KR20030086617A - 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 방송 키는 등록 키를 이용하여 암호화되며 사용자에게 주기적으로 제공된다. 단기간 업데이트되는 키는 방송 키를 이용하여 암호화되며 사용자에게 주기적으로 제공된다. 그 다음 방송은 단기 키를 이용하여 암호화되는데, 사용자는 단기키를 이용하여 방송 메시지를 복호화한다.

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 특허청의 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 참조로서포함되는, 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 DATA 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) 과 함께, 가측성, 공정성, 정확도, 비밀성, 운영성에 기여한다. 암호화 또는 일반적인 분야의 암호기법이 전자 상거래, 무선 통신, 방송에 이용되고, 무한한 범위의 애플리케이션을 갖는다. 전자 상거래에서, 암호화는 금융 트랜잭션 (transaction) 의 범죄를 방지하고 확인하기 위해 이용된다. 데이터 프로세싱 시스템에서, 암호화는 관계자의 식별을 확인하는데 이용된다. 또한, 암호화는 해킹을 방지하고, 웹 페이지를 보호하며, 비밀 문서로의 접근을 방지한다.
종종 암호 시스템으로 불리워지는 비대칭 (asymmetric) 암호화 시스템은 메시지를 암호화하고 복호화하기 위해 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 이용한다. 이에 비해, 비대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화하는데 제 1 키 (즉, 공개 키) 를 이용하고, 이를 복호화하는데는 다른 키 (즉, 개인 키) 를 이용한다. 또한, 비대칭 암호 시스템은 공개 키 암호 시스템이라고도 한다. 문제는 대칭 암호 시스템에서의 송신자로부터 수신자로의 비밀 키에 대한 보안 제공에 있다. 또한, 키 또는 다른 암호화 메커니즘이 빈번하게 업데이트되는 경우에도 문제가 발생한다. 데이터 프로세싱 시스템에서, 키의 보안 업데이팅 방법은 프로세싱 시간, 메모리 저장 및 다른 프로세싱 오버헤드를 초래한다. 무선 통신 시스템에서, 키를 업데이트하는 것은 전송에 이용되는 유효 밴드폭을 이용한다.
종래 기술은, 큰 그룹의 이동국이 암호화된 방송에 액세스하도록 하기 위해, 이들에 대한 키를 업데이트하는 방법을 제공하지 않는다. 따라서, 데이터 프로세싱 시스템의 키를 업데이트하는, 안전하고 효율적인 방법이 필요하다. 또한, 무선 통신 시스템에서 키들을 업데이트하는, 안전하고 효율적인 방법이 필요하다.
요약
여기에 개시된 실시형태는 데이터 프로세싱 시스템의 보안을 위한 방법을 제공함으로써 전술한 필요성을 해결한다.
일 태양에서, 전송을 보안하는 방법은, 전송 참여자에 고유한 등록 키를 결정하는 단계, 제 1 키를 결정하는 단계, 등록 키로 제 1 키를 복호화하는 단계, 제 2 키를 결정하는 단계; 제 1 키로 제 2 키를 복호화하는 단계, 정보의 방송 스트림을 수신하는 단계; 및 제 2 키를 이용하여 정보의 방송 스트림을 복호화하는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 전송의 수신을 보안하는 방법은, 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 단계, 제 1 키를 수신하는 단계, 등록 키로 제 1 키를 복호화하는 단계, 제 2 키를 수신하는 단계, 제 1 키로 제 2 키를 복호화하는 단계, 정보의 방송 스트림을 수신하는 단계; 및 제 2 키를 이용하여 정보의 방송 스트림을 복호화하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에서, 방송 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템은, 수신 회로, 방송 메시지를 복호화하는 단기 키 (short-time key) 를 리커버링하는 사용자 식별 유닛 및, 단기 키를 적용하여 상기 방송 메시지를 복호화하는 이동 장비 유닛을 포함하는 인프라스트럭처 소자 (infrastructure element) 를 갖는다. 사용자 식별 유닛은 키 정보를 복호화하는 프로세싱 유닛 및 등록 키를 저장하는 메모리 저장 유닛을 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1A 는 암호 시스템의 도면이다.
도 1B 는 대칭적 암호 시스템의 도면이다.
도 1C 는 비대칭적 암호 시스템의 도면이다.
도 1D 는 PGP 암호화 시스템의 도면이다.
도 1E 는 PGP 복호화 시스템의 도면이다.
도 2 는 복수개의 사용자를 지원하는 확산 스펙트럼 통신 시스템의 도면이다.
도 3 은 방송 전송을 지원하는 통신 시스템의 블록도이다.
도 4 는 무선 통신 시스템의 이동국의 블록도이다.
도 5 는 방송 액세스를 제어하기 위해 이용되는 이동국 내부의 키를 업데이트하는 것을 설명하는 모델이다.
도 6 은 UIM 내의 암호화 동작을 설명하는 모델이다.
도 7A 내지 도 7D 는 방송 전송을 지원하는 무선 통신 시스템의 보안 암호화를 구현하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7E 는 방송 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 옵션에 대한 키 업데이트 주기의 타이밍도이다.
도 8A 내지 도 8D 는 방송 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 암호화 방법에 대한 애플리케이션을 나타낸다.
상세한 설명
여기에서, 용어 "예시적인" 은 "예, 보기, 또는, 설명으로 이용되는" 을 의미하는 것으로서 사용된다. 여기에서 "예시적인"으로서 설명되는 어떤 실시형태가 반드시 다른 실시형태 이상으로 바람직하거나 이점을 갖도록 구성될 필요는 없다.
무선 통신 시스템은 음성, 데이터 등의 다양한 타입의 통신을 제공하기 위해 널리 이용된다. 이러한 시스템은 CDMA (code division multiple access), TDMA (time division multiple access), 또는 몇몇 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 및 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 이동장치로 또는 그 역으로의 전송을 위한 데이터 프로세싱을 정의한다. 예시적인 실시형태로서, 다음에서는 cdma2000 시스템과 관련되는 확산 스펙트럼 통신 시스템을 고려한다. 다른 실시형태는 다른 표준/시스템을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서는 여기에서 논의되는 보안 방법을 암호 시스템을 이용하는 어떠한 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. 초기 메시지를 평문 (plaintext) 메시지 또는 평문이라 한다. 암호화된 메시지는 암호문 (ciphertext) 이라 하며, 암호화는 평문을 암호문으로 변환하는 어떠한 수단을 포함한다. 복호화는 암호문을 평문으로 변환하는, 즉, 초기 메시지로 되돌리는 어떠한 수단을 포함한다. 도 1A 에 나타낸 바와 같이, 평문 메시지는 암호문을 형성하도록 암호화된다. 다음으로, 암호문을 수신하고 복호화하여 평문으로 되돌린다. 일반적으로 평문 및 암호문이라는 용어는 데이터를 나타내지만, 암호화의 개념은 디지털 형태로 제공되는 오디오 및 비디오 데이터를 포함하는 어떠한 디지털 정보에도 적용될 수 있다. 여기에서 제공되는 본 발명의 설명은 암호화기술과 관련하여 평문 및 암호문이라는 용어를 사용하지만, 이러한 용어는 다른 형식의 디지털 통신을 배제하는 것은 아니다.
암호 시스템은 비밀에 기초한다. 그룹 외부의 한 개체가 매우 많은 양의 자원없이 비밀을 획득할 수 없다면, 개체들의 그룹은 비밀을 공유하는 것이다. 이러한 비밀은 개체들의 그룹들 사이에서 보안 협력 (security association) 을 제공하는 것으로 여겨진다.
암호 시스템은 알고리즘의 수집이 될 수 있으며, 개별 알고리즘은 라벨화되고 이 라벨은 키라 불리워진다. 종종 암호 시스템이라 하는 대칭적 암호화 시스템은 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 이용하여 메시지를 암호화하고 복호화한다. 대칭적인 암호화 시스템 (20) 을 도 1B 에 나타내며, 암호화 및 복호화 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 복호화한다. 도 1C 는 1 개의 키가 암호화를 위해 제공되고 두번째 키가 복호화를 위해 제공되는 비대칭 암호화 시스템 (30) 을 나타낸다. 또한, 비대칭 암호 시스템은 공개 키 암호 시스템이라고도 한다. 공개 키는 공개되어 어떠한 메시지를 암호화하는데 이용되지만, 공개 키에 의해 암호화된 메시지를 복호화하는데는 개인 키 만이 이용될 수 있다.
문제는 대칭적 암호 시스템에서 송신자로부터 수신자로의 비밀 키에 대해 보안을 제공하는 것에 존재한다. 일 해법에서 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 이용되며, 이하 보다 상세하게 설명한다. 예를 들면, 초기 기록된 암호 시스템은 알파벳의 각 문자를 n 번 시프트함으로써 평문의 문자를 변형하였으며, 여기에서 n 은 소정의 상수값이다. 이러한 처계에서, "A" 는 "D" 등과 교체되며, 소정의 암호화 체계는 복수개의 상이한 값의 "n" 을 포함할 수 있다. 이러한 암호화 방식에서, 키는 "n" 이다. 의도된 수신자가 암호문을 수신하기 전에 암호화 방식이 제공된다. 이 방법으로, 키를 알고 있는 자만이, 평문으로 되돌리기 위해, 암호문을 복호화할 수 있어야 한다. 그러나, 암호화 지식에 의해 키를 계산함으로써, 의도되지 않은 자가 개입하여 암호문을 복호화함으로써 보안 문제를 유발할 수도 있다.
보다 복잡하고 정교한 암호 시스템은 의도되지 않은 자로부터의 차단 및 해독을 방지하는 전략상 중요한 키를 이용한다. 전형적인 암호 시스템은 다음과 같은 암호화 함수 (E) 및 복호화 함수 (D) 를 이용한다.
D_K(E_K(P))=P (임의의 평문 P 에 대해)
공개 키 암호 시스템에서, E_K 는 차례로 K로부터 계산되는 공지된 "공개 키" Y 로부터 용이하게 계산된다. Y가 공개되면, 어떤 이도 메시지를 암호화할 수 있다. 복호화 함수 D_K 는 공개 키 Y 로부터 계산되지만, 개인 키 K 의 지식에 의한 것이다. 개인 키 K 없이, 의도되지 않은 수신자는 이와같이 생성된 암호문을 복호화할 수 없다. 이러한 방법으로, 오직 K 를 생성했던 수신자만이 메시지를 암호화할 수 있다.
RSA 는 Rivest, Shamir 및 Adleman 에 의해 정의되는 공개키 암호 시스템이다. 예로서, 평문을 2512까지의 양의 정수로서 고려한다. 키는 256 비트 소수로서 주어진 p, 258 비트 소수로 주어진 q, 및 (p-1)(q-1) 로 나누어질 수 있는 (de-1) 를 갖는 d 와 e 의 큰 수를 갖는 사중 (p,q,e,d) 이다. 또한, 암호 함수는 다음과 같이 정의된다.
E_K(P)=Pemod pq, D_K(C)=Cdmod pq.
E_K 는 (pq, e) 쌍으로부터 용이하게 계산되는 반면, (pq, e) 쌍으로부터 D_K 를 계산하기 위한 공지된 간단한 방법은 없다. 따라서, K를 발생시키는 수신자는 (pq, e) 를 공개할 수 있다. 이 메시지를 읽을 수 있는 사람이라면, 비밀 메시지를 수신자에게 전송할 수 있다.
PGP 는 대칭 및 비대칭 암호화로부터 특징을 결합한다. 도 1D 및 도 1E 는 PGP 암호 시스템을 나타내며, 평문 메시지가 암호화 및 복호화된다. 도 1D 에서, 평문 메시지는 모뎀 전송 시간 및 디스크 공간을 절약하기 위해 압축된다. 압축은 다른 전송 레벨을 암호화 및 복호화 프로세싱에 추가함으로써 암호 시스템 보안을 강화시킨다. 대부분의 암호 분석 기술은 암호를 해독하기 위해 평문에서 발견되는 패턴을 이용한다. 압축은 평문에서 이러한 패턴을 감소시킴으로써, 암호 분석에 대한 저항성을 향상시킨다. 일 실시형태에서는 압축하기에 너무 짧거나 잘 압축되지 않는 평문 또는 다른 메시지는 압축하지 않는다.
다음으로, PGP 는 단지 1 회용 비밀 키인 세션키를 형성한다. 이 키는 마우스 및 타이핑 동안의 자판 치기의 불규칙 운동과 같은 어떠한 랜덤 이벤트로부터 생성될 수도 있는 불규칙적인 숫자이다. 세션 키는 암호문을 생성하기 위해 평문을 암호화하기 위한 보안 암호화 알고리즘에 의해 동작한다. 데이터가 암호화되면, 세션키는 수신자의 공개 키로 암호화된다. 공개 키-암호화된 세션키는 암호문을 따라 수신자에게 전송된다.
복호화에 대해, 도 1E 에 나타낸 바와 같이, 수신자의 PGP 사본은 일시적인 세션키를 회복하기 위해 개인 키를 이용하며, 이 때, PGP 는 통상적으로 암호화된 암호문을 복호화하기 위해 이용한다. 암호화 방법의 결합은 공개 키 암호화의 편의 및 대칭적 암호화의 속도면에서 이점을 갖는다. 통상, 대칭적 암호화는 공개 키 암호화보다 더욱 빠르다. 다음으로, 공개키 암호화는 키 분포 및 데이터 전송 문제에 대한 해법을 제공한다. 이 결합에서, 성능 및 키 분포는 어떠한 보안의 희생없이도 향상된다.
키는 소정의 암호문을 생성하기 위해 암호화 알고리즘에 의해 동작하는 값이다. 키는 기본적으로 매우 큰 숫자들이다. 키 크기는 비트로 측정된다. 공개키 암호화에서 보안은 키 크기를 증가시키지만, 통상 공개 키 크기와 대칭적 암호 개인 키 크기는 관련되지 않는다. 공개 키 및 개인 키는 수학적으로 관련되는 반면, 공개 키로 주어진 개인 키를 획득하는데 어려움이 있다. 개인 키를 획득하는 것은 충분한 시간과 소비전력이 획득되는 것을 가능하게 하여, 중요한 보안 문제를 키 크기의 선택으로 이루어지도록 한다. 목적은 보안용의 많은 키를 갖는 것인 반면, 빠른 프로세싱를 위해 키 크기를 충분히 작게 유지하는 것이다. 추가적인 고려 사항은 예상되는 간섭, 특히, 제 3 자에게 중요성을 갖는 메시지가 무엇이며, 얼마나 많은 자원을 제 3 자가 갖는지에 있다.
많은 키는 많은 기간의 시간 동안 암호화적으로 보안될 것이다. 키는 암호화된 형식으로 저장된다. 특히, PGP 는 키를 2 개의 파일로 저장하는데, 하나는 공개 키이고 하나는 개인 키이다. 이러한 파일은 키링 (keyring) 이라 한다. 애플리케이션에서, PGP 암호화 시스템은 목적 수신자의 공개 키를 수신자의 공개 키링으로 추가한다. 이러한 수신자의 개인 키는 수신자의 개인 키링 상에 저장된다.
상기 주어진 실시예에서 설명되는 바와 같이, 암호화 및 복호화를 위해 키를 분배하는 방법은 복잡하다. 먼저, "키 교환 문제" 는 송신자와 수신자 모두 각각 암호화 및 복호화를 수행하고 양방향 통신에 대해 수신자와 송신자 모두 메시지를 암호화 및 복호화하하도록 하는 키들을 교환하는 것을 보장하는 단계를 포함한다. 또한, 키 교환은 제 3 자의 의도되지 않은 간섭을 미리 방지하도록 수행되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 추가적인 고려사항은 메시지가 의도된 수신자와 제 3 자가 아닌자에 의해 암호화된 것으로 수신자에게 확인을 제공하는 인증이다. 개인키 교환 시스템에서, 키는 교환되어, 성공적인 키 교환과 유효 인증에 대해 향상된 보안을 제공한다. 개인키 암호화 체계는 암시적으로 인증을 제공한다. 개인키 암호 시스템에서의 하위 가정은, 오직 의도된 수신자만이 의도된 수신자에게 전달되는 메시지를 암호화할 수 있는 키를 갖는다는 것이다. 공개키 암호화 방법은 '키-교환 문제'의 중요한 태양, 특히, 키가 교환되는 동안, 수동적인 도청이 존재하더라도 분석 저항성을 해결하는 반면, 이들은 키 교환과 관련된 모든 문제를 해결하지 않는다. 특히, 키의 소유 만이 자체적으로 수신자의 입증을 설정하기에 충분한 특별한 유일한 입증의 증거가 아님에 따라, 키는 (특히, RSA 를 갖는) "공개 지식" 으로 간주되기 때문에, 몇몇 다른 메커니즘이 인증을 제공하도록 소망된다. 특히, 키의 소유 자체가 (메세지를 암호화하기에 충분하게) 발신자의 특정한 고유 입증을 증명하지 못하고, 그 자체가 수신자의 입증을 설정하기에 충분하게 대응되는 복호화 키의 소유도 아님에 따라, 키는 (특히, RSA 를 갖는) "공개 지식" 으로 간주되기 때문에, 몇몇 다른 메커니즘이 인증을 제공하도록 소망된다.
하나의 해법은, 때때로 신뢰성을 갖는 인증, 증명된 인증, 또는 제 3 자의 조건부 날인 증서라 불리워지는, 기재된 키들이 실제로 소정의 실체들 중 일부인 것을 보장하는 키 분포 메커니즘을 발전시키는 것이다. 통상, 인증은 실제로 키를 생성하는 것은 아니지만, 발신자와 수신인에 의한 참조물에 대해 유지되고 통보되는 키들의 리스트와 조합된 실체들이 정정되고 완고한 것임을 보장한다. 다른 방법에서는 각각의 다른 키를 분배하고 추적하며 형식을 갖지 않고 분포된 성향으로 믿기 위해 사용자에게 의존한다. RSA 하에서, 사용자가 이들의 식별 증거를 암호화된 메세지와 함께 전송하기를 바란다면, 개인 키에 의해 서명이 암호화된다. 단지 발신자가 비밀 키를 이용함으로써 평문을 암호화할 수 있었던 것과 같이, 반대로 수신자는 정보를 복호화시키는 것을 입증하기 위해 RSA 알고리즘을 이용할 수 있다. 통상, 암호화된 "서명" 은 비밀 메세지의 유일한 수학적인 "대칭" 을 포함하는 "메세지 요약 (message digest)" 이다 (서명이 복수개의 메세지에 대해 정적인 경우, 한번 알고 있었던 이전의 수신자는 이를 거짓으로 이용할 수 있다). 이론적으로, 이 방법에서는, 메세지의 전송자만이 유효한 서명을 생성함으로써, 수신자에 대해 이를 증명하여 준다.
종종, 메세지 요약은 암호화 해시 (hash) 함수를 이용하여 계산된다. 암호화 해시 함수는 입력의 길이를 고려하지 않고 어떠한 입력으로부터 값을 계산한다. 암호 해시 함수의 하나의 특징은; 출력값이 주어지면, 출력을 생성할 입력을 결정하는 것이 계산하기 어렵다는 것이다. 암호화 해시 함수의 예는, FIPS PUBS (Federal Information Processing Standard Publication) 에 의해 보급되고 국립 표준 기술 기구에 의해 발행된 FIPS PUB 180-1, "Secure Hash Standard" 에 설명되는 바와 같이 SHA-1 이다.
도 2 는 사용자를 지원하고 적어도 본 발명의 몇몇 태양과 실시형태를 구현할 수 있는 통신 시스템 (100) 의 예로 제공된다. 어떠한 다양한 알고리즘과 방법이 시스템 (100) 내의 전송을 계획하기 위해 이용될 수 있다. 시스템 (100) 은 복수개의 셀 (102A 내지 102G) 에 대한 통신을 제공하며, 각각이 대응되는 기지국 (104A 내지 104G) 에 의해 제공된다. 예시적인 실시형태에서, 몇몇기지국 (104) 은 복수개의 수신 안테나를 가지며, 나머지 기지국은 오직 1 개의 수신 안테나를 갖는다. 이와 유사하게, 몇몇 기지국 (104) 은 복수개의 전송 안테나를 가지며, 나머지 기지국은 1 개의 전송 안테나를 갖는다. 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 갖는 것이 가능하다.
커버리지 영역내의 터미널 (106) 들은 고정(즉, 정지)되거나 또는 이동될 수도 있다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 다양한 터미널 (106) 들이 시스템 전반에 걸쳐서 분산되어 있다. 각 터미널 (106) 은 예를 들어 소프트 핸드오프가 사용되는지 여부 또는 터미널이 복수의 기지국들로부터 복수의 송신을 수신(동시에 또는 순차적으로)하도록 설계되어 동작되는지 여부에 따라 임의의 소정의 순간에 다운링크 및 업링크에 의해 적어도 하나의 기지국 (104) 과 허용가능하게는 더 많은 기지국 (104) 과 통신한다. CDMA 통신 시스템의 소프트 핸드오프는 당해 분야에 공지되어 있으며, 명칭이 "MTEHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 으로, 본 발명의 양수인에 양도되는 미국 특허 제 5,101,501 호에 상세히 개시되어 있다.
다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 지칭하며, 업링크는 터미널로부터 기지국로의 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 및106J) 로 송신하고, 기지국 (104B) 은 데이터를 터미널들 (106B 및 106J) 로 송신하고, 기지국 (104C) 은 데이터를 터미널 (106C) 로 송신한다.
무선 데이터 송신 및 무선 통신 기술에 의해 이용가능한 서비스의 확장에 대한 요구의 증가에 의해 특정 데이터 서비스가 발전되었다. 하나의 이러한 서비스는 HDR (High Data Rate) 으로 지칭된다. 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 패킷들을 송신하는 효과적인 방법을 제공하는 보이스 통신 시스템에 의해 오버레이된다. 송신되는 데이터량 및 송신 횟수가 증가하는 경우, 무선 송신에 이용가능한 제한된 대역폭은 중요한 자원이 된다. 따라서, 이용가능한 대역폭을 최적으로 사용하는 통신 시스템에서 송신을 스케줄링하는 효과적이고 적절한 방법이 요구된다. 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 방송 서비스를 지원한다. HSBS 에 대한 응용예는 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍이다. HSBS 서비스는 IP (Internet Protocol) 에 기초한 패킷 데이터 서비스이다. 예시적인 실시형태에 따르면, 서비스 제공자는 사용자들에게 고속 방송 서비스의 이용가능성을 알려준다. HSBS 서비스를 소망하는 사용자들은 그 서버스를 수신하는 것에 동의하여, 광고, SMS (Short Management System), WAP(Wireless Application Protocol)등을 통하여 방송 서비스 스케줄을 알 수도 있다. 이동 사용자들은 MS (Mobile Station) 으로 지칭된다. 기지국 (BS) 은 오버헤드 메지시들에 HSBS 관련 파라미터들을 송신한다. MS 가 방송 세션을 수신하기를 소망하는 경우, MS 는 오버헤드 메시지들을 판독하고 적절한 구성들을 습득한다. 그 후, MS 는 HSBS 채널을 포함하는 주파수로 동조되어 방송 서비스 컨텐츠를 수신한다.
문제시되는 서비스는 고속 멀티미디어 방송 서비스이다. 이 서비스는 본 명세서에서 HSBS (High-Speed Brodcast Service) 로 지칭된다. 하나의 이러한 일례는 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍이다. 이러한 서비스는 IP 에 기초한 패킷 데이터 서비스일 수 있다.
서비스 제공자는 사용자들에게 이러한 고속 방송 서비스의 이용가능성을 알려준다. 이러한 서비스를 소망하는 이동국 사용자들은 이러한 서비스를 수신하는 것에 동의하여, 광고, SMS, WAP 등을 통하여 방송 서비스 스케줄을 알 수도 있다. 기지국들은 오버헤드 메시지들에 방송 서비스 관련 파라미터들을 송신한다. 방송 세션을 청취하고자 하는 이동국들은 이러한 메시지들을 판독하여 적절한 구성을 결정하고, 고속 방송 채널을 포함하는 주파수로 동조시키고, 방송 서비스 컨텐츠를 수신개시한다.
프리 액세스, 제어된 액세스, 및 부분적으로 제어된 액세스를 포함한, HSBS 서비스의 일부 허용가능한 가입/수입 모델들이 있다. 프리 액세스에 있어서, 서비스를 수신하는 이동국들에 의해 어떠한 가입이 요구되지 않는다. BS 는 암호화 없이 컨텐츠를 방송하고, 관련 이동국들은 그 컨텐츠를 수신할 수 있다.서비스 제공자의 수입은 방송 채널에 송신될 수도 있는 광고들을 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 스튜디오들이 서비스 제공자에게 돈을 지불한 최신 영화-클립들을 송신할 수 있다.
제어된 액세스에 대하여, MS 사용자들은 서비스에 가입하고, 대응하는 요금을 지불하여 방송 서비스를 수신한다. 가입되지 않은 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 방식은 간헐적으로 비암호화된 광고 송신으로 암호화된 가입기반 서비스로서의 HSBS 서비스를 제공한다. 이러한 광고들은 암호화된 HSBS 서비스로의 가입을 권장하도록 의도될 수도 있다. 이러한 비암호화 세그먼트들의 스케줄은 외부 수단을 통하여 MS 에 알려질 수 있다.
무선 통신 시스템 (200) 를 도 3 에 나타내며, 여기서 비디오 및 오디오 정보는 CS (Content Server)(201) 에 의해 PDSN (Packetized Data Service Network) 으로 제공된다. 비디오 및 오디오 정보는 텔레비전으로 방송된 프로그램이거나 또는 무선 송신일 수도 있다. 그 정보는 IP 패킷들과 같은 패킷화된 데이터로서 제공된다. PDSN (202) 는 AN (Access Network) 내에 분포되는 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 연결된다. HSBS 서비스에 있어서, BS (204) 는 PDSN (202) 로부터 정보의 스트림을 수신하고, 그 정보를 지정된 채널에 의해 시스템 (200) 내의 가입자들에게 제공한다. 액세스를 제어하기 위하여, 컨텐츠는 PDSN (202) 으로 제공되기 이전에 CS (201) 에 의해 암호화된다. 가입된 사용자들에게는 IP 패킷들을 해독할 수 있도록 해독 키를 제공한다.
도 4 은 도 3 의 MS (206) 와 유사한, MS (300) 를 자세히 설명한다. MS (300) 는 수신 회로 (304) 에 연결되는 안테나 (302) 를 가진다. MS (300) 는 도 3 의 BS (204) 와 유사한 BS (도시되지 않음)으로부터의 송신을 수신한다. MS (300) 는 UIM (User Identification Module)(308) 및 ME (Mobile Equipment)(306) 를 포함한다. 수신 회로는 UIM (308) 및 ME (306) 에 연결된다. UIM (308) 은 HSBS 송신의 보안을 위하여 인증 과정들을 적용하고, 다양한 키들을 ME (306) 에 제공한다. ME (306) 는 프로세싱 유닛 (312) 에 연결될 수도 있다. ME (306) 는 HSBS 컨텐츠 스트림들의 해독을 포함한 실질적인 프로세싱을 수행하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. ME (306) 는 메모리 저장 유닛,즉 MEM(310) 을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 프로세싱되는 ME (306) 내의 데이터 및 MEM (310)(ME memory storage unit) 내의 데이터는 제한된 자원의 이용에 의해 비가입자에 의해 쉽게 액세스될 수 있으므로, ME (306) 은 불안정하다. ME (306) 로 전달되거나 또는 ME (306) 에 의해 프로세싱된 어떤 정보는 단지 짧은 시간동안 안전하게 비밀로 남겨진다. 따라서, ME (306) 와 공유되는, 키와 같은 어떤 비밀 정보를 자주 변경시켜야 한다.
장시간동안 비밀로 남겨져야 하는 비밀정보 (암호 키등) 를 저장 및 프로세스하도록 UIM (308) 에 맡겨진다. UIM (308) 은 보안 유닛이므로, 거기에 저장된 비밀들은 반드시 자주 비밀 정보를 변경시키는 시스템을 필요로 하지 않는다. UIM (308) 은 SUPU (Secure UIM Processing Unit)(316)으로 지칭되는 프로세싱 유닛, 및 보안을 위해 맡겨진 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 획득되는 경우, 액세스하는데 상당히 큰량의 자원이 필요하게 된다. 또한, UIM (308) 내에서, SUPU (316) 은 UIM (308) 의 외부 및/또는 UIM (308) 의 내부가 될 수 있는 값들에 대한 계산을 수행한다. 계산의 결과는 SUMU (314) 에 저장될 수 있거나 또는 ME (306) 로 전달될 수 있다. SUPU (316) 에 의해 수행되는 계산들은 단지 상당히 큰량의 자원을 가진 엔티티에 의해 UIM (308) 으로부터 획득될 수 있다. 이와 유사하게, SUMU (314) 내에 저장되도록 지정되는 SUPU (316) 로부터의 출력들(ME (306) 로의 출력은 아님)은, 비인증된 인터셉션이 상당히 큰량의 자원을 필요로 하도록 설계된다. 일 실시형태에서, UIM (308) 은 MS (300) 내의 정지 유닛이다. 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 방송 컨텐츠의 암호화를 허용하는 보안 및 키 과정 이외의 기능들에 대하여 큰 프로세싱 전력을 갖지 않는다. 다른 실시형태들은 더 강한 프로세싱 전력을 가지는 UIM을 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 사용자는 복수의 UIM (308) 과 연관될 수도 있다.
방송 서비스는 가입된 사용자들에게 키들을 분배하는 방법을 결정하는데 문제가 있다. 특정 시간에 방송 컨텐츠를 해독하기 위하여, ME 는 현재의 해독키를 알아야 한다. 서비스 도용을 피하기 위하여, 해독 키는 예를들어 매 분 마다 자주 변경되어야 한다. 이러한 해독 키들을 SK (Short-term Key) 라 한다. SK 는 SK 가 사용자에 대하여 고유의 통화 값의 일부량을 가진다고 가정하여, 짧은 시간동안 방송 컨텐츠를 해독하는데 사용된다. 예를 들어, 이러한 고유의 통화값은 등록 비용의 일부일 수도 있다. 가입자의 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 로부터 SK 를 획득하는데 비가입자가 드는 비용이 SK 의 고유의 통화 값을 초과한다고 가정한다. 즉, SK 를 획득하는 비용(불법적으로)이 보상금을 초과하므로, 이득이 없다. 따라서, 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에서 SK를 보호할 필요가 없다. 그러나, 보안키가 SK 의 수명보다 더 긴 수명을 가진 경우,이러한 보안키를 획득하는 비용(불법적으로)이 보상금보다 작게 된다. 이러한 상황에서, 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 으로부터 키를 획득하는데 이득이 생긴다. 따라서, 이론상으로 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 은 SK 의 수명보다 더 긴 수명으로 비밀들을 저장하지 않는다.
SK를 다양한 가입자 유닛들로 분배하는데 CS (도시되지 않음) 에 의해 사용되는 채널들은 불안정한 것으로 간주된다. 따라서, 소정의 SK 를 분배하는 경우, CS 는 비가입된 사용자들로부터 SK 의 값을 숨기는 기술을 이용하기를 소망한다. 또한, CS는 SK를 비교적 짧은 시간 프레임내의 각각의 ME들에서 프로세싱하기 위한 잠재적으로 큰 수의 가입자들 각각에 분배한다. 키 송신에 대한 공지의 보안 방법들은 느리고, 많은 수의 키를 송신해야 하고, 일반적으로 소망의 표준에 적합하지 않다. 예시적인 실시형태는, 비가입자들이 해독 키들을 획득할 수 없는 방식으로 작은 시간-프레임내에 가입자들의 큰 세트에 해독 키들을 분배하는 적절한 방법이다.
예시적인 실시형태에서, MS (300) 는 무선 통신 시스템에서 HSBS 를 지원한다. HSBS 에 대한 액세스를 획득하기 위하여, 사용자는 그 서비스에 등록한 후, 가입해야 한다. 일단 가입이 되어지면, 다양한 키들을 주기적으로 업데이트한다. 등록 프로세스에서, CS 및 UIM (308) 은, 사용자와 CS 사이의 보안 결합으로 기능하는 RK (Registration Key) 에 동의한다. 그 후, CS는 RK 로 암호화된 추가적인 보안 정보를 UIM 에 전송할 수도 있다. RK 는 UIM (308) 에서 비밀로 유지되며, 소정의 UIM에 대하여 고유하게 즉, 각 사용자에게 서로 다른 RK가 할당된다. 등록 프로세스는 단독으로 HSBS 로의 사용자 액세스를 제공하지 않는다. 이하에 설명하는 바와 같이, 등록 이후에 사용자는 서비스에 가입한다. 가입 프로세스에서, CS 는 UIM (318) 에 공통 BAK (Broadcast Access Key) 의 값을 전송한다. CS 는 MS (300) 및 특히 UIM (308) 에, UIM (308) 에 고유한 RK를 이용하여 암호화된 BAK 의 값을 전송한다. UIM (308) 은 RK를 이용하여 암호화된 버전으로부터 원래의(original) BAK 의 값을 복구할 수 있다. BAK 는 CS 와 가입된 사용자의 그룹 상의 보안 결합의 역할을 한다. 그 후, CS 는 SK를 얻기 위해 UIM (308) 내의 BAK와 결합되는 SKI (SK Information) 으로 지칭되는 데이터를 방송한다. 그 후, UIM (308) 은 SK 를 ME (306) 으로 전달한다. 이러한 방식으로, CS 는 SK 의 새로운 값들을 가입된 사용자들의 ME 로 효과적으로 분배할 수 있다.
이하의 단락들은 등록 프로세스를 더 상세히 설명한다. 사용자가 소정의 CS 에 의해 등록되는 경우, UIM (308) 및 CS (도시되지 않음) 은 보안 결합을 설정한다. 즉, UIM (308) 및 CS 는 보안 키 RK 에 동의한다. RK 는 각 UIM (308) 에 고유하며, 만일 사용자가 복수의 UIM 들을 가지는 경우, 이러한 UIM 들이 CS 의 정책(policy)에 따라 동일한 RK를 공유할 수도 있다. 이러한 등록은 사용자가 CS에 의해 제공되는 방송 채널에 가입하는 경우에 발생하거나, 또는 가입 이전에 발생할 수도 있다. 단일 CS 는 복수의 방송 채널들을 제공할 수도 있다. CS 는 모든 채널들에 대하여 사용자를 동일한 RK 와 연관시키거나 또는 각 채널에 대하여 사용자를 등록시켜 동일한 사용자를 서로 다른 채널들에 의해 서로 다른 RK 들과 연관시킬 수도 있다. 복수의 CS들은 동일한 등록 키들을 사용하거나, 또는 등록하여 각 CS에 대하여 서로 다른 RK 를 획득하는 사용자를 요구할 수도 있다.
이러한 보안 결합을 설정하는 2 개의 공통적인 시나리오는 AKA (Authenticated Key Agreement) 방법 (3GPP에 사용됨) 및 IPsec 에 사용되는 IKE (Internet Key Exchange) 방법을 포함한다. 어느 한 경우에, UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 는 A-키로 지칭되는 비밀 암호키를 포함한다. 예를 들어, AKA 방법을 설명한다. AKA 방법에서, A-KEY 는 UIM 및 TTP (trusted third party) 에만 공지된 비밀 암호키이고, 상기 TTP는 하나 이상의 엔티티로 이루어질 수도 있다. 통상, TTP 는 사용자가 등록되는 이동 서비스 제공자이다. CS 와 TTP 사이의 모든 통신은 보안되며, CS는 TTP 가 방송 서비스로의 비인증된 액세스를 지원하지 않는다고 믿는다. 사용자가 등록하는 경우, CS 는 사용자가 서비스에 등록하고자 하고 사용자의 요청에 대한 인증을 제공한다고 TTP에 알린다. TTP 는 A-키 및 RKI (Registration Key Information)으로 지칭되는 부가적인 데이터로부터 RK를 계산하는 기능(암호 해시 기능에 유사함)을 이용한다. TTP 는 이러한 제안과 관련되지 않은 다른 데이터에 따라서 보안 채널에 의해 RK, RKI 을 CS 에 전달한다. CS 는 RKI를 MS (300) 에 전송한다. 수신기 회로 (304) 는 RKI를 UIM (308) 으로 전달하고, 허용가능하게는 RKI 를 ME (306) 에 전달한다. UIM (308) 은 UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 에 저장된 RKi 및 A-키로부터 RK를 계산한다. RK 는 UIM 메모리 유닛 SUMU (314) 에 저장되고, ME (306) 에 직접 제공되지 않는다. 다른 실시형태들은 RK를 확립하는데 IKE 시나리오 또는 일부 다른 방법을 이용할 수도 있다. RK 는 CS 와 UIM (308) 사이의 보안 결합의 역할을 한다.
AKA 방법에서, RK 는 CS, UIM, 및 TTP 사이에 공유되는 비밀 암호키이다. 따라서, 여기서 사용된 바와 같이, AKA 방법은, CS 와 UIM 사이의 어떤 보안 결합이 합축적으로 TTP 를 포함함을 암시한다. 어떤 보안 결합에 TTP 가 포함된다는 것은, CS가 방송 채널로의 비인증된 액세스를 도와주지 않도록 TTP를 신뢰하므로, 보안의 침해로서 간주되지 않는다. 이하에서 설명한 바와 같이, 만일 키가 ME (306) 와 공유되는 경우, 그 키를 자주 변경시키는 것이 바람직하다. 이는 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에 저장된 비가입자 액세스 정보의 위험성에 의하므로, 제어된 또는 부분적으로 제어된 서비스로의 액세스를 허용한다. ME (306) 은 메모리 저장 유닛 즉, MEM (310) 에 SK(방송 컨텐츠를 해독하는데 사용되는 키 정보)를 저장한다. CS 는 SK를 계산하기 위하여 가입된 사용자들에 대한 충분한 정보를 전송해야 한다. 만일 가입된 사용자의 ME (306) 가 이런한 정보로부터 SK를 계산하는 경우, SK를 계산하는데 요구되는 부가적인 정보는 비밀로 되지 않아도 된다. 이 경우에, 비가입된 사용자의 ME (306) 이 또한 이러한 정보로부터 SK 를 계산할 수 있다고 가정한다. 따라서, SK 의 값은 CS 및 SUMU (314) 에 의해 공유되는 비밀 암호키를 이용하여, SUPU (316) 에서 계산되어야 한다. CS 및 SUMU (314) 는 RK의 값을 공유하지만, 각 사용자는 RK 의 고유의 값을 가진다. CS 가 RK 의 모든 값을 이용하여 SK를 암호화하고, 이러한 암호화된 값들을 가입된 각각의 사용자에 송신하기 위한 시간이 불충분하게 된다. 일부 다른 기술이 요구된다.
이하의 단락들은 가입 프로세스를 더 상세히 설명한다. 보안 정보 SK 의 효과적인 분배를 보증하기 위해, CS 는 주기적으로 공통적인 BAK (Broadcast Access Key)를 각 가입자 UIM (308) 에 분배한다. 각 가입자에 대하여, CS 는 대응하는 RK를 이용하여 BAK를 암호화하여 BAKI(BAK Information) 로 지칭되는 값을 획득한다. CS 는 대응하는 BAKI를 가입된 사용자의 MS (300) 로 전송한다. 예를 들어, BAK 는 각각의 MS 에 대응하는 RK를 이용하여 암호화된 IP 패킷으로 송신될 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 IPsec 패킷이다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 키로서 RK를 이용하여 암호화되는 BAK를 포함하는 IPsec 패킷이다. RK 가 사용자마다의 키이므로, CS 는 BAK를 개별적으로 각 가입자에게 전송해야 하므로, BAK 는 보로드캐스트 채널을 통하여 전송되지 않는다. MS (300) 는 BAKI 를 UIM (308) 으로 전달한다. SUPU (316) 은 SUMU (314) 에 저장된 RK 의 값 및 BAKI의 값을 이용하여 BAK를 계산한다. 그 후, BAK 의 값을 SUMU 에 저장한다. 예시적인 실시형태에서, BAKI는 MS (300) 로 하여금 BAKI를 UIM (308) 으로 전달하도록 지시하고 UIM (308) 으로 하여금 RK를 사용하여 BAKI를 해독하도록 지시하는 SPI (Security Parameter Index) 값을 포함한다.
BAK를 업데이트 하기 위한 주기는, 큰 오버헤드를 초래하지 않고, CS 가 BAK를 개별적으로 각 가입자에게 전송하는 것을 허용하기에 충분하게 되도록 소망된다. ME (306) 은 긴 시간 동안에 비밀을 유지하도록 신뢰되지 않기 때문에,UIM (308) 은 BAK 를 ME (306)에 제공하지 않는다. BAK 는 CS 와 HSBS 서비스의 가입자들의 그룹 사이의 보안 결합의 역할을 한다.
이하의 단락들은 SK 가 성공적인 가입 프로세스 이후에 어떻게 업데이트되는 지를 설명한다. BAK를 업데이트하기 위한 각각의 주기내에, 단기 간격은 SK 가 방송 채널에 분배되는 동안에 제공된다. CS 는 SK 가 BAK 및 SKI 로부터 결정될 수 있도록 암호 기능을 이용하여 2 개의 값 SK 및 SKI (SKI Information) 를 결정한다. 예를 들어, SKI 는 키로서 BAK를 이용하여 SK 의 암호문이 될 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, SKI 는 키로서 BAK를 이용하여 암호화되는 SK를 포함하는 IPsec 패킷이다. 선택적으로, SK 는 블록 SKI 및 BAK 의 연쇄에 대하여 암호 해시 기능을 적용한 결과일 수 있다.
SKI 의 일부분은 예측될 수도 있다. 예를 들어, SKI의 부분은 이러한 SKI 가 유효한 시간에 시스템으로부터 도출될 수도 있다. SKI_A 로 나타내는 이러한 부분은 방송 서비스의 부분으로서 MS (300) 에 송신될 필요가 없다. SKI, SKI_B 의 나머지는 예측가능하지 않을 수도 있다. SKI_B 는 방송 서비스의 부분으로서 MS (300) 에 송신될 필요가 없다. MS (300) 는 SKI_A 및 SKI_B 로부터 SKI를 재구성하고 SKI를 UIM (308) 에 제공한다. SKI 는 UIM (308) 내에서 재구성될 수도 있다. SKI 의 값은 각각의 새로운 SK 에 대하여 변경되어야 한다. 따라서, SKI_A 및/또는 SKI_B 는, 새로운 SK를 계산하는 경우, 변경되어야 한다. CS 는 방송 송신을 위하여 SKI_B 를 BS 로 전송한다. BS 는 안테나 (302) 에 의해 검출되어 수신 회로 (304) 로 전달되는 SKI_B 를 방송한다.수신 회로 (304) 는 SKI_B를 MS (300) 에 제공하며, 여기서 MS (300) 는 SKI를 재구성한다. MS (300) 는 SKI를 UIM (308) 로 제공하며, 여기서 UIM (308) 은 SUMU (314) 에 저장된 BAK를 이용하여 SK를 획득한다. 그 후, SK를 UIM (308) 에 의해 ME (306) 으로 제공한다. ME (306) 은 메모리 저장 유닛, 즉 MEM (310) 에 SK 를 저장한다. ME (306) 은 SK를 이용하여 CS 로부터 수신된 방송 송신을 해독한다.
예시적인 실시형태에서, SKI 는 또한 MS (300) 로 하여금 SKI를 UIM (308) 으로 전달하도록 지시하며, UIM (308) 로 하여금 BAK를 이용하여 SKI를 해독하도록 지시하는 SPI (Security Parameter Index) 값을 포함한다. 해독 이후에, UIM (308) 은 SK 를 ME (306) 로 전달하며, 여기서 ME (306) 는 SK를 이용하여 방송 컨텐츠를 해독한다.
CS 및 BS 는 SKI_B 가 송신되는 경우에 대하여 일부 표준에 동의한다. CS 는 SK를 자주 변경시킴으로써 각 SK 의 고유의 통화 값을 감소시키는 것을 소망할 수도 있다. 이러한 상태에서, SKI_B 데이터를 변경하기를 소망하면 이용가능한 대역폭을 최적화하는데 대하여 균형을 이룬다. SKI_B 는 방송 채널 이외의 채널로 송신될 수도 있다. 사용자가 방송 채널에 "동조"하는 경우, 수신 회로 (304) 는 "제어 채널"로부터 방송 채널을 위치시키기 위한 정보를 획득한다. 사용자가 방송 채널에 "동조"하는 경우, 고속 액세스를 허용하는 것이 바람직할 수도 있다. 이는 ME (306) 가 짧은 시간내에 SKI를 획득하도록 요청한다. ME (306) 은 이미 SKI_A를 알지만, BS 는 이러한 짧은 시간내에 SKI_B를 ME (300)에 제공해야 한다. 예를 들어, BS 는 제어 채널(방송 채널을 배치시키기 위한 정보에 따라)에 의해 SKI_B를 자주 송신하거나 또는 방송 채널에 의해 SKI_B를 자주 송신할 수도 있다. 더 자주 BS 가 SKI_B 의 값을 "리프레시"하면, MS (300) 는 방송 메시지에 더 빠르게 액세스할 수 있다. SKI_B 데이터를 리프레시하고자 하면, 너무 자주 SKI_B 데이터를 송신할 때 제어 채널 또는 방송 채널의 대역폭의 허용가능하지 않은 량을 이용할 수 있으므로, 이용가능한 대역폭을 최적화하는것에 대하여 균형이 맞추어진다.
이 단락은 방송 컨텐츠의 암호화 및 송신을 설명한다. CS 는 현재의 SK를 이용하여 방송 컨텐츠를 암호화한다. 예시적인 실시형태는 AEC (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 방송 컨텐츠를 해독하도록 지시하는 SPI 값을 포함한다. 암호화된 컨텐츠는 방송 채널을 통하여 전송된다.
수신 회로 (304) 는 UIM (308) 에 직접 RKI 및 BAKI를 제공한다. 또한, 수신 회로 (304) 는 SKI_A가 결합되어 SKI를 획득하는 MS (300) 의 적절한 부분에 SKI_B를 제공한다. SKI 는 MS (300) 의 관련 부분에 의해 UIM (308) 에 제공된다. UIM (308) 은 RKI 및 A-키로부터 RK를 계산하고, 상기 RK를 이용하여 BAKI를 해독하여 BAK를 획득하고, SKI 및 BAK를 이용하여 SK를 계산하고, SK를 생성하여 ME (306) 에 사용한다. ME (306) 은 SK를 이용하여 방송 컨텐츠를 해독한다. 예시적인 실시형태의 UIM (308) 은 실시간으로 방송 컨텐츠의 해독을 위하여 충분히 강력하지 않으므로, SK 는 방송 컨텐츠를 해독하기 위하여 ME (306) 로 전달된다.
도 5 는 예시적인 실시형태에 따른 키 RK, BAK, 및 SK 의 송신 및 프로세싱을 나타낸다. 예시한 바와 같이, 등록시에, MS (300) 은 RKI를 수신하고, 이를 UIM (308) 으로 전달하며, 여기서 SUPU (316) 은 RKI 및 A-키를 이용하여 RK를 계산하고, RK를 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장한다. MS (300) 는 UIM (308) 에 특정되는 RK 값을 이용하여 암호화되는 BAk를 포함하는 BAKI를 주기적으로 수신한다. 암호화된 BAKI 는 SUPU (316) 에 의해 해독되어 BAK를 복구하며, BAK 는 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장된다. 또한, MS (300) 는 SKI_A 와 결합하여 SKI를 형성하는 SKI_B를 주기적으로 수신한다. SUPU (316) 은 SKI 및 BAK 로부터 SK를 계산한다. SK 를 방송 컨텐츠를 해독하기 위하여 ME (306) 에 제공한다.
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 publicfunction) 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 복호화한다.
BAK = d2 (BAKI, RK)
다른 실시형태에서, CS 는 RK 를 이용하여 BAK 에 복호화 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 복호화하는 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 SKI 및 (SUMU 314 에 저장되어 있는) BAK 으로부터 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 방송 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 408 에서, CS 는 BAKI 를 UIM 으로 전송한다. 단계 430 에서, UIM 은 BAKI 를 수신하여 복호화를 수행한다. 복호화된 BAKI 는 생성된 원본 BAK 를 초래한다. 단계 432 에서, UIM 은 BAK 를 SUMU 에 저장한다. 그 다음, UIM 은 방송 세션을 수신하며, BAK 를 암호화된 방송 (EBC) 의 복호화에 적용함으로써, BC 에 액세스할 수 있다.
도 7C 는 방송 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. 그다음, 단계 448 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 450 에서 만료되면, 프로세싱은 단계 442 로 복귀한다. t2 가 T2 미만인 동안, 타이머 (t3) 가 판정 다이아몬드 452 에서 만료되면, 프로세싱은 단계 446 으로 복귀하고, 그렇지 않으면, 프로세싱은 450 으로 복귀한다.
도 7D 는 방송 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 복호화하여 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 방송 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 방송 채널에 먼저 튜닝할 때 발생한다. 이는 다양한 기준에 따라 MS 또는 CS 에 의해 초기화될 수 있다. 다수의 BAKI 가 동시에 전송되어 복호화될 수 있다.
BAK 업데이트 주기의 만료가 임박한 경우, MS 가 후속 BAK 업데이트 주기 도안 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 교섭하여 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 RK1을 생성한다. 마찬가지로, CS (502) 는 UIM2(522) 내의 SUMU2(520) 및 UIMN(532) 내의 SUMUN(530) 에 각각 저장되어 있는 RK2및 RKN을 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) 각각의출력은 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. SK 의 업데이트 시기를 결정하기 위해 도 8C 에 나타낸 실시형태가 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 방송 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템의 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하지만, 상술한 암호화 방법 및 키 관리는 멀티-캐스트형 방송 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 장치, 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 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;
    제 2 키를 결정하는 단계;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 암호화하는 단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 키를 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 업데이트하는 단계는,
    상기 제 1 키를 제 1 시간 주기 (time period) 에 따라 업데이트하는 단계; 및
    상기 제 2 키를 제 2 시간 주기에 따라 업데이트하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 시간 주기는 상기 제 1 시간 주기 미만인 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 업데이트하는 단계는,
    업데이트된 제 1 키를 상기 등록 키로 암호화하는 단계; 및
    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 방송 스트림 (broadcast stream of information) 을 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 정보의 방송 스트림을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정보의 방송 스트림은 비디오 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 정보의 방송 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;
    제 1 키를 수신하는 단계;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 복호화하는 단계;
    제 2 키를 수신하는 단계;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 복호화하는 단계;
    정보의 방송 스트림을 수신하는 단계; 및
    상기 정보의 방송 스트림을 상기 제 2 키를 이용하여 복호화하는 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 시간 주기에 따라 업데이트하는 단계; 및
    상기 제 2 키를 제 2 시간 주기에 따라 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송의 보안 수신 방법.
  15. 방송 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 인프라스트럭처 소자 (infrastructure element) 로서,
    수신 회로;
    방송 메시지를 복호화하는 단기 키 (short-time key) 를 리커버링하는 사용자 식별 유닛; 및
    상기 단기 키를 적용하여 상기 방송 메시지를 복호화하는 이동 장비 유닛을 구비하고,
    상기 사용자 식별 유닛은,
    키 정보를 복호화하는 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 방송 액세스 키를 저장하며,
    상기 프로세싱 유닛은 상기 방송 액세스 키를 이용하여 상기 단기 키를 복호화하는 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 방송 액세스 키는 상기 제 1 주파수 미만의 제 2 주파수에서 업데이트되는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 방송 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;
    제 2 키를 결정하는 수단;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 암호화하는 수단; 및
    상기 제 1 및 제 2 키를 업데이트하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  23. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 수단;
    제 1 키를 수신하는 수단;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 복호화하는 수단;
    제 2 키를 수신하는 수단;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 복호화하는 수단;
    정보의 방송 스트림을 수신하는 수단; 및
    상기 정보의 방송 스트림을 상기 제 2 키를 이용하여 복호화하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 인프라스트럭처 소자.
  24. 전송 참여자에 고유한 등록 키를 수신하는 명령어의 제 1 세트;
    제 1 키를 수신하는 명령어의 제 2 세트;
    상기 제 1 키를 상기 등록 키로 복호화하는 명령어의 제 3 세트;
    제 2 키를 수신하는 명령어의 제 4 세트;
    상기 제 2 키를 상기 제 1 키로 복호화하는 명령어의 제 5 세트;
    정보의 방송 스트림을 수신하는 명령어의 제 6 세트; 및
    상기 제 2 키를 이용하여 상기 정보의 방송 스트림을 복호화하는 명령어의 제 7 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호 저장 장치.
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