移動通信システムの認証キー生成方法
本発明は移動通信システムの認証キー生成方法に関するものである。移動通信システムで、端末と基地局の間に認証が成功した後、認証キーを生成する時、認証キー生成回数を示す値を利用して認証キーを生成する。その後、端末と基地局は所定の手続を通じて同一認証キー及び認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する。このような認証キー生成方法を通じて端末と基地局の間に互いに送受信されるメッセージに対する認証機能を効率的に支援して悪意のある使用者による反復攻撃に対して強力に防御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信システムの認証に関し、さらに詳しくは、移動通信システムで認証された端末に対する認証キーを生成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線携帯インターネットサービスを含む移動通信システムでは安全にサービスを提供するために端末に対する権限検証及び認証手続を行う。このような機能は移動通信サービスの安全性及び網の安定性のために必要な基本的な要求事項として台頭している。最近には、より強力な保安性を提供する保安キー管理プロトコルであるＰＫＭｖ２（ＰｒｉｖａｃｙＫｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２）が提案された。ＰＫＭｖ２では端末と基地局を相互認証するＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）基盤認証方式と上位認証プロトコルを利用するＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証方式を多様に組み合わせて端末または基地局に対する装置認証、そして使用者認証まで行うことができる。
【０００３】
このような認証方法では端末または基地局に対する装置認証や使用者認証を成功的に行った後、認証キーを生成する。しかし、従来の認証キー生成方法は移動通信システムで制御メッセージ認証機能と反復攻撃（Ｒｅｐｌａｙ ａｔｔａｃｋ）防御機能を効率的に支援できないという問題を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明が目的とする技術的課題は、移動通信システムで端末と基地局の間に送受信されるメッセージに対する効率的な認証のための認証キー生成方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明が目的とする技術的課題は、悪意のある反復攻撃に対応できる認証キー生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するための本発明の特徴による認証キー生成方法は移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末と基地局が互いに協議した認証方式に相当する認証手続の遂行によって認証キー生成のための少なくとも１つの基本キーを獲得する段階；認証キー生成回数値を決める段階；及び前記基本キーと認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階を含む。
【０００７】
前記認証キーを生成する段階は、前記基本キーに基づいて所定の演算を行って入力キーを生成する段階端末識別子、基地局識別子、前記認証キー生成回数値、そして所定のストリング文字を入力データとして設定する段階；及び、前記入力キーと入力データに基づいてキー生成アルゴリズムを行って認証キーを生成する段階を含むことができる。
【０００８】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、基地局が認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーを獲得する段階；前記基地局が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ（ＳＡ−Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）試行メッセージを端末に伝送する段階；前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信した端末から、前記端末が獲得した認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを受信する段階；及び、前記基地局がＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを端末に伝送して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含む。
【０００９】
本発明の他の認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末が基地局から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信する段階；前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを前記基地局に伝送する段階；及び、前記端末が基地局からＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを受信して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含む。
【００１０】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末が認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階；前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを基地局に伝送する段階；前記ＲＮＧ要請メッセージを受信した基地局から前記基地局が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを受信する段階；及び前記ＲＮＧ応答メッセージ受信によって前記端末は基地局と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含む。
【００１１】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、基地局が前記端末から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを受信する段階；前記基地局が自分が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを生成する段階；及び前記基地局が前記ＲＮＧ応答メッセージを前記端末に伝送して前記端末と基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含む。
【００１２】
このような認証キー生成方法で、基地局または端末が所定のメッセージを受信すると、前記受信されたメッセージに含まれているメッセージ認証コードと自体的に生成したメッセージ認証コードの同一性を判断する段階；前記メッセージ認証コードが同一な場合、前記受信されたメッセージが適法なメッセージであることを判断する段階；前記受信されたメッセージに含まれた認証キー生成回数値と自体的に保有している認証キー生成回数値の同一性を判断する段階；及び前記認証キー生成回数値が互いに同一である場合、前記基地局と端末が同一な認証キー生成回数値を共有していることを判断する段階をさらに含むことができる。
【００１３】
また、前記メッセージに含まれる前記メッセージ認証コードは基地局または端末が自体的に生成した認証キーを基本として生成されるメッセージ認証キーに基づいて生成されるコードであり得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によると、移動通信システムでより安全で強力な認証キーを生成することができ、具体的に次のような効果が提供される。
【００１５】
第１に、端末と基地局の間の伝送される制御メッセージに対する反復攻撃を防御するために使用されるＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが超過した時、不要な再認証手続を行わずに認証キーを更新することができる。
【００１６】
第２に、端末が同一な基地局からサービスの提供を受けていて、同一なＰＡＫまたはＰＭＫを持っているとしても新たな認証キーを生成することができる。
【００１７】
第３に、端末と基地局の間に伝送される制御メッセージに対する認証機能だけでなく悪意のある使用者からの反復攻撃にも防御できる機能を完璧に支援することによって、システム次元で安定した運用と性能向上をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では添付した図面を参照して本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多用で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限られない。図面で本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略した。
【００１９】
また、ある部分がある構成要素を‘含む’とする時、これは特に反対になる記載のない限り他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態による移動通信システムのネットワーク連結構造を概略的に示す図面である。
【００２１】
移動通信システムは基本的に加入者端末（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、説明の便宜上“端末”と言う）１０、基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、以下、便宜上“２０”を代表番号として記載する）、前記基地局と接続されたルーター（３０、３１）、そしてルーター（３０、３１）に接続されて加入者端末１０に対する認証キーを管理する認証キー生成装置（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）４０を含む。認証キー生成装置４０は認証サーバー（ＡＡＡ：Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｅｒ、図示せず）と連係して本発明の実施形態による認証関連キーを生成、維持及び管理する。認証キー生成装置４０はルーター（３０、３１）に含まれる形態で実現され、またはルーター（３０、３１）とは独立的な形態など、多様な形態で実現される。
【００２２】
端末１０と基地局（２０、２１）は通信を始めながら端末１０に対する認証のための認証方式を交渉し、交渉結果によって選択した認証方式によって認証手続を行う。本発明の実施形態による端末１０と基地局（２０、２１）の間に行われる認証政策はＰＫＭｖ２による認証政策等に基づくが、必ずこれに限定されるわけではない。ＰＫＭｖ２による認証政策にはＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）基盤認証方式、ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証方式、そして認証されたＥＡＰ基盤認証方式の組み合わせによって多様な類型の認証方式が存在する。
【００２３】
本発明の実施形態では端末及び基地局に対する装置認証または使用者認証を行うためにＲＳＡ基盤認証方式とＥＡＰ基盤認証方式を支援する。図２は本発明の実施形態で使用される認証関連情報を示す表である。特に、図２はＩＥＥＥ８０２．１６ワイヤレスＭＡＮシステムに基づく無線携帯インターネットシステムで定義する認証関連情報を示したテーブルである。
【００２４】
ＲＳＡ基盤認証手続を成功的に行うと、端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー（ＡＫ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）生成のための基本キーであるＰＡＫ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）、ＰＡＫ一連番号（ＰＡＫ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ）、そしてＰＡＫ有効時間（ＰＡＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）を共有する。ＰＡＫは端末と認証キー生成装置が安全に共有する基本キーであり、ＰＡＫ一連番号はＰＡＫを識別する番号であり、ＰＡＫ有効時間は当該ＰＡＫが認証キー生成に使用される有効な時間を示す。
【００２５】
また、ＥＡＰ基盤認証手続を成功的に行うと、端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成のための基本キーであるＰＭＫ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）、ＰＭＫ一連番号（ＰＭＫ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ）、そしてＰＭＫ有効時間（ＰＭＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）を共有する。ＰＭＫは端末と認証キー生成装置が安全に共有する基本キーであり、ＰＭＫ一連番号はＰＭＫを識別する番号であり、ＰＭＫ有効時間は当該ＰＭＫが認証キー生成に使用される有効な時間を示す。
【００２６】
ＲＳＡ基盤認証手続またはＥＡＰ基盤認証手続を通じて共有するＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて端末１０と認証キー生成装置４０は認証キーを生成する。特に、基地局２０は認証キー生成装置４０からＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて生成される認証キーの提供を受ける。基地局２０の提供を受けた認証キーは端末１０と共有する認証キーである。
【００２７】
端末１０と認証キー生成装置４０はまたＰＡＫ一連番号またはＰＭＫ一連番号に基づいて認証キー一連番号（ＡＫ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を生成する。さらに、ＰＡＫ有効時間またはＰＭＫ有効時間の中で最小の有効時間を認証キー有効時間（ＡＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）と定義して使用する。一方、認証キー生成装置４０は認証キーと認証キー一連番号、そして認証キー有効時間を基地局２０に伝達して認証の時に使用できるようにする。
【００２８】
また、端末１０と基地局２０は前記認証キーと認証キー一連番号を持って認証キー識別子ＡＫＩＤを生成する。
【００２９】
端末基本機能交渉手続を通じて端末１０と基地局２０の間のメッセージ認証機能を行うために使用するメッセージ認証方式（ＭＡＣ ｍｏｄｅ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｅ）を決める。この時、決められたメッセージ認証方式に応じてメッセージ認証コード方式でＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）またはＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）が決められる。端末１０と基地局２０はＣＭＡＣとＨＭＡＣのうちの少なくとも１つのメッセージ認証コード方式を使用して制御メッセージに対する認証機能を支援する。
【００３０】
メッセージ認証コードを生成するために上向メッセージ認証キー（ＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＵまたはＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕ）と下向メッセージ認証キー（ＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＤまたはＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄ）が使用されるが、このような上向／下向メッセージ認証キーは上述したように認証手続遂行の後に得られる認証キー（ＡＫ）に基づいて導出される。
【００３１】
特に、制御メッセージ認証機能を行うためにＣＭＡＣを使用する場合、制御メッセージに対する認証機能だけでなく、反復攻撃防御機能を支援するためにカウンターを使用する。このようなカウンターを“ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）”と命名する。
【００３２】
ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）は端末１０から基地局２０への上向リンクに対する上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿Ｕ）と、基地局２０から端末１０への下向リンクに対する下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿Ｄ）からなる。ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）は新たな認証キーが生成されるたびにその値が初期値（例えば“０”）にリセットされ、端末１０または基地局２０は新たな制御メッセージを作って相対ノードに伝送するたびにカウントされる値を所定値（例えば、＋１）だけ増加させる。
【００３３】
一方、端末１０と基地局２０は送受信されるメッセージに、当該メッセージに対する反復攻撃を防止するためにＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）を含めて伝送する。端末１０と基地局２０はそれぞれＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）を独立的に管理する。そして、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）が含まれたメッセージを受信した受信側では前記メッセージに含まれたＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）と既に貯蔵されていたＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）との関係によって前記メッセージが反復攻撃を受けたかどうかを判断する。例えば、端末１０または基地局２０は最近受信した制御メッセージに相当するＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを貯蔵し、新たに受信した制御メッセージに相当するＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが既に貯蔵したＣＭＡＣパケットナンバーカウンターより小さいか同一な値であれば新たに受信した制御メッセージが反復攻撃を受けたことと判断して当該メッセージを廃棄処理する。したがって、制御メッセージに対する認証機能だけでなく反復攻撃防御機能も支援する。
【００３４】
次に、上述した多様なキーを利用してメッセージを送受信する場合について説明する。
図３は移動通信システムのハンドオーバーを行う時、端末と基地局の間で制御メッセージが送受信される手続を示す流れ図である。特に、図３は従来の移動通信システムで端末１０が第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーする時、前記キーを利用して制御メッセージを送受信する場合を示す流れ図である。
【００３５】
移動通信システムで支援する認証政策によって端末１０、第１基地局２０、第２基地局２１、認証キー生成装置４０、そして認証サーバーは端末装置または基地局装置に対する認証または使用者認証を行い、初期接続手続を完了する（Ｓ１０）。
【００３６】
認証政策によって端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成のための基本キーであるＰＡＫまたはＰＭＫを共有し、ＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて認証キーＡＫ1と認証キー一連番号及び認証キー有効時間を導出する。認証キーを生成する方法としては、例えば、ＰＡＫとＰＭＫの論理和演算による結果値が入力キーとして使用され、端末ＭＡＣアドレスと基地局識別子、そして所定のストリング文字の組み合わせが入力データとして使用される。このような入力データと入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行って所定のデータを獲得し、このようなデータを認証キーとして使用することができる。
【００３７】
認証キー生成装置４０は認証キーＡＫ1、これに関する認証キー一連番号、そして認証キー有効時間を含む情報を現在のサービング基地局として機能する第１基地局２０に伝送する。その後、端末１０と第１基地局２０は認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間に基づいて第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成し、これを共有する。認証キー関連情報では上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが含まれることもある。
【００３８】
第１認証キー関連情報に含まれる上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値をそれぞれ“０”に設定する（Ｓ１１）。端末と基地局はメッセージ認証コード方式でＣＭＡＣを利用して送受信される制御メッセージに対する認証を行い、制御メッセージに上向または下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値を含めて伝送することによって、反復攻撃に対する防御機能を支援する。
【００３９】
その後、端末１０と第１基地局２０の間で最近送受信された制御メッセージに相当する上／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの最大値がそれぞれ１０００と１５００であると仮定する（Ｓ１２）。
【００４０】
一方、端末１０が現在サービスの提供を受けている第１基地局２０との無線チャンネル環境悪化によって無線チャンネル環境の良い新たな目的基地局である第２基地局２１からサービスの提供を受けようとする場合、ハンドオーバー手続を基地局（２０、２１）と認証キー生成装置４０を通じて行う（Ｓ２０）。ハンドオーバー手続は一般に公知された技術であるために、ここでは詳細な説明を省略する。ハンドオーバー手続が成功的に完了すると、端末１０と直前サービス基地局である第１基地局２０は第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。
【００４１】
端末１０がハンドオーバーした目的基地局である第２基地局２１と直前サービス基地局である第１基地局２０が同一な認証キー生成装置４０が管理する移動領域に存在しているので、端末１０と認証キー生成装置４０はＰＡＫまたはＰＭＫを更新する必要がない。しかし、認証キーを生成する場合には基地局識別子が入力データとして使用されるために、同一なＰＡＫまたはＰＭＫの論理和結果値が入力キーとして使用されるとしても認証キーを更新しなければならない。したがって、ハンドオーバーが完了した後に端末１０と認証キー生成装置４０は第２基地局２１の基地局識別子を含む複数情報を利用して認証キーを新たに生成し、認証キー一連番号と認証キー有効時間も新たに生成する。特に、認証キー生成装置４０は生成した認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間を現在のサービス基地局として機能する第２基地局２１に伝送する。
【００４２】
端末１０と第２基地局２１は認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間を持って第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成し、これを共有する。ここでも同様に、第２認証キー関連情報に属する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値をそれぞれ０に設定する（Ｓ２１）。その後、端末１０と第２基地局２１の間に最近送受信された制御メッセージに相当する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの最大値がそれぞれ２０００と２５００であると仮定する（Ｓ２２）。
【００４３】
このように端末１０が第２基地局２１を通じてサービスを受けている状態で、再び無線チャンネル環境の悪化によって直前第１基地局２０にハンドオーバーを行うことができる。この場合、端末１０はハンドオーバー手続を基地局（２０、２１）と認証キー生成装置４０を通じて行う（Ｓ３０）。
【００４４】
第１基地局２０が直前サービス基地局の第２基地局２１と同一な認証キー生成装置領域内に存在しているために、端末と認証キー生成装置４０はＰＡＫまたはＰＭＫを更新する必要がなく、第１基地局の識別子を含む複数情報に基づいて認証キーを再生成する。認証キー生成装置４０によって生成された認証キー、認証キー一連番号及び認証キー有効時間は第１基地局２０に提供される。
【００４５】
この時、生成した認証キーは端末１０が初期接続手続（Ｓ１０）を通じて第１基地局２０と共有した第１認証キーと同一な認証キーである。つまり、端末１０と第１基地局２０が生成した認証キー関連情報は前記端末初期接続手続を通じて端末と第１基地局２０が共有した第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔと同一な情報である。この場合にも同様に、認証キー生成によって第１認証キー関連情報に属する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値がそれぞれ０に設定される（Ｓ３１）。
【００４６】
しかし、この時点から端末１０と基地局２０は悪意のある使用者から反復攻撃を受けることがある。例えば、悪意のある使用者が端末の初期接続手続（Ｓ１０）を完了した後、端末１０と第１基地局２０の間で送受信される制御メッセージを全て貯蔵したと仮定する。もちろん、これらの制御メッセージはメッセージ認証コード方式であるＣＭＡＣと上向または下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを含んでいる。
【００４７】
このような状態で第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーした端末が再び第１基地局２０へハンドオーバーする場合、悪意のある使用者が前記貯蔵した約１５００個の制御メッセージを下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが０から１５００になるまで端末１０に伝送しても、端末１０はこのようなメッセージを適法な基地局から伝送を受けたメッセージと見なして、これに対する応答をする。また、悪意のある使用者が前記貯蔵した約１０００個の制御メッセージを上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが０から１０００になるまで基地局２１に伝送しても、基地局２０はこれらメッセージを適法な端末から伝送を受けたメッセージと見なして、これに対する応答をする。このような反復攻撃によるメッセージは廃棄処理されなければならない（Ｓ３２）。
【００４８】
このように、端末と基地局の間に送受信される制御メッセージにＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを含めて伝送しても悪意のある使用者からの反復攻撃を受けることがある。反復攻撃を受けると、当該端末と基地局の誤動作を招き、攻撃対象が広くなるとシステムの性能低下を引き起こす。
【００４９】
したがって、本発明の実施形態では端末と基地局の間に送受信される制御メッセージに対する認証機能と反復攻撃防御機能を完璧に支援する多様な手続を行うことができる。また、本発明の実施形態では端末と基地局が共有する認証キーを強力で効率的に生成する。つまり、認証キーだけでなく認証キー関連情報に安全性を提供することによって、端末と基地局の間に伝送される制御メッセージ自体に対する認証機能だけでなく、悪意のある使用者からの反復攻撃に対する防御機能を完璧に支援させる。したがって、システムの安定した運用と性能向上が引き起こされる。
【００５０】
次に、本発明の実施形態による認証キー生成方法について具体的に説明する。
図４は本発明の実施形態による認証キー生成方法の流れを示す図面である。
【００５１】
無線携帯インターネットシステムのような移動通信システムではサービス事業者の認証政策によって多様な認証手続を行う。認証手続遂行によって認証キー生成のための基本キーが獲得され、このような基本キーと端末または基地局に関する複数の情報を利用して認証キーを生成する。
【００５２】
複数の基本キーは上述したようにＲＳＡ認証方式またはＥＡＰ認証方式手続を行った後に得られるＰＡＫまたは／及びＰＭＫを使用することができ、端末に関する情報としては端末識別子、基地局に関する情報としては基地局識別子などが使用される。ここでは端末識別子として端末のＭＡＣアドレスが使用されるが、必ずこれに限定されることではない。
【００５３】
本発明の実施形態ではキー生成アルゴリズムを利用して認証キーを生成するが、この場合、基本キーから得られる値を入力キーとして使用し、端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、そして認証キー生成回数値を含むデータを入力データとして使用する。入力データとしては端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、認証キー生成回数値、その他にも所定のストリング文字、例えば“ＡＫ”というストリング文字を互いに連結したデータが使用される。
【００５４】
具体的に図４に示されているように、端末１０と認証キー生成装置４０は所定の認証手続を行った後に認証キー生成のための基本キーを互いに共有する（Ｓ１００）。基本キーに対して所定の演算を行って得られる結果値を入力キーとして設定し（Ｓ１１０）、端末ＭＡＣアドレスと基地局識別子、認証キー生成回数値、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとして設定する（Ｓ１２０）。
【００５５】
認証キー生成回数値は端末１０と認証キー生成装置４０が認証キーを新たに生成する回数を示す値である。認証キーを新たに生成する場合としては端末と基地局の間の最初認証手続を行う時、再認証手続を行う時またはＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを超えた時、ハンドオーバー手続に成功した時、ハンドオーバーを取り消した時、端末位置更新の時またはドロップ手続を行った時などがある。
【００５６】
次に、入力データをキー生成アルゴリズムに適用させ、前記入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行う。キー生成アルゴリズムによって得られた結果データを認証キーとして使用する（Ｓ１３０）。ここで、キー生成アルゴリズムとしてＣＭＡＣアルゴリズムを利用する“Ｄｏｔ１６ＫＤＦ”を使用することができるが、これに限定されない。
【００５７】
このような本発明の実施形態による認証キー生成方法をＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続を行う場合に適用させることを例として説明する。
【００５８】
図５は、ＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続を行う認証方法において本発明の実施形態による認証キー生成方法を適用した場合の流れ図である。
【００５９】
ＲＳＡ基盤認証手続が成功的に完了すると、図５でのように端末１０と認証キー生成装置４０はｐｒｅ−ＰＡＫ（例：２５６ビット）を共有する（Ｓ２００）。このｐｒｅ−ＰＡＫは認証キー生成装置４０でランダムに生成してもよい。この場合、認証キー生成装置４０は端末公開キーを持ってｐｒｅ−ＰＡＫを暗号化して端末１０に伝達する。この暗号化されたｐｒｅ−ＰＡＫは前記端末公開キーと対になる秘密キーのみを持つ端末のみが解読できる。
【００６０】
端末１０と認証キー生成装置４０はｐｒｅ−ＰＡＫを入力キーとし、端末ＭＡＣアドレス（ＳＳ＿ＭＡＣ＿Ａｄｄｒｅｓｓ）と基地局識別子ＢＳＩＤ、そして“ＥＩＫ＋ＰＡＫ”というストリング文字を入力データとし、キー生成アルゴリズムを行って結果データを得る（Ｓ２１０）。
【００６１】
結果データで所定ビット、例えば、３２０ビットを切り出して、切り出したデータの中で所定ビット、例えば、上位１６０ビットをＥＩＫ（ＥＡＰ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｋｅｙ）として使用し、残りビット、例えば、下位１６０ビットをＰＡＫとして使用する（Ｓ２２０）。
【００６２】
一方、ＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続が成功的に完了すると、上位ＥＡＰ認証プロトコル特性によって端末１０と認証キー生成装置４０は５１２ビットのＭＳＫ（Ｍａｓｔｅｒ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）を共有する（Ｓ２３０）。ＭＳＫを共有する場合、端末１０と認証キー生成装置４０はＭＳＫの所定ビット、例えば、上位１６０ビットを切り出す。そして、切り出した１６０ビットデータをＰＭＫとして使用する（Ｓ２４０〜Ｓ２５０）。
【００６３】
上述したように得られたＰＡＫとＰＭＫを所定の演算、例えば排他的論理和（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）演算し、その結果として得られる結果値を入力キーとして設定する。そして、前記端末ＭＡＣアドレス（ＳＳ＿ＭＡＣ＿Ａｄｄｒｅｓｓ）と基地局識別子ＢＳＩＤ、認証キー生成回数値（ＡＫＧｅｎｅｒａｔｅｄＮｕｍｂｅｒ）、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとし、前記入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行う。キー生成アルゴリズムによって得られた結果データで所定ビット、例えば、上位１６０ビットを切り出し、切り出したビットのデータを認証キーＡＫとして使用する（Ｓ２６０〜Ｓ２７０）。
【００６４】
その他にも本発明の実施形態による認証キー生成方法はＲＳＡ基盤認証手続のみを行って基本キーとしてＰＡＫのみを獲得した場合や、あるいはＥＡＰ基盤認証手続のみを行って基本キーとしてＰＭＫのみを獲得した場合にも適用することができる。この場合にはＰＡＫまたはＰＭＫのみを入力キーとし、端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、認証キー生成回数値、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとしてキー生成アルゴリズムを行う。そして、得られる結果データで所定ビットを認証キーＡＫとして使用する。また、本発明の実施形態による認証キー生成方法はＲＳＡ基盤認証手続を行った後に認証されたＥＡＰ基盤認証手続を行う場合にも適用できる。この場合には前記図５に示された過程を通じて認証キーが生成できる。
【００６５】
上述した方法によって認証キーが生成される回数に基づいて認証キーが生成され、体系的な構造を有しながら反復攻撃に対する防御機能を支援できる強力な認証キーが生成できる。特に、このような認証キーと認証キー生成回数値に基づいて制御メッセージ送受信が行われることによって、認証キー生成に関与しない悪意のある使用者の反復攻撃に対する強力な防御が行われる。
【００６６】
制御メッセージに対する認証を行いながら反復攻撃に対する防御機能を支援するためには、上述したように生成された認証キーを効率的に運営しなければならず、特に認証キー生成回数値フィールドを正しく運用しなければならない。
【００６７】
認証キー生成回数値は端末１０と認証キー生成装置４０でそれぞれ管理され、前記ノードで認証キーを生成するたびに認証キー生成回数値を所定値（例えば＋１）だけ増加させる。また、第１認証キーを生成する時、認証キー生成回数値は初期値、例えば１を有する。認証キー生成装置４０は認証キーを生成するたびに生成された認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び認証キー生成回数値を基地局２０に伝達する。
【００６８】
端末１０と基地局２０は新たな認証キーを更新するたびに認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び認証キー生成回数値を正しく共有したかどうかを確認する必要性がある。
【００６９】
本発明の実施形態では、端末と基地局の間に行われる３ｗａｙＳＡ−ＴＥＫ（ＳＡ−Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）手続を通じて認証キーだけでなく認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。または、端末と基地局の間に行われるＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ（ｒａｎｇｉｎｇ−ｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｓｐｏｎｓｅ）手続を通じて認証キーだけでなく認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。
【００７０】
例えば、端末と基地局の間の最初認証手続を行う時、再認証手続を行う時またはＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを超えた時に認証キーを更新する場合、３ｗａｙＳＡ−ＴＥＫ手続を通じて認証キー及び認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。また、ハンドオーバー手続が成功した時、位置更新の時またはドロップ手続を行う時に認証キーを更新する場合、ＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ手続を通じて認証キー及び認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。
【００７１】
実施例
次に、本発明の実施例による方法によって認証キーを生成しながら追加的に生成された認証キーに関する情報を確認する認証キー生成方法について説明する。以下に記述する各実施例による認証キー生成方法は基本的に図４に記述された方法で認証キーを生成する。
【００７２】
まず、端末の初期ネットワーク接続手続を行った後、認証が行われた後に再認証が発生した場合に行われる。
【実施例１】
【００７３】
本発明の第１実施例による認証キー生成方法について説明する。
図６は本発明の第１実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
端末１０は基地局２０、認証キー生成装置４０、そして認証サーバー（図示せず）と連動してシステムの初期接続手続を行う（Ｓ３００）。
【００７４】
初期接続手続に含まれた認証手続（例えば、ＲＳＡ基盤認証手続またはＥＡＰ基盤認証手続など）が成功的に完了すると、端末１０と認証キー生成装置４０は図５に示された方法によって第１認証キーＡＫ1を生成し、これに伴う認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。この場合、当該端末に対して第１認証キーを生成したために認証キー生成回数値は初期値、例えば“１”に設定され、このような認証キー生成回数値に基づいて第１認証キーＡＫ1が生成される（Ｓ３００）。認証キー生成装置４０はこのように生成された第１認証キーＡＫ1、認証キー一連番号ＡＫＳＮ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）、認証キー有効時間及び１に設定された認証キー生成回数値（ＡＫＧｅｎｅｒａｔｅｄＮｕｍｂｅｒ）を基地局２０に伝送する（Ｓ３１０）。
【００７５】
基地局２０は認証キー生成装置４０から提供を受けた認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が端末１０が保有していることと同一であるかどうかを確認するために下記のようにＳＡ−ＴＥＫ手続を行う。
【００７６】
まず、基地局２０はＳＡ−ＴＥＫ手続開始を通知するために一名“ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを端末１０に伝送する（Ｓ３２０）。ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージは認証キー一連番号、認証キー生成回数値（ここでは０×０１）、そして制御メッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含む。ここで、メッセージ認証コードは第１認証キーＡＫ1を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したものである。
【００７７】
ここではメッセージ認証コード方式としてＣＭＡＣを使用する。したがって、制御メッセージにＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが含まれる。しかし、その他にもメッセージ認証コード方式でＨＭＡＣを使用することができ、この場合には制御メッセージにＨＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが含まれる。認証キー（ここではＡＫ1）を持ってメッセージ認証コードを生成する時に使用されるメッセージ認証キー（上向メッセージ認証キー（ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＵまたはＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕ）と下向メッセージ認証キー（ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＤまたはＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄ）を生成することができる。このようなメッセージ認証キーとＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージでＣＭＡＣを除いた他のパラメターをメッセージハッシュ関数に適用させてメッセージ認証コードを生成する。
【００７８】
一方、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを受信した端末１０はメッセージに含まれたメッセージ認証コードのＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証を行う。
【００７９】
例えば、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージでＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを除いた他のパラメターをメッセージハッシュ関数に適用させて新たなＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを生成する。そして、新たに生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが同一である場合、メッセージ認証が成功したことと見なし、同一でない場合にはメッセージ認証が失敗したことと見なす。
【００８０】
メッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔに基づくメッセージ認証が成功した場合、端末１０は受信したＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれた認証キー生成回数値と端末自分が持っている認証キー生成回数値の同一性を確認する。前記回数値が互いに同一であると端末１０は基地局２０と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していると見なし、その後、前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに基づいて所定の処理を行う。しかし、前記回数値が互いに同一でない場合にはメッセージ認証が失敗したことと見なして、前記受信されたＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを廃棄処理する。ここでは、メッセージ認証コードの同一性確認を行った後、認証キー生成回数値の同一性確認を行ったが、必ずこのような順に限定されるわけではない。
【００８１】
このように本発明の実施例では受信されるメッセージに含まれたメッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと認証キー生成回数値、自体的に生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと保有していた認証キー生成回数値との同一性を判断する過程を“認証キー同一性確認過程”と総称する。そして、その後、必要に応じて上述したように同一に行われる認証キー同一性確認過程については詳細な説明を省略する。
【００８２】
この後、端末１０は“ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージ”に対する応答として一名“ＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを基地局２０に伝送する（Ｓ３３０）。ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージには端末が保有した第１認証キーを通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したメッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと１に設定された認証キー生成回数値が含まれている。
【００８３】
ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを受信した基地局２０は、端末１０で行った認証キー同一性確認過程と同様にメッセージ認証コード及び認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証を行い、端末と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有しているかどうかを判別する。
【００８４】
“ＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージ”を成功的に受信した基地局２０は一名“ＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを端末１０に伝送する。この場合、単純確認次元でメッセージ認証遂行のためのメッセージ認証コードと認証キー生成回数値をＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含ませる（Ｓ３４０）。
【００８５】
端末１０が適法のＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信するとＳＡ−ＴＥＫ手続が完了し、端末１０と基地局２０は新たな認証キーＡＫ1と更新された認証キー生成回数値（００ｘ１）が完璧に共有されたと見なす。この場合にも端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに対して認証キー同一性確認過程を行い、前記過程が成功した場合にＳＡ−ＴＥＫ手続が完了する。
【００８６】
その後、初期認証手続を通じて端末と基地局が持っているＰＡＫまたはＰＭＫの有効時間が満了すると、当該ＰＡＫまたはＰＭＫを更新する再認証手続を行う（Ｓ３５０）。
【００８７】
再認証手続が成功的に完了すると端末と認証キー生成装置４０は当該端末に対して従来認証キー生成回数値を所定の値、例えば＋１増加させて“２”に設定する。そして、増加した認証キー生成回数値に基づいて第２認証キーを生成し、また認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。認証キー生成装置４０は再認証手続によって生成された第２認証キーＡＫ2、認証キー一連番号（０ｘ０４）、認証キー有効時間及び２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）を基地局２０に伝送する（Ｓ３６０）。
【００８８】
その後、基地局２０と端末１０は上述した段階（Ｓ３２０〜Ｓ３４０）のようにＳＡ−ＴＡＫ手続を行って、互いに保有している認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が互いに同一であるかどうかを確認する（Ｓ３７０〜Ｓ３９０）。ＳＡ−ＴＥＫ手続遂行によって端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完璧に受信すると、端末１０と基地局２０は新たな認証キーＡＫ2と更新された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が完全に共有されたと見なす。
【００８９】
一方、端末が同一な基地局から継続してサービスの提供を受けて同一なＰＡＫまたはＰＭＫを持っていても、ＰＡＫまたはＰＭＫに対する有効時間が満了する前までは必要であるたびに新たな認証キーを生成することができる。このように新たな認証キー生成による再認証が行われると、本発明の実施例によって上述したように端末と基地局が新たな認証キー及び認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する手続を行う。その結果、認証キー及び認証キー関連情報は反復攻撃に対して強力な体系を備える。
【００９０】
次に、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過が発生した場合に行われる、本発明の第２実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは前記第１実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【実施例２】
【００９１】
図７は本発明の第２実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
初期接続手続に含まれた認証手続が成功的に完了すると端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成回数値を初期値、例えば“１”に設定し、これに基づいて第１認証キーＡＫ1を生成する。そして、認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する（Ｓ５００）。
【００９２】
次の基地局２０は認証キー生成装置４０から提供を受けた認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が端末１０が保有していることと同一であるかどうかを確認するために、前記第１実施例のようにＳＡ−ＴＡＫ手続を行う（Ｓ５１０〜Ｓ５４０）。ＳＡ−ＴＡＫ手続の遂行によって端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完全に受信すると、端末１０と基地局２０は認証キーＡＫ1と更新された認証キー生成回数値（０ｘ０１）が完璧に共有されたと見なす。
【００９３】
その後、端末１０と基地局２０は所定の手続による制御メッセージを互いに送受信する。端末１０と基地局２０は制御メッセージを相対ノードに送信するたびに当該ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値を所定値（例えば＋１）だけ増加させ、当該カウンター値を制御メッセージに含めて伝送する。
【００９４】
このようなＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超える前に認証キーを更新しなければならない必要があるが、このようなＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超える前の所定のカウンター値をＣＭＡＣパケットナンバーカウンターグレイス番号（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊ＧｒａｃｅＮｕｍｂｅｒ）と言う。説明の便宜上ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊ＧｒａｃｅＮｕｍｂｅｒを簡略に“グレイス番号”とも言う。グレイス番号は上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値に対する値と、下向ＭＡＣパケットナンバーカウンター値に対する値が同一である。端末と基地局は端末初期接続手続に含まれた端末基本機能交渉手続（ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰ）を通じてグレイス番号を交渉することができる。
【００９５】
基地局２０は上向パケットナンバーカウンター値と下向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号と同一であるかどうかを確認する。つまり、端末１０から受信された制御メッセージに含まれた上向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号に到達したり、端末１０に送信する制御メッセージに含まれる下向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号に到達した場合、基地局２０は認証キー生成装置４０へＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ）値が設定値を超えることを通知する（Ｓ５５０）。
【００９６】
認証キー生成装置４０はＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超えることを通知受けると認証キーを再生成する。つまり、当該端末に対して第２認証キーを生成することであるために従来認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定し、これに基づいて第２認証キーＡＫ2を生成する。そして、これに関する認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。
【００９７】
基地局２０は認証キー生成装置４０から第２認証キーＡＫ2、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び２に設定された認証キー生成回数値の提供を受け提起されて（Ｓ５６０）、このようなことが端末が保有していることと同一であるかどうかを確認するために第１実施と同一にＳＡ−ＴＡＫ手続を行う。
【００９８】
特に、第２実施例で基地局２０はＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに認証キー一連番号、そして２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）及びＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを含ませる。ここで、メッセージ認証コードは第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したものである。特に、前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージにＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過による認証キー更新を試みることを意味するフィールドを追加的に含ませて端末１０に伝送する（Ｓ５７０）。このようなフィールドを説明の便宜上“認証キー更新表示フィールド”と言う。
【００９９】
ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを受信した端末１０は認証キー更新表示フィールドに基づいて基地局のメッセージ送信意図がＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過による認証キー更新試行であることを認識する。そして、認証キー生成回数値を１増加させて２に設定し、これに基づいて新たな認証キーＡＫ2を生成する。
【０１００】
また、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔに基づいてメッセージ認証を行い、メッセージ認証が行われると端末１０は基地局と同一な認証キーを共有していると判断する。次に、受信したＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれた認証キー生成回数値と端末自身が生成した認証キー生成回数値が同一であると、基地局と同一な認証キー生成回数値を共有していると判断して前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを処理する。
【０１０１】
その後、端末１０は前記で生成された第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと、２に設定された認証キー生成回数値が含まれたＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを基地局に伝送する（Ｓ５８０）。
【０１０２】
基地局２０も同様に、前記第１実施例と同一にＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージに対する認証を行い、端末が自分と同一な認証キーと同一な認証キー生成回数値を共有していることが確認されると、端末１０へＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを伝送する（Ｓ５９０）。端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完全に受信することによって、端末１０と基地局２０は新たな認証キーと更新された認証キー生成回数値が完璧に共有されたと見なす。
【０１０３】
このような実施例によると、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが超過した時、不要な再認証手続の遂行なく認証キーを更新することができる。また、端末と基地局が新たな認証キー及び認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する手続を行うことによって、認証キー及び認証キー関連情報は反復攻撃に対して強力な体系を備える。
【０１０４】
次に、ハンドオーバーの時に行われる本発明の第３実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは前記第１実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【０１０５】
本発明の第３実施例では端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーしたり、第２基地局から第１基地局にハンドオーバーした場合など、ハンドオーバーが発生するたびに端末と基地局に新たな認証キー関連情報を共有させる。端末がサービス基地局から目的基地局へハンドオーバーする具体的な過程は当業者であれば設計可能であるので、ここでは詳細な説明を省略して認証キー生成と確認を重点に説明する。
【実施例３】
【０１０６】
図８は本発明の第３実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
添付した図８のように、端末１０が第１基地局２０と初期接続手続を行って端末１０と第１基地局２０が第１認証キーＡＫ１と初期値１を有する認証キー生成回数値（０ｘ０１）を共有している（Ｓ７００）。もちろん、この場合に端末１０と第１基地局２０は第１認証キー関連情報（ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔ）を生成してこれを共有し、認証キー関連情報として上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが含まれる。
【０１０７】
その後、第１基地局２０との無線チャンネル環境の悪化を認知した場合、端末１０は新たな基地局にハンドオーバーを試みるために第１基地局２０へハンドオーバー要請メッセージであるＭＯＢ＿ＭＳＨＯ−ＲＥＱ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｍｏｂｉｌｅ ＳｔａｔｉｏｎＨａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを送信する（Ｓ７１０）。
【０１０８】
ＭＯＢ＿ＭＳＨＯ−ＲＥＱメッセージを受信した第１基地局２０は認証キー生成装置４０にハンドオーバーを要請する要請メッセージであるＨＯリクエストメッセージを送信し（Ｓ７２０）、認証キー生成装置４０はＨＯリクエストメッセージ受信によってハンドオーバーによる認証キー更新を認知して、認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定する。その後、目的基地局にハンドオーバーを試みる端末に相当する認証キー（それぞれの目的基地局の基地局識別子に基づいて互いに異なる認証キーが生成される）を生成し、それぞれの認証キーと認証キー生成回数値を目的基地局に伝送する（Ｓ７３０）。ここで、目的基地局に提供される認証キーは互いに異なるが、認証キー生成回数値は互いに同一である。
【０１０９】
その後、認証キー生成装置４０はサービス基地局である第１基地局２０へハンドオーバー要請による応答メッセージであるＨＯレスポンスメッセージを送信し（Ｓ７４０）、第１基地局２０は端末１０にハンドオーバー応答メッセージであるＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＳＰ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを送信する（Ｓ７５０）。
【０１１０】
端末は複数の目的基地局の中でハンドオーバーする最終基地局を決め、最終的に決められた基地局に対する情報を含むハンドオーバー指示メッセージであるＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）メッセージをサービング基地局である第１基地局２０に伝送する（Ｓ７６０）。ここでは、第２基地局２１が目的基地局として決められたことにする。第１基地局２０はハンドオーバー遂行を知らせるメッセージであるＨＯ（ハンドオーバー）表示メッセージを第２基地局２１に伝送する（Ｓ７７０）。
【０１１１】
サービング基地局である第１基地局２０とのハンドオーバー手続を完了した端末１０は目的基地局である第２基地局２１に適した認証キーを新たに生成しなければならない。その結果、端末１０は認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定し、これに基づいて認証キーＡＫ2を新たに生成する。
【０１１２】
端末１０は更新した第２認証キーＡＫ2を持って生成したメッセージ認証コード（ＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔ）と２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が含まれたレンジング要請メッセージであるＲＮＧ−ＲＥＱ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを目的基地局である第２基地局２１に伝送する（Ｓ７８０）。
【０１１３】
ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信した第２基地局２１は本発明の実施例によるメッセージ認証過程を行って、メッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔ値が正しいと端末と同一な認証キーＡＫ2を共有していると判断する。そして、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージに含まれた認証キー生成回数値と基地局自分が持っている認証キー生成回数値が同一である場合、互いに同一な認証キー生成回数値を共有していると判断して、前記ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを処理する。
【０１１４】
この後、第２基地局２１は第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が含まれたレンジング応答メッセージであるＲＮＧ−ＲＳＰ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを端末１０に伝送する（Ｓ７９０）。
【０１１５】
端末１０も同様に、上述したようにＲＮＧ−ＲＳＰメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを利用したメッセージ認証を行って、基地局と同一な認証キーを共有しているかどうかを確認する。そして、基地局と同一な認証キー生成回数値を共有しているかどうかも判別する。
【０１１６】
一方、第２基地局２１は端末１０にＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを伝送した後、認証キー生成装置４０にハンドオーバー完了メッセージであるＨＯＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送する（Ｓ８００）。これに対する応答として認証キー生成装置４０は以前サービス基地局である第１基地局２０と、目的基地局の中で新たなサービング基地局になった第２基地局２１を除いた基地局にＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送する（Ｓ８１０）。
【０１１７】
前記基地局から受信したＲＮＧ−ＲＳＰメッセージが第２基地局２１とのネットワーク再接続手続による最後のメッセージである場合、端末がＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを完璧に受信したので、端末１０は新たな認証キーＡＫ2と更新された認証キー生成回数値（ここでは２）が完全に共有されたと見なす。これに端末は初期接続手続を行った後に獲得した第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ８２０）。
【０１１８】
また、認証キー生成装置４０はＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送した後に内部的に管理していた前記端末１０に対する第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信した以前サービス基地局２０は前記端末のハンドオーバーが完了したことを認知し、前記ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ受信時点で所定の時間が経過した後、内部的に管理している第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ８３０）。そして、第２基地局２１を除いた目的基地局はＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信した後、前記端末のハンドオーバーが完了したことを認知し、前記ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ受信時点で所定の時間が経過した後、内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。
【０１１９】
もし、前記実施例で端末１０が第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーを試みる場合、第１基地局２０と第２基地局２１が同一な認証キー生成装置４０下に存在しなければ、第２基地局２１を管理している新たな認証キー生成装置は以前認証キー生成装置からハンドオーバーを試みる端末１０に相当するＰＡＫやＰＭＫのような認証関連情報を得ることができない。つまり、この場合には端末１０、第２基地局２１、新たな認証キー生成装置、そして認証サーバーが端末装置または基地局装置に対する認証もまた使用者に対する認証を新たに行わなければならない。新たな認証手続は前記図６に示された手続と同一に行うべきである。この時、認証キー生成回数値は１に初期化する。
【０１２０】
上述したように、本発明の実施例では端末のハンドオーバーが完了するとサービング基地局、認証キー生成装置、そしてハンドオーバー候補に選定された目的基地局が保有していた前記端末に対する認証キー関連情報を削除し、新たな認証キー関連情報を有する。
【０１２１】
特に、本発明の実施例ではハンドオーバーが成功的に行われるたびに変更される認証キー生成回数値に基づいて認証キーが新たに生成されるので、端末が第１基地局からサービスを受けている状態で獲得する認証キーと、端末が第２基地局へハンドオーバーして再び第１基地局に成功的にハンドオーバーする場合に獲得する認証キーが互いに異なる。
【０１２２】
したがって、端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーして再び第１基地局にハンドオーバーした場合、悪意のある使用者から反復攻撃が発生しても、前記悪意のある使用者は変更される認証キー生成回数値を保有していない。したがって、前記悪意のある使用者によって伝送される制御メッセージに含まれる認証キーやメッセージ認証コードは端末または基地局が現在保有した認証キー生成回数値に基づいて生成されたものではない。したがって、端末と基地局は前記悪意のある使用者によって提供される制御メッセージが適法でないことと見なして前記メッセージは廃棄処理される。
【０１２３】
したがって、本発明の実施例によると認証キー生成回数値に基づいた新たな認証キー関連情報を利用して悪意のある使用者からの反復攻撃に強力に対処することができる。
【０１２４】
次に、端末がハンドオーバーを行って前記ハンドオーバーを取り消す場合に行われる、本発明の第４実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは、前記第３実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【実施例４】
【０１２５】
図９は本発明の第４実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
端末１０がサービス基地局である第１基地局２０、認証キー生成装置４０、そして認証サーバー（図示せず）と連動してネットワーク接続手続を行った後に第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成する（Ｓ９００）。そして、無線チャンネル環境の悪化によって新たな基地局にハンドオーバーを試みるために、前記第３実施例に記述されたように第１基地局２０、認証キー生成装置４０、そして目的基地局となる第２基地局２１とハンドオーバー関連メッセージ送受信しながらハンドオーバー処理を行う（Ｓ９１０〜Ｓ９２０）。
【０１２６】
この時、認証キー生成装置４０は第３実施例のように第２認証キーＡＫ2を生成して認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間、そして２に増加された認証キー生成回数値を目的基地局に提供する（Ｓ９３０）。端末１０は第３実施例のように従来サービング基地局である第１基地局２０とのハンドオーバー手続が完了すると（Ｓ９４０〜Ｓ９７０）認証キー生成回数値を２に増加させ、これに基づいて第２認証キーＡＫ2を生成し、このような過程は前記図８関連説明で詳細に記載されているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１２７】
その後、端末１０が新たに生成した第２認証キーＡＫ2を持って生成したメッセージ認証コードと２に設定された認証キー生成回数値が含まれた、レンジング要請メッセージであるＲＮＧ−ＲＥＱ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを目的基地局である第２基地局２１に伝送する（Ｓ９８０）。第２基地局２１はこの場合、上述したようにメッセージ認証コードに基づいてメッセージ認証を行って同一な認証キーを共有している確認し、認証キー生成回数値が同一であるかどうかを確認した後、前記ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを処理する。その結果、端末１０と第２基地局２１は同一な第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを共有する。
【０１２８】
しかし、このように新たなサービス基地局である第２基地局２１とのハンドオーバーによる接続手続が行われている状態で、以前サービス基地局である第１基地局２０との無線チャンネル環境が再び良くなって現在行っているハンドオーバーを取り消すこともできる。この場合、端末１０はハンドオーバー取り消しを示す情報を含むハンドオーバー指示メッセージであるＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤメッセージを第１基地局２１に伝送する（Ｓ９９０）。
【０１２９】
一方、端末１０からハンドオーバー取り消しを示すＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤメッセージを受信した第１基地局２０は認証キー生成装置４０にハンドオーバーを取り消すための要請メッセージであるＨＯリクエストメッセージを伝送する（Ｓ１０００）。その結果、認証キー生成装置４０は目的基地局（第２基地局を含む）にハンドオーバー取り消しを要請するメッセージであるＨＯリクエストメッセージを伝送する（Ｓ１１００）。
【０１３０】
端末１０は目的基地局である第２基地局２１と共有した第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、認証キー生成装置４０も内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、ハンドオーバー取り消しを意味するＨＯリクエストメッセージを認証キー生成装置４０から受信した目的基地局も内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ１１１０〜Ｓ１１２０）。
【０１３１】
一方、端末１０と認証キー生成装置４０は第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除しても２に設定された認証キー生成回数値は貯蔵する。これはこの後認証キーを更新する必要がある時、認証キー生成回数値を所定値（＋１）だけ増加させて３に設定するためである。
【０１３２】
その結果、この後の端末と基地局はそれぞれ共有している認証キー生成回数値に基づいた認証キーが新たに生成する。したがって、悪意のある使用者から反復攻撃が発生しても、前記悪意のある使用者は認証キー生成回数値を保有していない。したがって、前記悪意のある使用者によって伝送される制御メッセージに含まれる認証キーやメッセージ認証コードは端末または基地局が保有した認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーやメッセージ認証コードとは異なる。したがって、端末と基地局は前記悪意のある使用者によって提供される制御メッセージが適法でないことと見なして前記メッセージは廃棄処理される。
【０１３３】
上述した認証キー生成回数値を利用した認証キー生成方法はメッセージ認証キーを生成する場合にも適用することができる。つまり、メッセージ認証キー生成回数値を前記端末と前記基地局が管理し、これを利用して悪意のある使用者から反復攻撃に対して防御できるメッセージ認証キーを生成することである。このように本発明の実施例による認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証コード生成時に使用されるメッセージ認証キーを生成する方法は、当業者であれば前記実施例に基づいて容易に実現することができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１３４】
上述した認証キー生成方法はコンピュータが読み込むことができる記録媒体に貯蔵されるプログラム形態で実現することができる。記録媒体としてはコンピュータによって読み込まれるデータが貯蔵される全ての種類の記録装置を含むことができ、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスクなどがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じる伝送）の形態で実現されることも含まれる。
【０１３５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることではなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の実施例による移動通信システムのネットワーク連結を示す状態図である。
【図２】本発明の実施例に使用される認証関連情報を示す表である。
【図３】ハンドオーバーの遂行時に行われる認証キー生成過程を示す流れ図である。
【図４】本発明の実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
【図５】所定の認証手続に対して図４に示された認証キー生成方法を適用した場合を示す例示図である。
【図６】本発明の第１実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の第２実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図８】本発明の第３実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図９】本発明の第４実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 端末
２０，２１ 基地局
３０，３１ ルーター
４０ 認証キー生成装置
Ｓ１０〜３２ 図３の実行段階番号
Ｓ１００〜１３０ 図４の実行段階番号
Ｓ２００〜２７０ 図５の実行段階番号
Ｓ３００〜３９０ 図６の実行段階番号
Ｓ５００〜５９０ 図７の実行段階番号
Ｓ７００〜８３０ 図８の実行段階番号
Ｓ９００〜１１２０ 図９の実行段階番号
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信システムの認証に関し、さらに詳しくは、移動通信システムで認証された端末に対する認証キーを生成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線携帯インターネットサービスを含む移動通信システムでは安全にサービスを提供するために端末に対する権限検証及び認証手続を行う。このような機能は移動通信サービスの安全性及び網の安定性のために必要な基本的な要求事項として台頭している。最近には、より強力な保安性を提供する保安キー管理プロトコルであるＰＫＭｖ２（ＰｒｉｖａｃｙＫｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２）が提案された。ＰＫＭｖ２では端末と基地局を相互認証するＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）基盤認証方式と上位認証プロトコルを利用するＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証方式を多様に組み合わせて端末または基地局に対する装置認証、そして使用者認証まで行うことができる。
【０００３】
このような認証方法では端末または基地局に対する装置認証や使用者認証を成功的に行った後、認証キーを生成する。しかし、従来の認証キー生成方法は移動通信システムで制御メッセージ認証機能と反復攻撃（Ｒｅｐｌａｙ ａｔｔａｃｋ）防御機能を効率的に支援できないという問題を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明が目的とする技術的課題は、移動通信システムで端末と基地局の間に送受信されるメッセージに対する効率的な認証のための認証キー生成方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明が目的とする技術的課題は、悪意のある反復攻撃に対応できる認証キー生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を達成するための本発明の特徴による認証キー生成方法は移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末と基地局が互いに協議した認証方式に相当する認証手続の遂行によって認証キー生成のための少なくとも１つの基本キーを獲得する段階；認証キー生成回数値を決める段階；及び前記基本キーと認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階を含む。
【０００７】
前記認証キーを生成する段階は、前記基本キーに基づいて所定の演算を行って入力キーを生成する段階端末識別子、基地局識別子、前記認証キー生成回数値、そして所定のストリング文字を入力データとして設定する段階；及び、前記入力キーと入力データに基づいてキー生成アルゴリズムを行って認証キーを生成する段階を含むことができる。
【０００８】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、基地局が認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーを獲得する段階；前記基地局が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ（ＳＡ−Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）試行メッセージを端末に伝送する段階；前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信した端末から、前記端末が獲得した認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを受信する段階；及び、前記基地局がＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを端末に伝送して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含む。
【０００９】
本発明の他の認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末が基地局から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信する段階；前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを前記基地局に伝送する段階；及び、前記端末が基地局からＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを受信して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含む。
【００１０】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、端末が認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階；前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを基地局に伝送する段階；前記ＲＮＧ要請メッセージを受信した基地局から前記基地局が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを受信する段階；及び前記ＲＮＧ応答メッセージ受信によって前記端末は基地局と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含む。
【００１１】
本発明の他の特徴による認証キー生成方法は、移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、基地局が前記端末から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを受信する段階；前記基地局が自分が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを生成する段階；及び前記基地局が前記ＲＮＧ応答メッセージを前記端末に伝送して前記端末と基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含む。
【００１２】
このような認証キー生成方法で、基地局または端末が所定のメッセージを受信すると、前記受信されたメッセージに含まれているメッセージ認証コードと自体的に生成したメッセージ認証コードの同一性を判断する段階；前記メッセージ認証コードが同一な場合、前記受信されたメッセージが適法なメッセージであることを判断する段階；前記受信されたメッセージに含まれた認証キー生成回数値と自体的に保有している認証キー生成回数値の同一性を判断する段階；及び前記認証キー生成回数値が互いに同一である場合、前記基地局と端末が同一な認証キー生成回数値を共有していることを判断する段階をさらに含むことができる。
【００１３】
また、前記メッセージに含まれる前記メッセージ認証コードは基地局または端末が自体的に生成した認証キーを基本として生成されるメッセージ認証キーに基づいて生成されるコードであり得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によると、移動通信システムでより安全で強力な認証キーを生成することができ、具体的に次のような効果が提供される。
【００１５】
第１に、端末と基地局の間の伝送される制御メッセージに対する反復攻撃を防御するために使用されるＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが超過した時、不要な再認証手続を行わずに認証キーを更新することができる。
【００１６】
第２に、端末が同一な基地局からサービスの提供を受けていて、同一なＰＡＫまたはＰＭＫを持っているとしても新たな認証キーを生成することができる。
【００１７】
第３に、端末と基地局の間に伝送される制御メッセージに対する認証機能だけでなく悪意のある使用者からの反復攻撃にも防御できる機能を完璧に支援することによって、システム次元で安定した運用と性能向上をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では添付した図面を参照して本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多用で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限られない。図面で本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略した。
【００１９】
また、ある部分がある構成要素を‘含む’とする時、これは特に反対になる記載のない限り他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態による移動通信システムのネットワーク連結構造を概略的に示す図面である。
【００２１】
移動通信システムは基本的に加入者端末（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、説明の便宜上“端末”と言う）１０、基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、以下、便宜上“２０”を代表番号として記載する）、前記基地局と接続されたルーター（３０、３１）、そしてルーター（３０、３１）に接続されて加入者端末１０に対する認証キーを管理する認証キー生成装置（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）４０を含む。認証キー生成装置４０は認証サーバー（ＡＡＡ：Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｅｒ、図示せず）と連係して本発明の実施形態による認証関連キーを生成、維持及び管理する。認証キー生成装置４０はルーター（３０、３１）に含まれる形態で実現され、またはルーター（３０、３１）とは独立的な形態など、多様な形態で実現される。
【００２２】
端末１０と基地局（２０、２１）は通信を始めながら端末１０に対する認証のための認証方式を交渉し、交渉結果によって選択した認証方式によって認証手続を行う。本発明の実施形態による端末１０と基地局（２０、２１）の間に行われる認証政策はＰＫＭｖ２による認証政策等に基づくが、必ずこれに限定されるわけではない。ＰＫＭｖ２による認証政策にはＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）基盤認証方式、ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証方式、そして認証されたＥＡＰ基盤認証方式の組み合わせによって多様な類型の認証方式が存在する。
【００２３】
本発明の実施形態では端末及び基地局に対する装置認証または使用者認証を行うためにＲＳＡ基盤認証方式とＥＡＰ基盤認証方式を支援する。図２は本発明の実施形態で使用される認証関連情報を示す表である。特に、図２はＩＥＥＥ８０２．１６ワイヤレスＭＡＮシステムに基づく無線携帯インターネットシステムで定義する認証関連情報を示したテーブルである。
【００２４】
ＲＳＡ基盤認証手続を成功的に行うと、端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー（ＡＫ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）生成のための基本キーであるＰＡＫ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）、ＰＡＫ一連番号（ＰＡＫ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ）、そしてＰＡＫ有効時間（ＰＡＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）を共有する。ＰＡＫは端末と認証キー生成装置が安全に共有する基本キーであり、ＰＡＫ一連番号はＰＡＫを識別する番号であり、ＰＡＫ有効時間は当該ＰＡＫが認証キー生成に使用される有効な時間を示す。
【００２５】
また、ＥＡＰ基盤認証手続を成功的に行うと、端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成のための基本キーであるＰＭＫ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）、ＰＭＫ一連番号（ＰＭＫ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ）、そしてＰＭＫ有効時間（ＰＭＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）を共有する。ＰＭＫは端末と認証キー生成装置が安全に共有する基本キーであり、ＰＭＫ一連番号はＰＭＫを識別する番号であり、ＰＭＫ有効時間は当該ＰＭＫが認証キー生成に使用される有効な時間を示す。
【００２６】
ＲＳＡ基盤認証手続またはＥＡＰ基盤認証手続を通じて共有するＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて端末１０と認証キー生成装置４０は認証キーを生成する。特に、基地局２０は認証キー生成装置４０からＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて生成される認証キーの提供を受ける。基地局２０の提供を受けた認証キーは端末１０と共有する認証キーである。
【００２７】
端末１０と認証キー生成装置４０はまたＰＡＫ一連番号またはＰＭＫ一連番号に基づいて認証キー一連番号（ＡＫ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を生成する。さらに、ＰＡＫ有効時間またはＰＭＫ有効時間の中で最小の有効時間を認証キー有効時間（ＡＫ ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）と定義して使用する。一方、認証キー生成装置４０は認証キーと認証キー一連番号、そして認証キー有効時間を基地局２０に伝達して認証の時に使用できるようにする。
【００２８】
また、端末１０と基地局２０は前記認証キーと認証キー一連番号を持って認証キー識別子ＡＫＩＤを生成する。
【００２９】
端末基本機能交渉手続を通じて端末１０と基地局２０の間のメッセージ認証機能を行うために使用するメッセージ認証方式（ＭＡＣ ｍｏｄｅ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｅ）を決める。この時、決められたメッセージ認証方式に応じてメッセージ認証コード方式でＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）またはＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）が決められる。端末１０と基地局２０はＣＭＡＣとＨＭＡＣのうちの少なくとも１つのメッセージ認証コード方式を使用して制御メッセージに対する認証機能を支援する。
【００３０】
メッセージ認証コードを生成するために上向メッセージ認証キー（ＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＵまたはＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕ）と下向メッセージ認証キー（ＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＤまたはＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄ）が使用されるが、このような上向／下向メッセージ認証キーは上述したように認証手続遂行の後に得られる認証キー（ＡＫ）に基づいて導出される。
【００３１】
特に、制御メッセージ認証機能を行うためにＣＭＡＣを使用する場合、制御メッセージに対する認証機能だけでなく、反復攻撃防御機能を支援するためにカウンターを使用する。このようなカウンターを“ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）”と命名する。
【００３２】
ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）は端末１０から基地局２０への上向リンクに対する上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿Ｕ）と、基地局２０から端末１０への下向リンクに対する下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿Ｄ）からなる。ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）は新たな認証キーが生成されるたびにその値が初期値（例えば“０”）にリセットされ、端末１０または基地局２０は新たな制御メッセージを作って相対ノードに伝送するたびにカウントされる値を所定値（例えば、＋１）だけ増加させる。
【００３３】
一方、端末１０と基地局２０は送受信されるメッセージに、当該メッセージに対する反復攻撃を防止するためにＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）を含めて伝送する。端末１０と基地局２０はそれぞれＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）を独立的に管理する。そして、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）が含まれたメッセージを受信した受信側では前記メッセージに含まれたＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）と既に貯蔵されていたＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊）との関係によって前記メッセージが反復攻撃を受けたかどうかを判断する。例えば、端末１０または基地局２０は最近受信した制御メッセージに相当するＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを貯蔵し、新たに受信した制御メッセージに相当するＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが既に貯蔵したＣＭＡＣパケットナンバーカウンターより小さいか同一な値であれば新たに受信した制御メッセージが反復攻撃を受けたことと判断して当該メッセージを廃棄処理する。したがって、制御メッセージに対する認証機能だけでなく反復攻撃防御機能も支援する。
【００３４】
次に、上述した多様なキーを利用してメッセージを送受信する場合について説明する。
図３は移動通信システムのハンドオーバーを行う時、端末と基地局の間で制御メッセージが送受信される手続を示す流れ図である。特に、図３は従来の移動通信システムで端末１０が第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーする時、前記キーを利用して制御メッセージを送受信する場合を示す流れ図である。
【００３５】
移動通信システムで支援する認証政策によって端末１０、第１基地局２０、第２基地局２１、認証キー生成装置４０、そして認証サーバーは端末装置または基地局装置に対する認証または使用者認証を行い、初期接続手続を完了する（Ｓ１０）。
【００３６】
認証政策によって端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成のための基本キーであるＰＡＫまたはＰＭＫを共有し、ＰＡＫまたはＰＭＫに基づいて認証キーＡＫ1と認証キー一連番号及び認証キー有効時間を導出する。認証キーを生成する方法としては、例えば、ＰＡＫとＰＭＫの論理和演算による結果値が入力キーとして使用され、端末ＭＡＣアドレスと基地局識別子、そして所定のストリング文字の組み合わせが入力データとして使用される。このような入力データと入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行って所定のデータを獲得し、このようなデータを認証キーとして使用することができる。
【００３７】
認証キー生成装置４０は認証キーＡＫ1、これに関する認証キー一連番号、そして認証キー有効時間を含む情報を現在のサービング基地局として機能する第１基地局２０に伝送する。その後、端末１０と第１基地局２０は認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間に基づいて第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成し、これを共有する。認証キー関連情報では上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが含まれることもある。
【００３８】
第１認証キー関連情報に含まれる上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値をそれぞれ“０”に設定する（Ｓ１１）。端末と基地局はメッセージ認証コード方式でＣＭＡＣを利用して送受信される制御メッセージに対する認証を行い、制御メッセージに上向または下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値を含めて伝送することによって、反復攻撃に対する防御機能を支援する。
【００３９】
その後、端末１０と第１基地局２０の間で最近送受信された制御メッセージに相当する上／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの最大値がそれぞれ１０００と１５００であると仮定する（Ｓ１２）。
【００４０】
一方、端末１０が現在サービスの提供を受けている第１基地局２０との無線チャンネル環境悪化によって無線チャンネル環境の良い新たな目的基地局である第２基地局２１からサービスの提供を受けようとする場合、ハンドオーバー手続を基地局（２０、２１）と認証キー生成装置４０を通じて行う（Ｓ２０）。ハンドオーバー手続は一般に公知された技術であるために、ここでは詳細な説明を省略する。ハンドオーバー手続が成功的に完了すると、端末１０と直前サービス基地局である第１基地局２０は第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。
【００４１】
端末１０がハンドオーバーした目的基地局である第２基地局２１と直前サービス基地局である第１基地局２０が同一な認証キー生成装置４０が管理する移動領域に存在しているので、端末１０と認証キー生成装置４０はＰＡＫまたはＰＭＫを更新する必要がない。しかし、認証キーを生成する場合には基地局識別子が入力データとして使用されるために、同一なＰＡＫまたはＰＭＫの論理和結果値が入力キーとして使用されるとしても認証キーを更新しなければならない。したがって、ハンドオーバーが完了した後に端末１０と認証キー生成装置４０は第２基地局２１の基地局識別子を含む複数情報を利用して認証キーを新たに生成し、認証キー一連番号と認証キー有効時間も新たに生成する。特に、認証キー生成装置４０は生成した認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間を現在のサービス基地局として機能する第２基地局２１に伝送する。
【００４２】
端末１０と第２基地局２１は認証キーと認証キー一連番号及び認証キー有効時間を持って第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成し、これを共有する。ここでも同様に、第２認証キー関連情報に属する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値をそれぞれ０に設定する（Ｓ２１）。その後、端末１０と第２基地局２１の間に最近送受信された制御メッセージに相当する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの最大値がそれぞれ２０００と２５００であると仮定する（Ｓ２２）。
【００４３】
このように端末１０が第２基地局２１を通じてサービスを受けている状態で、再び無線チャンネル環境の悪化によって直前第１基地局２０にハンドオーバーを行うことができる。この場合、端末１０はハンドオーバー手続を基地局（２０、２１）と認証キー生成装置４０を通じて行う（Ｓ３０）。
【００４４】
第１基地局２０が直前サービス基地局の第２基地局２１と同一な認証キー生成装置領域内に存在しているために、端末と認証キー生成装置４０はＰＡＫまたはＰＭＫを更新する必要がなく、第１基地局の識別子を含む複数情報に基づいて認証キーを再生成する。認証キー生成装置４０によって生成された認証キー、認証キー一連番号及び認証キー有効時間は第１基地局２０に提供される。
【００４５】
この時、生成した認証キーは端末１０が初期接続手続（Ｓ１０）を通じて第１基地局２０と共有した第１認証キーと同一な認証キーである。つまり、端末１０と第１基地局２０が生成した認証キー関連情報は前記端末初期接続手続を通じて端末と第１基地局２０が共有した第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔと同一な情報である。この場合にも同様に、認証キー生成によって第１認証キー関連情報に属する上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターの初期値がそれぞれ０に設定される（Ｓ３１）。
【００４６】
しかし、この時点から端末１０と基地局２０は悪意のある使用者から反復攻撃を受けることがある。例えば、悪意のある使用者が端末の初期接続手続（Ｓ１０）を完了した後、端末１０と第１基地局２０の間で送受信される制御メッセージを全て貯蔵したと仮定する。もちろん、これらの制御メッセージはメッセージ認証コード方式であるＣＭＡＣと上向または下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを含んでいる。
【００４７】
このような状態で第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーした端末が再び第１基地局２０へハンドオーバーする場合、悪意のある使用者が前記貯蔵した約１５００個の制御メッセージを下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが０から１５００になるまで端末１０に伝送しても、端末１０はこのようなメッセージを適法な基地局から伝送を受けたメッセージと見なして、これに対する応答をする。また、悪意のある使用者が前記貯蔵した約１０００個の制御メッセージを上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが０から１０００になるまで基地局２１に伝送しても、基地局２０はこれらメッセージを適法な端末から伝送を受けたメッセージと見なして、これに対する応答をする。このような反復攻撃によるメッセージは廃棄処理されなければならない（Ｓ３２）。
【００４８】
このように、端末と基地局の間に送受信される制御メッセージにＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを含めて伝送しても悪意のある使用者からの反復攻撃を受けることがある。反復攻撃を受けると、当該端末と基地局の誤動作を招き、攻撃対象が広くなるとシステムの性能低下を引き起こす。
【００４９】
したがって、本発明の実施形態では端末と基地局の間に送受信される制御メッセージに対する認証機能と反復攻撃防御機能を完璧に支援する多様な手続を行うことができる。また、本発明の実施形態では端末と基地局が共有する認証キーを強力で効率的に生成する。つまり、認証キーだけでなく認証キー関連情報に安全性を提供することによって、端末と基地局の間に伝送される制御メッセージ自体に対する認証機能だけでなく、悪意のある使用者からの反復攻撃に対する防御機能を完璧に支援させる。したがって、システムの安定した運用と性能向上が引き起こされる。
【００５０】
次に、本発明の実施形態による認証キー生成方法について具体的に説明する。
図４は本発明の実施形態による認証キー生成方法の流れを示す図面である。
【００５１】
無線携帯インターネットシステムのような移動通信システムではサービス事業者の認証政策によって多様な認証手続を行う。認証手続遂行によって認証キー生成のための基本キーが獲得され、このような基本キーと端末または基地局に関する複数の情報を利用して認証キーを生成する。
【００５２】
複数の基本キーは上述したようにＲＳＡ認証方式またはＥＡＰ認証方式手続を行った後に得られるＰＡＫまたは／及びＰＭＫを使用することができ、端末に関する情報としては端末識別子、基地局に関する情報としては基地局識別子などが使用される。ここでは端末識別子として端末のＭＡＣアドレスが使用されるが、必ずこれに限定されることではない。
【００５３】
本発明の実施形態ではキー生成アルゴリズムを利用して認証キーを生成するが、この場合、基本キーから得られる値を入力キーとして使用し、端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、そして認証キー生成回数値を含むデータを入力データとして使用する。入力データとしては端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、認証キー生成回数値、その他にも所定のストリング文字、例えば“ＡＫ”というストリング文字を互いに連結したデータが使用される。
【００５４】
具体的に図４に示されているように、端末１０と認証キー生成装置４０は所定の認証手続を行った後に認証キー生成のための基本キーを互いに共有する（Ｓ１００）。基本キーに対して所定の演算を行って得られる結果値を入力キーとして設定し（Ｓ１１０）、端末ＭＡＣアドレスと基地局識別子、認証キー生成回数値、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとして設定する（Ｓ１２０）。
【００５５】
認証キー生成回数値は端末１０と認証キー生成装置４０が認証キーを新たに生成する回数を示す値である。認証キーを新たに生成する場合としては端末と基地局の間の最初認証手続を行う時、再認証手続を行う時またはＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを超えた時、ハンドオーバー手続に成功した時、ハンドオーバーを取り消した時、端末位置更新の時またはドロップ手続を行った時などがある。
【００５６】
次に、入力データをキー生成アルゴリズムに適用させ、前記入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行う。キー生成アルゴリズムによって得られた結果データを認証キーとして使用する（Ｓ１３０）。ここで、キー生成アルゴリズムとしてＣＭＡＣアルゴリズムを利用する“Ｄｏｔ１６ＫＤＦ”を使用することができるが、これに限定されない。
【００５７】
このような本発明の実施形態による認証キー生成方法をＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続を行う場合に適用させることを例として説明する。
【００５８】
図５は、ＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続を行う認証方法において本発明の実施形態による認証キー生成方法を適用した場合の流れ図である。
【００５９】
ＲＳＡ基盤認証手続が成功的に完了すると、図５でのように端末１０と認証キー生成装置４０はｐｒｅ−ＰＡＫ（例：２５６ビット）を共有する（Ｓ２００）。このｐｒｅ−ＰＡＫは認証キー生成装置４０でランダムに生成してもよい。この場合、認証キー生成装置４０は端末公開キーを持ってｐｒｅ−ＰＡＫを暗号化して端末１０に伝達する。この暗号化されたｐｒｅ−ＰＡＫは前記端末公開キーと対になる秘密キーのみを持つ端末のみが解読できる。
【００６０】
端末１０と認証キー生成装置４０はｐｒｅ−ＰＡＫを入力キーとし、端末ＭＡＣアドレス（ＳＳ＿ＭＡＣ＿Ａｄｄｒｅｓｓ）と基地局識別子ＢＳＩＤ、そして“ＥＩＫ＋ＰＡＫ”というストリング文字を入力データとし、キー生成アルゴリズムを行って結果データを得る（Ｓ２１０）。
【００６１】
結果データで所定ビット、例えば、３２０ビットを切り出して、切り出したデータの中で所定ビット、例えば、上位１６０ビットをＥＩＫ（ＥＡＰ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｋｅｙ）として使用し、残りビット、例えば、下位１６０ビットをＰＡＫとして使用する（Ｓ２２０）。
【００６２】
一方、ＲＳＡ基盤認証手続を行った後、ＥＡＰ基盤認証手続が成功的に完了すると、上位ＥＡＰ認証プロトコル特性によって端末１０と認証キー生成装置４０は５１２ビットのＭＳＫ（Ｍａｓｔｅｒ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）を共有する（Ｓ２３０）。ＭＳＫを共有する場合、端末１０と認証キー生成装置４０はＭＳＫの所定ビット、例えば、上位１６０ビットを切り出す。そして、切り出した１６０ビットデータをＰＭＫとして使用する（Ｓ２４０〜Ｓ２５０）。
【００６３】
上述したように得られたＰＡＫとＰＭＫを所定の演算、例えば排他的論理和（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）演算し、その結果として得られる結果値を入力キーとして設定する。そして、前記端末ＭＡＣアドレス（ＳＳ＿ＭＡＣ＿Ａｄｄｒｅｓｓ）と基地局識別子ＢＳＩＤ、認証キー生成回数値（ＡＫＧｅｎｅｒａｔｅｄＮｕｍｂｅｒ）、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとし、前記入力キーを利用してキー生成アルゴリズムを行う。キー生成アルゴリズムによって得られた結果データで所定ビット、例えば、上位１６０ビットを切り出し、切り出したビットのデータを認証キーＡＫとして使用する（Ｓ２６０〜Ｓ２７０）。
【００６４】
その他にも本発明の実施形態による認証キー生成方法はＲＳＡ基盤認証手続のみを行って基本キーとしてＰＡＫのみを獲得した場合や、あるいはＥＡＰ基盤認証手続のみを行って基本キーとしてＰＭＫのみを獲得した場合にも適用することができる。この場合にはＰＡＫまたはＰＭＫのみを入力キーとし、端末ＭＡＣアドレス、基地局識別子、認証キー生成回数値、そして“ＡＫ”というストリング文字を入力データとしてキー生成アルゴリズムを行う。そして、得られる結果データで所定ビットを認証キーＡＫとして使用する。また、本発明の実施形態による認証キー生成方法はＲＳＡ基盤認証手続を行った後に認証されたＥＡＰ基盤認証手続を行う場合にも適用できる。この場合には前記図５に示された過程を通じて認証キーが生成できる。
【００６５】
上述した方法によって認証キーが生成される回数に基づいて認証キーが生成され、体系的な構造を有しながら反復攻撃に対する防御機能を支援できる強力な認証キーが生成できる。特に、このような認証キーと認証キー生成回数値に基づいて制御メッセージ送受信が行われることによって、認証キー生成に関与しない悪意のある使用者の反復攻撃に対する強力な防御が行われる。
【００６６】
制御メッセージに対する認証を行いながら反復攻撃に対する防御機能を支援するためには、上述したように生成された認証キーを効率的に運営しなければならず、特に認証キー生成回数値フィールドを正しく運用しなければならない。
【００６７】
認証キー生成回数値は端末１０と認証キー生成装置４０でそれぞれ管理され、前記ノードで認証キーを生成するたびに認証キー生成回数値を所定値（例えば＋１）だけ増加させる。また、第１認証キーを生成する時、認証キー生成回数値は初期値、例えば１を有する。認証キー生成装置４０は認証キーを生成するたびに生成された認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び認証キー生成回数値を基地局２０に伝達する。
【００６８】
端末１０と基地局２０は新たな認証キーを更新するたびに認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び認証キー生成回数値を正しく共有したかどうかを確認する必要性がある。
【００６９】
本発明の実施形態では、端末と基地局の間に行われる３ｗａｙＳＡ−ＴＥＫ（ＳＡ−Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）手続を通じて認証キーだけでなく認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。または、端末と基地局の間に行われるＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ（ｒａｎｇｉｎｇ−ｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｓｐｏｎｓｅ）手続を通じて認証キーだけでなく認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。
【００７０】
例えば、端末と基地局の間の最初認証手続を行う時、再認証手続を行う時またはＣＭＡＣパケットナンバーカウンターを超えた時に認証キーを更新する場合、３ｗａｙＳＡ−ＴＥＫ手続を通じて認証キー及び認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。また、ハンドオーバー手続が成功した時、位置更新の時またはドロップ手続を行う時に認証キーを更新する場合、ＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ手続を通じて認証キー及び認証キー生成回数値が正しく共有されたかどうかを確認する。
【００７１】
実施例
次に、本発明の実施例による方法によって認証キーを生成しながら追加的に生成された認証キーに関する情報を確認する認証キー生成方法について説明する。以下に記述する各実施例による認証キー生成方法は基本的に図４に記述された方法で認証キーを生成する。
【００７２】
まず、端末の初期ネットワーク接続手続を行った後、認証が行われた後に再認証が発生した場合に行われる。
【実施例１】
【００７３】
本発明の第１実施例による認証キー生成方法について説明する。
図６は本発明の第１実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
端末１０は基地局２０、認証キー生成装置４０、そして認証サーバー（図示せず）と連動してシステムの初期接続手続を行う（Ｓ３００）。
【００７４】
初期接続手続に含まれた認証手続（例えば、ＲＳＡ基盤認証手続またはＥＡＰ基盤認証手続など）が成功的に完了すると、端末１０と認証キー生成装置４０は図５に示された方法によって第１認証キーＡＫ1を生成し、これに伴う認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。この場合、当該端末に対して第１認証キーを生成したために認証キー生成回数値は初期値、例えば“１”に設定され、このような認証キー生成回数値に基づいて第１認証キーＡＫ1が生成される（Ｓ３００）。認証キー生成装置４０はこのように生成された第１認証キーＡＫ1、認証キー一連番号ＡＫＳＮ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）、認証キー有効時間及び１に設定された認証キー生成回数値（ＡＫＧｅｎｅｒａｔｅｄＮｕｍｂｅｒ）を基地局２０に伝送する（Ｓ３１０）。
【００７５】
基地局２０は認証キー生成装置４０から提供を受けた認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が端末１０が保有していることと同一であるかどうかを確認するために下記のようにＳＡ−ＴＥＫ手続を行う。
【００７６】
まず、基地局２０はＳＡ−ＴＥＫ手続開始を通知するために一名“ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを端末１０に伝送する（Ｓ３２０）。ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージは認証キー一連番号、認証キー生成回数値（ここでは０×０１）、そして制御メッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含む。ここで、メッセージ認証コードは第１認証キーＡＫ1を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したものである。
【００７７】
ここではメッセージ認証コード方式としてＣＭＡＣを使用する。したがって、制御メッセージにＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが含まれる。しかし、その他にもメッセージ認証コード方式でＨＭＡＣを使用することができ、この場合には制御メッセージにＨＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが含まれる。認証キー（ここではＡＫ1）を持ってメッセージ認証コードを生成する時に使用されるメッセージ認証キー（上向メッセージ認証キー（ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＵまたはＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｕ）と下向メッセージ認証キー（ＣＭＡＣ＿ＫＥＹ＿ＤまたはＨＭＡＣ＿ＫＥＹ＿Ｄ）を生成することができる。このようなメッセージ認証キーとＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージでＣＭＡＣを除いた他のパラメターをメッセージハッシュ関数に適用させてメッセージ認証コードを生成する。
【００７８】
一方、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを受信した端末１０はメッセージに含まれたメッセージ認証コードのＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証を行う。
【００７９】
例えば、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージでＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを除いた他のパラメターをメッセージハッシュ関数に適用させて新たなＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを生成する。そして、新たに生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔが同一である場合、メッセージ認証が成功したことと見なし、同一でない場合にはメッセージ認証が失敗したことと見なす。
【００８０】
メッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔに基づくメッセージ認証が成功した場合、端末１０は受信したＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれた認証キー生成回数値と端末自分が持っている認証キー生成回数値の同一性を確認する。前記回数値が互いに同一であると端末１０は基地局２０と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していると見なし、その後、前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに基づいて所定の処理を行う。しかし、前記回数値が互いに同一でない場合にはメッセージ認証が失敗したことと見なして、前記受信されたＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを廃棄処理する。ここでは、メッセージ認証コードの同一性確認を行った後、認証キー生成回数値の同一性確認を行ったが、必ずこのような順に限定されるわけではない。
【００８１】
このように本発明の実施例では受信されるメッセージに含まれたメッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと認証キー生成回数値、自体的に生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと保有していた認証キー生成回数値との同一性を判断する過程を“認証キー同一性確認過程”と総称する。そして、その後、必要に応じて上述したように同一に行われる認証キー同一性確認過程については詳細な説明を省略する。
【００８２】
この後、端末１０は“ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージ”に対する応答として一名“ＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを基地局２０に伝送する（Ｓ３３０）。ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージには端末が保有した第１認証キーを通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したメッセージ認証コードであるＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと１に設定された認証キー生成回数値が含まれている。
【００８３】
ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを受信した基地局２０は、端末１０で行った認証キー同一性確認過程と同様にメッセージ認証コード及び認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証を行い、端末と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有しているかどうかを判別する。
【００８４】
“ＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージ”を成功的に受信した基地局２０は一名“ＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージ”であるＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを端末１０に伝送する。この場合、単純確認次元でメッセージ認証遂行のためのメッセージ認証コードと認証キー生成回数値をＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含ませる（Ｓ３４０）。
【００８５】
端末１０が適法のＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信するとＳＡ−ＴＥＫ手続が完了し、端末１０と基地局２０は新たな認証キーＡＫ1と更新された認証キー生成回数値（００ｘ１）が完璧に共有されたと見なす。この場合にも端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージに対して認証キー同一性確認過程を行い、前記過程が成功した場合にＳＡ−ＴＥＫ手続が完了する。
【００８６】
その後、初期認証手続を通じて端末と基地局が持っているＰＡＫまたはＰＭＫの有効時間が満了すると、当該ＰＡＫまたはＰＭＫを更新する再認証手続を行う（Ｓ３５０）。
【００８７】
再認証手続が成功的に完了すると端末と認証キー生成装置４０は当該端末に対して従来認証キー生成回数値を所定の値、例えば＋１増加させて“２”に設定する。そして、増加した認証キー生成回数値に基づいて第２認証キーを生成し、また認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。認証キー生成装置４０は再認証手続によって生成された第２認証キーＡＫ2、認証キー一連番号（０ｘ０４）、認証キー有効時間及び２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）を基地局２０に伝送する（Ｓ３６０）。
【００８８】
その後、基地局２０と端末１０は上述した段階（Ｓ３２０〜Ｓ３４０）のようにＳＡ−ＴＡＫ手続を行って、互いに保有している認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が互いに同一であるかどうかを確認する（Ｓ３７０〜Ｓ３９０）。ＳＡ−ＴＥＫ手続遂行によって端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完璧に受信すると、端末１０と基地局２０は新たな認証キーＡＫ2と更新された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が完全に共有されたと見なす。
【００８９】
一方、端末が同一な基地局から継続してサービスの提供を受けて同一なＰＡＫまたはＰＭＫを持っていても、ＰＡＫまたはＰＭＫに対する有効時間が満了する前までは必要であるたびに新たな認証キーを生成することができる。このように新たな認証キー生成による再認証が行われると、本発明の実施例によって上述したように端末と基地局が新たな認証キー及び認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する手続を行う。その結果、認証キー及び認証キー関連情報は反復攻撃に対して強力な体系を備える。
【００９０】
次に、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過が発生した場合に行われる、本発明の第２実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは前記第１実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【実施例２】
【００９１】
図７は本発明の第２実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
初期接続手続に含まれた認証手続が成功的に完了すると端末１０と認証キー生成装置４０は認証キー生成回数値を初期値、例えば“１”に設定し、これに基づいて第１認証キーＡＫ1を生成する。そして、認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する（Ｓ５００）。
【００９２】
次の基地局２０は認証キー生成装置４０から提供を受けた認証キー、認証キー一連番号及び認証キー生成回数値が端末１０が保有していることと同一であるかどうかを確認するために、前記第１実施例のようにＳＡ−ＴＡＫ手続を行う（Ｓ５１０〜Ｓ５４０）。ＳＡ−ＴＡＫ手続の遂行によって端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完全に受信すると、端末１０と基地局２０は認証キーＡＫ1と更新された認証キー生成回数値（０ｘ０１）が完璧に共有されたと見なす。
【００９３】
その後、端末１０と基地局２０は所定の手続による制御メッセージを互いに送受信する。端末１０と基地局２０は制御メッセージを相対ノードに送信するたびに当該ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値を所定値（例えば＋１）だけ増加させ、当該カウンター値を制御メッセージに含めて伝送する。
【００９４】
このようなＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超える前に認証キーを更新しなければならない必要があるが、このようなＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超える前の所定のカウンター値をＣＭＡＣパケットナンバーカウンターグレイス番号（ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊ＧｒａｃｅＮｕｍｂｅｒ）と言う。説明の便宜上ＣＭＡＣ＿ＰＮ＿＊ＧｒａｃｅＮｕｍｂｅｒを簡略に“グレイス番号”とも言う。グレイス番号は上向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値に対する値と、下向ＭＡＣパケットナンバーカウンター値に対する値が同一である。端末と基地局は端末初期接続手続に含まれた端末基本機能交渉手続（ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰ）を通じてグレイス番号を交渉することができる。
【００９５】
基地局２０は上向パケットナンバーカウンター値と下向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号と同一であるかどうかを確認する。つまり、端末１０から受信された制御メッセージに含まれた上向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号に到達したり、端末１０に送信する制御メッセージに含まれる下向パケットナンバーカウンター値がグレイス番号に到達した場合、基地局２０は認証キー生成装置４０へＣＭＡＣパケットナンバーカウンター（ＣＭＡＣ＿ＰＮ）値が設定値を超えることを通知する（Ｓ５５０）。
【００９６】
認証キー生成装置４０はＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値が設定値を超えることを通知受けると認証キーを再生成する。つまり、当該端末に対して第２認証キーを生成することであるために従来認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定し、これに基づいて第２認証キーＡＫ2を生成する。そして、これに関する認証キー一連番号及び認証キー有効時間を生成する。
【００９７】
基地局２０は認証キー生成装置４０から第２認証キーＡＫ2、認証キー一連番号、認証キー有効時間及び２に設定された認証キー生成回数値の提供を受け提起されて（Ｓ５６０）、このようなことが端末が保有していることと同一であるかどうかを確認するために第１実施と同一にＳＡ−ＴＡＫ手続を行う。
【００９８】
特に、第２実施例で基地局２０はＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに認証キー一連番号、そして２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）及びＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを含ませる。ここで、メッセージ認証コードは第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したものである。特に、前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージにＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過による認証キー更新を試みることを意味するフィールドを追加的に含ませて端末１０に伝送する（Ｓ５７０）。このようなフィールドを説明の便宜上“認証キー更新表示フィールド”と言う。
【００９９】
ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを受信した端末１０は認証キー更新表示フィールドに基づいて基地局のメッセージ送信意図がＣＭＡＣパケットナンバーカウンター超過による認証キー更新試行であることを認識する。そして、認証キー生成回数値を１増加させて２に設定し、これに基づいて新たな認証キーＡＫ2を生成する。
【０１００】
また、ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔに基づいてメッセージ認証を行い、メッセージ認証が行われると端末１０は基地局と同一な認証キーを共有していると判断する。次に、受信したＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージに含まれた認証キー生成回数値と端末自身が生成した認証キー生成回数値が同一であると、基地局と同一な認証キー生成回数値を共有していると判断して前記ＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを処理する。
【０１０１】
その後、端末１０は前記で生成された第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと、２に設定された認証キー生成回数値が含まれたＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージを基地局に伝送する（Ｓ５８０）。
【０１０２】
基地局２０も同様に、前記第１実施例と同一にＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−リクエストメッセージに対する認証を行い、端末が自分と同一な認証キーと同一な認証キー生成回数値を共有していることが確認されると、端末１０へＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを伝送する（Ｓ５９０）。端末１０がＰＫＭｖ２ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを完全に受信することによって、端末１０と基地局２０は新たな認証キーと更新された認証キー生成回数値が完璧に共有されたと見なす。
【０１０３】
このような実施例によると、ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが超過した時、不要な再認証手続の遂行なく認証キーを更新することができる。また、端末と基地局が新たな認証キー及び認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する手続を行うことによって、認証キー及び認証キー関連情報は反復攻撃に対して強力な体系を備える。
【０１０４】
次に、ハンドオーバーの時に行われる本発明の第３実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは前記第１実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【０１０５】
本発明の第３実施例では端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーしたり、第２基地局から第１基地局にハンドオーバーした場合など、ハンドオーバーが発生するたびに端末と基地局に新たな認証キー関連情報を共有させる。端末がサービス基地局から目的基地局へハンドオーバーする具体的な過程は当業者であれば設計可能であるので、ここでは詳細な説明を省略して認証キー生成と確認を重点に説明する。
【実施例３】
【０１０６】
図８は本発明の第３実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
添付した図８のように、端末１０が第１基地局２０と初期接続手続を行って端末１０と第１基地局２０が第１認証キーＡＫ１と初期値１を有する認証キー生成回数値（０ｘ０１）を共有している（Ｓ７００）。もちろん、この場合に端末１０と第１基地局２０は第１認証キー関連情報（ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔ）を生成してこれを共有し、認証キー関連情報として上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンターが含まれる。
【０１０７】
その後、第１基地局２０との無線チャンネル環境の悪化を認知した場合、端末１０は新たな基地局にハンドオーバーを試みるために第１基地局２０へハンドオーバー要請メッセージであるＭＯＢ＿ＭＳＨＯ−ＲＥＱ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｍｏｂｉｌｅ ＳｔａｔｉｏｎＨａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを送信する（Ｓ７１０）。
【０１０８】
ＭＯＢ＿ＭＳＨＯ−ＲＥＱメッセージを受信した第１基地局２０は認証キー生成装置４０にハンドオーバーを要請する要請メッセージであるＨＯリクエストメッセージを送信し（Ｓ７２０）、認証キー生成装置４０はＨＯリクエストメッセージ受信によってハンドオーバーによる認証キー更新を認知して、認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定する。その後、目的基地局にハンドオーバーを試みる端末に相当する認証キー（それぞれの目的基地局の基地局識別子に基づいて互いに異なる認証キーが生成される）を生成し、それぞれの認証キーと認証キー生成回数値を目的基地局に伝送する（Ｓ７３０）。ここで、目的基地局に提供される認証キーは互いに異なるが、認証キー生成回数値は互いに同一である。
【０１０９】
その後、認証キー生成装置４０はサービス基地局である第１基地局２０へハンドオーバー要請による応答メッセージであるＨＯレスポンスメッセージを送信し（Ｓ７４０）、第１基地局２０は端末１０にハンドオーバー応答メッセージであるＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＳＰ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを送信する（Ｓ７５０）。
【０１１０】
端末は複数の目的基地局の中でハンドオーバーする最終基地局を決め、最終的に決められた基地局に対する情報を含むハンドオーバー指示メッセージであるＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ＿Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ−Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）メッセージをサービング基地局である第１基地局２０に伝送する（Ｓ７６０）。ここでは、第２基地局２１が目的基地局として決められたことにする。第１基地局２０はハンドオーバー遂行を知らせるメッセージであるＨＯ（ハンドオーバー）表示メッセージを第２基地局２１に伝送する（Ｓ７７０）。
【０１１１】
サービング基地局である第１基地局２０とのハンドオーバー手続を完了した端末１０は目的基地局である第２基地局２１に適した認証キーを新たに生成しなければならない。その結果、端末１０は認証キー生成回数値を１だけ増加させて２に設定し、これに基づいて認証キーＡＫ2を新たに生成する。
【０１１２】
端末１０は更新した第２認証キーＡＫ2を持って生成したメッセージ認証コード（ＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔ）と２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が含まれたレンジング要請メッセージであるＲＮＧ−ＲＥＱ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを目的基地局である第２基地局２１に伝送する（Ｓ７８０）。
【０１１３】
ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信した第２基地局２１は本発明の実施例によるメッセージ認証過程を行って、メッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔ値が正しいと端末と同一な認証キーＡＫ2を共有していると判断する。そして、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージに含まれた認証キー生成回数値と基地局自分が持っている認証キー生成回数値が同一である場合、互いに同一な認証キー生成回数値を共有していると判断して、前記ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを処理する。
【０１１４】
この後、第２基地局２１は第２認証キーＡＫ2を通じて導出したメッセージ認証キーを持って生成したＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔと２に設定された認証キー生成回数値（０ｘ０２）が含まれたレンジング応答メッセージであるＲＮＧ−ＲＳＰ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを端末１０に伝送する（Ｓ７９０）。
【０１１５】
端末１０も同様に、上述したようにＲＮＧ−ＲＳＰメッセージに含まれたＣＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔを利用したメッセージ認証を行って、基地局と同一な認証キーを共有しているかどうかを確認する。そして、基地局と同一な認証キー生成回数値を共有しているかどうかも判別する。
【０１１６】
一方、第２基地局２１は端末１０にＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを伝送した後、認証キー生成装置４０にハンドオーバー完了メッセージであるＨＯＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送する（Ｓ８００）。これに対する応答として認証キー生成装置４０は以前サービス基地局である第１基地局２０と、目的基地局の中で新たなサービング基地局になった第２基地局２１を除いた基地局にＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送する（Ｓ８１０）。
【０１１７】
前記基地局から受信したＲＮＧ−ＲＳＰメッセージが第２基地局２１とのネットワーク再接続手続による最後のメッセージである場合、端末がＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを完璧に受信したので、端末１０は新たな認証キーＡＫ2と更新された認証キー生成回数値（ここでは２）が完全に共有されたと見なす。これに端末は初期接続手続を行った後に獲得した第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ８２０）。
【０１１８】
また、認証キー生成装置４０はＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを伝送した後に内部的に管理していた前記端末１０に対する第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信した以前サービス基地局２０は前記端末のハンドオーバーが完了したことを認知し、前記ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ受信時点で所定の時間が経過した後、内部的に管理している第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ８３０）。そして、第２基地局２１を除いた目的基地局はＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを受信した後、前記端末のハンドオーバーが完了したことを認知し、前記ＨＯｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ受信時点で所定の時間が経過した後、内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。
【０１１９】
もし、前記実施例で端末１０が第１基地局２０から第２基地局２１へハンドオーバーを試みる場合、第１基地局２０と第２基地局２１が同一な認証キー生成装置４０下に存在しなければ、第２基地局２１を管理している新たな認証キー生成装置は以前認証キー生成装置からハンドオーバーを試みる端末１０に相当するＰＡＫやＰＭＫのような認証関連情報を得ることができない。つまり、この場合には端末１０、第２基地局２１、新たな認証キー生成装置、そして認証サーバーが端末装置または基地局装置に対する認証もまた使用者に対する認証を新たに行わなければならない。新たな認証手続は前記図６に示された手続と同一に行うべきである。この時、認証キー生成回数値は１に初期化する。
【０１２０】
上述したように、本発明の実施例では端末のハンドオーバーが完了するとサービング基地局、認証キー生成装置、そしてハンドオーバー候補に選定された目的基地局が保有していた前記端末に対する認証キー関連情報を削除し、新たな認証キー関連情報を有する。
【０１２１】
特に、本発明の実施例ではハンドオーバーが成功的に行われるたびに変更される認証キー生成回数値に基づいて認証キーが新たに生成されるので、端末が第１基地局からサービスを受けている状態で獲得する認証キーと、端末が第２基地局へハンドオーバーして再び第１基地局に成功的にハンドオーバーする場合に獲得する認証キーが互いに異なる。
【０１２２】
したがって、端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーして再び第１基地局にハンドオーバーした場合、悪意のある使用者から反復攻撃が発生しても、前記悪意のある使用者は変更される認証キー生成回数値を保有していない。したがって、前記悪意のある使用者によって伝送される制御メッセージに含まれる認証キーやメッセージ認証コードは端末または基地局が現在保有した認証キー生成回数値に基づいて生成されたものではない。したがって、端末と基地局は前記悪意のある使用者によって提供される制御メッセージが適法でないことと見なして前記メッセージは廃棄処理される。
【０１２３】
したがって、本発明の実施例によると認証キー生成回数値に基づいた新たな認証キー関連情報を利用して悪意のある使用者からの反復攻撃に強力に対処することができる。
【０１２４】
次に、端末がハンドオーバーを行って前記ハンドオーバーを取り消す場合に行われる、本発明の第４実施例による認証キー生成方法について説明する。ここでは、前記第３実施例による認証キー生成方法と同一に行われる過程については詳細な説明を省略する。
【実施例４】
【０１２５】
図９は本発明の第４実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
端末１０がサービス基地局である第１基地局２０、認証キー生成装置４０、そして認証サーバー（図示せず）と連動してネットワーク接続手続を行った後に第１認証キー関連情報ＡＫ1 Ｃｏｎｔｅｘｔを生成する（Ｓ９００）。そして、無線チャンネル環境の悪化によって新たな基地局にハンドオーバーを試みるために、前記第３実施例に記述されたように第１基地局２０、認証キー生成装置４０、そして目的基地局となる第２基地局２１とハンドオーバー関連メッセージ送受信しながらハンドオーバー処理を行う（Ｓ９１０〜Ｓ９２０）。
【０１２６】
この時、認証キー生成装置４０は第３実施例のように第２認証キーＡＫ2を生成して認証キー、認証キー一連番号、認証キー有効時間、そして２に増加された認証キー生成回数値を目的基地局に提供する（Ｓ９３０）。端末１０は第３実施例のように従来サービング基地局である第１基地局２０とのハンドオーバー手続が完了すると（Ｓ９４０〜Ｓ９７０）認証キー生成回数値を２に増加させ、これに基づいて第２認証キーＡＫ2を生成し、このような過程は前記図８関連説明で詳細に記載されているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１２７】
その後、端末１０が新たに生成した第２認証キーＡＫ2を持って生成したメッセージ認証コードと２に設定された認証キー生成回数値が含まれた、レンジング要請メッセージであるＲＮＧ−ＲＥＱ（Ｒａｎｇｉｎｇ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを目的基地局である第２基地局２１に伝送する（Ｓ９８０）。第２基地局２１はこの場合、上述したようにメッセージ認証コードに基づいてメッセージ認証を行って同一な認証キーを共有している確認し、認証キー生成回数値が同一であるかどうかを確認した後、前記ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを処理する。その結果、端末１０と第２基地局２１は同一な第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを共有する。
【０１２８】
しかし、このように新たなサービス基地局である第２基地局２１とのハンドオーバーによる接続手続が行われている状態で、以前サービス基地局である第１基地局２０との無線チャンネル環境が再び良くなって現在行っているハンドオーバーを取り消すこともできる。この場合、端末１０はハンドオーバー取り消しを示す情報を含むハンドオーバー指示メッセージであるＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤメッセージを第１基地局２１に伝送する（Ｓ９９０）。
【０１２９】
一方、端末１０からハンドオーバー取り消しを示すＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤメッセージを受信した第１基地局２０は認証キー生成装置４０にハンドオーバーを取り消すための要請メッセージであるＨＯリクエストメッセージを伝送する（Ｓ１０００）。その結果、認証キー生成装置４０は目的基地局（第２基地局を含む）にハンドオーバー取り消しを要請するメッセージであるＨＯリクエストメッセージを伝送する（Ｓ１１００）。
【０１３０】
端末１０は目的基地局である第２基地局２１と共有した第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、認証キー生成装置４０も内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する。また、ハンドオーバー取り消しを意味するＨＯリクエストメッセージを認証キー生成装置４０から受信した目的基地局も内部的に管理している第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除する（Ｓ１１１０〜Ｓ１１２０）。
【０１３１】
一方、端末１０と認証キー生成装置４０は第２認証キー関連情報ＡＫ2 Ｃｏｎｔｅｘｔを削除しても２に設定された認証キー生成回数値は貯蔵する。これはこの後認証キーを更新する必要がある時、認証キー生成回数値を所定値（＋１）だけ増加させて３に設定するためである。
【０１３２】
その結果、この後の端末と基地局はそれぞれ共有している認証キー生成回数値に基づいた認証キーが新たに生成する。したがって、悪意のある使用者から反復攻撃が発生しても、前記悪意のある使用者は認証キー生成回数値を保有していない。したがって、前記悪意のある使用者によって伝送される制御メッセージに含まれる認証キーやメッセージ認証コードは端末または基地局が保有した認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーやメッセージ認証コードとは異なる。したがって、端末と基地局は前記悪意のある使用者によって提供される制御メッセージが適法でないことと見なして前記メッセージは廃棄処理される。
【０１３３】
上述した認証キー生成回数値を利用した認証キー生成方法はメッセージ認証キーを生成する場合にも適用することができる。つまり、メッセージ認証キー生成回数値を前記端末と前記基地局が管理し、これを利用して悪意のある使用者から反復攻撃に対して防御できるメッセージ認証キーを生成することである。このように本発明の実施例による認証キー生成回数値に基づいてメッセージ認証コード生成時に使用されるメッセージ認証キーを生成する方法は、当業者であれば前記実施例に基づいて容易に実現することができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１３４】
上述した認証キー生成方法はコンピュータが読み込むことができる記録媒体に貯蔵されるプログラム形態で実現することができる。記録媒体としてはコンピュータによって読み込まれるデータが貯蔵される全ての種類の記録装置を含むことができ、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスクなどがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じる伝送）の形態で実現されることも含まれる。
【０１３５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることではなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の実施例による移動通信システムのネットワーク連結を示す状態図である。
【図２】本発明の実施例に使用される認証関連情報を示す表である。
【図３】ハンドオーバーの遂行時に行われる認証キー生成過程を示す流れ図である。
【図４】本発明の実施例による認証キー生成方法の流れ図である。
【図５】所定の認証手続に対して図４に示された認証キー生成方法を適用した場合を示す例示図である。
【図６】本発明の第１実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の第２実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図８】本発明の第３実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【図９】本発明の第４実施例による認証キー生成方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 端末
２０，２１ 基地局
３０，３１ ルーター
４０ 認証キー生成装置
Ｓ１０〜３２ 図３の実行段階番号
Ｓ１００〜１３０ 図４の実行段階番号
Ｓ２００〜２７０ 図５の実行段階番号
Ｓ３００〜３９０ 図６の実行段階番号
Ｓ５００〜５９０ 図７の実行段階番号
Ｓ７００〜８３０ 図８の実行段階番号
Ｓ９００〜１１２０ 図９の実行段階番号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末と基地局が互いに協議した認証方式に相当する認証手続遂行によって認証キー生成のための少なくとも１つの基本キーを獲得する段階；
認証キー生成回数値を決める段階；及び
前記基本キーと認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項２】
前記認証キーを生成する段階は、前記端末の識別子、前記基地局の識別子を追加的に考慮して前記認証キーを生成することを特徴とする請求項１に記載の認証キー生成方法。
【請求項３】
前記認証キーを生成する段階は、
前記基本キーに基づいて所定の演算を行って入力キーを生成する段階；
前記端末識別子、前記基地局識別子、前記認証キー生成回数値、そして所定のストリング文字を入力データとして設定する段階；及び
前記入力キーと入力データに基づいてキー生成アルゴリズムを行って、認証キーを生成する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の認証キー生成方法。
【請求項４】
前記基本キーはＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）認証手続遂行によって得られるＰＡＫ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）と、ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証手続遂行によって得られるＰＭＫ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の認証キー生成方法。
【請求項５】
前記認証キー生成回数値は認証キーが生成されるたびに所定値だけ増加することを特徴とする請求項１に記載の認証キー生成方法。
【請求項６】
前記認証キーを生成した後に端末と基地局が互いに同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項７】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
基地局が認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーを獲得する段階；
前記基地局が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを端末に伝送する段階；
前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信した端末から、前記端末が獲得した認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを受信する段階；及び
前記基地局がＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを端末に伝送して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項８】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末が基地局から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信する段階；
前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを前記基地局に伝送する段階；及び
前記端末が基地局からＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを受信して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項９】
前記認証キー生成方法は、端末と基地局の間の最初認証手続を行う場合、最初認証手続の後に再認証手続が行われる場合、端末と基地局の間に送受信される制御メッセージをカウントするカウンター値が設定値を超える場合のうちの少なくとも１つの場合に行われることを特徴とする請求項７または８に記載の認証キー生成方法。
【請求項１０】
前記基地局は提供される認証キーが制御メッセージをカウントする上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値がそれぞれの設定値を超えることによって新たに生成されることを知らせる認証キー更新表示フィールドを前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージに含めて伝送することを特徴とする請求項９に記載の認証キー生成方法。
【請求項１１】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末が認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階；
前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを基地局に伝送する段階；
前記ＲＮＧ要請メッセージを受信した基地局から、前記基地局が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを受信する段階；及び
前記ＲＮＧ応答メッセージ受信によって前記端末は基地局と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項１２】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
基地局が前記端末から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを受信する段階；
前記基地局が、自分が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを生成する段階；及び
前記基地局が前記ＲＮＧ応答メッセージを前記端末に伝送して前記端末と基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項１３】
前記認証キー生成方法は、端末と基地局の間のハンドオーバーが成功した場合、端末と基地局の間のハンドオーバーが取り消された場合、端末の位置が更新された場合、ドロップ（ｄｒｏｐ）手続を行う場合のうちの少なくとも１つの場合に行われることを特徴とする請求項１１または１２に記載の認証キー生成方法。
【請求項１４】
前記端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーすることによって前記認証キー生成方法が行われて端末と第２基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることが確認された後に、前記端末が前記ハンドオーバーを取り消す場合、前記認証キー関連情報は削除されても前記認証キー生成回数値はそのまま維持管理されることを特徴とする請求項１３に記載の認証キー生成方法。
【請求項１５】
前記基地局または端末が所定のメッセージを受信すると、
前記受信されたメッセージに含まれているメッセージ認証コードと自体的に生成したメッセージ認証コードの同一性を判断する段階；
前記メッセージ認証コードが同一な場合、前記受信されたメッセージが適法なメッセージであることを判断する段階；
前記受信されたメッセージに含まれた認証キー生成回数値と自体的に保有している認証キー生成回数値の同一性を判断する段階；及び
前記認証キー生成回数値が互いに同一な場合、前記基地局と端末が同一な認証キー生成回数値を共有していることを判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項１６】
前記メッセージ認証コードは基地局または端末が自体的に生成した認証キーを基本として生成されるメッセージ認証キーに基づいて生成されるコードであることを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項１７】
前記メッセージ認証コードに相当するメッセージ認証コード方式はＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）であることを特徴とする請求項１６に記載の認証キー生成方法。
【請求項１８】
前記認証キーを生成する段階は、所定の認証手続を行うことによって得られる基本キー、認証キー生成回数値、端末の識別子、基地局識別子、そして所定のストリング文字に基づいて前記認証キーを生成することを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項１】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末と基地局が互いに協議した認証方式に相当する認証手続遂行によって認証キー生成のための少なくとも１つの基本キーを獲得する段階；
認証キー生成回数値を決める段階；及び
前記基本キーと認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項２】
前記認証キーを生成する段階は、前記端末の識別子、前記基地局の識別子を追加的に考慮して前記認証キーを生成することを特徴とする請求項１に記載の認証キー生成方法。
【請求項３】
前記認証キーを生成する段階は、
前記基本キーに基づいて所定の演算を行って入力キーを生成する段階；
前記端末識別子、前記基地局識別子、前記認証キー生成回数値、そして所定のストリング文字を入力データとして設定する段階；及び
前記入力キーと入力データに基づいてキー生成アルゴリズムを行って、認証キーを生成する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の認証キー生成方法。
【請求項４】
前記基本キーはＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ Ｓｈａｍｉｒ Ａｄｌｅｍａｎ）認証手続遂行によって得られるＰＡＫ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）と、ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）基盤認証手続遂行によって得られるＰＭＫ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の認証キー生成方法。
【請求項５】
前記認証キー生成回数値は認証キーが生成されるたびに所定値だけ増加することを特徴とする請求項１に記載の認証キー生成方法。
【請求項６】
前記認証キーを生成した後に端末と基地局が互いに同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有しているかどうかを確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項７】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
基地局が認証キー生成回数値に基づいて生成される認証キーを獲得する段階；
前記基地局が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを端末に伝送する段階；
前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信した端末から、前記端末が獲得した認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを受信する段階；及び
前記基地局がＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを端末に伝送して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項８】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末が基地局から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージを受信する段階；
前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＳＡ−ＴＥＫ要請メッセージを前記基地局に伝送する段階；及び
前記端末が基地局からＳＡ−ＴＥＫ応答メッセージを受信して基地局と端末が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項９】
前記認証キー生成方法は、端末と基地局の間の最初認証手続を行う場合、最初認証手続の後に再認証手続が行われる場合、端末と基地局の間に送受信される制御メッセージをカウントするカウンター値が設定値を超える場合のうちの少なくとも１つの場合に行われることを特徴とする請求項７または８に記載の認証キー生成方法。
【請求項１０】
前記基地局は提供される認証キーが制御メッセージをカウントする上向／下向ＣＭＡＣパケットナンバーカウンター値がそれぞれの設定値を超えることによって新たに生成されることを知らせる認証キー更新表示フィールドを前記ＳＡ−ＴＥＫ試行メッセージに含めて伝送することを特徴とする請求項９に記載の認証キー生成方法。
【請求項１１】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
端末が認証キー生成回数値に基づいて認証キーを生成する段階；
前記端末が認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを基地局に伝送する段階；
前記ＲＮＧ要請メッセージを受信した基地局から、前記基地局が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを受信する段階；及び
前記ＲＮＧ応答メッセージ受信によって前記端末は基地局と同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを確認する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項１２】
移動通信システムで認証に成功した端末に相当する認証キーを生成する方法で、
基地局が前記端末から認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証のためのメッセージ認証コードを含むＲＮＧ（ｒａｎｇｉｎｇ）要請メッセージを受信する段階；
前記基地局が、自分が獲得している認証キー生成回数値、そしてメッセージ認証コードを含むＲＮＧ応答メッセージを生成する段階；及び
前記基地局が前記ＲＮＧ応答メッセージを前記端末に伝送して前記端末と基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることを通知する段階を含むことを特徴とする認証キー生成方法。
【請求項１３】
前記認証キー生成方法は、端末と基地局の間のハンドオーバーが成功した場合、端末と基地局の間のハンドオーバーが取り消された場合、端末の位置が更新された場合、ドロップ（ｄｒｏｐ）手続を行う場合のうちの少なくとも１つの場合に行われることを特徴とする請求項１１または１２に記載の認証キー生成方法。
【請求項１４】
前記端末が第１基地局から第２基地局にハンドオーバーすることによって前記認証キー生成方法が行われて端末と第２基地局が同一な認証キーと認証キー生成回数値を共有していることが確認された後に、前記端末が前記ハンドオーバーを取り消す場合、前記認証キー関連情報は削除されても前記認証キー生成回数値はそのまま維持管理されることを特徴とする請求項１３に記載の認証キー生成方法。
【請求項１５】
前記基地局または端末が所定のメッセージを受信すると、
前記受信されたメッセージに含まれているメッセージ認証コードと自体的に生成したメッセージ認証コードの同一性を判断する段階；
前記メッセージ認証コードが同一な場合、前記受信されたメッセージが適法なメッセージであることを判断する段階；
前記受信されたメッセージに含まれた認証キー生成回数値と自体的に保有している認証キー生成回数値の同一性を判断する段階；及び
前記認証キー生成回数値が互いに同一な場合、前記基地局と端末が同一な認証キー生成回数値を共有していることを判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項１６】
前記メッセージ認証コードは基地局または端末が自体的に生成した認証キーを基本として生成されるメッセージ認証キーに基づいて生成されるコードであることを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【請求項１７】
前記メッセージ認証コードに相当するメッセージ認証コード方式はＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）であることを特徴とする請求項１６に記載の認証キー生成方法。
【請求項１８】
前記認証キーを生成する段階は、所定の認証手続を行うことによって得られる基本キー、認証キー生成回数値、端末の識別子、基地局識別子、そして所定のストリング文字に基づいて前記認証キーを生成することを特徴とする請求項７、８、１１、１２のいずれかに記載の認証キー生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００９−５３４９１０（Ｐ２００９−５３４９１０Ａ）
【公表日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０６４１６（Ｐ２００９−５０６４１６）
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００１９２１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２００２４
【国際公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００１９２１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２００２４
【国際公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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