JP2006217064A

JP2006217064A - 認証ベクトル生成装置、加入者認証モジュール、無線通信システム、認証ベクトル生成方法、演算方法及び加入者認証方法

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Publication number: JP2006217064A
Application number: JP2005025440A
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Inventors: Hidetoshi Ishikawa; 秀俊石川
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: US20100009660A1; US20060172723A1; TWI307608B; KR100692115B1; DE602006007391D1; EP1686824B1; TW200642500A; JP4786190B2; KR20060088511A; EP1686824A1; US8073426B2; CN1822540A

Abstract

【課題】認証ベクトルを用いた無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールに対する認証において、認証ベクトルとしてトリプレットが採用される場合でも、演算処理の秘匿性を低下させることなく認証を行う。
【解決手段】移動通信網２ａのＨＬＲ１０ａは、無線ローカルエリアネットワーク２０でのＳＩＭ４０の認証に用いられる認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドに、認証のための演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加部１２を備える。無線ＬＡＮ端末３０に装着されるＳＩＭ４０は、演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持部４１と、演算用情報を特定する情報を参照して、保持されている複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する特定部４３と、当該特定された演算用情報に基づき演算を行う演算部４４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、認証ベクトル生成装置、加入者認証モジュール、無線通信システム、認証ベクトル生成方法、演算方法及び加入者認証方法に関する。

第三世代の移動通信方式であるＩＭＴ−２０００（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｌｉｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ２０００）及び第二世代の移動通信方式の一つでありＩＭＴ−２０００と互換性のあるＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）では、以下のような認証が標準化されている。即ちその認証は、移動通信網の加入者が契約するネットワーク事業者等により発行された加入者認証モジュール（ＵＳＩＭ：ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｔｙＭｏｄｕｌｅ、又はＳＩＭ：ＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｔｙＭｏｄｕｌｅ）を加入者側端末設備（ＭＥ：ＭｏｂｉｌｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔ；例えば携帯電話やその他無線端末が該当する）に装着することにより実現される、加入者が契約するネットワーク事業者等によりサービスされる移動通信網（以下、ホーム網と呼ぶ）とホーム網の加入者認証モジュールとの間における発着信時等の相互認証である。

ＩＭＴ−２０００及びＧＳＭにおいては、移動通信網は、認証を行うネットワークノードとして、加入者認証モジュールの認証に用いる認証ベクトル（ＡＶ：ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＶｅｃｔｏｒ）を生成する認証ベクトル生成装置（ＨＬＲ：ＨｏｍｅＬｏｃａｔｉｏｎＲｅｇｉｓｔｅｒ）と、加入者認証モジュールとの間で認証処理を行う認証装置（ＶＬＲ：ＶｉｓｉｔｏｒＬｏｃａｔｉｏｎＲｅｇｉｓｔｅｒ）とを含んで構成されている。ＩＭＴ−２０００及びＧＳＭにおいて、加入者認証モジュールの認証処理は、認証装置が認証ベクトル生成装置において生成された認証ベクトルに含まれる所定のデータを加入者認証モジュールに送信し、加入者認証モジュールにおいて当該所定のデータを用いた演算を行い、当該演算結果を認証装置に送信して、当該認証装置において当該演算結果を認証ベクトルに含まれる所定のデータにより判定することにより行われる（例えば、下記非特許文献１参照）。

ＩＭＴ−２０００及びＧＳＭにおいて、上記の認証ベクトルを用いた認証は、ＩＭＴ−２０００及びＧＳＭによる移動通信網無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）サービスのために使用することが標準化されている（例えば、下記非特許文献２参照）。
３ＧＰＰＴＳ３３．１０２Ｖ３．１３．０（２００２−１２）："３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）；ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＳｅｒｖｉｃｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍＡｓｐｅｃｔｓ；３ＧＳｅｃｕｒｉｔｙ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（Ｒｅｌｅａｓｅ１９９９）" ３ＧＰＰＴＳ２３．２３４Ｖ６．０．０（２００４−０３）："３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ；ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＳｅｒｖｉｃｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍＡｓｐｅｃｔｓ；３ＧＰＰｓｙｓｔｅｍｔｏＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ（ＷＬＡＮ）ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ；Ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ（Ｒｅｌｅａｓｅ６）"

ところで、上記の非特許文献１に記載された仕様では、認証ベクトルにはクインテット（Ｑｕｉｎｔｅｔ）及びトリプレット（Ｔｒｉｐｌｅｔ）の２種類がある。クインテットは、ＲＡＮＤ、ＸＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫ及びＡＵＴＮという５つのフィールドを有している。上記の仕様では、加入者認証モジュールにおいて保持されている複数のアルゴリズムの中から認証のための演算に用いられるアルゴリズムを特定する情報をＡＵＴＮフィールドに含めることが例示されている。加入者認証モジュールでは、この情報に基づき認証のための演算に用いるアルゴリズムを複数の中から特定して演算することで、演算処理の秘匿性を高め、安全性の高い認証を行うことが可能となっている。また、アルゴリズムを特定する情報をＡＵＴＮフィールドに含めることと同様の手法により、演算処理の秘匿性及び認証の安全性の向上を目的として、加入者認証モジュールでは演算に用いる秘密情報についても複数の中から特定することが可能となる。

一方、トリプレットは、ＲＡＮＤ、ＲＥＳ及びＫ_Ｃという３つのフィールドを有している。ここでＲＡＮＤフィールドには、加入者認証モジュールにおいて演算に用いられる乱数の情報が含まれる。ＲＥＳフィールドには、加入者認証モジュールにおいて行われた演算結果を検証するための情報が含まれる。Ｋｃフィールドには、無線通信路を秘匿化するための情報、及び無線通信内容の照合を行うための情報等が含まれる。上記の非特許文献１の仕様では、トリプレットには認証のための演算に用いられるアルゴリズムを特定する情報を含めることは示されていない。上記２種類の認証ベクトル、即ちクインテット及びトリプレットのうちいずれの認証ベクトルを用いるかは、無線ローカルエリアネットワークに接続されている移動通信網の採用する方式に依存する。

従って、上記の非特許文献１の仕様に示されている処理では、上記の非特許文献２に記載のクインテットを用いた認証を行う移動通信網をホーム網とする加入者認証モジュールに対する無線ローカルエリアネットワーク在圏時の認証において、アルゴリズムを複数の中から特定した演算を行うことができない。これは演算処理の秘匿性の低下につながる。また、上記のアルゴリズムを複数の中から特定した演算を行うことができないという問題は、ホーム網の認証ベクトル生成装置と加入者認証モジュールとによってのみ知られており、認証プロセスの秘匿性の向上のために演算に用いられる秘密情報においても、同様に発生する。

そこで、本発明は、ホーム網が認証ベクトルとしてトリプレットを用いている場合において、無線ローカルエリアネットワークに在圏している加入者認証モジュールに対する認証についても、演算処理の秘匿性を低下させることなく認証を行うことができる認証ベクトル生成装置、加入者認証モジュール、無線通信システム、認証ベクトル生成方法、演算方法及び加入者認証方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、認証ベクトル生成装置と、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着される加入者認証モジュールとを含んで構成される無線通信システムであって、認証ベクトル生成装置は、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成手段と、当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加手段と、を備え、加入者認証モジュールは、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、加入者側端末設備から送信され、無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルの乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、演算に用いるデータを受信する受信手段と、当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して演算用情報保持手段に保持されている複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する特定手段と、当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて演算を行う演算手段と、当該演算された演算結果の情報を加入者側端末設備に送信する送信手段と、を備える。

本発明の認証ベクトル生成装置は、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成手段と、当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加手段と、を備える。

本発明の加入者認証モジュールは、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着される加入者認証モジュールであって、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、加入者側端末設備から送信され、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルにおける、演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、演算に用いるデータを受信する受信手段と、当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して演算用情報保持手段に保持されている複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する特定手段と、当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて演算を行う演算手段と、当該演算された演算結果の情報を加入者側端末設備に送信する送信手段と、を備える。

上記の無線通信システムにおける認証処理ではまず、加入者認証モジュールに送信されるデータが含まれる乱数フィールドに、アルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報が認証ベクトル生成装置により含められる。乱数フィールドのデータは加入者認証モジュールに演算のために送信されるので、認証ベクトルがトリプレットであっても、加入者認証モジュールでは演算用情報を特定する情報を含んだデータを受信することができる。これにより、認証のための演算が、演算用情報が特定された上で行われる。従って、認証ベクトルを用いた無線ローカルエリアネットワークの加入者認証モジュールに対する認証において認証ベクトルとしてトリプレットが採用される場合であっても、演算処理の秘匿性を低下させることなく認証を行うことができる。また、上記システムを構成する認証ベクトル生成装置はそれ自体が、付加手段の特に新規な構成を有する。また、上記システムを構成する加入者認証モジュールはそれ自体が、特定手段及び演算手段の特に新規な構成を有する。

ところで、本発明は、上記のように無線通信システム、認証ベクトル生成装置及び加入者認証モジュールの発明として記述できる他に、以下のように認証ベクトル生成方法、演算方法及び加入者認証方法の発明としても記述することができる。これらはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。

本発明の認証ベクトル生成方法は、認証ベクトル生成装置における認証ベクトル生成方法であって、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成ステップと、当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加ステップと、を有する。

本発明の演算方法は、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着され、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した加入者認証モジュールにおける演算方法であって、加入者側端末設備から送信され、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルにおける、演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、演算に用いるデータを受信する受信ステップと、当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する特定ステップと、当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて演算を行う演算ステップと、当該演算された演算結果の情報を加入者側端末設備に送信する送信ステップと、を有する。

本発明の加入者認証方法は認証ベクトル生成装置と、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着され、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した加入者認証モジュールとを含んで構成される無線通信システムにおける加入者認証方法であって、認証ベクトル生成装置が、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成ステップと、当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、演算で用いられる演算用情報を特定する情報を含める付加ステップと、加入者認証モジュールが、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、加入者側端末設備から送信され、無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルの乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、演算に用いるデータを受信する受信ステップと、当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する特定ステップと、当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて演算を行う演算ステップと、当該演算された演算結果の情報を加入者側端末設備に送信する送信ステップと、を有する。

本発明によれば、加入者認証モジュールに送信されるデータが含まれる乱数フィールドに、アルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報が認証ベクトル生成装置により含められることにより、加入者認証モジュールにおける認証のための演算が、演算用情報が特定された上で行われる。従って、認証ベクトルを用いた無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールに対する認証において認証ベクトルとしてトリプレットが採用される場合であっても、演算処理の秘匿性を低下させることなく認証を行うことができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１に、本実施形態に係るＨＬＲ１０（認証ベクトル生成装置）及びＳＩＭ４０（加入者認証モジュール）を含んで構成される無線通信システム１の構成を示す。無線通信システム１は、図１に示すように、移動通信網２ａ，２ｂ、無線ローカルエリアネットワーク２０、無線ＬＡＮ端末３０（加入者側端末設備）及びＳＩＭ４０とを含んで構成される。無線通信システム１において、無線ＬＡＮ端末３０は、無線ＬＡＮプロトコルにより無線ローカルエリアネットワーク２０に接続することができる。無線ローカルエリアネットワーク２０は、無線ＬＡＮ端末３０に装着されたＳＩＭ４０の認証を行うことにより、無線ＬＡＮ端末３０の無線ローカルエリアネットワーク２０への接続を制御する。この認証は、移動通信網２ａ，２ｂ及びＳＩＭ４０の機能を利用して行われる。

ここで、移動通信網２ａは、ＳＩＭ４０のホーム網である（即ち、ＳＩＭ４０を移動通信端末に装着すれば移動通信網２ａとの通信が可能となる）。また、移動通信網２ｂは、別のネットワーク事業者の移動通信網である（以下、この移動通信網を中継網２ｂと呼ぶ）。ただし、中継網２ｂは、ホーム網２ａと無線ローカルエリアネットワーク２０とが直接接続されていない場合のみ無線通信システム１に含まれる。ホーム網２ａ及び中継網２ｂはＩＭＴ−２０００及びＧＳＭの何れかによる網である。なお、ホーム網２ａは、ＩＭＴ−２０００及びＧＳＭの何れかによる網以外でも認証ベクトルを用いて加入者認証モジュールを認証する方式の移動通信網であればよい。また、中継網２ｂはホーム網２ａと無線ローカルエリアネットワーク２０との間のデータを中継できる網であればよい。以下、無線通信システム１について詳細に説明する。まず、無線通信システム１の各構成要素について説明する。

図１に示すように、移動通信網２には、ＨＬＲ１０と、ＡＡＡ（ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＡｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇ：認証、許可、課金）サーバ（いわゆるＲＡＤＩＵＳ（ＲＥＭＯＴＥＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮＤＩＡＬ−ＩＮＵＳＥＲＳＥＲＶＩＣＥＳ）サーバ）１５と、ＡＡＡプロキシ１７とが含まれている。

ＨＬＲ１０は、移動通信網の加入者認証モジュールの認証に用いる認証ベクトル（ＡＶ）を生成する装置であり、各移動通信網２に存在している。この認証ベクトルは、無線ローカルエリアネットワーク２０でのＳＩＭ４０の認証にも用いられる。ＨＬＲ１０は、具体的にはＣＰＵ及びメモリ等を含んで構成される情報処理装置（サーバ装置）により実現されることが好ましい。図１に示すように、ＨＬＲ１０は、認証ベクトル生成部１１（認証ベクトル生成手段）と、付加部１２（付加手段）と、認証ベクトル送信部１３とを備える。

認証ベクトル生成部１１は、加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルを生成する部分である。認証ベクトルの生成は、ＡＡＡサーバ１５から送信される認証ベクトル払い出し要求を受信することをトリガとして行われる。認証ベクトルの生成は複数のフィールドを有する電子データを生成することにより行われる。生成される認証ベクトルの詳細については、後述する。

付加部１２は、認証ベクトル生成部１１により生成される認証ベクトルを読み出し、認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドに、ＳＩＭ４０における認証のための演算で用いられる演算用情報を特定する情報を含める部分である。ここで、演算用情報とは、ＳＩＭ４０における認証のための演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つを含んで構成されるものである。演算用情報はＳＩＭ４０により予め複数保持されており、演算処理の秘匿性を向上させるために、演算処理の際に用いられるものが特定されるものである。認証ベクトル生成部１１により生成され、付加部１２により演算用情報を特定する情報を付加された認証ベクトルは、認証ベクトル送信部１３に送信される。

認証ベクトル送信部１３は、当該生成された認証ベクトルをＡＡＡサーバ１５に送信する。なお、演算用情報を特定する情報は、ＨＬＲ１０に接続されたコンソールと呼ばれる制御卓（図示せず）から指示を受けて決められることとするのが好ましい。

ここで、ホーム網２ａのＨＬＲ１０ａで生成される認証ベクトル、即ちＳＩＭ４０の認証のために生成される認証ベクトルについて説明する。ホーム網２ａのＨＬＲ１０ａにより生成される認証ベクトルは、図２に示すようなＲＡＮＤ、ＲＥＳ及びＫｃの３つのフィールドを有するトリプレットである。

ここでＲＡＮＤフィールドは、ＳＩＭ４０において演算に用いられる乱数を保持する乱数フィールドである。この乱数の情報は、ＨＬＲ１０ａにおいて適当な値が選択される。ＲＥＳフィールドには、ＳＩＭ４０において行われた演算結果を検証するための情報が含まれる。この情報は、通常、ＨＬＲ１０ａと認証対象のＳＩＭ４０とによってのみ知られている秘密情報及びアルゴリズムにより求められる。Ｋｃフィールドには、無線通信路を秘匿化するための情報、及び無線通信内容の照合を行うための情報等が含まれる。なお、非特許文献１として上述した仕様書では、認証の演算に用いられるアルゴリズム及び秘密情報を特定する情報をトリプレットに含めることは示されていない。付加部１２により認証ベクトルに含められる演算用情報は、ＲＡＮＤフィールドにおける予め設定された箇所及びデータ長のフィールドに含められる。例えば、図２に示すようにＲＡＮＤフィールドにアルゴリズムを特定するフィールドである、適当なデータ長のＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールドを設けておき、このＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールドにアルゴリズムを特定する文字列を含める。

ＡＡＡサーバ１５は、ＨＬＲ１０により生成された認証ベクトルを用いて、無線ＬＡＮ端末３０の無線ローカルエリアネットワーク２０への接続の際の実際の認証処理を行う装置である。ＡＡＡサーバ１５は、無線ローカルエリアネットワーク２０用の認証を行う各移動通信網２に存在しており、当該移動通信網２のＨＬＲ１０と接続されており、情報の送受信を行うことが可能になっている。また、無線ＬＡＮ端末３０と情報の送受信が可能なように、当該移動通信網２の通信エリア内の無線ローカルエリアネットワーク２０及び別の移動通信網２のＡＡＡプロキシ１７と電話網又はコンピュータネットワーク等により接続されており、情報の送受信が可能になっている。ＡＡＡサーバ１５における具体的な認証処理については後述する。

ＡＡＡプロキシ１７は、認証のためのデータを中継する装置である。図１に示すように、無線ＬＡＮ端末３０の接続対象である無線ローカルエリアネットワーク２０がホーム網２ａと直接情報の送受信ができない場合、当該無線ローカルエリアネットワーク２０と直接接続されている中継網２ｂのＡＡＡプロキシ１７が、無線ローカルエリアネットワーク２０とホーム網２ａのＡＡＡサーバ１５との間でデータを中継する。ここで、ＡＡＡプロキシ１７とＡＡＡサーバ１５との間のデータの送受信は、例えばＲＡＤＩＵＳ（ＲｅｍｏｔｅＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＤｉａｌ−ＩｎＵｓｅｒＳｅｒｖｉｃｅｓ（ＲＦＣ２１３８及びＲＦＣ２１３９にて定義されている））プロトコルにより行われる。なお、ホーム網２ａと無線ローカルエリアネットワーク２０とが直接接続されている場合、中継網２ｂは不要であるため、ＡＡＡプロキシ１７は省略してよい。

無線ローカルエリアネットワーク２０は、無線ＬＡＮ端末３０の無線ＬＡＮプロトコルによる接続対象である。図１に示すように、無線ローカルエリアネットワーク２０は、イントラネット及びインターネット等の別ネットワーク５０に接続されており、無線ローカルエリアネットワーク２０に接続された無線ＬＡＮ端末３０は、無線ローカルエリアネットワーク２０を介して別ネットワーク５０にアクセスすることができる。無線ローカルエリアネットワーク２０は、上述した移動通信網２の認証機能を利用して無線ＬＡＮ端末３０の認証を行う。そのため、無線ローカルエリアネットワーク２０は移動通信網のＡＡＡサーバ１５及びＡＡＡプロキシ１７と通信ができるようになっている。無線ローカルエリアネットワーク２０は、具体的には例えば、無線信号を無線ＬＡＮ端末３０との間で送受信するアクセスポイント等を備えて構成される。なお、本実施形態における無線ＬＡＮ端末３０の接続対象である無線ローカルエリアネットワーク２０は、ホーム網２ａと直接接続されているのではなく、中継網２ｂと直接接続されかつホーム網２ａと直接接続されていない位置にある。

無線ＬＡＮ端末３０は、ユーザ（移動通信網の加入者）に用いられ、無線ＬＡＮ通信を行う装置である。図１に示すように、無線ＬＡＮ端末３０は、無線ＬＡＮ通信機能を有する通信部３１と、ＳＩＭ４０との情報の送受信を行うインタフェース部３２とを備える。無線ＬＡＮ端末３０は、具体的には例えばＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等のＤＴＥ（ＤａｔａＴｅｒｍｉｎａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）にＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）インタフェース又はＰＣＭＣＩＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒＭｅｍｏｒｙＣａｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）インタフェース等を介して接続され、当該ＰＣ、ＰＤＡ等と共に使用される。

ＳＩＭ４０は、無線ＬＡＮ端末３０に装着され、ＡＡＡサーバ１５により行われるＳＩＭ４０の認証に必要な演算を行う装置である。ＳＩＭ４０は、具体的には無線ＬＡＮ端末３０に装着可能な接触型ＩＣカードにより実現され、加入者のホーム網における識別番号やホーム網に関する情報を記憶しており、加入者の電話番号等加入者の利便性を向上させるための各種情報を保持していることが好ましい。図１に示すようにＳＩＭ４０は、演算用情報保持部４１（演算用情報保持手段）と、受信部４２（受信手段）と、特定部４３（特定手段）と、演算部４４（演算手段）と、送信部４５（送信手段）とを備える。

演算用情報保持部４１は、認証のための演算に用いる演算用情報を複数、予め保持した部分である。演算用情報は、上述したように、演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つを含んで構成される。演算用情報は、通常、ＨＬＲ１０及びＳＩＭ４０のみにより知られている。演算用方法として保持するアルゴリズムとしては、例えば、３ＤＥＳ（ＤａｔａＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）、Ｍｉｌｅｎａｇｅ及びＡＥＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）等の認証のための演算に適したものであることが好ましい。

また、演算用情報として保持する秘密情報は、ＨＬＲ１０ａ及びＳＩＭ４０のみにより知られており認証プロセスの秘匿性の向上のために演算に用いられるものである。秘密情報は、例えばＨＬＲ１０ａとＳＩＭ４０が共通に保有する秘密鍵、又はＨＬＲ１０ａとＳＩＭ４０における演算の際使用する秘密鍵の一部を構成する補助鍵に関する情報（この補助鍵に関する情報はＨＬＲ１０ａ又はＳＩＭ４０において演算の際秘密鍵を構成する要素となる）に相当する。秘密情報は具体的には、演算に用いられるアルゴリズム毎に情報長が設定されている、所定の情報長のデータであることが好ましい。なお、演算用情報保持部４１に演算用情報として保持される複数の秘密情報は、それぞれのデータ長が一定であるものでなくてもよい。その場合、アルゴリズム毎に適当なデータ長とするために予めＨＬＲ１０ａとＳＩＭ４０との間で適用ルールを予め設定しておく。また、演算用情報としてアルゴリズム又は秘密情報のいずれか一方のみが用いられる場合、演算に用いられるもう一方の情報も保持しておく。

受信部４２は、演算に用いるデータを無線ＬＡＮ端末３０のインタフェース部３２から受信する部分である。無線ＬＡＮ端末３０から送信されるデータには、少なくとも認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドの情報が含まれる。受信されたデータは、特定部４３に送信される。特定部４３は、受信されたデータの認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して、演算用情報保持部４１に保持されている複数の演算用情報から演算に用いる演算用情報を特定する部分である。特定された演算用情報に関する情報は、演算部４４に送信される。

演算部４４は、当該特定された演算用情報に基づき、当該受信されたデータを用いて認証のための演算を行う部分である。演算結果の情報は、無線ＬＡＮ端末３０に送信するため送信部４５に送信される。送信部４５は、演算された演算結果の情報を無線ＬＡＮ端末３０に送信する部分である。

以下、図３のシーケンス図を用いて、本実施形態における無線通信システム１により実行される処理を説明する。本処理は、無線ＬＡＮ端末３０が無線ローカルエリアネットワーク２０に接続を行う際の、ＳＩＭ４０を認証する処理である。

まず、ユーザの操作等により無線ＬＡＮ端末３０が無線ＬＡＮプロトコルにより無線ローカルエリアネットワーク２０に接続する（Ｓ０１）。当該接続の際、ＳＩＭ４０は無線ＬＡＮ端末３０を介して、無線ローカルエリアネットワーク２０にＳＩＭ４０を特定する識別情報を送信する。識別子としては、具体的にはＩＭＳＩ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｉｌｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｔｙ）等が相当する。

続いて、無線ローカルエリアネットワーク２０は、送信された識別情報を参照して、ＳＩＭ４０の認証において認証処理機能を利用するＡＡＡサーバ１５を特定する（Ｓ０２）。ＡＡＡサーバ１５は、ＳＩＭ４０のホーム網２ａのものが特定される。

続いて、無線ローカルエリアネットワーク２０は、ＳＩＭ４０の認証を行うために認証処理要求をホーム網２ａのＡＡＡサーバ１５に送信する（Ｓ０３）。この送信の際、認証対象となるＳＩＭ４０の識別子も併せて送信する。なお、この送信は、無線ローカルエリアネットワーク２０がホーム網２ａと直接接続されていない場合は中継網２ｂのＡＡＡプロキシ１７を介して行われる。なお、無線ローカルエリアネットワーク２０がホーム網２ａの通信エリアに位置しており、直接通信することができる場合は、ＡＡＡプロキシ１７を介さず、無線ローカルエリアネットワーク２０からＡＡＡサーバ１５に直接送信される。

認証処理要求を受信したＡＡＡサーバ１５は、ホーム網２ａのＨＬＲ１０ａに対して、ＳＩＭ４０を認証するための認証ベクトルの払い出し要求を行う（Ｓ０４）。この要求の際、ＨＬＲ１０ａが認証対象となるＳＩＭ４０を特定できるように、ＳＩＭ４０の識別情報も併せて送信する。

払い出し要求を受けたＨＬＲ１０ａでは、認証ベクトル生成部１１が、ＳＩＭ４０の識別情報に基づいて、ＳＩＭ４０に対応する認証ベクトルを生成する（Ｓ０５）。上述したように、ＨＬＲ１０ａにより生成される認証ベクトルはトリプレットである。なお、通常、生成される認証ベクトルのＲＥＳフィールドの情報は、ＲＡＮＤフィールドに含まれる乱数情報及びＨＬＲ１０ａが予め保持するＳＩＭ４０に対応する秘密情報から、所定のアルゴリズムに基づいて演算されたものである。また、上記の所定のアルゴリズムは、ＳＩＭ４０において認証のための演算において用いられるアルゴリズムである。また、演算用情報にアルゴリズムが含まれる場合、このアルゴリズムはＳＩＭ４０において保持されている複数のアルゴリズムの中から選択されたものである。同様に、演算用情報に秘密情報が含まれる場合、この秘密情報は、ＳＩＭ４０において保持されている複数の秘密情報の中から選択されたものである。

続いて、ＨＬＲ１０ａでは、付加部１２が、生成された認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドに、演算用情報を特定する情報を含める（Ｓ０３）。演算用情報がアルゴリズムである場合には、具体的には図２に示すように、ＲＡＮＤフィールドに例えばアルゴリズムを特定するフィールドである、適当なデータ長のＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールドを設けておき、このＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールドにアルゴリズムを特定する文字列を含めることとするのが好ましい。このとき、例えば文字列“０１ｈ”は３ＤＥＳに、文字列“０２ｈ”はＭｉｌｅｎａｇｅに、文字列“０３ｈ”はＡＥＳに等と、予め文字列をアルゴリズムに対応付けさせておく。

また、演算用情報が秘密情報である場合には、図４（ａ）に示すように、ＲＡＮＤフィールドに、秘密情報を特定するＫｅｙフィールドを設けておき、このＫｅｙフィールドに秘密情報を特定する文字列を含めることが好ましい。このとき、例えば文字列“０１ｈ”は秘密情報Ｋｅｙ−１に、文字列“０２ｈ”は秘密情報Ｋｅｙ−２に等と、予め文字列と秘密情報に対応付けさせておく。

また、アルゴリズムと秘密情報とを演算用情報としてもよい。その場合、付加部１２が、それら両方からなる演算用情報を特定する情報を含める。具体的には、図４（ｂ）に示すように、ＲＡＮＤフィールドに、アルゴリズムを特定するＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールドと秘密情報を特定するＫｅｙフィールドとを設けておき、それぞれアルゴリズムを特定する文字列と秘密情報を特定する文字列とを含めることが好ましい。ここで、上記のＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールド及びＫｅｙフィールドの長さは、例えばそれぞれ１オクテット長とし、それらを連結して合計２バイト長とするのもよい。また、アルゴリズムの特定と秘密情報の特定とはそれぞれ独立に行われてもよいし、アルゴリズムと秘密情報とを組み合わせて一括して特定してもよい。

なお、ＲＡＮＤフィールドには、本来このフィールドに含めるべき乱数の情報を含める必要があるので、演算用情報を特定する情報を含めるフィールドは、必要最小限とするべきである。また、演算用情報を特定する情報は、何らかの手法で暗号化されていても、平文の状態でもよい。また、本実施形態の説明では、認証ベクトルの生成（Ｓ０５）と演算用情報を特定する情報の付加（Ｓ０６）とを別々の処理としているが、認証ベクトルの生成と演算用情報を特定する情報の付加とが１つの処理で行われてもよい。

生成された認証ベクトルは、認証ベクトル送信部１３に送信され、認証ベクトルを払い出す。即ち、認証ベクトル送信部１３が、認証ベクトルの払い出し要求を出したＡＡＡサーバ１５に送信する（Ｓ０７）。ＡＡＡサーバ１５は、送信された認証ベクトルを受信する。

認証ベクトルを受信したＡＡＡサーバ１５は、ＳＩＭ４０に認証用の情報を送信する（Ｓ０８）。認証用の情報には、少なくともＲＡＮＤフィールドの情報が含まれる。また、この送信は、中継網２ｂのＡＡＡプロキシ１７、無線ローカルエリアネットワーク２０及び無線ＬＡＮ端末３０の通信部３１並びにインタフェース部３２を介して行われる。

続いて、ＳＩＭ４０では、受信部４２が、無線ＬＡＮ端末３０から送信された認証用の情報、即ち認証のための演算に用いるデータを受信する。データを受信すると、特定部４３がそのデータを読み出し、ＲＡＮＤフィールドに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して、演算用情報保持部４１に保持されている複数の演算用情報から、演算用情報を特定する（Ｓ０９）。演算用情報の特定は、具体的には、上述したＡｌｇｏｒｉｔｈｍフィールド及びＫｅｙフィールドの演算用情報を示す文字列を読み出し、当該文字列、及び予め保持している文字列と演算用情報との対応情報を用いて行われることとするのがよい。

続いて、演算部４４が、特定部４３により特定された演算用情報に基づき、ＲＡＮＤフィールドに含まれる乱数情報を用いて認証のための演算を行う（Ｓ１０）。演算結果は送信部４５に送られ、送信部４５が、無線ＬＡＮ端末３０に送信する。送信された演算結果は、無線ＬＡＮ端末３０の通信部３１及び無線ローカルエリアネットワーク２０等を介してＡＡＡサーバ１５に送信される（Ｓ１１）。演算結果を受信したＡＡＡサーバ１５は、認証ベクトルのＲＥＳフィールドに含まれる検証用の情報を用いて、演算結果が妥当なものであるか否かを検証し、ＳＩＭ４０の認証を行う（Ｓ１２）。検証は具体的には、ＲＥＳフィールドに含まれる値と、演算結果の値が同一であるかを判断することにより行われる。

続いて、ＡＡＡサーバ１５は、ＳＩＭ４０に対する認証結果の情報を無線ローカルエリアネットワーク２０に送信する（Ｓ１３）。認証結果の情報は、例えば、無線ＬＡＮ端末３０の無線ローカルエリアネットワーク２０への接続の制御に用いられる。具体的には、認証の結果、ＳＩＭ４０（及び無線ＬＡＮ端末３０）が無線ローカルエリアネットワーク２０へ接続する権限がないと判断された場合、無線ローカルエリアネットワーク２０は接続を切断する等の措置をとる。

上記により、本実施形態によれば認証に用いられる認証ベクトルとしてトリプレットが採用される場合であっても、認証のための演算が、演算用情報が特定された上で行われることとなる。従って、演算処理の秘匿性を低下させることなくＳＩＭ４０の認証を行うことができる。引いてはセキュリティ面からＳＩＭ４０を長く使用することを可能とする。また、演算処理の秘匿性を低下させないことはＳＩＭ４０のクローニング対策ともなる。

また、本実施形態において従来の無線通信システムから変更しなければならないのは、ＨＬＲ１０ａの認証ベクトルの生成プロセス（図３におけるＳ０５，Ｓ０６）、及びＵＳＩＭ４０の演算を行うプロセス（図３におけるＳ０９，Ｓ１０）に関する部分のみであり、ＡＡＡサーバ１５及び無線ローカルエリアネットワーク２０は何ら変更を必要としないので、容易に実現することができる。

なお、本実施形態では、無線ローカルエリアネットワーク２０とＡＡＡサーバ１５とは、ＡＡＡプロキシ１７を介してデータの送受信を行うこととしたが、無線ローカルエリアネットワーク２０がホーム網２ａの通信エリアにある場合は、無線ローカルエリアネットワーク２０とＡＡＡサーバ１５との間で直接データの送受信が行われてもよい。

また、本実施形態では、加入者認証モジュールはＳＩＭとしたが、ＵＳＩＭが用いられてもよい。また、本実施形態では、認証ベクトル生成手段はＨＬＲとしたが、ＨＳＳ（ＨｏｍｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＳｅｒｖｅｒ）であってもよい。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。トリプレットの構成を示した図である。実施形態において無線通信システムで実行される処理を示すシーケンス図である。認証ベクトルのＲＡＮＤフィールドの別の例を示す図である。

符号の説明

１…無線通信システム、２…移動通信網（２ａ…ホーム網、２ｂ…中継網）、ＨＬＲ…１０、１１…認証ベクトル生成部、１２…付加部、１３…認証ベクトル送信部、１５…ＡＡＡサーバ、１７…ＡＡＡプロキシ、２０…無線ローカルエリアネットワーク、３０…無線ＬＡＮ端末、３１…通信部、３２…インタフェース部、４０…ＳＩＭ、４１…演算用情報保持部、４２…受信部、４３…特定部、４４…演算部、４５…送信部、５０…別ネットワーク。

Claims

移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成手段と、
当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、前記演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加手段と、
を備える認証ベクトル生成装置。
無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着される加入者認証モジュールであって、
前記加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、
前記加入者側端末設備から送信され、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの前記加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルにおける、前記演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、前記演算に用いるデータを受信する受信手段と、
当該受信されたデータに含まれる前記乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して前記演算用情報保持手段に保持されている複数の演算用情報から前記演算に用いる演算用情報を特定する特定手段と、
当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて前記演算を行う演算手段と、
当該演算された演算結果の情報を前記加入者側端末設備に送信する送信手段と、
を備える加入者認証モジュール。
認証ベクトル生成装置と、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着される加入者認証モジュールとを含んで構成される無線通信システムであって、
前記認証ベクトル生成装置は、
移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成手段と、
当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、前記演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加手段と、を備え、
前記加入者認証モジュールは、
前記加入者認証モジュールの認証のための演算に用いる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、
前記加入者側端末設備から送信され、前記無線ローカルエリアネットワークでの前記加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルの乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、前記演算に用いるデータを受信する受信手段と、
当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して前記演算用情報保持手段に保持されている複数の演算用情報から前記演算に用いる演算用情報を特定する特定手段と、
当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて前記演算を行う演算手段と、
当該演算された演算結果の情報を前記加入者側端末設備に送信する送信手段と、
を備える無線通信システム。
認証ベクトル生成装置における認証ベクトル生成方法であって、
移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成ステップと、
当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、前記演算で用いられるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を特定する情報を含める付加ステップと、
を有する認証ベクトル生成方法。
無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着され、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した加入者認証モジュールにおける演算方法であって、
前記加入者側端末設備から送信され、移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの前記加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルにおける、前記演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、前記演算に用いるデータを受信する受信ステップと、
当該受信されたデータに含まれる前記乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して前記複数の演算用情報から前記演算に用いる演算用情報を特定する特定ステップと、
当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて前記演算を行う演算ステップと、
当該演算された演算結果の情報を前記加入者側端末設備に送信する送信ステップと、
を有する演算方法。
認証ベクトル生成装置と、無線ローカルエリアネットワークに接続可能な加入者側端末設備に装着され、加入者認証モジュールの認証のための演算に用いるアルゴリズム及び秘密情報の少なくとも一つからなる演算用情報を複数予め保持した加入者認証モジュールとを含んで構成される無線通信システムにおける加入者認証方法であって、
前記認証ベクトル生成装置が、
移動通信網に接続されている無線ローカルエリアネットワークでの加入者認証モジュールの認証に用いられ、加入者認証モジュールにおける認証のための演算で用いられる乱数を保持する乱数フィールドを有する認証ベクトルを生成する認証ベクトル生成ステップと、
当該生成される認証ベクトルの乱数フィールドに、前記演算で用いられる演算用情報を特定する情報を含める付加ステップと、
前記加入者認証モジュールが、
前記加入者認証モジュールの認証のための演算に用いる演算用情報を複数予め保持した演算用情報保持手段と、
前記加入者側端末設備から送信され、前記無線ローカルエリアネットワークでの前記加入者認証モジュールの認証に用いられる認証ベクトルの乱数フィールドのデータを少なくとも含んだ、前記演算に用いるデータを受信する受信ステップと、
当該受信されたデータに含まれる乱数フィールドのデータに含まれる演算用情報を特定する情報を参照して前記複数の演算用情報から前記演算に用いる演算用情報を特定する特定ステップと、
当該特定された演算用情報に基づき当該受信されたデータを用いて前記演算を行う演算ステップと、
当該演算された演算結果の情報を前記加入者側端末設備に送信する送信ステップと、
を有する加入者認証方法。