２ウェイのアクセス認証方法
２ウェイアクセス認証方法は、第３エンティティによって事前に定義されたシステムパラメータにしたがって、第１エンティティが第２エンティティに対してアクセス認証リクエストパケットを送信し、その場合、第２エンティティが第１エンティティの署名が正しいか確認し、もしそうならば、第２エンティティの共有されるマスタ鍵が算出され；第２エンティティがアクセス認証レスポンスパケットを生成し、それを第１エンティティに送信し、その場合、第１エンティティがアクセス認証レスポンスパケットの著名とメッセージ完全性チェックコードが正しいか確認し；もしそうならば、第１エンティティの共有されるマスタ鍵が算出され；第１エンティティが第２エンティティに対してアクセス認証受領通知パケットを送信し、その場合、第２エンティティがアクセス認証受領通知パケットの完全性を確認し、もし確認をパスすると、第１エンティティの共有されるマスタ鍵が第２エンティティのそれに対して一貫しており、アクセス認証は達成される。セキュリティの改善のために、第１エンティティによって送信されたアクセス認証リクエストパケットが受信された後、第２エンティティは、識別情報妥当性確認を実行し、確認をパスした後、アクセス認証レスポンスパケットを生成してもよい。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２００７年１１月８日に中国特許庁に出願され、「２ウェイのアクセス認証方法」と表題が付けられた中国の特許出願番号２００７１００１９．２４．１に対する優先権を主張し、その全体における参照によりここに組み込まれる。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、ワイヤレス通信の分野、特に２ウェイのアクセス認証方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
Radio-Frequency Identification（ＲＦＩＤ）の技術において、リーダ／ライタと電子タグとの間の安全な認証（secure authentication）は、安全な通信より前に十分に扱われなければならない。ワイヤレス・ネットワークにおいて、モバイル端末とアクセスポイントまたは基地局との間の通信は、例えばワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるモバイル端末とアクセスポイントとの間の安全な認証、およびワイヤレス・メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）におけるモバイル端末と基地局との間の安全な認証のような、同じ挑戦に直面する。
【０００４】
８０２．１１および８０２．１６のような一連の標準は、ＷＬＡＮおよびＷＭＡＮのセキュリティを向上させるためにＩＥＥＥによって確立され、モバイル端末による安全なアクセスを基地局またはアクセスポイントに提供する。続いて、８０２．１１ｉおよび８０２．１６ｅは、それぞれ８０２．１１および８０２．１６においてセキュリティ脆弱性を扱うための修正として開発された。
【０００５】
しかしながら、発明者は、彼らの研究において、既存の２ウェイ（双方向）の認証方法は認証サーバに基づいており、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の直接の２ウェイの認証を実現することはできない。すなわち、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の２ウェイの認証のために、安全なチャネルが、アクセスポイントまたは基地局と認証サーバとの間に、いずれか他のセキュリティプロトコルを使用してあらかじめ設立されなければならず、その時、認証サーバは、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の２ウェイの認証の実行を支援する。安全なチャネルのセキュリティのどのような問題も、２ウェイの認証の信頼度を下げるだろう。さらに、新しい基地局またはアクセスポイントがネットワーク・システムに加えられることになる場合、安全なチャネルは基地局またはアクセスポイントと認証サーバとの間に手動でセットアップされなければならず、ネットワーク・システムを拡張する際の困難さを生じる。
【発明の概要】
【０００６】
発明の実施形態は、２ウェイのアクセス認証の信頼度を保証するための２ウェイのアクセス認証方法を提供する。
【０００７】
発明の実施形態は、２ウェイのアクセス認証方法を提供し、第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがって、アクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名とメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの著名とメッセージ完全性チェックコードとの双方が正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知を前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし確認がパスされると、前記第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む。
【０００８】
好ましくは、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名と前記メッセージ完全性チェックコードとを前記第１のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【０００９】
好ましくは、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数が、前記第２のエンティティによって生成される乱数か確認すること、および、もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１０】
発明の実施形態は、第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共用されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、識別情報確認リクエストメッセージを第３のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を前記第３のエンティティによって確認することおよび前記第２のエンティティに対して識別情報確認レスポンスメッセージを送信すること、前記識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって前記第１のエンティティの前記識別情報を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記第１のエンティティの前記識別情報が正しければ、アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードが双方とも正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知メッセージを前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記確認がパスされたら、前記第１および第２のエンティティの前記共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、を含む２ウェイのアクセス認証方法をさらに開示する。
【００１１】
好ましくは、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証レスポンスにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドの前記メッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１２】
好ましくは、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数は、前記第２のエンティティによって生成される乱数であるか確認すること、および、もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１３】
前述の発明の実施形態から見ることができるように、第１のエンティティと第２のエンティティとの間の認証は、認証サーバを要求せず、第３のエンティティと第１および第２のどちらのエンティティとの間でも、安全なチャネル（secure channel）をセットアップする必要がなく、第１および第２のエンティティは、直接、２ウェイ認証を実行することができる。さらに、識別情報ベースの公開鍵機構とＷＡＰＩバックグラウンドの識別情報妥当性確認機構は組み合わされ、次の利点を提供する：１．縮小されたメンテナンス作業負荷:従来のデジタル証明書ベースの公開鍵機構と異なり、本発明の識別情報ベースの公開鍵機構は、公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）のメンテナンスを要求しない;２．縮小された通信オーバヘッド:デジタル証明書は認証の間に送信されるためには必要でなく、それによって、通信オーバヘッドを縮小する;３．識別情報の妥当性が確認されることが困難な識別情報ベースの公開鍵機構の不利益は、ＷＡＰＩ識別情報確認機構の組み合わせで回避されることができる;４．ＷＡＰＩと異なり、識別情報確認の間のＴＴＰ署名は、従来の公開鍵アルゴリズムまたは識別情報ベースの公開鍵アルゴリズムで行われることができる。５．広い適用：認証は、２ウェイ認証を含むすべての種類の有線およびワイヤレス・ネットワークにおいて、発明にしたがって実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、発明の実施形態に係る２ウェイのアクセス認証方法のフローチャートを示す。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
発明に係る方法は、信頼できる第三者機関（Trusted Third Party：ＴＴＰ）で実行され、それは認証サーバまたは他の認証可能装置でもよい。ＴＴＰは、ユーザエンティティ（実体）の識別情報の物理的識別に対して原因（responsible）となり、システム・パラメータを生成し、ユーザ・パラメータをセットアップする。
【００１６】
発明の実施形態に係る２ウェイのアクセス認証方法のフローチャートを示す図１を参照する。特殊な実行は、以下に記述される:
ステップ１：第１に、ＴＴＰは、
Ｎ：２つの大きな素数の積；
ｅ：ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数、ここで、φ（）はオイラーのトーティエント関数である；
ｄ：ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数；
強い１ウェイ（一方向）ハッシュ関数ｈ：｛０，１｝*→Ｚφ(N)
を含むシステム・パラメータを設定する。
【００１７】
そして、ｄは、システムの秘密鍵（private key）、すなわちマスタ鍵であり、（Ｎ，ｅ，ｈ）は公開されてもよいパラメータである。
【００１８】
ＴＴＰは、システム秘密鍵ｄを秘密に維持するための原因となる。
【００１９】
各ユーザエンティティは、ＴＴＰ経由で、自身の秘密鍵ｄを算出してもよい。特に、ＩＤiがユーザエンティティｉをユニークに識別できる識別情報を示すと仮定する。したがって、ユーザエンティティＩの識別情報の物理的識別の後、ＴＴＰは、ｇi←ＩＤｉd（ｍｏｄ Ｎ）、ここでｉ＝１，２、として秘密鍵をユーザエンティティに対して生成する。
【００２０】
前述のステップは最初の使用で行なわれ、また、システム・パラメータがセットされた場合、次工程でこのステップを繰り返し行なうことは必要ない。
【００２１】
ステップ２）第１のエンティティは、アクセスリクエストメッセージを第２のエンティティに送信し、第２のエンティティは、第１のエンティティの署名（signature）を確認し、もし署名が正しければ、第２のエンティティの共有されるマスタ鍵が算出される。
【００２２】
前述のステップにおいて、アクセスリクエストメッセージは次のフィールドを含み、
【表１】
【００２３】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ１：第１のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ1、および対応する秘密鍵Ｘ1を持つ;そして、
フィールドＳｉｇ１：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ１およびフィールドＴＰＫ１のすべての前フィールドの第１のエンティティによって署名される署名である。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ１およびフィールドＴＰＫ１のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ1・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ。
【００２４】
ステップ３）第２のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージを生成し、第１のエンティティに対してアクセス認証レスポンスメッセージを送信し、第１のエンティティは、第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性（integrity）チェックコードを確認し、もしそれらが正しければ、第１のエンティティの共有されるマスタ鍵ＭＫが算出される。
【００２５】
前述のステップにおいて、アクセス認証レスポンスメッセージは次のフィールドを含み、
【表２】
【００２６】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１’：第２のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ２：第２のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ2、および対応する秘密鍵Ｘ2を持つ;
フィールドＳｉｇ２：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドの第２のエンティティによって署名される署名。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ2・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ；そして、
フィールドＭＩＣ１：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００２７】
第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを確認する第１のエンティティは：第１のエンティティが、アクセス認証レスポンスメッセージにおいて第２のエンティティによって使用される乱数Ｎ１’が第１のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；そうであれば、第１のエンティティが、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；もしそれが正しければ、第１のエンティティが、（Ｘ1，Ｙ2）から共有されるマスタ鍵を算出し、ＭＩＣ１が妥当（valid）か判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；もしそれが妥当であれば、第２のエンティティの認証は成功し、共有されるマスタ鍵ＭＫは、暗号鍵と完全性チェック鍵とをさらに引き出すために使用されてもよい、協定されたマスタ鍵として使用される、を含む。
【００２８】
ステップ４）第１のエンティティは、アクセス認証受領通知メッセージを第２のエンティティに対して送信し、第２のエンティティは、アクセス認証受領通知メッセージの完全性を確認し、もし確認がパスされると、この場合、第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫（consistent）しており、アクセス認証は遂行される。
【００２９】
前述のステップにおいて、アクセス認証受領通知メッセージは次のフィールドを含み、
【表３】
【００３０】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２’：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＭＩＣ２：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００３１】
第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知の受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティによって使用される乱数Ｎ２’が第２のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそうであれば、第２のエンティティは、マスタ鍵ＭＫから派生された完全性チェック鍵から、ＭＩＣ２が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそれが妥当であれば、認証は成功し、ＭＫは協定されたマスタ鍵である。
【００３２】
前述のプロセスによって、第１および第２のエンティティは、共有されたマスタ鍵ＭＫをセットアップし、２ウェイの認証を実行する。
【００３３】
さらなるセキュリティ改良について、第１のエンティティによって送信されたアクセス認証リクエストメッセージの受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティの識別情報の妥当性を確認し、もし第１の識別子の確認がパスされると、第２のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージを第１のエンティティに送信するとしてもよい。したがって、次のステップがステップ２）と３）の間に含まれるとしてもよい：
ステップ１１）第２のエンティティは、識別情報確認リクエストメッセージをＴＴＰに送信し、ＴＴＰは、第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を確認し、識別情報確認リクエストメッセージは次のフィールドを含み：
【表４】
【００３４】
ここで、
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＴＴＰ：装置の識別情報の妥当性の確認の原因となるＴＴＰ;
フィールドＮ１：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＮ２：第２のエンティティによって使用される乱数である。
【００３５】
ステップ２１）ＴＴＰは、確認結果にしたがって、識別情報確認レスポンスメッセージを生成し、識別情報確認レスポンスメッセージを第２のエンティティに送信し、第２のエンティティは、識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって第１のエンティティの識別情報を確認し、もしそれが正しければ、ステップ３）が実行される。識別情報確認レスポンスメッセージは、次のフィールドを含み、
【表５】
【００３６】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＴＴＰ：装置の識別情報の妥当性の確認の原因となるＴＴＰ;
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＲＥＳ１：ＴＴＰによる確認から第１のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；
フィールドＲＥＳ２：ＴＴＰによる確認から第２のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；そして、
フィールドＳｉｇＴＴＰ：フィールドＲＥＳ２のＴＴＰとフィールドＲＥＳ２のすべての前フィールドによって署名される署名である。これは、従来のＰＫＩベースの署名または識別情報ベースの署名としてもよい。
【００３７】
第２のエンティティによって送信された識別情報確認リクエストメッセージの受信に際して、ＴＴＰは、第１および第２のエンティティの識別情報を確認し、識別情報確認レスポンスメッセージ中に確認結果をカプセルに入れ、それを第２のエンティティに送信する。識別情報確認レスポンスメッセージは、識別情報確認リクエストメッセージとペアになる。第２のエンティティは、識別情報確認レスポンスメッセージ中のフィールドＲＥＳ１およびフィールドＳｉｇＴＴＰにしたがって第１のエンティティの識別情報の妥当性を判断するとしてもよい。
【００３８】
その場合、ステップ３）において、第１のエンティティに対して第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージは、次のフィールドを含み：
【表６】
【００３９】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１’：第２のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ２：第２のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ2、および対応する秘密鍵Ｘ2を持つ;
フィールドＳｉｇ２：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドの第２のエンティティによって署名される署名。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ2・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ；
フィールドＭＩＣ１：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコード；
フィールドＲＥＳ１：ＴＴＰによる確認から第１のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；
フィールドＲＥＳ２：ＴＴＰによる確認から第２のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；そして、
フィールドＳｉｇＴＴＰ：フィールドＲＥＳ２のＴＴＰとフィールドＲＥＳ２のすべての前フィールドによって署名される署名である。
【００４０】
第２のエンティティによって送信されるアクセス認証レスポンスメッセージの受信に際して、第１のエンティティは、第２のエンティティによって使用される乱数Ｎ１’が第１のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそうであれば、第１のエンティティは、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそれが正しいならば、第１のエンティティは、（Ｘ1，Ｙ2）から共有されるマスタ鍵ＭＫを算出し、ＭＩＣ１が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそれが妥当であれば、第２のエンティティの認証は成功し、共有されるマスタ鍵ＭＫは、暗号鍵と完全性チェック鍵とをさらに引き出すために使用されてもよい協定されたマスタ鍵として使用される。
【００４１】
第１のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージ中のフィールドＲＥＳ２およびフィールドＳｉｇＴＴＰにしたがって、第２のエンティティの識別情報の妥当性を判断するとしてもよい。
【００４２】
その場合、ステップ４）において、第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知メッセージは、次のフィールドを含み：
【表７】
【００４３】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＮ２’：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＭＩＣ２：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００４４】
第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知の受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティによって使用される乱数Ｎ２’が第２のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそうであれば、第２のエンティティは、マスタ鍵ＭＫから派生された完全性チェック鍵から、ＭＩＣ２が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそれが妥当であれば、認証は成功し、ＭＫは協定されたマスタ鍵である。
【００４５】
前述のプロセスによって、第１および第２のエンティティは、共有されたマスタ鍵ＭＫをセットアップし、２ウェイの認証を実行する。
【００４６】
発明の前述の実施形態から見ることができるように、第１のエンティティと第２のエンティティとの間の認証は、認証サーバを要求せず、第３のエンティティと第１および第２のどちらのエンティティとの間でも、安全なチャネル（secure channel）をセットアップする必要がなく、第１および第２のエンティティは、直接、２ウェイ認証を実行することができる。さらに、識別情報ベースの公開鍵機構とＷＡＰＩバックグラウンドの識別情報妥当性確認機構は組み合わされ、次の利点を提供する：１．縮小されたメンテナンス作業負荷:従来のデジタル証明書ベースの公開鍵機構と異なり、本発明の識別情報ベースの公開鍵機構は、公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）のメンテナンスを要求しない;２．縮小された通信オーバヘッド:デジタル証明書は認証の間に送信されるためには必要でなく、それによって、通信オーバヘッドを縮小する;３．識別情報の妥当性が確認されることが困難な識別情報ベースの公開鍵機構の不利益は、ＷＡＰＩ識別情報確認機構の組み合わせで回避されることができる;４．ＷＡＰＩと異なり、識別情報確認の間のＴＴＰ署名は、従来の公開鍵アルゴリズムまたは識別情報ベースの公開鍵アルゴリズムで行われることができる。５．広い適用：認証は、２ウェイ認証を含むすべての種類の有線およびワイヤレス・ネットワークにおいて、発明にしたがって実行させることができる。
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２００７年１１月８日に中国特許庁に出願され、「２ウェイのアクセス認証方法」と表題が付けられた中国の特許出願番号２００７１００１９．２４．１に対する優先権を主張し、その全体における参照によりここに組み込まれる。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、ワイヤレス通信の分野、特に２ウェイのアクセス認証方法に関する。
【発明の背景】
【０００３】
Radio-Frequency Identification（ＲＦＩＤ）の技術において、リーダ／ライタと電子タグとの間の安全な認証（secure authentication）は、安全な通信より前に十分に扱われなければならない。ワイヤレス・ネットワークにおいて、モバイル端末とアクセスポイントまたは基地局との間の通信は、例えばワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるモバイル端末とアクセスポイントとの間の安全な認証、およびワイヤレス・メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）におけるモバイル端末と基地局との間の安全な認証のような、同じ挑戦に直面する。
【０００４】
８０２．１１および８０２．１６のような一連の標準は、ＷＬＡＮおよびＷＭＡＮのセキュリティを向上させるためにＩＥＥＥによって確立され、モバイル端末による安全なアクセスを基地局またはアクセスポイントに提供する。続いて、８０２．１１ｉおよび８０２．１６ｅは、それぞれ８０２．１１および８０２．１６においてセキュリティ脆弱性を扱うための修正として開発された。
【０００５】
しかしながら、発明者は、彼らの研究において、既存の２ウェイ（双方向）の認証方法は認証サーバに基づいており、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の直接の２ウェイの認証を実現することはできない。すなわち、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の２ウェイの認証のために、安全なチャネルが、アクセスポイントまたは基地局と認証サーバとの間に、いずれか他のセキュリティプロトコルを使用してあらかじめ設立されなければならず、その時、認証サーバは、基地局またはアクセスポイントとモバイル端末との間の２ウェイの認証の実行を支援する。安全なチャネルのセキュリティのどのような問題も、２ウェイの認証の信頼度を下げるだろう。さらに、新しい基地局またはアクセスポイントがネットワーク・システムに加えられることになる場合、安全なチャネルは基地局またはアクセスポイントと認証サーバとの間に手動でセットアップされなければならず、ネットワーク・システムを拡張する際の困難さを生じる。
【発明の概要】
【０００６】
発明の実施形態は、２ウェイのアクセス認証の信頼度を保証するための２ウェイのアクセス認証方法を提供する。
【０００７】
発明の実施形態は、２ウェイのアクセス認証方法を提供し、第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがって、アクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名とメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの著名とメッセージ完全性チェックコードとの双方が正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知を前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし確認がパスされると、前記第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む。
【０００８】
好ましくは、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名と前記メッセージ完全性チェックコードとを前記第１のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【０００９】
好ましくは、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数が、前記第２のエンティティによって生成される乱数か確認すること、および、もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１０】
発明の実施形態は、第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共用されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、識別情報確認リクエストメッセージを第３のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を前記第３のエンティティによって確認することおよび前記第２のエンティティに対して識別情報確認レスポンスメッセージを送信すること、前記識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって前記第１のエンティティの前記識別情報を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記第１のエンティティの前記識別情報が正しければ、アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードが双方とも正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知メッセージを前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記確認がパスされたら、前記第１および第２のエンティティの前記共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、を含む２ウェイのアクセス認証方法をさらに開示する。
【００１１】
好ましくは、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認することは、前記アクセス認証レスポンスにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドの前記メッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１２】
好ましくは、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数は、前記第２のエンティティによって生成される乱数であるか確認すること、および、もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、を含む。
【００１３】
前述の発明の実施形態から見ることができるように、第１のエンティティと第２のエンティティとの間の認証は、認証サーバを要求せず、第３のエンティティと第１および第２のどちらのエンティティとの間でも、安全なチャネル（secure channel）をセットアップする必要がなく、第１および第２のエンティティは、直接、２ウェイ認証を実行することができる。さらに、識別情報ベースの公開鍵機構とＷＡＰＩバックグラウンドの識別情報妥当性確認機構は組み合わされ、次の利点を提供する：１．縮小されたメンテナンス作業負荷:従来のデジタル証明書ベースの公開鍵機構と異なり、本発明の識別情報ベースの公開鍵機構は、公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）のメンテナンスを要求しない;２．縮小された通信オーバヘッド:デジタル証明書は認証の間に送信されるためには必要でなく、それによって、通信オーバヘッドを縮小する;３．識別情報の妥当性が確認されることが困難な識別情報ベースの公開鍵機構の不利益は、ＷＡＰＩ識別情報確認機構の組み合わせで回避されることができる;４．ＷＡＰＩと異なり、識別情報確認の間のＴＴＰ署名は、従来の公開鍵アルゴリズムまたは識別情報ベースの公開鍵アルゴリズムで行われることができる。５．広い適用：認証は、２ウェイ認証を含むすべての種類の有線およびワイヤレス・ネットワークにおいて、発明にしたがって実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、発明の実施形態に係る２ウェイのアクセス認証方法のフローチャートを示す。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
発明に係る方法は、信頼できる第三者機関（Trusted Third Party：ＴＴＰ）で実行され、それは認証サーバまたは他の認証可能装置でもよい。ＴＴＰは、ユーザエンティティ（実体）の識別情報の物理的識別に対して原因（responsible）となり、システム・パラメータを生成し、ユーザ・パラメータをセットアップする。
【００１６】
発明の実施形態に係る２ウェイのアクセス認証方法のフローチャートを示す図１を参照する。特殊な実行は、以下に記述される:
ステップ１：第１に、ＴＴＰは、
Ｎ：２つの大きな素数の積；
ｅ：ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数、ここで、φ（）はオイラーのトーティエント関数である；
ｄ：ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数；
強い１ウェイ（一方向）ハッシュ関数ｈ：｛０，１｝*→Ｚφ(N)
を含むシステム・パラメータを設定する。
【００１７】
そして、ｄは、システムの秘密鍵（private key）、すなわちマスタ鍵であり、（Ｎ，ｅ，ｈ）は公開されてもよいパラメータである。
【００１８】
ＴＴＰは、システム秘密鍵ｄを秘密に維持するための原因となる。
【００１９】
各ユーザエンティティは、ＴＴＰ経由で、自身の秘密鍵ｄを算出してもよい。特に、ＩＤiがユーザエンティティｉをユニークに識別できる識別情報を示すと仮定する。したがって、ユーザエンティティＩの識別情報の物理的識別の後、ＴＴＰは、ｇi←ＩＤｉd（ｍｏｄ Ｎ）、ここでｉ＝１，２、として秘密鍵をユーザエンティティに対して生成する。
【００２０】
前述のステップは最初の使用で行なわれ、また、システム・パラメータがセットされた場合、次工程でこのステップを繰り返し行なうことは必要ない。
【００２１】
ステップ２）第１のエンティティは、アクセスリクエストメッセージを第２のエンティティに送信し、第２のエンティティは、第１のエンティティの署名（signature）を確認し、もし署名が正しければ、第２のエンティティの共有されるマスタ鍵が算出される。
【００２２】
前述のステップにおいて、アクセスリクエストメッセージは次のフィールドを含み、
【表１】
【００２３】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ１：第１のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ1、および対応する秘密鍵Ｘ1を持つ;そして、
フィールドＳｉｇ１：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ１およびフィールドＴＰＫ１のすべての前フィールドの第１のエンティティによって署名される署名である。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ１およびフィールドＴＰＫ１のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ1・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ。
【００２４】
ステップ３）第２のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージを生成し、第１のエンティティに対してアクセス認証レスポンスメッセージを送信し、第１のエンティティは、第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性（integrity）チェックコードを確認し、もしそれらが正しければ、第１のエンティティの共有されるマスタ鍵ＭＫが算出される。
【００２５】
前述のステップにおいて、アクセス認証レスポンスメッセージは次のフィールドを含み、
【表２】
【００２６】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１’：第２のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ２：第２のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ2、および対応する秘密鍵Ｘ2を持つ;
フィールドＳｉｇ２：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドの第２のエンティティによって署名される署名。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ2・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ；そして、
フィールドＭＩＣ１：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００２７】
第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを確認する第１のエンティティは：第１のエンティティが、アクセス認証レスポンスメッセージにおいて第２のエンティティによって使用される乱数Ｎ１’が第１のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；そうであれば、第１のエンティティが、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；もしそれが正しければ、第１のエンティティが、（Ｘ1，Ｙ2）から共有されるマスタ鍵を算出し、ＭＩＣ１が妥当（valid）か判断し、そうでなければ、メッセージが廃棄される；もしそれが妥当であれば、第２のエンティティの認証は成功し、共有されるマスタ鍵ＭＫは、暗号鍵と完全性チェック鍵とをさらに引き出すために使用されてもよい、協定されたマスタ鍵として使用される、を含む。
【００２８】
ステップ４）第１のエンティティは、アクセス認証受領通知メッセージを第２のエンティティに対して送信し、第２のエンティティは、アクセス認証受領通知メッセージの完全性を確認し、もし確認がパスされると、この場合、第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫（consistent）しており、アクセス認証は遂行される。
【００２９】
前述のステップにおいて、アクセス認証受領通知メッセージは次のフィールドを含み、
【表３】
【００３０】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２’：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＭＩＣ２：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００３１】
第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知の受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティによって使用される乱数Ｎ２’が第２のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそうであれば、第２のエンティティは、マスタ鍵ＭＫから派生された完全性チェック鍵から、ＭＩＣ２が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそれが妥当であれば、認証は成功し、ＭＫは協定されたマスタ鍵である。
【００３２】
前述のプロセスによって、第１および第２のエンティティは、共有されたマスタ鍵ＭＫをセットアップし、２ウェイの認証を実行する。
【００３３】
さらなるセキュリティ改良について、第１のエンティティによって送信されたアクセス認証リクエストメッセージの受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティの識別情報の妥当性を確認し、もし第１の識別子の確認がパスされると、第２のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージを第１のエンティティに送信するとしてもよい。したがって、次のステップがステップ２）と３）の間に含まれるとしてもよい：
ステップ１１）第２のエンティティは、識別情報確認リクエストメッセージをＴＴＰに送信し、ＴＴＰは、第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を確認し、識別情報確認リクエストメッセージは次のフィールドを含み：
【表４】
【００３４】
ここで、
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＴＴＰ：装置の識別情報の妥当性の確認の原因となるＴＴＰ;
フィールドＮ１：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＮ２：第２のエンティティによって使用される乱数である。
【００３５】
ステップ２１）ＴＴＰは、確認結果にしたがって、識別情報確認レスポンスメッセージを生成し、識別情報確認レスポンスメッセージを第２のエンティティに送信し、第２のエンティティは、識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって第１のエンティティの識別情報を確認し、もしそれが正しければ、ステップ３）が実行される。識別情報確認レスポンスメッセージは、次のフィールドを含み、
【表５】
【００３６】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＴＴＰ：装置の識別情報の妥当性の確認の原因となるＴＴＰ;
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＲＥＳ１：ＴＴＰによる確認から第１のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；
フィールドＲＥＳ２：ＴＴＰによる確認から第２のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；そして、
フィールドＳｉｇＴＴＰ：フィールドＲＥＳ２のＴＴＰとフィールドＲＥＳ２のすべての前フィールドによって署名される署名である。これは、従来のＰＫＩベースの署名または識別情報ベースの署名としてもよい。
【００３７】
第２のエンティティによって送信された識別情報確認リクエストメッセージの受信に際して、ＴＴＰは、第１および第２のエンティティの識別情報を確認し、識別情報確認レスポンスメッセージ中に確認結果をカプセルに入れ、それを第２のエンティティに送信する。識別情報確認レスポンスメッセージは、識別情報確認リクエストメッセージとペアになる。第２のエンティティは、識別情報確認レスポンスメッセージ中のフィールドＲＥＳ１およびフィールドＳｉｇＴＴＰにしたがって第１のエンティティの識別情報の妥当性を判断するとしてもよい。
【００３８】
その場合、ステップ３）において、第１のエンティティに対して第２のエンティティによって送信されたアクセス認証レスポンスメッセージは、次のフィールドを含み：
【表６】
【００３９】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１’：第２のエンティティによって使用される乱数；
フィールドＮ２：第２のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＴＰＫ２：第２のエンティティによって選ばれるＤ−Ｈ鍵交換用の一時的公開鍵Ｙ2、および対応する秘密鍵Ｘ2を持つ;
フィールドＳｉｇ２：（ｓ，ｔ）の形式で、フィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドの第２のエンティティによって署名される署名。それは次のように計算される：ＭがメッセージのフィールドＴＰＫ２およびフィールドＴＰＫ２のすべての前フィールドであると仮定すると、その場合、我々は、ｔ＝ｒe（ｍｏｄ Ｎ）およびｓ＝ｇ2・ｒh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）を持つ；
フィールドＭＩＣ１：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコード；
フィールドＲＥＳ１：ＴＴＰによる確認から第１のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；
フィールドＲＥＳ２：ＴＴＰによる確認から第２のエンティティの識別情報の妥当性までの結果；そして、
フィールドＳｉｇＴＴＰ：フィールドＲＥＳ２のＴＴＰとフィールドＲＥＳ２のすべての前フィールドによって署名される署名である。
【００４０】
第２のエンティティによって送信されるアクセス認証レスポンスメッセージの受信に際して、第１のエンティティは、第２のエンティティによって使用される乱数Ｎ１’が第１のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそうであれば、第１のエンティティは、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそれが正しいならば、第１のエンティティは、（Ｘ1，Ｙ2）から共有されるマスタ鍵ＭＫを算出し、ＭＩＣ１が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそれが妥当であれば、第２のエンティティの認証は成功し、共有されるマスタ鍵ＭＫは、暗号鍵と完全性チェック鍵とをさらに引き出すために使用されてもよい協定されたマスタ鍵として使用される。
【００４１】
第１のエンティティは、アクセス認証レスポンスメッセージ中のフィールドＲＥＳ２およびフィールドＳｉｇＴＴＰにしたがって、第２のエンティティの識別情報の妥当性を判断するとしてもよい。
【００４２】
その場合、ステップ４）において、第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知メッセージは、次のフィールドを含み：
【表７】
【００４３】
ここで：
フィールドＩＤ１：第１のエンティティの識別情報；
フィールドＩＤ２：第２のエンティティの識別情報；
フィールドＮ１：第１のエンティティによって生成される乱数；
フィールドＮ２’：第１のエンティティによって使用される乱数；そして、
フィールドＭＩＣ２：マスタ鍵ＭＫから派生される完全性チェック鍵を持つ、フィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードである。
【００４４】
第１のエンティティによって送信されたアクセス認証受領通知の受信に際して、第２のエンティティは、第１のエンティティによって使用される乱数Ｎ２’が第２のエンティティ自体によって生成される乱数であるか判断し、もしそうでなければ、メッセージが廃棄され；もしそうであれば、第２のエンティティは、マスタ鍵ＭＫから派生された完全性チェック鍵から、ＭＩＣ２が妥当か判断し、もしそうでなければ、メッセージは廃棄され；もしそれが妥当であれば、認証は成功し、ＭＫは協定されたマスタ鍵である。
【００４５】
前述のプロセスによって、第１および第２のエンティティは、共有されたマスタ鍵ＭＫをセットアップし、２ウェイの認証を実行する。
【００４６】
発明の前述の実施形態から見ることができるように、第１のエンティティと第２のエンティティとの間の認証は、認証サーバを要求せず、第３のエンティティと第１および第２のどちらのエンティティとの間でも、安全なチャネル（secure channel）をセットアップする必要がなく、第１および第２のエンティティは、直接、２ウェイ認証を実行することができる。さらに、識別情報ベースの公開鍵機構とＷＡＰＩバックグラウンドの識別情報妥当性確認機構は組み合わされ、次の利点を提供する：１．縮小されたメンテナンス作業負荷:従来のデジタル証明書ベースの公開鍵機構と異なり、本発明の識別情報ベースの公開鍵機構は、公開鍵インフラストラクチャ（ＰＫＩ）のメンテナンスを要求しない;２．縮小された通信オーバヘッド:デジタル証明書は認証の間に送信されるためには必要でなく、それによって、通信オーバヘッドを縮小する;３．識別情報の妥当性が確認されることが困難な識別情報ベースの公開鍵機構の不利益は、ＷＡＰＩ識別情報確認機構の組み合わせで回避されることができる;４．ＷＡＰＩと異なり、識別情報確認の間のＴＴＰ署名は、従来の公開鍵アルゴリズムまたは識別情報ベースの公開鍵アルゴリズムで行われることができる。５．広い適用：認証は、２ウェイ認証を含むすべての種類の有線およびワイヤレス・ネットワークにおいて、発明にしたがって実行させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ウェイのアクセス認証方法において、
第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名とメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの著名とメッセージ完全性チェックコードとの双方が正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知を前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし確認がパスされると、前記第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に係る方法において、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名と前記メッセージ完全性チェックコードとを前記第１のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証レスポンスメッセージにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、
もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、
もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードが妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項３】
請求項１に係る方法において、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数が、前記第２のエンティティによって生成される乱数か確認すること、および、
もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項４】
２ウェイのアクセス認証方法において、
第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共用されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
識別情報確認リクエストメッセージを第３のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を前記第３のエンティティによって確認することおよび前記第２のエンティティに対して識別情報確認レスポンスメッセージを送信すること、前記識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって前記第１のエンティティの前記識別情報を前記第２のエンティティによって確認すること、
もし前記第１のエンティティの前記識別情報が正しければ、アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードが双方とも正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知メッセージを前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記確認がパスされたら、前記第１および第２のエンティティの前記共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む方法。
【請求項５】
請求項４に係る方法において、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証レスポンスにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、
もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、
もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドの前記メッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項６】
請求項４に係る方法において、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、
アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数は、前記第２のエンティティによって生成される乱数であるか確認すること、および、
もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項１】
２ウェイのアクセス認証方法において、
第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名とメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの著名とメッセージ完全性チェックコードとの双方が正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知を前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし確認がパスされると、前記第１および第２のエンティティの共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に係る方法において、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名と前記メッセージ完全性チェックコードとを前記第１のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証レスポンスメッセージにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、
もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、
もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードが妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項３】
請求項１に係る方法において、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数が、前記第２のエンティティによって生成される乱数か確認すること、および、
もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項４】
２ウェイのアクセス認証方法において、
第３のエンティティによって事前に定義されたシステム・パラメータにしたがってアクセス認証リクエストメッセージを第２のエンティティに対して第１のエンティティによって送信すること、前記第１のエンティティによって署名された署名を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記署名が正しければ、前記第２のエンティティの共用されるマスタ鍵を前記第２のエンティティによって算出すること、ここで前記システム・パラメータは、オイラーのトーティエント関数であるφ（）を持ち、２つの大素数の積Ｎ、ｇｃｄ（ｅ，φ（Ｎ））＝１を満たす整数ｅ、ｅｄ≡１（ｍｏｄφ（Ｎ））を満たす整数ｄおよび強い１ウェイのハッシュ関数ｈであり、
識別情報確認リクエストメッセージを第３のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記第１および第２のエンティティの識別情報の妥当性を前記第３のエンティティによって確認することおよび前記第２のエンティティに対して識別情報確認レスポンスメッセージを送信すること、前記識別情報確認レスポンスメッセージにしたがって前記第１のエンティティの前記識別情報を前記第２のエンティティによって確認すること、
もし前記第１のエンティティの前記識別情報が正しければ、アクセス認証レスポンスメッセージを前記第２のエンティティによって生成すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージを前記第１のエンティティに対して前記第２のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証レスポンスメッセージの署名およびメッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認すること、もし前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードが双方とも正しければ、前記第１のエンティティの共有されるマスタ鍵を前記第１のエンティティによって算出すること、および、
アクセス認証受領通知メッセージを前記第２のエンティティに対して前記第１のエンティティによって送信すること、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認すること、もし前記確認がパスされたら、前記第１および第２のエンティティの前記共有されるマスタ鍵は一貫しており、それによってアクセス認証を実行すること、
を含む方法。
【請求項５】
請求項４に係る方法において、前記アクセス認証レスポンスメッセージの前記署名および前記メッセージ完全性チェックコードを前記第１のエンティティによって確認することは、
前記アクセス認証レスポンスにおける前記第２のエンティティによって使用される乱数が、前記第１のエンティティによって生成される乱数か判断すること、
もしそうならば、式ｓe≡ＩＤ２・ｔh(t‖M)（ｍｏｄ Ｎ）が正しいか判断すること、および、
もし前記式が正しければ、前記アクセス認証レスポンスメッセージにおけるフィールドＳｉｇ２およびフィールドＳｉｇ２のすべての前フィールドの前記メッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【請求項６】
請求項４に係る方法において、前記アクセス認証受領通知メッセージの完全性を前記第２のエンティティによって確認することは、
アクセス認証受領通知メッセージにおける前記第１のエンティティによって使用される乱数は、前記第２のエンティティによって生成される乱数であるか確認すること、および、
もしそうならば、前記アクセス認証受領通知におけるフィールドＮ２およびフィールドＮ２のすべての前フィールドのメッセージ完全性チェックコードは妥当であるか判断すること、
を含む方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１１−５０３９７７（Ｐ２０１１−５０３９７７Ａ）
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３２４１４（Ｐ２０１０−５３２４１４）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７２９８０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６７９０２
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５０５１６４４０５）西安西▲電▼捷通▲無▼綫▲網▼絡通信股▲分▼有限公司 (19)
【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＮＡ ＩＷＮＣＯＭＭ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７２９８０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６７９０２
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（５０５１６４４０５）西安西▲電▼捷通▲無▼綫▲網▼絡通信股▲分▼有限公司 (19)
【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＮＡ ＩＷＮＣＯＭＭ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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