KR20080097145A - 무선 호를 연결 과정에서 엔티티의 인증을 수행하는 방법 - Google Patents

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KR20080097145A
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Abstract

본 발명은 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 또는 LTE 시스템 (Long Term Evolution System)에서 기지국과 단말이 데이터를 송신 및 수신하기 위해 연결을 맺는 방법에 관한 것으로, 각 엔티티는 상대측으로부터 전달 받은 인증입력 값을 인증입력범위와 비교하여 연결 설정여부를 결정하는 방법에 관한 것이다.
무선통신, 단말, 인증, 3GPP, WCDMA

Description

무선 호를 연결 과정에서 엔티티의 인증을 수행하는 방법{Methods for performing an Authentication of entities during establishment of wireless call connection}
본 발명은 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 또는 LTE 시스템 (Long Term Evolution System)에서 기지국과 단말이 데이터를 송신 및 수신하기 위해 연결을 맺는 방법에 관한 것으로, 각 엔티티는 상대측으로부터 전달 받은 인증입력 값을 인증입력범위와 비교하여 연결을 설정여부를 결정하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 망구조를 나타낸 그림이다. E-UMTS시스템은 기존 UMTS시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다.
E-UMTS망은 크게 E-UTRAN과 CN으로 구분 할 수 있다. E-UTRAN은 단말 (User Equipment; 이하 UE로 약칭)과 기지국 (이하 eNode B로 약칭), E-UMTS 네트워크 망 의 종단에 위치하여 하나 또는 그 이상의 외부망과 연결되는 서빙 게이트웨이(Serving Gateway; 이하 S-GW로 약칭) 그리고 단말의 이동성을 관장하는 이동관리개체(Mobility Management Entity; 이하 MME로 약칭)으로 구성되어 있다. 하나의 eNode B에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다.
도 2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 기지국 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸다. 상기 무선인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다. 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.
이하에서 상기 도 2의 무선프로토콜 제어평면과 도3의 무선프로토콜 사용자평면의 각 계층을 설명한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control)계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; 이하 MAC로 약칭)는 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control)계층에게 서비스를 제공한다. 제2계층의 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC로 약칭)계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능이 MAC내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에는 RLC계층은 존재하지 않을 수도 있다. 제2계층의 PDCP 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.
이하, LTE 시스템에서 단말이 일반적으로 데이터를 수신하는 방법을 설명한다. 도 4에 도시되어 있듯이, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어신호 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고, 대부분은 전송채널 DL-SCH를 이용한 물리채널 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)을 통해서 데이터를 각각 송신과 수신한다. 또한 PDSCH의 데이터가 어떠한 단말(하나 또는 복수의 단말들)에게 전송되는 것이며, 또한 상기 단말들이 어떻게 PDSCH데이터를 수신하고 디코딩을 해야 되는지 에 대한 정보 등은 물리채널 PDCCH (Physical Downlink Control Channel)에 포함되어 전송된다.
예를 들면, 특정 PDCCH가 A라는 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)로 CRC masking되어 있고, B라는 무선자원(예를 들면, 주파수 위치)을 통해서 C라는 전송형식정보(예를 들면, 전송 블록 사이즈, 모듈레이션과 코딩 정보 등)로 전송되고 있는 데이터에 관한 정보를 포함하여 특정 서브프레임(sub-frame)에서 전송되고 있다고 가정해보자. 이렇게 되면, 해당 셀에 있는 하나 또는 둘 이상의 단말들은 자신이 가지고 있는 RNTI정보를 이용하여 상기 PDCCH를 모니터링 하게 되고, 만약 해당 시점에 A RNTI를 가지고 있는 하나 또는 둘 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 상기PDCCH를 수신하게 되고, 이 때 수신된 PDCCH의 정보를 통해 B와 C에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다.
상기 과정에서 각 PDCCH를 통해서 전송되는 무선 자원의 할당정보가 어떤 단말들에게 해당되는지를 알려주기 위해서, RNTI(Radio Network Temporary Identifier)가 전송되는데, 이 RNTI에는 전용(Dedicated) RNTI와 공용(Common) RNTI가 있다. 전용 RNTI는, 특정 단말로의 데이터 송수신에 사용되며, 전용 RNTI는 단말이 기지국에 자신의 정보가 등록되어 있을 때 사용된다. 이와는 반대로 공용 RNTI는, 기지국에 자신의 정보가 등록되지 않아서 전용 RNTI를 할당 받지 못한 단말들에게 데이터를 전송하거나 데이터를 수신하는 경우, 혹은 시스템정보같이 복수의 단말들이 공통적으로 사용하는 정보의 전송에 사용된다. 예를 들어 상기의 RACH과정에서 RA-RNTI혹은 T-C-RNTI는 공용 RNTI이다.
종래 기술에서 단말과 기지국이 서로 호 설정을 수행하기 위해서 RRC 연결을 설정해야 하며 이와 같은 과정에서 보안 설정을 필요로 한다. 하지만 종래기술에서의 보안설정과정은 보다 신뢰성을 갖는 보안 설정관련 메시지를 통한 검사방법을 통하여 수행되고 있지 않으며, 이로 인해 무선 호를 연결하는 과정에서 비효율적으로 엔티티간의 인증을 수행하는 큰 문제가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 기지국과 단말이 보안 관련 메시지를 주고 받는 과정에서, 보안 관련 메시지를 전송한 엔티티를 효율적으로 인증할 수 있는 방법을 제공하며, 이를 위해서, 단말과 기지국이 관리하고 있는 보안 인증 설정값을 서로 주고 받음으로써 인증할 수 있는 방법을 제공함에 있다
상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 본 발명에 따른 무선 이동 통신에서의 보안 설정과정 수행 방법은, 보안 설정 파라미터를 위한 후보군을 판단하는 단계와; 보안 설정에 관련된 파라미터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 파라미터가 상기 판단된 후보군 중 적어도 하나와 일치하는지 또는 일치하지 않을지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 만약 상기 수신된 파라미터가 상기 후보군 중 적어도 하나와 일치하지 않는 경우 단말과 네트워크간의 RRC 연결, NAS(non-access stratum) 연결, 호 연결 중 적어도 하나를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값으로 판단되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 원도우 크기값을 더한 값으로 판단되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값 및 오프셋(offset)값으로 판단되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 HFN(hyper frame number)인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 상기 보안 설정이 적용되는 무선 베어러에서 사용되는 HFN들 중 가장 높은 HFN인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 이전에 최종적으로 연결되었던 호에서 사용된 HFN값 중 가장 높은 값인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 호 설정 동안 네트워크로부터 수신되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 SI(system information)를 통해서 수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 기지국과 단말은 보안 인증 설정 입력값 후보군(Candidate Set for Security Setup Input Value)을 관리하고, 상기 후보 군에서 하나의 값을 선택하여, 상기 값을 보안 인증 설정 입력 값으로 선택하여, 상기 보안 관련 메시지를 전송할 때 포함하여 전송한다.
바람직하게는, 상기 기지국과 상기 단말은 상기 보안 관련 메시지가 수신되었을 경우, 상기 보안 관련 메시지에 포함된 보안 인증 설정 입력값이 상기 보안 인증 설정 입력값 후보군(Candidate Set for Security Setup input Value)안에 포함된 값인지 검사하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 검사의 결과, 상기 수신된 보안 인증 설정 입력값이 상기 후보 군에 포함되지 않을 경우 호를 해제하거나 혹은 RRC연결 및 NAS연결을 해제하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 검사의 결과, 상기 수신된 보안 인증 설정 입력값이 상기 후보 군에 포함되지 않을 경우 상기 단말은 해당 기지국을 금지된 기지국으로 간주하거나 혹은 다른 셀로 이동을 한 후, 필요한 경우 보안 설정을 시작하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 검사의 결과, 상기 수신된 보안 인증 설정 입력값이 상기 후보 군에 포함되지 않을 경우 상기 기지국은 해당 단말을 금지된 단말로 간주하고 이 후 상기 단말로부터의 엑세스를 거부하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 입력값 후보 군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값(Window size for Security value Candidates)으로 표현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 입력값 후보 군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값(Window size for Security value Candidates) 및 오프셋(offset)값으로 표현되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 입력값 후보 군은, 상기 보안 인증 기준값에 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기값을 더한 값 사이에 해당되는 수의 집합인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 입력값 후보 군에서 상기 보안 인증 기준값은 제외 될 수 있다는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 HFN(Hyper Frame Number)인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 상기 보안 설정이 적용되는 무선 베어러들 에서 사용되는 HFN값 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 기준값은 상기 단말과 상기 기지국 사이에서 설정된 상기 보안 설정이 적용되는 상기 무선 베어러들 사이 에서 사용되는 HFN값들 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 상기 기지국에서 상기 단말에게 알려주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 상기 기지국에서 상기 단말에게 호의 설정과정에서 알려 주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 상기 기지국에서 상기 단말에게 SI(System Information)을 통해서 알려 주는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단말은 호를 종료하거나 또는 RRC 연결을 해제하는 경우, 사용 중이던 HFN값들을 저장하며, 이후 다시 호를 설정하거나 RRC 연결을 수행 하는 경우, 상기 저장된 HFN 값과 보안 인증 설정 윈도우 크기 값을 이용하여 보안 인증 설정 입력 값 후보군을 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 보안 설정 파라미터를 위한 후보군을 판단하고 보안 설정에 관련된 파라미터를 수신하며 상기 수신된 파라미터가 상기 판단된 후보군 중 적어도 하나와 일치하는지 또는 일치하지 않을지를 판단하게 하는 것을 용이하게 하는 무선 프로토콜 (radio protocol)로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행을 위한 이동단말기를 제안한다.
본 발명에서는 단말과 기지국이 보안 설정값을 주고 받을 때, 윈도우를 이용하여 타당한 값의 범위를 구하게 하여, 단말과 기지국이 보다 신뢰성을 갖는 보안 설정관련 메시지를 통해 보다 효율적으로 서로를 빠르게 인증할 수 있는 방법을 제시한다.
본 발명은 3GPP 통신기술, 특히 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 시스템, 통신 장치 및 통신 방법에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신에도 적용될 수도 있다.
본 발명의 기본 개념은, 기지국과 단말이 보안 관련 메시지를 주고 받는 과정에서 보다 효율적으로 보안 관련 메시지를 전송한 엔티티를 효율적으로 인증할 수 있는 방법을 제공하는데 있어서, 보안 설정 파라미터를 위한 후보군을 판단하는 단계와; 보안 설정에 관련된 파라미터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 파라미터가 상기 판단된 후보군 중 적어도 하나와 일치하는지 또는 일치하지 않을지를 판단하는 단계를 포함하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 이동통신 단말기를 제안한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 단말과 기지국(eNB)이 서로 호 설정을 수행하기 위해서 RRC연결을 설정하는 방법을 예시하고 있다. 도 5에 도시되어 있듯이, RRC연결설정과정은 상기 단말과 상기 기지국이 호 설정을 관리하기 위해서 제어정보를 주고 받는 통로인 RRC 연결(RRC Connection)을 설정하기 위한 과정이다. 상기 단말은 우선 RRC Connection Request 메시지를 상기 기지국으로 전송하여 자신의 식별자 등의 정보를 상기 기지국에 전송하고, 상기 eNB는 RRC Connection Setup 메시지를 상기 단말에게 전송하여, 호의 설정과 RRC Connection을 설정하기 위한 정보를 전달한다.
이 후, 추가적으로, 상기 단말과 상기 기지국은 보안 설정을 수행하는데, 보안 설정을 통해서 상기 단말과 상기 기지국은 암호화(Ciphering)및 무결성검사(Integrity Check)를 수행할 수 있는 환경을 구축할 수 있다. 이에 상기 기지국은 상기 단말에게 Security Setup 메시지를 전송하고, 상기 단말은 상기 Security setup 메시지에 대한 응답으로 Security Setup Complete를 전송함으로써 보안 설정이 완료될 수 있다. 상기 Security Setup 메시지는 상기 RRC Connection setup메시 지와 함께 보내질 수도 있으며, 또는 호가 수행되는 도중에 언제든지 전송될 수 있다. 이때 상기 보안 관련 메시지로는 HFN(Hyper Frame Number) 초기 설정 값 등이 전송될 수 있다. 이 때 전송된 HFN초기 설정 값은 상기 단말이나 상기 기지국이 상기 Ciphering 또는 상기 Integrity Check의 문맥(context)를 설정하기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 단말과 UTRAN(Node B, eNB)은 다양한 메시지를 주고 받는다. 여기서 상기 메시지들에 포함된 데이터를 보호하기 위해서 대부분의 경우 보안검사(Security Check)를 거치게 된다. 이런 보안검사에는 이미 언급한 암호화(Ciphering)와 무결성 검사가(Integrity Check) 있을 수도 있다. 상기 암호화는 전송하는 측과 수신하는 측이 둘만 알고 있는 특정한 MASK를 메시지에 더하여, 상기 특정한 MASK를 알지 못하는 제3자가 상기 메시지의 내용을 알지 못하게 막는 것이 목적이다. 또한, 상기 무결성검사는 상기 암호화와는 달리 전송된 메시지가 전송 중간에 내용이 바뀌지 않았고 인증되지 않은 곳으로부터 온 것이 아님을 확인하기 위해서 사용된다. 즉 상기 무결성 검사는 수신된 메시지의 내용이 제3자에 의해 중간에서 바뀌는 것을 판별하기 위해서 필요한 과정이다. 현재 UMTS에서는 대부분의 RRC메시지와 RRC의 상위단으로 전송되는 모든 제어 메시지에 대해서 무결성 검사를 수행하게 된다. 그 외의 일반 사용자 데이터는 암호화만 수행하게 된다. 또한 상기 무결성 검사는 RRC layer에서 수행된다.
상기 무결성 검사를 하기 위해서 필요한 정보는 다음과 같이 설명될 수 있다.
- IK(integrity Key): 무결성 키(Key)로서 RRC의 상위단에서 인증과정을 통해서 생성한 후 RRC에게 알려준다. 이 값은 무선구간을 통해서 전송되는 값이 아니며 단말 RRC의 상위단과 Network의 RRC의 상위단이 서로 특정한 입력 값을 바탕으로 각자 계산해서 사용하는 값이다.
- COUNT-I: 무결성 검사를 위한 일련번호에 해당하는 값이며 도 6과 같은 구조를 가지고 있다. 두 개의 영역으로 이루어져 있으며 위쪽 영역은 28bit이며 RRC HFN(Hyper Frame Number)이라고 부르고 아래쪽 영역은 4bit이며 RRC SN(Sequence Number)이라고 부른다.
- Message: 전송된 메시지 자체를 의미한다.
- Direction (Direction Identifier, 1bit): 방향 판별자로서, 상향 (Uplink)인 경우 0, 하향 (Downlink)인 경우 1로 설정한다
도 7은 무결성 검사 과정을 나타내는 예시도 이다. 송신측과 수신측은 위에 설명된 정보들을 입력 값으로 도 7에 도시된 동작을 수행하여 MAC-I와 XMAC-I값을 생성할 수 있다. 여기서 상기 MAC-I는 송신측에서 생성한 무결성 검사 인증 값이고 상기 XMAC-I는 수신측에서 생성한 무결성 검사 인증 값이다. 여기서 모든 입력 값이 같다면 도 7에 예시된 과정을 수행하여 생성된 상기 MAC-I값과 상기 XMAC-I값은 같을 것이다. 그런데 만약 전송 중간에 메시지가 변형되었다면 상기 수신측과 상기 송신측에서의 MESSAGE라는 입력 값이 다르게 되고 따라서 상기 XMAC-I값과 상기 MAC-I값이 다르게 될 것이다. 따라서 상기 수신측은 상기 MAC-I값과 상기 XMAC-I값을 비교해서 만약 두 값이 다르다면 메시지가 손상되었다고 판단하고 그 메시지는 버려야 할 것이다.
여기서, 상기 송신측은 메시지를 새로 보낼 때마다 도 7에 예시된 과정에서 사용되는 입력 값의 일부가 바뀌도록 할 수 있다. 그리고 입력 값의 일부를 수정하여 매번 새로운 MAC-I가 생성되도록 할 수 있다. 이것은 제3자가 MAC-I값을 재사용하여 보안의 허점을 노리는 것을 막기 위해서이다. 이를 위해 상기 송신측은 상기 메시지를 새로 보낼 때마다 COUNT-I의 하위 4bit값인 SN값을 1씩 증가시킨다. 여기서, 상기 SN값은 4bit이기 때문에 상기 SN값은 0에서 15까지의 값을 가지게 되고 0부터 순차적으로 1씩 증가하게 된다. 그리고 상기 SN값이 15가 되면 다음 번 SN값은 0이 되고 다시 1씩 증가하게 된다. 이렇게 상기 SN이 15에서 다시 0으로 되는 경우마다 상기 COUNT-I값의 상위 값에 해당하는 HFN도 1씩 증가시킨다. 따라서 이런 방법을 이용하면 결국 상기 COUNT-I가 매번 1씩 증가하는 것과 같은 효과가 발생하고 위에서 언급했듯 무결성 암호화 인증 값 계산과정의 입력 값의 일부가 바뀌게 된다.
그리고 수신측은 수신된 메시지의 SN값을 보고 이 값이 한 주기를 돌았다고 판단되는 경우 자신의 HFN값도 1씩 증가시킨다. 이렇게 해야 송신측과 COUNT-I를 일치시킬 수가 있다. 이런 방법을 이용하면 상기 SN정보만 보내더라도 상기 송신측과 상기 수신측에서는 같은 COUNT-I정보를 가질 수가 있다. 그리고 COUNT-I 자체를 전부 보낼 때 발생할 수 있는, 제3자로의 보안정보 누출도 막을 수가 있다.
따라서 상기 송신측은 매번 메시지를 전송할 때마다 상기 수신측이 XMAC-I를 제대로 계산하게 하기 위함과 동시에 보안이 새어나가는 것을 막기 위해서 상기 COUNT-I의 하위 값인 SN값을 메시지에 덧붙여서 전송할 수 있다. 그리고 상기 수신측이 상기 무결성 검사에서 기준으로 사용할 상기 MAC-I값도 메시지에 덧붙여서 전송할 수 있다. 그런데 상기 수신측은 이렇게 전송되어온 상기 SN값이 제대로 된 값임을 검증할 필요가 있다. 이를 위하여 상기 수신측은 지금까지 수신된 SN값을 이용하여 자신만의 지역변수(local variable) SN을 관리할 수 있다. 만약 상기 전송되어온 SN값과 수신측의 상기 지역변수 SN값이 같다면 제3자가 같은 보안정보를 이용해서 메시지를 보내 왔을 수도 있고 같은 메시지가 두 번 전송된 것으로도 볼 수 있기 때문에 상기 수신측은 즉시 이 메시지를 폐기할 수도 있다.
상기 수신측은 상기 전송되어온 SN값을 이용하여 상기 COUNT-I를 구성하고 그 값과 자신이 설정하고 있는 파라미터들을 이용하여 도 7에 도시된 과정을 거쳐서 XMAC-I를 계산하게 된다. 그리고 상기 수신측은 상기 메시지와 같이 전송 되어져 온 상기 MAC-I값과 상기 XMAC-I값을 비교하여 무결성 검사의 성공여부를 결정할 수 있다. 여기서, 만약 상기 수신된 메시지가 상기 무결성 검사를 통과하게 되면 상기 수신측은 상기 메시지에 포함되어 있던 상기 SN값을 지역변수 SN에 저장하여 다음 번 메시지의 SN값 검사에 이용할 수 있다.
상기에서 보여진 보안설정 과정에서처럼, 단말과 기지국은 보안 설정관련 메시지 전송할 때, 상기 메시지를 믿을 수 있는(Trusted) 엔티티만 수신하도록 하거나, 혹은 자신이 수신한 보안 설정 관련 메시지가, 믿을 수 있는 엔티티로부터만 수신되었음을 확인해야 한다. 만약, 자신이 수신한 보안 설정 메시지가, 보안 침입자(Security Attacker)로부터 수신된 메시지라면, 상기 메시지를 수신한 엔티티는 상기 수신된 보안 설정관련 메시지를 삭제하여야 한다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 호를 연결하는 과정에서 엔티티들간의 인증 수행하는 방법을 나타내는 예시도이다. 먼저, 도 8에서 도시되어 있듯이, 단말과 기지국이 보안 설정 메시지를 주고 받기 전에 사용한 HFN값 중 가장 높은 값은 6 이고, 보안 인증 설정 윈도우의 크기는 5라 가정되었다. 이와 같은 가정에서, 보안 인증 설정 입력 후보 값은 7부터 11일 것이다. 여기서, 상기 단말과 기지국이 상기 HFN과 상기 보안 인증 설정 입력 윈도우의 크기에 같은 값을 적용한다면, 상기 기지국과 단말은 같은 보안 인증 설정 입력 후보 군을 가지고 있을 것이다. 도 8의 (a)에서는 상기 기지국이 타당한 보안 인증 설정 입력 후보군을 가지고 있는 경우, (b)는 그렇지 않은 경우를 보여주고 있다. 즉, (a)의 경우는, 상기 기지국은 8이란 값을 보안 인증 설정 입력값으로 포함하여 보안 설정 메시지를 보내는데, 이를 수신한 상기 단말은 상기 인증 설정 입력값이 자신이 계산한 보안 인증 설정 입력값 후보군(7-11)에 포함되어 있으므로, 상기 기지국을 타당한 기지국이라 간주하고, 상기 값을 이용하여 ciphering과 integrity check에서의 HFN을 설정할 수 있다. 반대로 (b)의 경우에는, 상기 기지국과 단말이 서로 다른 인증 설정 입력값 후보군을 관리하는 경우, 혹은 기지국이 타당하지 않은 기지국일 경우를 나타내는데, 상기 기지국은 보안 인증 설정 입력값을 13으로 설정해서 단말에게 보안 설정 메시지를 전송하고, 상기 단말은 상기 값이 자신이 관리하는 보안 인증 설정 입력 후보군(7-11)에 포함되지 않으므로, 상기 보안 설정 메시지가 타당하지 않은 기지국으로 온 것이라 판단하고, 호를 해제 하거나, 설정중이던 RRC연결을 해제할 수 있다. 이후 상기 단말은 상기 기지국을 금지된 기지국이라 판단하여 더 이상 접속시도를 하지 않으며, 추가적으로 다른 셀을 선택할 수도 있다.
여기서, 상기의 예시는 반대로 적용될 수도 있다. 즉 상기 단말이 RRC연결의 설정을 요청하는 메시지를 보낼 때, 상기 단말은 HFN설정값 을 전송할 수 있다. 이 설정값은 상기 단말이 지난 RRC연결에서 사용한 HFN값과, 상기 HFN값에서 보안 인증 설정 윈도우 크기값을 더한 값 사이에 하나의 값으로 설정된다. 상기 기지국은 수신된 값이 타당한지 아닌지를 검사하여 상기 단말과 RRC연결을 맺을지 아닐지를 결정할 수도 있다.
또한 상기 무선 호를 연결하는 과정에서 엔티티들간의 인증 수행하는 방법에서 오프셋(offset)값이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 단말과 기지국이 보안 설정 메시지를 주고 받기 전에 사용한 HFN값 중 가장 높은 값은 6 이고, 보안 인증 설정 윈도우의 크기는 5이고 상기 오프셋값이 2라 가정하면 보안 인증 설정 입력 후보 값은 9부터 13일 것이다.
이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.
본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.
본 발명에 따른 단말은, 본 발명에서 예시하고 있는 보다 효율적으로 무선자원 사용을 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UMTS의 망 구조이다.
도 2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 제어평면 구조이다.
도 3은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 사용자평면 구조이다.
도 4는 종래 기술에 따른 무선 자원의 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 5는 RRC 연결 설정 및 보안 설정 과정을 나타내는 예시도이다.
도 6은 무결성 검사를 하기 위한 필요한 정보 중 COUNT-I 구조를 나타내는 예시도이다.
도 7은 무결성 검사 방법을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 호를 연결하는 과정에서 엔티티들간의 인증 수행하는 방법을 나타내는 예시도이다.

Claims (11)

  1. 보안 설정 파라미터를 위한 후보군을 판단하는 단계와;
    보안 설정에 관련된 파라미터를 수신하는 단계와;
    상기 수신된 파라미터가 상기 판단된 후보군 중 적어도 하나와 일치하는지 또는 일치하지 않을지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 만약 상기 수신된 파라미터가 상기 후보군 중 적어도 하나와 일치하지 않는 경우 단말과 네트워크간의 RRC 연결, NAS(non-access stratum) 연결, 호 연결 중 적어도 하나를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값으로 판단되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 원도우 크기값을 더한 값으로 판단되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 후보군은 보안 인증 기준값과 보안 인증 설정 윈도우 크기값 및 오프셋(offset)값으로 판단되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 보안 인증 기준값은 HFN(hyper frame number)인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보안 인증 기준값은 상기 보안 설정이 적용되는 무선 베어러에서 사용되는 HFN들 중 가장 높은 HFN인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보안 인증 기준값은 이전에 최종적으로 연결되었던 호에서 사용된 HFN값 중 가장 높은 값인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기 값은 호 설정 동안 네트워크로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 보안 인증 설정 윈도우 크기값은 SI(system information)를 통해서 수신되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행 방법.
  11. 보안 설정 파라미터를 위한 후보군을 판단하고 보안 설정에 관련된 파라미터를 수신하며 상기 수신된 파라미터가 상기 판단된 후보군 중 적어도 하나와 일치하는지 또는 일치하지 않을지를 판단하게 하는 것을 용이하게 하는 무선 프로토콜 (radio protocol)로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신시스템상에서의 보안 설정과정 수행을 위한 이동단말기.
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