JP5004037B2 - モバイルｉｐネットワークにおいてセキュリティ関連付けを作成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、インターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＩＰ）データの無線通信をサポートするネットワークにおける通信方法およびプロトコルに関する。

モバイルユーザが、１つの無線アクセスネットワークから別の無線アクセスネットワークへ切換える間でも、インターネットプロトコル（ＩＰ）通信セッションに関わることを可能にすることになる種類の通信ネットワークに対する関心が増大してきた。知られているモバイルＩＰネットワークにおいて、１つのアクセスネットワークから別のアクセスネットワークへのアクティブセッションの転送は、通常、移動端末とターゲットアクセスネットワークとの間で実行される再登録を含むであろう。再登録の１つの結果は、移動端末が、気付けアドレスをそのホームエージェントに登録し、ホームエージェントが、移動端末のホームアドレスとその気付けアドレスとの間のバインドを作成することである。（バインドは、あるセッションの継続時間中の、ネットワークノード間における確立された関連付けである）。結果として、ホームアドレスに対してアドレス指定されたパケットがホームネットワークに到達すると、ホームエージェントは、それらのパケットを、移動端末にその時応対している外部エージェントにリダイレクトすることができる。

移動端末が簡易ＩＰについて構成される場合、アクティブセッションの転送は、下位層ネットワーク間シグナリングによって実施されるであろう。移動端末が、簡易ＩＰについて構成されるか、モバイルＩＰについて構成されるかによらず、転送は、認証サーバなどに送られる問い掛けを通常含む、エアインタフェースにわたり、かつ、ネットワークバックホールにおけるシグナリングの形態のオーバヘッドを招くであろう。

階層的ネットワークアーキテクチャを有するモバイルＩＰネットワークにおいて、比較的多くのセルが単一パケットデータサービングノード（ｓｉｎｇｌｅ ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ｓｅｒｖｉｎｇ ｎｏｄｅ）（ＰＤＳＮ）を通してワイヤラインパケット交換ネットワーク（ｗｉｒｅｌｉｎｅ ｐａｃｋｅｔ ｓｗｉｔｃｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続することが通常である。こうした状況下で、ハンドオフが、先に説明した種類のシグナリングオーバヘッドを招くことが許容可能である場合がある。

しかし、アーキテクチャがフラットである他のモバイルＩＰネットワークが想定される。すなわち、アクセスノードは、基地局送受信機の機能だけでなく、無線ネットワークコントローラ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（ＲＮＣ）の機能、さらに、パケット交換ネットワークに対するアクセスゲートウェイの機能も含んでもよい。モバイルユーザ端末のハンドオフは、通常、こうしたアーキテクチャについて著しく頻繁であることになる。それは、各アクセスゲートウェイ（または、等価物）の地理的到達範囲が、通常、階層的アーキテクチャの場合よりずっと小さいからである。結果として、ハンドオフに関連するシグナリングオーバヘッドは、比較的高いことになる。１つの結果は、高速ハンドオフを実施するネットワークの能力が損なわれる場合があることである。

プロキシモバイルＩＰの原理を適用することによって、この問題を解決する提案が存在している。プロキシモバイルＩＰは、ターゲットアクセスネットワーク関するモバイルユーザ端末の再登録が、モバイルユーザ端末によって直接実施されるのではなく、代わりに、サービングアクセスネットワーク内に位置し、かつ、端末のために働くプロキシによって実施される手法である。こうした手法は、必要とされるシグナリングオーバヘッドを低減する可能性がある。

しかし、プロキシの使用は、ネットワークセキュリティに関する問題をもたらす。すなわち、プロキシであることを主張するエンティティが、実際には、侵入者である可能性がある、または、本物のプロキシが、不正なトランザクションに対して扉を開ける可能性がある。こうした問題を取り除くために、移動端末のホームエージェントと、移動端末に応対する各アクセスネットワークに関連するアクセスゲートウェイとの間にセキュリティ関連付けを確立することが有利である。

こうしたセキュリティ関連付けを確立し、配送し、維持するための実用的な方法についての必要性が存在してきた。

本発明者等は、モバイルＩＰネットワークにおいてセキュリティ関連付けを確立し、配送し、維持する新しい方法を開発した。たとえば、本発明者等が開発した鍵配送方式によれば、モバイルユーザ端末は、初期アクセスゲートウェイと交信し、ホームエージェントに関する新しいセッションの登録を始動する。認証サーバは、新しいセッションの初期の妥当性検証を実施し、認証サーバが初期アクセスゲートウェイおよびホームエージェントに配信するルート鍵を生成する。初期アクセスゲートウェイは派生鍵を計算する。派生鍵は、ルート鍵、ならびに、初期アクセスゲートウェイおよびホームエージェントの識別番号を含む入力から計算される。そのため、派生鍵は、特定のアクセスゲートウェイおよび特定のホームエージェントからなる対に固有である。同様に入力情報を所有するホームエージェントは、同様に派生鍵を計算する。初期アクセスゲートウェイは、派生鍵を使用して、登録に署名し、署名した登録をホームエージェントに送出する。ホームエージェントは、登録が、有効な派生鍵によって署名されたと判定し、応答して、登録を妥当性検証する。

移動端末が後続のアクセスゲートウェイに進むと、新しいアクセスゲートウェイは、前のアクセスゲートウェイからセッションコンテキストを要求する。前のアクセスゲートウェイは、ルート鍵を含むセッションコンテキストを提供する。新しいアクセスゲートウェイは、ルート鍵を入力として使用して、新しい派生鍵を計算する。新しいアクセスゲートウェイは、バインド更新を生成し、新しい派生鍵を使用してバインド更新に署名し、署名されたバインド更新をホームエージェントに送出する。ホームエージェントは、バインド更新が、有効な派生鍵によって署名されたことを確認し、応答して、バインド更新を妥当性検証する。

モバイルＩＰ通信をサポートすることができるネットワークの一例である進化型高速パケットデータ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ）（ＨＲＰＤ）ネットワークのアーキテクチャ略図である。 登録およびバインド更新のための、プロキシを使用するモバイルＩＰネットワークについての基本鍵配送方式の略流れ図である。 移動局が簡易ＩＰについて構成されるときの、プロキシモバイルＩＰｖ６におけるセッションの初期確立のための例示的なプロシジャで使用されるシグナリングメッセージの図である。 移動局が簡易ＩＰについて構成されるときの、プロキシモバイルＩＰｖ４におけるセッションの初期確立のための例示的なプロシジャで使用されるシグナリングメッセージの図である。 クライアントモバイルＩＰｖ４についてセッションの初期確立のための例示的なプロシジャで使用されるシグナリングメッセージの図である。 プロキシモバイルＩＰｖ６を使用する高速ハンドオフについての例示的なプロシジャで使用されるシグナリングメッセージの図である。 プロキシモバイルＩＰｖ４を使用する高速ハンドオフについての例示的なプロシジャで使用されるシグナリングメッセージの図である。

図１は、モバイルＩＰネットワークの一部分を示し、モバイルＩＰネットワークは、その関連するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ）（ＡＧＷ）２０と共にアクセスノード（Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ）（ＡＮ）１０を、また、その関連するＡＧＷ４０と共にＡＮ３０を含む。プロキシモバイルＩＰ（Ｐｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ）（プロキシＭＩＰ）に関連する通信プロトコルによって、ＡＧＷ２０およびＡＧＷ４０は、ホームエージェント（Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ）（ＨＡ）５０と通信する。ＨＡ５０は、モバイルノード（Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ）（ＭＮ）６０用のホームエージェントである。各アクセスノードは、ＡＮ３０とＡＧＷ４０との間に示すＡ１０／Ａ１１インタフェースなどのインタフェースを通して、その関連するアクセスゲートウェイと通信する。こうしたインタフェースのＡ１０部分はデータを搬送し、Ａ１１部分は制御信号を搬送する。Ａ１０／Ａ１１インタフェースは、また、Ｒ−Ｐインタフェースと呼ばれてもよい。ＡＧＷは、図にも示すように、Ｐ−Ｐインタフェースを介して相互通信する。こうしたインタフェースの使用は、従来型であり、本明細書では詳細に述べられる必要がない。

図を見てわかるように、ＭＮ６０は、モバイルノードと移動局の両方である。以下で説明するように、プロキシは、たとえばモバイルＩＰ再登録を実行するときに、所与の移動局のためにモバイルノードの役割を果たしてもよい。混乱を避けるために、本発明者等は、「移動局（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ（ＭＳ））」という用語を、それ自身のために働いてもよいプロキシと対照的に、ユーザ端末を特に指すために使用するであろう。

図において、ＡＮ１０からＡＮ３０へ遷移するＭＮ６０が示される。ＡＮ１０は、その時のサービングアクセスノード（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ）（Ｓ−ＡＮ）であり、ＡＮ３０は、新しいＳ−ＡＮになる、その時のターゲットアクセスノード（Ｔａｒｇｅｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ）（Ｔ−ＡＮ）である。相応して、ＡＧＷ２０は、図において、サービングアクセスゲートウェイ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ）（Ｓ−ＡＧＷ）として表示され、ＡＧＷ４０は、ターゲットアクセスゲートウェイ（Ｔａｒｇｅｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ）（Ｔ−ＡＧＷ）として表示される。

モバイルＩＰプロトコルは、モバイルデバイスが、１つのネットワークから別のネットワークへ移動する間に、自分の恒久的ＩＰアドレスを維持することを可能にするように意図される。モバイルＩＰｖ４は、インターネット技術検討委員会（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）（ＩＥＴＦ）のＲＦＣ３３４４に記載される。モバイルＩＰｖ６は、より高いセキュリティおよび効率のための、モバイルＩＰに対するいくつかの提案された強化策のうちの１つである。

モバイルＩＰｖ４に対応するプロキシＭＩＰネットワークにおいて適用されるプロトコルのセットは、本明細書では、プロキシモバイルＩＰｖ４と呼ばれるであろう。同様に、モバイルＩＰｖ６に対応するプロキシＭＩＰネットワークにおいて適用されるプロトコルのセットは、本明細書では、プロキシモバイルＩＰｖ６と呼ばれるであろう。

たとえば、ＭＮ６０をＡＮ１０からＡＮ３０へハンドオフするための、モバイルハンドオフプロシジャは、モバイルＩＰプロトコル層の下にあるプロトコル層である層２において、リンク層シグナリングによって実行される。ハンドオフプロシジャは、ターゲットＡＮ３０に対するＭＮ６０の認証を含んでもよい。こうしたプロシジャは、従来型であり、本明細書では詳細に述べられる必要がない。しかし、見てわかるように、ＭＮ６０（より具体的には、移動局６０）は、最初に、すなわち、新しいモバイルＩＰが始動されると、ＨＡ５０に対して自分自身を認証するであろう。ＭＳ６０が、ＡＮ３０などの新しいＡＮに遷移するとき、新しいＡＮは、モバイルＩＰ認証のクライアントになり、ＭＳ６０のために、ＨＡ５０に対して認証するであろう。

ここで図２が参照され、図２では、図１の要素に相当する要素は、対応する参照数字によって実行される。特に、ＭＳ６０は、図１のＭＮ６０に相当し、「ＡＧＷ１」と表示されるＡＧＷ２０、および、「ＡＧＷ２」と表示されるＡＧＷ４０は、図１において同じ番号が付いた要素に相当する。図２に最初に導入されるさらなる要素は、認証サーバ７０である。本発明の特定の実施形態では、認証サーバ７０は、当技術分野でよく知られている許可、認証、および課金（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）（ＡＡＡ）サーバである。それに応じて、この点において有用な任意の認証サーバを指すために、「ＡＡＡ」という略号が使用されるであろう。

プロキシＭＩＰプロシジャを安全にするために、関与するアクセスゲートウェイとホームエージェントとの間で暗号鍵を配送することが有利である。１つの考えられる鍵配送方式の例は、図２をさらに参照してここで述べられるであろう。図において番号の付いた矢印はそれぞれ、以下で述べられるプロシジャにおける同じ番号が付いたステップに相当する。

簡潔に言えば、ＭＳ６０およびＡＧＷ１ ２０は、新しいモバイルＩＰセッションを登録し、最初に、ＡＡＡ７０によって新しいモバイルＩＰセッションを妥当性検証する。応答して、ＡＡＡ７０は、ＰＭＩＰ−ＨＡ−ＲＫで示される特別に生成した鍵を生成し、返送する。特別に生成した鍵は、セッション全体を通してプロキシＭＩＰプロシジャ用のルート鍵として使用されることができる。ＨＡ５０は、また、このルート鍵を受信し、セッションがＨＡ５０によって登録される間、ルート鍵を保持する。

各サービングＡＧＷは、次に、得られる派生鍵が、それぞれの特定のＡＧＷ−ＨＡ対に固有になるように、ルート鍵の派生を計算する。新しいＡＧＷがセッションにもたらされるときはいつでも、関連する派生もまた、ＨＡによって計算される。

派生鍵は、ＰＭＮ−ＨＡで示される。それぞれのプロキシＭＩＰ登録、再登録、またはバインド更新（Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅ）（ＢＵ）は、ＰＭＮ−ＨＡを使用して署名され、署名は、ＨＡによる妥当性検証に使用される。

プロシジャ１：鍵配送のための基本プロシジャ
１．ＭＳ６０は、ＡＧＷ１ ２０にアクセスする。移動局は、たとえば、簡易ＩＰ、または、ＨＡアドレスが前もって提供されていない状態のモバイルＩＰｖ．４について構成されてもよい。ＭＳ６０が簡易ＩＰについて構成される場合、ＣＨＡＰが、ＡＧＷ１ ２０とＭＳ６０との間で実行される。ＣＨＡＰは、ＲＦＣ１９９４において規定され、かつ、遠隔クライアントのアイデンティティを妥当性検証するために、ポイントツーポイントプロトコル（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＰＰＰ）によって使用されるチャレンジハンドシェイク認証プロトコル（Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ｈａｎｄｓｈａｋｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）である。

２．ＡＧＷ１ ２０は、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求（ＲＡＩＵＳ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｑｕｅｓｔ）（ＡｃｃＲＥＱ）をフォーマットする。ＲＡＤＩＵＳ（遠隔認証ダイアルインユーザサービス（Ｒｅｍｏｔｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｄｉａｌ−Ｉｎ Ｕｓｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ））は、ＲＦＣ２８６５およびＲＦＣ２８６６に規定され、かつ、ネットワークアクセス、ＩＰ移動性、および他のこうした用途のために使用される認証プロトコルである。アクセス要求は、（簡易ＩＰについて構成された移動局用の）ＣＨＡＰパラメータまたはＲＲＱ ＭＮ−ＨＡ−ＡＥ（またはＭＮ−ＡＡＡ−ＡＥ）を使用して、アクセス要求内に、（シミュレートされた）ＭＩＰｖ．４登録要求（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）（ＲＲＱ）を含む。ＭＮ−ＨＡ−ＡＥは、認証拡張（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）（ＡＥ）である。通常、ＡＥは、送信エンティティと受信エンティティとの間で共有される鍵または他の秘密を使用してメッセージから導出される表現である。ＡＥは、受信エンティティに対して送信エンティティを認証するために、署名としてメッセージに添付される。

３．ＡＡＡ７０は、ＡＥを妥当性検証し、ＰＭＩＰ−ＲＫで示される、ランダムに生成されたプロキシＭＩＰルート鍵をＡＧＷ１ ２０に返送する。ＡＡＡ７０は、また、ＨＡ−ＩＤで示されるＨＡアドレスを返送する。

４．ＡＧＷ１ ２０は、ＲＫ１で示される派生鍵を生成する。ＲＫ１は、プロキシＭＩＰネットワーク内のプロキシとＨＡとの間でメッセージを認証するために特に使用されるため、ＰＭＮ−ＨＡ鍵と呼ばれる。ＲＫ１は、ＲＫ１＝ｐｒｆ（ＰＭＩＰ−ＲＫ，ＡＧＷ１−ＩＤ，ＨＡ−ＩＤ）によって生成され、ここで、ｐｒｆは擬似ランダム関数であり、ＡＧＷ１−ＩＤおよびＨＡ−ＩＤは、それぞれ、ＡＧＷ１ ２０およびＨＡ５０のアドレスである。
ＡＧＷ１は、その後、バインド更新を生成し、ＲＫ１を使用して計算された署名と共にバインド更新を送出する。より具体的には、ＡＧＷ１およびＨＡが、モバイルＩＰｖ４について構成される場合、ＡＧＷ１は、ＲＫ１を使用して計算された認証拡張（ＡＥ）によって署名された登録要求（ＲＲＱ）メッセージを送出することによってバインド更新を要求するであろう。返送メッセージは、登録応答（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）（ＲＲＰ）であることになる。一方、ＡＧＷ１およびＨＡが、モバイルＩＰｖ６について構成される場合、ＡＧＷ１は、ＲＫ１を使用して計算された認証オプション（ＡＯ）によって署名されたバインド更新（ＢＵ）メッセージを送出することによってバインド更新を要求するであろう。
従来通り、移動局はバインド更新を始動することになることが、この点で注目すべきである。したがって、（プロキシとして働く）ＡＧＷがバインド更新を始動することは、従来技術の方法と異なる部分である。さらに、このステップにおける従来のＡＥ（または他の署名）は、モバイルノードとホームエージェントとの間の事前の取り決めによって確立された対称鍵を使用して計算されるであろう。こうして、ＡＥを計算するためにＲＫ１を使用することは、従来技術の方法とさらに異なる部分を示す。

５．ＨＡ５０は、ＡＡＡ７０からルート鍵ＰＭＩＰ−ＲＫを要求する。

６．ＡＡＡ７０は、ＰＭＩＰ−ＲＫをＨＡ５０に返送する。

７．ＨＡ５０は、バインド更新（ＢＵ）に添付されたＡＥを妥当性検証する。妥当性検証が好結果である場合、ＨＡは、ＢＵが受入れられたことを指示するＢＡメッセージをＡＧＷ１に返送する。ＢＡメッセージは、モバイルＩＰｖ６などのプロトコルにおいてバインド承認（Ｂｉｎｄｉｎｇ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を意味する。

８．図示するようにＡＧＷ１ ２０を含むアクセスサービングネットワーク（ＡＳＮ）は、アドレス割当て（Ａｄｄｒｅｓｓ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）またはＭＩＰｖ．４登録応答（ＲＲＰ）をＭＳ６０に送出する。移動端末が簡易ＩＰについて構成される場合、ＩＰアドレスが、アドレス割当てメッセージによって割当てられることが、この点で注目すべきである。他方、移動端末がＭＩＰｖ．４について構成される場合、ＨＡに関連するＩＰアドレスが割当てられる。この第２の場合の割当てられるアドレスは、ＭＮのホームアドレスまたはＨｏＡと呼ばれる。これは、ＨｏＡに対してアドレス指定されたモバイルに対する全ての出口トラフィックが、最初にＨＡに達し、その後、ＨＡによって気付けアドレス（ＣｏＡ）を用いてカプセル化され、外部エージェントに送出されることになることを保証するために行われる。外部エージェントは、その後、ＣｏＡをストリップし、ＨｏＡに基づいてＭＳにトラフィックを配信する。

９．ＭＳ６０は、ＡＧＷ２ ４０に移動する。

１０．ＡＧＷ２ ４０は、ＡＧＷ１ ２０からセッションコンテキストを要求する。セッションコンテキストは、通常、ルート鍵、ならびに、モバイルＩＤ、種々のサービスフローの識別および各フローについてのＱｏＳレベル、ＨＡのアドレス、ならびに移動局のＩＰアドレスなどのセッション関連情報を含むであろう。

１１．ＡＧＷ１ ２０は、ＡＧＷ２ ４０にコンテキストを返送する。ＡＧＷ２ ４０に返送されるコンテキストは、ルート鍵ＰＭＩＰ−ＲＫを含む。

１２．ＡＧＷ２ ４０は、ＲＫ２＝ｐｒｆ（ＰＭＩＰ−ＲＫ，ＡＧＷ２−ＩＤ，ＨＡ−ＩＤ）によって、ＲＫ２で示されるさらなるＰＭＮ−ＨＡ鍵を生成する。ＡＧＷ２ ４０は、ＲＫ２を使用して、ＭＩＰｖ．６ ＢＵを生成し、送出して、認証拡張を計算する。

１３．ＨＡ５０は、バインド更新（ＢＵ）に添付されたＡＥを妥当性検証し、ＢＡメッセージをＡＧＷ２ ４０に返送する。

以下では、本発明者等は、移動局が簡易ＩＰについて構成される場合の、セッションの初期確立についてのプロキシＭＩＰプロシジャを述べるであろう。この点で、簡易ＩＰセッションの場合、プロキシモバイルＩＰが、初期確立時と、ＡＧＷ間での高速ハンドオフ中の両方で使用されて、ターゲットＡＧＷとＨＡとの間のトンネルがセットアップされることに注目すべきである。他方、モバイルＩＰセッションの場合、プロキシモバイルＩＰが、ＡＧＷ間での高速ハンドオフ中にだけ使用されて、ターゲットＡＧＷとＨＡとの間のトンネルがセットアップされる。

以下では、本発明者等は、プロキシモバイルＩＰｖ６を使用した高速ハンドオフについてのプロキシＭＩＰプロシジャも述べるであろう。

プロキシモバイルＩＰｖ４とプロキシモバイルＩＰｖ６との間の選択は、セッションの初期化中に実行されてもよい、簡易ＩＰまたはクライアントモバイルＩＰセッションのバージョンに無関係であることが、この点で留意されるべきである。

図３を参照して、プロキシモバイルＩＰｖ６によってＡＧＷおよびＨＡに関するセッションを確立するために、簡易ＩＰについて構成される移動局のための方法を、本発明者等はここで考える。図において、ＨＡ５０、ＭＳ６０、およびＡＡＡ７０は、先行する図の同じ番号が付いた要素に相当する。図３のＡＧＷ８０は、初期サービングＡＧＷ、すなわち、新しいセッションが確立されると、移動局に応対するＡＧＷを表す。以下に挙げる、順次番号が付いたステップは、それぞれ、図において同じ番号が付いたブロックまたは矢印に相当する。

プロシジャ２：簡易ＩＰ移動局のためのプロキシモバイルＩＰｖ６初期確立
１．初期サービングＡＧＷ８０は、ＭＳ６０とのリンク層確立を実施する。たとえば、リンク層がＰＰＰプロトコルを使用して確立される場合、リンク制御プロトコル（Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＬＣＰ）は、データリンク接続の確立、構成、および試験を実施し、ＣＨＡＰは、クライアント移動局のアイデンティティを妥当性検証するのに使用されるであろう。ＭＳ６０がＩＰｖ６について構成される場合、ＩＰｖ６ＣＰは、ＭＳとＡＧＷについて一意のインタフェース識別子を取り決めるために、この時点で実行されることができる。しかし、ＭＳ６０が簡易ＩＰｖ４について構成される場合、ＡＧＷからのＩＰＣＰ構成ＮＡＫメッセージは、ステップ８の後まで遅延されることになることが留意されるべきである。

２．ＡＧＷ８０は、ＣＨＡＰ応答を検査するために、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求を行う。ＡＧＷは、ＡＧＷがプロキシモバイルＩＰ動作できることを指示する。

３．ＲＡＤＩＵＳサーバ（ＡＡＡ７０によって図に示す）は、モバイルノードとＨＡ５０との間のプロキシベース認証（「プロキシＭＮ−ＨＡ認証」）に使用されるルート鍵であるＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫを含み、さらに、セッションに使用されるＨＡのアドレスを含むアクセス受入れメッセージを返送する。

４．ＡＧＷ８０は、プロキシバインド更新をＨＡアドレスに送出する。ＢＵは、ＭＮ−ＨＡ認証オプションを使用して認証される。認証は、アクセス受入れメッセージにおいて返送されたルート鍵ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫから導出された、ＡＧＷ固有鍵ＰＭＮ−ＨＡを使用する。プロキシＢＵは、また、ＭＳが、簡易ＩＰｖ４アドレスを要求するか、簡易ＩＰｖ６アドレスを要求するかの指示を含む。

５．ＨＡ５０は、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求をＡＡＡ７０に送出することによって認証オプション拡張を検査する。

６．ＲＡＤＩＵＳサーバ（ＡＡＡ７０によって図に示す）は、アクセス受入れメッセージで応答し、同様に、プロキシＭＮ−ＨＡルート鍵ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫを返送する。このルート鍵は、ＡＧＷ固有鍵ＰＭＮ−ＨＡを計算するために、ＨＡによって要求されるであろう。計算されたＰＭＮ−ＨＡ鍵は、ＨＡによって使用されて、ＢＵにおいて受信されたＭＮ−ＨＡ認証オプションを妥当性検証する。

７．ＨＡ５０は、プロキシバインド承認で応答する。ＩＰｖ６セッションの場合、プロキシバインド承認は、割当てられたホームアドレスオプションを含む。簡易ＩＰｖ４セッションの場合、プロキシバインド承認は、割当てられたホームＩＰｖ４アドレスオプションを含む。

８．ＩＰｖ６セッションの場合、ＡＧＷ８０は、ＨＡ５０から返送された属性によって、ルータ告知（ｒｏｕｔｅｒ ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）を生成する。ＭＳは、その後、ステートレスなアドレス自動構成を使用して、告知された接頭辞（ｐｒｅｆｉｘ）に関してアドレスを生成する。簡易ＩＰｖ４の場合、アドレス割当てがＩＰＣＰ中に終了する。

９．パケットは、ＡＧＷ８０によってＭＳ６０とＨＡ５０との間に流れる。

図４を参照して、プロキシモバイルＩＰｖ４によってＡＧＷおよびＨＡに関するセッションを確立するために、簡易ＩＰについて構成される移動局のための方法を、本発明者等はここで考える。図において、ＨＡ５０、ＭＳ６０、およびＡＡＡ７０は、先行する図の同じ番号が付いた要素に相当する。以下に挙げる、順次番号が付いたステップは、それぞれ、図において同じ番号が付いたブロックまたは矢印に相当する。

プロシジャ３：簡易ＩＰ移動局のためのプロキシモバイルＩＰｖ４初期確立
１−３．プロシジャ２で述べたものと同様。

４．ＡＧＷは、プロキシ登録要求（ＲＲＱ）をＨＡアドレスに送出する。ＲＲＱは、アクセス受入れにおいて返送されたＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫ鍵から導出された、ＡＧＷ固有鍵ＰＭＮ−ＨＡを使用したＭＮ−ＨＡ認証拡張を使用して認証される。プロキシＲＲＱは、また、ＭＳが、簡易ＩＰｖ４アドレスを要求するか、簡易ＩＰｖ６アドレスを要求するかの指示を含む。

５．ＨＡは、ＲＡＤＩＵＳアクセス要求を送出することによって認証拡張を検査する。

６．ＲＡＤＩＵＳサーバは、アクセス受入れで応答し、同様に、プロキシＭＮ−ＨＡルート鍵を返送する。この鍵ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫは、ＡＧＷ固有鍵ＰＭＮ−ＨＡを計算するために、ＨＡによって要求される。計算されたＰＭＮ−ＨＡ鍵は、ＨＡによって使用されて、ＲＲＱにおいて受信されたＭＮ−ＨＡ認証拡張を妥当性検証する。

７−９．プロシジャ２で述べたものと同様。

図５を参照して、ＡＧＷおよびＨＡに関するセッションを確立するために、モバイルＩＰｖ４について構成される移動局のための方法を、本発明者等はここで考える。図に示す要素は、先行する図の同じ番号が付いた要素に相当する。以下に挙げる、順次番号が付いたステップは、それぞれ、図において同じ番号が付いたブロックまたは矢印に相当する。

モバイルＩＰｖ４セッションの初期確立は、３ＧＰＰ２ ＩＳ−８３５ベースの仕様とちょうど同じように働く。これは、未修正ＭＩＰｖ４ ＭＳが、新しいネットワークにおいて機能することを可能にする。しかし、認証フェーズ中に、ＡＡＡサブシステムは、後続のハンドオフに使用されるＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵を返送する。ＰＭＮ−ＨＡ鍵は、ＡＧＷおよびＨＡのＩＰアドレスを含む擬似ランダム関数を使用してＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵から導出される。初期登録はモバイルＩＰｖ４によって行われるが、後続のバインド更新はプロキシモバイルＩＰによって行われることに留意されたい。ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫ鍵は、コンテキスト転送中に、サービングＡＧＷからターゲットＡＧＷへ渡される。

プロシジャ４：モバイルＩＰｖ４移動局のためのプロキシモバイルＩＰｖ４初期確立
１．ＬＣＰおよびＩＰＣＰは、リンクを確立するために実行される。このステップ中に、ＭＳ６０は、ＩＰＣＰ構成要求からＩＰアドレスオプションを除外する。

２．ＡＧＷ８０は、チャレンジ値を含むエージェント告知をＭＳ６０に送出する。

３．ＭＳ６０は、ＭＮ−ＡＡＡ−ＡＥによって登録要求を形成し、登録要求をＡＧＷ８０に送出する。

４．ＡＧＷは、ＡＡＡインフラストラクチャ７０によって登録要求を認証する。ＡＧＷは、ＡＧＷがプロキシＭＩＰ可能であるという指示を含む。

５．ＡＡＡは、ＭＮ−ＡＡＡ−ＡＥを妥当性検証する。アクセス受入れは、ＡＡＡインフラストラクチャからＡＧＷ８０に返送され、また、後続のプロキシＭＩＰ登録要求に使用されるＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵を含む。アクセス受入れは、また、プロキシＭＩＰ可能であるホームエージェント（この例では、ＨＡ５０）のアドレスを返送する。

６．ＡＧＷは、ＲＲＱをＨＡまで伝播させる。

７．ＨＡは、ＡＡＡサーバ７０によってＭＮ−ＡＡＡ認証拡張を検査する。

８．アクセス受入れは、後続のＭＩＰｖ４ ＲＲＱメッセージにおいて使用されるＭＮ−ＨＡ鍵、および、後続のプロキシＭＩＰメッセージにおいて使用されるＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵と共にＡＡＡ７０からＨＡ５０へ返送される。

９．ＨＡ５０は、登録応答を構築し、登録応答をＡＧＷ８０へ送出する。

１０．ＡＧＷは、登録応答をＭＳ６０に送出する。

１１．パケットは、ＡＧＷ８０によってＭＳ６０とＨＡ５０との間に流れる。

Ｐ−Ｐコンテキスト転送後、ＨＡと新しいＡＧＷとの間の経路指定は、更新される必要がある。プロキシモバイルＩＰは、高速ハンドオフ中にバインド更新を実施するために必要とされるハンドオフシグナリングを実行するためのプロシジャを提供する。

それに応じて、図６を参照して、プロキシモバイルＩＰｖ６を使用する高速ハンドオフ方法を、本発明者等はここで考える。図に示す要素は、先行する図の同じ番号が付いた要素に相当する。以下に挙げる、順次番号が付いたステップは、それぞれ、図において同じ番号が付いたブロックまたは矢印に相当する。

プロシジャ５：プロキシモバイルＩＰｖ６を使用した高速ハンドオフ
１．ターゲットＡＧＷ４０は、サービングＡＧＷ２０からコンテキスト転送を実施する。コンテキスト転送中にターゲットＡＧＷ４０に提供される情報は、ＨＡ５０のアドレスを含み、バインド更新を構築するときに使用するための（移動性およびセキュリティコンテキスト内の）ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵も含む。

２．ターゲットＡＧＷは、ｐｒｆ（ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫ，ＡＧＷ ＩＰ，ＨＡ ＩＰ）に等しいＰＭＮ−ＨＡセッション鍵を計算する。先に説明したように、「ｐｒｆ」は、擬似ランダム関数を示す。ターゲットＡＧＷは、プロキシバインド更新を、ステップ１において受信されたＨＡアドレスに送出する。ＢＵは、ターゲットＡＧＷとＨＡとの間のＰＭＮ−ＨＡセキュリティ関連付けを使用して認証される。ターゲットＡＧＷが使用するＰＭＮ−ＨＡ鍵は、ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫから導出される鍵であることに留意されたい。

３．ＨＡは、プロキシバインド承認で応答する。

４．パケットは、ターゲットＡＧＷ４０によってＭＳ６０とＨＡ５０との間に流れる。

図７を参照して、プロキシモバイルＩＰｖ４を使用する高速ハンドオフ方法を、本発明者等はここで考える。図に示す要素は、先行する図の同じ番号が付いた要素に相当する。以下に挙げる、順次番号が付いたステップは、それぞれ、図において同じ番号が付いたブロックまたは矢印に相当する。

プロシジャ６：プロキシモバイルＩＰｖ４を使用した高速ハンドオフ
１．ターゲットＡＧＷ４０は、サービングＡＧＷ２０からコンテキスト転送を実施する。コンテキスト転送中にターゲットＡＧＷ４０に提供される情報は、ＨＡ５０のアドレスを含み、登録要求を構築するときに使用するための（移動性およびセキュリティコンテキスト内の）ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫルート鍵も含む。

２．ターゲットＡＧＷは、ｐｒｆ（ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫ，ＡＧＷ ＩＰ，ＨＡ ＩＰ）に等しいＰＭＮ−ＨＡセッション鍵を計算する。先に説明したように、「ｐｒｆ」は、擬似ランダム関数を示す。ターゲットＡＧＷは、プロキシ登録要求（ＲＲＱ）を、ステップ１において受信されたＨＡアドレスに送出する。ＲＲＱは、ターゲットＡＧＷとＨＡとの間のＰＭＮ−ＨＡセキュリティ関連付けを使用して認証される。ターゲットＡＧＷが使用するＰＭＮ−ＨＡ鍵は、ＰＭＮ−ＨＡ−ＲＫから導出される鍵であることに留意されたい。

３．ＨＡは、登録応答（ＲＲＰ）で応答する。

４．パケットは、ターゲットＡＧＷ４０によってＭＳ６０とＨＡ５０との間に流れる。

先に述べたプロシジャが例に過ぎないこと、および、本発明者等の手法が多くの他の特定の実施態様を可能にすることが理解されるであろう。

たとえば、図２に戻ると、ＡＡＡ７０によってＡＧＷ１ ２０に返送されたルート鍵ＰＭＩＰ−ＲＫは、初期バインドを実施するためにだけ使用されるために、ワンタイム鍵にされることができる。次のバインドの場合、ＨＡ５０は、ＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫなどと呼ばれる新しいワンタイムルート鍵を、それぞれの後続のバインドについても同様に考案してもよい。図２をさらに参照すると、上記プロシジャ１と共に、ＨＡ５０は、初期ＡＧＷ１−ＨＡバインドが終了した後にメッセージ７の一部としてＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫを返送してもよい。ＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫは、その後、次のバインドに使用されることができる。この時点で、ＡＧＷ１ ２０とＨＡ５０は、共に、ＰＭＩＰ−ＲＫをＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫに置換えるであろう。セッションがＡＧＷ２ ４０に転送されると、ＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫが、コンテキスト転送でＡＧＷ２ ４０に送出され、ＡＧＷ２ ４０は、ＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫを使用して、メッセージ１２で送出される、ＰＭＮ−ＨＡ鍵およびＰＭＮ−ＨＡ−ＡＥを生成する。メッセージ１３において、ＨＡは、新しく生成されたＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫを再び返送し、その時に使用したＰＭＩＰ−ＲＫを消去するであろう。こうしたプロシジャによって、配送された鍵は、１つのバインドだけについて利用可能になり、ＨＡは、所与の時間にどのＡＧＷがＰＭＩＰルート鍵を所有するかについての制御を保持する。鍵が、許可されていないか、または、疑わしいＡＧＷに送出される場合、ＮＥＸＴ ＰＭＩＰ−ＲＫは、そこには返送されず、その場合、モバイルＩＰセッションは、移動局に直接関わるプロシジャにおいて再認証される必要があるであろう。

Claims (1)

1. モバイルＩＰネットワークにおいて、サービスを受けている移動局のためにホームエージェントとアクセスゲートウェイとの間でセキュリティバインドを確立する方法であって、
   アクセスゲートウェイが、認証サーバから、初期セキュリティバインドを実施するために一回のみ使用される初期ルート鍵を取得すること、
   アクセスゲートウェイが、（１）初期ルート鍵と、（２）アクセスゲートウェイのアドレスと、（３）関連付けられたホームエージェントのアドレスと、の擬似ランダム関数として計算される派生鍵を計算すること、
   アクセスゲートウェイが、移動局のためにホームエージェントとアクセスゲートウェイとの間のバインドを要求し、派生鍵は、要求の認証のために、バインド要求に添付されていること、および、
   アクセスゲートウェイが、バインド要求が妥当性検証されたという確認をホームエージェントから受信することを含み、確認は移動局の後続のバインドのために使用される次のルート鍵を含む、方法。

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