SE519591C2 - Autentiseringsnyckelinmatning i cellulära radiosystem - Google Patents

Description

519 591 2 marknad benämns vanligen "A"-systemet och "B"-systemet. Vart och ett av de två systemen tilldelas olika frekvensblock i 800 MHz- bandet (benämnda A-bandet resp. B-bandet). Till dags dato har FCC släppt totalt 50 MHz för cellulära tjänster (25 MHz per system).

Mobilabonnenten kan fritt välja att abonnera på tjänsten från antingen A-systemets eller B-systemets operatör (eller båda). Det lokala systemet från vilket tjänsten abonneras kallas "hemma"- systemet. Vid förflyttning ("roaming") utanför hemmasystemet kan en mobilabonnent vara i stånd att erhålla betjäning i ett fjärrsystem om det finns en roaming-överenskommelse mellan operatörerna av hemmasystemet och det "besökta" systemet.

Det cellulära systemet I ett typiskt cellulärt radiosystem uppdelas ett geografiskt område, t.ex. ett storstadsområde, i flera radiotäckningsomràden (benämnda celler). Cellerna betjänas av en serie fasta radiosta- tioner (basstationer). Basstationerna är förbundna med och styrs av en mobiltelefonväxel (MSC = Mobile Services Switching Center).

Mobiltelefonväxeln är i sin tur ansluten till det landbaserade (tràdburna) publika telefonnätet (PSTN = Public Switched Telephone Network). Telefonanvändarna (mobilabonnenterna) i det cellulära radiosystemet är försedda med portabla (handburna), transportabla (bärbara) eller eller mobila (bilmonterade) telefonenheter (mobilstationer), vilka kommunicerar med mobilte- lefonväxeln via en närbelägen basstation. Mobiltelefonväxeln kopplar samtal mellan trådbaserade och mobila abonnenter, styr signaleringen till mobilstationerna, sammanställer debiterings- statistik och tillhandahåller drift, underhåll och testning av systemet.

Var och en av cellerna i ett cellulärt radiosystem är tilldelad en undergrupp av radiofrekventa (RF) kanaler tilldelade hela det cellulära systemet (25 MHz). Varje RF-kanal består av ett par separata frekvenser, en för sändning av basstationen (mottagning av mobilstationen) och en för sändning av mobilstationen 519 591 3 (mottagning av basstationen). En av RF-kanalerna i varje cell (kallad kontrollkanalen) används för överföring av styrdata (övervakningsdatameddelanden) mellan basstationen och mobilsta- tionerna i cellen. De andra RF-kanalerna används för överföring av talkonversation. RF-kanalerna (styrning och tal) som används i varje given cell kan återanvändas i en på avstånd belägen cell i enlighet med ett förutbestämt frekvensàteranvändningsmönster.

Basstationen i varje cell innehåller ett antal transceivrar, vilka alla arbetar på endast en av de olika RF-kanalerna som används i cellen. Transceivern i varje mobilstation kan å andra sidan avstämma till vilken som helst av RF-kanalerna som specificerats i systemet.

I det lediga tillståndet (påslagen men ej använd) avstämmer en mobilstation i en cell till kontrollkanalen och övervakar denna.

Om en trádbaserad abonnent anropar en mobilabonnent dirigeras anropet från det publika telefonnätet till mobiltelefonväxeln, som beordrar basstationerna att "söka" (page) mobilstationen över alla sina kontrollkanaler. Om mobiltelefonväxeln mottager ett svar från mobilstationen (vilket sker automatiskt om mobilstatio- nen är påslagen) tilldelar mobiltelefonväxeln mobilstationen en tillgänglig talkanal vid den närmaste basstationen, slås den valda talkanaltransceivern på och beordras mobilstationen att avstämma till den valda talkanalen, på vilken en talförbindelse sedan upprättas. Om mobilstationen förflyttar sig mellan celler under pågående samtal beordrar mobiltelefonväxeln "handoff" av samtalet till en tillgänglig talkanal vid den nya basstationen.

En liknande procedur används för mobilorigineringar.

En mobilstation får access till ett cellulärt system genom att kvalificera sig för betjäning i det cellulära systemet. För detta ändamål identifieras varje mobilstation av ett mobilidentifie- ringsnummer (MIN) och ett elektroniskt serienummer (ESN). Numret MIN är ett 34 bitars binärt nummer som härleds ur mobilabonnen- tens telefonkatalognummer och som vanligen programmeras in i mobilstationen vid tidpunkten för installationen av tjänsten.

Numret ESN är ett 32 bitars binärt nummer som är unikt för varje 519 591 4 mobilstation och som inställs vid fabriken och ej ändras ute på fältet. Vid varje systemaccess, t.ex. samtalsoriginering, sänds MIN/ESN-paret över kontrollkanalen frán mobilstationen (via en närbelägen basstation) till mobiltelefonväxeln (för inkommande samtal inkluderas MIN i sökmeddelandet som över kontrollkanalen sänds tillxmobilstationen). Mobiltelefonväxelxxbestämmer huruvida det mottagna MIN/ESN-paret tillhör en "hemma"-abonnent eller en auktoriserad "roamare" från ett annat system (mobiltelefonväxeln kan också jämföra det mottagna ESN-numret med en "svart lista" av mobilstationer som har rapporterats vara stulna). Om MIN/ESN- paret ej känns igen eller om ESN-numret är svartlistat kommer mobilstationen att nekas access. Överqànq från analoq till digital teknik Tills nyligen har radiotransmissionsformatet i cellulära system varit analog frekvensmodulering (FM). Vidlfiimoduleras (varieras) en sinusformad bärvåg vid RF-kanalens sändnings- eller mottag- ningsfrekvens i proportion till den analoga talsignalens momentana amplitud. Den moduerade bärvågen upptager en del av spektrum kring bärvàgsfrekvensen. Denna del kallas kanalband- bredden och är vanligtvis 30 kHz bred. Varje analog talkon- versation erfordrar därför en hel RF-kanal (60 kHz).

Utvecklingen har dock på senare tid lett till en ny digital era för cellulär kommunikation. Huvuddrivkraften bakom övergången till digital teknik har varit önskemålet att Öka spektrumeffekti- viteten för att möta det hela tiden ökande behovet av systemkapa- citet. Eftersom varje cellulärt system är tilldelat en ändlig del av radiospektrum kan kapaciteten ökas genom reducering av den bandbredd som erfordras för varje talkanal, eller omvänt, genom att varje RF-kanal delas mellan flera talkonversationer. Detta möjliggörs genom användning av digital teknologi. Genom kodning (digitalisering och komprimering) och multiplexering av tal från flera talkretsar före modulering och transmission kan en enda RF- kanal delas av flera digitala talkanaler~ i stället för att överföra endast en analog talkanal (en talkonversation). 519 591 I Förenta Staterna har övergången från analog till digital teknik letts av Electronics Industries Association. (EIA) och Tele- communication Industry Association (TIA), vilka har antagit en interimstandard för luftgränssnittet i de nya digitala cellulära systemen. Denna EIA/TIA interimstandard är känd såsom "Cellular System Dual-Mode Mobile Station-Base Station Compatibility Standard" eller helt enkelt "IS-54"-standard (revision B av IS-54 är för tillfället i kraft: kopior av denna och andra revisioner av IS-54 kan erhållas från Electronics Industries Association; 2001 Pennsylvania Avenue, N.W.; Washington, D.C. 20006). Termen "dual-mode" avser systemets förmåga att arbeta i antingen analog eller digital mod. Den analoga driftsmoden använder konventionell analog FM. Den digitala driftsmoden använder tidsdelning med multipel access (TDMA), varvid RF-kanalen uppdelas i en serie repetitiva tidsluckor, vilka var och en innehåller en skur av kodat tal från olika källor (t.ex. olika talkretsar).

Enligt IS-54 kan varje digital TDM RF-kanal överföra från tre till sex digitala talkanaler (tre till sex telefonsamtal) beroende på den för varje digital talkanal använda källhastig- heten för talkodaren. Vid samtalsuppkoppling kan en mobilstation av' dubbelmodtyp tilldelas antingen en analog talkanal (hela bärvàgsfrekvensen) eller en digital trafikkanal (en repetitiv tidslucka på en bärvågsfrekvens). De enbart analoga mobilstatio- nerna kan dock endast tilldelas en analog talkanal.

Bedräqeri i cellulära system Förutom att erbjuda ett nytt digitalt radiotransmissionsformat specificerar IS-54 en procedur för att bekräfta identiteten av mobilstationer som begär betjäning i ett cellulärt system. Ett allvarligt problem som under viss tid har plågat den cellulära industrin är utbredd bedräglig användning av MIN/ESN-par för att stjäla cellulära tjänster. Många av mobilstationerna som idag används kan programmeras för att sända ett godtyckligt MIN/ESN- par för att "lura" systemet att medge access. Ytterligare bakgrund om denna MIN/ESN-"förfalskning" och resulterande 519 591 6 intäckts- och tjänstförluster finns i artikeln "Cellular Fraud" av Henry M. Kowalczyk, i Cellular Business, daterad mars 1991, på sid. 32-35.

Bedrägeri i form av MIN/ESN-förfalskning uppkom primärt i en "manuell roamingmiljö", där de cellulära systemen ej var inbördes förbundna i realtid. Varje mobiltelefonväxel innehåller vanligen en lista enbart på giltiga MIN/ESN-par som hör till hemma- abonnenterna och har ej omedelbar access till motsvarande listor i andra system. Genom att använda MIN för en roaming-abonnent (ett 10 siffrors telefonkatalognummer innehållande en områdeskod som skiljer sig från den lokala omràdeskoden) kunde en bedräglig mobilstation erhålla betjäning från det lokala cellulära systemet tills en indikering' på det ogiltiga MIN/ESN-paret erhållits (flera timmar senare) från hemmasystemet för den påstådda roaming-abonnenten (eller från en avräkningsanstalt). I en "automatiskt roamingmiljö" är dock de cellulära systemen förbundna i nätverk i realtid i enlighet med föreskrifterna i EIA-TIA interimstandarden 15-41 (eller genom privata signale- ringsprotokoll). Följaktligen kan det betjänande cellulära systemet praktiskt taget omedelbart erhålla verifikation pà ett MIN/ESN-par från ett hemmasystem och därigenom neka en MIN/ESN- förfalskare betjäning utan väsentlig fördröjning.

Det verkliga hotet mot automatisk roaming är en ny och gäckande typ av bedrägeri känd under beteckningen "kloning", där en bedräglig användare använder det äkta MIN/ESN-paret för en giltig (betalande) abonnent. Den bedrägliga användaren kan olovligen komma över ett äkta MIN/ESN-par eller till och med en lista på giltiga MIN/ESN-par på flera sätt. Vid vissa tillfällen skrivs t.ex. äkta MIN/ESN-nummer ut och kan läsas från en etikett som fästs på en mobilstation som tillhör en giltig abonnent. Vid andra tillfällen kan en lista på giltiga MIN/ESN-par köpas på "svarta marknaden" eller direkt från en anställd hos den cellulära operatören. Eftersom varje mobilstation dessutom sänder MIN/ESN-paret till den betjänande växeln vid varje systemaccess 519 591 7 kan ett eller flera giltiga MIN/ESN-par uppfàngas genom av- lyssning av radiotransmissionen på kontrollkanalen.

Autentisering Den nya standarden IS-54 erbjuder en lösning pà lång sikt av problemet med cellulärt bedrägeri, inklusive kloning, via en process kallad "autentisering". Syftet med autentisering är att göra det möjligt för basstationen att bekräfta mobilstationens identitet via ett utbyte av information mellan basstationen och mobilstationen. För att autentiseringen skall lyckas måste basstationen och mobilstationen ha identiska uppsättningar av delade hemliga data (SSD = Shared Secret Data). SSD lagras i hemmasystemets mobiltelefonväxel eller i en separat abonnent- databas kallad hemmadatabasen ("home location register" (HLR)) ansluten till denna mobiltelefonväxel och görs tillgänglig för basstationen. Varje mobilstation lagrar också SSD i minnet.

I autentiseringsprocessen genererar och sänder mobilstationen ett slumpmässigt bitmönster kallat RAND eller RANDU, på.kontrollkana- len, den analoga talkanalen (AVC = analog voice channel) eller digitala trafikkanalen (DTC = digital traffic channel). Både mobilstationen och basstationen använder RAND, en del av SSD kallad SSD-A (den återstående delen SSD-B används för kryptering och ej för autentisering) och andra inparametrar, t.ex. MIN och ESN för mobilstationen, i en cellulär autentiserings- och talkrypteringsalgoritm (CAVE = Cellular Authentication and Voice Encryption), som definieras i Appendix A i IS-54, för att generera ett autentiseringssvar kallat AUTHR eller AUTHU (beroende pà huruvida RAND eller RANDU används). Autentiserings- svaret som beräknats i mobilstationen sänds till basstationen för att jämföras med autentiseringssvaret som beräknats i basstatio- nen. Om autentiseringssvaren överensstämmer betraktas autentise- ringen såsom framgångsrik, dvs. basstationen och mobilstationen betraktas av samma uppsättningar av SSD. Om emellertid en jämförelse vid basstationen misslyckas kan basstationen neka 519 591 8 mobilstationen service eller påbörja uppdateringsprocessen av SSD.

Proceduren för uppdatering av SSD för en mobilstation innebär tillämpning av CAVE initialiserad med för mobilstationen specifik information (ESN), vissa slumpmässigar data (RANDSSD) och. en hemlig permanent autentiseringsnyckel kallad "A-nyckel", som är unik för mobilstationen. Av säkerhetsskäl sänds A-nyckeln aldrig över luftgränssnittet mellan basstationen och mobilstationen eller över nätgränssnittet mellan olika cellulära system. A- nyckeln lagras i mobilstationen. eller HLR-enheten och. måste införas i mobilstationens minne för att användas vid uppdatering av SSD. A-nyckeln utgångsvärde då mobilstationen lämnar fabriken kommer att vara enbart binära nollor. Arbetsvärdet för A-nyckeln tilldelas av systemoperatören när en mobilabonnent tecknar sig för tjänsten. Det tilldelade A-nyckelvärdet levereras personligen till abonnenten via post (t.ex. rekommenderad post) eller på något annat lämpligt sätt som bestäms av operatören.

För närvarande anförtros inmatningen av A-nyckeln i mobilstatio- nen till auktoriserade tekniker' vid tidpunkten för* mobilens aktivering för tjänsten. A-nyckeln skall programmeras genom användning av en speciell facilitet som tillhandahålls i varje såld mobilstation och som kallas programmeringsmod för nummerad- ministreringsmodulen (NAM), vilken medger inställning och konfigurering av mobilstationen genom inmatning av systemspecifi- ka parametrar (t.ex. kontrollkanalnummer och systemidentifie- ringsnummer (SID)), samt abonnentspecifika parametrar (t.ex. användarens MIN och låskod) vid tidpunkten för installation eller service. NAM-programmering tillgång till installations- och serviceinstruktionerna som specificeras av mobilstationstillverkaren_ Utnyttjande av NAM-programmering för A-nyckelinmatning begränsar A-nyckelprogrammeringsaccess. På grund av sin natur ligger NAM- programmering långt utanför medelindividens (eller mobilabonnen- tens) kunskap och förmåga och överlàts normalt till yrkesfolk. f u» v 9 Även i det fall att en individ har viss kunskap om NAM-program- mering är det ej önskvärt att individen startar NAM-program- meringsmoden i mobilstationen enbart för att införa A-nyckelvär- det på grund av risken för felaktig behandling av värdena på alla de andra kritiska parametrarna som lagras i mobilstationen och som är tillgängliga under NAM-programmeringen.

Ett syftemål för föreliggande uppfinning är därför erbjudande av ett organ för inmatning av A-nyckeln, vilket organ är separerat från NAM-programmeringen och som är relativt lätt att använda (användarvänligt) och som ej erfordrar någon speciell teknisk kunskap för att kunna användas.

Ett annat syftemål för föreliggande uppfinning är att underrätta användaren om huruvida den inmatade A-nyckeln är giltig eller ogiltig och att tillåta användaren att ändra sin inmatning.

Ytterligare ett syftemål för föreliggande uppfinning är att medge användning av flera A-nycklar för multipla MIN-värden lagrade i mobilstationen.

SUMMERING AV UPPFINNINGEN Enligt en aspekt erbjuder föreliggande uppfinning en mobilstation som kan drivas i både en inställningsprogrammeringsmod och i en autentiseringsnyckelprogrammeringsmod. Autentiseringsnyckelpro- grammeringsmodenlunxanropas genomen1serie tangentnedtryckningar på ett tangentbord i mobilstationen.

Enligt en annan aspekt innehåller en mobilstation konstruerad i enlighet med föreliggande uppfinning organ för inmatning av hemliga data i mobilstationen, organ för giltighetskontroll av inmatade hemliga data och organ för generering av en extern indikation på giltigheten av inmatade hemliga data. Den externa indikationen kan utgöras av en textsträng som visas på en display i mobilstationen.

“ I 519 591 I lO Enligt ytterligare en aspekt erbjuder föreliggande uppfinning ett förfarande för inmatning av autentiseringsinformation i en mobilstation som tilldelas åtminstone ett mobilidentifieringsnum- mer (MIN) lagrat i mobilstationen. Förfarandet inkluderar stegen tilldelning av en separat autentiseringsnyckel (A-nyckel) för varje MIN, visning i mobilstationen av en indikation på eventu- ellt lagrade MIN-nummer såsom gensvar på ett av användaren inmatat kommando, mottagning i mobilstationen av ett värde på den A-nyckel som skall associeras med det indikerade MIN-numret, giltighetskontroll av det mottagna värdet på A-nyckeln genom en autentiseringsalgoritm som utförs i mobilstationen och lagring i mobilstationen av det mottagna A-nyckelvärdet i association med det indikerade MIN-numret om A-nyckelvärdet konstaterats vara giltigt. xoRT BEsKR1vN1NG Av RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer att bättre förstås och dess olika syftemål och fördelar kommer att bli uppenbara för fackmannen genom hänvisning till följande ritningar, i vilka: Fig. l är en bildrepresentation av en telefonlur för en mobilstation konstruerad i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 2 är ett förenklat flödesschema som illustrerar de uppgifter som utförs av en mobilstation konstruerad i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 3 är ett blockschema som illustrerar den separata A~ nyckelinmatningsprocessen enligt föreliggande upp- finning; och Fig. 4 är ett flödesschema av stegen som utförs i en mobil- station under A-nyckelinmatning i enlighet med före- liggande uppfinning. 519 591 ll DETALJERAD BESKRIVNING I fig. 1 visas en bildillustration av en exemplifierande lur till en mobilstation. Telefonluren 10 innehåller en effektknapp (på/av) 12 (PWR), en högtalare 14 (mikrofonen är på andra sidan av luren 10 och visas ej), ett alfanumeriskt tangentbord 16, en display (innehållande ett displayfönster) 18 och ett antal kontroll- eller funktionstangenter: en "SEND"-tangent 20, en "END"-tangent 22, knappar 24 för upprepad nummerslagning ("A" och "B"), en hämningstangent 26 ("RCL"), en lagringstangent 28 ("STO"), en funktionstangent 30 ("FCN"), en rensningstangent 32 (“CLR“) samt "upp"- och "ned"-tangenter 34.

SEND-knappen 20 i fig. l nedtrycks sedan alla inslagna siffror har inmatats med tangentbordet 16 vid upprättande av ett samtal.

END-tangenten 22 används för att avsluta en konversation ("lägga på" telefonen) eller för att gå ur en tillgänglig program- meringsmod. Tangenterna 24 för upprepad nummerinslagning används för snabbinslagning av två ofta anropade telefonnummer genom en nedtryckning. RCL-tangenten 26 används för att hämta tidigare inmatningar från minnet. STO-tangenten 28 används för att lagra en lista av telefonnummer i minnet och för att lagra inmatningar under programmeringsmoden. FCN-tangenten 30 nedtrycks för att gå in i en given programmeringsmod. CLR-tangenten 32 rensar (utsläcker från displayen) den senaste tangentinmatningen. Upp- och ned-tangenterna 34 används för "rullning" (scrolling) i programmeringsmod och för' Volymkontroll vid alla andra tid- punkter. Många av dessa kontroll- eller funktionstangenter och det alfanumeringska tangentbordet 14 kan användas i föreliggande uppfinning.

I fig. 2 visas ett förenklat flödesschema av de uppgifter som utförs av en mobilstation konstruerad i enlighet med föreliggande uppfinning. För enkelhets skull antages först att mobilstationen slagits av. Vid blocket 40 trycker användaren ned effektknappen 12 och sätter på mobilstationen. Vid blocket 42 utför mobilsta- tionen de normala anropsbehandlingsprocedurerna för initialise- » » a 519 591 12 ring eller ledig mobil, inklusive behandling an; meddelanden mottagna över kontrollkanalen, t.ex. administrativa (overhead) och sökmeddelanden. Vid blocket 44 inmatar användaren.en särskild serie av tangentnedtryckningar på telefonluren 10 för att anropa någon av de processer som är tillgängliga för användaren.

Användaren kan välja att gå in i NAM-programmeringsmoden vid blocket 46, MENY-moden vid blocket 48 eller A-nycke1program- meringsmoden vid blocket 50. Alternativt kan användaren originera eller besvara ett anrop eller anropa någon annan tillgänglig process vid blocket 52.

Såsom beskrivits ovan används NAM-programmering för att inställa vissa basparametrar i mobilstationen. NAM-programmering utförs vanligen avcniutbildad tekniker vid installationstidpunkten, och medelmobilabonnenten är normalt inte ens medveten om NAM- programmeringskapaciteten eller den särskilda uppsättning tangentnedtryckningar som krävs för att nå NAM-programmeringen.

Fastän.procedurerna för att nå NAM-programmeringen varierar bland olika tillverkare (och modeller) av mobilstationer kan en typisk procedur innebära nedtryckning av en unik serie siffror och sedan funktionstangenten. För att exempelvis nå NAM-programmering med telefonluren 10 som visas i fig. 1 kan användaren trycka en serie siffror på tangentbordet 16 och sedan trycka på funktionstangen- ten 30 två gånger. Därefter' befinner sig användaren i NAM- programmeringsmoden och kan han eller hon "rulla" genom en lista av parametrar genom att använda upp- och nedtangenterna 34, och inmata ett värde för varje parameter (vid varje stopp) genom att använda tangentbordet 16. Efter avslutad inmatning kan användaren trycka på END-tangenten 22 för att gå ur NAM-programmering.

MENY-moden gör det möjligt för användaren att ur en meny välja användaroptionercxflimobiltelefonegenskaper.T.ex.lfinianvändaren välja att belysa tangentbordet 16 från en bakgrundslampa, att "låsa" mobilstationen för att förhindra icke auktoriserad användning (mobilstationen kan sedan "låsas upp" genom inslagning av en låskod), att aktivera en timer på displayen 18 som mäter längden av varje samtal, att koppla om från system A till system 519 591 13 B (eller omvänt) eller att inställa det sätt på vilket användaren föredrar att svara på inkommande samtal (t.ex. genom att trycka på en siffrorna på tangentbordet 16). För att nå MENY-mod trycker användaren helt enkelt två gånger på funktionstangenten 30 (återigen beror den exakta proceduren för att nå MENY-mod på tillverkare och modell av mobilstation; att trycka på funktion- stangenten (en eller två gånger) är dock ett vanligt sätt att nå MENY-mod).

Enligt föreliggande uppfinning kan autentiseringsnyckeln (A- nyckeln) inmatas i mobilstationen inte endast genom NAM-program- mering (indikerad i blocket 46 i fig. 2) utan även via en separat (cxfllmera användarvänlig) A-nyckelprogrammeringsprocess (indike- rad vid blocket 50 i fig. 2). Med föreliggande uppfinning kan även en lekman som ej är bevandrad i detaljerade mobiltelefonpro- grammeringsmetoder (t.ex. NAM-programmering) enkelt programmera A-nyckeln in i mobilstationen. Användaren behöver endast känna till den speciella accesskoden för införing av A-nyckeln och värdet på själva A-nyckeln. Detta undviker olägenheten att mobiltelefonabonnenter tvingas låta utföra sina A-nyckelprogram- meringar av kvalificerade agenter från det cellulära systemets operatör' vid eventuellt på stort avstånd belägna centra. I stället kan operatören t.ex. helt enkelt posta A-nyckelvärdet till mobilabonnenten för bekväm inmatning i mobilstationen i hemmet.

I fig. 3 illustrerar ett blockschema den separat A-nyckelin- matningsprocessen enligt föreliggande uppfinning. Fig. 3 visar i blockschemaform ett cellulärt system som innehåller en hemmadatabas (HLR) 60 tillhörande det lokala systemets operatör (home carrier) och en mobilstation 62 för en hemmaabonnent. Både HLR-enheten 60 och mobilstationen 62 innehåller ett minne för lagring av den A-nyckel som tilldelats mobilabonnenten av hemmaleverantören (home carrier) och andra krypteringsvariabler (autentiseringsinformation)associeradenæd tilldelats denna mobilabonnent, t.ex. delade hemliga data (SSD-A och SSD-B) samt en samtalshistorikparameter benämnt COUNT (enligt 519 591 14 IS-54 är COUNT en modulo-64 räknare som upprätthålls i mobilsta- tionen och uppdateras vid mobilstationen efter mottagande av en uppdateringsorder från basstationen.på den analoga eller digitala talkanalen.

Mobilstationen 62 i fig. 3 kan i själva verket lagra ett flertal uppsättningar krypteringsvariabler, en för varje MIN-nummer som tilldelats mobilabonnenten. För att undvika roaming-avgifter vid förflyttning bort från "hemma"-systemet kan en mobilabonnent abonnera på betjäning från flera system samtidigt och därför ha flera MIN-nummer utfärdade av olika "hemma"-leverantörer (flera abonnemang). När betjäningsområdet för någon av dessa leverantör- er nås väljer mobilabonnenten det MIN-nummer som utfärdats av motsvarande leverantör såsom det aktiva numret i mobilstationen (mobilabonnenten kan alternera mellan MIN-numren genom att exempelvis använda funktionstangenten). Mobilabonnenten blir därför en hemmaabonnent i det nya systemet vad gäller debitering och alla andra ändamål. För dessa mobilstationer med flera MIN- nummer erfordras flera A-nycklar (och flera uppsättningar av andra krypteringsvariablerñ, en för varje MIN-nummer. Detta beror på de restriktioner som påläggs av IS-54 för att öka A-nyckelsä- kerheten, såsom förklaras nedan.

Varje:hemmaleverantör lagrar A-nyckeln och andra krypteringsvari- abler för varje hemmaabonnent (en given MIN/ESN-kombination) i sin HLR-enhet för användning vid autentisering av mobilstationen (t.ex. vid systemaccess) och vid uppdatering av SSD. Enligt IS-54 är A-nyckeln känd endast för mobilstationen och hemmaleverantör- ens HLR-enhet och överförs nyckeln ej från system till system då mobilabonnenten förflyttar sig till andra områden (roaming). SSD- uppdateringar (i vilka A-nyckeln används för generering av nya SSD-värden) utförs därför endast i mobilstationen och i dess associerade HLR-enhet och ej i det betjänande systemet. Såsom visas i fig. 3 erhåller det betjänande systemet när mobilstatio- nen förflyttar sig mellan olika områden kopior av krypteringsva- riabler såsom COUNT, SSD-A och SSD-B (men ej av A-nyckeln) för 519 591 mobilstationen från dess associerade HLR-enhet via intersystem- länken enligt IS-41.

När en användare av en mobilstation med flera MIN-nummer förflyttar sig från ett gammalt "hemma"-system till ett nytt "hemma"-system och aktiverar MIN-numret för det nya systemet, kommer beräkningen av SSD-uppdateringen att skiftas från det gamla hemmasystemet till det nya hemmasystemet. På grund av att det nya hemmasystemet ej har access till den A-nyckel som användes i det gamla systemet kan det nya systemet ej avsluta en SSD-uppdatering i mobilstationen (A-nyckeln erfordras för generering av nya SSD-värden). För att möjliggöra SSD-upp- dateringar i en mobilstation. med flera MIN-nummer måste en separat A-nyckel utfärdas för varje: MIN/ESN-kombination och lagras i HLR-enheten för motsvarande hemmasystem (eftersom andra krypteringsvariabler, t.ex. SSD-A. och SSD-B härleds fràn. A- nyckeln måste varje hemmasystem också lagra en separat upp- sättning krypteringsvariabler för motsvarande MIN/ESN-kom- bination).

Enligt fig. 3 utfärdar varje hemmaleverantör en A-nyckel till mobilabonnenten. Leverantören kan ge A-nyckelvärdet till mobilabonnenten personligen, via telefon eller via posten (enligt Appendix A i IS-54 är A-nyckeln åtminstone 6 men ej mer än 26 siffror lång) . Sedan mobilabonnenten mottagit A-nyckelvärdet från leverantören utförs uppgiften att inmata A-nyckeln vid blocket 64 relativt enkelt med hjälp av föreliggande uppfinning, som erbjuder ett sätt (förutom NAM-programmering) att införa A- nyckeln genom användning av tangentbordet 16 och displayen 18 på mobilstationens telefonlur 10 (det hänvisas till nedanstående diskussion av fig. 4 för en mera detaljerad beskrivning av A- nyckelinmatningsprocessen). Sedan A-nyckeln har inmatats kontrollerar en verifieringsprocedur (som är specificerad i Appendix A till IS-54) riktigheten av de manuellt inmatade siffrorna. Såsom visas i fig. 3 används de inmatade A-nyckelsif- frorna tillsammans med en 8 bitars konstant kallad autentise- ringsalgoritmversion (AAV) lagrad i mobilstationen och mobilsta- 519 591 16 tionens ESN såsoms inparametrar till CAVE-algoritmenu 66 för giltighetskontroll av A-nyckeln. Om den inmatade A-nyckeln konstateras vara giltig i beslutsblocket 68 lagras de inmatade A-nyckelsiffrorna såsom A-nyckeln för det för närvarande aktiva MIN-numret.

I fig. 4 visas ett flödesschema av de steg som utförs i en mobilstation under A-nyckelinmatning i. enlighet med följande uppfinning. I blocket 70 når användaren den separata A-nyckelpro- grammeringsmoden via en kort serie tangentnedtryckningar (en speciell A-nyckelaccesskod) som skiljer sig från den serie av tangentnedtryckningar som används för access till NAM-program- meringsmoden. Den exakta sekvensen av tangentnedtryckningar som används för att nå den separata A-nyckelprogrammeringsmoden är ej väsentlig för föreliggande uppfinning, men av praktiska skäl bör den vara lätt för användaren att komma ihåg. T.ex. kan A- nyckelaccesskoden väljas för att svara mot bokstäverna "A" - "K" - "E" - "Y" på tangentbordet 16 (siffrorna 2, 5, 3, 9). An- vändaren kan dá helt enkelt trycka sekvensen 2539 följd av funktionstangenten 30 (två gånger) för att nå A-nyckelprogram- meringsmod.

Sedan användaren nått A-nyckelprogrammeringsmoden kan användaren fortsätta att inmata siffrorna för A-nyckeln. För mobilstationer med flera MIN-nummer måste en separat A-nyckel inmatas för varje MIN-nummer och vidare måste den A-nyckel som utfärdas av en hemmaleverantör inmatas för det MIN-nummer som tilldelats av denna hemmaleverantör och ej för något annat MIN-nummer i mobilstationen. För att underlätta processen att inmata och associera rätt A-nyckel med motsvarande MIN-nummer visar mobilstationen. (MS) i blocket 72 en indikation på det för- närvarande aktiva MIN-numret (MIN för det system i vilket mobilstationen för närvarande arbetar) innan användaren börjar inmata siffrorna för den första A-nyckeln. Det är dock ej nödvändigt för mobilstationen att visa det för närvarande aktiva MIN-numret i stället för något annat MIN-nummer i mobilstationen eftersom användaren kan rulla eller bläddra mellan olika MIN- 519 591 17 nummer genom att trycka på upp- och ned-tangenterna 34. Samma steg utförs i mobilstationen MS oberoende av vilken A-nyckel som inmatas.

Om det antages att det för närvarande aktiva MIN-numret är det första MIN-nummer som visas efter ingång :i A-nyckelprogram- meringsmod, kan displayen 18 t.ex. visa alla tio siffrorna i det för närvarande aktuella MIN-numret eller någon annan alfanume- risk beteckning för detta MIN-nummer (t.ex. "l", "A", "MINI" eller "A-nyckel? l" för det första MIN-numret, "2", "B", "MIN2" eller "A-nyckel? 2) för det andra MIN-numret, osv.) eller en kombination av båda. I beslutsblocket 74 bestämmer mobilstationen huruvida användaren nedtryckt END-tangenten 22 för att gå ur A- nyckelprogrammeringsmod. Om END-tangenten 22 nedtryckts kommer mobilstationen att återgå till att utföra andra uppgifter. I annat fall blir mobilstationen kvar i A-nyckelprogrammeringsmod, redo att acceptera inmatning av A-nyckelsiffrorna (mobilstationen kan dock gå ur A-nyckelprogrammeringsmod om en förutbestämd tid förflutit utan användaraktivitet).

I blocket 76 inmatar användaren på tangentbordet 16 de sex till tjugosex siffrorna i A-nyckeln för MIN-numret som indikeras i displayen 18 (det för närvarande aktiva MIN-numret eller ett annat MIN-nummer till användaren har bläddrat). När användaren börjar inmata .A-nyckelsiffrorna kan en del eller hela MIN- indikeringen försvinna från displayen 18 för att ge plats för visning av A-nyckelsiffrorna, vilka visas då de inmatas. Om användaren gör ett misstag kan han eller hon rensa alla eller delar av de inmatade siffrorna genom användning av CLR-knappen 32. Sedan hela siffersekvensen har inmatats kommer användaren att nedtrycka STO-knappen 28 (två gånger) för att lagra det fullstän- diga numret. Vid denna punkt kommer mobilstationen att kontrolle- ra giltigheten av den inmatade A-nyckeln via CAVE-algoritmen.

I blocket 78 initialiseras CAVE-algoritmen med de införda A- nyckelsiffrorna, ESN och AAV, varefter algoritmen utförs på det sätt som specificeras i Appendix A till IS-54. I beslutsblocket 519 591 18 80 bestämmer mobilstationen huruvida den A-nyckel som inmatats av användaren är giltig eller ej. Om det inmatade A-nyckelnumret är giltigt kommer displayen 18 i blocket 82 att ge en indikation på giltigheten till användaren (t.ex. ordet "giltig" eller "OK" på displayen 18 eller en positiv ljudton ur högtalaren 14), och kommer mobilstationen att associera numret med motsvarande MIN- nummer i minnet (om en gammal A-nyckel förekommer i minnet kommer den nya A-nyckeln att skriva över den gamla A-nyckeln). Omvänt, om det inmatade A-nyckelnumret är ogiltigt kommer displayen 18 i blocket 84 att avge en indikation på ogiltigheten till användaren (t.ex. ordet "ogiltig" eller orden "försök igen" eller att avge en negativ ljudton). I båda fallen kan användaren trycka på END-tangenten 22 för att gå ur A-nyckelprogrammerings- moden, försöka att pà nytt korrekt inmata A-nyckeln eller bläddra till ett annat MIN-nummer för inmatning av motsvarande A-nyckel.

Ovanstående detaljerade beskrivning visar endast vissa speciella utföringsformer av föreliggande uppfinning. Fackmannen inser dock att många modifieringar och variationer kan utföras utan avvikelse från föreliggande uppfinnings grundtanke och ram.

Följaktligen bör det klart förstås att den form av uppfinningen som beskrivits här endast är exemplifierande och ej avsedd såsom en begränsning av uppfinningens ram definierad av de följande patentkraven.

Claims (20)

519 591 19 PATENT KRAV

1. Mobilstation innefattande: ett flertal av datainmatningstangenter; ett organ för drift av mobilstationen i ett flertal av programmeringsmoder innefattande en programmeringsmod för autentiseringsnycklar och en programmeringsmod för nummer- administreringsmoduler (NAMh organ för val av en av programmeringsmoderna med hjälp av datainmatningstangenterna; minne inkluderande åtminstone ett mobilidentifieringsnummer (MIN) ; organ för mottagning av en autentiseringsnyckel (A-nyckel) inmatad av användaren när programmeringsmoden för autentiseringsnycklar valts; och organ för lagring, av den inmatade A-nyckel med åtminstone ett MIN-nummer, i minnet.

2. Mobilstation enligt krav 1, i vilken autentiseringsnyckel programmeringsmoden anropas genom en unikserie tangentnedtryckningar.

3. Mobilstation enligt krav 1, varvid mobilstationen i minne lagrar ett flertal mobilstationsidentifieringsnummer (MIN nummer) och där: det mottagande organet innefattar organ för att uppmana användaren att mata in en autentiseringsnyckel. Uænyckel) för vart och ett av MINflnmuet; och lagringsorganet innefattar organ för lagring av den inmatade Arnyckeln med motsvarande i minne lagrade MINnummer.

4. Mobilstation enligt krav 3, vidare innefattande organ för giltighetskontroll av den inmatade.Anyckeln innan denna lagras med motsvarande MINflnmmær i minne. 519 591"

5. Mobilstation enligt krav 4, vidare innefattande organ för generering av en hörbar eller synlig indikering på huruvida den inmatade Afnyckeln är giltig.

6. Struken

7. Struken.

8. Struken.

9. Struken.

10. Struken

11. ll. Förfarande för inmatning av autentiseringsinformation i en mobilstation som tilldelats åtminstone ett mobilidentifierings- nummer (MIN), varvid nämnda åtminstone enda MIN lagras i mobilstationen, innefattande stegen: tilldelning av en separat autentiseringsnyckel (Anyckel) för vart och ett av MIN-numren som lagrats i mobilstationen; visning-i mobilstationen av en indikation på lagrade MIN~ nummer såsom gensvar på ett av användaren inmatat kommando; mottagning i mobilstationen av ett värde på A-nyckeln som skall inmatas av användaren för lagring med det indikerade MIN- numret; giltighetskontroll av det mottagna värdet på A~nyckeln genom en autentiseringsalgoritm som utförs i mobilstationen; lagring av det mottagna.Anyckelvärdet i mobilstationen med det indikerade MIBFvärdet om A-nyckelvärdet konstaterats vara giltigt; och anordna mobilstation att ta emot nya värden på A-nyckeln, som ska inmatas av användaren för lagring med det indikerade MIN-numret eller ett annat MINnummer, om det mottagna A nyckelvärdet har fastställts som ogiltigt. U _. . ._ .<- .- fi .= f. f v. u . »i i v v» ~v u. o 1 L »~ w. v; » -\ n 1 _. ~ l < 1 x x. » 1 4 e b x I i I WH z

12. Förfarande enligt krav ll, i vilket mobilstationen arbetar i åtminstone två moder, inkluderande en installningsprogram- meringsmod och en A-nyckelprogrammeringsmod, och i vilket det av användaren inmatade kommandot anropar A-nyckelprogrammeringsmo- den.

13. Förfarande enligt krav ll, vidare innefattande steget visning av en indikation på giltigheten av det mottagna A- nyckelvardet i enlighet med resultatet av den utförda autentise- ringsalgoritmen.

14. Forfarande enligt krav ll, i vilket mobilstationen lagrar det MIN-nummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar och åtminstone ett annat MIN-nummer som svarar mot ett annat system, och i vilket visningssteget innefattar stegen: visning av en indikering av det MINnummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar; och visning av en indikation på ett annat MIN-nummer såsom gensvar på ett av användaren inmatat kommando, varvid indikatio nen av det andra MINfiummet ersätter indikationen av det MIN- nummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar.

15. Förfarande enligt krav ll, i vilket MIN-indikationen innefattar värdet av MIN.

16. System for inmatning av autentiseringsinformation i en mobilstation som tilldelats åtminstone ett mobilidentifierings- nummer (MIN), varvid nämnda åtminstone enda MIN lagras i mobilstationen, innefattande: organ för tilldelning av en separat autentiseringsnyckel (A-nyckel) för varje MIN; organ för visning i mobilstationen av en indikation på ett godtyckligt av dessa MIN såsom gensvar på ett av användaren inmatat kommando; 519 59122 organ för mottagning i mobilstationen av ett värde på A- nyckeln som skall inmaæs av användaren för lagring med det indikerade Mïfißnumret; organ för giltighetskontroll av det mottagna värdet på A- nyckeln genom en autentiseringsalgoritm som utförs i mobilstatinen; organ för lagring i mobilstationen av det mottagna A- nyckelvärdet med det indikerade Mïbènumret om Afnyckelvärdet konstaterats vara giltigt; och organ för mottagning, i mobilstationen, av ett nytt värde på A-nyckeln, inmatad av användaren för lagring med det indikerade MINfinmuet eller ett annat MINnummer, om den mottagna A-nyckeln fastställts som ogiltig.

17. System enligt krav 16, i vilket mobilstationen arbetar i åtminstone två moder, inkluderande en inställnings- programmeringsmod och en Anyckelprogrammeringsmod, och i vilket det av användaren inmatade kommandot anropar A- nyckelprogrammeringsmoden_

18. System enligt krav 16, vidare innefattande organ för visning av en indikation på giltigheten av det mottagna A- nyckelvärdet i enlighet med resultatet av den utförda autentiseringsalgoritmen_

19. System enligt krav 16, i vilket mobilstationen lagrar det MIN-nummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar och åtminstone ett annat MIN-nummer som svarar mot ett annat system, och i vilket nämnda organ för visning innefattar: organ för visning av en indikation av det MINnummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar; och organ för visning av en indikation av ett annat MIN-nummer såsom gensvar på ett av användaren inmatat kommando, varvid indikationen av det andra MINnumret ersätter indikationen av 519 5921 det MIN-nummer som svarar mot det system i vilket mobilstationen arbetar.

20. System enligt krav 16, i vilket MINindikationen utgörs av MIN-värdet.