KR20080081469A - 무선 랜 단말의 ｂｗａ 네트워크 연동시 사용자 인증 방법및 그 시스템 - Google Patents

무선 랜 단말의 ｂｗａ 네트워크 연동시 사용자 인증 방법및 그 시스템

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KR20080081469A
KR20080081469A KR1020070021483A KR20070021483A KR20080081469A KR 20080081469 A KR20080081469 A KR 20080081469A KR 1020070021483 A KR1020070021483 A KR 1020070021483A KR 20070021483 A KR20070021483 A KR 20070021483A KR 20080081469 A KR20080081469 A KR 20080081469A
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Abstract

본 발명은 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동시 사용자 인증 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 무선랜 단말과 BWA 네트워크를 연결하기 위한 중계 스테이션이 상기 BWA 네트워크와의 초기화 과정을 통한 연결을 설정하는 단계, 상기 중계 스테이션은 무선 랜 단말과 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계, 및 무선 랜 단말을 대행하여 BWA 네트워크 제어국과 BWA 네트워크 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법 및 이를 위한 시스템을 제공함으로써 Unlicensed Band를 사용하는 사용자라 하더라도 QoS, Traffic Control 및 Billing 등 각 사용자의 관리가 가능할 뿐만 아니라 그에 대한 인증도 수월해진다.

Description

무선 랜 단말의 ＢＷＡ 네트워크 연동시 사용자 인증 방법 및 그 시스템{Method and Apparatus for Authentication of WLAN Terminal for interworking Broadband Wireless Access Network}
도 1은 NAT 지원 무선 AP를 이용한 WLAN 네트워크와 Wibro 네트워크의 연동 방법을 나타낸 예시도.
도 2는 도 1의 연동 방법에 따른 트래픽 플로우(Traffic Flow) 흐름을 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 WLAN 네트워크와 Wibro 네트워크의 연동 방법을 나타낸 예시도.
도 4는 도 3의 연동 방법에 따른 트래픽 플로우(Traffic Flow) 흐름을 나타내는 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 스테이션의 내부 구성을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 랜 네트워크와 802.16 기반의 네트워크의 연동 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 키 유도 방법을 나타낸 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : WLAN 단말 200 : 중계 스테이션(RS)
210 : BWA 커넥션 메니저 220 : WMA 커넥션 메니저
230 : CID-UMA 매퍼 240 : BWA-UMA 셋업 메니저
250 : BWA-UMA 보안 메니저 300 : 와이브로 기지국(RAS)
400 : 와이브로 제어국(ACR)
본 발명은 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동시 사용자 인증 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
무선 데이터 통신의 기술적인 진보는 이종의 무선 기술을 이용하는 802.11a/b/g, 3G HSPDA(High Speed Downlink Packet Access), Wimax, Wibro 등의 무선 네트워크를 구성하여 사용자에게 무선 데이터 서비스를 사용하는데 있어서 큰 선택의 폭을 제공하고 있다.
사설 대역폭(Unlicensed Bandwidth)을 사용하는 무선 랜 네트워크(WLAN) 환경은 이동성을 제공하지는 않지만 접속 비용 등 여러 가지 측면을 고려할 때 상대 적으로 이점이 있는 관계로 사용이 계속 확대 될 전망이다.
3G 망에서 WiFi 사용자들에게 Connectivity 제공을 위한 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)-WLAN 인터워킹 무선 라우터 등은 이미 사용되어 있다. 통상 IPv4(Internet Protocol version 4) 환경 하에서의 사설 대역폭 사용자들을 지원하는 무선 라우터에서는 모두 네트워크 주소 변환 기능(NAT : Network Address Translation)을 사용하고 있다.
이와 같은 네트워크 주소 변환 기능은 IP의 부족을 고려하여 하나 이상의 공인 IP 주소를 여러 사용자가 공유함으로써, 하나의 공인 IP 주소를 이용하여 다수의 사용자가 공중 네트워크에 접속할 수 있게 하기 위한 기술이다. 즉, 여러 WiFi 사용자들은 각각 하나의 사설 IP 주소를 할당받고 라우터에 주어진 하나의 공인 IP 주소를 공유하여 인터넷 망에 접속하는 것이다.
하나의 공인 IP 주소를 다수의 사용자가 공유하기 위해서는 TCP(Transmission Control Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)의 포트 정보에 대한 변환도 이루어져야 하는데 이를 LINUX 환경에서는 IP 매스커레이딩(IP masquerading)이라고 부른다.
본 발명은 WiBro, WiMAX 기반의 BWA(Broadband Wireless Access) 환경 하에서 WLAN 단말에게 인터넷 연결을 제공하기 위한 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법 및 상기 연동 시 사용자를 인증하는 방법 및 그 인증 시스템의 제공을 목적으 로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법은 무선랜 단말과 BWA 네트워크를 연결하기 위한 중계 스테이션이 상기 BWA 네트워크와의 초기화 과정을 통한 연결을 설정하는 단계, 중계 스테이션은 무선 랜 단말과 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계, 및 상기 중계 스테이션은 무선 랜 단말을 대행하여 BWA 네트워크 제어국과 BWA 네트워크 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중계 스테이션의 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계는, 상기 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하는 단계와 Association Message를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행하는 단계로 구성될 수 있다.
이 경우 상기 중계 스테이션의 BWA 네트워크 제어국과의 사용자 인증을 수행하는 단계는 상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 WLAN 주소를 BWA 네트워크 제어국에 전송하는 단계와 BWA 네트워크 제어국이 사용자 인증을 수행한 후, 상기 WLAN 주소를 이용하여 생성한 공개키를 수신하고 이를 무선 랜 단말로 중계하는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 상기 중계 스테이션은 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 BWA 네트워크 제어국에 전 송하는 것을 특징으로 한다. 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Exclusive OR 연산한 결과값, PMK, 인증 서버의 MAC 주소 및 난수를 이용하여 BWA 네트워크 제어국과 무선 랜 단말이 공유할 키를 생성할 수 있게 된다.
무선랜 단말은 중계 스테이션으로 IP 주소 할당 요청을 하고, 중계 스테이션은 이를 BWA 네트워크 기지국으로 중계하는 단계, BWA 네트워크 기지국은 해당 WLAN 단말의 QoS 레벨에 해당하는 CID(Connection IDentification)를 중계 스테이션으로 통보하는 단계, 및 중계 스테이션은 상기 CID와 상기 무선랜 단말의 MAC Address를 매핑하여 저장한 후, CID를 WLAN 단말로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 BWA 네트워크와 무선 랜 네트워크를 연동하는 중계 스테이션은 BWA 네트워크와의 연동과 BWA 네트워크 초기화 과정을 수행하는 BWA 커넥션 메니저, 무선 랜 단말과의 연동을 수행하고, 무선 랜 규약에 따라 접속된 무선 랜 단말의 사용자 인증을 수행하는 UMA 커넥션 메니저 및 BWA 커넥션 매니저와 UMA 커넥션 메니저를 연동하여 무선 랜 단말을 상기 BWA 네트워크에 인증 요청하는 BWA-UMA 셋업 메니저를 포함할 수 있다.
UMA 커넥션 메니저는 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하고 이를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행할 수 있다.
BWA-UMA 셋업 메니저는 상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소를 포함하는 Access Request 메시지를 상기 BWA 커넥션 메니저로 전달하며, BWA-UMA 셋업 메니저는 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 포함하는 Access Request 메시지를 BWA 커넥션 메니저로 전송할 수 있다.
BWA 커넥션 메니저는 상기 BWA-UMA 셋업 메니저로부터 Access Request 메시지를 수신한 후, 상기 무선 랜 단말의 BWA 네트워크에 대한 사용자 인증을 대행하고, 상기 무선 랜 단말의 MAC 주소를 이용하여 생성한 공개키를 무선 랜 단말로 중계할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 UMTS-WLAN 연동 네트워크는 사용자에게 무선 랜 네트워크 또는 BWA 네트워크를 이용한 데이터 서비스를 제공하기 위한 무선 랜 단말, 상기 무선 랜 단말과 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하며, 상기 무선 랜 단말을 대행하여 BWA 네트워크 제어국과 BWA 네트워크 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 중계 스테이션, 상기 무선 랜 단말의 접속 요청이 있는 경우, 상기 중계 스테이션으로부터 무선 랜 단말에 대한 전용 CID(Connection IDentification) 넘버 할당을 함으로써 상기 무선 랜 단말로 BWA 네트워크로부터 전송되는 데이터를 전달하는 BWA 네트워크 기지국, BWA 네트워크 초기화 과정(Wibro initial process) 수행 중 상기 중계 스테이션의 요구에 따라 중계 스테이션에 대한 공인 IP 주소를 할당하고, 상기 중계 스테이션으로부터 요청받은 무선 랜 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 BWA 네트워크 제어국을 포함할 수 있다.
상기 중계 스테이션은 상기 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하고, 이를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행한다. 상기 중계 스테이션은 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소를 BWA 네트워크 제어국에 전송하고, BWA 네트워크 제어국은 무선 랜 단말의 사용자 인증을 수행한 후, 상기 무선 랜 단말의 MAC 주소를 이용하여 공개키를 생성하여 중계 스테이션으로 전달하게 된다.
이 때 상기 중계 스테이션은 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 BWA 네트워크 제어국에 전송할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동시 사용자 인증 방법 및 그 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 NAT 지원 무선 AP를 이용한 WLAN 네트워크와 Wibro 네트워크의 연동 방법을 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 다수의 WLAN 단말(10a, 10b, 10c)은 와이브로 기지국(BS : Base Station)(20)과 무선으로 통신하는 NAT 지원 무선 AP(NAT-based Wireless AP)(30)를 통하여 인터넷 서비스를 제공받을 수 있게 된다.
NAT 지원 무선 AP(30)는 WLAN 단말(10a, 10b, 10c)의 사설 IP 주소(Private IP Address)를 공인 IP 주소(Public IP Address)로 변환하여, 다수의 WLAN 단말(10a, 10b, 10c)이 하나의 공인 IP 주소를 이용하여 공중 IP 네트워크(예를 들 어, Internet)를 접속할 수 있는 NAT 기능을 제공해 주게 된다.
살펴본 바와 같이 도 1의 연동 방법을 이용한다면 기본적으로 사설 주소를 할당 받은 여러 명의 WLAN 사용자가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷과 같은 공중 IP 네트워크를 액세스 할 수 있게 된다. 그러나 공중 IP 네트워크 관점에서 보면 WLAN 사용자의 개인 정보를 획득할 수 없게 된다. 즉, 사설 IP 주소를 이용하는 WLAN 사용자는 공중 IP 네트워크에 Invisible한 것이므로 그 관리가 어렵다는 문제점이 존재한다.
도 2는 도 1의 연동 방법에 따른 트래픽 플로우(Traffic Flow) 흐름을 나타내는 예시도이다.
도 2에서와 같이 다수의 WLAN 단말(10a, 10b, 10c)은 각기 다양한 사용자 어플리케이션을 이용하기 위하여 NAT 기반 무선 AP(30)로 데이터를 전송한다. 이 경우 NAT 지원 무선 AP(30)는 인터넷으로 전달되는 패킷을 자신에게 할당된 공인 IP 주소로 변환하고, 또한 포트 변환 과정을 수행하게 되므로 공중 IP 네트워크에서는 NAT 지원 무선 AP(30)에서만 데이터가 송신되는 것처럼 판단할 수밖에 없는 것이다.
결국 NAT 변환이 이루어지는 경우, 공인 IP 네트워크에서는 사용자 식별이 불가능하며 또 TCP/UDP 포트도 각 사용자의 서비스 별로 변환되기 때문에 포트를 이용한 각 사용자 식별도 불가능하다. 이와 같은 트래픽 플로우를 도 2에 도시한 것이다.
또한, 사용자 식별 불가의 문제 외에도 보안 정책(Security Scheme)이 네트워크 별로 서로 다르게 제공된다. 이종 망간에 사용자에게 액세스를 제공하는 경우, 다른 네트워크에서 전달된 사용자를 식별하여 인증하는 것은 어렵다는 문제점이 있다.
Wibro, WiMax 기반의 광대역 무선 액세스 네트워크(BWA : Broadband Wireless Access) 환경에서는 사용자 인증을 위하여 PKM(Privacy Key Management) 기반의 인증 프로토콜을 사용하고, 무선 랜 네트워크 환경에서는 IEEE 802.1X 및 802.11i 기반의 인증 프로토콜을 사용하여 사용자 인증을 수행한다. 따라서 WLAN 망 사용자가 BWA 망 환경을 통해 액세스하는 경우, 각각 망에서 사용자 인증을 수행하기 위한 방법을 모색하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 WLAN 네트워크와 Wibro 네트워크의 연동 방법을 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 UMTS-WLAN 연동 네트워크는 다수의 WLAN 단말(100a, 100b, 100c), 중계 스테이션(RS : Relay Station)(200), 와이브로 기지국(RAS : Radio Access Station)(300), 와이브로 제어국(ACR : Access Control Router)(400) 등을 포함할 수 있다.
각 WLAN 단말(100a, 100b, 100c)은 사설 대역폭(Unlicensed Bandwidth)을 사용하는 무선 랜 단말로서, 중계 스테이션(200)을 통한 인터넷 서비스를 제공받게 된다. 이와 같이 사설 대역폭을 이용하는 접속을 UMA(Unlicensed Mobile Access) 라고 칭하기로 한다.
와이브로 기지국(300)은 기본적으로 와이브로 단말(비도시)은 중계 스테이션(200)을 경유한 WLAN 단말(100)에게도 인터넷 서비스를 제공하기 위한 구성 요소이다. 본 발명에서의 와이브로 기지국(300)은 WLAN 단말(100)의 UMA 접속 요청이 존재하는 경우, 중계 스테이션(200)으로부터 WLAN 단말(100)에 대한 전용 CID(Connection IDentification) 넘버 할당 요청을 받고, 해당 WLAN 단말(100)에 대한 전용 CID 넘버를 할당한다. 이와 같은 CID를 이용하여 와이브로 기지국(300)은 UMA 접속을 수행하는 WLAN 단말을 구별할 수 있게 된다.
와이브로 제어국(400)은 와이브로 네트워크 내 다수의 와이브로 기지국(300)을 관리하는 역할을 수행한다. 특히, 본 실시예에 따른 와이브로 제어국(400)은 와이브로 초기화 과정(Wibro initial process) 수행 중 중계 스테이션(200)의 요구에 따라 중계 스테이션(200)에 대한 공인 IP 주소를 할당한다.
또한, 와이브로 제어국(400)은 WLAN 단말(200)의 UMA 접속 요청에 따른 중계 스테이션(200)으로부터의 요청에 따라 해당 WLAN 단말에 대한 인증을 수행하게 된다. 이 경우 사용되는 인증 방법으로는 와이브로에서 사용하는 PKM 기반의 인증 프로토콜이 이용될 수 있다.
중계 스테이션(200)은 사설 대역폭을 사용하는 다수의 WLAN 단말(100)과 802.16 기반의 WiBro/WiMAX 네트워크를 연결하는 기능을 수행한다. 이와 같은 기능을 위한 중계 스테이션(200)의 상세 구성 및 그에 대한 동작은 도 5에서 더욱 자세히 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3의 연동 방법에 따른 트래픽 플로우(Traffic Flow) 흐름을 나타내는 예시도이다.
도 3에 도시된 연동 방법에 따르면 WLAN 단말(100)은 각각 CID 기반의 가상 터널(CID 1, CID 2, CID 3)을 이용하여 사용자 어플리케이션 상에서의 다양한 트래픽 서비스 플로우(Service Flow 1, Service Flow 2, Service Flow 3)를 송수신할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 공인 IP 네트워크에서는 WLAN 단말(100)이 전송하는 패킷을 CID를 이용하여 구분할 수 있다. 따라서, 와이브로 제어국(400)은 CID를 이용하여 중계 스테이션 하위에 존재하는 WLAN 단말(100)을 개별적으로 관리할 수 있다. 즉, 개별적으로 WLAN 단말(100)에 대하여 인증을 수행하거나, 요금 청구 등이 가능한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 스테이션의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중계 스테이션(200)은 BWA 커넥션 매니저(210), UMA 커넥션 메니저(220), CID-UMA 매퍼(230), BWA-UMA 셋업 매니저(240), 및 BWA-UMA 보안 메니저(250) 등을 포함할 수 있다.
먼저 BWA 커넥션 매니저(210)는 WLAN 단말(100)이 와이브로 네트워크를 통하여 데이터 서비스를 제공받을 수 있도록, 와이브로 기지국(RAS)(300) 또는 와이브로 제어국(ACR)(400)과 인터페이싱을 수행하는 구성 요소이다. 예를 들어, BWA 커 넥션 메니저(210)는 중계 스테이션(200)과 와이브로 제어국(400) 간의 데이터 송수신을 위한 와이브로 초기화 과정(Wibro Initial Process)을 수행한다. 상기 와이브로 초기화 과정은 크게 레인징(Ranging), SBC 협상(SS Basic Capability), 인증(Authentication), 등록(Registration), 서비스 추가(Service Addition) 등의 세부 과정들을 포함한다.
반대로 UMA 커넥션 메니저(220)는 WLAN 단말(100)과 WLAN 규약에 의한 데이터 송수신을 행하기 위한 인터페이스에 해당한다. 결국, UMA 커넥션 메니저(220)는 WLAN AP의 역할을 담당하는 장치에 해당하는 것이다. 도 5에서는 UMA 커넥션 메니저(220)를 중계 스테이션(200)에 포함된 것으로 도시하였지만, UMA 커넥션 메니저(220)를 WLAN AP으로 중계 스테이션(200)과 독립하여 구성할 수 있다.
UMA 커넥션 메니저(220)는 상기 중계 스테이션(200)의 와이브로 초기화 과정의 종료 후, WLAN 단말(100)로부터 와이브로 네트워크 접속을 요청하는 Association Request 메시지를 수신한다. Association Request 메시지에는 WLAN 단말(100) MAC 주소 등의 사용자 정보가 포함된다.
UMA 커넥션 메니저(210)가 WLAN 단말(100)로부터 Association Request를 수신한 경우, UMA 커넥션 메니저(210)는 BWA-UMA 셋업 메니저(240)로 Access Request 메시지를 전달한다.
BWA-UMA 셋업 메니저(240)는 BWA 커넥션 매니저(210)와 UMA 커넥션 메니저(220)와 연동하여 WLAN 단말(100)을 와이브로 네트워크에 인증 요청하는 등의 역할을 수행한다.
BWA-UMA 셋업 메니저(240)는 사용자 정보(MAC address)가 포함된 사용자 인증 요청 메시지를 BWA 커넥션 메니저(210)를 경유하여 와이브로 네트워크로 전송하여 사용자 인증에 관한 요청을 시도하고, 사용자 인증이 성공적으로 이루어졌을 경우 와이브로 네트워크로부터 이에 대한 응답 메시지를 수신하여 WLAN 단말(100)로 알려주는 것이다.
상기 BWA-UMA 셋업 매니저(240)는 IP 패킷 송수신시 대역폭 협상을 위한 BW negotiator(비도시)와 QoS Controller(비도시)를 포함할 수 있으며, 보다 좋은 효율을 위하여 BWA 코어 네트워크의 컴포넌트로도 구현될 수 있다.
CID-UMA 매퍼(230)는 BWA-UMA 셋업 매니저(240)에 의해 수행되는 BWA-UMA 연동 시 와이브로 기지국(300)으로부터 WLAN 단말(100) 별로 할당되는 가상의 CID와 WLAN 단말의 매핑을 수행한다. 이 때 CID-UMA 매퍼(230)는 서로 다른 다수의 CID 넘버 그룹을 하나의 UMA로 매핑할 수도 있을 것이다.
특히, 사설 주소(Private Address)를 사용하는 IPv4 네트워크인 경우에는 설정된 전용 가상 링크 CID에 한 사용자의 여러 서비스 플로우(Flow)를 가능하게 하기 위한 포트 매핑(Port Mapping)을 담당하게 된다.
한편, BWA-UMA 보안 메니저(250)는 와이브로 제어국(400)과 무선 랜 단말(100)이 공유하는 키 등을 관리하는 역할을 수행한다. 중계 스테이션(200)은 다수의 와이브로 네트워크에 접속한 WLAN 단말을 관리하게 된다.
구체적으로 BWA-UMA 보안 메니저(250)는 다수의 WLAN 단말(100)의 MAC 주소 또는 MAC 주소와 TID를 Exclusive OR 연산한 결과를 이용하여 상기 WLAN 단말(100) 에 따른 키를 관리한다. 중계 스테이션(200)은 WLAN 단말(100) 별로 관리되는 키를 이용하여 WLAN 단말(100)을 대행하여 802.16 등의 규약에 따른 인증 절차를 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 랜 네트워크와 802.16 기반의 네트워크의 연동 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저 중계 스테이션(200)은 와이브로 코어 네트워크와의 커넥션 셋업(Connection Setup)을 수행하여 MAC Management Message 송수신을 위한 Basic/Primary/Secondary ID와 데이터 송수신을 위한 Transport ID(TID) 및 공인 IP 주소를 획득하게 된다(S601 내지 S606).
이를 더욱 구체적으로 살펴보면 중계 스테이션(200)과 와이브로 기지국(300) 간의 RNG Request 및 RNG Response 메시지 송수신에 의한 Ranging 과정이 진행된다(S601). 또한, SBC Request 및 SBC Response 메시지 송수신에 의한 SS Basic Capability 과정이 이루어진다(S602). 또한, 중계 스테이션(200)과 와이브로 기지국(300)은 PKM Request와 PKM Response 메시지를 이용하여 Authentication 과정을 수행하며(S603), REG Request 메시지와 그 Response 메시지를 이용하여 Registration 과정을 수행한다(S604). 이어서 DSA Request, DSA Reply 및 DSA Ack 메시지를 이용하여 중계 스테이션(200)은 Service Addition 과정을 수행한다(S605). 마지막으로 중계 스테이션(200)은 자체의 공인 IP 주소 할당을 위한 DHCP 설정 과정을 수행한다(S606).
이와 같이 와이브로 코어 네트워크와의 준비 단계가 완료된 후 중계 스테이션(200)은 WLAN 단말(100)로부터 UMA Request를 대기하게 된다.
WLAN 단말(100)은 와이브로 네트워크에 액세스하기 위하여 Association Request를 중계 스테이션(200)으로 전송한다(S607). 이 경우 중계 스테이션(200) 내의 UMA 커넥션 메니저(220)가 이를 접수하게 된다. 이 때 Association이 이루어지면 중계 스테이션(200)의 UMA 커넥션 메니저(220)는 WiFi 인증 프로토콜에 따라 액세스를 요청한 WLAN 단말(100)의 인증을 수행한다(S608).
S608 과정의 사용자 인증이 성공적으로 이루어진 경우, UMA 커넥션 메니저(220)는 인증 수행의 단계 중 하나인 키 분배(Key Distribution) 과정을 보류한 채, BWA 커넥션 메니저(210)로 Access Request를 전송한다(S609).
상기 Access Request에는 Association된 WLAN 단말의 MAC 주소와 같은 사용자 정보와 함께 와이브로 초기화 단계에서 할당된 TID가 조합된 사용자 정보가 포함되어 있다. 중계 스테이션(200)은 상기 사용자 정보를 이용하여 WLAN 단말(100)의 와이브로 제어국(400)에 대한 사용자 인증 과정을 대행한다(S610).
중계 스테이션(200)은 사용자 인증 과정 결과 와이브로 제어국(400)으로부터 공유키를 획득하게 된다. 중계 스테이션(200)은 획득한 공유키를 UMA 커넥션 메니저(220)를 통하여 WLAN 단말(100)로 전달함으로써, WLAN 단말(100)과 와이브로 제어국(400)은 키를 공유하게 된다.
이와 같은 과정이 성공적으로 이루어진 경우 중계 스테이션의 BWA 커넥션 메니저(210)는 UMA 커넥션 메니저(220)로 Access Response를 전달하고(S611), 상기 UMA 커넥션 메니저(220)는 WLAN 단말로 Association Response를 전달한다(S612).
이와 같은 인증 절차가 마무리된 후 WLAN 단말(100)은 와이브로 제어국(400)으로 DHCP Request 메시지를 전송하여 IPv6 주소 또는 공인 IPv4 주소 할당을 요청한다(S613). 와이브로 제어국(400)은 WLAN 단말(100)의 요청에 따라 IPv6 또는 IPv4 주소를 할당하고 할당된 IP 주소 정보가 포함된 DHCP Reply 메시지를 중계 스테이션(200)으로 전달하고(S614), 중계 스테이션(200)은 WLAN 단말(100)로 IPv6 주소 또는 공인 IPv4 주소를 DHCP Reply 메시지로 통보하는 릴레이 과정을 수행한다(S615).
만일 WLAN 단말이 사설 IP 주소를 이용하여 NAT 기능을 이용하는 경우, WLAN 단말은 위의 S613 내지 S615 단계와 상이한 DHCP 설정 과정을 수행한다. 먼저, WLAN 단말은 자신이 사용할 사설 IPv4 주소를 중계 스테이션으로 요청하게 되며(S616), 이 경우 중계 스테이션은 와이브로 기지국으로 DSA Request 메시지를 전송하여 WLAN 단말의 QoS Level에 해당하는 CID를 요청한다(S617).
DSA Reply 메시지의 전송(S618) 및 DSA Ack 메시지의 전송(S619)을 통하여 중계 스테이션(200)은 사설 IPv4 주소를 요청한 WLAN 단말에 부여된 CID를 알게 된다. 그 후 중계 스테이션은 CID와 WLAN 단말의 사설 IP 주소를 매핑하여 저장한다(S620).
그 후 중계 스테이션은 DHCP Reply를 WLAN 단말에 전달함으로써 WLAN 단말이 사용할 사설 IPv4 주소 등을 통보하는 것이다(S621).
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 키 유도 방법을 나타낸 예시도이다.
위에서 설명한 연동 방법을 이용하는 경우 중계 스테이션(200)은 자신이 관리하는 다수의 WLAN 단말(100)들의 인증 정보를 관리하게 된다. 또한, 중계 스테이션(200)은 WLAN 단말(100)과 와이브로 제어국(400)이 공유하고 있는 공유키도 관리하여야 한다. 이를 위하여 중계 스테이션(200)은 무선 랜 단말에 대한 정보인 MAC 주소와 S401 과정에서 통보받은 RS의 TID를 Exclusive OR한 값을 이용하게 된다.
도 7의 키 유도 방법은 PMK, MAC(STA) XOR TID, MAC(AS), RANDOM(STA), RANDOM(AS)를 Input으로 입력하는 경우, Data Encryption Key, Data Integrity Key, Key Encryption Key, Key Integrity Key 등의 결과를 얻게 된다.
PMK는 Primary Master Key를 의미하며 WLAN 단말(100)과 인증 서버(AS : Authentication Server) 사이에 미리 공유하고 있는 키 값이며, MAC(STA)는 단말의 MAC 주소를 의미한다. Random(STA), Random(AS)는 단말과 인증 서버가 각각 생성하는 난수에 해당한다.
중계 스테이션(200)의 키 유도 모듈은 WLAN 단말(100)과 와이브로 제어국(400) 간의 중계 도중 PMK, MAC(AS), Random(STA), Random(AS) 등의 정보를 획득할 수 있다. 다만, 중계 스테이션(200)은 키 유도 모듈에 WLAN 단말의 MAC 주소를 그대로 입력하여 이용되는 키를 얻지 아니하며, MAC 주소와 TID 값을 XOR 한 값을 토대로 키를 생성하게 된다. 이는 중계 시스템과의 연결성을 보여주기 위함이다.
이 때 얻어지는 Key에 대하여 설명하면 다음과 같다. Data Encryption Key는 단말과 시스템 사이에 전달되는 정보를 암호화하는데 사용되는 키이며, Data Integrity Key는 단말과 시스템 사이에 전달되는 공격자에 의하여 수정되지 않았음을 증명하기 위한 키에 해당한다.
Key Encryption Key는 Data Encryption Key나 Session Key 등을 한쪽에서 생성하여 다른 쪽으로 전달할 때, 키를 암호화하여 전달하기 위해 사용하는 키에 해당한다. Key Integrity Key는 암호화되어 전달되는 Key가 공격자에 의하여 수정되지 않았음을 증명하는 키에 해당하는 것이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 WiBro, WiMAX 기반의 BWA(Broadband Wireless Access) 환경 하에서 Unlicensed Band 대역을 사용하는 사용자에게 사용자 지향의 인터넷 연결(Internet Connectivity)을 제공함으로써, 비록 Unlicensed Band를 사용하는 사용자라 하더라도 QoS, Traffic Control 및 Billing 등 각 사용자의 관리가 가능하다.

Claims (15)

  1. 무선 랜 단말의 BWA(Broadband Wireless Access) 네트워크 연동 방법에 있어서,
    상기 무선랜 단말과 BWA 네트워크를 연결하기 위한 중계 스테이션이 상기 BWA 네트워크와 초기화 과정을 통한 연결을 설정하는 단계;
    상기 중계 스테이션은 무선 랜 단말과 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계; 및
    상기 중계 스테이션은 무선 랜 단말을 대행하여 BWA 네트워크 제어국과 BWA 네트워크 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계 스테이션의 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 단계는,
    상기 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하는 단계;
    상기 Association Message를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중계 스테이션의 BWA 네트워크 제어국과 사용자 인증을 수행하는 단계는,
    상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 WLAN 주소를 BWA 네트워크 제어국에 전송하는 단계;
    BWA 네트워크 제어국이 사용자 인증을 수행한 후, 상기 WLAN 주소를 이용하여 생성한 공개키를 수신하고 이를 무선 랜 단말로 중계하는 단계를 포함하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중계 스테이션은 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 BWA 네트워크 제어국에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    무선 랜 단말의 MAC 주소와 Exclusive OR 연산한 결과값, PMK, 인증 서버의 MAC 주소 및 난수를 이용하여 BWA 네트워크 제어국과 무선 랜 단말이 공유할 키를 생성하는 것을 그 특징으로 하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    무선랜 단말은 중계 스테이션으로 IP 주소 할당 요청을 하고, 중계 스테이션은 이를 BWA 네트워크 기지국으로 중계하는 단계;
    BWA 네트워크 기지국은 해당 WLAN 단말의 QoS 레벨에 해당하는 CID(Connection IDentification)를 중계 스테이션으로 통보하는 단계;
    상기 중계 스테이션은 상기 CID와 상기 무선랜 단말의 MAC address를 매핑하여 저장한 후, CID를 WLAN 단말로 전달하는 단계를 더 포함하는 무선 랜 단말의 BWA 네트워크 연동 방법.
  7. BWA 네트워크와 무선 랜 네트워크를 연동하는 중계 스테이션에 있어서,
    BWA 네트워크와의 연동 및 그 초기화 과정을 수행하는 BWA 커넥션 메니저;
    무선 랜 단말과의 연동을 수행하고, 무선 랜 규약에 따라 접속된 무선 랜 단말의 사용자 인증을 수행하는 UMA 커넥션 메니저; 및
    상기 BWA 커넥션 매니저와 UMA 커넥션 메니저를 연동하여 무선 랜 단말을 상기 BWA 네트워크 네트워크에 인증 요청하는 BWA-UMA 셋업 메니저를 포함하는 중계 스테이션.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 UMA 커넥션 메니저는,
    상기 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하고, 이를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행하는 것을 특징으로 하는 중계 스테이션.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 BWA-UMA 셋업 메니저는,
    상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소를 포함하는 Access Request 메시지를 상기 BWA 커넥션 메니저로 전달하는 것을 특징으로 하는 중계 스테이션.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 BWA-UMA 셋업 메니저는,
    상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 포함하는 Access Request 메시지를 BWA 커넥션 메니저로 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 스테이션.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 BWA 커넥션 메니저는,
    상기 BWA-UMA 셋업 메니저로부터 Access Request 메시지를 수신한 후, 상기 무선 랜 단말의 BWA 네트워크에 대한 사용자 인증을 대행하고, 상기 무선 랜 단말의 MAC 주소를 이용하여 생성한 공개키를 무선 랜 단말로 중계하는 중계 스테이션.
  12. UMTS-WLAN 연동 네트워크에 있어서,
    사용자에게 무선 랜 네트워크 또는 BWA 네트워크를 이용한 데이터 서비스를 제공하기 위한 무선 랜 단말;
    상기 무선 랜 단말과 무선 랜 규약에 따른 사용자 인증을 수행하며, 상기 무선 랜 단말을 대행하여 BWA 네트워크 제어국과 BWA 네트워크 규약에 따른 사용자 인증을 수행하는 중계 스테이션;
    상기 무선 랜 단말의 접속 요청이 있는 경우, 상기 중계 스테이션으로부터 무선 랜 단말에 대한 전용 CID(Connection IDentification) 넘버 할당을 함으로써 상기 무선 랜 단말로 BWA 네트워크로부터 전송되는 데이터를 전달하는 BWA 네트워크 기지국;
    BWA 네트워크 초기화 과정(Initial process) 수행 중 상기 중계 스테이션의 요구에 따라 중계 스테이션에 대한 공인 IP 주소를 할당하고, 상기 중계 스테이션으로부터 요청받은 무선 랜 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 BWA 네트워크 제어국을 포함하는 UMTS-WLAN 연동 네트워크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중계 스테이션은,
    상기 무선 랜 단말로부터 MAC 주소가 포함된 Association Message를 수신하고, 이를 이용하여 무선 랜 규약에 따른 802.11i 기반의 사용자 인증을 수행하는 UMTS-WLAN 연동 네트워크.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 중계 스테이션은 상기 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소를 BWA 네트워크 제어국에 전송하고,
    상기 BWA 네트워크 제어국은 무선 랜 단말의 사용자 인증을 수행한 후, 상기 무선 랜 단말의 MAC 주소를 이용하여 공개키를 생성하여 중계 스테이션으로 전달하는 UMTS-WLAN 연동 네트워크.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중계 스테이션은 Association Message에 포함된 무선 랜 단말의 MAC 주소와 Transport ID를 Exclusive OR 연산한 결과를 BWA 네트워크 제어국에 전송하는 것을 특징으로 하는 UMTS-WLAN 연동 네트워크.
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