通信システムにおける認証
【課題】複数の認証手続きが用いられる通信システムにおいて、認証のための共通のフォーマットを提供する。
【解決手段】認証器はサービスに対する要求を受信したときに、通信が音声であるかデータであるかを判別する。データサービスの場合、移動局（ＭＳ）にＥＡＰ要求を経由してＣＡＶＥチャレンジを送り、移動局（ＭＳ）からの認証応答を確認する。音声通信の場合、ＣＡＶＥチャレンジを送り、移動局（ＭＳ）からの認証応答を確認する。
【解決手段】認証器はサービスに対する要求を受信したときに、通信が音声であるかデータであるかを判別する。データサービスの場合、移動局（ＭＳ）にＥＡＰ要求を経由してＣＡＶＥチャレンジを送り、移動局（ＭＳ）からの認証応答を確認する。音声通信の場合、ＣＡＶＥチャレンジを送り、移動局（ＭＳ）からの認証応答を確認する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムにおける認証に関し、特に、音声及びデータの両方の通信のための携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ： Cellular Authentication Voice Encryption）のような共通フォーマットを用いた共通の認証及びセッション鍵配信のためのメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システム及びインフラストラクチャが、様々な音声及びデータサービスを提供するように拡張すると、種々のプロトコル及び認証手続きは、複雑さが増し、余計なリソースの使用や、立ち上げ時における時間遅延をもたらす。携帯電話システムのための共通認証メカニズムは、携帯認証音声暗号化すなわち“ＣＡＶＥ”（Cellular Authentication Voice Encryption）と称される。認証のための他のメカニズムは、例えば、認証及び鍵合意すなわち“ＡＫＡ”（Authentication and Key Agreement）と称されるメカニズムであり、データシステムに実装される。通信システムがその他のサービスを組み込むように拡張した時には、複数の認証手続きが用いられる。従って、認証及び立ち上げのための共通フォーマットを提供することが、当該技術分野において必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】図１は、携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ）アルゴリズムをサポートするための拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の拡張を示す構成図である。
【図２】図２は、通信システムである。
【図３】図３は、通信システムにおける認証処理のタイミング図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ＥＡＰフォーマットにおけるフィールドである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＥＡＰフォーマットがCAVEアルゴリズムをサポートするシステムにおける認証処理の例である。
【図６】図６は、認証器における認証処理のフロー図である。
【図７】図７は、移動局における認証処理のフロー図である。
【図８】図８は、ＣＡＶＥアルゴリズムをサポートする拡張されたＥＡＰフォーマットをサポートする無線デバイスである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
用語「典型的」は、ここでは、例、例示、又は図解として役立つことを意味するように使用される。ここで典型的と記載された実施例は、他の実施例に対して好適であるとか有利であるとか必ずしも解釈される訳ではない。
【０００５】
ここではアクセス端末（ＡＴ）と称されるＨＤＲ加入者局は、移動式でも固定式でもありうる。そして、ここでモデムプールトランシーバ（ＭＰＴ）と称されている１つ又は複数のＨＤＲ基地局と通信する。アクセス端末は、ここではモデムプールコントローラ（ＭＰＣ）と称されるＨＤＲ基地局コントローラと、１つ又は複数のモデムプールトランシーバを介してデータパケットの送受信を行う。モデムプールトランシーバと、モデムプールコントローラとは、アクセスネットワークと呼ばれるネットワークの一部である。アクセスネットワークは、複数のアクセス端末間でデータパケットを伝送する。このアクセスネットワークは更に、企業イントラネット又はインターネットのようなアクセスネットワークの外部の付加的なネットワークに接続されうる。そして、各アクセス端末とそのような外部ネットワークとの間でデータパケットを伝送する。１つ又は複数のモデムプールトランシーバとのアクティブなトラフィックチャネル接続を確立したアクセス端末は、アクティブアクセス端末と呼ばれ、トラフィック状態にあると言われる。１つ又は複数のモデムプールトランシーバとのアクティブなトラフィックチャネル接続を確立する処理中にあるアクセス端末は、接続設定状態にあると言われる。アクセス端末は、無線チャネル、又は光ファイバや同軸ケーブル等による有線チャネルを介して通信するあらゆるデータデバイスでありうる。アクセス端末は更に、これに限定される訳ではないがＰＣカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、外部又は内部モデム、或いは無線又は有線による電話機を含むあらゆる多くのタイプのデバイスでありうる。それを介してアクセス端末がモデムプールトランシーバに信号を送る通信リンクは、逆方向リンクと呼ばれている。それを介してモデムプールトランシーバがアクセス端末に信号を送る通信リンクは、順方向リンクと呼ばれている。
【０００６】
認証は、通信における個人またはアプリケーションの識別を行う処理である。このような識別によって、サービスプロバイダは、有効なユーザとしてエンティティを確認することができるようになり、要求された特定のサービスに対するユーザを確認できるようになる。認証と許可とは、しばしば２つの名前が区別無く使用され、実際には明確には区別されていないが、認証と許可は非常に特別な意味を持っている。
【０００７】
認証は、ユーザが、アイデンティティに対する権利、本質的には、名前を使用する権利を確立する処理である。ユーザの認定に使用される技術は、パスワード、バイオメトリック技法、スマートカード、証明書など極めて多数ある。
【０００８】
名前、すなわちアイデンティティは、それに関連した属性を持っている。属性は、（例えば、証明書ペイロードで）名前に密接に拘束されているか、または名前に対応したキーの下で、ディレクトリ又はその他のデータベースに格納されている。属性は時間にわたって変わりうる。
【０００９】
許可は、アイデンティティ（及びそのアイデンティティに関連した１組の属性）が、リソースにアクセスするようなある動作を実行することが許可されているかを判定する処理である。動作の実行の許可は、この動作が実行可能であることを保証するものではないことに留意されたい。認証と許可の決定は、異なるエンティティによって、異なるポイントでなされうることに留意されたい。
【００１０】
携帯ネットワークでは、認証特徴は、携帯ネットワークに対して無線デバイスのアイデンティティを確認させ、これによって携帯ネットワークの無許可使用を低減することができるネットワーク能力である。この処理は、加入者が気付くことなく行われる。顧客は通話をする場合、自分たちの電話機のアイデンティティを認証するために何もすることを必要とされない。
【００１１】
認証は、一般に、暗号化スキームを含んでいる。ここでは、サービスプロバイダとユーザとが、いくつかの共有情報といくつかの私的情報とを持っている。この共有情報は、一般に、「共有秘密」と称される。
【００１２】
（認証鍵）
認証鍵（Ａ−ｋｅｙ）は、各個別の携帯電話それぞれにユニークな秘密の値である。それは携帯サービスプロバイダに登録され、電話機及び認証センタ（ＡＣ：Authentication Center）に記憶される。Ａ−ｋｅｙは、製造者によって電話機にプログラムされる。それはユーザによって無線デバイスメニューからマニュアルで入力することも、あるいは、売り上げポイントにおいて特別な端末によって入力されることも可能である。
【００１３】
無線デバイスとＡＣとは、同一計算を行うために同一のＡ−ｋｅｙを持つ必要がある。Ａ−ｋｅｙの主要な機能は、共有秘密データ（ＳＳＤ：shared secret data）を計算するためのパラメータとして使用されることである。
【００１４】
（共有秘密データ（ＳＳＤ））
ＳＳＤは、無線デバイス及びＡＣにおける認証計算のための入力として使用され、両方に格納される。Ａ−ｋｅｙと異なり、ＳＳＤは、ネットワーク上で変更されうる。ＡＣと無線デバイスとは、ＳＳＤの計算に用いられる以下に示す３つの要素を共有する。１）電子シリアル番号（ＥＳＮ：Electronic Serial Number）、２）認証鍵（Ａ−ｋｅｙ）、３）共有秘密データ計算のための乱数（ＲＡＮＤＳＳＤ：RANDom number for Shared Secret Data calculation）。
【００１５】
ＥＳＮとＲＡＮＤＳＳＤとは、ネットワーク及び電波インタフェースを介して送信される。ＳＳＤは、デバイスがその第１のシステムアクセスを行ったときに更新され、その後は周期的に更新される。ＳＳＤが計算された時、その結果は、２つの個別の値、すなわちＳＳＤ−Ａ及びＳＳＤ−Ｂとなる。ＳＳＤ−Ａは認証のために使用される。ＳＳＤ−Ｂは、暗号化及び音声プライバシーのために使用される。
【００１６】
動作中のシステムの能力に依存して、ＳＳＤは、ＡＣと、動作中の移動交換センタ（ＭＳＣ）との間で共有されたり、あるいは共有されない。もしも秘密データが共有されているのであれば、ＡＣが、動作中のＭＳＣにそれを送り、動作中のＭＳＣが、ＣＡＶＥを実行できなくてはならないことを意味する。もしも共有されていないのであれば、ＡＣは、データを保持し、認証を実行するであろう。
【００１７】
共有のタイプは、認証チャレンジがどのように実施されるかに影響を与える。認証チャンレンジは、無線デバイスのアイデンティティを要求するために送られるメッセージである。基本的に、認証チャレンジは、ユーザが処理するために、いくつかの情報を送る。これは一般に乱数データが用いられる。ユーザはその後、この情報を処理し、応答を送る。この応答は、ユーザ確認のために分析される。共有された秘密データとともに、チャレンジは、動作中のＭＳＣにおいて取り扱われる。共有されていない秘密データとともに、チャンレンジはＡＣによって取り扱われる。秘密データを共有することによって、システムは、送信されたトラフィックの量を最小にし、動作中のスイッチにおいてチャレンジがより迅速に起こるようにする。
【００１８】
（認証手続）
与えられたシステムにおいて、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ：Home Location Register）は、ＭＳＣとＡＣとの間の中継として動作することにより、認証処理を制御する。動作中のＭＳＣは、モバイルのＨＬＲを用いて認証をサポートするように設定される。あるいはその逆も同様である。
【００１９】
もしも認証することが可能であるならば、デバイスは、オーバヘッドメッセージトレイン内に認証フィールドを設定することによって、動作中のＭＳＣに通知し、この処理を開始する。それに応答して、動作中のＭＳＣは、認証要求を用いて登録／認証処理を開始する。
【００２０】
認証要求を送ることによって、動作中のＭＳＣは、ＨＬＲ／ＡＣに対して、ＣＡＶＥ計算が可能であるかを伝える。ＡＣは、デバイス能力のみならず、利用可能なもののうち、動作中のどのＭＳＣが使用されるかを制御する。動作中のＭＳＣがＣＡＶＥ能力を持っていない場合には、ＳＳＤは、ＡＣとＭＳＣとの間で共有されず、したがって、全ての認証処理は、ＡＣで実行される。
【００２１】
認証要求（ＡＵＴＨＲＥＱ）の目的は、電話機と要求ＳＳＤとを認証することである。ＡＵＴＨＲＥＱは、認証のために２つのパラメータ、すなわちＡＵＴＨＲとＲＡＮＤとを含んでいる。ＡＣがＡＵＴＨＲＥＱを得るときには、ＲＡＮＤと、最後に知られたＳＳＤとを用いてＡＵＴＨＲを計算する。もしもそれがＡＵＴＨＲＥＱに送られたＡＵＴＨＲと一致するのであれば、認証は成功する。ＡＵＴＨＲＥＱに戻された結果は、もしも共有可能であれば、ＳＳＤを含むであろう。
【００２２】
（チャレンジ）
認証処理は、チャレンジ及び応答ダイアログからなっている。もしもＳＳＤが共有されるのであれば、ダイアログは、ＭＳＣとデバイスとの間で動作する。もしもＳＳＤが共有されていないならば、ダイアログは、ＨＬＲ／ＡＣとデバイスとの間で動作する。スイッチタイプに依存して、ＭＳＣは、ユニークチャレンジ、グローバルチャレンジ、あるいはその両方のうちの何れかが可能である。いくつかのＭＳＣは、現在、グローバルチャレンジが可能ではない。ユニークチャレンジは、通話試行の間のみ起こるチャレンジである。なぜなら、音声チャネルを使用するからである。ユニークチャレンジは、通話オリジネーション及び通話配信の最中に、単一のデバイスに対して認証を示す。グローバルチャレンジは、登録、通話オリジネーション、及び通話配信の最中に起こるチャレンジである。グローバルチャレンジは、特定の無線制御チャネルを使用する全てのＭＳに対して認証チャレンジを示す。グローバルチャレンジと呼ばれるのは、無線制御チャネル上でブロードキャストされ、その制御チャネルにアクセスする全ての電話機によって使用されるからである。
【００２３】
チャレンジの間、デバイスは、ＭＳＣ又はＡＣによって提供された乱数に対して応答する。このデバイスは、デバイスに格納された共有秘密データと乱数とを使用して、ＭＳＣへの応答を計算する。ＭＳＣはまた、この乱数と共有秘密データとを用いて、このデバイスからの応答が何であるべきかを計算する。これらの計算は、ＣＡＶＥアルゴリズムを通じてなされる。もしもこの応答が同一でなければ、サービスは拒否される。チャレンジ処理は、通話に接続するための合計時間を増加させない。実際、通話は、ある場合においては、認証が失敗したときに破壊されるためにのみ進行する。
【００２４】
上述したように、ＣＡＶＥアルゴリズムは携帯通信に一般に使われており、したがって、良く使われ、普及している。認証のための別のアルゴリズムもまた使用される。特に、データ通信においては、様々なアルゴリズムが、複雑さ及びアプリケーションを変えて存在している。これらメカニズムを調整するために、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）は、複数の認証と鍵配信メカニズムとをサポートする一般的なプロトコルフレームワークとして開発されてきた。ＥＡＰは、１９９８年３月にＬ．Ｂｌｕｎｋらによる「PPP Extensible Authentication Protocol (EAP)」、ＲＦＣ ２２８４に記載されている。
【００２５】
J. Arkkoらによって２００２年２月に発行されたインターネットドラフトである「EAP AKA Authentication」で定義されたＥＡＰによってサポートされているメカニズムは、ＡＫＡアルゴリズムである。従って、ＥＡＰを、携帯アルゴリズムＣＡＶＥを含むように拡張させる必要がある。また、新たなシステム及びネットワークに対する逆互換性を備えることも望ましい。
【００２６】
（ＥＡＰ）
拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）は、複数の認証メカニズムをサポートする一般的な認証用プロトコルである。ＥＡＰは、リンク設定及び制御の間、特定の認証メカニズムを選択するが、認証手続が開始するまでにこれを延期する。これは、特定の認証メカニズムを判定する前に認証器がより多くの情報を要求することを可能にする。認証器とは、認証を必要とするリンクの終わりとして定義される。認証器は、リンク確立の間に使用される認証プロトコルを特定する。
【００２７】
図４（ａ）は、ＥＡＰに従って割り当てられた幾つかのフィールドを示している。図示するように、ＥＡＰ３００は、メッセージのタイプを識別する第１のフィールドであるコードフィールド３０２を定義する。識別子フィールド３０４は、相関付けられた応答を可能にする。ここでは、チャレンジがそれに関連した識別子を持つであろう。これはまた、チャレンジに対する応答によっても使用される。長さフィールド３０６は、ＥＡＰ要求パケットの長さを与える。タイプフィールド３０８は、ペイロードフィールド３１０に含まれるＥＡＰメッセージのタイプを識別する。例えば、ＡＫＡ認証のために、タイプフィールド３０８は、ＡＫＡ情報として情報を識別し、ペイロードフィールド３１０は、ＡＫＡチャレンジ、応答等を含むであろう。
【００２８】
（ＥＡＰのＣＡＶＥアプリケーション）
本発明の実施例によれば、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証をサポートするために拡張される。図１に示すように、ＥＡＰを使ってＣＡＶＥを実行するためのアーキテクチャは、ＣＡＶＥ認証手続きが、音声タイプのシステム、及びＣＡＶＥをサポートするその他のシステムに直接的に適用されることを可能にする。各ブロックは、本実施例のアーキテクチャに従って使用されるメッセージタイプ、又はアルゴリズムを表す。ＣＡＶＥ１０２は、音声ネットワーク及びデータネットワークの両方に対して当てはまる。音声通信のために、ＣＡＶＥ１０２は、信号メッセージ１２０を用いて認証を容易にする。データ通信のために、ＣＡＶＥ１０２は、ＥＡＰ１０４を用いて認証を容易にする。ＥＡＰ１０４は、ＰＰＰフレーミングフォーマット１０６、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケットフォーマット１０８、又は遠隔認証ダイヤルインユーザサービス（ＲＡＤＩＵＳ：Remote Authentication Dial-In User Service）メッセージフォーマット１１０と相反せずに実施される。ＲＡＤＩＵＳは、１９９７年４月に発行された C. RigneyらによってＲＦＣ２１３８ "Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)"に記載されたインターネットユーザ認証である。
【００２９】
図２は、１つの実施例のアーキテクチャを適用している通信システム２００を示している。移動局（ＭＳ）２０２は、認証器２０４と通信する。この認証器は、ＭＳが（ネットワーク２１０の外側にある）データサービス２０８、又は（ネットワーク２１０の内側にある）データサービス２０６とのアクセスを試みる場合に、ＭＳ２０２の認証を開始する。システム２００は、ネットワークの内部及び外部の両方の任意数のサービスを含みうることに留意されたい。認証器２０４は、ＥＡＰを使ってＣＡＶＥアルゴリズムを実行する。図３には通話処理が示されている。
【００３０】
図３に示すように、認証器２０４は、ＭＳ２０２との認証処理を開始する。認証器２０４は、先ず、ＥＡＰ要求／識別メッセージをＭＳ２０２に送ることによって、識別のための要求をＭＳ２０２に送る。それに応答して、ＭＳは、ＭＳ２０２の国際移動電話加入者識別番号（ＩＭＳＩ）を含むか、又はＭＳ２０２に関連したエイリアス名を含むＥＡＰ要求／識別メッセージを送る。ＥＡＰ要求／識別メッセージは、暗号化されていないクリアなテキストであるので、送信の間の電波を介した盗み取りに対して無防備である。ＩＭＳＩは、ＭＳ２０２に対して感度の高い情報であると考えられるので、ＭＳ２０２は、知られたエイリアス名を使ってアイデンティティを提供したいかもしれない。この場合、認証器２０４は、ＭＳ２０２エイリアス名を、ＭＳ２０２ＩＭＳＩにマップする。エイリアス名の一例は、user@realm（例えば、joe@abc.com）である。
【００３１】
ＭＳ２０２ＩＭＳＩに基づいて、認証器２０４は、ＭＳ２０２がアクセス認証のためにＣＡＶＥを使用しているかを判定する。そのような判定をするために、認証器２０４は、 “ＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジ”メッセージをＭＳに送る。このメッセージは、ペイロードにＣＡＶＥチャレンジを含むＥＡＰ要求メッセージとして送られる。この要求のためのフォーマットは、図４（ｂ）に示されており、後述する。ＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジメッセージは、認証器２０４によって生成された乱数であるチャレンジを含んでいる。
【００３２】
その後、ＭＳ２０２は、ＣＡＶＥアルゴリズムに対する入力として１）秘密データ、２）ＭＳ２０２のＩＭＳＩ、及び３）受信されたチャレンジを適用することによって、認証応答を計算する。その後、その結果は、“ＥＡＰ応答／ＣＡＶＥチャレンジ”メッセージ又は応答として認証器２０４に提供される。ＭＳ２０２は、認証応答を含んでいるＥＡＰ応答／チャレンジメッセージを認証器２０４に送る。このメッセージは、必ずしもＭＳ２０２アイデンティティ（例えばＩＭＳＩ又はエアリアス名）及び／又はチャレンジを含んでいる必要はない。なぜなら、このメッセージは、もともと認証器２０４によって送られたＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジメッセージと同一のメッセージ識別子を用いるからである。このメッセージ識別子を経由して、認証器２０４は、ＭＳ２０２認証応答を、ＭＳ２０２アイデンティティ及びチャレンジと関連させる。
【００３３】
認証器２０４は、その後、期待された応答と比較することによって、ＭＳ２０２認証応答を確認する。認証器２０４は、ＭＳ２０２共有秘密を知っているかもしれないし、知らないかもしれない。もしも認証器２０４がこの共有秘密を知っているか、あるいはその知識を持っているのであれば、認証器２０４は、ＭＳの共有秘密、ＭＳのＩＭＳＩ、及びチャレンジを、ＣＡＶＥアルゴリズムへの入力として用いることによって期待された応答を計算する。もしも認証器２０４がこの秘密を持っていないのであれば、認証器は、ＭＳ２０２の共有秘密を持っているエンティティから、期待された応答を得る。もしもＭＳ２０２認証応答が、期待された応答と同じであれば、ＭＳ２０２は認証に合格し、認証器２０４は、これを示す“ＥＡＰ成功”メッセージを、ＭＳ２０２に送る。もしもＭＳ２０２が認証に失敗すれば、認証器２０４は、希望されたアクセスに対してＭＳ２０２を認証することができなかったことを示す（図示しない）“ＥＡＰ失敗”メッセージをＭＳ２０２に送る。
【００３４】
図４（ｂ）は、ＣＡＶＥ認証手続きのアプリケーションのためのＥＡＰの拡張を示す。図示するように、タイプフィールド３０８は、ＣＡＶＥオプションを含むタイプフィールド３１２に拡張される。関連したペイロードフィールド３１４は、例えばＣＡＶＥチャレンジ又はＣＡＶＥ応答であるＣＡＶＥメッセージを含むように適応される。このように、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証手続きとともに使用される。特に、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証に含まれるネゴシエーションのための伝送メカニズムになる。ＣＡＶＥは、メッセージと、認証のために必要なメッセージのオーダを特定する。ＣＡＶＥは更に、認証に必要な情報及び変数と同様に、ＭＳ２０２及び認証器２０４で実行された認証手続きを特定する。ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証を実行するために、この情報、変数、及びメッセージ等がＭＳ２０２と認証器２０４との間でどのように通信されているかを特定する。ＣＡＶＥオプションがＥＡＰメッセージの中で一旦特定されると、ＣＡＶＥメッセージの内容が、ＥＡＰ手続きに対して見えなくなる。
【００３５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＥＡＰを用いたＣＡＶＥの実行のための様々なシナリオを示している。図５（ａ）では、認証器２０４からのＥＡＰ要求メッセージは、ＣＡＶＥチャレンジとして生成される。言い換えると、タイプフィールド３１２は、この要求をＣＡＶＥメッセージとして識別し、ペイロードフィールド３１４は、この場合ＣＡＶＥチャレンジであるＣＡＶＥメッセージを含んでいる。ＭＳ２０２はＥＡＰ要求メッセージを経由してＣＡＶＥチャレンジを受信し、ペイロードフィールド３１４に含まれる受信情報をＣＡＶＥ手続きに従って処理し、この結果をＣＡＶＥ応答としてＥＡＰ応答メッセージを経由して認証器２０４に戻す。
【００３６】
図５（ｂ）では、認証器２０４からのＥＡＰ要求メッセージは、“ＭＤ５チャレンジ”と称される別の認証手続きにしたがって生成される。“ＭＤ５チャレンジ”は、チャレンジハンドシェイク認証プロトコル（ＣＨＡＰ）としても知られている。ＭＳ２０２は、このＥＡＰ要求メッセージを受信するが、ＭＤ５チャレンジ手続きはサポートしておらず、したがって、ＥＡＰ応答メッセージとしてネガティブなアクノレッジ（ＮＡＫ）メッセージで応答する。認証器２０４とＭＳ２０２との間で送られたメッセージは、ＥＡＰメッセージであることに留意されたい。認証器２０４は、ＥＡＰ応答メッセージを経由してＮＡＫを受信し、別のタイプのアルゴリズムを用いて認証を試みる。認証器２０４は、ＥＡＰフォーマットによってサポートされているものとして、任意の数のアルゴリズムタイプを試す。この場合、認証器２０４は、ＥＡＰ要求メッセージ内のＣＡＶＥチャレンジを送る。ＭＳ２０２は、この情報を受信し、応答を計算し、ＥＡＰ応答メッセージにおけるＣＡＶＥ応答とともに応答する。このように、認証器２０４は、ＭＳ２０２の能力を判定し、それに従って応答することができる。
【００３７】
図６は、認証器２０４の１つの実施例にしたがった認証手続きのフロー図である。この処理４００は、ステップ４０２において、認証器２０４が、与えられたサービスに対する要求を受信した時に開始する。このサービスに対する要求は、データサービス、音声サービス、又はこれらの組み合わせのためかもしれない。その後、判定部４０４に示すように、認証器２０４は、この通信が音声であるかデータであるかを判定する。ボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）のような組み合わせタイプのサービスは、一般にデータ通信として取り扱われる。データサービスの場合、処理はステップ４０６に進み、ＭＳ２０２の識別のためにＥＡＰ要求を送る。ステップ４０８では、認証器２０４は、ＭＳ２０２から応答を受信する。ＭＳ２０２識別に応答して、ステップ４１０では、認証器２０４が、ＥＡＰ要求メッセージを経由して、ＣＡＶＥチャレンジを送る。
【００３８】
その後、判定部４１６では、認証器２０４が、認証手続きのステータスを判定する。もしもＭＳ２０２の認証が合格したならば、ステップ４１８において認証器２０４は、このサービスを許可する。もしもＭＳ２０２の認証が失敗すれば、ステップ４２０において、認証器２０４は、ＭＳ２０２に対して認証の失敗を通知する。
【００３９】
音声通信の場合、判定部４０４からステップ４１２となり、認証器２０４が、ＣＡＶＥチャレンジを信号メッセージとして送る。ステップ４１４では、認証器２０４は、ＣＡＶＥ応答を受信する。その後、この処理は、判定部４１６に進み、認証のステータスを判定する。
【００４０】
図７は、ＭＳ２０２における認証手続きのフロー図である。ステップ５０２において、ＭＳ２０２は、データサービスのための要求を送る。これに応答して、ＭＳ２０２は、ステップ５０４において、ＥＡＰ要求メッセージにおける識別子に対する要求を受信する。その後ＭＳ２０２は、ステップ５０６において、ＥＡＰ応答メッセージにおける識別情報を送る。ステップ５０８では、ＥＡＰ要求メッセージを経由してチャレンジが受信される。判定部５１０では、ＭＳ２０２が、チャレンジのフォーマットを判定する。もしもこのフォーマットがＣＡＶＥアルゴリズムに従っていれば、この処理はステップ５１２に進み、そうでなければステップ５１８に進み、ＥＡＰ応答を経由してＮＡＫメッセージを送る。ステップ５１８から、処理は、ステップ５０８に戻り、別のチャレンジを待つ。もしもチャレンジがＣＡＶＥチャレンジであれば、処理は、ステップ５１２において上述したようにＣＡＶＥ手続きと矛盾しない応答を計算する。ＭＳ２０２は、ステップ５１４において、応答をＥＡＰ応答メッセージとして送る。その後、ＭＳは、ステップ５１６において、認証の確認を受信し、認証手続きが完了する。
【００４１】
ＭＳ２０２のような無線デバイスが図８に示されている。このデバイス６００は、それぞれ受信及び送信のための受信回路６０２及び送信回路６０４を含む。この受信回路６０２と送信回路６０４とは、ともに通信バス６１２に接続されている。このデバイス６００は、デバイス６００内の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）６０６も含んでいる。ＣＰＵ６０６は、デバイス６００内の記憶装置に格納されたコンピュータ読取可能な命令に反応する。ＣＡＶＥ手続き６０８とＥＡＰ手続き６１０とを記憶するものとして、２つの記憶装置が図示されている。代替実施例が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせ内の手続きを実行しうることに留意されたい。その後、ＣＰＵ６０６は、ＣＡＶＥ手続き６０８からの認証処理命令に反応する。ＣＰＵ６０６は、ＣＡＶＥ手続き６０８メッセージを、ＥＡＰ手続き６１０に応答してＥＡＰフォーマットの中に配置する。ＣＰＵ６０６は更に、受信したＥＡＰメッセージを処理し、そこからＣＡＶＥメッセージを抽出する。
【００４２】
当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載で引用されているデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの結合によって表現されうる。
【００４３】
これらの知識によって、ここで開示された実施例に関連する様々に例示された論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして適用されることが更に理解されよう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとしてあるいはソフトウェアとして適用されているかは、特有の応用例および全体システムに課せられている設計条件による。熟練した技術者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更することによって上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈すべきではない。
【００４４】
様々に示された論理ブロック、モジュール、および上述された実施例に関連して記載された回路もまた実装され、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、あるいは上述された機能を実現するために設計された何れかの組み合わせとともに実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他の配置のような計算デバイスの組み合わせとして実装することも可能である。
【００４５】
ここで開示された実施例に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。好適な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣに収納することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に収納することもできる。または、このプロセッサと記憶媒体が、ユーザ端末におけるディスクリートな部品として収納されることもある。
【００４６】
開示された実施例における上述の記載は、いかなる当業者であっても、本発明の活用または利用を可能とするようになされている。これらの実施例への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱しない他の実施例にも適用されうる。このように、本発明は、上記で示された実施例に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した広い範囲に相当するものを意図している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムにおける認証に関し、特に、音声及びデータの両方の通信のための携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ： Cellular Authentication Voice Encryption）のような共通フォーマットを用いた共通の認証及びセッション鍵配信のためのメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システム及びインフラストラクチャが、様々な音声及びデータサービスを提供するように拡張すると、種々のプロトコル及び認証手続きは、複雑さが増し、余計なリソースの使用や、立ち上げ時における時間遅延をもたらす。携帯電話システムのための共通認証メカニズムは、携帯認証音声暗号化すなわち“ＣＡＶＥ”（Cellular Authentication Voice Encryption）と称される。認証のための他のメカニズムは、例えば、認証及び鍵合意すなわち“ＡＫＡ”（Authentication and Key Agreement）と称されるメカニズムであり、データシステムに実装される。通信システムがその他のサービスを組み込むように拡張した時には、複数の認証手続きが用いられる。従って、認証及び立ち上げのための共通フォーマットを提供することが、当該技術分野において必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】図１は、携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ）アルゴリズムをサポートするための拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）の拡張を示す構成図である。
【図２】図２は、通信システムである。
【図３】図３は、通信システムにおける認証処理のタイミング図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ＥＡＰフォーマットにおけるフィールドである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＥＡＰフォーマットがCAVEアルゴリズムをサポートするシステムにおける認証処理の例である。
【図６】図６は、認証器における認証処理のフロー図である。
【図７】図７は、移動局における認証処理のフロー図である。
【図８】図８は、ＣＡＶＥアルゴリズムをサポートする拡張されたＥＡＰフォーマットをサポートする無線デバイスである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
用語「典型的」は、ここでは、例、例示、又は図解として役立つことを意味するように使用される。ここで典型的と記載された実施例は、他の実施例に対して好適であるとか有利であるとか必ずしも解釈される訳ではない。
【０００５】
ここではアクセス端末（ＡＴ）と称されるＨＤＲ加入者局は、移動式でも固定式でもありうる。そして、ここでモデムプールトランシーバ（ＭＰＴ）と称されている１つ又は複数のＨＤＲ基地局と通信する。アクセス端末は、ここではモデムプールコントローラ（ＭＰＣ）と称されるＨＤＲ基地局コントローラと、１つ又は複数のモデムプールトランシーバを介してデータパケットの送受信を行う。モデムプールトランシーバと、モデムプールコントローラとは、アクセスネットワークと呼ばれるネットワークの一部である。アクセスネットワークは、複数のアクセス端末間でデータパケットを伝送する。このアクセスネットワークは更に、企業イントラネット又はインターネットのようなアクセスネットワークの外部の付加的なネットワークに接続されうる。そして、各アクセス端末とそのような外部ネットワークとの間でデータパケットを伝送する。１つ又は複数のモデムプールトランシーバとのアクティブなトラフィックチャネル接続を確立したアクセス端末は、アクティブアクセス端末と呼ばれ、トラフィック状態にあると言われる。１つ又は複数のモデムプールトランシーバとのアクティブなトラフィックチャネル接続を確立する処理中にあるアクセス端末は、接続設定状態にあると言われる。アクセス端末は、無線チャネル、又は光ファイバや同軸ケーブル等による有線チャネルを介して通信するあらゆるデータデバイスでありうる。アクセス端末は更に、これに限定される訳ではないがＰＣカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、外部又は内部モデム、或いは無線又は有線による電話機を含むあらゆる多くのタイプのデバイスでありうる。それを介してアクセス端末がモデムプールトランシーバに信号を送る通信リンクは、逆方向リンクと呼ばれている。それを介してモデムプールトランシーバがアクセス端末に信号を送る通信リンクは、順方向リンクと呼ばれている。
【０００６】
認証は、通信における個人またはアプリケーションの識別を行う処理である。このような識別によって、サービスプロバイダは、有効なユーザとしてエンティティを確認することができるようになり、要求された特定のサービスに対するユーザを確認できるようになる。認証と許可とは、しばしば２つの名前が区別無く使用され、実際には明確には区別されていないが、認証と許可は非常に特別な意味を持っている。
【０００７】
認証は、ユーザが、アイデンティティに対する権利、本質的には、名前を使用する権利を確立する処理である。ユーザの認定に使用される技術は、パスワード、バイオメトリック技法、スマートカード、証明書など極めて多数ある。
【０００８】
名前、すなわちアイデンティティは、それに関連した属性を持っている。属性は、（例えば、証明書ペイロードで）名前に密接に拘束されているか、または名前に対応したキーの下で、ディレクトリ又はその他のデータベースに格納されている。属性は時間にわたって変わりうる。
【０００９】
許可は、アイデンティティ（及びそのアイデンティティに関連した１組の属性）が、リソースにアクセスするようなある動作を実行することが許可されているかを判定する処理である。動作の実行の許可は、この動作が実行可能であることを保証するものではないことに留意されたい。認証と許可の決定は、異なるエンティティによって、異なるポイントでなされうることに留意されたい。
【００１０】
携帯ネットワークでは、認証特徴は、携帯ネットワークに対して無線デバイスのアイデンティティを確認させ、これによって携帯ネットワークの無許可使用を低減することができるネットワーク能力である。この処理は、加入者が気付くことなく行われる。顧客は通話をする場合、自分たちの電話機のアイデンティティを認証するために何もすることを必要とされない。
【００１１】
認証は、一般に、暗号化スキームを含んでいる。ここでは、サービスプロバイダとユーザとが、いくつかの共有情報といくつかの私的情報とを持っている。この共有情報は、一般に、「共有秘密」と称される。
【００１２】
（認証鍵）
認証鍵（Ａ−ｋｅｙ）は、各個別の携帯電話それぞれにユニークな秘密の値である。それは携帯サービスプロバイダに登録され、電話機及び認証センタ（ＡＣ：Authentication Center）に記憶される。Ａ−ｋｅｙは、製造者によって電話機にプログラムされる。それはユーザによって無線デバイスメニューからマニュアルで入力することも、あるいは、売り上げポイントにおいて特別な端末によって入力されることも可能である。
【００１３】
無線デバイスとＡＣとは、同一計算を行うために同一のＡ−ｋｅｙを持つ必要がある。Ａ−ｋｅｙの主要な機能は、共有秘密データ（ＳＳＤ：shared secret data）を計算するためのパラメータとして使用されることである。
【００１４】
（共有秘密データ（ＳＳＤ））
ＳＳＤは、無線デバイス及びＡＣにおける認証計算のための入力として使用され、両方に格納される。Ａ−ｋｅｙと異なり、ＳＳＤは、ネットワーク上で変更されうる。ＡＣと無線デバイスとは、ＳＳＤの計算に用いられる以下に示す３つの要素を共有する。１）電子シリアル番号（ＥＳＮ：Electronic Serial Number）、２）認証鍵（Ａ−ｋｅｙ）、３）共有秘密データ計算のための乱数（ＲＡＮＤＳＳＤ：RANDom number for Shared Secret Data calculation）。
【００１５】
ＥＳＮとＲＡＮＤＳＳＤとは、ネットワーク及び電波インタフェースを介して送信される。ＳＳＤは、デバイスがその第１のシステムアクセスを行ったときに更新され、その後は周期的に更新される。ＳＳＤが計算された時、その結果は、２つの個別の値、すなわちＳＳＤ−Ａ及びＳＳＤ−Ｂとなる。ＳＳＤ−Ａは認証のために使用される。ＳＳＤ−Ｂは、暗号化及び音声プライバシーのために使用される。
【００１６】
動作中のシステムの能力に依存して、ＳＳＤは、ＡＣと、動作中の移動交換センタ（ＭＳＣ）との間で共有されたり、あるいは共有されない。もしも秘密データが共有されているのであれば、ＡＣが、動作中のＭＳＣにそれを送り、動作中のＭＳＣが、ＣＡＶＥを実行できなくてはならないことを意味する。もしも共有されていないのであれば、ＡＣは、データを保持し、認証を実行するであろう。
【００１７】
共有のタイプは、認証チャレンジがどのように実施されるかに影響を与える。認証チャンレンジは、無線デバイスのアイデンティティを要求するために送られるメッセージである。基本的に、認証チャレンジは、ユーザが処理するために、いくつかの情報を送る。これは一般に乱数データが用いられる。ユーザはその後、この情報を処理し、応答を送る。この応答は、ユーザ確認のために分析される。共有された秘密データとともに、チャレンジは、動作中のＭＳＣにおいて取り扱われる。共有されていない秘密データとともに、チャンレンジはＡＣによって取り扱われる。秘密データを共有することによって、システムは、送信されたトラフィックの量を最小にし、動作中のスイッチにおいてチャレンジがより迅速に起こるようにする。
【００１８】
（認証手続）
与えられたシステムにおいて、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ：Home Location Register）は、ＭＳＣとＡＣとの間の中継として動作することにより、認証処理を制御する。動作中のＭＳＣは、モバイルのＨＬＲを用いて認証をサポートするように設定される。あるいはその逆も同様である。
【００１９】
もしも認証することが可能であるならば、デバイスは、オーバヘッドメッセージトレイン内に認証フィールドを設定することによって、動作中のＭＳＣに通知し、この処理を開始する。それに応答して、動作中のＭＳＣは、認証要求を用いて登録／認証処理を開始する。
【００２０】
認証要求を送ることによって、動作中のＭＳＣは、ＨＬＲ／ＡＣに対して、ＣＡＶＥ計算が可能であるかを伝える。ＡＣは、デバイス能力のみならず、利用可能なもののうち、動作中のどのＭＳＣが使用されるかを制御する。動作中のＭＳＣがＣＡＶＥ能力を持っていない場合には、ＳＳＤは、ＡＣとＭＳＣとの間で共有されず、したがって、全ての認証処理は、ＡＣで実行される。
【００２１】
認証要求（ＡＵＴＨＲＥＱ）の目的は、電話機と要求ＳＳＤとを認証することである。ＡＵＴＨＲＥＱは、認証のために２つのパラメータ、すなわちＡＵＴＨＲとＲＡＮＤとを含んでいる。ＡＣがＡＵＴＨＲＥＱを得るときには、ＲＡＮＤと、最後に知られたＳＳＤとを用いてＡＵＴＨＲを計算する。もしもそれがＡＵＴＨＲＥＱに送られたＡＵＴＨＲと一致するのであれば、認証は成功する。ＡＵＴＨＲＥＱに戻された結果は、もしも共有可能であれば、ＳＳＤを含むであろう。
【００２２】
（チャレンジ）
認証処理は、チャレンジ及び応答ダイアログからなっている。もしもＳＳＤが共有されるのであれば、ダイアログは、ＭＳＣとデバイスとの間で動作する。もしもＳＳＤが共有されていないならば、ダイアログは、ＨＬＲ／ＡＣとデバイスとの間で動作する。スイッチタイプに依存して、ＭＳＣは、ユニークチャレンジ、グローバルチャレンジ、あるいはその両方のうちの何れかが可能である。いくつかのＭＳＣは、現在、グローバルチャレンジが可能ではない。ユニークチャレンジは、通話試行の間のみ起こるチャレンジである。なぜなら、音声チャネルを使用するからである。ユニークチャレンジは、通話オリジネーション及び通話配信の最中に、単一のデバイスに対して認証を示す。グローバルチャレンジは、登録、通話オリジネーション、及び通話配信の最中に起こるチャレンジである。グローバルチャレンジは、特定の無線制御チャネルを使用する全てのＭＳに対して認証チャレンジを示す。グローバルチャレンジと呼ばれるのは、無線制御チャネル上でブロードキャストされ、その制御チャネルにアクセスする全ての電話機によって使用されるからである。
【００２３】
チャレンジの間、デバイスは、ＭＳＣ又はＡＣによって提供された乱数に対して応答する。このデバイスは、デバイスに格納された共有秘密データと乱数とを使用して、ＭＳＣへの応答を計算する。ＭＳＣはまた、この乱数と共有秘密データとを用いて、このデバイスからの応答が何であるべきかを計算する。これらの計算は、ＣＡＶＥアルゴリズムを通じてなされる。もしもこの応答が同一でなければ、サービスは拒否される。チャレンジ処理は、通話に接続するための合計時間を増加させない。実際、通話は、ある場合においては、認証が失敗したときに破壊されるためにのみ進行する。
【００２４】
上述したように、ＣＡＶＥアルゴリズムは携帯通信に一般に使われており、したがって、良く使われ、普及している。認証のための別のアルゴリズムもまた使用される。特に、データ通信においては、様々なアルゴリズムが、複雑さ及びアプリケーションを変えて存在している。これらメカニズムを調整するために、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）は、複数の認証と鍵配信メカニズムとをサポートする一般的なプロトコルフレームワークとして開発されてきた。ＥＡＰは、１９９８年３月にＬ．Ｂｌｕｎｋらによる「PPP Extensible Authentication Protocol (EAP)」、ＲＦＣ ２２８４に記載されている。
【００２５】
J. Arkkoらによって２００２年２月に発行されたインターネットドラフトである「EAP AKA Authentication」で定義されたＥＡＰによってサポートされているメカニズムは、ＡＫＡアルゴリズムである。従って、ＥＡＰを、携帯アルゴリズムＣＡＶＥを含むように拡張させる必要がある。また、新たなシステム及びネットワークに対する逆互換性を備えることも望ましい。
【００２６】
（ＥＡＰ）
拡張認証プロトコル（ＥＡＰ）は、複数の認証メカニズムをサポートする一般的な認証用プロトコルである。ＥＡＰは、リンク設定及び制御の間、特定の認証メカニズムを選択するが、認証手続が開始するまでにこれを延期する。これは、特定の認証メカニズムを判定する前に認証器がより多くの情報を要求することを可能にする。認証器とは、認証を必要とするリンクの終わりとして定義される。認証器は、リンク確立の間に使用される認証プロトコルを特定する。
【００２７】
図４（ａ）は、ＥＡＰに従って割り当てられた幾つかのフィールドを示している。図示するように、ＥＡＰ３００は、メッセージのタイプを識別する第１のフィールドであるコードフィールド３０２を定義する。識別子フィールド３０４は、相関付けられた応答を可能にする。ここでは、チャレンジがそれに関連した識別子を持つであろう。これはまた、チャレンジに対する応答によっても使用される。長さフィールド３０６は、ＥＡＰ要求パケットの長さを与える。タイプフィールド３０８は、ペイロードフィールド３１０に含まれるＥＡＰメッセージのタイプを識別する。例えば、ＡＫＡ認証のために、タイプフィールド３０８は、ＡＫＡ情報として情報を識別し、ペイロードフィールド３１０は、ＡＫＡチャレンジ、応答等を含むであろう。
【００２８】
（ＥＡＰのＣＡＶＥアプリケーション）
本発明の実施例によれば、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証をサポートするために拡張される。図１に示すように、ＥＡＰを使ってＣＡＶＥを実行するためのアーキテクチャは、ＣＡＶＥ認証手続きが、音声タイプのシステム、及びＣＡＶＥをサポートするその他のシステムに直接的に適用されることを可能にする。各ブロックは、本実施例のアーキテクチャに従って使用されるメッセージタイプ、又はアルゴリズムを表す。ＣＡＶＥ１０２は、音声ネットワーク及びデータネットワークの両方に対して当てはまる。音声通信のために、ＣＡＶＥ１０２は、信号メッセージ１２０を用いて認証を容易にする。データ通信のために、ＣＡＶＥ１０２は、ＥＡＰ１０４を用いて認証を容易にする。ＥＡＰ１０４は、ＰＰＰフレーミングフォーマット１０６、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケットフォーマット１０８、又は遠隔認証ダイヤルインユーザサービス（ＲＡＤＩＵＳ：Remote Authentication Dial-In User Service）メッセージフォーマット１１０と相反せずに実施される。ＲＡＤＩＵＳは、１９９７年４月に発行された C. RigneyらによってＲＦＣ２１３８ "Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)"に記載されたインターネットユーザ認証である。
【００２９】
図２は、１つの実施例のアーキテクチャを適用している通信システム２００を示している。移動局（ＭＳ）２０２は、認証器２０４と通信する。この認証器は、ＭＳが（ネットワーク２１０の外側にある）データサービス２０８、又は（ネットワーク２１０の内側にある）データサービス２０６とのアクセスを試みる場合に、ＭＳ２０２の認証を開始する。システム２００は、ネットワークの内部及び外部の両方の任意数のサービスを含みうることに留意されたい。認証器２０４は、ＥＡＰを使ってＣＡＶＥアルゴリズムを実行する。図３には通話処理が示されている。
【００３０】
図３に示すように、認証器２０４は、ＭＳ２０２との認証処理を開始する。認証器２０４は、先ず、ＥＡＰ要求／識別メッセージをＭＳ２０２に送ることによって、識別のための要求をＭＳ２０２に送る。それに応答して、ＭＳは、ＭＳ２０２の国際移動電話加入者識別番号（ＩＭＳＩ）を含むか、又はＭＳ２０２に関連したエイリアス名を含むＥＡＰ要求／識別メッセージを送る。ＥＡＰ要求／識別メッセージは、暗号化されていないクリアなテキストであるので、送信の間の電波を介した盗み取りに対して無防備である。ＩＭＳＩは、ＭＳ２０２に対して感度の高い情報であると考えられるので、ＭＳ２０２は、知られたエイリアス名を使ってアイデンティティを提供したいかもしれない。この場合、認証器２０４は、ＭＳ２０２エイリアス名を、ＭＳ２０２ＩＭＳＩにマップする。エイリアス名の一例は、user@realm（例えば、joe@abc.com）である。
【００３１】
ＭＳ２０２ＩＭＳＩに基づいて、認証器２０４は、ＭＳ２０２がアクセス認証のためにＣＡＶＥを使用しているかを判定する。そのような判定をするために、認証器２０４は、 “ＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジ”メッセージをＭＳに送る。このメッセージは、ペイロードにＣＡＶＥチャレンジを含むＥＡＰ要求メッセージとして送られる。この要求のためのフォーマットは、図４（ｂ）に示されており、後述する。ＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジメッセージは、認証器２０４によって生成された乱数であるチャレンジを含んでいる。
【００３２】
その後、ＭＳ２０２は、ＣＡＶＥアルゴリズムに対する入力として１）秘密データ、２）ＭＳ２０２のＩＭＳＩ、及び３）受信されたチャレンジを適用することによって、認証応答を計算する。その後、その結果は、“ＥＡＰ応答／ＣＡＶＥチャレンジ”メッセージ又は応答として認証器２０４に提供される。ＭＳ２０２は、認証応答を含んでいるＥＡＰ応答／チャレンジメッセージを認証器２０４に送る。このメッセージは、必ずしもＭＳ２０２アイデンティティ（例えばＩＭＳＩ又はエアリアス名）及び／又はチャレンジを含んでいる必要はない。なぜなら、このメッセージは、もともと認証器２０４によって送られたＥＡＰ要求／ＣＡＶＥチャレンジメッセージと同一のメッセージ識別子を用いるからである。このメッセージ識別子を経由して、認証器２０４は、ＭＳ２０２認証応答を、ＭＳ２０２アイデンティティ及びチャレンジと関連させる。
【００３３】
認証器２０４は、その後、期待された応答と比較することによって、ＭＳ２０２認証応答を確認する。認証器２０４は、ＭＳ２０２共有秘密を知っているかもしれないし、知らないかもしれない。もしも認証器２０４がこの共有秘密を知っているか、あるいはその知識を持っているのであれば、認証器２０４は、ＭＳの共有秘密、ＭＳのＩＭＳＩ、及びチャレンジを、ＣＡＶＥアルゴリズムへの入力として用いることによって期待された応答を計算する。もしも認証器２０４がこの秘密を持っていないのであれば、認証器は、ＭＳ２０２の共有秘密を持っているエンティティから、期待された応答を得る。もしもＭＳ２０２認証応答が、期待された応答と同じであれば、ＭＳ２０２は認証に合格し、認証器２０４は、これを示す“ＥＡＰ成功”メッセージを、ＭＳ２０２に送る。もしもＭＳ２０２が認証に失敗すれば、認証器２０４は、希望されたアクセスに対してＭＳ２０２を認証することができなかったことを示す（図示しない）“ＥＡＰ失敗”メッセージをＭＳ２０２に送る。
【００３４】
図４（ｂ）は、ＣＡＶＥ認証手続きのアプリケーションのためのＥＡＰの拡張を示す。図示するように、タイプフィールド３０８は、ＣＡＶＥオプションを含むタイプフィールド３１２に拡張される。関連したペイロードフィールド３１４は、例えばＣＡＶＥチャレンジ又はＣＡＶＥ応答であるＣＡＶＥメッセージを含むように適応される。このように、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証手続きとともに使用される。特に、ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証に含まれるネゴシエーションのための伝送メカニズムになる。ＣＡＶＥは、メッセージと、認証のために必要なメッセージのオーダを特定する。ＣＡＶＥは更に、認証に必要な情報及び変数と同様に、ＭＳ２０２及び認証器２０４で実行された認証手続きを特定する。ＥＡＰは、ＣＡＶＥ認証を実行するために、この情報、変数、及びメッセージ等がＭＳ２０２と認証器２０４との間でどのように通信されているかを特定する。ＣＡＶＥオプションがＥＡＰメッセージの中で一旦特定されると、ＣＡＶＥメッセージの内容が、ＥＡＰ手続きに対して見えなくなる。
【００３５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ＥＡＰを用いたＣＡＶＥの実行のための様々なシナリオを示している。図５（ａ）では、認証器２０４からのＥＡＰ要求メッセージは、ＣＡＶＥチャレンジとして生成される。言い換えると、タイプフィールド３１２は、この要求をＣＡＶＥメッセージとして識別し、ペイロードフィールド３１４は、この場合ＣＡＶＥチャレンジであるＣＡＶＥメッセージを含んでいる。ＭＳ２０２はＥＡＰ要求メッセージを経由してＣＡＶＥチャレンジを受信し、ペイロードフィールド３１４に含まれる受信情報をＣＡＶＥ手続きに従って処理し、この結果をＣＡＶＥ応答としてＥＡＰ応答メッセージを経由して認証器２０４に戻す。
【００３６】
図５（ｂ）では、認証器２０４からのＥＡＰ要求メッセージは、“ＭＤ５チャレンジ”と称される別の認証手続きにしたがって生成される。“ＭＤ５チャレンジ”は、チャレンジハンドシェイク認証プロトコル（ＣＨＡＰ）としても知られている。ＭＳ２０２は、このＥＡＰ要求メッセージを受信するが、ＭＤ５チャレンジ手続きはサポートしておらず、したがって、ＥＡＰ応答メッセージとしてネガティブなアクノレッジ（ＮＡＫ）メッセージで応答する。認証器２０４とＭＳ２０２との間で送られたメッセージは、ＥＡＰメッセージであることに留意されたい。認証器２０４は、ＥＡＰ応答メッセージを経由してＮＡＫを受信し、別のタイプのアルゴリズムを用いて認証を試みる。認証器２０４は、ＥＡＰフォーマットによってサポートされているものとして、任意の数のアルゴリズムタイプを試す。この場合、認証器２０４は、ＥＡＰ要求メッセージ内のＣＡＶＥチャレンジを送る。ＭＳ２０２は、この情報を受信し、応答を計算し、ＥＡＰ応答メッセージにおけるＣＡＶＥ応答とともに応答する。このように、認証器２０４は、ＭＳ２０２の能力を判定し、それに従って応答することができる。
【００３７】
図６は、認証器２０４の１つの実施例にしたがった認証手続きのフロー図である。この処理４００は、ステップ４０２において、認証器２０４が、与えられたサービスに対する要求を受信した時に開始する。このサービスに対する要求は、データサービス、音声サービス、又はこれらの組み合わせのためかもしれない。その後、判定部４０４に示すように、認証器２０４は、この通信が音声であるかデータであるかを判定する。ボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）のような組み合わせタイプのサービスは、一般にデータ通信として取り扱われる。データサービスの場合、処理はステップ４０６に進み、ＭＳ２０２の識別のためにＥＡＰ要求を送る。ステップ４０８では、認証器２０４は、ＭＳ２０２から応答を受信する。ＭＳ２０２識別に応答して、ステップ４１０では、認証器２０４が、ＥＡＰ要求メッセージを経由して、ＣＡＶＥチャレンジを送る。
【００３８】
その後、判定部４１６では、認証器２０４が、認証手続きのステータスを判定する。もしもＭＳ２０２の認証が合格したならば、ステップ４１８において認証器２０４は、このサービスを許可する。もしもＭＳ２０２の認証が失敗すれば、ステップ４２０において、認証器２０４は、ＭＳ２０２に対して認証の失敗を通知する。
【００３９】
音声通信の場合、判定部４０４からステップ４１２となり、認証器２０４が、ＣＡＶＥチャレンジを信号メッセージとして送る。ステップ４１４では、認証器２０４は、ＣＡＶＥ応答を受信する。その後、この処理は、判定部４１６に進み、認証のステータスを判定する。
【００４０】
図７は、ＭＳ２０２における認証手続きのフロー図である。ステップ５０２において、ＭＳ２０２は、データサービスのための要求を送る。これに応答して、ＭＳ２０２は、ステップ５０４において、ＥＡＰ要求メッセージにおける識別子に対する要求を受信する。その後ＭＳ２０２は、ステップ５０６において、ＥＡＰ応答メッセージにおける識別情報を送る。ステップ５０８では、ＥＡＰ要求メッセージを経由してチャレンジが受信される。判定部５１０では、ＭＳ２０２が、チャレンジのフォーマットを判定する。もしもこのフォーマットがＣＡＶＥアルゴリズムに従っていれば、この処理はステップ５１２に進み、そうでなければステップ５１８に進み、ＥＡＰ応答を経由してＮＡＫメッセージを送る。ステップ５１８から、処理は、ステップ５０８に戻り、別のチャレンジを待つ。もしもチャレンジがＣＡＶＥチャレンジであれば、処理は、ステップ５１２において上述したようにＣＡＶＥ手続きと矛盾しない応答を計算する。ＭＳ２０２は、ステップ５１４において、応答をＥＡＰ応答メッセージとして送る。その後、ＭＳは、ステップ５１６において、認証の確認を受信し、認証手続きが完了する。
【００４１】
ＭＳ２０２のような無線デバイスが図８に示されている。このデバイス６００は、それぞれ受信及び送信のための受信回路６０２及び送信回路６０４を含む。この受信回路６０２と送信回路６０４とは、ともに通信バス６１２に接続されている。このデバイス６００は、デバイス６００内の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）６０６も含んでいる。ＣＰＵ６０６は、デバイス６００内の記憶装置に格納されたコンピュータ読取可能な命令に反応する。ＣＡＶＥ手続き６０８とＥＡＰ手続き６１０とを記憶するものとして、２つの記憶装置が図示されている。代替実施例が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせ内の手続きを実行しうることに留意されたい。その後、ＣＰＵ６０６は、ＣＡＶＥ手続き６０８からの認証処理命令に反応する。ＣＰＵ６０６は、ＣＡＶＥ手続き６０８メッセージを、ＥＡＰ手続き６１０に応答してＥＡＰフォーマットの中に配置する。ＣＰＵ６０６は更に、受信したＥＡＰメッセージを処理し、そこからＣＡＶＥメッセージを抽出する。
【００４２】
当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載で引用されているデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの結合によって表現されうる。
【００４３】
これらの知識によって、ここで開示された実施例に関連する様々に例示された論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして適用されることが更に理解されよう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとしてあるいはソフトウェアとして適用されているかは、特有の応用例および全体システムに課せられている設計条件による。熟練した技術者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更することによって上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈すべきではない。
【００４４】
様々に示された論理ブロック、モジュール、および上述された実施例に関連して記載された回路もまた実装され、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、あるいは上述された機能を実現するために設計された何れかの組み合わせとともに実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他の配置のような計算デバイスの組み合わせとして実装することも可能である。
【００４５】
ここで開示された実施例に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。好適な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣに収納することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に収納することもできる。または、このプロセッサと記憶媒体が、ユーザ端末におけるディスクリートな部品として収納されることもある。
【００４６】
開示された実施例における上述の記載は、いかなる当業者であっても、本発明の活用または利用を可能とするようになされている。これらの実施例への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱しない他の実施例にも適用されうる。このように、本発明は、上記で示された実施例に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した広い範囲に相当するものを意図している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔局装置であって、
処理ユニットと、
前記処理ユニットに接続され、認証手続き命令を格納する記憶装置ユニットと、
前記処理ユニットに接続され、前記認証手続き命令を送信する伝送フォーマット命令を記憶する第２の記憶装置ユニットとを備える。
【請求項２】
通信を認証する方法であって、
データサービスを要求することと、
音声通信認証プロトコルを判定することと、
前記音声通信認証プロトコルを使って前記データサービスを認証することとを備える。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記音声通信認証プロトコルを使うことは、
伝送メッセージ内の前記音声認証プロトコルのメッセージを格納することと、
前記伝送メッセージを送信することとを備える。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の方法において、前記認証プロトコルは、携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）アルゴリズムである。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記伝送メッセージは、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージである。
【請求項６】
拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージであって、
うち１つが携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）メッセージである複数のタイプをサポートし、送信すべきメッセージのタイプを識別する第１のフィールドと、
前記メッセージのための第２のフィールドとを備える。
【請求項７】
方法であって、
携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）チャレンジメッセージを、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージとして送ることと、
前記携帯認証音声暗号化チャレンジメッセージに応じている携帯認証音声暗号化応答メッセージを、拡張認証プロトコル応答メッセージとして受信することと、
前記携帯認証音声暗号化応答メッセージに基づいてサービスの認証を判定することとを備える。
【請求項８】
通信を認証する装置であって、
データサービスを要求する手段と、
音声通信認証プロトコルを判定する手段と、
前記音声通信認証プロトコルを用いて前記データサービスを認証する手段とを備える。
【請求項１】
遠隔局装置であって、
処理ユニットと、
前記処理ユニットに接続され、認証手続き命令を格納する記憶装置ユニットと、
前記処理ユニットに接続され、前記認証手続き命令を送信する伝送フォーマット命令を記憶する第２の記憶装置ユニットとを備える。
【請求項２】
通信を認証する方法であって、
データサービスを要求することと、
音声通信認証プロトコルを判定することと、
前記音声通信認証プロトコルを使って前記データサービスを認証することとを備える。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記音声通信認証プロトコルを使うことは、
伝送メッセージ内の前記音声認証プロトコルのメッセージを格納することと、
前記伝送メッセージを送信することとを備える。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の方法において、前記認証プロトコルは、携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）アルゴリズムである。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記伝送メッセージは、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージである。
【請求項６】
拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージであって、
うち１つが携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）メッセージである複数のタイプをサポートし、送信すべきメッセージのタイプを識別する第１のフィールドと、
前記メッセージのための第２のフィールドとを備える。
【請求項７】
方法であって、
携帯認証音声暗号化（ＣＡＶＥ：Cellular Authentication Voice Encryption）チャレンジメッセージを、拡張認証プロトコル（ＥＡＰ：Extensible Authentication Protocol）メッセージとして送ることと、
前記携帯認証音声暗号化チャレンジメッセージに応じている携帯認証音声暗号化応答メッセージを、拡張認証プロトコル応答メッセージとして受信することと、
前記携帯認証音声暗号化応答メッセージに基づいてサービスの認証を判定することとを備える。
【請求項８】
通信を認証する装置であって、
データサービスを要求する手段と、
音声通信認証プロトコルを判定する手段と、
前記音声通信認証プロトコルを用いて前記データサービスを認証する手段とを備える。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４１８７７（Ｐ２０１１−１４１８７７Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１６３２７（Ｐ２０１１−１６３２７）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−５１６００１（Ｐ２００４−５１６００１）の分割
【原出願日】平成１５年６月２０日（２００３．６．２０）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３２７（Ｐ２０１１−１６３２７）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−５１６００１（Ｐ２００４−５１６００１）の分割
【原出願日】平成１５年６月２０日（２００３．６．２０）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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