アクセス網からユーザ機器へのセッション固有情報の通信
通信システムのアクセス網とユーザ機器との間のセッションの確立と併せて、セッション固有情報が、アクセス網からユーザ機器へ伝送される。アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む。例えば、アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、アクセス網と認証サーバとの間に結合されたゲートウェイの識別子を含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して通信システムに関し、より詳細にはこのようなシステム内で使用するための通信プロトコルに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の標準規格は進化し続けている。例えば、携帯電話の状況では、標準規格は現在、第３世代（３Ｇ）標準規格から第４世代（４Ｇ）標準規格へと進化している。３Ｇ標準規格には、３Ｇパートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）として知られる団体によって広められたＧＳＭ規格およびＵＭＴＳ規格と、３ＧＰＰ２と呼ばれる団体によって広められた高速パケットデータ（Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ、ＨＲＰＤ）のようなＣＤＭＡ２０００規格を含む。３ＧＰＰによって現在開発中の４Ｇ標準規格は、一般にＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （長期的エボリューション、ＬＴＥ）規格と呼ばれる。例えば、３ＧＰＰ２仕様番号Ａ．Ｓ０００８−０ ｖ４．０号、「Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ＩＯＳ） ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ （ＨＲＰＤ） Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、２００７年３月など、３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書は、オンラインで自由に入手でき、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
ＬＴＥ網は、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ （進化型パケットコア、ＥＰＣ）と呼ばれるパケットコアに基づくインターネットプロトコル（ＩＰ）を利用する。ＬＴＥ網への移行を容易にするために、３ＧＰＰ２は、ＨＲＰＤのアクセス網がＬＴＥのＥＰＣを利用できるようにする拡張型ＨＲＰＤ（ｅｎｈａｎｃｅｄ ＨＲＰＤ、ｅＨＲＰＤ）と呼ばれるものを開発した。このようなＨＲＰＤのアクセス網は、本明細書ではｅＨＲＰＤアクセス網とも呼ばれる。
【０００４】
ｅＨＲＰＤへの取り組みは、ＨＲＰＤサービングゲートウェイ（ＨＲＰＤ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ、ＨＳＧＷ）を利用して、ｅＨＲＰＤアクセス網をＬＴＥのＥＰＣに接続する。ＨＳＧＷは、ｅＨＲＰＤアクセス網とＥＰＣのパケットデータ網（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＰＤＮ）との間に相互作用を提供する。例えば、ＨＳＧＷは、ＥＰＣのＰＤＮゲートウェイ（ＰＧＷ）と接続することができる。ＨＳＧＷは、別個のネットワーク要素として実装されることが可能であり、あるいは、アクセス網のパケットデータサービングノード（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｎｏｄｅ、ＰＤＳＮ）を含む、またはこれに組み込まれると考えられることが可能である。
【０００５】
一般に３ＧＰＰのＬＴＥ規格は、ｅＨＲＰＤアクセス網のような非３ＧＰＰシステムからのＥＰＣへのアクセスを許可するとき、特別な形式の認証プロトコルを使用する必要がある。この認証プロトコルは、ｅＨＲＰＤの状況では通常ＨＳＧＷを含むオーセンティケータ（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）を使用して、非３ＧＰＰシステムの要素と関連する移動局または他のユーザ機器と、ＥＰＣの認証サーバとの間で実行される。認証プロトコルは、一般に鍵導出を含み、鍵導出における鍵の材料は、移動局識別情報（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ、ＭＳＩＤ）およびオーセンティケータ識別情報のような適切なコンテキスト情報と結び付けられる。
【０００６】
従来の実行では、オーセンティケータ識別情報は、例えば、Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｕｎｔｒｙ Ｃｏｄｅ （移動体国コード、ＭＣＣ）およびＭｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｄｅ （移動体ネットワークコード、ＭＮＣ）の組み合わせのような、キャリア識別子で与えられることが可能である。他のタイプの情報が使用されて、ユーザ機器と認証サーバの両方に対してオーセンティケータ識別情報を表すことも可能である。このような情報は、例えばＨＲＰＤなど、オーセンティケータによって使用される特定の技術を簡単に識別することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ＧＰＰ２仕様番号Ａ．Ｓ０００８−０ ｖ４．０号、「Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ＩＯＳ） ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ （ＨＲＰＤ） Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、２００７年３月
【非特許文献２】ＩＥＴＦのＲＦＣ３７４８、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＥＡＰ）」、Ｂ．Ａｂｏｂａ、Ｌ．Ｂｌｕｎｋ、Ｊ．Ｖｏｌｌｂｒｅｃｈｔ、Ｊ．ＣａｒｌｓｏｎおよびＨ．Ｌｅｖｋｏｗｅｔｚ、２００４年６月
【非特許文献３】ＩＥＴＦのＲＦＣ４１８７、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ （ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、Ｊ．ＡｒｋｋｏおよびＨ．Ｈａｖｅｒｉｎｅｎ、２００６年１月
【非特許文献４】ＩＥＴＦのＩｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ ｄｒａｆｔ−ａｒｋｋｏ−ｅａｐ−ａｋａ−ｋｄｆ−１０、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ’）」、Ｊ．Ａｒｋｋｏ、Ｖ．ＬｅｈｔｏｖｉｒｔａおよびＰ．Ｅｒｏｎｅｎ、２００８年１１月１８日
【非特許文献５】３ＧＰＰ２仕様番号Ｘ．Ｓ００５７−０、「Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＨＲＰＤ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ： Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｓｐｅｃｔｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ｅＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥのＥＰＣとの間の認証への上述した従来の取り組みは、認証プロトコルの中にキャリア識別子、オーセンティケータ技術識別子、または他の同様のタイプの情報を使用すると、結果として複数のオーセンティケータに同じ識別情報が使用され、それによって、本明細書では「偽オーセンティケータ（ｌｙｉｎｇ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）」攻撃と呼ぶものにシステムをさらすことになる可能性があるという点で、不十分であることを認識した。この攻撃では、オーセンティケータが、移動局および認証サーバに異なる識別情報を提供し、これが認証プロトコルの正当性を著しく害して、システムにセキュリティの問題を招く可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的実施形態は、既存の標準的なメッセージング構造内でアクセス網からユーザ機器へオーセンティケータ識別情報を伝送するための技術を提供する。この技術は、既存のメッセージングプロトコルの枠内で、したがって標準規格を実質的に変更する必要がなく、単純かつ効率的な方法で実装されることが可能である。
【００１０】
本発明の一態様によれば、セッション固有情報が、アクセス網からユーザ機器へ伝送される。アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、ユーザ機器とシステムの認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む。例えば、アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、アクセス網と認証サーバとの間に結合されたゲートウェイの識別子を含むことができる。ユーザ機器は、偽オーセンティケータ攻撃を防止するために、認証プロトコルの一部として少なくとも１つの鍵を導出する際に、このゲートウェイ識別子を使用する。
【００１１】
例示的実施形態の１つでは、アクセス網は、ｅＨＲＰＤアクセス網を含み、ゲートウェイは、ｅＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥ網のＥＰＣとの間のインタフェースを提供するように構成されたＨＳＧＷを含む。この実施形態においてｅＨＲＰＤアクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスのような、ＨＳＧＷの識別子を含む。さらに、この実施形態における認証プロトコルは、ユーザ機器がＥＡＰピアとして動作し、ＨＳＧＷがＥＡＰオーセンティケータとして動作し、認証サーバがＥＡＰ認証サーバとして動作するＥＡＰ認証プロトコルを含む。
【００１２】
セッション固有情報は、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージのような、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の別個のメッセージタイプを使用して伝送されることが可能である。
【００１３】
有利には、例示的実施形態は、システムのコストまたは複雑さを過度に増やすことなく、ｅＨＲＰＤアクセス網がＬＴＥのＥＰＣと通信する通信システムにおいて、著しく向上したセキュリティを提供することができる。開示する技術はまた、このようなシステムにおけるアクセス網とユーザ機器との間の他のタイプのセッション固有情報の通信にも適用できる。
【００１４】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付の図面および次の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の例示的実施形態における通信システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムの１つの可能な実装におけるユーザ機器およびアクセス網要素のより詳細な図である。
【図３】本発明の例示的実施形態における通信システムの別の例を示す図である。
【図４】ユーザ機器とシステムの認証サーバとの間で行われる認証プロトコルと関連するシステム要素を示す図３のシステム図を簡略化した図である。
【図５】図３のシステムにおいてアクセス網とユーザ機器との間のオーセンティケータ識別情報の通信を示す図である。
【図６−１】図５に示すオーセンティケータ識別情報の通信が、図３のシステム内の他の従来のメッセージングプロトコルに統合可能である方法を示す図である。
【図６−２】図５に示すオーセンティケータ識別情報の通信が、図３のシステム内の他の従来のメッセージングプロトコルに統合可能である方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書では、通信システムにおいてアクセス網とユーザ機器との間でオーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報を通信するための例示的な通信システムおよび関連技術と併せて本発明を説明する。しかしながら、本発明は、開示した特定のタイプの通信システムおよびセッション固有情報の通信プロセスとの使用に限定されないことを理解されたい。本発明は、代替の処理ステップを使用して、多種多様な他の通信システムに実装されることも可能である。例えば、ｅＨＲＰＤアクセス網のような非３ＧＰＰシステム要素が、ＬＴＥのＥＰＣのような３ＧＰＰシステム要素と通信する無線セルラシステムの状況で示しているが、開示した技術は、ＷｉＭＡＸシステム、Ｗｉ−Ｆｉシステムなど、様々な他のタイプの通信システムに直接的方法で適合されることが可能である。
【００１７】
図１は、アクセス網１０４およびゲートウェイ１０６を介して認証サーバ１０８と通信するユーザ機器（ＵＥ）を備える通信システム１００を示す。ユーザ機器１０２は、移動局であることが可能であり、このような移動局は、一例として、携帯電話、コンピュータ、または他のいかなるタイプの通信装置も含むことができる。本明細書で使用される「ユーザ機器」という用語は、したがって、様々なタイプの移動局、加入局、またはさらに一般的に通信装置を含むように、広く解釈されるものとする。アクセス網１０４は、複数の基地局と、１つまたは複数の関連する無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）とを含むことができる。
【００１８】
この例示的実施形態では、通信システム１００は、無線セルラシステムを含む。アクセス網１０４およびゲートウェイ１０６は、それぞれのｅＨＲＰＤアクセス網およびｅＨＲＰＤ網のＨＳＧＷ要素を含み、認証サーバ１０８は、ＬＴＥのＥＰＣの要素を含む。このように、この実施形態では、要素１０４および１０６を含むシステム１００の非３ＧＰＰ部分が、認証サーバ１０８および他の３ＧＰＰシステム要素を含むシステムの３ＧＰＰ部分と接続して機能する。認証サーバ１０８は、例えば、３ＧＰＰのＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ（認証、認可、およびアカウンティング、ＡＡＡ）サーバ含むことができる。
【００１９】
図１の配置は、無線セルラシステムの１つの構成例にすぎず、システム要素の多くの代替構成を使用することができる。例えば、図１の実施形態では、ただ１つのユーザ機器、アクセス網、ゲートウェイ、およびサーバ要素が示されているが、これは単に簡略化および明瞭化するためである。本発明の所与の代替実施形態は、当然ながら多数のこのようなシステム要素、ならびに従来のシステムの実装と一般に関連するタイプの追加要素または代替要素を含むことができる。
【００２０】
以下にさらに詳細に記載するように、このシステム１００のこの実施形態は、アクセス網とユーザ機器との間の通信セッションの確立と併せて、アクセス網１０４がゲートウェイ１０６識別子をユーザ機器１０２に伝送するように構成される。ゲートウェイは、ユーザ機器とシステムの認証サーバ１０８との間で行われる認証プロトコルにおいてオーセンティケータとして働く。オーセンティケータ識別情報は、より一般的には、アクセス網とユーザ機器との間の通信セッションの確立と併せて、これらのシステム要素間で伝送される「セッション固有情報」と呼ばれるものの一例である。オーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報は、例えば、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージのような、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して、特に効率的な方法で伝送されることが可能である。
【００２１】
例示的実施形態では、オーセンティケータ識別情報は、単一のオーセンティケータ識別情報の形で伝送されることが可能である。他の実施形態は、例えば、複数の識別子または他の情報のセットを使用してオーセンティケータ識別情報を伝えることができる。
【００２２】
アクセス網１０４からユーザ機器１０２へオーセンティケータ識別情報を伝送すると、ユーザ機器１０２と認証サーバ１０８との間で実行される認証プロトコルにおいて鍵材料が結び付けられるコンテキスト情報の一部としてキャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を使用する上述の従来の取り組みと関連するセキュリティ問題が克服される。前述のように、キャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を従来のように使用すると、複数のオーセンティケータに同じ識別情報を使用できることにより、ゲートウェイ１０６がユーザ機器１０２にあるオーセンティケータ識別情報を提供し、認証サーバ１０８に異なるオーセンティケータ識別情報を提供することができ、「偽オーセンティケータ」攻撃と呼ぶものを容易にする可能性があると判断した。このようにユーザ機器および認証サーバに異なる識別情報を提供すると、ゲートウェイは、認証プロトコルを弱体化し、さらに悪用することができるセキュリティの脆弱性を発生させることが可能になる。例示的実施形態では、既存のｅＨＲＰＤメッセージングプロトコルの枠組み内の単純および効率的な方法で、しがたって、３ＧＰＰまたは３ＧＰＰ２標準規格に実質的な変更を行う必要がなく、このような偽オーセンティケータ攻撃を防止する能力を実現することができる。
【００２３】
図２は、例示的実施形態におけるユーザ機器１０２およびアクセス網１０４のより詳細な図を示す。ユーザ機器は、メモリ２０２およびインタフェース回路２０４に結合されたプロセッサ２００を備える。アクセス網は、基地局２１０と、基地局に結合されたＲＮＣ２１２とを含む。アクセス網１０４の要素２１０および２１２は、図中では明示的に示していないが、それぞれプロセッサ要素と、メモリ要素と、インタフェース回路要素とを含む。また、先に示したように、アクセス網は、複数の基地局およびＲＮＣを含むことができる。
【００２４】
ユーザ機器１０２およびアクセス網１０４のメモリ要素は、本明細書に記載する機能を実装するためにそれぞれのプロセッサによって実行される１つまたは複数のソフトウェアプログラムを格納するために使用することができる。例えば、図５および６と併せて記載するメッセージ生成および他の機能は、ユーザ機器およびアクセス網のプロセッサによって実行されるソフトウェアコードを使用して直接的な方法で実装されることが可能である。メモリ２０２のようなメモリ要素は、実行可能プログラムコードを格納する、本明細書ではより一般的にコンピュータ可読記憶媒体と呼ぶものの例である。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）もしくはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような電子メモリ、磁気メモリ、光学メモリ、または他のタイプの記憶要素、ならびにこのような要素の一部または組み合わせを含むことができる。プロセッサ２００のようなプロセッサ要素は、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他のタイプのプロセッサ装置、ならびにこのような要素の一部または組み合わせを含むことができる。インタフェース回路２０４のようなインタフェース回路要素は、トランシーバ、または関連するシステム要素が本明細書に記載する方法で互いと通信できるようにする他の通信ハードウェアもしくはファームウェアを含むことができる。
【００２５】
ユーザ機器１０２のプロセッサ２００は、プロセッサによって実行されるソフトウェアの形で実装されることが可能である鍵導出要素２２０を含む。鍵導出要素は、ユーザ機器と認証サーバ１０８との間で実行される認証プロトコルの一部として、オーセンティケータ識別情報および他の情報に基づいて少なくとも１つの鍵を導出する。例えば、所与のこのような鍵は、オーセンティケータ識別情報ならびにＭＳＩＤのような他のコンテキスト情報と結び付けられることが可能である。鍵導出要素２２０によって使用されるようにアクセス網１０４からユーザ機器１０２へ伝えられたオーセンティケータ識別子は、メモリ２０２の関連する記憶場所２２２に格納される。アクセス網からユーザ機器で受信される他のタイプのセッション固有情報は、同様に処理され、格納されることが可能である。
【００２６】
図２の配置から、ユーザ機器１０２がアクセス網１０４と接続するように構成されることは明らかであり、および逆も同様である。本明細書で使用される「接続」、「間の接続」、および「と結合して」のような用語は、広く解釈されるものとし、したがって、関連する要素との間の直接接続を必要とすると解釈されるべきではない。したがって、ユーザ機器１０２は、所与の実施形態で１つまたは複数の他のシステム要素を介してアクセス網１０４と接続されることが可能である。同じことは、アクセス網１０４とゲートウェイ１０６との間の接続、ゲートウェイ１０６と認証サーバ１０８との間の接続、および他のシステム要素間の接続に当てはまる。また、ゲートウェイ１０６およびサーバ１０８のような要素は、別個の独立した処理プラットフォームに実装される必要はないが、むしろ、例えば単独の共通処理プラットフォームの様々な機能部分を表わすことができる。
【００２７】
図３は、本発明の例示的実施形態に従った通信システムの別の例を示す。このシステム例では、図１のシステム１００のように、ｅＨＲＰＤ部分とＬＴＥのＥＰＣ部分を含み、これらの部分が破線で互いに分離されている。
【００２８】
システム３００では、ユーザ機器１０２は、拡張型アクセス網／拡張型パケット制御機能（ｅＡＮ／ｅＰＣＦ）３０４と結合されたｅＨＲＰＤベーストランシーバシステム（ＢＴＳ）３０２と、ｅＨＲＰＤエアインタフェースを介して通信する。要素３０２および３０４は、図１のシステム１００におけるアクセス網１０４の一例と考えることができる。ｅＡＮ／ｅＰＣＦ要素３０４は、ＨＳＧＷ３０６を介してＬＴＥのＥＰＣと接続され、ＨＳＧＷ３０６は、システム１００におけるゲートウェイ１０６の一例と考えることができる。ＨＳＧＷ３０６は、図のように３ＧＰＰ２のＡＡＡプロキシ３１０を介して３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８と通信する。３ＧＰＰのＡＡＡサーバ２０８は、システム１００における認証サーバ１０８の一例と考えることができる。ｅＡＮ／ｅＰＣＦ要素３０４は、アクセス網のＡＡＡ（ＡＮ−ＡＡＡ）サーバ３１２と通信する。
【００２９】
図３のシステム３００の３ＧＰＰ部分は、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）３２０およびＰＤＮゲートウェイ３２２をさらに含む。ＰＤＮゲートウェイは、非３ＧＰＰのＨＳＧＷ３０６と、３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８、ポリシーおよび課金ルール機能（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＰＣＲＦ）３２４、およびオペレータＩＰサービス要素３２６などのいくつかの３ＧＰＰシステム要素との間につながれる。オペレータのＩＰサービス要素は、例えば、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）、パケット交換ストリーミング（ＰＳＳ）などを含むことができる。
【００３０】
ｅＨＲＰＤエアインタフェース並びにＡ１０、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１６、Ｈ１、Ｈ２、Ｐｉ＊、Ｓ２ａ、ＳＴａ、Ｓ６ｂ、ＳＧｉ、Ｇｘ、Ｇｘａ、およびＲｘインタフェースなど、図３に示す様々なシステム要素および関連するインタフェースの動作の従来の態様については、上記の３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書に詳細に記載されている。
【００３１】
ＢＴＳ３０２およびｅＡＮ３０４の識別情報は、一般にシステム１００内で入手でき知られており、このような識別情報が、それぞれｅＨＲＰＤの基地局ＩＤおよびアクセス網のサブネットＩＤなどの識別情報を含むが、これらの識別情報は、認証の機能を負う特定のＨＳＧＷ３０６を表さないことに注意されたい。同じＨＳＧＷによってサービスを提供される複数のサブネットがある可能性があり、ユーザ機器１０２とＨＳＧＷは共に、現在の通信をどの基地局およびサブネットが処理しているかをわかっても、基地局およびサブネットは、セッション中に何度も変わる可能性があり、一方でオーセンティケータは依然として同じＨＳＧＷとしたままとなる。従来のシステムは、オーセンティケータとしてサービスを提供している特定のＨＳＧＷ３０６の識別情報をユーザ機器１０２が知ることができるようにするための、何らかの定義済みシグナリングプロトコルまたは他の手段を提供できない。
【００３２】
図４は、認証プロトコルの動作と関連するシステム３００のいくつかの要素を示す。この実施形態における認証プロトコルは、拡張可能認証プロトコル（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＥＡＰ）を含み、このプロトコルでは、ユーザ機器１０２はＥＡＰピアとして動作し、ＨＳＧＷ３０６はＥＡＰオーセンティケータとして動作し、３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８はＥＡＰ認証サーバとして動作する。
【００３３】
認証プロトコルは、ユーザ機器１０２および３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８が、ＥＡＰオーセンティケータとして動作するＨＳＧＷ３０６を介して互いに認証できるようにする。ＥＡＰオーセンティケータの従来の態様は、ＩＥＴＦのＲＦＣ３７４８、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＥＡＰ）」、Ｂ．Ａｂｏｂａ、Ｌ．Ｂｌｕｎｋ、Ｊ．Ｖｏｌｌｂｒｅｃｈｔ、Ｊ．ＣａｒｌｓｏｎおよびＨ．Ｌｅｖｋｏｗｅｔｚ、２００４年６月に見つけることができ、これは本明細書に参照により組み込まれる。ＥＡＰ認証のいくつかの異なる変形形態がある。これらには、例えばＥＡＰ−ＡＫＡ認証が含まれ、ＡＫＡはＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（認証および鍵合致）を示す。この変形形態が、この実施形態で使用されると仮定され、また、ＩＥＴＦのＲＦＣ４１８７、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ （ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、Ｊ．ＡｒｋｋｏおよびＨ．Ｈａｖｅｒｉｎｅｎ、２００６年１月に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。別のＥＡＰの変形形態は、ＥＡＰ−ＡＫＡ’認証であり、ＩＥＴＦのＩｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ ｄｒａｆｔ−ａｒｋｋｏ−ｅａｐ−ａｋａ−ｋｄｆ−１０、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ’）」、Ｊ．Ａｒｋｋｏ、Ｖ．ＬｅｈｔｏｖｉｒｔａおよびＰ．Ｅｒｏｎｅｎ、２００８年１１月１８日に記載されており、これは本明細書に参照により組み込まれる。これらの変形形態および他の変形形態は、本発明の所与の実施形態に使用することができるＥＡＰ認証プロトコルの例である。非ＥＡＰ認証プロトコルなど、他のタイプの認証プロトコルを使用する他の実施形態を実装することができる。
【００３４】
ユーザ機器および３ＧＰＰのＡＡＡサーバが互いに認証すると、ユーザ機器がシステムのＬＴＥのＥＰＣ部分にアクセスする権限を与えられるという決定が行われ、３ＧＰＰのＡＡＡサーバは、上記のようにＥＡＰオーセンティケータとして機能するＨＳＧＷ３０６にマスタセッション鍵（Ｍａｓｔｅｒ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ、ＭＳＫ）を送信する。ＭＳＫは、場合によってはＨＳＧＷの識別子に基づく。
【００３５】
本明細書で前述したように、従来の実行は、ユーザ機器が、その鍵導出においてコンテキスト情報の一部として例えばキャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を使用し、システムを前述の偽オーセンティケータ攻撃に対して脆弱にする可能性があるという点で、重大な欠陥を持つ。
【００３６】
この例示的実施形態は、ＨＳＧＷ３０６の識別情報をユーザ機器に提供して、ＥＡＰのアクセス認証が行われるときこれがユーザ機器に利用できるようにアクセス網３０４を構成することによって、この問題を克服する。これにより、ＨＳＧＷが一意に識別されることが確実になり、この一意の識別情報が認証プロトコルに組み込まれることが可能である。例えば、ユーザ機器は、鍵導出要素２２０において１つまたは複数の鍵の導出に組み込まれるコンテキスト情報としてＨＳＧＷの識別情報を使用することができる。これは、ＨＳＧＷの識別情報をアクセス認証の結果とバインドし、それによって偽オーセンティケータ攻撃を防止する。
【００３７】
アクセス網３０４からユーザ機器１０２へ伝えられるＨＳＧＷの識別情報は、ＨＳＧＷ３０６の識別子を含むことができる。この識別子は、ＩＰアドレスまたは、同じ識別子が複数のＨＳＧＷに使用されないことを保証する方法でＨＳＧＷを識別するために使用することができる他の情報の形であることが可能である。
【００３８】
上記のように、ＨＳＧＷ識別子は、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して伝送されることが可能である。
【００３９】
次に図５を参照すると、ＨＳＧＷ識別子の伝送に使用することができるメッセージングの配列の例が示されている。このＨＳＧＷ識別子の伝送よりも前のあるときに、ＨＳＧＷ３０６の識別子は、破線矢印５００で示すように、アクセス網３０４に提供される。その後、ＥＡＰ−ＡＫＡのアクセス認証を行う前に、ＨＳＧＷの識別子は、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージの中でアクセス網からユーザ機器１０２へ伝送される。この実施形態のＨＳＧＷの識別子は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスの形式である。
【００４０】
より詳細には、最初のセッションセットアップについては、アクセス網３０４は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを含んでいるＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信した後に、アクセス網はメインＡ１０接続を確立するためにＨＳＧＷにＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。メインＡ１０接続の確立が失敗し、新しいＨＳＧＷが選択されることを示すＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙが返されると、アクセス網は、新しいＨＳＧＷのＩＰアドレスを有する別のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信した後、アクセス網は新しいＨＳＧＷにＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。ＨＳＧＷ間ハンドオフの場合には、修正されたＨＳＧＷのＩＰアドレスを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージが、アクセス網からユーザ機器へ送信されることが可能である。
【００４１】
従来のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージングは、アクセス網がユーザ機器に格納された情報を更新できるようにするために使用される。従来このメッセージングは、偽オーセンティケータ攻撃を無効にするために、セッション確立と関連するアクセス認証で使用するためユーザ機器にＨＳＧＷの識別情報を伝えるのに利用されていない。
【００４２】
ブロック５０２に示すように、ユーザ機器１０２は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを含むＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢフィールドの値を格納し、格納した値を鍵導出において使用する。この値は、メモリ２０２の格納要素２２２に格納され、関連する鍵導出は、格納された値を使用してプロセッサ２００の鍵導出要素２２０において行われる。
【００４３】
ユーザ機器１０２は、アクセス網３０４からＨＳＧＷの識別子を受け取ると、ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージをアクセス網に送り返して、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを無事受け取ったことを通知することができる。
【００４４】
アクセス網３０４は、ユーザ機器１０２に送信するＨＳＧＷのＩＰアドレスを取得するいくつかの様々な技術のいずれかを使用することができる。例えば、セッションが、ソースｅＡＮとも呼ばれる他の何らかのｅＡＮで始まった場合、アクセス網３０４はターゲットｅＡＮであり、ソースｅＡＮからセッションのコンテキスト情報の一部としてＨＳＧＷのＩＰアドレスを受け取ることになる。別の例としては、ＨＳＧＷ選択アルゴリズムをサポートする場合、ｅＡＮはこのアルゴリズムを使用してＨＳＧＷのＩＰアドレスを取得することができる。ＨＳＧＷ選択アルゴリズムは、ｅＡＮが複数のＨＳＧＷのＩＰアドレスを有する構成表を管理し、さらに例えば国際携帯機器加入者識別情報（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ、ＩＭＳＩ）に基づいて特定のＨＳＧＷを選択すると仮定する。ＨＳＧＷ選択アルゴリズムをサポートしない場合、ｅＡＮは様々な内部アルゴリズムを使用してＨＳＧＷを選択することができる（例えば、ＨＳＧＷのＩＰアドレスをあらかじめプロビジョニングすることができる）。
【００４５】
ユーザ機器１０２によって行われる鍵導出は、鍵導出機能（ＫＤＦ）における入力としてＨＳＧＷのＩＰアドレスまたは他のＨＳＧＷの識別情報を使用して、認証ベクトル（例えば、（ＣＫ’，ＩＫ’）＝ＫＤＦ（ＣＫ，ＩＫ，＜ＨＳＧＷ識別情報＞）を生成することを含むことができる。認証ベクトルは、同様にセッション鍵（例えばＭＫ、ＭＳＫ）を導出するために使用されることが可能である。ＨＳＳ３２０のような他のシステム要素もまた、鍵導出機能における入力としてＨＳＧＷの識別情報を使用して、認証ベクトルを生成することができる。
【００４６】
図５に示すＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢメッセージングは、セッションの確立および関連するアクセス認証の動作と関連して、アクセス網３０４からユーザ機器１０２へ他のタイプのセッション固有情報を伝送するために利用されることが可能であることに注意されたい。したがって、本発明の代替実施形態は、図５の実施形態のようなＨＳＧＷの識別情報を伝送する必要がないことを理解されたい。
【００４７】
図５の実施形態の利点は、ピア（すなわちユーザ機器１０２）とアクセス網との間でメインサービスの接続が確立されるときに、ピアとアクセス網３０４との間でオーセンティケータ識別情報を交換するのに既存のメッセージング構造を使用するということである。また、前述のように、ピアおよび認証サーバ３０８によって受け取られるオーセンティケータ識別情報は同じものとなり、オーセンティケータ識別情報により鍵の不整合（ｍｉｓｍａｔｃｈ）がなく、したがって偽オーセンティケータ攻撃の機会がない。
【００４８】
図５のメッセージングは、認証識別情報（例えば、ＨＳＧＷのＩＰアドレス）を含む新しいＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを使用して実行されることが可能である。このように、新しいタイプは、既存のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢメッセージングの使用と競合することはない。この新しいＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプは、以下に示すフィールド長を有するように指定されることが可能である：
【表１】
上記の表の様々なフィールドは、以下のように定義されることが可能である：
ＰａｒａｍｅｔｅｒＴｙｐｅ＝０ｘ０４
Ｌｅｎｇｔｈ＝ｘｘｘ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢＴｙｐｅ＝ＸＸＸＸ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢＬｅｎｇｔｈ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ＝ＨＳＧＷのＩＰアドレス
しかしながら、本明細書に開示する技術を使用してオーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報を伝えるために、他のメッセージタイプおよび形式が使用可能であることを理解されたい。
【００４９】
上記のＡ１０、Ａ１１、およびＡ１２のメッセージング、並びにシステム３００で使用することができるｅＨＲＰＤ−ＬＴＥ相互作用メッセージングプロトコルの他の態様に関するさらなる詳細を図６に示す。この図の線図は、ユーザ機器１０２とアクセス網３０４との間のセッションの確立と関連するメッセージフローを示す。フローは、図３と併せてすでに説明したシステム要素１０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３２０、３２２、および３２４を含む。システム要素３０８および３２０は、このメッセージング図のために単一要素として表される。
【００５０】
ＨＳＧＷのＩＰアドレスの形のオーセンティケータ識別子の通信は、ブロック６００に示される。このブロックは、図５に示すメッセージに対応し、前述の方法で偽オーセンティケータ攻撃の防止を容易にするために、ユーザ機器１０２にＨＳＧＷ３０６の識別情報を提供する。
【００５１】
図６の例示的メッセージングフローは、ユーザ機器１０２が初めてｅＨＲＰＤ網に接続する（ａｔｔａｃｈ）ときのＳ２ａコネクションに基づいたプロキシモバイルＩＰｖ６（Ｐｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６、ＰＭＩＰ）の確立をおおまかに示す。このフローは、ｅＨＲＰＤのセッション確立、オプションのデバイスレベル認証、オプションの位置登録更新処理、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ポイントツーポイントプロトコル、ＰＰＰ） Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （リンク制御プロトコル、ＬＣＰ）ネゴシエーション、ＥＡＰ−ＡＫＡ認証、ならびにＶｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ベンダ固有のネットワーク制御プロトコル、ＶＳＮＣＰ）およびＤｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （動的ホスト構成プロトコル、ＤＨＣＰ）などの他のプロセスを含み、これらの一部は、オプションまたは条件付きとして示される。図６の例示的メッセージングプロトコルの線図の特定の要素のみをオプションと指定していることは、他の要素が本発明の必要条件であることを示すと解釈されるべきではないことに注意されたい。図示した要素のいずれかを使用しない本発明の代替実施形態が構成されることも可能である。
【００５２】
図６のステップ（１）から（２０）は、一例として、参照により本明細書に組み込まれる３ＧＰＰ２仕様番号Ｘ．Ｓ００５７−０、「Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＨＲＰＤ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ： Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｓｐｅｃｔｓ」など、上記の３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書に記載されるように実質的に構成される。例えば、ステップ（５）は、ｅＡＮ３０４のＲＮＣとＨＳＧＷ３０６との間のユーザプレーンのコネクションパスの確立を示す。このＡ１０ユーザプレーンのコネクションは、特定のサービスオプション（ＳＯ）を呼び出すＡ１１シグナリングプレーンメッセージを使用することによって確立される。このようなパスは、それぞれＦｌｏｗＩＤ０ｘＦＦまたは０ｘＦＥで区別される本来のＡ１０上のＳＯ５９、または予備のＡ１０上のＳＯ７２によって識別されることが可能である。ステップ（１）から（２０）のこれらのおよび他の従来の特徴は、当業者にはよく知られており、したがって本明細書ではさらに詳細に説明しない。
【００５３】
上記のように、例示的実施形態は、オーセンティケータ（例えばＨＳＧＷ３０６）の識別情報がピア（例えばユーザ機器１０２）に伝えられるための効率的な機構を提供する。これにより、鍵導出を、キャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子ではなく、オーセンティケータ識別情報に基づかせ、それによって偽オーセンティケータ攻撃を防止することが可能になる。例示的実施形態は、既存の３ＧＰＰ２のｅＨＲＰＤ規格に単に最小限の変更を行って（例えば、既存メッセージに新しいタイプを追加して）、または上記のＲＦＣ３７４８のような既存のＩＥＴＦ規格で実施されることが可能である。
【００５４】
本発明の代替実施形態は、例示的実施形態との関連で上述したもの以外の様々な通信システム構成、攻撃防止プロセス、メッセージングプロトコル、およびメッセージ形式を使用することができる。添付の特許請求の範囲の範囲内のこれらおよびその他数多くの代替実施形態は、当業者には容易に理解できるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して通信システムに関し、より詳細にはこのようなシステム内で使用するための通信プロトコルに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の標準規格は進化し続けている。例えば、携帯電話の状況では、標準規格は現在、第３世代（３Ｇ）標準規格から第４世代（４Ｇ）標準規格へと進化している。３Ｇ標準規格には、３Ｇパートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）として知られる団体によって広められたＧＳＭ規格およびＵＭＴＳ規格と、３ＧＰＰ２と呼ばれる団体によって広められた高速パケットデータ（Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ、ＨＲＰＤ）のようなＣＤＭＡ２０００規格を含む。３ＧＰＰによって現在開発中の４Ｇ標準規格は、一般にＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （長期的エボリューション、ＬＴＥ）規格と呼ばれる。例えば、３ＧＰＰ２仕様番号Ａ．Ｓ０００８−０ ｖ４．０号、「Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ＩＯＳ） ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ （ＨＲＰＤ） Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、２００７年３月など、３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書は、オンラインで自由に入手でき、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
ＬＴＥ網は、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ （進化型パケットコア、ＥＰＣ）と呼ばれるパケットコアに基づくインターネットプロトコル（ＩＰ）を利用する。ＬＴＥ網への移行を容易にするために、３ＧＰＰ２は、ＨＲＰＤのアクセス網がＬＴＥのＥＰＣを利用できるようにする拡張型ＨＲＰＤ（ｅｎｈａｎｃｅｄ ＨＲＰＤ、ｅＨＲＰＤ）と呼ばれるものを開発した。このようなＨＲＰＤのアクセス網は、本明細書ではｅＨＲＰＤアクセス網とも呼ばれる。
【０００４】
ｅＨＲＰＤへの取り組みは、ＨＲＰＤサービングゲートウェイ（ＨＲＰＤ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ、ＨＳＧＷ）を利用して、ｅＨＲＰＤアクセス網をＬＴＥのＥＰＣに接続する。ＨＳＧＷは、ｅＨＲＰＤアクセス網とＥＰＣのパケットデータ網（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＰＤＮ）との間に相互作用を提供する。例えば、ＨＳＧＷは、ＥＰＣのＰＤＮゲートウェイ（ＰＧＷ）と接続することができる。ＨＳＧＷは、別個のネットワーク要素として実装されることが可能であり、あるいは、アクセス網のパケットデータサービングノード（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｎｏｄｅ、ＰＤＳＮ）を含む、またはこれに組み込まれると考えられることが可能である。
【０００５】
一般に３ＧＰＰのＬＴＥ規格は、ｅＨＲＰＤアクセス網のような非３ＧＰＰシステムからのＥＰＣへのアクセスを許可するとき、特別な形式の認証プロトコルを使用する必要がある。この認証プロトコルは、ｅＨＲＰＤの状況では通常ＨＳＧＷを含むオーセンティケータ（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）を使用して、非３ＧＰＰシステムの要素と関連する移動局または他のユーザ機器と、ＥＰＣの認証サーバとの間で実行される。認証プロトコルは、一般に鍵導出を含み、鍵導出における鍵の材料は、移動局識別情報（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ、ＭＳＩＤ）およびオーセンティケータ識別情報のような適切なコンテキスト情報と結び付けられる。
【０００６】
従来の実行では、オーセンティケータ識別情報は、例えば、Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｕｎｔｒｙ Ｃｏｄｅ （移動体国コード、ＭＣＣ）およびＭｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｄｅ （移動体ネットワークコード、ＭＮＣ）の組み合わせのような、キャリア識別子で与えられることが可能である。他のタイプの情報が使用されて、ユーザ機器と認証サーバの両方に対してオーセンティケータ識別情報を表すことも可能である。このような情報は、例えばＨＲＰＤなど、オーセンティケータによって使用される特定の技術を簡単に識別することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ＧＰＰ２仕様番号Ａ．Ｓ０００８−０ ｖ４．０号、「Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ＩＯＳ） ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ （ＨＲＰＤ） Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、２００７年３月
【非特許文献２】ＩＥＴＦのＲＦＣ３７４８、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＥＡＰ）」、Ｂ．Ａｂｏｂａ、Ｌ．Ｂｌｕｎｋ、Ｊ．Ｖｏｌｌｂｒｅｃｈｔ、Ｊ．ＣａｒｌｓｏｎおよびＨ．Ｌｅｖｋｏｗｅｔｚ、２００４年６月
【非特許文献３】ＩＥＴＦのＲＦＣ４１８７、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ （ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、Ｊ．ＡｒｋｋｏおよびＨ．Ｈａｖｅｒｉｎｅｎ、２００６年１月
【非特許文献４】ＩＥＴＦのＩｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ ｄｒａｆｔ−ａｒｋｋｏ−ｅａｐ−ａｋａ−ｋｄｆ−１０、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ’）」、Ｊ．Ａｒｋｋｏ、Ｖ．ＬｅｈｔｏｖｉｒｔａおよびＰ．Ｅｒｏｎｅｎ、２００８年１１月１８日
【非特許文献５】３ＧＰＰ２仕様番号Ｘ．Ｓ００５７−０、「Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＨＲＰＤ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ： Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｓｐｅｃｔｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ｅＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥのＥＰＣとの間の認証への上述した従来の取り組みは、認証プロトコルの中にキャリア識別子、オーセンティケータ技術識別子、または他の同様のタイプの情報を使用すると、結果として複数のオーセンティケータに同じ識別情報が使用され、それによって、本明細書では「偽オーセンティケータ（ｌｙｉｎｇ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）」攻撃と呼ぶものにシステムをさらすことになる可能性があるという点で、不十分であることを認識した。この攻撃では、オーセンティケータが、移動局および認証サーバに異なる識別情報を提供し、これが認証プロトコルの正当性を著しく害して、システムにセキュリティの問題を招く可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的実施形態は、既存の標準的なメッセージング構造内でアクセス網からユーザ機器へオーセンティケータ識別情報を伝送するための技術を提供する。この技術は、既存のメッセージングプロトコルの枠内で、したがって標準規格を実質的に変更する必要がなく、単純かつ効率的な方法で実装されることが可能である。
【００１０】
本発明の一態様によれば、セッション固有情報が、アクセス網からユーザ機器へ伝送される。アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、ユーザ機器とシステムの認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む。例えば、アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、アクセス網と認証サーバとの間に結合されたゲートウェイの識別子を含むことができる。ユーザ機器は、偽オーセンティケータ攻撃を防止するために、認証プロトコルの一部として少なくとも１つの鍵を導出する際に、このゲートウェイ識別子を使用する。
【００１１】
例示的実施形態の１つでは、アクセス網は、ｅＨＲＰＤアクセス網を含み、ゲートウェイは、ｅＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥ網のＥＰＣとの間のインタフェースを提供するように構成されたＨＳＧＷを含む。この実施形態においてｅＨＲＰＤアクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスのような、ＨＳＧＷの識別子を含む。さらに、この実施形態における認証プロトコルは、ユーザ機器がＥＡＰピアとして動作し、ＨＳＧＷがＥＡＰオーセンティケータとして動作し、認証サーバがＥＡＰ認証サーバとして動作するＥＡＰ認証プロトコルを含む。
【００１２】
セッション固有情報は、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージのような、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の別個のメッセージタイプを使用して伝送されることが可能である。
【００１３】
有利には、例示的実施形態は、システムのコストまたは複雑さを過度に増やすことなく、ｅＨＲＰＤアクセス網がＬＴＥのＥＰＣと通信する通信システムにおいて、著しく向上したセキュリティを提供することができる。開示する技術はまた、このようなシステムにおけるアクセス網とユーザ機器との間の他のタイプのセッション固有情報の通信にも適用できる。
【００１４】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付の図面および次の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の例示的実施形態における通信システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムの１つの可能な実装におけるユーザ機器およびアクセス網要素のより詳細な図である。
【図３】本発明の例示的実施形態における通信システムの別の例を示す図である。
【図４】ユーザ機器とシステムの認証サーバとの間で行われる認証プロトコルと関連するシステム要素を示す図３のシステム図を簡略化した図である。
【図５】図３のシステムにおいてアクセス網とユーザ機器との間のオーセンティケータ識別情報の通信を示す図である。
【図６−１】図５に示すオーセンティケータ識別情報の通信が、図３のシステム内の他の従来のメッセージングプロトコルに統合可能である方法を示す図である。
【図６−２】図５に示すオーセンティケータ識別情報の通信が、図３のシステム内の他の従来のメッセージングプロトコルに統合可能である方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書では、通信システムにおいてアクセス網とユーザ機器との間でオーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報を通信するための例示的な通信システムおよび関連技術と併せて本発明を説明する。しかしながら、本発明は、開示した特定のタイプの通信システムおよびセッション固有情報の通信プロセスとの使用に限定されないことを理解されたい。本発明は、代替の処理ステップを使用して、多種多様な他の通信システムに実装されることも可能である。例えば、ｅＨＲＰＤアクセス網のような非３ＧＰＰシステム要素が、ＬＴＥのＥＰＣのような３ＧＰＰシステム要素と通信する無線セルラシステムの状況で示しているが、開示した技術は、ＷｉＭＡＸシステム、Ｗｉ−Ｆｉシステムなど、様々な他のタイプの通信システムに直接的方法で適合されることが可能である。
【００１７】
図１は、アクセス網１０４およびゲートウェイ１０６を介して認証サーバ１０８と通信するユーザ機器（ＵＥ）を備える通信システム１００を示す。ユーザ機器１０２は、移動局であることが可能であり、このような移動局は、一例として、携帯電話、コンピュータ、または他のいかなるタイプの通信装置も含むことができる。本明細書で使用される「ユーザ機器」という用語は、したがって、様々なタイプの移動局、加入局、またはさらに一般的に通信装置を含むように、広く解釈されるものとする。アクセス網１０４は、複数の基地局と、１つまたは複数の関連する無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）とを含むことができる。
【００１８】
この例示的実施形態では、通信システム１００は、無線セルラシステムを含む。アクセス網１０４およびゲートウェイ１０６は、それぞれのｅＨＲＰＤアクセス網およびｅＨＲＰＤ網のＨＳＧＷ要素を含み、認証サーバ１０８は、ＬＴＥのＥＰＣの要素を含む。このように、この実施形態では、要素１０４および１０６を含むシステム１００の非３ＧＰＰ部分が、認証サーバ１０８および他の３ＧＰＰシステム要素を含むシステムの３ＧＰＰ部分と接続して機能する。認証サーバ１０８は、例えば、３ＧＰＰのＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ（認証、認可、およびアカウンティング、ＡＡＡ）サーバ含むことができる。
【００１９】
図１の配置は、無線セルラシステムの１つの構成例にすぎず、システム要素の多くの代替構成を使用することができる。例えば、図１の実施形態では、ただ１つのユーザ機器、アクセス網、ゲートウェイ、およびサーバ要素が示されているが、これは単に簡略化および明瞭化するためである。本発明の所与の代替実施形態は、当然ながら多数のこのようなシステム要素、ならびに従来のシステムの実装と一般に関連するタイプの追加要素または代替要素を含むことができる。
【００２０】
以下にさらに詳細に記載するように、このシステム１００のこの実施形態は、アクセス網とユーザ機器との間の通信セッションの確立と併せて、アクセス網１０４がゲートウェイ１０６識別子をユーザ機器１０２に伝送するように構成される。ゲートウェイは、ユーザ機器とシステムの認証サーバ１０８との間で行われる認証プロトコルにおいてオーセンティケータとして働く。オーセンティケータ識別情報は、より一般的には、アクセス網とユーザ機器との間の通信セッションの確立と併せて、これらのシステム要素間で伝送される「セッション固有情報」と呼ばれるものの一例である。オーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報は、例えば、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージのような、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して、特に効率的な方法で伝送されることが可能である。
【００２１】
例示的実施形態では、オーセンティケータ識別情報は、単一のオーセンティケータ識別情報の形で伝送されることが可能である。他の実施形態は、例えば、複数の識別子または他の情報のセットを使用してオーセンティケータ識別情報を伝えることができる。
【００２２】
アクセス網１０４からユーザ機器１０２へオーセンティケータ識別情報を伝送すると、ユーザ機器１０２と認証サーバ１０８との間で実行される認証プロトコルにおいて鍵材料が結び付けられるコンテキスト情報の一部としてキャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を使用する上述の従来の取り組みと関連するセキュリティ問題が克服される。前述のように、キャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を従来のように使用すると、複数のオーセンティケータに同じ識別情報を使用できることにより、ゲートウェイ１０６がユーザ機器１０２にあるオーセンティケータ識別情報を提供し、認証サーバ１０８に異なるオーセンティケータ識別情報を提供することができ、「偽オーセンティケータ」攻撃と呼ぶものを容易にする可能性があると判断した。このようにユーザ機器および認証サーバに異なる識別情報を提供すると、ゲートウェイは、認証プロトコルを弱体化し、さらに悪用することができるセキュリティの脆弱性を発生させることが可能になる。例示的実施形態では、既存のｅＨＲＰＤメッセージングプロトコルの枠組み内の単純および効率的な方法で、しがたって、３ＧＰＰまたは３ＧＰＰ２標準規格に実質的な変更を行う必要がなく、このような偽オーセンティケータ攻撃を防止する能力を実現することができる。
【００２３】
図２は、例示的実施形態におけるユーザ機器１０２およびアクセス網１０４のより詳細な図を示す。ユーザ機器は、メモリ２０２およびインタフェース回路２０４に結合されたプロセッサ２００を備える。アクセス網は、基地局２１０と、基地局に結合されたＲＮＣ２１２とを含む。アクセス網１０４の要素２１０および２１２は、図中では明示的に示していないが、それぞれプロセッサ要素と、メモリ要素と、インタフェース回路要素とを含む。また、先に示したように、アクセス網は、複数の基地局およびＲＮＣを含むことができる。
【００２４】
ユーザ機器１０２およびアクセス網１０４のメモリ要素は、本明細書に記載する機能を実装するためにそれぞれのプロセッサによって実行される１つまたは複数のソフトウェアプログラムを格納するために使用することができる。例えば、図５および６と併せて記載するメッセージ生成および他の機能は、ユーザ機器およびアクセス網のプロセッサによって実行されるソフトウェアコードを使用して直接的な方法で実装されることが可能である。メモリ２０２のようなメモリ要素は、実行可能プログラムコードを格納する、本明細書ではより一般的にコンピュータ可読記憶媒体と呼ぶものの例である。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）もしくはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような電子メモリ、磁気メモリ、光学メモリ、または他のタイプの記憶要素、ならびにこのような要素の一部または組み合わせを含むことができる。プロセッサ２００のようなプロセッサ要素は、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他のタイプのプロセッサ装置、ならびにこのような要素の一部または組み合わせを含むことができる。インタフェース回路２０４のようなインタフェース回路要素は、トランシーバ、または関連するシステム要素が本明細書に記載する方法で互いと通信できるようにする他の通信ハードウェアもしくはファームウェアを含むことができる。
【００２５】
ユーザ機器１０２のプロセッサ２００は、プロセッサによって実行されるソフトウェアの形で実装されることが可能である鍵導出要素２２０を含む。鍵導出要素は、ユーザ機器と認証サーバ１０８との間で実行される認証プロトコルの一部として、オーセンティケータ識別情報および他の情報に基づいて少なくとも１つの鍵を導出する。例えば、所与のこのような鍵は、オーセンティケータ識別情報ならびにＭＳＩＤのような他のコンテキスト情報と結び付けられることが可能である。鍵導出要素２２０によって使用されるようにアクセス網１０４からユーザ機器１０２へ伝えられたオーセンティケータ識別子は、メモリ２０２の関連する記憶場所２２２に格納される。アクセス網からユーザ機器で受信される他のタイプのセッション固有情報は、同様に処理され、格納されることが可能である。
【００２６】
図２の配置から、ユーザ機器１０２がアクセス網１０４と接続するように構成されることは明らかであり、および逆も同様である。本明細書で使用される「接続」、「間の接続」、および「と結合して」のような用語は、広く解釈されるものとし、したがって、関連する要素との間の直接接続を必要とすると解釈されるべきではない。したがって、ユーザ機器１０２は、所与の実施形態で１つまたは複数の他のシステム要素を介してアクセス網１０４と接続されることが可能である。同じことは、アクセス網１０４とゲートウェイ１０６との間の接続、ゲートウェイ１０６と認証サーバ１０８との間の接続、および他のシステム要素間の接続に当てはまる。また、ゲートウェイ１０６およびサーバ１０８のような要素は、別個の独立した処理プラットフォームに実装される必要はないが、むしろ、例えば単独の共通処理プラットフォームの様々な機能部分を表わすことができる。
【００２７】
図３は、本発明の例示的実施形態に従った通信システムの別の例を示す。このシステム例では、図１のシステム１００のように、ｅＨＲＰＤ部分とＬＴＥのＥＰＣ部分を含み、これらの部分が破線で互いに分離されている。
【００２８】
システム３００では、ユーザ機器１０２は、拡張型アクセス網／拡張型パケット制御機能（ｅＡＮ／ｅＰＣＦ）３０４と結合されたｅＨＲＰＤベーストランシーバシステム（ＢＴＳ）３０２と、ｅＨＲＰＤエアインタフェースを介して通信する。要素３０２および３０４は、図１のシステム１００におけるアクセス網１０４の一例と考えることができる。ｅＡＮ／ｅＰＣＦ要素３０４は、ＨＳＧＷ３０６を介してＬＴＥのＥＰＣと接続され、ＨＳＧＷ３０６は、システム１００におけるゲートウェイ１０６の一例と考えることができる。ＨＳＧＷ３０６は、図のように３ＧＰＰ２のＡＡＡプロキシ３１０を介して３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８と通信する。３ＧＰＰのＡＡＡサーバ２０８は、システム１００における認証サーバ１０８の一例と考えることができる。ｅＡＮ／ｅＰＣＦ要素３０４は、アクセス網のＡＡＡ（ＡＮ−ＡＡＡ）サーバ３１２と通信する。
【００２９】
図３のシステム３００の３ＧＰＰ部分は、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）３２０およびＰＤＮゲートウェイ３２２をさらに含む。ＰＤＮゲートウェイは、非３ＧＰＰのＨＳＧＷ３０６と、３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８、ポリシーおよび課金ルール機能（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＰＣＲＦ）３２４、およびオペレータＩＰサービス要素３２６などのいくつかの３ＧＰＰシステム要素との間につながれる。オペレータのＩＰサービス要素は、例えば、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）、パケット交換ストリーミング（ＰＳＳ）などを含むことができる。
【００３０】
ｅＨＲＰＤエアインタフェース並びにＡ１０、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１６、Ｈ１、Ｈ２、Ｐｉ＊、Ｓ２ａ、ＳＴａ、Ｓ６ｂ、ＳＧｉ、Ｇｘ、Ｇｘａ、およびＲｘインタフェースなど、図３に示す様々なシステム要素および関連するインタフェースの動作の従来の態様については、上記の３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書に詳細に記載されている。
【００３１】
ＢＴＳ３０２およびｅＡＮ３０４の識別情報は、一般にシステム１００内で入手でき知られており、このような識別情報が、それぞれｅＨＲＰＤの基地局ＩＤおよびアクセス網のサブネットＩＤなどの識別情報を含むが、これらの識別情報は、認証の機能を負う特定のＨＳＧＷ３０６を表さないことに注意されたい。同じＨＳＧＷによってサービスを提供される複数のサブネットがある可能性があり、ユーザ機器１０２とＨＳＧＷは共に、現在の通信をどの基地局およびサブネットが処理しているかをわかっても、基地局およびサブネットは、セッション中に何度も変わる可能性があり、一方でオーセンティケータは依然として同じＨＳＧＷとしたままとなる。従来のシステムは、オーセンティケータとしてサービスを提供している特定のＨＳＧＷ３０６の識別情報をユーザ機器１０２が知ることができるようにするための、何らかの定義済みシグナリングプロトコルまたは他の手段を提供できない。
【００３２】
図４は、認証プロトコルの動作と関連するシステム３００のいくつかの要素を示す。この実施形態における認証プロトコルは、拡張可能認証プロトコル（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＥＡＰ）を含み、このプロトコルでは、ユーザ機器１０２はＥＡＰピアとして動作し、ＨＳＧＷ３０６はＥＡＰオーセンティケータとして動作し、３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８はＥＡＰ認証サーバとして動作する。
【００３３】
認証プロトコルは、ユーザ機器１０２および３ＧＰＰのＡＡＡサーバ３０８が、ＥＡＰオーセンティケータとして動作するＨＳＧＷ３０６を介して互いに認証できるようにする。ＥＡＰオーセンティケータの従来の態様は、ＩＥＴＦのＲＦＣ３７４８、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＥＡＰ）」、Ｂ．Ａｂｏｂａ、Ｌ．Ｂｌｕｎｋ、Ｊ．Ｖｏｌｌｂｒｅｃｈｔ、Ｊ．ＣａｒｌｓｏｎおよびＨ．Ｌｅｖｋｏｗｅｔｚ、２００４年６月に見つけることができ、これは本明細書に参照により組み込まれる。ＥＡＰ認証のいくつかの異なる変形形態がある。これらには、例えばＥＡＰ−ＡＫＡ認証が含まれ、ＡＫＡはＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（認証および鍵合致）を示す。この変形形態が、この実施形態で使用されると仮定され、また、ＩＥＴＦのＲＦＣ４１８７、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ （ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、Ｊ．ＡｒｋｋｏおよびＨ．Ｈａｖｅｒｉｎｅｎ、２００６年１月に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。別のＥＡＰの変形形態は、ＥＡＰ−ＡＫＡ’認証であり、ＩＥＴＦのＩｎｔｅｒｎｅｔ−Ｄｒａｆｔ ｄｒａｆｔ−ａｒｋｋｏ−ｅａｐ−ａｋａ−ｋｄｆ−１０、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ’）」、Ｊ．Ａｒｋｋｏ、Ｖ．ＬｅｈｔｏｖｉｒｔａおよびＰ．Ｅｒｏｎｅｎ、２００８年１１月１８日に記載されており、これは本明細書に参照により組み込まれる。これらの変形形態および他の変形形態は、本発明の所与の実施形態に使用することができるＥＡＰ認証プロトコルの例である。非ＥＡＰ認証プロトコルなど、他のタイプの認証プロトコルを使用する他の実施形態を実装することができる。
【００３４】
ユーザ機器および３ＧＰＰのＡＡＡサーバが互いに認証すると、ユーザ機器がシステムのＬＴＥのＥＰＣ部分にアクセスする権限を与えられるという決定が行われ、３ＧＰＰのＡＡＡサーバは、上記のようにＥＡＰオーセンティケータとして機能するＨＳＧＷ３０６にマスタセッション鍵（Ｍａｓｔｅｒ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ、ＭＳＫ）を送信する。ＭＳＫは、場合によってはＨＳＧＷの識別子に基づく。
【００３５】
本明細書で前述したように、従来の実行は、ユーザ機器が、その鍵導出においてコンテキスト情報の一部として例えばキャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子を使用し、システムを前述の偽オーセンティケータ攻撃に対して脆弱にする可能性があるという点で、重大な欠陥を持つ。
【００３６】
この例示的実施形態は、ＨＳＧＷ３０６の識別情報をユーザ機器に提供して、ＥＡＰのアクセス認証が行われるときこれがユーザ機器に利用できるようにアクセス網３０４を構成することによって、この問題を克服する。これにより、ＨＳＧＷが一意に識別されることが確実になり、この一意の識別情報が認証プロトコルに組み込まれることが可能である。例えば、ユーザ機器は、鍵導出要素２２０において１つまたは複数の鍵の導出に組み込まれるコンテキスト情報としてＨＳＧＷの識別情報を使用することができる。これは、ＨＳＧＷの識別情報をアクセス認証の結果とバインドし、それによって偽オーセンティケータ攻撃を防止する。
【００３７】
アクセス網３０４からユーザ機器１０２へ伝えられるＨＳＧＷの識別情報は、ＨＳＧＷ３０６の識別子を含むことができる。この識別子は、ＩＰアドレスまたは、同じ識別子が複数のＨＳＧＷに使用されないことを保証する方法でＨＳＧＷを識別するために使用することができる他の情報の形であることが可能である。
【００３８】
上記のように、ＨＳＧＷ識別子は、既存のｅＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して伝送されることが可能である。
【００３９】
次に図５を参照すると、ＨＳＧＷ識別子の伝送に使用することができるメッセージングの配列の例が示されている。このＨＳＧＷ識別子の伝送よりも前のあるときに、ＨＳＧＷ３０６の識別子は、破線矢印５００で示すように、アクセス網３０４に提供される。その後、ＥＡＰ−ＡＫＡのアクセス認証を行う前に、ＨＳＧＷの識別子は、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージの中でアクセス網からユーザ機器１０２へ伝送される。この実施形態のＨＳＧＷの識別子は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスの形式である。
【００４０】
より詳細には、最初のセッションセットアップについては、アクセス網３０４は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを含んでいるＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信した後に、アクセス網はメインＡ１０接続を確立するためにＨＳＧＷにＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。メインＡ１０接続の確立が失敗し、新しいＨＳＧＷが選択されることを示すＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｐｌｙが返されると、アクセス網は、新しいＨＳＧＷのＩＰアドレスを有する別のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを送信した後、アクセス網は新しいＨＳＧＷにＡ１１ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。ＨＳＧＷ間ハンドオフの場合には、修正されたＨＳＧＷのＩＰアドレスを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージが、アクセス網からユーザ機器へ送信されることが可能である。
【００４１】
従来のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージングは、アクセス網がユーザ機器に格納された情報を更新できるようにするために使用される。従来このメッセージングは、偽オーセンティケータ攻撃を無効にするために、セッション確立と関連するアクセス認証で使用するためユーザ機器にＨＳＧＷの識別情報を伝えるのに利用されていない。
【００４２】
ブロック５０２に示すように、ユーザ機器１０２は、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを含むＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢフィールドの値を格納し、格納した値を鍵導出において使用する。この値は、メモリ２０２の格納要素２２２に格納され、関連する鍵導出は、格納された値を使用してプロセッサ２００の鍵導出要素２２０において行われる。
【００４３】
ユーザ機器１０２は、アクセス網３０４からＨＳＧＷの識別子を受け取ると、ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージをアクセス網に送り返して、ＨＳＧＷのＩＰアドレスを無事受け取ったことを通知することができる。
【００４４】
アクセス網３０４は、ユーザ機器１０２に送信するＨＳＧＷのＩＰアドレスを取得するいくつかの様々な技術のいずれかを使用することができる。例えば、セッションが、ソースｅＡＮとも呼ばれる他の何らかのｅＡＮで始まった場合、アクセス網３０４はターゲットｅＡＮであり、ソースｅＡＮからセッションのコンテキスト情報の一部としてＨＳＧＷのＩＰアドレスを受け取ることになる。別の例としては、ＨＳＧＷ選択アルゴリズムをサポートする場合、ｅＡＮはこのアルゴリズムを使用してＨＳＧＷのＩＰアドレスを取得することができる。ＨＳＧＷ選択アルゴリズムは、ｅＡＮが複数のＨＳＧＷのＩＰアドレスを有する構成表を管理し、さらに例えば国際携帯機器加入者識別情報（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ、ＩＭＳＩ）に基づいて特定のＨＳＧＷを選択すると仮定する。ＨＳＧＷ選択アルゴリズムをサポートしない場合、ｅＡＮは様々な内部アルゴリズムを使用してＨＳＧＷを選択することができる（例えば、ＨＳＧＷのＩＰアドレスをあらかじめプロビジョニングすることができる）。
【００４５】
ユーザ機器１０２によって行われる鍵導出は、鍵導出機能（ＫＤＦ）における入力としてＨＳＧＷのＩＰアドレスまたは他のＨＳＧＷの識別情報を使用して、認証ベクトル（例えば、（ＣＫ’，ＩＫ’）＝ＫＤＦ（ＣＫ，ＩＫ，＜ＨＳＧＷ識別情報＞）を生成することを含むことができる。認証ベクトルは、同様にセッション鍵（例えばＭＫ、ＭＳＫ）を導出するために使用されることが可能である。ＨＳＳ３２０のような他のシステム要素もまた、鍵導出機能における入力としてＨＳＧＷの識別情報を使用して、認証ベクトルを生成することができる。
【００４６】
図５に示すＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢメッセージングは、セッションの確立および関連するアクセス認証の動作と関連して、アクセス網３０４からユーザ機器１０２へ他のタイプのセッション固有情報を伝送するために利用されることが可能であることに注意されたい。したがって、本発明の代替実施形態は、図５の実施形態のようなＨＳＧＷの識別情報を伝送する必要がないことを理解されたい。
【００４７】
図５の実施形態の利点は、ピア（すなわちユーザ機器１０２）とアクセス網との間でメインサービスの接続が確立されるときに、ピアとアクセス網３０４との間でオーセンティケータ識別情報を交換するのに既存のメッセージング構造を使用するということである。また、前述のように、ピアおよび認証サーバ３０８によって受け取られるオーセンティケータ識別情報は同じものとなり、オーセンティケータ識別情報により鍵の不整合（ｍｉｓｍａｔｃｈ）がなく、したがって偽オーセンティケータ攻撃の機会がない。
【００４８】
図５のメッセージングは、認証識別情報（例えば、ＨＳＧＷのＩＰアドレス）を含む新しいＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを使用して実行されることが可能である。このように、新しいタイプは、既存のＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢメッセージングの使用と競合することはない。この新しいＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプは、以下に示すフィールド長を有するように指定されることが可能である：
【表１】
上記の表の様々なフィールドは、以下のように定義されることが可能である：
ＰａｒａｍｅｔｅｒＴｙｐｅ＝０ｘ０４
Ｌｅｎｇｔｈ＝ｘｘｘ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢＴｙｐｅ＝ＸＸＸＸ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢＬｅｎｇｔｈ
ＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ＝ＨＳＧＷのＩＰアドレス
しかしながら、本明細書に開示する技術を使用してオーセンティケータ識別情報または他のセッション固有情報を伝えるために、他のメッセージタイプおよび形式が使用可能であることを理解されたい。
【００４９】
上記のＡ１０、Ａ１１、およびＡ１２のメッセージング、並びにシステム３００で使用することができるｅＨＲＰＤ−ＬＴＥ相互作用メッセージングプロトコルの他の態様に関するさらなる詳細を図６に示す。この図の線図は、ユーザ機器１０２とアクセス網３０４との間のセッションの確立と関連するメッセージフローを示す。フローは、図３と併せてすでに説明したシステム要素１０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３２０、３２２、および３２４を含む。システム要素３０８および３２０は、このメッセージング図のために単一要素として表される。
【００５０】
ＨＳＧＷのＩＰアドレスの形のオーセンティケータ識別子の通信は、ブロック６００に示される。このブロックは、図５に示すメッセージに対応し、前述の方法で偽オーセンティケータ攻撃の防止を容易にするために、ユーザ機器１０２にＨＳＧＷ３０６の識別情報を提供する。
【００５１】
図６の例示的メッセージングフローは、ユーザ機器１０２が初めてｅＨＲＰＤ網に接続する（ａｔｔａｃｈ）ときのＳ２ａコネクションに基づいたプロキシモバイルＩＰｖ６（Ｐｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６、ＰＭＩＰ）の確立をおおまかに示す。このフローは、ｅＨＲＰＤのセッション確立、オプションのデバイスレベル認証、オプションの位置登録更新処理、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ポイントツーポイントプロトコル、ＰＰＰ） Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （リンク制御プロトコル、ＬＣＰ）ネゴシエーション、ＥＡＰ−ＡＫＡ認証、ならびにＶｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ベンダ固有のネットワーク制御プロトコル、ＶＳＮＣＰ）およびＤｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （動的ホスト構成プロトコル、ＤＨＣＰ）などの他のプロセスを含み、これらの一部は、オプションまたは条件付きとして示される。図６の例示的メッセージングプロトコルの線図の特定の要素のみをオプションと指定していることは、他の要素が本発明の必要条件であることを示すと解釈されるべきではないことに注意されたい。図示した要素のいずれかを使用しない本発明の代替実施形態が構成されることも可能である。
【００５２】
図６のステップ（１）から（２０）は、一例として、参照により本明細書に組み込まれる３ＧＰＰ２仕様番号Ｘ．Ｓ００５７−０、「Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＨＲＰＤ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ： Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｓｐｅｃｔｓ」など、上記の３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２仕様書に記載されるように実質的に構成される。例えば、ステップ（５）は、ｅＡＮ３０４のＲＮＣとＨＳＧＷ３０６との間のユーザプレーンのコネクションパスの確立を示す。このＡ１０ユーザプレーンのコネクションは、特定のサービスオプション（ＳＯ）を呼び出すＡ１１シグナリングプレーンメッセージを使用することによって確立される。このようなパスは、それぞれＦｌｏｗＩＤ０ｘＦＦまたは０ｘＦＥで区別される本来のＡ１０上のＳＯ５９、または予備のＡ１０上のＳＯ７２によって識別されることが可能である。ステップ（１）から（２０）のこれらのおよび他の従来の特徴は、当業者にはよく知られており、したがって本明細書ではさらに詳細に説明しない。
【００５３】
上記のように、例示的実施形態は、オーセンティケータ（例えばＨＳＧＷ３０６）の識別情報がピア（例えばユーザ機器１０２）に伝えられるための効率的な機構を提供する。これにより、鍵導出を、キャリア識別子またはオーセンティケータ技術識別子ではなく、オーセンティケータ識別情報に基づかせ、それによって偽オーセンティケータ攻撃を防止することが可能になる。例示的実施形態は、既存の３ＧＰＰ２のｅＨＲＰＤ規格に単に最小限の変更を行って（例えば、既存メッセージに新しいタイプを追加して）、または上記のＲＦＣ３７４８のような既存のＩＥＴＦ規格で実施されることが可能である。
【００５４】
本発明の代替実施形態は、例示的実施形態との関連で上述したもの以外の様々な通信システム構成、攻撃防止プロセス、メッセージングプロトコル、およびメッセージ形式を使用することができる。添付の特許請求の範囲の範囲内のこれらおよびその他数多くの代替実施形態は、当業者には容易に理解できるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムのアクセス網とユーザ機器との間でセッションを確立することと、
前記セッションの確立と併せて、アクセス網からユーザ機器へセッション固有情報を伝送することと
を含み、
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、方法。
【請求項２】
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、アクセス網と認証サーバとの間に結合されたゲートウェイの識別子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アクセス網が、ＨＲＰＤアクセス網を含み、ゲートウェイが、ＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥ網の進化型パケットコアとの間のインタフェースを提供するように構成されたＨＲＰＤサービングゲートウェイを含み、さらにアクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、ＨＲＰＤサービングゲートウェイの識別子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
伝送するステップが、既存のＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して前記セッション固有情報を伝送することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
伝送するステップが、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを使用して前記セッション固有情報を伝送することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
アクセス網からユーザ機器に伝送されるセッション固有情報が、オーセンティケータ識別子を含み、ユーザ機器が、少なくとも１つの鍵を導出する際にオーセンティケータ識別子を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
アクセス網のプロセッサによって実行されるとアクセス網が請求項１に記載の方法の諸ステップを行うようにする実行可能なプログラムコードを組み入れたコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８】
通信システムのユーザ機器と通信するように構成されたアクセス網
を含み、
アクセス網が、ユーザ機器とセッションを確立し、前記セッションの確立と併せてセッション固有情報をユーザ機器に伝送するように動作可能であって、
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、装置。
【請求項９】
通信システムのユーザ機器とアクセス網との間でセッションを確立することと、
前記セッションの確立と併せて、アクセス網からユーザ機器でセッション固有情報を受け取ることと
を含み、
アクセス網からユーザ機器で受け取られるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、方法。
【請求項１０】
通信システムのアクセス網と通信するように構成されたユーザ機器
を含み、
ユーザ機器が、アクセス網とセッションを確立し、前記セッションの確立と併せて、アクセス網からセッション固有情報を受け取るように動作可能であって、
アクセス網からユーザ機器で受け取られるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、装置。
【請求項１】
通信システムのアクセス網とユーザ機器との間でセッションを確立することと、
前記セッションの確立と併せて、アクセス網からユーザ機器へセッション固有情報を伝送することと
を含み、
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、方法。
【請求項２】
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、アクセス網と認証サーバとの間に結合されたゲートウェイの識別子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アクセス網が、ＨＲＰＤアクセス網を含み、ゲートウェイが、ＨＲＰＤアクセス網とＬＴＥ網の進化型パケットコアとの間のインタフェースを提供するように構成されたＨＲＰＤサービングゲートウェイを含み、さらにアクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、ＨＲＰＤサービングゲートウェイの識別子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
伝送するステップが、既存のＨＲＰＤメッセージ形式の異なるメッセージタイプを使用して前記セッション固有情報を伝送することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
伝送するステップが、特定の定義済みＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢタイプを有するＳｔｏｒａｇｅＢＬＯＢ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔメッセージを使用して前記セッション固有情報を伝送することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
アクセス網からユーザ機器に伝送されるセッション固有情報が、オーセンティケータ識別子を含み、ユーザ機器が、少なくとも１つの鍵を導出する際にオーセンティケータ識別子を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
アクセス網のプロセッサによって実行されるとアクセス網が請求項１に記載の方法の諸ステップを行うようにする実行可能なプログラムコードを組み入れたコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８】
通信システムのユーザ機器と通信するように構成されたアクセス網
を含み、
アクセス網が、ユーザ機器とセッションを確立し、前記セッションの確立と併せてセッション固有情報をユーザ機器に伝送するように動作可能であって、
アクセス網からユーザ機器へ伝送されるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、装置。
【請求項９】
通信システムのユーザ機器とアクセス網との間でセッションを確立することと、
前記セッションの確立と併せて、アクセス網からユーザ機器でセッション固有情報を受け取ることと
を含み、
アクセス網からユーザ機器で受け取られるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、方法。
【請求項１０】
通信システムのアクセス網と通信するように構成されたユーザ機器
を含み、
ユーザ機器が、アクセス網とセッションを確立し、前記セッションの確立と併せて、アクセス網からセッション固有情報を受け取るように動作可能であって、
アクセス網からユーザ機器で受け取られるセッション固有情報が、システムのユーザ機器と認証サーバとの間で実行される認証プロトコルで使用される情報を含む、装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【公表番号】特表２０１２−５２０６０９（Ｐ２０１２−５２０６０９Ａ）
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５４０６７（Ｐ２０１１−５５４０６７）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２４８８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４６６３
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（３９１０３０３３２）アルカテル−ルーセント (1,149)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２４８８５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４６６３
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（３９１０３０３３２）アルカテル−ルーセント (1,149)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]