JP2893775B2 - 移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式 - Google Patents
移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式Info
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- JP2893775B2 JP2893775B2 JP1340401A JP34040189A JP2893775B2 JP 2893775 B2 JP2893775 B2 JP 2893775B2 JP 1340401 A JP1340401 A JP 1340401A JP 34040189 A JP34040189 A JP 34040189A JP 2893775 B2 JP2893775 B2 JP 2893775B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 センタ交換局，基地局及び移動機からなる移動通信シ
ステムにおいて，基地局と移動機間の暗号通信を行う
際，ダイナミックに移動する移動機に追従し，無線ゾー
ン内にある移動機の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を
安全に送る鍵管理方式に関し、通信システム全体の安全
性を、装置の大型化をせずに図ることを目的とし、セン
タ交換局，基地局及び移動機からなる移動通信システム
において，前記センタ変換局に，前記移動機，前記基地
局の認証を行い，前記移動機と前記基地局間の暗号通信
に必要な鍵を判定し，該当する移動機の鍵配送を指示す
る手段と，前記センタ交換局側に格納されているセンタ
側マスタ鍵で暗号化した各基地局のマスタ鍵及び各移動
機の通信鍵を，前記センタ交換局の指示により、センタ
交換局側のセキュリティモジュール内でセンタ局マスタ
鍵を使って一度復号し，該当する基地局のマスタ鍵及び
移動機の通信鍵を得て，基地局マスタ鍵で該当基地局に
ある移動機の通信鍵を暗号化して，該当基地局へ送る手
段とを備え、前記基地局側には、送られてきた前記基地
局の鍵で暗号化した移動機の鍵を前記基地局側のセキュ
リティモジュール内で基地局マスタ鍵で復号し，移動機
の通信鍵を得て，この鍵で基地局と移動機間の通信を暗
号化する手段を備え，前記基地局と前記移動機間の暗号
通信を行う際，移動する前記移動機に追従し、無線ゾー
ン内にある前記移動機の該当基地局へ適切な移動機通信
鍵を配送するものである。
ステムにおいて，基地局と移動機間の暗号通信を行う
際，ダイナミックに移動する移動機に追従し，無線ゾー
ン内にある移動機の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を
安全に送る鍵管理方式に関し、通信システム全体の安全
性を、装置の大型化をせずに図ることを目的とし、セン
タ交換局，基地局及び移動機からなる移動通信システム
において，前記センタ変換局に，前記移動機，前記基地
局の認証を行い，前記移動機と前記基地局間の暗号通信
に必要な鍵を判定し，該当する移動機の鍵配送を指示す
る手段と，前記センタ交換局側に格納されているセンタ
側マスタ鍵で暗号化した各基地局のマスタ鍵及び各移動
機の通信鍵を，前記センタ交換局の指示により、センタ
交換局側のセキュリティモジュール内でセンタ局マスタ
鍵を使って一度復号し，該当する基地局のマスタ鍵及び
移動機の通信鍵を得て，基地局マスタ鍵で該当基地局に
ある移動機の通信鍵を暗号化して，該当基地局へ送る手
段とを備え、前記基地局側には、送られてきた前記基地
局の鍵で暗号化した移動機の鍵を前記基地局側のセキュ
リティモジュール内で基地局マスタ鍵で復号し，移動機
の通信鍵を得て，この鍵で基地局と移動機間の通信を暗
号化する手段を備え，前記基地局と前記移動機間の暗号
通信を行う際，移動する前記移動機に追従し、無線ゾー
ン内にある前記移動機の該当基地局へ適切な移動機通信
鍵を配送するものである。
本発明は，センタ交換局，基地局及び移動機からなる
移動通信システムにおいて，基地局と移動機間の暗号通
信を行う際，ダイナミックに移動する移動機に追従し，
無線ゾーン内にある移動機の該当基地局へ適切な移動機
通信鍵を安全に送る鍵管理方式に関する。
移動通信システムにおいて，基地局と移動機間の暗号通
信を行う際，ダイナミックに移動する移動機に追従し，
無線ゾーン内にある移動機の該当基地局へ適切な移動機
通信鍵を安全に送る鍵管理方式に関する。
最近，自動車電話や携帯電話等，移動通信システムで
はシステム特有の電波傍受の問題があり，この防止策と
して，通信の暗号化が求められている。特に，暗号通信
実施に際し，必要なことは暗号化／復号の鍵の管理であ
る。
はシステム特有の電波傍受の問題があり，この防止策と
して，通信の暗号化が求められている。特に，暗号通信
実施に際し，必要なことは暗号化／復号の鍵の管理であ
る。
従来の移動通信の鍵管理方式では、移動通信システム
の基地局と移動局の間で，使用する通信鍵は全て共通
で，固定化している。
の基地局と移動局の間で，使用する通信鍵は全て共通
で，固定化している。
従って，従来方式では，通信システム外の通信傍受に
は強いが，通信システム内の傍受は鍵が共通の為，可能
であった。
は強いが，通信システム内の傍受は鍵が共通の為，可能
であった。
また，万一に移動機が盗難された場合，共通鍵が外部
へ漏洩し，システム全体の安全性が低下するといったも
のである。
へ漏洩し，システム全体の安全性が低下するといったも
のである。
この他，移動機毎に異なる鍵を管理する個別鍵管理方
式も考えられるが，各基地局で全ての移動機の鍵を保有
・管理しなくてはならない為、ハードウェア規模が問題
となり，現実的でなくなるといった問題もある。
式も考えられるが，各基地局で全ての移動機の鍵を保有
・管理しなくてはならない為、ハードウェア規模が問題
となり，現実的でなくなるといった問題もある。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するものであ
る。
る。
第１図は本発明の鍵配送の仕組みを説明する原理説明
図であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵
管理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交
換局階梯における鍵管理構造を説明する図である。
図であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵
管理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交
換局階梯における鍵管理構造を説明する図である。
第１図（Ｂ）図に示す如く、本発明は現状の移動通信
方式の通信網構造がセンタ交換局を頂点に，基地局，移
動機の順で構成される階層構造であることに着目し、セ
ンタ交換局に鍵蓄積ファイルを置き，ここより各基地局
に移動機の鍵を配送するようにし、その鍵を受けて基地
局と移動機間の暗号通信を行うようにしたものである。
方式の通信網構造がセンタ交換局を頂点に，基地局，移
動機の順で構成される階層構造であることに着目し、セ
ンタ交換局に鍵蓄積ファイルを置き，ここより各基地局
に移動機の鍵を配送するようにし、その鍵を受けて基地
局と移動機間の暗号通信を行うようにしたものである。
この鍵配送のために、センタ交換局は基地局からの
鍵配送要求に対して，基地局ゾーンにある該当移動機の
鍵を確実に配送できること、センタ交換局から基地局
までの通信路へ鍵を安全に配送できること、基地局が
管理する鍵が外部に漏洩しても，システム全体の安全性
に影響されないこと、センタで管理する各移動機の鍵
は経済的且つ安全に管理できること等が必要である。
鍵配送要求に対して，基地局ゾーンにある該当移動機の
鍵を確実に配送できること、センタ交換局から基地局
までの通信路へ鍵を安全に配送できること、基地局が
管理する鍵が外部に漏洩しても，システム全体の安全性
に影響されないこと、センタで管理する各移動機の鍵
は経済的且つ安全に管理できること等が必要である。
そこで、本発明は、センタ交換局，基地局及び移動機
からなる移動通信システムにおいて，前記センタ交換局
に，前記移動機，前記基地局の認証を行い，前記移動機
と前記基地局間の暗号通信に必要な鍵を判定し，該当す
る移動機の鍵配送を指示する手段と，前記センタ交換局
側に格納されているセンタ側マスタ鍵で暗号化した各基
地局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵を，前記センタ交
換局の指示により，センタ交換局側のセキュリティモジ
ュール内でセンタ局マスタ鍵を使って一度復号し，該当
する基地局のマスタ鍵及び移動機の通信鍵を得て，基地
局マスタ鍵で該当基地局にある移動機の通信鍵を暗号化
して，該当基地局へ送る手段とを備え，前記基地局側に
は，送られてきた前記基地局の鍵で暗号化した移動機の
鍵を前記基地局側のセキュリティモジュール内で基地局
マスタ鍵で復号し，移動機の通信鍵を得て，この鍵で基
地局と移動機間の通信を暗号化する手段を備え，前記基
地局と前記移動機間の暗号通信を行う際，移動する前記
移動機に追従し，無線ゾーン内にある前記移動機の該当
基地局へ適切な移動機通信鍵を配送することを特徴とす
るものである。
からなる移動通信システムにおいて，前記センタ交換局
に，前記移動機，前記基地局の認証を行い，前記移動機
と前記基地局間の暗号通信に必要な鍵を判定し，該当す
る移動機の鍵配送を指示する手段と，前記センタ交換局
側に格納されているセンタ側マスタ鍵で暗号化した各基
地局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵を，前記センタ交
換局の指示により，センタ交換局側のセキュリティモジ
ュール内でセンタ局マスタ鍵を使って一度復号し，該当
する基地局のマスタ鍵及び移動機の通信鍵を得て，基地
局マスタ鍵で該当基地局にある移動機の通信鍵を暗号化
して，該当基地局へ送る手段とを備え，前記基地局側に
は，送られてきた前記基地局の鍵で暗号化した移動機の
鍵を前記基地局側のセキュリティモジュール内で基地局
マスタ鍵で復号し，移動機の通信鍵を得て，この鍵で基
地局と移動機間の通信を暗号化する手段を備え，前記基
地局と前記移動機間の暗号通信を行う際，移動する前記
移動機に追従し，無線ゾーン内にある前記移動機の該当
基地局へ適切な移動機通信鍵を配送することを特徴とす
るものである。
本発明によれば、以下の制御手順となる。
（１）移動機認証制御 移動機側又は一般加入者系より通信要求が生じたと
き，センタ局側は乱数発生器を用いて乱数Ｒを発生さ
せ，これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。
き，センタ局側は乱数発生器を用いて乱数Ｒを発生さ
せ，これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。
移動機側では受信したＲを鍵KAで暗号化（EKA（R））
し，センタ局側へ送り返す。
し，センタ局側へ送り返す。
センタ側では受信した暗号化鍵を復号化し,Rを得る。
ここでのこのＲが先に発生したＲと一致することを比較
器を用いて判定する。一致すれば，センタ局はホームメ
モリ装置に対し，鍵配送の指示をする。
ここでのこのＲが先に発生したＲと一致することを比較
器を用いて判定する。一致すれば，センタ局はホームメ
モリ装置に対し，鍵配送の指示をする。
（２）鍵配送制御 ホームメモリ装置は該当する移動機のセンタマスタ鍵
で暗号化した通信鍵データ（EKM（KA））にアクセス
し，さらに基地局の鍵で変換（即ち、EKM（KA）を復号
し、該当する基地局の鍵KST1で暗号化してEKST1（KA）
を作る）して，制御局経由で基地局へ配送する。
で暗号化した通信鍵データ（EKM（KA））にアクセス
し，さらに基地局の鍵で変換（即ち、EKM（KA）を復号
し、該当する基地局の鍵KST1で暗号化してEKST1（KA）
を作る）して，制御局経由で基地局へ配送する。
基地局はホームメモリ装置からの配送データを基地局
の鍵KST1で復号して，移動機の鍵KAを得る。
の鍵KST1で復号して，移動機の鍵KAを得る。
（３）基地局−移動機間暗号通信制御 基地局は移動機の通信鍵KAで一般加入者からの音声デ
ータの暗号化，及び移動機からの秘話データの復号化を
行う。
ータの暗号化，及び移動機からの秘話データの復号化を
行う。
本発明では，鍵配送の確実性に関し，センタ交換局と
全ての基地局は制御局を経由して接続されており，基地
局ゾーンにある移動機から通信要求が生じた場合，その
基地局より，センタ交換局へ要求信号を送り，センタ交
換局は認証制御を行い，この段階でセンタ交換局はどの
基地局のどの移動機なのかを基地局から上がってくる要
求信号より認識できる。従って，正確に該当基地局へ移
動機の通信鍵の配送ができることになる。
全ての基地局は制御局を経由して接続されており，基地
局ゾーンにある移動機から通信要求が生じた場合，その
基地局より，センタ交換局へ要求信号を送り，センタ交
換局は認証制御を行い，この段階でセンタ交換局はどの
基地局のどの移動機なのかを基地局から上がってくる要
求信号より認識できる。従って，正確に該当基地局へ移
動機の通信鍵の配送ができることになる。
鍵配送の安全性に関し，センタ交換局より，各基地局
への鍵は全て基地局の鍵で暗号化して送るので，配送段
階で盗聴されても，元の移動機の通信鍵は推定困難であ
り安全である。
への鍵は全て基地局の鍵で暗号化して送るので，配送段
階で盗聴されても，元の移動機の通信鍵は推定困難であ
り安全である。
基地局の鍵管理に関し，或る基地局の鍵が漏洩して
も，他の基地局は互いに異なる鍵を使用しているので，
被害の拡大はない。従って，システム全体の安全性が低
下することはない。
も，他の基地局は互いに異なる鍵を使用しているので，
被害の拡大はない。従って，システム全体の安全性が低
下することはない。
センタにおける移動機の鍵管理に関し，センタ交換局
で管理する移動機の鍵は全てセンタ交換局の鍵で暗号化
されているので，安全である。また暗号化された鍵は厳
重に保管する必要がなくなる。
で管理する移動機の鍵は全てセンタ交換局の鍵で暗号化
されているので，安全である。また暗号化された鍵は厳
重に保管する必要がなくなる。
第２図は本発明の実施例を説明する図である。図は，
センタ交換局，基地局及び移動機における認証制御，鍵
配送制御，暗号化制御の構成を示している。
センタ交換局，基地局及び移動機における認証制御，鍵
配送制御，暗号化制御の構成を示している。
センタ局側には、認証制御手段と、ホームメモリと、
鍵配送制御手段を持つ。
鍵配送制御手段を持つ。
各基地局側には、鍵配送制御／暗号通信制御手段を持
つ。
つ。
各移動機側には、認証制御手段と、暗号通信制御手段
を持つ。
を持つ。
センタ局と基地局との間は鍵配送制御手段により鍵の
配送が行われ、基地局と移動機との間は配送された鍵に
よる暗号通信が行われることになる。
配送が行われ、基地局と移動機との間は配送された鍵に
よる暗号通信が行われることになる。
制御の手順としては、前記の作用で説明した通りであ
るが、以下第２図の実施例図によりさらに説明する。
るが、以下第２図の実施例図によりさらに説明する。
移動機側又は一般加入者系より通信要求が生じたと
き，センタ局側は乱数発生器１を用いて乱数Ｒを発生さ
せ，これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。
この場合の乱数発生器は抵抗器で発生する熱雑音又はＭ
系列疑似乱数発生器を使用する。
き，センタ局側は乱数発生器１を用いて乱数Ｒを発生さ
せ，これを制御局及び基地局を経由して移動機へ送る。
この場合の乱数発生器は抵抗器で発生する熱雑音又はＭ
系列疑似乱数発生器を使用する。
移動機側では受信したＲを鍵KAを用いて，暗号化装置
２で暗号化（EKA（Ｒ））し，センタ局側へ送り返す。
ここで、暗号化の為のアルゴリズムとしてDES（Data En
cryption Standard:米国IBM社が開発した標準暗号）やF
EAL（Fast Data Encipherment Algorithm:NTT社が開発
したアルゴリズム）を使う。これらのアルゴリズムは入
力したデータ配列を組換え及び置き換えを複雑に行い，
意味不明な暗号文を作り出す操作である。
２で暗号化（EKA（Ｒ））し，センタ局側へ送り返す。
ここで、暗号化の為のアルゴリズムとしてDES（Data En
cryption Standard:米国IBM社が開発した標準暗号）やF
EAL（Fast Data Encipherment Algorithm:NTT社が開発
したアルゴリズム）を使う。これらのアルゴリズムは入
力したデータ配列を組換え及び置き換えを複雑に行い，
意味不明な暗号文を作り出す操作である。
センタ側では，受信した暗号化鍵を復号装置３で復号
化し,Rを得る。ここでこのＲが先に発生したＲと一致す
ることを比較器４を用いて判定する。一致すれば、セン
タ局はホームメモリ装置５に対し，鍵配送の指示をす
る。ここまでのプロセスにより，移動機のID及び移動機
が所在する基地局がセンタ交換局に認識される。
化し,Rを得る。ここでこのＲが先に発生したＲと一致す
ることを比較器４を用いて判定する。一致すれば、セン
タ局はホームメモリ装置５に対し，鍵配送の指示をす
る。ここまでのプロセスにより，移動機のID及び移動機
が所在する基地局がセンタ交換局に認識される。
ホームメモリ装置５は該当する移動機のセンタマスタ
鍵で暗号化した通信鍵データ（EKM（KA））にアクセス
し，さらに基地局の鍵で変換（即ち，EKM（KA））を復
号装置３で復号し，該当する基地局の鍵KST1で暗号化装
置６で暗号化してEKST1（KA）を作る）して，制御局経
由で基地局へ配送する。基地局はホームメモリ装置５か
らの配送データを基地局の鍵KST1を使って復号装置７で
復号して，移動機の鍵KAを得る。ここまでのプロセスに
より，センタ交換局管理の移動機の鍵は該当基地局に配
送される。最後に基地局において移動機の通信鍵KAで一
般加入者からの音声データの暗号化を暗号化装置８で行
い，移動機からの暗号化データの復号を暗号化装置７で
行う。移動機側においても，基地局側から送られてきた
暗号化データの復号を復号装置９で行い，移動機側送信
データの暗号化は暗号化装置２で行う。
鍵で暗号化した通信鍵データ（EKM（KA））にアクセス
し，さらに基地局の鍵で変換（即ち，EKM（KA））を復
号装置３で復号し，該当する基地局の鍵KST1で暗号化装
置６で暗号化してEKST1（KA）を作る）して，制御局経
由で基地局へ配送する。基地局はホームメモリ装置５か
らの配送データを基地局の鍵KST1を使って復号装置７で
復号して，移動機の鍵KAを得る。ここまでのプロセスに
より，センタ交換局管理の移動機の鍵は該当基地局に配
送される。最後に基地局において移動機の通信鍵KAで一
般加入者からの音声データの暗号化を暗号化装置８で行
い，移動機からの暗号化データの復号を暗号化装置７で
行う。移動機側においても，基地局側から送られてきた
暗号化データの復号を復号装置９で行い，移動機側送信
データの暗号化は暗号化装置２で行う。
以上説明したように，本発明によれば，従来の各基地
局が，全ての移動機の通信鍵を保管し，該当移動機の鍵
を使って，暗号通信を行う個別鍵管理方式では，各基地
局で管理する移動機の鍵が膨大で，且つ安全性が保てな
い状態にあることに対し，移動機の鍵をセンタ交換局側
で集中管理することにより，各基地局が通信に必要な移
動機の鍵をセンタ交換局より配送が可能となり，安全性
・経済的性に優れた移動通信を提供可能となる。
局が，全ての移動機の通信鍵を保管し，該当移動機の鍵
を使って，暗号通信を行う個別鍵管理方式では，各基地
局で管理する移動機の鍵が膨大で，且つ安全性が保てな
い状態にあることに対し，移動機の鍵をセンタ交換局側
で集中管理することにより，各基地局が通信に必要な移
動機の鍵をセンタ交換局より配送が可能となり，安全性
・経済的性に優れた移動通信を提供可能となる。
従って、移動通信方式用暗号通信の鍵管理に寄与する
ところが大きい。
ところが大きい。
第１図は本発明の鍵配送の仕組みを説明する原理説明図
であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵管
理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交換
局階梯における鍵管理構造を説明する図、 第２図は本発明の実施例を説明する図である。
であり、第１図（Ａ）は、スター型通信網における鍵管
理方式を説明するもので、第１図（Ｂ）は三階層の交換
局階梯における鍵管理構造を説明する図、 第２図は本発明の実施例を説明する図である。
Claims (1)
- 【請求項１】センタ交換局，基地局及び移動機からなる
移動通信システムにおいて， 前記センタ交換局に，前記移動機，前記基地局の認証を
行い，前記移動機と前記基地局間の暗号通信に必要な鍵
を判定し，該当する移動機の鍵配送を指示する手段と， 前記センタ交換局側に格納されているセンタ側マスタ鍵
で暗号化した各基地局のマスタ鍵及び各移動機の通信鍵
を，前記センタ交換局の指示により，センタ交換局側の
セキュリティモジュール内でセンタ局マスタ鍵を使って
一度復号し，該当する基地局のマスタ鍵及び移動機の通
信鍵を得て，基地局マスタ鍵で該当基地局にある移動機
の通信鍵を暗号化して，該当基地局へ送る手段とを備
え， 前記基地局側には，送られてきた前記基地局の鍵で暗号
化した移動機の鍵を前記基地局側のセキュリティモジュ
ール内で基地局マスタ鍵で復号し，移動機の通信鍵を得
て，この鍵で基地局と移動機間の通信を暗号化する手段
を備え， 前記基地局と前記移動機間の暗号通信を行う際，移動す
る前記移動機に追従し，無線ゾーン内にある前記移動機
の該当基地局へ適切な移動機通信鍵を配送することを特
徴とする移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340401A JP2893775B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340401A JP2893775B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03203431A JPH03203431A (ja) | 1991-09-05 |
| JP2893775B2 true JP2893775B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=18336601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1340401A Expired - Fee Related JP2893775B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 移動通信用暗号通信システムの鍵管理方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893775B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204902A (en) * | 1991-09-13 | 1993-04-20 | At&T Bell Laboratories | Cellular telephony authentication arrangement |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP1340401A patent/JP2893775B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03203431A (ja) | 1991-09-05 |
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