말이 레인징 과정에서 TEK 카운트를 갱신하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예로서, 핸드오버 과정에서 이동단말 및 타겟 기지국이 미리 TEK 카운트를 갱신하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예로서 이동단말이 핸드오버를 결정하는 경우, 핸드오버 과정에서 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예로서 서빙 기지국이 핸드오버를 결정하는 경우, 핸드오버 과정에서 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예로서, 레인징 과정을 통해 타겟 기지국과 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예로서 핸드오버 환경에서 키 카운터를 관리하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예로서 단말이 연결상태에서 망에 재진입시 키 카운트를 관리하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 TEK 생성 방법을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 2 내지 도 19에서 설명한 본 발명의 실시예들이 수행되는 단말 및 기지국을 나타내는 도면이다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들은 다양한 통신 환경에서 트래픽 암호화 키 카운트 (Key Count) 값을 생성 및 관리하는 방법들 및 장치들을 개시한다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 도시하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 도시하지 아니하였다. 그러나, 이러한 미도시 부분들은 당해 업계의 일반적인 지식을 가진자에게 자명한 범위 내에서 유추 적용될 수 있음을 밝힌다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드 (TN: Terminal Node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드 (UN: Upper Node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(NN: Network Nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, '이동국(MS: Mobile Station)'은 사용자 기기 (UE: User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 또는 단말(Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.

또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16-2009 및 P802.16m 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

예를 들어, 비조정 핸드오버(Uncoordinated HO)는 비제어 핸드오버(Uncontrolled HO)와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, TEK을 생성 및/또는 갱신하는데 사용되는 카운터 값으로서 키 카운트와 TEK 카운트(COUNT_TEK)은 동일한 의미로 사용될 수 있다.

이하에서는 핸드오버 또는 망 재진입시 사용되는 TEK 생성 및 갱신 방법에 대해서 설명한다.

16m 시스템에서 정의하는 유니캐스트 데이터 서비스에 대한 보호는 이동단말(AMS)과 기지국(ABS)간의 연결을 통해 전달되는 MPDU들의 암호학적 변환을 의미한다. 이동단말과 기지국간 데이터에 대한 보호는 MAC 계층의 보안 부계층(Security Sublayer)의 기능 중 하나인 트래픽 데이터 암호화 기능(Traffic Data Encryption Function)의 역할이다.

데이터 암호화는 선택된 사이퍼슈트(Ciphersuite)에 의해 요청되는, MAC PDU 페이로드(Payload)에 적용된다. 일반적으로, 데이터의 암호화를 위해서는 키(key)가 필요하며, 16m 표준에서는 다양한 키 중 하나로서 트래픽 암호화키(TEK)를 정의한다.

16e 시스템에서는 기지국에서 TEK을 생성하여 이동단말에 전송하는 반면에, 16m 시스템에서 기지국은 무선 인터페이스(Air Interface)를 통해 TEK을 이동단말과 교환하지는 않는다. 즉, 16m 시스템에서 기지국과 이동단말은 개별적으로 TEK을 생성할 수 있다.

따라서, 16e 시스템에서는 기지국에서 TEK을 생성하여 이동단말에 전송하므로 여러 개의 이동단말이 하나의 SA를 공유할 수 있다. 그러나, 16m 시스템에서는 기지국 및 이동단말은 TEK을 생성하기 위한 보안재료들만을 공유하고, 이러한 보안재료들을 이용하여 각각 TEK을 생성하므로 각 이동단말은 하나의 SA를 가지게 된다.

본 발명의 실시예들에서, 기지국 및 이동단말은 TEK의 효율적인 갱신을 위해 동기화된 TEK 카운트를 유지 및 관리한다. 예를 들어, 이동단말은 각 TEK 컨텍스트(TEK context)마다 TEK 카운트를 유지 및 관리하며, 기지국도 각각의 TEK 컨텍스트에 대해 이동단말에 대응되는 TEK 카운터와 동기가 맞춰진 TEK 카운트를 유지할 수 있다.

다음 수학식 1은 기지국 및 이동단말의 핸드오프시 TEK을 생성하는 방법 중 하나를 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 이동단말 및 기지국은 키암호화키(KEK: Key Encryption Key), CMAC 키 카운트 및 이동단말과 기지국간의 보안연계(SA: Security Association)을 식별하는 SAID(Security Association IDentifier)를 키 생성 함수(KDF: Key Derivation Function)에 대입함으로써 TEK을 생성할 수 있다.

이동단말은 PKMv2 인증 또는 재인증이 성공적으로 완료되거나 새로운 PMK가 설정된 후, CMAC_KEY_COUNT를 초기화하고 이를 '0'으로 설정한다. 이러한 과정은 SA TEK 신청(SA TEK challenge) 메시지를 수신한 후 이뤄진다.

다음 수학식 2는 16m 시스템에서 TEK을 생성하는 방법 중 하나를 나타낸다.

수학식 2를 참조하면, 이동단말 및 기지국은 인증키(AK: Authentication Key), SAID, 넌스(Nonce), 키 카운트(Key_Count), 기지국 식별자(BSID) 및 이동단말의 MAC 주소(AMS MAC Address) 등의 파라미터를 키생성함수(KDF)에 대입함으로써 개별적으로 TEK을 생성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예들 중 하나로서 TEK 카운트를 관리하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 이동단말(AMS)이 기지국(ABS)과 인증절차 또는 재인증 절차를 수행할 수 있다(S201).

이동단말 및 기지국은 데이터 보호를 위한 암호화 키를 협상하는 키 협상과정(Key Agreement)을 수행할 수 있다. 키 협상 과정의 일례로서 이동단말 및 기지국은 3-way 핸드쉐이크(3-way handshake) 과정을 수행할 수 있다(S202).

S202 단계에서, 이동단말 및 기지국은 키 협상(e.g. 3-way handshake) 과정을 통해 TEK을 생성하기 위한 보안 컨텍스트(Security Context)들을 공유할 수 있다. 3-Way 핸드쉐이크 과정은 SA-TEK 신청(SA-TEK challenge), SA-TEK 요청, SA-TEK 응답의 3 단계를 통해 수행될 수 있다. 이때, 보안 컨텍스트에는 AK 컨텍스트, KEK 컨텍스트 등이 포함될 수 있다.

키 협상과정이 이뤄진 후 기지국은 TEK을 생성하기 위한 넌스(Nonce)를 이동단말에 전송함으로써, 넌스를 공유할 수 있다(S203).

TEK 생성 및 갱신을 위한 TEK 카운트는 인증 또는 재인증이 이뤄지거나 새로운 PMK가 설정된 후, 이동단말 및 기지국에 의해 초기화되고 '0'으로 설정될 수 있다. 이동단말 및 기지국은 각각의 보안연계(SA)에 대해 활성화된 TEK 컨텍스트마다 별도의 TEK 카운트(1st TEK count, 2nd TEK count)를 설정 및 유지할 수 있다. 따라서, 이동단말 및 기지국은 TEK이 생성될 때 SA마다 TEK 카운트를 고유하게 유지할 수 있다. 즉, TEK 카운트는 SA마다 다르게 유지되어야 한다(S204a, S204b).

기지국은 설정한 TEK 카운트 값을 인증 개체(AAA 서버)에 전달할 수 있다(S205).

이동단말 및 기지국은 넌스, TEK 카운트 및 기타 보안 컨텍스트를 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S206a, S206b).

데이터 통신이 진행되는 과정에서, 이동단말이 네트워크에 재진입하는 경우가 발생할 수 있다. 다만, 이때의 네트워크 재진입은 유휴모드 상태의 이동단말에 의한 망 재진입이 아닌 연결 손실(Connection Loss) 또는 의도하지 않은 핸드오버(uncoordinated HO) 등의 네트워크 동작에 기인한 연결 상태의 망 재진입인 경우를 의미한다(S207).

이동단말 및 기지국에서 유지 및 관리하고 있는 TEK 카운트는 핸드오버 또는 망 재진입이 발생할 때마다 증가하며, TEK 생성시 사용되는 넌스가 갱신될 때마다 초기화될 수 있다. 이러한 경우, TEK 카운트의 크기는 클 필요는 없다. 네트워크 재진입이 이뤄지는 경우에는, 새로운 넌스가 기지국에 의해 생성되어 이동단말에 할당되므로 TEK 카운트가 초기화되기 때문이다.

즉, TEK 카운트는 핸드오버 또는 네트워크 재진입이 발생할 때마다 증가하여, 동일한 TEK이 생성되는 것을 방지해준다. 이는 이동단말이 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 이동한 후 다시 서빙 기지국으로 되돌아오는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 TEK 카운트는 TEK이 생성될 때마다 초기화되는 값으로 정의되며, 이는 PN 크기(Packet Number size)가 만료되는 TEK의 일반적인 갱신상황에 대해서도 적용될 수 있다.

이동단말은 핸드오버 또는 네트워크 재진입시 기지국으로 TEK 카운트에 대한 정보를 나타내는 TEK 카운트 TLV(e.g. 1st TEK count)를 포함하는 레인징 요청(RNG-REQ) 메시지를 전송할 수 있다(S208).

S208 단계에서, 레인징 요청 메시지에는 이동단말의 임시 식별자(Temporary ID), 핸드오버 지시(HO Indication) 및 CMAC 튜플(CMAC Tuple) 중 하나 이상이 더 포함될 수 있다.

기지국은 RNG-REQ 메시지에 포함된 TEK 카운트 정보(예를 들어, TEK 카운트 TLV)를 통해 이동단말의 TEK 카운트 값(1st TEK count)을 확인할 수 있다. 따라서, 기지국은 수신된 TEK 카운트 값과 기지국이 유지하고 있는 TEK 카운트 값(2nd TEK count)을 비교할 수 있다(S209).

S209 단계에서, 이동단말이 유지하는 TEK 카운트(1st TEK count)가 기지국이 유지하는 TEK 카운트(2nd TEK count)보다 작은 경우, 기지국은 이동단말에게 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지를 통해 기지국의 TEK 카운트 값(2nd TEK count)을 알려줄 수 있다. 즉, 기지국은 기지국이 유지하는 TEK 카운트 값으로 이동단말의 TEK 카운트 값을 갱신하도록 지시할 수 있다(S210).

S210 단계에서, 레인징 응답 메시지에는 CMAC 튜플, 넌스(Nonce), TEK 카운트 TLV 및 네트워크 진입을 위한 핸드오버 최적화 정보(HO Optimization Info.) 중 하나 이상이 더 포함될 수 있다.

기지국의 TEK 카운트 값(2nd TEK count)이 포함된 레인징 응답 메시지를 수신한 이동단말은 기지국의 TEK 카운트 값(2nd TEK count)으로 자신의 TEK 카운트를 갱신할 수 있다(S211a).

한편, S209 단계에서, 이동단말이 유지하는 TEK 카운트가 기지국이 유지하는 TEK 카운트보다 큰 경우, 기지국은 이동단말이 유지하는 TEK 카운트 값으로 자신이 유지하는 TEK 카운트 값을 갱신할 수 있다(S211b).

S211a 및 S211b 단계는 핸드오프, 망 재진입시 이동단말과 기지국이 TEK 카운트의 동기를 상호 간에 맞추는 과정이다.

만약, S209 단계에서 이동단말과 기지국의 TEK 카운트가 동일한 경우에는 기지국은 해당 TEK 카운트(2nd TEK count)를 포함하는 RNG-RSP 메시지를 이동단말에 전송하고, 이동단말 및 기지국은 동일한 TEK 카운트를 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(미도시).

이동단말이 핸드오프 또는 망 재진입을 완료했을 때 기지국은 이를 인증 서버(e.g. Authenticator)에 알리고, 이동단말 및/또는 기지국의 TEK 카운트 값을 인증서버에 전송할 수 있다(S212).

도 2와 같이 네트워크 재진입이 발생하는 경우, 이동단말 및 기지국에서 각각 유지하고 있는 TEK 카운트 정보(TEK 카운트 TLV)는 레인징 요청 메시지 및 레인징 응답 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 이는 각각 이동단말 및 기지국이 현재 유지하고 있는 TEK 카운트 값을 명시하며, 이동단말 및 기지국이 공유할 TEK의 생성을 위한 TEK 카운트의 동기화를 위해 사용된다.

도 3은 본 발명의 실시예들 중 하나로서 핸드오버 과정에서 TEK 카운트를 갱신하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 이동단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS: Serving ABS)과 초기인증 또는 재인증을 수행할 수 있다(S301).

이동단말 및 서빙 기지국은 키 협상(Key Agreement) 과정을 통해 넌스 및 다른 보안재료들(Security Materials)을 교환할 수 있다. 이때, 보안재료에는 CMAC 튜플, 인증키(AK), 이동단말의 MAC 주소(AMS MAC address), 기지국 식별자(ABS ID) 및 SAID 등이 포함될 수 있다(S302).

이동단말 및 서빙 기지국은 각각 TEK 컨텍스트에 따른 TEK 카운트를 초기화할 수 있다(S303a, S303b). 또한, 이동단말 및 서빙 기지국은 넌스, TEK 카운트 및 보안재료를 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S304a, S304b).

이동단말이 서빙 기지국의 셀 영역을 이동함에 따라 타겟 기지국(T-ABS: Target ABS)으로의 핸드오버를 결정할 수 있다(S305).

S305 단계에서는 이동단말이 타겟 기지국으로의 핸드오버를 결정하는 것을 나타내었으나, 통신환경 또는 사용자의 요구사항에 따라 서빙 기지국에서 핸드오버 여부를 결정할 수 있다.

핸드오버를 수행하는 것이 결정된 경우, 서빙 기지국은 타겟 기지국으로 인증이나 재인증의 결과로 설정된 TEK 카운트, TEK 생성을 위해 필요한 넌스(Nonce) 및 기타 보안재료들(e.g. 보안 컨텍스트들)들과 함께 타겟 기지국으로 전달할 수 있다(S306).

도 3에서 이동단말과 타겟 기지국은 핸드오버 절차가 완료되기 전에 TEK을 갱신할 수 있다. 타겟 기지국은 이동단말과 레이징 절차를 통해 TEK 카운트의 동기를 맞출 수 있다. 즉, 이동단말 및 타겟 기지국은 RNG-REQ 메시지 및 RNG-RSP 메시지의 교환을 통해, 이동단말과 타겟 기지국의 TEK 카운트의 동기화 여부를 확인하고, TEK 카운트의 동기를 맞출 수 있다(S307).

이때, S307 단계는 도 2의 S208 단계 내지 S211 단계에 대한 설명을 참조할 수 있다.

이동단말 및 타겟 기지국은 각각 동기화된 TEK 카운트를 이용하여 TEK을 생성한 후, 통신을 재개할 수 있다(S308a, S308b).

도 4는 본 발명의 실시예들 중 하나로서 유휴모드 상태의 이동단말이 레인징 과정에서 TEK 카운트를 갱신하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 4는 연결된 상태(Connecion Loss, Uncoordinated HO) 상에서 망 재진입시 TEK 카운트의 관리 방법을 나타낸다. 이동단말(AMS) 및 타겟 기지국(T-ABS)은 각각 TEK 생성을 위한 파라미터들을 보유하고 있다.

도 4에서 이동단말은 유휴모드 상태인 것을 가정한다. 즉, 이동단말이 유휴모드에서 서빙 기지국의 인근 기지국인 타겟 기지국으로 이동함에 따라, 타겟 기지국에서 위치갱신을 수행할 수 있다. 즉, 이동단말은 타겟 기지국과 위치갱신 과정을 통해 TEK 카운트를 유지 및 갱신할 수 있다.

따라서, 이동단말 및 타겟 기지국은 위치갱신을 수행하는 과정에서, 레인징 요청 메시지 및 레인징 응답 메시지를 교환함으로써 AK를 확인하고, TEK 카운트의 동기 여부를 확인할 수 있다.

즉, 넌스 및 기타 보안 재료(e.g. 보안 컨텍스트)들이 새로이 타겟 기지국으로부터 이동단말에 전송될 필요는 없으며, TEK 카운트도 증가된 값으로 동기화가 이뤄져 TEK 갱신에 이용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 이동단말은 유휴모드에서 네트워크 재진입시 임시 식별자(Temporary ID), 핸드오버 지시(HO Indication), 위치갱신요청(Location Update Request), 페이징 제어기 TLV(Paging Controller TLV), TEK 카운트 TLV(TEK count TLV) 및 CMAC 튜플(CMAC Tuple) 중 하나 이상을 포함하는 레인징 요청 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다(S401).

이때, 이동단말은 이동단말의 위치 비밀성을 보호하기 위해 레인징 요청 메시지에 이동단말의 MAC 주소 대신에 임시 식별자를 포함하여 타겟 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, TEK 카운트 TLV 값은 현재 이동단말이 유지하고 있는 TEK 카운트 값을 나타낸다.

레인징 요청 메시지를 수신한 타겟 기지국은 이동단말(AMS)에 대한 정보를 요청하는 AMS 정보 요청(AMS Info request) 메시지를 페이징 제어기(Paging Controller)로 전송할 수 있다(S402).

페이징 제어기는 이동단말의 MAC 주소, 임시 식별자 매핑정보를 포함하는 AMS 정보 응답 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다(S403).

임시 식별자 매핑정보는 이동단말의 MAC 주소와 임시 식별자간의 매핑 정보를 나타낸다. 즉, 타겟 기지국은 임시 식별자 매핑정보를 이용하여 이동단말을 식별할 수 있다.

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로서, 레인징 응답 메시지를 이동단말에 전송할 수 있다. 이때, 레인징 응답 메시지에는 위치갱신응답(Location Update Response), CMAC 튜플, 넌스(Nonce), TEK 카운트 TLV 및 네트워크 진입시 생략가능한 절차를 나타내는 핸드오버 최적화 정보(HO Optimization Info.) 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S404).

이동단말 및 타겟 기지국은 동기화된 TEK 카운트, 넌스 및 기타 보안재료들을 이용하여 TEK을 각각 생성할 수 있다(S405a, S405b).

도 4에서 TEK의 생성 및 갱신은 다음 수학식 3을 이용하여 수행될 수 있다.

도 4를 참조하면, 이동단말 및 타겟 기지국은 AK, 넌스, SAID 및 TEK 카운트값을 키생성함수에 대입함으로써 각각 TEK을 생성할 수 있다. 다만, S405a, S405b 단계에서 이동단말 및 기지국은 수학식 3이외에도 수학식 2에서 설명한 TEK 생성방법을 이용하여 TEK을 생성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들 중 하나로서, 핸드오버 과정에서 이동단말 및 타겟 기지국이 미리 TEK 카운트를 갱신하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 이동단말(AMS), 서빙 기지국(S-ABS) 및 타겟 기지국(T-ABS)는 각각 TEK 카운트(TEK Count)를 유지 및 관리할 수 있다. 이때, 이동단말 및 서빙 기지국의 TEK 카운트는 a 이고, 타겟 기지국의 TEK 카운트는 b인 경우를 가정한다.

이동단말이 서빙 기지국의 셀 영역에서 타겟 기지국의 셀 영역으로 이동하고자 하는 경우에, 이동단말은 서빙 기지국으로 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 핸드오버 요청 메시지에는 이동단말의 TEK 카운트 값(a)이 포함될 수 있다(S501).

핸드오버 요청 메시지를 수신한 서빙 기지국은 백본망을 통해 넌스 및 보안재료들을 타겟 기지국으로 전달할 수 있다. 이때, 보안재료에는 이동단말의 TEK 카운트, TEK 컨텍스트, CMAC 튜플, 인증키(AK), 이동단말의 MAC 주소(AMS MAC address), 기지국 식별자(ABS ID) 및 SAID 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S503).

타겟 기지국은 이동단말의 TEK 카운트 값(a)과 자신이 유지하고 있는 TEK 카운트 값(b)을 비교할 수 있다. 만약, a가 b보다 크면 타겟 기지국은 a 값으로 TEK 카운트를 갱신하고, a가 b 보다 작으면 타겟 기지국은 이동단말이 TEK 카운트를 b로 갱신할 수 있도록 b 값을 서빙 기지국으로 전송한다. 또한, a 값과 b 값이 동일한 경우에는, 타겟 기지국은 b 값 및 S503 단계에서 수신한 넌스를 이용하여 바로 TEK을 생성할 수 있다. 도 5에서는 b 값이 a 값보다 큰 경우를 가정한다.

즉, 이와 같은 비교과정을 통해, 타겟 기지국과 이동단말은 핸드오버 완료 전에 TEK 카운트 값의 동기를 맞출 수 있다. 따라서, 타겟 기지국은 갱신된 TEK 카운트 값(b)을 백본망을 통해 서빙 기지국으로 전달할 수 있다(S505).

서빙 기지국은 핸드오버 응답 메시지를 통해 타겟 기지국의 TEK 카운트 값(b)을 이동단말에 전송할 수 있다(S507).

이동단말 및 타겟 기지국은 갱신된 TEK 카운트 값(b)을 이용하여 각각 TEK을 생성할 수 있다. 이동단말 및 타겟 기지국은 수학식 2 및 수학식 3 중 하나를 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S509a, S509b).

본 발명의 실시예들을 이용하여, 이동단말이 핸드오버 또는 망 재진입을 수행하는 과정에서도 끊김 없고 기밀성이 보장된 서비스를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 핸드오프시 서빙 기지국이 TEK의 생성에 필요한 TEK 카운트를 타겟 기지국으로 전달함으로써, 이동단말과 타겟 기지국이 동기화된 TEK 카운트를 유지하여 동일한 TEK을 갱신할 수 있다. 또한, 위치갱신 레인징 과정 또는 핸드오버 레인징 과정을 통해 TEK 카운트의 동기 여부도 확인할 수 있다.

이러한 과정을 통해 이동단말 및 타겟 기지국은 신속하고 유연하게 TEK을 생성 및 갱신함으로써, 보안 관련 정보를 위해 통신 성능이 열화될 문제점을 해결할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 핸드오버 과정에서 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법들에 대하여 자세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예들은 도 2 내지 도 5에서 설명한 방법들을 토대로 보다 상세히 설명하는 것이다.

본 발명의 실시예들에서, TEK 카운트는 TEK이 생성될 때, SA당 고유하게 유지될 수 있는 값을 나타낸다. 또한, TEK 카운트는 TEK이 갱싱될 때 초기화되는 값으로 정의될 수 있다. 이동단말 및 기지국에서 TEK을 갱신하는 경우로서, (1)이동단말이 핸드오버를 수행하는 경우, (2) 이동단말이 네트워크에 재진입하는 경우, (3) TEK의 존속 시간(TEK lifetime)이 만료되는 경우 및 (4) 패킷 넘버 사이즈(PN Size: Packet Number Size)가 만료되는 경우 TEK은 갱신될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, TEK 카운트는 이동단말이 핸드오버를 수행하거나 네트워크 재진입하는 경우마다 '1'씩 증가됨으로써, 이동단말 및 기지국에서 동일한 TEK을 생성하지 않을 수 있다.

또한, 이동단말 및 기지국은 각각의 보안연계(SA)에 대해 활성화된 TEK 컨텍스트에 대해 서로 다른 TEK 카운트를 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 이동단말 및 기지국은 SA마다 다르게 TEK 카운트를 유지한다.

기지국은 인증 혹은 재인증이 성공적으로 완료되거나, 키 협상(Key Agreement) 후 새로운 AK 컨텍스트의 설정이 이뤄지고, 이동단말과 넌스를 공유하는 시점에서 TEK 카운트를 초기화하고 '0'으로 설정할 수 있다. 기지국은 각각의 SA에 대해 활성화된 TEK 컨텍스트마다 별도의 TEK 카운트를 유지할 수 있다. 즉, TEK 카운트는 SA마다 다르게 유지되어야 하는 값이다.

도 6은 본 발명의 실시예들 중 하나로서 이동단말이 핸드오버를 결정하는 경우, 핸드오버 과정에서 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.

도 6의 S601 단계 내지 S605 단계에 대한 설명은 도 3의 S301 단계 내지 S305 단계에 대한 설명과 동일하므로, 도 3의 설명으로 대신한다.

이동단말(AMS)은 핸드오버 요청(MOB_MSHO-REQ) 메시지를 서빙 기지국(S-ABS)에 전송할 수 있다(S606).

서빙 기지국은 이동단말로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신함으로써, 이동단말이 핸드오버를 수행할 것을 인식할 수 있다. 따라서, 기지국은 자신이 유지하고 있는 TEK 카운트를 1 증가시켜 새로운 TEK 카운트(New TEK count)를 생성하고, 새로이 생성된 TEK 카운트를 핸드오버 응답(MOB_BSHO-RSP) 메시지에 포함하여 이동단말에 전송할 수 있다(S607).

도 6의 또 다른 측면으로서, 이동단말이 핸드오버 수행 여부를 결정하였으므로, 핸드오버 요청 메시지에 새로운 TEK 카운트를 포함하여 서빙 기지국으로 전송할 수 있다. 즉, 이동단말에서 자신이 유지하고 있는 TEK 카운트를 '1' 증가시켜 새로운 TEK 카운트를 생성하고, 이를 서빙 기지국에 전송하여 서빙 기지국이 TEK 카운트를 갱신할 수 있다.

그러므로, S606 단계 또는 S607 단계에서 MOB_MSHO-REQ 메시지 또는 MOB_BSHO-RSP 메시지는 새로운 TEK 카운트를 전달하기 위한 정보를 포함할 수 있며, 이러한 정보는 추가적인 필드(Field), 파라미터 또는 TLV 형태로 핸드오버 메시지에 포함될 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 서빙 기지국은 새로운 TEK 카운트, TEK 생성에 필요한 넌스 및 기타 보안관련 파라미터들을 백본망을 통해 타겟 기지국에 전달할 수 있다. 이때, 보안재료에는 CMAC 튜플, 인증키(AK), 이동단말의 MAC 주소(AMS MAC address), 기지국 식별자(ABS ID) 및 SAID 등이 포함될 수 있다(S608).

S606 단계 내지 S608 단계를 통해 이동단말 및 타겟 기지국은 동기화된 TEK 카운트를 관리할 수 있다. 즉, 이동단말은 타겟 기지국에서 사용할 TEK의 갱신에 필요한 TEK 카운트의 동기를 명시적으로 맞출 수 있다. 따라서, 이동단말 및 타겟 기지국은 동일한 TEK을 생성하여 사용할 수 있다(S609a, S609b).

이동단말이 타겟 기지국에 접속하기 전(즉, 레인징 과정)에 타겟 기지국과 동일한 TEK을 생성할 수 있으므로 서비스의 연속성이 훼손되지 않게 된다. 따라서, 이동단말 및 타겟 기지국은 생성된 TEK을 이용하여 레인징 절차를 수행할 수 있다(S610, S611).

도 7은 본 발명의 실시예들 중 하나로서 서빙 기지국이 핸드오버를 결정하는 경우, 핸드오버 과정에서 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.

도 7에 대한 설명은 도 6에 대한 설명과 거의 유사하다. 따라서, 반복되는 내용은 도 6을 참조하기로 한다. 이하에서는 도 6과 다른 사항에 대해서만 설명한다.

도 7을 참조하면, S706 단계에서 서빙 기지국(S-ABS)이 이동단말의 핸드오버 여부를 결정할 수 있다(S705).

이러한 경우, 서빙 기지국은 핸드오버 상황이 발생하였으므로, 자신이 유지하고 있는 TEK 카운트를 1 증가시켜 새로운 TEK 카운트(New TEK COUNT)를 생성할 수 있다. 따라서, 서빙 기지국은 핸드오버 요청(MOB_BSHO-REQ) 메시지에 새로운 TEK 카운트를 포함하여 이동단말에 전송할 수 있다(S706).

또한, 서빙 기지국은 백본 망을 통해 이동단말이 핸드오버를 수행할 타겟 기지국으로 새로운 TEK 카운트, 넌스 및 보안 재료들을 전달할 수 있다. 이때, 보안재료에는 CMAC 튜플, 인증키(AK), 이동단말의 MAC 주소(AMS MAC address), 기지국 식별자(ABS ID) 및 SAID 등이 포함될 수 있다(S707).

S706 단계 및 S707 단계를 통해 이동단말 및 타겟 기지국은 핸드오버가 완료되기 전에 미리 동일한 TEK을 생성하여 유지할 수 있다. 따라서, 이동단말에 제공되는 서비스는 끊김 없이 제공될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 레인징 과정을 통해 타겟 기지국과 TEK 카운트의 동기를 맞추는 방법을 나타내는 도면이다.

이동단말 및 타겟 기지국은 연결 손실(Connection Loss) 또는 의도하지 않은 핸드오버(Uncoordinated HO) 등에 기인한 망 재진입을 수행할 때, 네트워크 재진입 과정에서 레인징 메시지의 교환을 통해 TEK 카운트의 동기를 맞출 수 있다.

예를 들어, 이동단말과 타겟 기지국은 각각 TEK 생성을 위한 보안 파라미터들(e.g. Security Materials)을 보유한 상태이므로 망 재진입 과정에서 타겟 기지국은 이동단말과 레인징 메시지(RNG-REQ 및 RNG-RSP)의 교환을 통해 인증키(AK)를 확인하고, TEK 카운트의 동기화 여부를 확인할 수 있다.

이때, 넌스 및 기타 보안 파라미터들은 이미 이동단말 및 타겟 기지국이 공유하고 있으므로, 타겟 기지국이 이동단말에 다시 전달할 필요는 없다. 또한, 이동단말 및 타겟 기지국의 TEK 카운트도 증가된 값으로 동기화가 이루어져 TEK 갱신에 사용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 이동단말은 스테이션식별자(STID), 핸드오버 지시 필드, 이동단말의 TEK 카운트(a)를 나타내는 TEK 카운트 TLV, 및 CMAC 튜플 필드를 포함하는 RNG-REQ 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다(S801).

이때, 타겟 기지국은 RNG-REQ 메시지에 포함된 TEK 카운트 TLV가 나타내는 이동단말의 TEK 카운트(a)와 자신이 유지하고 있는 TEK 카운트(b)를 비교할 수 있다. 만약, 이동단말과 타겟 기지국의 TEK 카운트가 서로 동일한 경우는, 이동단말 및 타겟 기지국은 이미 생성된 TEK을 그대로 사용할 수 있다.

다만, 이동단말 및 타겟 기지국이 관리하고 있는 TEK 카운트가 서로 다른 경우에는 이동단말 및/또는 타겟 기지국은 TEK 카운트를 갱신하여 새로운 TEK을 생성하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 이동단말의 TEK 카운트(a)가 타겟 기지국의 TEK 카운트(b)보다 큰 경우는 타겟 기지국이 TEK 카운트를 단말의 TEK 카운트(a)로 갱신하고, 이동단말의 TEK 카운트(a)가 타겟 기지국의 TEK 카운트(b)보다 작은 경우, 이동단말이 타겟 기지국의 지시로 TEK 카운트(a)를 초기화하거나 타겟 기지국의 TEK 카운트(b)로 갱신할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 타겟 기지국의 TEK 카운트로 이동단말의 TEK 카운트를 갱신하는 것을 가정한다. 따라서, 타겟 기지국은 CMAC 튜플 및 상기 비교과정을 통해 동기가 맞춰진 TEK 카운트 TLV(b)를 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지에 포함하여 이동단말에 전송할 수 있다(S802).

이동단말 및 타겟 기지국은 새로이 동기가 맞춰진 TEK 카운트(b)를 이용하여 동일한 TEK을 생성할 수 있다. 이때, TEK은 수학식 2 또는 수학식 3에서 설명한 TEK 생성방법을 이용하여 생성될 수 있다(S803a, S803b).

본 발명의 실시예들에서는 핸드오프 및 연결 상태에서의 망 재진입을 수행하는 이동단말로 유연한 TEK 갱신을 지원하기 위한 TEK 카운트 관리방법들을 제공함으로써, 이동단말에 끊김 없는 서비스를 제공할 수 있다.

예를 들어, 핸드오프시 서빙 기지국이 TEK의 생성에 필요한 TEK 카운트의 증가된 값을 타겟 기지국으로 전달함으로써, 이동단말과 타겟 기지국이 동기화된 TEK 카운트를 유지하여 동일한 TEK을 갱신할 수 있다.

또한, 이동단말 및 기지국은 일반적인 레인징 과정을 통해 TEK 카운트의 동기 여부도 확인할 수 있다.

또한, 이동단말 및 타겟 기지국은 네트워크 재진입시 레인징 메시지의 교환을 통해서 TEK 카운트의 동기화 여부를 확인하고, 이동단말과 타겟 기지국이 각각 유지하는 TEK 카운트의 증가된 값으로 TEK 카운트를 설정한 후 동일한 TEK을 갱신할 수 있다.

키 카운트 초기화

본 발명의 실시예들에서 키 카운트는 초기 인증 혹은 재인증이 완료된 후 초기화되는 것이 바람직하다. 또한, 하나의 보안연계(SA)마다 두 개의 TEK이 생성되는 것이 바람직하다. 따라서, 키 카운트가 초기화되는 경우 키 카운트의 값은 '0' 및 '1'의 연속된 두 개의 값으로 설정될 수 있다. 즉, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예들에서는, 단말(AMS)이 기지국(ABS)에 초기 인증시 2 개의 TEK이 생성되어야 하기 때문에, TEK 생성에 필요한 키 카운트 값은 '0'과 '1'이 된다.

이때, 각각의 키 카운트 값은 개별적인 TEK을 생성하는데 사용된다. 예를 들어, 키 카운트는 AMS와 ABS간에 인증키(AK: Authorization Key)가 설정될 때마다 초기화된다. 또한, 키 카운트는 TEK 생성과 갱신을 위해 보안연계(SA: Security Association)마다 유지되는 값이다. 키 카운트는 핸드오버(HO: Hand Over), 비조정 핸드오버(Uncoordinated HO)로 인한 망 재진입, 연결손실로 인한 망 재진입 또는 유휴모드 상태에서의 위치갱신 및 망 재진입 이후, 단말 및/또는 기지국에서 이전과 동일한 키(예를 들어, TEK)를 사용하지 않도록 보장하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 키 카운트는 TEK 존속시간(Life Time)의 종료나 PN 스페이스 고갈에 기인한 TEK의 갱신시에도 이전과 다른 TEK을 사용하도록 보장할 수 있다. 즉, 키 카운트는 TEK의 새로움(Freshness)을 보장한다. 이와 같은 맥락에서, TEK의 주기(e.g. 존속시간)는 키 카운트의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 키 카운트가 소정의 최대치에 도달하게 되면, 키 카운트는 '0' 또는 '1'의 초기값으로 재설정되어 TEK이 갱신될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 제안하는 TEK의 갱신을 위한 키 카운트의 재설정(reset) 및 증가조건은 다음과 같다.

1) 핸드오버

2) 비조정 핸드오버에 기인한 망 재진입 (Uncoordinated HO)

3) 연결손실 (Connection Loss)에 기인한 연결된 상태에서의 망 재진입

4) TEK 존속기간의 만료로 인한 TEK 갱신

5) PN 스페이스 고갈에 기인한 TEK 갱신

1) 내지 4)는 키 카운트 재설정 조건이고 5)는 키 카운트 증가 조건이다. AMS와 ABS는 각각의 SA에 대해 활성화된 개별적인 TEK에 대해서 별도의 키 카운트를 유지하는 것이 바람직하다. 이때, 키 카운트의 사용을 고려한 TEK의 생성방법은 다음 수학식 4와 같다. 물론 수학식 1 내지 3에서 설명한 TEK 생성 방법을 이용하여 TEK이 생성 및/또는 갱신될 수 있다.

수학식 4에서 사용되는 Dot16KDF 알고리즘은 소스 키 재료들로부터 임의의 양의 키 재료들을 생성하는 카운터 모드 암호화(CTR: Counter mode Encryption) 모드 구성을 나타낸다. 수학식 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에서는 TEK은 인증키(AK), 보안연계식별자(SAID) 및 키 카운트를 Dot16KDF 알고리즘에 대입하여 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 키 카운트는 TEK 카운터 (COUNTER_TEK)의 값 (i)으로 사용될 수 있다. 즉, 키 카운트는 동일한 보안연계 식별자 (SAID)에 대해 별개의 TEK을 생성하는데 사용되는 카운터 값이다. 키 카운트는 동일한 AK가 유효한 동안 새로운 TEK이 생성될 필요가 있을 때마다 변경될 수 있다. 또한, 새로운 AK가 생성될때마다 키 카운트는 초기화될 수 있다. 단말 및/또는 기지국은 보안연계마다 항상 두 개의 TEK를 유지할 수 있다. 이때, 이러한 두 개의 TEK은 연속적인 키 카운트 값으로부터 도출될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 새로운 TEK이 생성되는 경우는 다음과 같다.

1) 초기 네트워크 진입

2) 핸드오버 재진입

3) 위치갱신

4) 유휴모드로부터 네트워크 재진입

5) TEK PN 스페이스 고갈

6) TEK 존속기간의 만료

7) 재인증 또는 PMK 갱신 직후

상술한 TEK이 생성되는 조건 중 TEK 존속기간의 만료 이외에는 나머지 조건들은 새로운 AK가 생성되는 경우에 발생한다. 이러한 경우, TEK 존속시간은 AK 존속시간과 동일하다.

새로운 TEK 이 생성되는 조건 중 1) 내지 4)의 경우에, 각 TEK에 대한 암호키시퀀스(EKS: Encryption Key Sequence) 값은 TEK를 생성하기 위해 사용되는 키 카운트 (COUNTER_TEK) 값과 동일하다. 또한, 조건 5)의 경우, 기지국 및/또는 단말에서 새로운 TEK이 생성될 때마다 키 카운트 값이 하나씩 증가될 수 있다.

이상에서는 키 카운트 값을 초기화하는 조건들에 대해서 설명하였다. 이러한 키 카운트 초기화 방법은 이하 설명할 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있다.

핸드오버 및 망 재진입시 키 카운트 관리방법

도 9는 본 발명의 일 실시예로서 핸드오버 환경에서 키 카운터를 관리하는 방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS)과 초기 인증과정 또는 재인증 과정을 수행하고(S901), 서빙 기지국과 키 협상 과정을 통해 보안재료(Security Materials)들을 교환할 수 있다(S902).

단말 및 기지국은 각각 두 개의 키 카운트를 '0' 및 '1'로 초기화하고(S903a, S903b), 각각 수학식 4에서 개시한 TEK 생성 방법을 이용하여 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S904a, S904b).

통신환경이 변화함에 따라, 단말은 핸드오버 절차를 서빙 기지국과 수행함으로써, 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행할 것을 결정할 수 있다(S905).

이러한 경우, 서빙 기지국은 핸드오버 목적 기지국인 타겟 기지국으로 단말과 협상한 키 재료들을 전달할 수 있다. 이때, 키 재료에 포함되는 키 카운트 값은 핸드오버 상황이 발생하였으므로, 각각 1 만큼 (또는, 소정 크기만큼) 증가하여 전달될 수 있다. 또는 AK가 새로이 생성되었으므로, 키 카운트 값은 초기화 될 수 있다. 이는 핸드오버 후 서빙 기지국과 타겟 기지국이 동일한 TEK을 갖지 않도록 하기 위함이다(S906).

단말 및 타겟 기지국은 핸드오버 과정에서 넌스 및 다른 보안 재료들을 추가적으로 더 교환하고, 가지고 있는 키 재료들을 바탕으로 각각 TEK을 생성할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 증가된 키 카운트 값을 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S907a, S907b).

단말은 타겟 기지국으로 옮겨간 후, 레인징 절차(RNG-REQ/RNG-RSP 교환)를 통해 타겟 기지국과 동기를 맞출 수 있고 기타 타겟 기지국과 관련된 정보를 획득할 수 있다(S908, S909).

도 10은 본 발명의 일 실시예로서 단말이 연결상태에서 망에 재진입시 키 카운트를 관리하는 방법을 나타내는 도면이다.

연결 상실 또는 비조정 핸드오버가 발생함으로써 단말이 연결상태로부터 망 재진입을 수행하는 경우, 단말 및 기지국은 증가된 키 카운트 값을 사용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다. 이는 AK 허가가 있는 경우에 가능하다. 또는, 새로이 AK가 생성된 경우, 키 카운트 값은 초기화될 수 있다. 도 10에서도 카 카운트의 동기화는 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 가능하며, TEK의 갱신이 수행되면 단말과 기지국간의 통신이 재개된다.

도 10을 참조하면, 단말(AMS)은 망 재진입을 수행하기 위해 스테이션 식별자(STID), 핸드오버 지시(HO indication) 및 CMAC 튜플(CMAC Tuple) 중 하나 이상을 포함하는 레인징 요청(RNG-REQ) 메시지를 타겟 기지국(Target ABS)으로 전송할 수 있다(S1010).

도 10에서 키 카운트 증가 조건인 연결 상실 또는 비 조정 핸드오버가 발생하였으므로 단말 및 타겟 기지국은 각각 증가된 키 카운트 값 또는 재설정된 키 카운트 값으로 동기를 맞출 수 있다. 즉, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다(S1020a, S1020b).

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 타겟 기지국에서 사용되는 CMAC 튜플을 포함하는 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지를 단말에 전송한다(S1030).

단말 및 기지국은 재설정되거나 증가된 키 카운트 값을 이용하여 각각 두 개의 TEK을 생성 (또는, 갱신)할 수 있다(S1040a, S1040b).

위치갱신시 키 카운트 관리방법

도 11은 본 발명의 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

유휴모드(Idle Mode)에서 위치갱신을 수행하는 경우, AK 허가가 이뤄진 이후에 단말(AMS) 및 기지국(ABS)은 새로운 TEK을 생성(또는, 갱신)할 수 있다. 이러한 경우, 단말이 속한 페이징 그룹과 대상 기지국이 모두 바뀌게 됨으로써, 단말이 사용할 AK가 새롭게 생성될 수 있다. 즉, 단말 및 기지국은 키 카운트 값을 초기화하여 TEK을 갱신할 수 있다.

도 11을 참조하면, 단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS)에서 유휴모드로 진입한다(S1110).

단말이 인근 기지국 영역으로 이동함에 따라, 단말은 타겟 기지국(T-ABS)과 위치갱신을 수행할 수 있다. 따라서, 단말은 위치갱신을 수행하기 위해 레인징 요청 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다. 이때, 레인징 요청 메시지에는 임시 식별자, 핸드오버 지시 파라미터, 위치갱신 요청 파라미터, 페이징 제어기 TLV 및 CMAC 튜플 값 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1120).

레인징 요청 메시지를 수신한 타겟 기지국은 페이징 제어기(PC: Paging Contoller)에 단말의 새로운 위치 정보를 전달할 수 있다(S1130).

이때, 단말 및 타겟 기지국은 각각 두 개의 TEK을 생성하기 위해, 기존의 키 카운트를 해제하고 '0' 및 '1'로 재설정할 수 있다(S1140a, S1140b).

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때, 레인징 응답 메시지에는 위치갱신 응답 파라미터, CMAC 튜플, 새로운 임시 식별자 및 새로운 페이징 그룹 식별자 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1150).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S1160a, S1160b).

이때, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.

유휴모드(Idle Mode)에서 위치갱신을 수행하는 경우, 단말(AMS) 및 기지국(ABS)은 새로운 TEK을 생성(또는, 갱신)할 수 있다. 이때, TEK은 AK 허가가 이뤄진 이후에 생성될 수 있다. 만약, 단말이 속한 페이징 그룹과 대상 기지국이 모두 바뀌게 되면, 단말 및 기지국이 사용할 AK가 새롭게 생성될 수 있다.

도 12에서 설명할 본 발명의 실시예에서 대부분의 단계는 도 11에서 설명한 실시예와 유사한 방법으로 수행된다. 다만, 키 카운트를 동기화하는 방법 및 TEK을 생성하는 과정에서 도 11와 차이가 있다. 이하에서는 도 11과 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다. 나머지 부분은 도 11을 참조할 수 있다.

단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 기존의 키 카운트를 해제하고 키 카운트를 소정의 고정값으로 초기화할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 연속된 두 개의 키 카운트 값으로 설정할 수 있다(S1240a, S1240b).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S1260a, S1260b).

도 13은 본 발명의 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

유휴모드(Idle Mode)에서 위치갱신을 수행하는 경우, 단말(AMS) 및 기지국(ABS)은 AK 허가가 이뤄진 이후에 새로운 TEK을 생성(또는, 갱신)할 수 있다. 이러한 경우, 단말이 속한 페이징 그룹과 대상 기지국이 모두 바뀌게 됨으로써, 단말이 사용할 AK가 새롭게 생성될 수 있다. 이때, 단말 및 기지국은 이전에 유지하던 키 카운트 값을 사용하여 TEK을 갱신할 수 있다.

도 13을 참조하면, 단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS)에서 유휴모드로 진입한다(S1310).

단말이 인근 기지국 영역으로 이동함에 따라, 단말은 타겟 기지국(T-ABS)과 위치갱신을 수행할 수 있다. 따라서, 단말은 위치갱신을 수행하기 위해 레인징 요청 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다. 이때, 레인징 요청 메시지에는 임시 식별자, 핸드오버 지시 파라미터, 위치갱신 요청 파라미터, 페이징 제어기 TLV 및 CMAC 튜플 값 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1320).

레인징 요청 메시지를 수신한 타겟 기지국은 페이징 제어기(PC: Paging Contoller)에 단말의 새로운 위치 정보를 전달할 수 있다(S1330).

단말 및 타겟 기지국은 각각 두 개의 TEK을 생성하기 위해, AK가 새로이 생성되더라도 기존의 키 카운트를 해제하지 않고 계속 유지할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다(S1340a, S1340b).

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때, 레인징 응답 메시지에는 위치갱신 응답 파라미터, CMAC 튜플, 새로운 임시 식별자 및 새로운 페이징 그룹 식별자 (New Paging Group ID) 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1350).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S1360a, S1360b).

도 14는 본 발명의 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.

도 14에 대한 설명은 대부분 도 13과 유사하다. 다만, 키 카운트를 관리하고 TEK을 생성하는 방법에 있어서 도 13과 차이가 있으므로, 차이가 있는 부분을 위주로 설명하고 나머지는 도 13의 설명을 참조하도록 한다.

도 14에서 단말 및 타겟 기지국은 각각 두 개의 TEK을 생성하기 위해, AK가 새로이 생성되더라도 기존의 키 카운트를 해제하지 않고 계속 유지할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 단말 및 타겟 기지국은 각각 유지하고 있는 키 카운트 값들을 1 씩 증가하여 재설정할 수 있다(S1440a, S1440b).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S1460a, S1460b).

유휴모드에서 망 재진입시 또는 유휴모드에 진입시 키 카운트 관리방법

단말이 유휴모드에서 망에 재진입하는 경우에는, 단말 및 기지국은 새로운 TEK을 생성(또는, 갱신)해야 한다. 다만, TEK의 생성은 기지국에서 AK 허가가 이루어진 후에 가능하다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 단말이 속한 페이징 그룹은 변경되지 않고, 재진입 대상 기지국만 변경되거나 변경되지 않을 수 있다. 재진입 대상 기지국이 변경되지 않는 경우는 AK가 바뀌지 않고, 대상 기지국이 변경되는 경우에는 AK가 새롭게 생성되어야 한다.

단말이 정상모드에서 유휴모드로 진입할 때, 키 카운트가 유지되지 않는 경우에는 AK와 무관하게 키 카운트를 초기화하고 TEK을 갱신한다. 또한, 단말이 유휴모드에 진입할 때, 키 카운트가 유지되는 경우에는 이전의 키 카운트를 재사용하거나 증가된 키 카운트를 사용하여 TEK을 갱신할 수 있다. 다만, AK가 변경되지 않은 경우에 대해서는 키 카운트를 초기화할 필요는 없고, 이전의 키 카운트나 증가된 키 카운트를 사용하여 TEK을 갱신하는 것으로 충분하다.

즉, 전술한 것처럼, 키 카운트의 초기화는 AK가 재설정된 경우에 대해서만 해당된다. 키 카운트의 동기화는 PN에 포함된 EKS를 사용하여 이루어질 수 있다. 즉, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 다만, 키 키운트가 해제되어 망 재진입시 초기화된 키 카운트를 사용하는 경우에는, 초기 인증시의 경우와 마찬가지로 두 개의 TEK이 생성된다. 따라서, 사용되는 키 카운트의 값은 '0' 및/또는 '1'이 되거나, 그 외의 고정된 다른 값이 될 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

단말이 유휴모드(Idle Mode)에서 망에 재진입하는 경우, 단말(AMS) 및 기지국 (ABS)은 AK 허가가 이뤄진 이후에 새로운 TEK을 각각 생성(또는, 갱신)할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 단말이 속한 페이징 그룹은 변경되지 않고, 망 재진입 대상 기지국이 변경될 수 있다. 대상 기지국이 변경된 경우 AK는 새롭게 생성되는 것이 바람직하다. 즉, 단말 및 기지국은 키 카운트 값을 초기화하여 TEK을 갱신할 수 있다.

도 15를 참조하면, 단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS)에서 유휴모드로 진입한다(S1510).

단말이 인근 기지국 영역으로 이동함에 따라, 단말은 타겟 기지국(T-ABS)이 관리하는 망에 재진입할 수 있다. 따라서, 단말은 타겟 기지국과 동기를 맞추기 위해 레인징 요청 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다. 이때, 레인징 요청 메시지에는 임시 식별자, 핸드오버 지시 파라미터, 페이징 제어기 TLV 및 CMAC 튜플 값 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1520).

레인징 요청 메시지 (e.g. AMS Info request)를 수신한 타겟 기지국은 요청 메시지를 페이징 제어기(PC: Paging Controller)에 전송함으로써 단말에 관련된 정보(AMS information)를 요청할 수 있다(S1530).

페이징 제어기는 요청 메시지에 대한 응답으로 응답 메시지 (e.g. AMS Info response)를 타겟 기지국에 전송할 수 있다. 이때, 응답 메시지에는 단말의 MAC 주소, 임시식별자에 매핑되는 단말과 관련된 정보들이 포함될 수 있다(S1540).

단말 및 타겟 기지국에서는 PN에 포함된 EKS를 사용하여 키 카운트를 동기화할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 각각 하나의 TEK을 생성하기 위해, 기존의 키 카운트를 해제하고 키 카운트를 '0' 및/또는 '1'로 재설정할 수 있다(S1550a, S1550b).

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때, 레인징 응답 메시지에는 CMAC 튜플 및 망 재진입을 위한 핸드오버 최적화 정보(HO Optimization Info.) 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1560).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 하나의 TEK을 생성할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 수학식 1에서 개시된 방법을 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S1570a, S1570b).

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.

도 16에서 설명하는 본 발명의 실시예의 기본 가정 및 내용은 도 15와 유사하다. 다만, 키 카운트를 관리하는 방법에 있어서 차이가 있으므로, 이하에서는 도 15와 차이가 있는 부분만을 설명하고 나머지 부분들은 도 15의 설명을 참조하기로 한다.

도 16을 참조하면, 단말 및 타겟 기지국에서는 PN에 포함된 EKS를 사용하여 키 카운트를 동기화할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 기존의 키 카운트를 해제하고 키 카운트를 '0' 및/또는 '1' 이외의 소정의 고정값으로 초기화할 수 있다(S1650a, S1650b).

단말 및 타겟 기지국은 재설정된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 하나의 TEK을 생성할 수 있다(S1670a, S1670b).

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하지 않는 경우의 키 카운트 관리방법 중 하나를 나타내는 도면이다.

단말이 유휴모드(Idle Mode)에서 망에 재진입하는 경우, 단말(AMS) 및 기지국 (ABS)은 AK 허가가 이뤄진 이후에 새로운 TEK을 각각 생성(또는, 갱신)할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 단말이 속한 페이징 그룹 및 망 재진입 대상 기지국이 변경되지 않을 수 있다. 만약, 대상 기지국이 변경되지 않은 경우에는 AK는 변경되지 않으며, 이러한 경우에는 키 카운트 값을 초기화하지 않고 계속 유지할 수 있다.

도 17을 참조하면, 단말(AMS)은 서빙 기지국(S-ABS)에서 유휴모드로 진입한다(S1710).

단말이 인근 기지국 영역으로 이동함에 따라, 단말은 타겟 기지국(T-ABS)이 관리하는 망에 재진입할 수 있다. 따라서, 단말은 타겟 기지국과 동기를 맞추기 위해 레인징 요청 메시지를 타겟 기지국으로 전송할 수 있다. 이때, 레인징 요청 메시지에는 임시 식별자, 핸드오버 지시 파라미터, 페이징 제어기 TLV 및 CMAC 튜플 값 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1720).

레인징 요청 메시지 (e.g. AMS Info request)를 수신한 타겟 기지국은 요청 메시지를 페이징 제어기(PC: Paging Contoller)에 전송함으로써 단말에 관련된 정보(AMS information)를 요청할 수 있다(S1730).

페이징 제어기는 요청 메시지에 대한 응답으로 응답 메시지 (e.g. AMS Info response)를 타겟 기지국에 전송할 수 있다. 이때, 응답 메시지에는 단말의 MAC 주소, 임시식별자에 매핑되는 단말과 관련된 정보들이 포함될 수 있다(S1740).

단말 및 타겟 기지국에서는 PN에 포함된 EKS를 사용하여 키 카운트를 동기화할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 각각 두 개의 TEK을 생성하기 위해, 기존의 키 카운트를 해제하지 않고 계속 유지할 수 있다(S1750a, S1750b).

타겟 기지국은 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 단말에 전송할 수 있다. 이때, 레인징 응답 메시지에는 CMAC 튜플 및 망 재진입을 위한 핸드오버 최적화 정보(HO Optimization Info.) 중 하나 이상이 포함될 수 있다(S1760).

단말 및 타겟 기지국은 이전에 유지된 키 카운트 값을 사용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 수학식 1에서 개시된 방법을 이용하여 TEK을 생성할 수 있다(S1770a, S1770b).

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예로서 유휴모드 단말이 망에 재진입하면서 키 카운트를 해제하는 경우의 키 카운트 관리방법 중 다른 하나를 나타내는 도면이다.

도 18에서 설명하는 본 발명의 실시예의 기본 가정 및 내용은 도 17과 유사하다. 다만, 키 카운트를 관리하는 방법에 있어서 차이가 있으므로, 이하에서는 도 7과 차이가 있는 부분만을 설명하고 나머지 부분들은 도 17의 설명을 참조하기로 한다.

도 18을 참조하면, 단말 및 타겟 기지국은 PN에 포함된 EKS를 참조함으로써 단말 및 기지국이 동일한 TEK를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 단말 및 타겟 기지국은 기존의 키 카운트를 해제하지 않고 키 카운트를 유지할 수 있다. 다만, 도 18에서 단말 및 기지국은 기존의 키 카운트 값에 1 또는 소정의 증가된 값으로 설정할 수 있다(S1850a, S1850b).

단말 및 타겟 기지국은 증가된 키 카운트 값을 이용하여 각각 새로운 두 개의 TEK을 생성할 수 있다(S1870a, S1870b).

도 19는 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 TEK 생성 방법을 나타내는 도면이다.

도 19를 참조하면, 단말은 기지국과 초기 접속과정에서 EAP 기반의 인증절차를 수행할 수 있다(S1910).

인증절차가 끝난 후에, 단말 및 기지국은 키 협상 과정을 통해 PMK, AK 및 CMAC 키들을 생성하고, 새로이 생성된 PMK, AK 및 CMAC 키들을 확증하며, 다른 키재료들을 교환하기 위해 키 협상과정을 수행할 수 있다 (미도시).

이때, 단말 및/또는 기지국에서 EAP 기반의 인증 과정에서 마스터 키(MSK)를 산출한다. 대부분의 보안키들은 단말 및/또는 기지국에서 MSK를 이용하여 직접적/간접적으로 생성된다. 단말 및/또는 기지국은 MSK를 이용하여 페어와이즈 마스터 키(PMK: Pairwise Master Key)를 생성하고, PMK는 인증키(AK) 생성에 이용된다. AK는 추후 TEK 및 CMAC 키(Cipher-based Message Authentication Code Key) 생성에 이용된다(S1920).

본 발명의 실시예들에서, 키 협상 과정은 다음과 같은 단계로 수행될 수 있다.

먼저, EAP 기반의 인증절차가 끝난 후, 기지국은 임의의 넌스(e.g. NONCE_ABS)을 포함하는 제 1 키 협상 메시지(e.g. AAI_PKM-RSP)를 단말에 전송할 수 있다. 단말은 넌스를 이용하여 PMK, AK 및 CMAC 키들을 생성할 수 있다. 또한, 단말은 단말 및 기지국에서 사용되는 넌스 (e.g. NONCE_ABS, NONCE_AMS)를 포함하는 제 2 키 협상 메시지(e.g. AAI_PKM-REQ)를 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 단말로부터 수신한 넌스를 이용하여 PMK, AK 및 CMAC 키들을 생성할 수 있다. 이후, 기지국은 넌스 (e.g. NONCE_ABS, NONCE_AMS) 및 보안연계 식별자들(SAIDs)을 포함하는 제 3 키 협상 메시지 (e.g. AAI_PKM-RSP)를 단말에 전송할 수 있다. 이러한 키 협상 과정을 통해 단말 및 기지국은 각각 AK를 생성하고 SAID를 교환할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 보안연계(SA: Security Association)는 단말(AMS) 및 기지국(ABS) 간의 비밀성이 보장된 통신을 위해 요구되는 정보의 집합을 의미한다. 보안연계는 단말과 기지국 간에 발전된 무선 인터페이스 (AAI: Advanced Air Interface) 네트워크를 통해 공유될 수 있다. 보안연계는 보안연계 식별자를 이용하여 식별된다. 보안연계는 각각의 유니캐스트(unicast) 플로우들에 사용될 수 있다.

다시 도 19를 참조하여 설명한다. 만약, S1920 단계에서 인증키가 새로 생성된 경우 키 카운트는 재설정된다. 이때, 키 카운트는 초기값인 '0' 및/또는 '1'로 각각 재설정될 수 있다(S1930).

또한, S1920 단계에서 인증키가 새로 생성되지 않고 유지되는 경우에는 단말 및 기지국은 키 카운트를 해제하지 않고 계속 유지할 수 있다(S1940).

본 발명의 실시예들에서는, 하나의 보안연계(SA) 당 두 개의 TEK이 생성되는 것을 가정하고 있으므로, 단말 및 기지국은 각각 두 개의 연속된 키 카운트를 가지는 것이 바람직하다.

단말 및 기지국은 상기 설정된 보안연계의 식별자(SAID), 인증키(AK) 및 키 카운트를 이용하여 두 개의 TEK을 생성할 수 있다. 다만, 키 카운트가 해제되지 않는 경우(e.g. 유휴모드에서 망에 재진입하는 경우)에는, 단말 및/또는 기지국은 하나의 TEK만을 생성할 수 있다.

도 19에서 설명한 본 발명의 실시예는 도 9 내지 도 18에서 설명한 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있다.

도 20은 도 2 내지 도 19에서 설명한 본 발명의 실시예들이 수행되는 단말 및 기지국을 나타내는 도면이다.

단말은 상향링크에서는 송신기로 동작하고, 하향링크에서는 수신기로 동작할 수 있다. 또한, 기지국은 상향링크에서는 수신기로 동작하고, 하향링크에서는 송신기로 동작할 수 있다.

단말(AMS) 및 기지국(ABS)은 정보, 데이터, 신호 및/또는 메시지 등을 송수신할 수 있는 안테나(2000, 2010), 안테나를 제어하여 메시지를 전송하는 송신 모듈(Tx module; 2040, 2050), 안테나를 제어하여 메시지를 수신하는 수신 모듈(Rx module; 2060, 2070), 기지국과의 통신과 관련된 정보 들을 저장하는 메모리(2080, 2090) 및 송신모듈, 수신모듈 및 메모리를 제어하는 프로세서(2020, 2030)를 각각 포함한다.

안테나(2000, 2010)는 전송모듈(2040, 2050)에서 생성된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 수신모듈(2060, 2070)로 전달하는 기능을 수행한다. 다중 안테나(MIMO) 기능이 지원되는 경우에는 2개 이상의 안테나가 구비될 수 있다.

프로세서(2020, 2030)는 통상적으로 이동국 또는 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서는 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 제어 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 유휴모드 동작을 제어하기 위한 전력절약모드 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능 등을 수행할 수 있다.

또한, 프로세서(2020, 2030)는 다양한 메시지들의 암호화를 제어할 수 있는 암호화 모듈을 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동국 및 기지국은 프로세서 및 프로세서에 포함된 암호화 모듈을 이용하여 도 2 내지 도 12에서 설명한 방법들을 수행할 수 있다.

전송모듈(2040, 2050)은 프로세서로부터 스케쥴링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 안테나(2000, 2010)에 전달할 수 있다.

수신모듈(2060, 2070)은 외부에서 안테나(2000, 2010)를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)을 수행하여 원본 데이터의 형태로 복원하여 프로세서(2020, 2030)로 전달할 수 있다.

메모리(2080, 2090)는 프로세서의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(이동국의 경우, 기지국으로부터 할당 받은 상향링크 그랜트(UL grant), 시스템 정보, STID, FID, 동작 시간, 영역할당정보 및 프레임 오프셋 정보 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다.

또한, 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

이하에서는 단말 및 기지국 장치의 기능을 보다 구체적으로 설명한다.

도 13에서 설명한 단말 및 기지국 장치의 구성에는 카운터 (미도시)가 더 포함될 수 있다. 카운터는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 키 카운트를 처리하는 모듈 (또는, 수단)으로서 다른 모듈과 독립적으로 구성되거나 프로세서(1320, 1330)에 포함되는 구성을 취할 수 있다. 카운터에서 처리하는 키 카운트 값은 카운터 자체 또는 각 메모리(1380, 1390)에 저장될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서 키 카운트는 인증 혹은 재인증이 완료된 후 초기화되는 것이 바람직하다. 키 카운트가 초기화되는 경우 키 카운트의 값은 '0' 및 '1'의 연속된 두 개의 값으로 설정될 수 있다. 다만, 단말이 유휴모드에서 키 카운트를 해제하고 망 재진입시 초기화된 키 카운트를 사용하는 경우에는 초기 인증시와는 달리 하나의 TEK만을 생성하면 되므로, 단말 및 기지국은 키 카운트 값을 '0' 또는 '1'로 설정할 수 있다.

도 13에서 단말의 프로세서는 서빙 기지국과 초기 인증 및 재인증 과정, 키 협상과정을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서는 키 카운트 값을 관리할 수 있으며, 키 카운트 값 등을 이용하여 수학식 1에서 설명한 방법으로 TEK을 생성 및 갱신할 수 있다.

도 13의 단말 및 기지국 장치는 도 2 내지 도 12에서 설명한 각각의 통신 환경에서 메시지들을 송수신하고, 키 카운트 값을 관리하며, TEK을 생성하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 즉, 이동국 및 기지국은 상술한 구성요소들을 이용하여 도 2 내지 도 12에서 설명한 동작을 각각의 기능에 맞게 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에서 단말로 개인휴대단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Service) 폰, GSM(Global System for Mobile) 폰, WCDMA(Wideband CDMA) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 PC, 스마트(Smart) 폰 또는 멀티모드 멀티밴드(MM-MB: Multi Mode-Multi Band) 단말기 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 및/또는 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(1380, 1390)에 저장되어 프로세서(1320, 1330)에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2 및/또는 IEEE 802.xx (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802) 시스템 등이 있다. 본 발명의 실시예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims

트래픽 암호화 키(TEK) 카운트 관리 방법에 있어서,
유휴 모드인 이동단말(MS)이 타겟 기지국(TBS)으로 상기 유휴 모드에서 위치 갱신 과정을 수행하기 위해 상기 MS의 매체접속제어(MAC) 주소 대신 사용되는 임시 식별자를 포함하는 레인징 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계;
상기 레인징 메시지들을 교환함으로써 인증키(AK)를 식별하는 단계;
새로운 두 개의 TEK들을 생성하기 위해 제1 TEK 카운트 및 제2 TEK 카운트가 연속된 값을 갖도록 초기 값을 재설정하는 단계;
상기 TBS와 공유하는 보안연계식별자(SAID), 상기 AK 및 상기 제1 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제1 TEK을 생성하는 단계; 및
상기 SAID, 상기 AK 및 상기 제2 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제2 TEK을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 이동단말은 상기 위치 갱신 과정에서 사용되는 상기 제1 TEK 카운트, 상기 제2 TEK 카운트, 상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK을 모두 유지 및 관리하는, TEK 카운트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 AK는 상기 임시 식별자를 기반으로 생성되는, TEK 카운트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 레인징 응답 메시지는 상기 MS의 위치 비밀성을 보호하기 위해 사용되는 새로운 임시 식별자를 포함하는, TEK 카운트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 각각의 TEK 존속시간이 만료될 때 갱신되는, TEK 카운트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 Dot16KDF 알고리즘을 이용하여 생성되는, TEK 카운트 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 TEK 카운트 및 상기 제2 TEK 카운트는 상기 AK가 새로이 생성되면 재설정되는, TEK 카운트 관리 방법.
트래픽 암호화 키(TEK) 카운트 관리 방법에 있어서,
타겟 기지국(TBS)이 유휴 모드인 이동단말(MS)로부터 상기 유휴 모드에서 위치 갱신 과정을 수행하기 위해 상기 MS의 매체접속제어(MAC) 주소 대신 사용되는 임시 식별자를 포함하는 레인징 요청 메시지를 수신하는 단계;
상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 송신하는 단계;
상기 레인징 메시지들을 교환함으로써 인증키(AK)를 식별하는 단계;
새로운 두 개의 TEK들을 생성하기 위해 제1 TEK 카운트 및 제2 TEK 카운트가 연속된 값을 갖도록 초기 값을 재설정하는 단계;
상기 TBS와 공유하는 보안연계식별자(SAID), 상기 AK 및 상기 제1 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제1 TEK을 생성하는 단계; 및
상기 SAID, 상기 AK 및 상기 제2 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제2 TEK을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 TBS는 상기 위치 갱신 과정에서 사용되는 상기 제1 TEK 카운트, 상기 제2 TEK 카운트, 상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK을 모두 유지 및 관리하는, TEK 카운트 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 AK는 상기 임시 식별자를 기반으로 생성되는, TEK 카운트 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 레인징 응답 메시지는 상기 MS의 위치 비밀성을 보호하기 위해 사용되는 새로운 임시 식별자를 포함하는, TEK 카운트 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 각각의 TEK 존속시간이 만료될 때 갱신되는, TEK 카운트 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 Dot16KDF 알고리즘을 이용하여 생성되는, TEK 카운트 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 TEK 카운트 및 상기 제2 TEK 카운트는 상기 AK가 새로이 생성되면 재설정되는, TEK 카운트 관리 방법.
트래픽 암호화 키(TEK) 카운트 관리하기 위한 이동단말(MS)은,
전송 모듈;
수신 모듈; 및
두 개의 TEK 카운트들을 관리하기 위한 프로세서를 포함하되,
상기 전송모듈은 타겟 기지국(TBS)으로 유휴 모드에서 위치 갱신 과정을 수행하기 위해 상기 MS의 매체접속제어(MAC) 주소 대신 사용되는 임시 식별자를 포함하는 레인징 요청 메시지를 전송하도록 구성되고,
상기 수신 모듈은 상기 레인징 요청 메시지에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 수신하도록 구성되고;
상기 프로세서는:
상기 레인징 메시지들을 교환함으로써 인증키(AK)를 식별하고;
새로운 두 개의 TEK들을 생성하기 위해 제1 TEK 카운트 및 제2 TEK 카운트가 연속된 값을 갖도록 초기 값을 재설정하고;
상기 TBS와 공유하는 보안연계식별자(SAID), 상기 AK 및 상기 제1 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제1 TEK을 생성하고;
상기 SAID, 상기 AK 및 상기 제2 TEK 카운트를 이용하여 상기 새로운 두 개의 TEK들 중 제2 TEK을 생성하도록 구성되고,
상기 이동단말은 상기 위치 갱신 과정에서 사용되는 상기 제1 TEK 카운트, 상기 제2 TEK 카운트, 상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK을 모두 유지 및 관리하는, 이동단말.
제13항에 있어서,
상기 AK는 상기 임시 식별자를 기반으로 생성되는, 이동단말.
제13항에 있어서,
상기 레인징 응답 메시지는 상기 MS의 위치 비밀성을 보호하기 위해 사용되는 새로운 임시 식별자를 포함하는, 이동단말.
제13항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 각각의 TEK 존속시간이 만료될 때 갱신되는, 이동단말.
제13항에 있어서,
상기 제1 TEK 및 상기 제2 TEK은 Dot16KDF 알고리즘을 이용하여 생성되는, 이동단말.
제13항에 있어서,
상기 제1 TEK 카운트 및 상기 제2 TEK 카운트는 상기 AK가 새로이 생성되면 재설정되는, 이동단말.