秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法
【課題】 セキュリティを確保した秘密鍵を用いてＩＭＳＩの暗号化を行うことができる秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 秘密鍵生成部１１２が予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、秘密鍵管理テーブル１１１は、これを順次記憶する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている最新の秘密鍵を用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子（IMSI）に基づいて暗号化して、Pseudonymを生成し、移動端末に送信する。これにより、各ＡＡＡサーバにおいて同一の秘密鍵を用いて移動端末のIMSIを暗号化することができるため、セキュリティが向上する。
【解決手段】 秘密鍵生成部１１２が予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、秘密鍵管理テーブル１１１は、これを順次記憶する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている最新の秘密鍵を用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子（IMSI）に基づいて暗号化して、Pseudonymを生成し、移動端末に送信する。これにより、各ＡＡＡサーバにおいて同一の秘密鍵を用いて移動端末のIMSIを暗号化することができるため、セキュリティが向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動機は、ＩＰｓｅｃを用いてＰＤＧ（Packet Data Gateway）を経由してＡＡＡ（Authentication, Authorization and Accounting）サーバと接続することで、当該ＡＡＡサーバは、この移動機における認証処理を行うことができる。ここで、この移動機からＩＰｓｅｃ接続要求を受けたＰＤＧがＡＡＡサーバにアクセスする際、ＰＤＧはＡＡＡサーバがどのユーザにおける加入者情報を記憶しているかといった収容形態を把握していない。このため、ＰＤＧはランダムにＡＡＡサーバを選択することになる。このときの動作について、図９を用いて従来のWLAN Registrationにおける動作の概要を説明する。
【０００３】
図９は、ＷＬＡＮを用いた通信システムにおける、WLAN Registrationの動作を示す概要図である。この通信システムは、移動端末２００、ＰＤＧ２０１、ＡＡＡサーバ２０２〜２０４を含んで構成されている。移動端末２００からＩＰｓｅｃ接続要求を受けたＰＤＧ２０１は、ランダムにＡＡＡサーバ２０１〜２０４から一つのＡＡＡサーバを選択する。ここでは、ＡＡＡサーバ２０３を選択したことにしている。
【０００４】
選択されたＡＡＡサーバ２０３は、ＰＤＧ２０１経由で移動端末２００から通知されたキーに基づいてユーザを特定する必要がある。そして、キーにIMSI（International Mobile Station Identity：国際移動機識別子、移動機識別番号）が使用された場合には、該当IMSIで示される加入者情報が、加入者プロファイルとして保持されているか否かが、ＡＡＡサーバ２０３においてチェックが行われる。
【０００５】
ＡＡＡサーバ２０３が加入者情報を加入者プロファイルとして保持していない場合には、ＡＡＡサーバ２０３は、移動端末２００から通知されたIMSIから当該移動端末２００のユーザの加入者情報を収容しているＡＡＡサーバのアドレスを展開してＰＤＧ２０１に対してリルーティングを行うように指示を行う。ＰＤＧ２０１は通知されたＡＡＡサーバのアドレスに対して（図では、ＡＡＡサーバ２０４）、再度WLAN Registrationを行う。ＡＡＡサーバ２０４は、秘密鍵を用いてユーザのIMSIからPadded-IMSIを生成し、このPadded-IMSIを暗号化して、Encrypted-IMSIを生成する。さらに、生成したEncrypted-IMSIに、Tagおよび秘密鍵インデックスを付加して、仮識別子を示すPseudonymを生成し、ＰＤＧ２０１に送信する。ＰＤＧ２０１は、受信したPseudonymを移動端末２００に送信する。
【０００６】
ここで、Encrypted-IMSIの生成方法について説明する。図１０は、Encrypted-IMSIの生成処理を示す模式図である。IMSIは１５以下の数値であり、各桁を４bitで表現し、さらに１６桁になるように不足分に“１”で補ったCompressed-IMSIが、ＡＡＡサーバにおいて生成されている。このCompressed-IMSIと６４bitのランダム値を結合して、１２８bitのPadded-IMSIが生成される。ＡＡＡサーバにおいては、予め定められた暗号化アルゴリズムは、秘密鍵を用いて、Padded-IMSIを暗号化することにより、Encrypted-IMSIを生成することができる。
【０００７】
つぎに、Pseudonymの構成について説明する。図１１は、Pseudonymの構成を示す模式図である。Pseudonymは、１３８bitsのバイナリデータであり、６bitのTag（タグ）、４bitの秘密鍵インデックス、および１２８bitのEncrypted-IMSIで構成されている。Tagは、PseudonymとIMSIとを識別するための情報として使用されて、秘密鍵インデックスはＡＡＡサーバでPseudonymからIMSIへの復号処理を行う際に、暗号時に使用した鍵を表すインデックス（指標）である。
【０００８】
図９に示す処理によりPseudonymが生成されると、つぎに移動端末はこのPseudonymを用いて認証処理をＡＡＡサーバに対して依頼することができる。以下、図１２にしたがってその動作を説明する。図１２は、移動端末２００から通知されたキーが、Pseudonymの場合のWLAN registrationの概要を示す説明図である。ＰＤＧ２００からランダムに選択されたＡＡＡサーバ２０３は、移動端末２００からの要求に含まれるPseudonymからEncrypted-IMSIを抽出し、秘密鍵インデックスで示されている秘密鍵を用いてEncrypted-IMSIを復号する。
【０００９】
ＡＡＡサーバ２０３は、Encrypted-IMSIを復号してPadded-IMSIを導き出し、Padded-IMSIに含まれているCompressed-IMSIにしたがって、ユーザの加入者情報を収容するＡＡＡサーバ２０４のアドレスを展開する。なお、各ＡＡＡサーバは、どのＡＡＡサーバがどのIMSIの加入者情報を記憶しているかを記憶している。
【００１０】
ＡＡＡサーバ２０３は、ＰＤＧ２０１に対してユーザの加入者情報を収容するＡＡＡサーバ２０４のＩＰアドレスを返す。ＰＤＧ２０１は、通知されたＡＡＡサーバ２０４のアドレスに対して再度WLAN Registrationを行う。
【００１１】
ＡＡＡサーバ２０４は、移動端末２００からの要求に含まれるPseudonymからEncrypted-IMSIを抽出し、秘密鍵インデックスで示されている秘密鍵を用いてEncrypted-IMSIを復号して、ユーザのPadded-IMSIを導き出す。そして、ＡＡＡサーバ２０４は、秘密鍵を用いてユーザのPadded-IMSIを暗号化して、Pseudonymを作り出し、ＰＤＧ２０１に送る。ＰＤＧ２０１では、送られたPseudonymを移動端末２００に転送する。以上の処理は、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。
【００１２】
このように、Pseudonymを用いて認証処理を行うことができる構成をとったことで、セキュリティの向上した認証処理を行うことができる。
【非特許文献１】3GPP TS 33.234V6.5.0(2005-06), 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Service and System;Aspects;3G Security; Wireless Local Area Network (WLAN)interworking security (Release 6)
【非特許文献２】3GPP TS 29.234 V6.4.0(2005-09), 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network and Terminals; 3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN) interworking;Stage 3(Release 6)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、暗号化するＡＡＡサーバと復号化するＡＡＡサーバとは、必ずしも同一ではないため、Padded-IMSIを暗号化・復号化するための秘密鍵は全てのＡＡＡサーバ（ＡＡＡサーバ２０２〜２０４）で統一する必要があった。そのため、固定値を使用する秘密鍵が必要となり、秘密鍵に対するセキュリティが低かった。また、この非特許文献１には、Key configurationとして、Periodic key GeneratorがO&M Interfaceを通してＡＡＡサーバに対して秘密鍵の更新を行う手順が記載されているが、この手順を採用する場合には、システム構築者が保守者に対して秘密鍵の更新タイミング・更新手順を明示する必要がある。また、システムの保守者として定期的に秘密鍵の更新を行うといったことが必要であり、大変手間のかかるものである、という問題がある。
【００１４】
そこで、上述の問題点を解決するために、本発明は、セキュリティを確保した秘密鍵を用いてＩＭＳＩの暗号化を行うことができる秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するために、本発明の秘密鍵生成装置は、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成手段と、上記生成手段により生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、上記生成手段により生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する秘密鍵記憶手段と、上記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化手段と、上記暗号化手段により暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信する仮識別子送信手段と、を備えている。
【００１６】
また、本発明の秘密鍵生成方法は、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成ステップと、上記生成ステップにより生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を秘密鍵記憶手段に順次記憶させるとともに、上記生成ステップにより生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次秘密鍵記憶手段に記憶させる秘密鍵記憶ステップと、上記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化ステップと、上記暗号化ステップにより暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信する仮識別子送信ステップと、を備えている。
【００１７】
この発明によれば、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する。そして、記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化し、暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信することができる。これにより、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【００１８】
また、本発明の秘密鍵生成装置は、上記移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を上記秘密鍵記憶手段から取得する取得手段と、上記取得手段により取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する復号手段と、上記復号手段により取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得するアドレス取得手段と、上記アドレス取得手段により取得されたアドレスを上記移動端末に送信するアドレス送信手段と、を備えることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を上記秘密鍵記憶手段から取得し、取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する。そして、取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得し、取得されたアドレスを移動端末に送信することができる。これにより、時刻に基づいて生成された秘密鍵を用いた復号処理を行うことができ、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【００２０】
また、本発明の秘密鍵生成装置は、上記取得手段により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断する判断手段と、上記判断手段により、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、上記移動端末に対して再度識別子の要求を行う要求手段と、を備えることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断し、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、上記移動端末に対して再度識別子の要求を行うことができる。これにより、通信接続時の呼損が生ずることなく、効率の良い通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、一実施形態のために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２４】
本発明の実施形態に係る秘密鍵生成装置であるＡＡＡサーバを用いたネットワーク構成について図１を参照して説明する。図１は、秘密鍵生成装置のネットワークシステムを示すシステム構成図である。このネットワークシステムは、ＰＤＧ１０１、ＡＡＡサーバ１０２ａ〜１０２ｃ（以下、任意の一つのＡＡＡサーバをＡＡＡサーバ１０２と略す）、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ１０３を含んで構成されている。以下、各構成について説明する。
【００２５】
ＰＤＧ１０１は、有線ネットワークにおける無線ネットワークとのインターフェースとして機能するゲートウエイ装置であり、ＩＰｓｅｃを終端するゲートウエイ装置である。このＰＤＧ１０１は、移動端末側からＡＡＡサーバ１０２に対する接続要求を受けると、移動端末とＡＡＡサーバ１０２との間の信号の送受信を行う。
【００２６】
ＡＡＡサーバ１０２は、加入者情報を保持しており、この加入者情報を用いて移動端末に対して認証処理を行い、移動端末に対してネットワーク接続を可能にするサーバであり、時刻に基づいて周期的に秘密鍵を生成する秘密鍵生成装置である。各ＡＡＡサーバ１０２は、ネットワーク内にて同一のＮＴＰサーバ１０３と接続して、時刻を示す時刻情報を共有することができる。これにより各ＡＡＡサーバ１０２は、ほぼ同一の時刻情報を取得することができ、この同一の時刻情報を用いた秘密鍵の共通性に対して有効性を高めることができる。
【００２７】
なお、ＡＡＡサーバ１０２は、後述するようにEncrypted-IMSIを、秘密鍵を用いて復号してIMSIを導き出し、ＡＡＡサーバのアドレスを払い出すことができるが、別のＡＡＡサーバ１０２が払い出したEncrypted-IMSIを復号化できない場合は、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）に規定されているIMSIを要求する手順を用いてIMSIを取得することができ、呼損を回避することができる。すなわち、ＡＡＡサーバ１０２は、移動端末に対して、再度IMSIを要求し、これを受けた移動端末がIMSIをＰＤＧ１０１に送信して、再度処理をやり直すことができる。なお、ＩＥＴＦで、draft-arkko-pppext-eap-aka-15.txtに具体的に規定されている（http://ietfreport.isoc.org/idref/draft-arkko-pppext-eap-aka/参照）。
【００２８】
ＮＴＰサーバ１０３は、正しい日本標準時刻を提供するサーバであり、各ＡＡＡサーバ１０２は、ＮＴＰサーバ１０３を参照することにより日本標準時刻に合わせることができる。
【００２９】
このように構成されたネットワークシステムにおける秘密鍵生成装置として機能するＡＡＡサーバ１０２について説明する。図２は、ＡＡＡサーバ１０２のブロック構成図である。ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０、秘密鍵管理テーブル１１１（秘密鍵記憶手段）、秘密鍵生成部１１２（生成手段）、および加入者プロファイル記憶部１１３を含んで構成されている。このＡＡＡサーバ１０２は、図３に示すようなハードウェアから構成されている。
【００３０】
図３は、ＡＡＡサーバ１０２のハードウェア構成図である。ＡＡＡサーバ１０２は、物理的には、図３に示すように、ＣＰＵ１１、主記憶装置であるＲＡＭ１２及びＲＯＭ１３、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール１４、ハードディスク等の補助記憶装置１５などを含むコンピュータシステムとして構成されている。図３において説明した各機能は、図３に示すＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ１１の制御のもとで通信モジュール１４を動作させるとともに、ＲＡＭ１２や補助記憶装置１５におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。以下、図２に示す機能ブロックに基づいて、各機能ブロックを説明する。
【００３１】
ＷＬＡＮ制御部１１０は、認証およびIMSIの暗号化および復号化等のＡＡＡサーバとしての機能のほか、暗号化の際に使用するPadded-IMSIに秘密鍵（すなわち時刻情報のハッシュ値）を含める機能を有する（図４参照）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化の際に使用するPadded-IMSIに秘密鍵（時刻情報のハッシュ値）を含めることで、復号化の際に、Padded-IMSIに含まれる時刻情報のハッシュ値に基づいて有効期限が過ぎたか否かを判断し、IMSIの保証を実現することができる。有効期限が切れたか否かを判断するときの詳細な処理については、後述する。
【００３２】
さらに具体的にＷＬＡＮ制御部１１０を説明する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、送信部１１０ａ（仮識別子送信手段）、受信部１１０ｂ、認証処理部１１０ｃ、判断・要求部１１０ｄ（判断手段、要求手段）、復号化処理部１１０ｅ（取得手段、復号手段）、暗号化処理部１１０ｆ（暗号化手段）、およびアドレス取得部１１０ｇ（アドレス取得手段）を含んで構成されている。
【００３３】
送信部１１０ａおよび受信部１１０ｂは、移動端末に対してpseudonymまたはIMSIの送受信を行うための部分である。認証処理部１１０ｃは、ＡＡＡサーバとして移動端末の認証処理を行うための部分である。判断・要求部１１０ｄは、復号化処理部１１０ｅで復号して得たIMSIが正当なものであるか否かを判断し、不当なものである場合には、移動端末に対して再度IMSIの要求処理を行う部分である。
【００３４】
暗号化処理部１１０ｆは、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵を用いてIMSIの暗号化処理を行い、pseudonymを生成し、復号化処理部１１０ｅは、pseudonymを分析し、秘密管理鍵テーブル１１１に記憶されている秘密鍵を用いて復号化処理を行う部分である。アドレス取得部１１０ｇは、IMSIに基づいて当該IMSIで特定される移動端末のプロファイルを記憶しているＡＡＡサーバのアドレスを取得する部分である。
【００３５】
ここで図４を用いて、ＷＬＡＮ制御部１１０のPadded-IMSIが生成されるときの処理手順を示す。図４は、その手順を示す模式図である。図４に示すように、ＷＬＡＮ制御部１１０は、最新の秘密鍵を秘密鍵管理テーブル１１１から取得しておき、この最新の秘密鍵、すなわち時刻情報のハッシュ値とCompressed-IMSIとを合成して、Padded-IMSIを生成しておく。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化アルゴリズムしたがって、生成されたPadded-IMSIに対して、最新の秘密鍵を用いて暗号化することで、暗号化したIMSIであるEncrypted-IMSIを生成することができる。
【００３６】
秘密鍵生成部１１２は、ＮＴＰサーバ１０３から得られた時刻情報を用いて秘密鍵を生成する部分であり、予め定められた周期で秘密鍵の生成を行い、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵のリストを、新たに生成した秘密鍵で更新する。なお、情報の秘匿性を考慮してある程度の周期で異なった秘密鍵を使用するようにし、古い秘密鍵でも復号化できるように、古い秘密鍵もある程度の期間、保持しておく。
【００３７】
また、仮識別子を示すPseudonymが、各ＡＡＡサーバ１０２で同一のものとなるように、ＮＴＰサーバ１０３で生成された時刻情報に基づいて秘密鍵を生成する。ここでは、時刻情報だけでは秘匿性に乏しいため、時刻情報のハッシュ値を秘密鍵とする。また、秘密鍵生成部１１２は、鍵を生成する周期とＷＬＡＮ制御部にてIMSIの暗号化若しくは復号化を実施する際に秘密鍵管理テーブルから最適な秘密鍵を取得する動作とは同期していない。
【００３８】
秘密鍵管理テーブル１１１は、秘密鍵と秘密鍵インデックスとを対応付けて記憶する。なお、この秘密鍵管理テーブル１１１は、標準規定にしたがって秘密鍵を複数保持可能とし、最大１６個の秘密鍵を保持することができる。よって、一定の払いし周期で新たな秘密鍵が１７個目として生成されると、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている一番古い秘密鍵が記憶されているエリアは、最新の秘密鍵で上書きされる。
【００３９】
ここで、秘密鍵管理テーブル１１１の具体的な構成について説明する。図５は、秘密鍵管理テーブル１１１の構成を示す概略図である。図５によると、秘密鍵管理テーブル１１１は、秘密鍵インデックスと秘密鍵とを対応付けて記憶している。ここでは、秘密鍵は時刻情報のハッシュ値としている。例えば、図６に示すように、秘密鍵管理テーブル１１１に、インデックス［０］に対応して、現在の時刻から１払い出し周期前の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶され、インデックス［１］に現在の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶され、インデックス［２］に現在の時刻から１５払い出し周期前の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶されているものとする。このとき、新たな秘密鍵が生成されると、インデックス［２］に対応付けられている秘密鍵に、新たな秘密鍵が上書きされることになる。
【００４０】
加入者プロファイル記憶部１１３は、各移動端末の加入者情報を記憶する部分である。この加入者プロファイル記憶部１１３に記憶されている加入者情報に基づいて、ＷＬＡＮ制御部１１０は、認証処理を行うことができる。
【００４１】
つぎに、このように構成されたＡＡＡサーバ１０２の動作について説明する。図７は、秘密鍵を払い出すときのＡＡＡサーバ１０２の動作を示すシーケンス図である。ここでは、ＡＡＡサーバ１０２ｂとＡＡＡサーバ１０２ｃとの動作を示す。なお、ＡＡＡサーバ１０２ｂが、ＰＤＧ１０１にランダムに選択されたサーバであり、ＡＡＡ１０２ｃが、加入者情報を保持するＡＡＡサーバ１０２ｂにより指定されたサーバであるものとする。
【００４２】
ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃはともに、秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃを保持し、その秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃは、インデックス［０］に対応付けて最新の払い出した秘密鍵１を記憶する。上述したように、その秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃに夫々記憶されている秘密鍵１は、同じ時刻情報を用いて生成されたものであり、同じ秘密鍵を構成するものである。なお、インデックス［１５］には、１周期前に払い出した秘密鍵１６が記憶されている。
【００４３】
このとき、ＡＡＡサーバ１０２ｃのＷＬＡＮ制御部１１０は、外部の移動端末からのWLAN Registration要求を受けて、IMSI（IMSI-A）を受信する（Ｓ１０１）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１を参照して、最新の秘密鍵１および秘密鍵１の秘密鍵インデックス［０］を取得する（Ｓ１０２）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、IMSI（IMSI-A）からCompressed-IMSIを生成し、取得した秘密鍵（すなわち時刻情報のハッシュ値）を取得し、取得した時刻情報のハッシュ値をCompressed-IMSIに付加してPadded-IMSIを生成する。
【００４４】
そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、時刻情報のハッシュ値を含めたPadded-IMSIと取得した秘密鍵１とを暗号化アルゴリズムにしたがって暗号化を行い、Encrypted-IMSIを生成する（Ｓ１０３）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化したEncrypted-IMSIと秘密鍵インデックス［０］とＴａｇとを結合したPseudonym-Aを生成する（Ｓ１０４）。ＷＬＡＮ制御部１１０は、生成したPseudonym-Aを移動端末に送信する（Ｓ１０５）。
【００４５】
その後、秘密鍵の払い出しの周期が経過すると、秘密鍵の更新が行われる。すなわち、ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃにおける秘密鍵生成部１１２では、ＮＴＰサーバ１０３から与えられた同一の時刻を用いて同一の秘密鍵が生成され、生成された秘密鍵はそれぞれの秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび秘密鍵管理テーブル１１１ｃに登録される（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。ここでは、一番古く更新されたインデックス［１］に対応する秘密鍵が更新され、秘密鍵２が新たに登録される。
【００４６】
その後、ＡＡＡサーバ１０２ｃのＷＬＡＮ制御部１１０では、外部の移動端末から認証の要求を受けて、IMSI（IMSI-B）を受信すると、秘密鍵管理テーブル１１１ｃを参照して最新の秘密鍵２および秘密鍵２に対応する秘密鍵インデックス［１］が取得される（Ｓ１１１）。
【００４７】
そして、ＷＬＡＮ制御部１１０では、受信したIMSI（IMSI-B）からCompressed-IMSIが生成され、さらにPadded-IMSIが生成され、生成されたPadded-IMSIと取得された秘密鍵２とは、暗号化アルゴリズムにしたがって暗号化され、Encrypted-IMSI（IMSI-B）が生成される（Ｓ１１２）。その後、ＷＬＡＮ制御部１１０では、生成されたEncrypted-IMSIと秘密鍵インデックス［１］とＴａｇとが結合され、Pseudonym-Bが生成され（Ｓ１１３）、移動端末に返信される（Ｓ１１４）。
【００４８】
このように、ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃにおいては、ＮＴＰサーバ１０３からの同じ（または多少の誤差を含む）時刻情報を用いて秘密鍵を生成することで、秘密鍵を周期的に更新することができ、セキュリティを向上させることができる。
【００４９】
つぎに、ＡＡＡサーバ１０２ｃから払い出されたPseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作について説明する。図８は、Pseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作を示すシーケンス図である。
【００５０】
ＷＬＡＮ制御部１１０において、移動端末からWLAN Registration要求が受信され（Ｓ３０１）、この要求に含まれているPseudonym-Aが取り出され、分析される。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０において、Pseudonym-Aに含まれている秘密鍵インデックスおよび暗号化されたEncrypted-IMSIが取得される（Ｓ３０２）。ここでは、例えば、秘密鍵インデックス［０］およびIMSI-Aが取得される。
【００５１】
ＷＬＡＮ制御部１１０では、取得された秘密鍵インデックス［０］に基づいて、このインデックスに対応する秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵が取得される（Ｓ３０３）。そして、取得された秘密鍵１で暗号化されたEncrypted-IMSIが復号化され、Padded-IMSIが生成される。生成されたPadded-IMSIが、有効期限が切れた秘密鍵で復号化していないかがチェックされる（Ｓ３０４）。具体的は、復号して得られたPadded-IMSIに含まれている時刻情報のハッシュ値（すなわち秘密鍵）が、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている時刻情報のハッシュ値（秘密鍵）のいずれかと一致するか否かが判断される。ＷＬＡＮ制御部１１０において、一致していると判断された場合には、有効期限が切れたものではないと判断され、一致していない場合には、有効期限が切れたものであると判断される。
【００５２】
有効期限が切れておらず、IMSIが生成されたと判断された場合には、当該IMSIに対応する加入者情報を記憶するＡＡＡサーバ１０２のアドレスが展開され（Ｓ３０５）、そのアドレスが移動端末に送信される（Ｓ３０６）。Ｓ３０４において、有効期限が切れており、IMSIが生成されないと判断された場合には、移動端末にIMSIキーを要求する（Ｓ３０７）。この要求を受けた移動端末は、再度IMSIをＡＡＡサーバに送信し、IMSIに基づいた認証処理にて、Pseudonymを取得することになる。
【００５３】
以上の動作により、PseudonymからＡＡＡサーバのアドレスを移動端末に対して払い出すことができ、セキュリティを確保した認証処理を行うことができる。
【００５４】
つぎに、本実施形態のＡＡＡサーバ１０２の作用効果について説明する。本実施形態のＡＡＡサーバ１０２は、秘密鍵生成部１１２が予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、秘密鍵管理テーブル１１１は、生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている最新の秘密鍵を用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子（Padded-IMSI）を暗号化する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化されたEncrypted-IMSIおよび上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子であるPseudonymを、移動端末に送信する。これにより、各ＡＡＡサーバにおいて同一の秘密鍵を用いて移動端末のIMSIを暗号化することができるため、セキュリティが向上する。
【００５５】
また、ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０は、移動端末から送信されたPseudonymに含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を秘密鍵管理テーブル１１１から取得し、取得された秘密鍵を用いてPseudonymを復号してIMSIを取得する。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、取得されたIMSIに基づいて、このIMSIで示される加入者の認証データを保持する他のＡＡＡサーバのアドレスを取得する。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、取得されたアドレスを移動端末に送信する。これにより、時刻を用いて暗号化された識別子を用いて、移動端末に対して適切に認証処理を行わせることができる。
【００５６】
また、ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断し、秘密鍵が正当なものではないと判断した場合には、移動端末に対して再度IMSIの要求を行うことができる。すなわち、取得した秘密鍵に基づいてPseudonymを復号して、Padded-IMSIを生成し、このPadded-IMSIに含まれている時刻情報のハッシュ値に基づいて、秘密鍵管理テーブル１１１に同じハッシュ値が含まれているか否かが判断される。同じハッシュ値が含まれている場合には、秘密鍵が正当なものであると判断でき、同じハッシュ値が含まれていない場合には、秘密鍵が正当なものではないと判断できる。これにより、IMSIを復号できない場合でも呼損を生ずることがなく、適切に通信接続処理を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】、秘密鍵生成装置のネットワークシステムを示すシステム構成図である。
【図２】ＡＡＡサーバ１０２のブロック構成図である。
【図３】ＡＡＡサーバ１０２のハード構成図である。
【図４】Padded-IMSIが生成されるときの処理手順を示す模式図である。
【図５】秘密鍵管理テーブル１１１の構成を示す概略図である。
【図６】秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵の関係を示す概略図である。
【図７】秘密鍵を払い出すときのＡＡＡサーバ１０２の動作を示すシーケンス図である。
【図８】Pseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作を示すシーケンス図である。
【図９】ＷＬＡＮを用いた通信システムにおける、WLAN Registrationの動作を示す概要図である。
【図１０】Encrypted-IMSIの生成処理を示す模式図である。
【図１１】Pseudonymの構成を示す模式図である。
【図１２】移動端末２００から通知されたキーが、Pseudonymの場合のWLAN registrationの概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１０…ＷＬＡＮ制御部、１１１…秘密鍵管理テーブル、１１２…秘密鍵生成部、１１３…加入者プロファイル記憶部、１０１…ＰＤＧ、１０２…ＡＡＡサーバ、１０３…ＮＴＰサーバ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動機は、ＩＰｓｅｃを用いてＰＤＧ（Packet Data Gateway）を経由してＡＡＡ（Authentication, Authorization and Accounting）サーバと接続することで、当該ＡＡＡサーバは、この移動機における認証処理を行うことができる。ここで、この移動機からＩＰｓｅｃ接続要求を受けたＰＤＧがＡＡＡサーバにアクセスする際、ＰＤＧはＡＡＡサーバがどのユーザにおける加入者情報を記憶しているかといった収容形態を把握していない。このため、ＰＤＧはランダムにＡＡＡサーバを選択することになる。このときの動作について、図９を用いて従来のWLAN Registrationにおける動作の概要を説明する。
【０００３】
図９は、ＷＬＡＮを用いた通信システムにおける、WLAN Registrationの動作を示す概要図である。この通信システムは、移動端末２００、ＰＤＧ２０１、ＡＡＡサーバ２０２〜２０４を含んで構成されている。移動端末２００からＩＰｓｅｃ接続要求を受けたＰＤＧ２０１は、ランダムにＡＡＡサーバ２０１〜２０４から一つのＡＡＡサーバを選択する。ここでは、ＡＡＡサーバ２０３を選択したことにしている。
【０００４】
選択されたＡＡＡサーバ２０３は、ＰＤＧ２０１経由で移動端末２００から通知されたキーに基づいてユーザを特定する必要がある。そして、キーにIMSI（International Mobile Station Identity：国際移動機識別子、移動機識別番号）が使用された場合には、該当IMSIで示される加入者情報が、加入者プロファイルとして保持されているか否かが、ＡＡＡサーバ２０３においてチェックが行われる。
【０００５】
ＡＡＡサーバ２０３が加入者情報を加入者プロファイルとして保持していない場合には、ＡＡＡサーバ２０３は、移動端末２００から通知されたIMSIから当該移動端末２００のユーザの加入者情報を収容しているＡＡＡサーバのアドレスを展開してＰＤＧ２０１に対してリルーティングを行うように指示を行う。ＰＤＧ２０１は通知されたＡＡＡサーバのアドレスに対して（図では、ＡＡＡサーバ２０４）、再度WLAN Registrationを行う。ＡＡＡサーバ２０４は、秘密鍵を用いてユーザのIMSIからPadded-IMSIを生成し、このPadded-IMSIを暗号化して、Encrypted-IMSIを生成する。さらに、生成したEncrypted-IMSIに、Tagおよび秘密鍵インデックスを付加して、仮識別子を示すPseudonymを生成し、ＰＤＧ２０１に送信する。ＰＤＧ２０１は、受信したPseudonymを移動端末２００に送信する。
【０００６】
ここで、Encrypted-IMSIの生成方法について説明する。図１０は、Encrypted-IMSIの生成処理を示す模式図である。IMSIは１５以下の数値であり、各桁を４bitで表現し、さらに１６桁になるように不足分に“１”で補ったCompressed-IMSIが、ＡＡＡサーバにおいて生成されている。このCompressed-IMSIと６４bitのランダム値を結合して、１２８bitのPadded-IMSIが生成される。ＡＡＡサーバにおいては、予め定められた暗号化アルゴリズムは、秘密鍵を用いて、Padded-IMSIを暗号化することにより、Encrypted-IMSIを生成することができる。
【０００７】
つぎに、Pseudonymの構成について説明する。図１１は、Pseudonymの構成を示す模式図である。Pseudonymは、１３８bitsのバイナリデータであり、６bitのTag（タグ）、４bitの秘密鍵インデックス、および１２８bitのEncrypted-IMSIで構成されている。Tagは、PseudonymとIMSIとを識別するための情報として使用されて、秘密鍵インデックスはＡＡＡサーバでPseudonymからIMSIへの復号処理を行う際に、暗号時に使用した鍵を表すインデックス（指標）である。
【０００８】
図９に示す処理によりPseudonymが生成されると、つぎに移動端末はこのPseudonymを用いて認証処理をＡＡＡサーバに対して依頼することができる。以下、図１２にしたがってその動作を説明する。図１２は、移動端末２００から通知されたキーが、Pseudonymの場合のWLAN registrationの概要を示す説明図である。ＰＤＧ２００からランダムに選択されたＡＡＡサーバ２０３は、移動端末２００からの要求に含まれるPseudonymからEncrypted-IMSIを抽出し、秘密鍵インデックスで示されている秘密鍵を用いてEncrypted-IMSIを復号する。
【０００９】
ＡＡＡサーバ２０３は、Encrypted-IMSIを復号してPadded-IMSIを導き出し、Padded-IMSIに含まれているCompressed-IMSIにしたがって、ユーザの加入者情報を収容するＡＡＡサーバ２０４のアドレスを展開する。なお、各ＡＡＡサーバは、どのＡＡＡサーバがどのIMSIの加入者情報を記憶しているかを記憶している。
【００１０】
ＡＡＡサーバ２０３は、ＰＤＧ２０１に対してユーザの加入者情報を収容するＡＡＡサーバ２０４のＩＰアドレスを返す。ＰＤＧ２０１は、通知されたＡＡＡサーバ２０４のアドレスに対して再度WLAN Registrationを行う。
【００１１】
ＡＡＡサーバ２０４は、移動端末２００からの要求に含まれるPseudonymからEncrypted-IMSIを抽出し、秘密鍵インデックスで示されている秘密鍵を用いてEncrypted-IMSIを復号して、ユーザのPadded-IMSIを導き出す。そして、ＡＡＡサーバ２０４は、秘密鍵を用いてユーザのPadded-IMSIを暗号化して、Pseudonymを作り出し、ＰＤＧ２０１に送る。ＰＤＧ２０１では、送られたPseudonymを移動端末２００に転送する。以上の処理は、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。
【００１２】
このように、Pseudonymを用いて認証処理を行うことができる構成をとったことで、セキュリティの向上した認証処理を行うことができる。
【非特許文献１】3GPP TS 33.234V6.5.0(2005-06), 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Service and System;Aspects;3G Security; Wireless Local Area Network (WLAN)interworking security (Release 6)
【非特許文献２】3GPP TS 29.234 V6.4.0(2005-09), 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network and Terminals; 3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN) interworking;Stage 3(Release 6)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、暗号化するＡＡＡサーバと復号化するＡＡＡサーバとは、必ずしも同一ではないため、Padded-IMSIを暗号化・復号化するための秘密鍵は全てのＡＡＡサーバ（ＡＡＡサーバ２０２〜２０４）で統一する必要があった。そのため、固定値を使用する秘密鍵が必要となり、秘密鍵に対するセキュリティが低かった。また、この非特許文献１には、Key configurationとして、Periodic key GeneratorがO&M Interfaceを通してＡＡＡサーバに対して秘密鍵の更新を行う手順が記載されているが、この手順を採用する場合には、システム構築者が保守者に対して秘密鍵の更新タイミング・更新手順を明示する必要がある。また、システムの保守者として定期的に秘密鍵の更新を行うといったことが必要であり、大変手間のかかるものである、という問題がある。
【００１４】
そこで、上述の問題点を解決するために、本発明は、セキュリティを確保した秘密鍵を用いてＩＭＳＩの暗号化を行うことができる秘密鍵生成装置および秘密鍵生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するために、本発明の秘密鍵生成装置は、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成手段と、上記生成手段により生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、上記生成手段により生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する秘密鍵記憶手段と、上記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化手段と、上記暗号化手段により暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信する仮識別子送信手段と、を備えている。
【００１６】
また、本発明の秘密鍵生成方法は、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成ステップと、上記生成ステップにより生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を秘密鍵記憶手段に順次記憶させるとともに、上記生成ステップにより生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次秘密鍵記憶手段に記憶させる秘密鍵記憶ステップと、上記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化ステップと、上記暗号化ステップにより暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信する仮識別子送信ステップと、を備えている。
【００１７】
この発明によれば、予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する。そして、記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化し、暗号化された識別子および上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、上記移動端末に送信することができる。これにより、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【００１８】
また、本発明の秘密鍵生成装置は、上記移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を上記秘密鍵記憶手段から取得する取得手段と、上記取得手段により取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する復号手段と、上記復号手段により取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得するアドレス取得手段と、上記アドレス取得手段により取得されたアドレスを上記移動端末に送信するアドレス送信手段と、を備えることが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を上記秘密鍵記憶手段から取得し、取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する。そして、取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得し、取得されたアドレスを移動端末に送信することができる。これにより、時刻に基づいて生成された秘密鍵を用いた復号処理を行うことができ、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【００２０】
また、本発明の秘密鍵生成装置は、上記取得手段により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断する判断手段と、上記判断手段により、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、上記移動端末に対して再度識別子の要求を行う要求手段と、を備えることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断し、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、上記移動端末に対して再度識別子の要求を行うことができる。これにより、通信接続時の呼損が生ずることなく、効率の良い通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、秘密鍵の共通性を高めるとともに、セキュリティの向上した秘密鍵を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、一実施形態のために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２４】
本発明の実施形態に係る秘密鍵生成装置であるＡＡＡサーバを用いたネットワーク構成について図１を参照して説明する。図１は、秘密鍵生成装置のネットワークシステムを示すシステム構成図である。このネットワークシステムは、ＰＤＧ１０１、ＡＡＡサーバ１０２ａ〜１０２ｃ（以下、任意の一つのＡＡＡサーバをＡＡＡサーバ１０２と略す）、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ１０３を含んで構成されている。以下、各構成について説明する。
【００２５】
ＰＤＧ１０１は、有線ネットワークにおける無線ネットワークとのインターフェースとして機能するゲートウエイ装置であり、ＩＰｓｅｃを終端するゲートウエイ装置である。このＰＤＧ１０１は、移動端末側からＡＡＡサーバ１０２に対する接続要求を受けると、移動端末とＡＡＡサーバ１０２との間の信号の送受信を行う。
【００２６】
ＡＡＡサーバ１０２は、加入者情報を保持しており、この加入者情報を用いて移動端末に対して認証処理を行い、移動端末に対してネットワーク接続を可能にするサーバであり、時刻に基づいて周期的に秘密鍵を生成する秘密鍵生成装置である。各ＡＡＡサーバ１０２は、ネットワーク内にて同一のＮＴＰサーバ１０３と接続して、時刻を示す時刻情報を共有することができる。これにより各ＡＡＡサーバ１０２は、ほぼ同一の時刻情報を取得することができ、この同一の時刻情報を用いた秘密鍵の共通性に対して有効性を高めることができる。
【００２７】
なお、ＡＡＡサーバ１０２は、後述するようにEncrypted-IMSIを、秘密鍵を用いて復号してIMSIを導き出し、ＡＡＡサーバのアドレスを払い出すことができるが、別のＡＡＡサーバ１０２が払い出したEncrypted-IMSIを復号化できない場合は、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）に規定されているIMSIを要求する手順を用いてIMSIを取得することができ、呼損を回避することができる。すなわち、ＡＡＡサーバ１０２は、移動端末に対して、再度IMSIを要求し、これを受けた移動端末がIMSIをＰＤＧ１０１に送信して、再度処理をやり直すことができる。なお、ＩＥＴＦで、draft-arkko-pppext-eap-aka-15.txtに具体的に規定されている（http://ietfreport.isoc.org/idref/draft-arkko-pppext-eap-aka/参照）。
【００２８】
ＮＴＰサーバ１０３は、正しい日本標準時刻を提供するサーバであり、各ＡＡＡサーバ１０２は、ＮＴＰサーバ１０３を参照することにより日本標準時刻に合わせることができる。
【００２９】
このように構成されたネットワークシステムにおける秘密鍵生成装置として機能するＡＡＡサーバ１０２について説明する。図２は、ＡＡＡサーバ１０２のブロック構成図である。ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０、秘密鍵管理テーブル１１１（秘密鍵記憶手段）、秘密鍵生成部１１２（生成手段）、および加入者プロファイル記憶部１１３を含んで構成されている。このＡＡＡサーバ１０２は、図３に示すようなハードウェアから構成されている。
【００３０】
図３は、ＡＡＡサーバ１０２のハードウェア構成図である。ＡＡＡサーバ１０２は、物理的には、図３に示すように、ＣＰＵ１１、主記憶装置であるＲＡＭ１２及びＲＯＭ１３、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール１４、ハードディスク等の補助記憶装置１５などを含むコンピュータシステムとして構成されている。図３において説明した各機能は、図３に示すＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ１１の制御のもとで通信モジュール１４を動作させるとともに、ＲＡＭ１２や補助記憶装置１５におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。以下、図２に示す機能ブロックに基づいて、各機能ブロックを説明する。
【００３１】
ＷＬＡＮ制御部１１０は、認証およびIMSIの暗号化および復号化等のＡＡＡサーバとしての機能のほか、暗号化の際に使用するPadded-IMSIに秘密鍵（すなわち時刻情報のハッシュ値）を含める機能を有する（図４参照）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化の際に使用するPadded-IMSIに秘密鍵（時刻情報のハッシュ値）を含めることで、復号化の際に、Padded-IMSIに含まれる時刻情報のハッシュ値に基づいて有効期限が過ぎたか否かを判断し、IMSIの保証を実現することができる。有効期限が切れたか否かを判断するときの詳細な処理については、後述する。
【００３２】
さらに具体的にＷＬＡＮ制御部１１０を説明する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、送信部１１０ａ（仮識別子送信手段）、受信部１１０ｂ、認証処理部１１０ｃ、判断・要求部１１０ｄ（判断手段、要求手段）、復号化処理部１１０ｅ（取得手段、復号手段）、暗号化処理部１１０ｆ（暗号化手段）、およびアドレス取得部１１０ｇ（アドレス取得手段）を含んで構成されている。
【００３３】
送信部１１０ａおよび受信部１１０ｂは、移動端末に対してpseudonymまたはIMSIの送受信を行うための部分である。認証処理部１１０ｃは、ＡＡＡサーバとして移動端末の認証処理を行うための部分である。判断・要求部１１０ｄは、復号化処理部１１０ｅで復号して得たIMSIが正当なものであるか否かを判断し、不当なものである場合には、移動端末に対して再度IMSIの要求処理を行う部分である。
【００３４】
暗号化処理部１１０ｆは、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵を用いてIMSIの暗号化処理を行い、pseudonymを生成し、復号化処理部１１０ｅは、pseudonymを分析し、秘密管理鍵テーブル１１１に記憶されている秘密鍵を用いて復号化処理を行う部分である。アドレス取得部１１０ｇは、IMSIに基づいて当該IMSIで特定される移動端末のプロファイルを記憶しているＡＡＡサーバのアドレスを取得する部分である。
【００３５】
ここで図４を用いて、ＷＬＡＮ制御部１１０のPadded-IMSIが生成されるときの処理手順を示す。図４は、その手順を示す模式図である。図４に示すように、ＷＬＡＮ制御部１１０は、最新の秘密鍵を秘密鍵管理テーブル１１１から取得しておき、この最新の秘密鍵、すなわち時刻情報のハッシュ値とCompressed-IMSIとを合成して、Padded-IMSIを生成しておく。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化アルゴリズムしたがって、生成されたPadded-IMSIに対して、最新の秘密鍵を用いて暗号化することで、暗号化したIMSIであるEncrypted-IMSIを生成することができる。
【００３６】
秘密鍵生成部１１２は、ＮＴＰサーバ１０３から得られた時刻情報を用いて秘密鍵を生成する部分であり、予め定められた周期で秘密鍵の生成を行い、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵のリストを、新たに生成した秘密鍵で更新する。なお、情報の秘匿性を考慮してある程度の周期で異なった秘密鍵を使用するようにし、古い秘密鍵でも復号化できるように、古い秘密鍵もある程度の期間、保持しておく。
【００３７】
また、仮識別子を示すPseudonymが、各ＡＡＡサーバ１０２で同一のものとなるように、ＮＴＰサーバ１０３で生成された時刻情報に基づいて秘密鍵を生成する。ここでは、時刻情報だけでは秘匿性に乏しいため、時刻情報のハッシュ値を秘密鍵とする。また、秘密鍵生成部１１２は、鍵を生成する周期とＷＬＡＮ制御部にてIMSIの暗号化若しくは復号化を実施する際に秘密鍵管理テーブルから最適な秘密鍵を取得する動作とは同期していない。
【００３８】
秘密鍵管理テーブル１１１は、秘密鍵と秘密鍵インデックスとを対応付けて記憶する。なお、この秘密鍵管理テーブル１１１は、標準規定にしたがって秘密鍵を複数保持可能とし、最大１６個の秘密鍵を保持することができる。よって、一定の払いし周期で新たな秘密鍵が１７個目として生成されると、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている一番古い秘密鍵が記憶されているエリアは、最新の秘密鍵で上書きされる。
【００３９】
ここで、秘密鍵管理テーブル１１１の具体的な構成について説明する。図５は、秘密鍵管理テーブル１１１の構成を示す概略図である。図５によると、秘密鍵管理テーブル１１１は、秘密鍵インデックスと秘密鍵とを対応付けて記憶している。ここでは、秘密鍵は時刻情報のハッシュ値としている。例えば、図６に示すように、秘密鍵管理テーブル１１１に、インデックス［０］に対応して、現在の時刻から１払い出し周期前の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶され、インデックス［１］に現在の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶され、インデックス［２］に現在の時刻から１５払い出し周期前の時刻情報から生成した秘密鍵が記憶されているものとする。このとき、新たな秘密鍵が生成されると、インデックス［２］に対応付けられている秘密鍵に、新たな秘密鍵が上書きされることになる。
【００４０】
加入者プロファイル記憶部１１３は、各移動端末の加入者情報を記憶する部分である。この加入者プロファイル記憶部１１３に記憶されている加入者情報に基づいて、ＷＬＡＮ制御部１１０は、認証処理を行うことができる。
【００４１】
つぎに、このように構成されたＡＡＡサーバ１０２の動作について説明する。図７は、秘密鍵を払い出すときのＡＡＡサーバ１０２の動作を示すシーケンス図である。ここでは、ＡＡＡサーバ１０２ｂとＡＡＡサーバ１０２ｃとの動作を示す。なお、ＡＡＡサーバ１０２ｂが、ＰＤＧ１０１にランダムに選択されたサーバであり、ＡＡＡ１０２ｃが、加入者情報を保持するＡＡＡサーバ１０２ｂにより指定されたサーバであるものとする。
【００４２】
ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃはともに、秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃを保持し、その秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃは、インデックス［０］に対応付けて最新の払い出した秘密鍵１を記憶する。上述したように、その秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび１１１ｃに夫々記憶されている秘密鍵１は、同じ時刻情報を用いて生成されたものであり、同じ秘密鍵を構成するものである。なお、インデックス［１５］には、１周期前に払い出した秘密鍵１６が記憶されている。
【００４３】
このとき、ＡＡＡサーバ１０２ｃのＷＬＡＮ制御部１１０は、外部の移動端末からのWLAN Registration要求を受けて、IMSI（IMSI-A）を受信する（Ｓ１０１）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１を参照して、最新の秘密鍵１および秘密鍵１の秘密鍵インデックス［０］を取得する（Ｓ１０２）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、IMSI（IMSI-A）からCompressed-IMSIを生成し、取得した秘密鍵（すなわち時刻情報のハッシュ値）を取得し、取得した時刻情報のハッシュ値をCompressed-IMSIに付加してPadded-IMSIを生成する。
【００４４】
そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、時刻情報のハッシュ値を含めたPadded-IMSIと取得した秘密鍵１とを暗号化アルゴリズムにしたがって暗号化を行い、Encrypted-IMSIを生成する（Ｓ１０３）。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化したEncrypted-IMSIと秘密鍵インデックス［０］とＴａｇとを結合したPseudonym-Aを生成する（Ｓ１０４）。ＷＬＡＮ制御部１１０は、生成したPseudonym-Aを移動端末に送信する（Ｓ１０５）。
【００４５】
その後、秘密鍵の払い出しの周期が経過すると、秘密鍵の更新が行われる。すなわち、ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃにおける秘密鍵生成部１１２では、ＮＴＰサーバ１０３から与えられた同一の時刻を用いて同一の秘密鍵が生成され、生成された秘密鍵はそれぞれの秘密鍵管理テーブル１１１ｂおよび秘密鍵管理テーブル１１１ｃに登録される（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。ここでは、一番古く更新されたインデックス［１］に対応する秘密鍵が更新され、秘密鍵２が新たに登録される。
【００４６】
その後、ＡＡＡサーバ１０２ｃのＷＬＡＮ制御部１１０では、外部の移動端末から認証の要求を受けて、IMSI（IMSI-B）を受信すると、秘密鍵管理テーブル１１１ｃを参照して最新の秘密鍵２および秘密鍵２に対応する秘密鍵インデックス［１］が取得される（Ｓ１１１）。
【００４７】
そして、ＷＬＡＮ制御部１１０では、受信したIMSI（IMSI-B）からCompressed-IMSIが生成され、さらにPadded-IMSIが生成され、生成されたPadded-IMSIと取得された秘密鍵２とは、暗号化アルゴリズムにしたがって暗号化され、Encrypted-IMSI（IMSI-B）が生成される（Ｓ１１２）。その後、ＷＬＡＮ制御部１１０では、生成されたEncrypted-IMSIと秘密鍵インデックス［１］とＴａｇとが結合され、Pseudonym-Bが生成され（Ｓ１１３）、移動端末に返信される（Ｓ１１４）。
【００４８】
このように、ＡＡＡサーバ１０２ｂおよびＡＡＡサーバ１０２ｃにおいては、ＮＴＰサーバ１０３からの同じ（または多少の誤差を含む）時刻情報を用いて秘密鍵を生成することで、秘密鍵を周期的に更新することができ、セキュリティを向上させることができる。
【００４９】
つぎに、ＡＡＡサーバ１０２ｃから払い出されたPseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作について説明する。図８は、Pseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作を示すシーケンス図である。
【００５０】
ＷＬＡＮ制御部１１０において、移動端末からWLAN Registration要求が受信され（Ｓ３０１）、この要求に含まれているPseudonym-Aが取り出され、分析される。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０において、Pseudonym-Aに含まれている秘密鍵インデックスおよび暗号化されたEncrypted-IMSIが取得される（Ｓ３０２）。ここでは、例えば、秘密鍵インデックス［０］およびIMSI-Aが取得される。
【００５１】
ＷＬＡＮ制御部１１０では、取得された秘密鍵インデックス［０］に基づいて、このインデックスに対応する秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵が取得される（Ｓ３０３）。そして、取得された秘密鍵１で暗号化されたEncrypted-IMSIが復号化され、Padded-IMSIが生成される。生成されたPadded-IMSIが、有効期限が切れた秘密鍵で復号化していないかがチェックされる（Ｓ３０４）。具体的は、復号して得られたPadded-IMSIに含まれている時刻情報のハッシュ値（すなわち秘密鍵）が、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている時刻情報のハッシュ値（秘密鍵）のいずれかと一致するか否かが判断される。ＷＬＡＮ制御部１１０において、一致していると判断された場合には、有効期限が切れたものではないと判断され、一致していない場合には、有効期限が切れたものであると判断される。
【００５２】
有効期限が切れておらず、IMSIが生成されたと判断された場合には、当該IMSIに対応する加入者情報を記憶するＡＡＡサーバ１０２のアドレスが展開され（Ｓ３０５）、そのアドレスが移動端末に送信される（Ｓ３０６）。Ｓ３０４において、有効期限が切れており、IMSIが生成されないと判断された場合には、移動端末にIMSIキーを要求する（Ｓ３０７）。この要求を受けた移動端末は、再度IMSIをＡＡＡサーバに送信し、IMSIに基づいた認証処理にて、Pseudonymを取得することになる。
【００５３】
以上の動作により、PseudonymからＡＡＡサーバのアドレスを移動端末に対して払い出すことができ、セキュリティを確保した認証処理を行うことができる。
【００５４】
つぎに、本実施形態のＡＡＡサーバ１０２の作用効果について説明する。本実施形態のＡＡＡサーバ１０２は、秘密鍵生成部１１２が予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成し、秘密鍵管理テーブル１１１は、生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、生成された秘密鍵が上記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている最新の秘密鍵を用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子（Padded-IMSI）を暗号化する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、暗号化されたEncrypted-IMSIおよび上記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子であるPseudonymを、移動端末に送信する。これにより、各ＡＡＡサーバにおいて同一の秘密鍵を用いて移動端末のIMSIを暗号化することができるため、セキュリティが向上する。
【００５５】
また、ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０は、移動端末から送信されたPseudonymに含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を秘密鍵管理テーブル１１１から取得し、取得された秘密鍵を用いてPseudonymを復号してIMSIを取得する。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、取得されたIMSIに基づいて、このIMSIで示される加入者の認証データを保持する他のＡＡＡサーバのアドレスを取得する。そして、ＷＬＡＮ制御部１１０は、取得されたアドレスを移動端末に送信する。これにより、時刻を用いて暗号化された識別子を用いて、移動端末に対して適切に認証処理を行わせることができる。
【００５６】
また、ＡＡＡサーバ１０２は、ＷＬＡＮ制御部１１０により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断し、秘密鍵が正当なものではないと判断した場合には、移動端末に対して再度IMSIの要求を行うことができる。すなわち、取得した秘密鍵に基づいてPseudonymを復号して、Padded-IMSIを生成し、このPadded-IMSIに含まれている時刻情報のハッシュ値に基づいて、秘密鍵管理テーブル１１１に同じハッシュ値が含まれているか否かが判断される。同じハッシュ値が含まれている場合には、秘密鍵が正当なものであると判断でき、同じハッシュ値が含まれていない場合には、秘密鍵が正当なものではないと判断できる。これにより、IMSIを復号できない場合でも呼損を生ずることがなく、適切に通信接続処理を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】、秘密鍵生成装置のネットワークシステムを示すシステム構成図である。
【図２】ＡＡＡサーバ１０２のブロック構成図である。
【図３】ＡＡＡサーバ１０２のハード構成図である。
【図４】Padded-IMSIが生成されるときの処理手順を示す模式図である。
【図５】秘密鍵管理テーブル１１１の構成を示す概略図である。
【図６】秘密鍵管理テーブル１１１に記憶されている秘密鍵の関係を示す概略図である。
【図７】秘密鍵を払い出すときのＡＡＡサーバ１０２の動作を示すシーケンス図である。
【図８】Pseudonymを用いてIMSIを導出するときの動作を示すシーケンス図である。
【図９】ＷＬＡＮを用いた通信システムにおける、WLAN Registrationの動作を示す概要図である。
【図１０】Encrypted-IMSIの生成処理を示す模式図である。
【図１１】Pseudonymの構成を示す模式図である。
【図１２】移動端末２００から通知されたキーが、Pseudonymの場合のWLAN registrationの概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１０…ＷＬＡＮ制御部、１１１…秘密鍵管理テーブル、１１２…秘密鍵生成部、１１３…加入者プロファイル記憶部、１０１…ＰＤＧ、１０２…ＡＡＡサーバ、１０３…ＮＴＰサーバ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、前記生成手段により生成された秘密鍵が前記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する秘密鍵記憶手段と、
前記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化手段により暗号化された識別子および前記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、前記移動端末に送信する仮識別子送信手段と、
を備える秘密鍵生成装置。
【請求項２】
前記移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を前記秘密鍵記憶手段から取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する復号手段と、
前記復号手段により取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得するアドレス取得手段と、
前記アドレス取得手段により取得されたアドレスを前記移動端末に送信するアドレス送信手段と、
を備える請求項１に記載の秘密鍵生成装置。
【請求項３】
前記取得手段により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、前記移動端末に対して再度識別子の要求を行う要求手段と、
を備える請求項２に記載の秘密鍵生成装置。
【請求項４】
予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成ステップと、
前記生成ステップにより生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を秘密鍵記憶手段に順次記憶させるとともに、前記生成ステップにより生成された秘密鍵が前記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次秘密鍵記憶手段に記憶させる秘密鍵記憶ステップと、
前記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化ステップと、
前記暗号化ステップにより暗号化された識別子および前記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、前記移動端末に送信する仮識別子送信ステップと、
を備える秘密鍵生成方法。
【請求項１】
予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を順次記憶するとともに、前記生成手段により生成された秘密鍵が前記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次記憶する秘密鍵記憶手段と、
前記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化手段により暗号化された識別子および前記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、前記移動端末に送信する仮識別子送信手段と、
を備える秘密鍵生成装置。
【請求項２】
前記移動端末から送信された仮識別子に含まれているインデックス情報が示す秘密鍵を前記秘密鍵記憶手段から取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された秘密鍵を用いて仮識別子を復号して識別子を取得する復号手段と、
前記復号手段により取得された識別子に基づいて、当該識別子で示される加入者の認証データを保持する認証装置のアドレスを取得するアドレス取得手段と、
前記アドレス取得手段により取得されたアドレスを前記移動端末に送信するアドレス送信手段と、
を備える請求項１に記載の秘密鍵生成装置。
【請求項３】
前記取得手段により取得された秘密鍵が正当なものであるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により、秘密鍵が正当なものではないと判断された場合には、前記移動端末に対して再度識別子の要求を行う要求手段と、
を備える請求項２に記載の秘密鍵生成装置。
【請求項４】
予め定められた周期ごとに、時刻を示す時刻情報を用いて秘密鍵を生成する生成ステップと、
前記生成ステップにより生成された秘密鍵を予め定められた個数の秘密鍵を秘密鍵記憶手段に順次記憶させるとともに、前記生成ステップにより生成された秘密鍵が前記予め定められた個数以上生成された場合には、一番古く生成された秘密鍵に上書きをして順次秘密鍵記憶手段に記憶させる秘密鍵記憶ステップと、
前記秘密鍵記憶手段に記憶されている秘密鍵の一つを用いて、移動端末から送信される加入者を示す識別子を暗号化する暗号化ステップと、
前記暗号化ステップにより暗号化された識別子および前記暗号化に使用された秘密鍵を示すインデックス情報を含んだ仮識別子を生成し、前記移動端末に送信する仮識別子送信ステップと、
を備える秘密鍵生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２８１８９２（Ｐ２００７−２８１８９２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５５８４（Ｐ２００６−１０５５８４）
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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