JP4650994B2 - 第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法および装置 - Google Patents
第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信ネットワークでは一般的にデータが、複数の通信関与体、例えばサービス提供者と、サービス利用者との間で伝送される。通信ネットワークを、正当でない通信関与体によるこの通信ネットワークへの侵入から保護するために通例、各通信関与体の正当性がチェックされる。
【0003】
[非特許文献1]から、通信ネットワークにおける通信関与体、例えばサービス提供者またはサービス利用者の正当性をチェックする方法および装置が公知である。
【0004】
[非特許文献1]から公知の方法および相応する装置は、いわゆる3G TS 33.102 第3.0.0版−規格案に基づいており、ここには移動無線システムのセキュリティアーキテクチャが記載されている。
【0005】
図4には、通信関与体の正当性をチェックする際のやり方が模式的に示されており、これは例えば[非特許文献1]から公知である。これを以下、簡単に要約して説明する。
【0006】
データの伝送は図4において矢印によりそれぞれ示されている。矢印の方向は、データ伝送における伝送方向を示している。
【0007】
図4には、例えば移動電話である通信サービスの利用者401と、通信サービスの提供者402とを含む移動無線システム400が示されている。提供者402には、利用者401がローカルに通信サービスを要求するダイヤルインネットワークキャリアを有するダイヤルインネットワーク403と、利用者401が申告されておりかつ登録されているホームネットワークキャリアを有するホームネットワーク404とが含まれている。
【0008】
さらに利用者401、ダイヤルインネットワーク403およびホームネットワーク404は、記憶装置を備える1つずつの中央処理ユニット、例えばサーバ(中央計算機)を有しており、この処理ユニットによって、以下に説明するやり方が監視、制御され、また記憶装置にデータが記憶されるおよび/または記憶されている。
【0009】
ダイヤルインネットワーク403とホームネットワーク404とは、ディジタルデータを伝送することの可能なデータ線路を介して相互に接続されている。利用者401とダイヤルインネットワーク403とは、デジタルデータを伝送する任意の伝送媒体を介して相互に接続されている。
【0010】
通信の際に利用者401はダイヤルインネットワーク403にダイヤルインする410。通信の始めに利用者401の正当性も、提供者402の正当性も共にチェックされる。
【0011】
このためにダイヤルインネットワーク403は、いわゆる認証データをホームネットワーク404から要求し411、ここでこの認証データによって利用者401および提供者402の正当性のチェックが可能になる。
【0012】
ホームネットワーク404によって求められる認証データには、提供者402のシーケンス番号と乱数とが含まれている。提供者402のこのシーケンス番号はつぎのように求められる。すなわち利用者401と提供者402との間で通信が試みられるたびに、提供者402のカウンタによって提供者402のシーケンス番号が1だけ増加されることにより求められるのである。
【0013】
ここで注意すべきであるのは、提供者402のシーケンス番号および乱数は、認証データの一部だけしか表しておらず、これだけで完結していないと理解しなければならないことである。別の認証データは[非特許文献1]から公知である。
【0014】
ホームネットワーク404は、要求された認証データをダイヤルインネットワーク403に伝送する412。ダイヤルインネットワーク403は、受信した認証データを有利なやり方413で処理し、処理したこの認証データを利用者401に伝送する414。
【0015】
利用者401は、提供者402のシーケンス番号に相応して処理される固有のシーケンス番号と、提供者402のシーケンス番号とを使用して提供者402の正当性をチェックする415。
【0016】
提供者402の正当性をチェックする際のやり方は[非特許文献1]に記載されている。
【0017】
提供者402の正当性のチェック結果、すなわち「提供者の正当性はOK」416,「提供者の正当性はOKだが、シーケンスエラーが発生」417または「提供者の正当性はOKでない」418は、利用者401から提供者402に伝送される419。
【0018】
結果が「提供者の正当性はOK」416の際には、ダイヤルインネットワーク403によって、[非特許文献1]に記載されているように利用者401の正当性がチェックされる420。
【0019】
結果が「提供者の正当性はOKでない」418の際には、通信は中断されるか、ないしは新たに開始される421。
【0020】
結果が「提供者の正当性はOKであるが、シーケンスエラーが発生」417の際には、再同期化が行われて、ホームネットワーク404によって再同期化問い合わせが利用者401に送信されるようにする422。この利用者は再同期化応答によって応答し、ここでは再同期化データがホームネットワーク404に伝送される423。この再同期化応答に依存して提供者402のシーケンス番号が変更される424。引き続き利用者401の正当性の検査が、[非特許文献1]から公知のように行われる。
【0021】
上記のやり方の欠点は、通信関与体の正当性をチェックする際、例えばサービス提供者の正当性をチェックする際に、通信関与体間で多くのデータを伝送しなければならないことである。
【0022】
【非特許文献1】
3G TS 33.102 Version 3.0.0-Draft-Standard, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Services and System Aspects, 3G Security, Security Architecture, 05/1999.
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、公知の方法および公知の装置よりも簡易化かつ改善された方法および簡易化かつ改善された装置を提供して、通信ネットワークにおける通信関与体の正当性をチェックできるようにすることである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記の方法についての課題は、本願発明により、第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法において、第1通信関与体にて、第1シーケンス番号を形成し、第1通信関与体の第1シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データを第1通信関与体から第2通信関与体に伝送し、第1シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第2通信関与体にて第1通信関与体の正当性をチェックし、第2通信関与体にて、形成された第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体から第2通信関与体に伝送された乱数データについての情報とを使用して、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報を形成し、再同期化問い合わせおよび再同期化応答を伝送することなくこのエラー情報を第2通信関与体から第1通信関与体に伝送し、第1通信関与体にて、情報エラー情報を使用して、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体の第1シーケンス番号とをチェックし、第1シーケンス番号と第2シーケンス番号との差分があらかじめ定めた範囲にない場合、第1通信関与体にて第1シーケンス番号の値と第2シーケンス番号の値とを再同期化し、ここで第1通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および/または第2通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする方法によって解決される。
【0025】
また上記の装置についての課題は、第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする装置において、第1通信関与体および第2通信関与体を構成して、この第1通信関与体にて第1シーケンス番号が形成され、第1通信関与体の第1シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データとが第1通信関与体から第2通信関与体に伝送され、第1シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第2通信関与体にて第1通信関与体の正当性がチェックされ、この第2通信関与体にて、形成された当該第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体から第2通信関与体に伝送された乱数データについての情報とが使用されて、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報が形成され、再同期化問い合わせおよび再同期化応答が伝送されることなくこのエラー情報が第2通信関与体から第1通信関与体に伝送されるようにし、さらに第1通信関与体を構成して、この第1通信関与体にて、上記エラー情報が使用されて、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体の第1シーケンス番号とがチェックされるようにし、第1シーケンス番号と第2シーケンス番号との差分があらかじめ設定可能な範囲にない場合、第1通信関与体にて第1シーケンス番号の値が第2シーケンス番号の値に依存して同期化され、ここで上記第1通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および/または第2通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする装置によって解決される。
【0026】
【発明の実施の形態】
通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする本発明の方法では、第1通信関与体において、第1通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とを使用して第1エラー情報を形成する。通信ネットワークの第2通信関与体においては、第2通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とを使用して第2エラー情報を形成する。この第1エラー情報および第2エラー情報を使用して第1通信関与体の正当性をチェックする。
【0027】
通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする装置では、第1通信関与体がつぎのように構成される。すなわちこの第1通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とが使用されて第1エラー情報が形成されるように構成される。さらにこの装置は、この通信ネットワークにおける第2通信関与体を有しており、これはつぎにように構成される。すなわちこの第2通信関与体のエラー識別データと、乱数データについての情報とが使用されて第2エラー情報が形成されるように構成される。この第1エラー情報および第2エラー情報が使用されて第1通信関与体の正当性がチェックされる。
【0028】
通信ネットワークにおける通信関与体の正当性のチェックとは、より広い意味で、通信関与体の通信ネットワークへのアクセス権限をチェックするのに伴って、または通信ネットワークにおける通信への関与をチェックするのに伴って実行されるステップと理解されたい。
【0029】
したがってここではつぎのようなステップも、すなわち通信関与体の通信ネットワークへのアクセス権限をチェックする枠内で実行されるステップも、チェックの際に使用されるデータの処理またはこの枠内で実行されるステップも共に含まれるのである。
【0030】
本発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【0031】
つぎに説明する発展形態は方法にも装置にも関わるものである。
【0032】
本発明およびつぎに説明する発展形態は、ソフトウェアでも、また例えば専用の電気回路を使用すればハードウェアでも共に実現可能である。
【0033】
1実施形態では、第1通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および/または第2通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者である。
【0034】
有利にはエラー識別データとしてシーケンス番号を使用する。
【0035】
1実施形態では乱数データについての情報は乱数である。
【0036】
1発展形態では、第1通信関与体のエラー識別データと第2通信関与体のエラー識別データとの間の差分を求めることによって正当性の検査を簡略化する。
【0037】
1実施形態では、この差分を制限することによって、正当性の検査を通信ネットワークのセキュリティについてさらに改善する。
【0038】
1実施形態は有利には移動無線システムの枠内で使用される。移動無線システムにおいて、サービス利用者は移動電話として、および/またはサービス提供者は移動無線キャリアとして実現される。
【0039】
図面には本発明の実施例が記載されており、この実施例を以下、詳しく説明する。
【0040】
【実施例】
実施例:移動無線システム
図1には移動無線システム100が示されている。移動無線システム100には、移動電話101と、ダイヤルインネットワークキャリア103を有するローカルなダイヤルインネットワーク102と、ホームネットキャリア105を有するホームネットワーク104とが含まれている。
【0041】
ホームネットワーク104には移動電話101が申告されておりかつ登録されている。
【0042】
さらに移動電話101,ダイヤルインネットワーク102およびホームネットワーク104は、記憶装置109,110,111を備える1つずつの中央処理ユニット106,107,108を有しており、この処理ユニット106,107,108によって、以下に説明するやり方が監視かつ制御される。また記憶装置109,110,111にはデータが記憶されるおよび/またはされている。
【0043】
ダイヤルインネットワーク102と、ホームネットワーク104とは、ディジタルデータを伝送可能なデータ線路112を介して相互に接続されている。移動電話101と、ダイヤルインネットワーク102とは、ディジタルデータを伝送する任意の伝送媒体113を介して相互に接続されている。
【0044】
図2には、移動電話101の正当性をチェックする際のやり方と、ホームネットワーク104ないしはホームネットワークキャリア105の正当性をチェックする際のやり方とが模式的に示されており、これを以下、簡単に要約して説明する。
【0045】
データの伝送は図2においてそれぞれ矢印で示されている。矢印の方向はデータを伝送する際の伝送方向を示す。
【0046】
以下に説明しかつ図2に模式的に示したやり方は、いわゆる3G TS 33.102第3.0.0−規格に基づいており、これには移動無線システムのセキュリティアーキテクチャが記載されており、またこの規格は[非特許文献1]に記載されている。
【0047】
通信の際に移動電話201はダイヤルインネットワーク203にダイヤルインする210。通信のはじめに移動電話201の正当性のチェックも、ホームネットワーク204ないしはホームネットワークキャリアの正当性のチェックも共に行われる。
【0048】
このためにダイヤルインネットワーク203は認証データをホームネットワーク204から要求し211,ここでこの認証データによって利用者201およびホームネットワーク204ないしはホームネットワークキャリアの正当性のチェックが可能である。
【0049】
ホームネットワーク204によって求められる認証データには、ホームネットワーク204のシーケンス番号および乱数が含まれる(図3のステップ310を参照されたい)。ホームネットワーク204のこのシーケンス番号はつぎにように求められる。すなわち移動電話201とホームネットワーク204との間で通信が試みられるたびにホームネットワーク204のカウンタによって、ホームネットワーク204のシーケンス番号が値1だけ増加されることによって求められる。
【0050】
ここで注意すべきであるのは、ホームネットワーク204のこのシーケンス番号および乱数は認証データの一部だけしか表しておらず、これだけ完結していないと理解しなければならないことである。別の認証データは[非特許文献1]に示されている。
【0051】
ホームネットワーク204は、要求された認証データをダイヤルインネットワーク203に伝送する212。ダイヤルインネットワーク203は、受信した認証データを有利なやり方213で処理し、処理したこの認証データを移動電話201に伝送する214。
【0052】
移動電話201は、ホームネットワーク204のシーケンス番号に相応して処理される固有のシーケンス番号と、ホームネットワーク204のシーケンス番号とを使用してホームネットワーク204の正当性をチェックする215。ホームネットワーク204に相応して移動電話201も同様にカウンタを有する。
【0053】
ホームネットワーク204の正当性をチェックする際のやり方は[非特許文献1]に記載されている。このやり方とは異なるステップを以下に説明する。
【0054】
ホームネットワーク204の正当性チェックの枠内では、移動電話201のカウンタのいわゆるオーバーフロー検査が行われる。このオーバーフロー検査によって、移動電話201のカウンタの許容された計数範囲を超過してしまうことが阻止される。
【0055】
オーバーフロー検査ではつぎの条件が検査される。すなわち、
1) ホームネットワーク204のシーケンス番号 > 移動電話201のシーケンス番号、
2) ホームネットワーク204のシーケンス番号 − 移動電話201のシーケンス番号 < あらかじめ設定可能な偏差(ここでは1000000)、
ここでこのあらかじめ設定可能な偏差に対してつぎが成り立つ。すなわち、
− このあらかじめ設定可能な偏差は十分に大きく、これにより正常ないしは障害のない通信動作においてつぎが排除されるようにする、すなわち、
ホームネットワーク204のシーケンス番号 − 移動電話102のシーケンス番号 > あらかじめ設定可能な偏差、
が排除されるようにする、
− 移動電話201の許容される最大シーケンス番号/あらかじめ設定可能な偏差は十分に大きく、これによりつぎが排除されるようにする、すなわち、移動電話201の許容される最大シーケンス番号に動作時に到達することが排除されるようにする。
【0056】
ホームネットワーク204の正当性チェックの結果、すなわち「正当性はOK」216,「正当性はOKだが、シーケンスエラーが発生」217,または「正当性はOKでない」218は、移動電話201からホームネットワーク204に伝送される419。
【0057】
結果が「正当性はOK」216の際には、ダイヤルインネットワーク203によって、[非特許文献1]に記載されているように移動電話201の正当性がチェックされる220。
【0058】
結果が「正当性はOKでない」218の際には、通信は中断されるか、ないしは新たに開始される221。
【0059】
結果が「正当性はOKであるが、シーケンスエラーが発生」217の際には、再同期化が行われる222。再同期化とはホームネットワーク204のシーケンス番号の変更と理解されたい。
【0060】
このために移動電話201は再同期化データをダイヤルインネットワーク203に伝送する222。
【0061】
この再同期化データには、認証データの枠内で伝送されたのと同じ乱数ならびに移動電話201のシーケンス番号が含まれる(図3のステップ320を参照されたい)。
【0062】
ダイヤルインネットワーク203は、この再同期化データを有利なやり方で処理し、処理したこの再同期化データをホームネットワーク204に伝送する。
【0063】
このホームネットワークは、処理したこの再同期化データを使用して、移動電話201のシーケンス番号と、ホームネットワーク204のシーケンス番号とをチェックして、場合によってはホームネットワーク204のシーケンス番号を変更する223(図3のステップ330を参照されたい)。
【0064】
引き続きホームネットワーク204は、場合によっては変更されたホームネットワーク204のシーケンス番号を含む新たな認証データをダイヤルインネットワーク203に伝送する。
【0065】
説明したやり方を分かりやすくするために図3にこのやり方の重要なステップ300を示す。
【0066】
図3には第1ステップ310が示されており、このステップの枠内で認証データ(第1エラー情報)が求められる。
【0067】
第2ステップ320の枠内では再同期化データ(第2エラー情報)が求められる。
【0068】
第3ステップ330の枠内ではこの再同期化データを使用して、移動電話のシーケンス番号およびホームネットワークのシーケンス番号がチェックされる。
【0069】
以下では第1実施例の択一的な実施例を説明する。
【0070】
この択一的な実施例では、システムダウン時のデータ損失に対してホームネットワークがより安全にされる方法が実現される。
【0071】
このために、あらかじめ設定可能な時間間隔毎にホームネットワークの最新のシーケンス番号をホームネットワークの記憶装置に記憶する。ホームネットワークのシステムダウン時に失われた、ホームネットワークのシーケンス番号は、記憶されたシーケンス番号の値にあらかじめ設定可能な増分値を加算することによって再形成される。あらかじめ設定可能なこの増分値は、移動電話のシーケンス番号からなる和の超過と、あらかじめ設定可能な偏差とを超過しないように設定される。
【0072】
この択一的な実施例では、あらかじめ設定可能なこの増分値はつぎのように決定される。すなわち、通信ネットワークの動作時に経験値から求められる、ホームネットワークにおける1日当たりの認証の試みの平均数と、値10のファクタとを乗算することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】移動無線システムの図である。
【図2】通信関与体の正当性チェックを模式的に示す概略図である。
【図3】通信ネットワークにおけるサービス提供者の正当性をチェックする際の個々のステップを示す流れ図である。
【図4】3G TS 33.102 第3.0.0版−規格による、通信関与体の正当性チェックを模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
100 移動無線システム
101 移動電話
102 ダイヤルインネットワーク
104 ホームネットワーク
105 ホームネットワークキャリア
109−111 記憶装置
106−108 中央処理ユニット
112 データ線路
113 伝送媒体
201 移動電話
203 ダイヤルインネットワーク
204 ホームネットワーク
400 移動無線システム
401 サービス利用者
402 サービス提供者
403 ダイヤルインネットワーク
404 ホームネットワーク
Claims (6)
- 第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法において、
第1通信関与体にて、第1シーケンス番号を形成し、
前記の第1通信関与体の第1シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データを第1通信関与体から第2通信関与体に伝送し、
第1シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第2通信関与体にて第1通信関与体の正当性をチェックし、
第2通信関与体にて、形成された当該第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体から第2通信関与体に伝送された乱数データについての情報とを使用して、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報を形成し、
再同期化問い合わせおよび再同期化応答を伝送することなく該エラー情報を第2通信関与体から第1通信関与体に伝送し、
第1通信関与体にて、前記エラー情報を使用して、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体の第1シーケンス番号とをチェックし、
第1シーケンス番号と第2シーケンス番号との差分があらかじめ定めた範囲にない場合、第1通信関与体にて前記第1シーケンス番号の値と第2シーケンス番号の値とを再同期化し、
前記第1通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および/または第2通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者であることを特徴とする、
第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする方法。 - 前記の第1通信関与体の変更された第1シーケンス番号と、乱数データについての情報と使用して、適合化された認証データを求める、
請求項1に記載の方法。 - 前記の乱数についての情報は乱数である、
請求項1または2に記載の方法。 - 前記サービス提供者は移動無線システムの移動無線キャリアであり、および/または前記サービス利用者は移動電話である、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 再同期化の際に第1シーケンス番号を変更する、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする装置において、
第1通信関与体および第2通信関与体を構成して、
該第1通信関与体にて第1シーケンス番号が形成され、
前記の第1通信関与体の第1シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含む認証データとが第1通信関与体から第2通信関与体に伝送され、
第1シーケンス番号が所定の範囲にあるか否かをチェックすることによって第2通信関与体にて第1通信関与体の正当性がチェックされ、
該第2通信関与体にて、当該第2通信関与体の形成された第2シーケンス番号と、第1通信関与体から第2通信関与体に伝送された乱数データについての情報とが使用されて、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、乱数データについての情報とを含むエラー情報が形成され、
再同期化問い合わせおよび再同期化応答が伝送されることなく該エラー情報が第2通信関与体から第1通信関与体に伝送されるようにし、さらに
第1通信関与体を構成して、
該第1通信関与体にて、前記エラー情報が使用されて、第2通信関与体の第2シーケンス番号と、第1通信関与体の第1シーケンス番号とがチェックされるようにし、
第1シーケンス番号と第2シーケンス番号との差分があらかじめ設定可能な範囲にない場合、第1通信関与体にて第1シーケンス番号の値が第2シーケンス番号の値に依存して再同期化され、
前記第1通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス提供者であり、および/または第2通信関与体は通信ネットワークにおけるサービス利用者である、
るようにしたことを特徴とする、
第1通信関与体と第2通信関与体とを有する通信ネットワークにおける第1通信関与体の正当性をチェックする装置。
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