KR20050034607A - 데이터 프로세싱 시스템에서의 보안을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보안 송신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 각 사용자에게는 등록 키가 제공된다. 롱-타임 업데이트된 브로드캐스트 키는 그 등록키를 이용하여 암호화되어 주기적으로 사용자에게 제공된다. 쇼트-타임 업데이트된 키는 브로드캐스트 키를 이용하여 암호화된다. 쇼트-타임 키는 각 브로드캐스트 메시지에 이용할 수 있으며, 여기서 쇼트-타임 키를 계산하기 위한 충분한 정보가 브로드캐스트 컨텐츠에 우선하여 인터넷 프로코콜 헤더에 제공된다. 그 후, 브로드캐스트 메시지는 쇼트-타임 키를 이용하여 암호화되며, 여기서 사용자는 쇼트-타임 키를 이용하여 브로드캐스트 메시지를 해독한다.
Description
배경
분야
본 발명은 일반적으로 데이터 프로세싱 시스템들에 관한 것으로, 구체적으로는, 데이터 프로세싱 시스템에서의 보안을 위한 방법들과 장치들에 관한 것이다.
배경
통신 시스템들을 포함하는 데이터 프로세싱 및 정보 시스템들에서의 보안은 책임성, 공정성, 정확성, 비밀성, 운영성 뿐만 아니라 다수의 다른 소망의 기준을 제공한다. 암호화, 또는 암호기법의 일반 분야가 전자 상거래, 무선 통신, 브로드캐스팅에서 사용되며, 제한되지 않는 범위의 애플리케이션들을 갖는다. 전자 상거래에서, 암호화는 도용을 방지하고 금융 거래를 조회하기 위해 사용된다. 데이터 프로세싱 시스템들에서, 암호화는 참가자의 식별번호를 조회하기 위해 사용된다. 또한, 암호화는 해킹을 방지하고, 웹 페이지를 보호하고, 비밀 문서들 뿐만 아니라 다양한 다른 보안 수단으로의 액세스를 방지하기 위해 사용된다.
종종, 암호시스템이라 불리는 암호기법을 사용하는 시스템은 대칭 암호시스템 및 비대칭 암호시스템으로 분할될 수 있다. 대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화 및 해독하기 위해 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 사용한다. 한편, 비대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화하기 위해 제 1 키 (즉, 공개 키) 를 사용하고, 메시지를 해독하기 위해 제 2 의 상이한 키 (즉, 개인 키) 를 사용한다. 또한, 비대칭 암호시스템은 공개 키 암호시스템이라 불린다. 대칭 암호시스템에는, 발송인으로부터 수령인으로의 비밀 키의 안전한 제공에 문제점이 존재한다. 또한, 키들 또는 다른 암호화 메커니즘들이 자주 업데이트될 때에도 문제점이 존재한다. 데이터 프로세싱 시스템에서, 키들을 안전하게 업데이트하는 방법들은 추가의 프로세싱 시간, 메모리 저장 및 다른 프로세싱 오버헤드를 초래한다. 무선 통신 시스템에서, 업데이팅 키들은 송신을 위해 다른 방법으로 이용가능한 유용한 대역폭을 사용한다.
종래의 기술은 이동국들이 암호화된 브로드캐스트에 액세스할 수도 있도록 이동국들의 큰 그룹에 키를 업데이트하는 방법을 제공하지 않는다. 따라서, 데이터 프로세싱 시스템에서 키들을 업데이트하는 안전하고 효율적인 방법이 필요하게 된다. 또한, 무선 통신 시스템에서 키들을 업데이트하는 안전하고 효율적인 방법이 요청되고 있다.
개요
본 명세서에 개시한 실시형태들은 데이터 프로세싱 시스템에 보안을 위한 방법을 제공함으로써 전술한 요청을 해결한다. 일 양태에서, 안전한 송신을 위한 방법은 쇼트-텀 키 식별자를 갖는 송신용 메시지의 쇼트-텀 (short-term) 키를 결정하는 단계, 액세스 키 식별자를 갖는 메시지의 액세스 키를 결정하는 단계, 액세스 키를 이용하여 메시지를 암호화하는 단계, 쇼트-텀 키 식별자를 구비하는 인터넷 프로토콜 헤더를 형성하는 단계, 및 인터넷 프로토콜 헤더를 갖는 암호화된 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.
브로드캐스트 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템의 또 다른 양태에서, 인프라스트럭쳐 엘리먼트는 수신 회로, 브로드캐스트 메시지를 해독하는 쇼트-텀 키를 복구하도록 동작하는 사용자 식별 유닛, 및 브로드캐스트 메시지를 해독하는 쇼트-텀 키를 사용하는데 적합한 이동 장치 유닛을 구비한다. 사용자 식별 유닛은 키 정보를 해독하도록 동작하는 프로세싱 유닛을 구비한다. 이동 장치 유닛은 복수의 쇼트-텀 키 및 쇼트-텀 키 식별자를 저장하는 메모리 저장 유닛을 구비한다.
또 다른 양태에서, 디지털 신호 저장 장치는 쇼트-텀 키에 대응하는, 송신에 고유한 쇼트-텀 키 식별자를 수신하기 위한 명령들의 제 1 세트, 쇼트-텀 키 식별자, 쇼트-텀 키 식별자에 기초하여 액세스 키를 결정하기 위한 명령들의 제 2 세트, 액세스 키를 이용하여 쇼트-텀 키 식별자를 암호화하여 쇼트-텀 키를 복구하기 위한 명령들의 제 3 세트, 및 쇼트-텀 키를 이용하여 송신을 해독하기 위한 명령들의 제 4 세트를 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1a 는 암호시스템의 다이어그램이다.
도 1b 는 대칭 암호시스템의 다이어그램이다.
도 1c 는 비대칭 암호시스템의 다이어그램이다.
도 1d 는 PGP 암호화 시스템의 다이어그램이다.
도 1e 는 PGP 해독 시스템의 다이어그램이다.
도 2 는 다수의 사용자를 지원하는 확산 스펙트럼 통신 시스템의 다이어그램이다.
도 3 은 브로드캐스트 송신들을 지원하는 통신 시스템의 블록도이다.
도 4 는 무선 통신 시스템의 이동국의 블록도이다.
도 5a 및 5b 는 브로드캐스트 액세스를 제어하기 위해 사용된 이동국내에서 키들의 업데이트를 설명하는 모델을 나타낸다.
도 6 은 UIM내의 암호화기법 동작을 설명하는 모델이다.
도 7a 내지 도 7d 는 브로드캐스트 송신들을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 암호화를 구현하는 방법을 나타낸다.
도 7e 는 브로드캐스트 송신들을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 옵션의 키 업데이트 주기의 타이밍도이다.
도 8a 내지 도 8d 는 브로드캐스트 송신들을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 보안 암호화 방법의 애플리케이션을 나타낸다.
도 9a 는 인터넷 프로토콜 송신을 위한 IPSec 패킷의 포맷을 나타낸다.
도 9b 는 IPSec 패킷에 응용 가능한 보안 연계 식별자 또는 SPI 를 나타낸다.
도 9c 는 이동국에서 SPI를 저장하는 메모리 저장 장치를 나타낸다.
도 9d 는 이동국에서 브로드캐스트 액세스 키들 (BAKs) 을 저장하는 메모리 저장 장치를 나타낸다.
도 10 및 11 은 무선 통신 시스템에서 브로드캐스트 메시지에 보안을 제공하는 방법을 나타낸다.
도 12a 는 IPSec 패킷에 응용 가능한, 보안 연관 식별자 또는 SPI 를 나타낸다.
도 12b 는 이동국에서 SPI 정보를 저장하는 메모리 저장 장치를 나타낸다.
도 13 및 14 는 무선 통신 시스템에서 브로드캐스트 메시지에 보안을 제공하는 방법을 나타낸다.
상세한 설명
본 명세서에서 "예시적인"이라는 단어는 "예, 경우, 또는 실례로서 기능한다"는 의미로 사용된다. "예시적인"으로서 본 명세서에 설명하는 임의의 실시형태는 다른 실시형태 이상으로 바람직하거나 유용한 것으로 해석될 필요는 없다.
음성, 데이터 등과 같은 다양한 형태의 통신을 제공하기 위해 무선 통신 시스템이 널리 배치되어 있다. 이들 시스템들은 코드 분할 다중 액세스 (CDMA), 시간 분할 다중 액세스 (TDMA), 또는 어떠한 다른 변조 기술들에 기초할 수도 있다. CDMA 시스템은, 증가된 시스템 용량을 포함하는 다른 형태의 시스템에 비해 어떤 이점을 제공한다.
시스템은, 본 명세서에서 3GPP로서 칭하는 "3세대 파트너쉽 프로젝트"라는 명칭의 컨소시엄에 의해 제공되는 본 명세서에서 IS-95 표준이라 칭하는 "TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System"과 같은 하나 이상의 표준들을 지원하도록 설계되고, cdma2000, 정식으로는 IS-2000 MC로서 본 명세서에서 칭하는 3GPP2, 및 TR-45.5로서 본 명세서에서 칭하는 "3세대 파트너쉽 프로젝트 2"라는 명칭의 컨소시엄에 의해 제공되는 본 명세서에서 W-CDMA 표준이라 칭하는 일련의 문헌 제 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, 및 3G TS 25.214, 3G TS 25.302 호에 포함된다. 상기 인용한 표준들은 본 명세서에 참조로 특별히 포함된다.
구체적으로, 각 표준은 기지국으로부터 이동국, 및 그 역으로의 송신을 위한 데이터의 프로세싱을 정의한다. 예시적인 실시형태로서, 아래의 설명은 cdma2000 시스템들과 일치하는 확산-스펙트럼 통신 시스템을 고려한다. 또 다른 실시형태는 또 다른 표준/시스템을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들은 본 명세서에 개시한 보안 방법들을 암호시스템을 사용하는 임의의 형태의 데이터 프로세싱 시스템에 적용할 수도 있다.
암호화 시스템은 특정 그룹의 사용자들이 메시지를 추출할 수 있게 하는 메시지들을 가장 (disguising) 시키는 방법이다. 도 1a 는 기본적인 암호시스템 (10) 을 나타낸다. 암호화기법은 암호시스템들을 생성 및 사용하는 기술이다. 암호해독은 암호시스템들을 중지하는, 즉, 메시지로의 액세스가 허용된 특정 그룹의 사용자들 내에 있지 않을 때 메시지를 수신 및 이해하는 기술이다. 원문 메시지는 평문 메시지 또는 평문이라 칭한다. 암호화된 메시지는 암호문이라 칭하고, 여기서, 암호화는 평문을 암호문으로 변화시키는 어떤 수단을 포함한다. 해독은 암호문을 평문으로 변화시키는, 즉, 원문 메시지를 복구하는 어떤 수단을 포함한다. 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 평문 메시지는 암호문을 형성하기 위해 암호화된다. 그 후, 암호문은 평문을 복수하기 위해 수신 및 암호화된다. 용어 평문 및 암호문은 일반적으로 데이터를 칭하지만, 암호화의 개념은 디지털 형태로 표현되는 오디오 및 비디오 데이터를 포함하는 임의의 디지털 정보에 적용될 수도 있다. 본 명세서에 제공된 본 발명의 설명은 암호화기법의 기술과 일치하는 용어 평문 및 암호문을 사용하지만, 이들 용어들은 다른 형태의 디지털 통신들을 배제하지 않는다.
암호시스템은 비밀에 기초한다. 엔티티들의 그룹은 이러한 그룹 외부의 엔티티가 상당한 양의 자원없이 비밀을 얻지 못할 수 있는 경우에 비밀을 공유한다.
암호시스템은 알고리즘들의 수집일 수도 있고, 여기서, 각 알고리즘은 라벨되고 라벨들은 키들이라 불린다. 종종 암호시스템으로서 칭하는 대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화 및 해독하기 위해 동일한 키 (즉, 비밀 키) 를 사용한다. 대칭 암호화 시스템 (20) 을 도 1b 에 나타내었고, 여기서, 암호화 및 해독 모두는 동일한 개인 키를 사용한다.
반대로, 비대칭 암호화 시스템은 메시지를 암호화하기 위해 제 1 키 (예를 들어, 공개 키) 를 사용하고 메시지를 해독하기 위해 상이한 키 (예를 들어, 개인 키) 를 사용한다. 도 1c 는 비대칭 암호화 시스템 (30) 을 나타내고, 암호화를 위한 제 1 키와 해독을 위한 제 2 키가 제공된다. 또한, 비대칭 암호화시스템들은 공개 키 암호화시스템들이라 지칭된다. 공개 키는 공포되어 있고 임의의 메시지를 암호화하기 위해 사용 가능하지만, 개인 키만이 공개 키와 암호화된 메시지를 해독하기 위해 사용될 수도 있다.
대칭 암호시스템들에는, 발송인으로부터 수령인으로의 비밀 키의 안전한 제공에 문제점이 존재한다. 하나의 해결방안에서, 쿠리어 (courier) 가 정보를 제공하기 위해 사용될 수도 있거나, 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있는 해결방안은 이하 설명하는 Rivest, Shamir, 및 Adleman (RSA) 에 의해 정의된 공개-키 암호시스템과 같은, 공개 키 암호시스템을 사용할 수도 있다. RSA 시스템은 이하 더욱 상세히 설명하는 Pretty Good Privacy (PGP) 로서 칭하는 통상의 보안 툴에서 사용된다. 예를 들어, 원래 기록된 암호시스템은 알파벳에서 n만큼 각 문자를 시프트함으로써 평문에서 문자들을 변경시키고, 여기서, n은 소정의 일정한 정수 값이다. 이러한 구조에서, "A"는 "D"로 대체되고, 여기서, 소정의 암호화 구조는 n의 여러 상이한 값들을 포함할 수도 있다. 이러한 암호화 구조에서, "n"은 키이다. 의도한 수령인에게 암호문의 수령이전에 암호화 구조가 제공된다. 이러한 방법으로, 키를 알고있는 사람들만이 평문을 복구하기 위해 암호문을 해독할 수 있다. 그러나, 암호화의 지식을 갖는 키를 계산함으로써, 의도하지 않은 파티들이 암호문을 인터셉트 및 해독할 수도 있어서, 보안 문제점을 생성한다.
더욱 복잡하고 정교한 암호시스템들은 의도하지 않은 파티들로부터의 인터셉션 및 해독을 방지하는 전략 키를 사용한다. 전형적인 암호시스템은,
(1)
이 되도록 암호화 함수 E 및 해독 함수 D 를 사용한다.
공개-키 암호시스템에서, E_K는 K로부터 차례로 계산되는 공지된 "공개 키" Y로부터 쉽게 계산된다. 공개 키 Y는 어느 누구나 메시지를 암호화할 수 있도록 공포되어 있다. 해독 함수 D_K는 개인 키 K의 지식을 갖는 공개 키 Y로부터 계산된다. 개인 키 K가 없으면, 의도하지 않는 수령인은 생성된 암호문을 해독 못할 수도 있다. 이러한 방법에서, K를 생성한 수령인만이 메시지를 해독할 수 있다.
RSA는 Rivest, Shamir, 및 Adleman에 의해 정의된 공개-키 암호시스템이고, 여기서, 예를 들어, 평문은 2512까지의 양의 정수로 간주한다. 키들은 256-비트 프라임 번호로서 제공된 p, 258-비트 프라임 번호로서 제공된 q, 및 (p-1)(q-1) 로 나눌 수 있는 (de-1) 을 갖는 큰 수인 d와 e를 갖는 4개 (p,q,e,d) 로 이루어진다. 또한,
(2)
와 같이 암호화 함수를 정의한다.
E_K는 쌍 (pq,e) 로부터 쉽게 계산되지만, 쌍 (pq,e) 로부터 D_K를 계산하기 위한 공지된 단순한 방법은 없다. 따라서, K를 생성하는 수령인 (pq,e) 를 공포할 수 있다. 메시지를 판독할 수 있는 수령인일 때 비밀 메시지를 수령인에게 전송할 수 있다.
PGP는 대칭 및 비대칭 암호화로부터의 특징들을 결합한다. 도 1d 및 1e 는 PGP 암호시스템 (50) 을 나타내고, 여기서, 평문 메시지가 암호화 및 복구된다. 도 1d 에서, 평문 메시지는 모뎀 송신 시간 및 디스크 공간을 세이브하기 위해 압축된다. 압축은 암호화 및 해독 프로세싱에 또 다른 레벨의 변환을 추가함으로써 암호기법 보안을 강화시킨다. 대부분의 암호해독 기술들은 암호를 해독하기 위해 평문에서 발견된 패턴들을 활용한다. 압축은 평문에서 이들 패턴들을 감소시킴으로써, 암호해독에 대한 방해를 강화시킨다. 일 실시형태는 압축하기에 너무 짧거나 잘 압축되지 않는 평문, 또는 다른 메시지를 압축하지 않는다.
그 후, PGP는 1회용 비밀 키인 세션 키를 생성한다. 이 키는 타이핑하면서 컴퓨터 마우스 및/또는 키스트로크의 랜덤한 이동과 같은 임의의 랜덤한 이벤트(들)로부터 생성될 수도 있는 랜덤한 번호이다. 세션 키는 평문을 암호화하기 위해 안전한 암호화 알고리즘과 작용하여, 암호문을 발생시킨다. 데이터가 암호화되면, 세션 키는 수령인의 공개 키로 암호화된다. 공개 키-암호화된 세션 키는 암호문과 함께 수령인에게 송신된다.
도 1e 에 나타낸 바와 같이, 해독을 위해, PGP 의 수령인의 카피는 PGP가 통상의 암호화된 암호문을 해독하기 위해 사용하는 임시 세션 키를 복구하기 위해 개인 키를 사용한다. 암호화 방법들의 결합은 공개 키의 편리함 및 대칭 암호화의 속도를 이용한다. 일반적으로, 대칭 암호화는 공개 키 암호화 보다 매우 빠르다. 공개 키 암호화는 키 할당 및 데이터 송신 문제점에 대한 해결방안을 제공한다. 결합시에, 성능 및 키 할당은 보안에서의 어떠한 손실없이 개선된다.
키는 특정한 암호문을 생성하기 위해 암호기법 알고리즘과 작용하는 값이다. 키들은 기본적으로 매우 큰 번호이다. 키 사이즈는 비트로 측정된다. 공개 키 암호기법에서, 보안은 키 사이즈에 따라 증가하지만, 공개 키 사이즈 및 대칭 암호화 개인 키는 일반적으로 관련되지 않는다. 공개 및 개인 키가 수학적으로 관련되지만, 공개 키 만이 제공되는 경우에 개인 키를 유도하는데 있어 어려움이 발생한다. 개인 키를 유도하는 것은 충분한 시간 및 컴퓨팅 파워가 제공되는 경우에 가능하고, 이것은 키 사이즈의 선택을 중요한 보안 문제로 만든다. 최적의 목표는 빠른 프로세싱을 촉진하기 위해 키 사이즈를 최소화하면서, 보안 문제들에 있어서는 키의 사이즈를 최대화하는 것이다. 더 큰 키들이 더 긴 시간 동안 암호적으로 안전할 것이다. 추가적 고려사항은 예상되는 인터셉터, 구체적으로는, 1) 제 3자에 대한 메시지의 중요도가 무엇인지, 및 2) 제 3자가 얼마나 많은 자원으로 메시지를 해독해야 하는 지이다.
키는 암호화된 형태로 저장된다. 구체적으로는, PGP는 2개의 파일 : 공개 키용 파일 및 개인 키용 파일로 키들을 저장한다. 이들 파일들은 키링 (keyring) 이라 불린다. 애플리케이션에서, PGP 암호화 시스템은 타겟 수령인들의 공개 키들을 발송자의 공개 키링에 추가한다. 발송자의 개인 키들은 발송자의 개인 키링에 저장된다.
이상의 실시형태에서 설명한 바와 같이, 암호화 및 해독을 위해 사용된 키들을 할당하는 방법은 복잡할 수 있다. "키 교환 문제점" 은 발송자 및 수신자 모두가 암호화 및 해독을 각각 수행할 수 있고, 양-방향 통신을 위해, 발송자 및 수신자가 메시지를 암호화 및 해독할 수 있도록 키들이 교환되는 것을 먼저 보장한다는 것을 수반한다. 또한, 제 3 자 및 의도하지 않는 자에 의한 인터셉션을 막도록 키 교환이 수행되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 추가의 고려사항은 메시지가 제 3 자가 아닌 의도한 발송자에 의해 암호화된다는 확신을 수신자에게 제공하는 인증이다. 개인 키 교환 시스템에서, 키들은 비밀히 교환되어 성공적인 키 교환 및 유효한 인증시에 개선된 보안을 제공한다. 개인 키 암호화 구조는 인증을 절대적으로 제공한다. 개인 키 암호시스템에서의 기본적인 가정은, 의도한 발송자만이 의도한 수신자에게 전달된 메시지를 암호화할 수 있는 키를 갖는다는 것이다. 공개-키 암호기법 방법들이 '키-교환 문제점'의 중대한 양태, 구체적으로는, 키들의 교환 동안의 수동적인 도청자의 존재와 동일한 분석에 대한 방해를 해결하였지만, 여전히, 키 교환과 관련된 모든 문제점들을 해결하지 못한다. 특히, 키들이 '공개 지식' (특히, RSA를 갖는) 으로 간주되기 때문에, 인증을 제공하기 위해서는 어떠한 다른 메카니즘이 바람직하다. 인증은 메시지를 암호하기에 충분한 키들만의 소유인 것이 바람직하고, 발송자의 특정한 유일 아이덴티티의 증거도 아니고, 수령자의 아이덴티티를 확립하기에 충분한 자체의 대응하는 해독 키의 소유도 아니다.
하나의 해결방안은 리스트된 키들이, 실제로는 때때로 신뢰 권한, 인증서 권한, 또는 제 3 자 위탁 에이전트라 불리는, 소정의 엔티티의 키들이다는 것을 보장하는 키 할당 메카니즘을 개발하는 것이다. 통상적으로, 권한은 키들을 실제로 생성하지 않지만, 발송자 및 수신자에 의한 조회에 대해 유지 및 통지된 키들의 리스트들 및 관련 엔티티들이 정정되고 손상되지 않는다는 것을 보장한다. 또 다른 방법은 각 다른 키들을 할당 및 트랙하는 사용자에 의지하고 비형식적, 할당 패션을 신뢰한다. RSA 하에서, 사용자가 암호화된 메시지 이외에 그들의 아이덴티티의 증거 전송을 원하는 경우에, 서명이 개인 키와 암호화된다. 수신자는 정보를 해독하는 것을 확인하기 위해 역으로 RSA 알고리즘을 사용할 수 있어서, 발송자만이 비밀 키를 사용하여 평문을 암호화할 수 있다. 통상적으로, 암호화된 '서명'은 비밀 메시지의 유일한 수학적 '요약'을 포함하는 '메시지 다이제스트'이다 (서명이 다중 메시지들을 통해 거의 변화하지 않으면, 1회 공지된 이전의 수신자는 서명을 정확하지 않게 사용할 수 있다). 이러한 방법으로, 이론적으로는, 메시지의 발송자만이 상기 메시지에 대한 유효한 서면을 생성할 수 있어서, 수신자에 대해 유효한 서명을 인증한다.
메시지 다이제스트는 종종 암호기법 해시 함수를 사용하여 계산된다. 암호기법 해시 함수는 입력의 길이에 관계없이 임의의 입력으로부터의 (비트의 고정된 번호를 갖는) 값을 계산한다. 암호기법 해시 함수의 하나의 특성은, 출력 값을 제공한 경우에, 상기 출력 값을 발생시키는 입력을 결정하는게 어렵다는 것이다. 암호기법 해시 함수의 예는 Federal Information Processing Standards Publications (FIPS PUBS) 에 의해 공포되고 National Institute of Standards and Technology에 의해 간행된 "Secure Hash Standard", FIPS PUB 180-1에 설명되어 있는 바와 같은 SHA-1이다.
도 2는 다수의 사용자들을 지원하고 본 발명의 최소한의 양태 및 실시형태들을 구현할 수 있는 통신 시스템 (100) 의 예로서 작용한다. 다양한 알고리즘들 및 방법들 중의 어느 하나가 시스템 (100) 에서의 송신을 스케줄하기 위해 사용될 수도 있다. 시스템 (100) 은 대응하는 기지국 (104A 내지 104G) 각각에 의해 서비스되는 다수의 셀들 (102A 내지 102G) 에 통신을 제공한다. 예시적인 실시형태에서, 어떠한 기지국들 (104) 은 다중 수신 안테나를 갖고, 다른 기지국은 하나의 수신 안테나를 갖는다. 이와 유사하게, 어떠한 기지국들 (104) 은 다중 송신 안테나를 갖고, 다른 기지국은 하나의 송신 안테나를 갖는다. 송신 안테나 및 수신 안테나의 결합에 대한 제한은 없다. 따라서, 기지국이 다중 송신 안테나 및 단일 수신 안테나를 갖거나, 다중 수신 안테나 및 단일 송신 안테나를 갖거나, 단일 또는 다중 송신 및 수신 안테나를 가질 수 있다.
통신가능 영역에서의 단말기 (106) 는 고정 (예를 들어, 정지) 또는 이동일 수도 있다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 다양한 단말기들 (106) 이 시스템 전반적으로 배치되어 있다. 각 단말기 (106) 는 예를 들어, 소프트 핸드오프가 사용되는지 또는 단말기가 다중 기지국들로부터 다중 송신들을 (동시에 또는 연속적으로) 수신하도록 설계 및 동작되는지에 따라 소정의 모멘트에서 다운링크 및 업링크를 통해 하나 이상의 기지국과 통신한다. CDMA 통신 시스템에서의 소프트 핸드오프는 당업계에 널리 공지되어 있고, 본 발명의 양수인에게 양도된, "Method and system for providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,101,501 호에 상세히 설명되어 있다.
다운링크는 기지국으로부터 단말기로의 송신을 칭하고, 업링크는 단말기로부터 기지국으로의 송신을 지칭한다. 예시적인 실시형태에서, 어떠한 단말기 (106) 는 다중 수신 안테나들을 갖고, 다른 단말기는 하나의 수신 안테나만을 갖는다. 도 2에서, 기지국 (104A) 은 다운링크를 통해 데이터를 단말기 (106A 및 106J) 로 송신하고, 기지국 (104B) 은 데이터를 단말기 (106B 및 106J) 로 송신하고, 기지국 (104C) 은 데이터를 단말기 (106C) 로 송신한다.
무선 통신 기술을 통해 사용 가능한 서비스의 확장 및 무선 데이터 송신에 대한 증가하는 요구는 특정한 데이터 서비스들의 개발을 초래하였다. 하나의 이러한 서비스를 하이 데이터 레이트 (HDR) 라 칭한다. 예시적인 HDR 서비스가 "HDR 사양" 으로서 참조하는 "EIA/TIA-IS856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification"에 제안되어 있다. 일반적으로, HDR 서비스는 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷을 송신하는 효율적인 방법을 제공하는 음성 통신 시스템에 대하여 오버레이이다. 송신된 데이터 양 및 송신의 수가 증가할 때, 무선 송신을 위해 사용 가능한 제한된 대역폭은 임계의 자원이 된다. 따라서, 사용 가능한 대역폭의 사용을 최적화하는 통신 시스템에서 송신을 스케줄링하는 효율적이고 공정한 방법이 필요하다. 예시적인 실시형태에서, 도 2 에 나타낸 시스템 (100) 은 HDR 서비스를 갖는 CDMA형 시스템과 일치한다.
일 실시형태에 따르면, 시스템 (100) 은 고속 브로드캐스트 서비스 (HSBS) 라 칭하는 고속 다중매체 브로드캐스트 서비스를 지원한다. HSBS에 대한 예시적인 애플리케이션은 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍이다. HSBS 서비스는 인터넷 프로토콜 (IP) 에 기초하는 패킷 데이터 서비스이다. 예시적인 실시형태에 따르면, 서비스 제공자는 이러한 고속 브로드캐스트 서비스의 가용성을 사용자들에게 표시한다. HSBS 서비스를 소망하는 사용자들은 서비스 수신에 가입하고 광고, 짧은 관리 시스템 (SMS), 무선 애플리케이션 프로토콜 (WAP) 등을 통해 브로드캐스트 서비스 스케줄을 발견할 수도 있다. 이동 사용자들을 이동국들 (MSs) 이라 칭한다. 기지국들 (BSs) 은 오버헤드 메시지들에서의 HSBS 관련 파라미터들을 송신한다. MS가 브로드캐스트 세션을 수신하기를 소망할 때, MS는 오버헤드 메시지들을 판독하고 적절한 구성들을 알아낸다. 그 후, MS는 HSBS 채널을 포함하는 주파수에 동조하고, 브로드캐스트 서비스 컨텐츠를 수신한다.
고려되는 서비스는 고속 다중매체 브로드캐스트 서비스이다. 이 서비스는 본 명세서에서 고속 브로드캐스트 서비스 (HSBS) 로서 참조한다. 하나의 이러한 예가 영화, 스포츠 이벤트 등의 비디오 스트리밍이다. 이 서비스는 인터넷 프로토콜 (IP) 에 기초하는 패킷 데이터 서비스일 수도 있다.
서비스 제공자는 이러한 고속 브로드캐스트 서비스의 가용성을 사용자들에게 표시한다. 이러한 서비스를 소망하는 이동국 사용자들은 이러한 서비스 수신에 가입하고 광고, SMS, WAP 등을 통해 브로드캐스트 서비스 스케줄을 발견할 수도 있다. 기지국은 오버헤드 메시지들에서의 브로드캐스트 서비스 관련 파라미터들을 송신한다. 브로드캐스트 세션을 알고자 하는 이동국은 적절한 구성들을 결정하기 위해 이들 메시지들을 판독하고, 고속 브로드캐스트 채널을 포함하는 주파수에 동조하고, 브로드캐스트 서비스 컨텐츠 수신을 시작한다.
자유 액세스, 제어된 액세스, 및 부분적으로 제어된 액세스를 포함하는, HSBS 서비스용의 여러 가능한 가입/수익 모델들이 있다. 자유 액세스에 대해, 서비스를 수신하기 이해 이동국에 의한 가입은 필요하지 않다. BS는 암호화없이 컨텐츠를 브로드캐스트하고 관심있는 이동국은 컨텐츠를 수신할 수 있다. 서비스 제공자에 대한 수익은 브로드캐스트 채널에서 송신될 수도 있는 광고를 통해 발생될 수 있다. 예를 들어, 스튜디오가 서비스 제공자에게 지불하는 곧 개봉될 영화 클립이 송신될 수 있다.
제어된 액세스에 대해, MS 사용자들은 서비스에 가입하고 브로드캐스트 서비스를 수신하기 위한 대응하는 요금을 지불한다. 서비스에 가입하지 않은 사용자들은 HSBS 서비스를 수신할 수 없다. 제어된 액세스는 가입한 사용자들만이 컨텐츠를 해독할 수 있도록 HSBS 송신/컨텐츠를 암호화함으로써 달성될 수 있다. 이것은 전파 방송된 암호화 키 교환 절차를 사용할 수도 있다. 이 구조는 강한 보안을 제공하고 서비스의 도용을 방지한다.
부분 제어된 액세스라 칭하는 하이브리드 액세스 구조는 간헐적으로 암호화되지 않은 광고 송신과 암호화된 가입-기반 서비스로서 HSBS 서비스를 제공한다. 이들 광고들은 암호화된 HSBS 서비스에 대한 가입을 촉진할 수도 있다. 이러한 암호화되지 않은 세그먼트들의 스케줄링은 외부 수단을 통해 MS에 알려질 수 있다.
무선 통신 시스템 (200) 을 도 3 에 나타내었고, 여기서, 비디오 및 오디오 정보가 컨텐츠 서버 (CS : 201) 에 의해 패킷화된 데이터 서비스 네트워크 (PDSN : 202) 에 제공된다. 비디오 및 오디오 정보는 텔레비전으로 브로드캐스트된 프로그래밍 또는 무선 송신으로부터 일 수도 있다. 정보는 IP 패킷들과 같은 패킷화된 데이터로서 제공된다. PDSN (202) 은 액세스 네트워크 (AN) 내의 할당을 위해 IP 패킷들을 프로세스한다. 나타낸 바와 같이, AN은 다중 MS (208) 를 갖는 통신에서 BS (204) 를 포함하는 시스템의 일부분으로서 정의된다. PDSN (202) 은 BS (204) 에 연결된다. HSBS 서비스에 있어서, BS (204) 는 PDSN (202) 으로부터 정보의 스트림을 수신하고 전용 채널을 통해 정보를 시스템 (200) 내의 가입자에게 제공한다. 액세스를 제어하기 위해, 컨텐츠는 PDSN (202) 에 제공되기 이전에 CS (201) 에 의해 암호화된다. 가입한 사용자들에게는 IP 패킷들을 해독할 수 있도록 해독 키가 제공된다.
도 4 는 도 3의 MS (206) 와 유사한 MS (300) 의 상세도이다. MS (300) 는 수신 회로 (304) 에 연결된 안테나 (302) 를 갖는다. MS (300) 는 도 3의 BS (204) 와 유사한 BS (도시 생략) 로부터의 송신을 수신한다. MS (300) 는 사용자 식별 모듈 (UIM : 308) 및 이동 장치 (ME : 306) 를 구비한다. 수신 회로는 UIM (308) 및 ME (306) 에 연결된다. UIM (308) 은 HSBS 송신의 보안을 위해 검증 절차를 사용하고 다양한 키들을 ME (306) 에 제공한다. ME (306) 는 프로세싱 유닛 (312) 에 연결될 수도 있다. ME (306) 는 HSBS 컨텐츠 스트림들의 암호화를 포함하지만 거기에 한정되지 않는 실질적 프로세싱을 수행한다. ME (306) 는 메모리 저장 유닛 (MEM : 310) 을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, ME (306) 프로세싱 유닛 (도시 생략) 내의 데이터 및 ME 메모리 저장 유닛 (MEM : 310) 내의 데이터는 한정된 자원을 사용함으로써 비-가입자에 의해 쉽게 액세스될 수도 있고, 따라서, ME (306) 는 안전하지 못하다고 말할 수 있다. ME (306) 로 전달되거나 ME (306) 에 의해 프로세스되는 임의의 정보는 짧은 시간 동안만 안전하게 비밀을 유지한다. 따라서, ME (306) 와 공유되는 키(들)와 같은 임의의 비밀 정보는 자주 변화되는 것이 바람직하다.
UIM (318) 긴 시간 동안 비밀을 유지해야 하는 (암호화 키들과 같은) 비밀 정보를 저장 및 프로세스하도록 신뢰된다. UIM (308) 이 안전한 유닛이기 때문에, 거기에 저장된 비밀들은 비밀 정보를 자주 변화시키는 시스템을 요청할 필요가 없다. UIM (308) 은 안전하도록 신뢰되는 안전한 UIM 프로세싱 유닛 (SUPU : 316) 이라 칭하는 프로세싱 유닛 및 안전한 UIM 메모리 유닛 (SUMU : 314) 이라 칭하는 메모리 저장 유닛을 포함한다. UIM (308) 내에서, SUMU (314) 는 정보로의 인증되지 않은 액세스를 방해하는 방법으로 비밀 정보를 저장한다. 비밀 정보가 UIM (308) 으로부터 얻어진 경우에, 액세스는 상당히 큰 양의 자원을 요청한다. 또한, UIM (308) 내에서, SUPU (316) 는 UIM (308) 에 외부 및/또는 UIM (308) 에 내부일 수도 있는 값들에 대한 계산을 수행한다. 계산의 결과는 SUMU (314) 에 저장되거나 ME (306) 로 패스될 수도 있다. SUPU (316) 와 수행된 계산은 상당히 큰 양의 자원을 갖는 엔티티에 의해 UIM (308) 으로부터 얻어질 수 있다. 이와 유사하게, SUMU (314) 내에 저장되는 것으로 표시되는 SUPU (316) 로부터의 출력들 (ME (306) 으로의 출력은 아님) 은 인증되지 않은 인터셉션이 상당히 큰 양의 자원을 요청하도록 설계된다. 일 실시형태에서, UIM (308) 은 MS (300) 내의 정지 유닛이다. UIM (308) 내의 안전한 메모리 및 프로세싱 이외에, UIM (308) 전화 번호, 이-메일 어드레스 정보, 웹 페이지 또는 URL 어드레스 정보, 및/또는 스케줄링 기능 등을 포함하는 정보를 저장하는 안전하지 않은 메모리 및 프로세싱 (도시 생략) 을 포함할 수도 있다.
또 다른 실시형태들은 착탈식 및/또는 프로그램 가능한 UIM을 제공할 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, SUPU (316) 보안 및 키 절차들을 초과하는 기능들에 대한 상당한 프로세싱 전력을 갖지 않고, 여기서, 통상적으로, 보안 및 키 절차들은 HSBS의 브로드캐스트 컨텐츠의 암호화를 허용하기 위해 사용될 수도 있다. 또 다른 실시형태들은 더 강한 프로세싱 전력을 갖는 UIM을 구현할 수도 있다.
UIM (308) 은 특정한 사용자와 연결되고 이동 전화 네크워크로의 액세스와 같은 사용자에게 제공되는 특권이 MS (300) 에게 주어지는지를 확인하기 위해 사용된다. 따라서, 사용자는 MS (300) 보다는 UIM (308) 과 연결된다. 동일한 사용자가 다중 UIM (308) 과 연결될 수도 있다.
브로드캐스트 서비스는 키들을 가입한 사용자들에게 어떻게 할당할지를 결정하는데 있어 문제점에 직면한다. 특정한 시간에 브로드캐스트 컨텐츠를 해독하기 위해, ME는 현재 해독 키를 알아야 한다. 서비스의 도용을 피하기 위해, 해독 키는 빈번하게 변화되어야 하고, 예를 들어, 하나의 서비스는 키를 매 분마다 업데이트한다. 이들 해독 키들은 쇼트-텀 키 (SK) 라 불린다. SK는 짧은 시간 동안 브로드캐스트 컨텐츠를 해독하기 위해 사용되어서 SK는 사용자에 대한 어느 정도 양의 고유 통화 값을 갖는 것으로 가정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 고유 통화 값은 등록 비용의 부분일 수도 있다. 가입자의 메모리 저장 유닛 (MEM (310)) 으로부터 SK를 얻는 비-가입자의 비용은 SK의 고유 통화 값을 초과한다고 가정한다. 즉, SK를 불법적으로 얻는 비용은 보상을 초과하여 최종적인 이점은 발생하지 않는다. 따라서, 메모리 저장 유닛 (MEM : 310) 에서 SK를 보호할 필요가 감소된다. 그러나, 비밀 키가 SK의 수명 보다 더 긴 수명을 갖는 경우에, 이러한 비밀 키를 불법적으로 얻는 비용은 보상 보다 실제 더 작을 수도 있다. 이러한 상황에서, 메모리 저장 유닛 (MEM :310) 으로부터 이러한 키를 불법적으로 얻는 최종적인 이점이 있다. 따라서, 이상적인 메모리 저장 유닛 (MEM : 310) 은 SK의 수명 보다 더 긴 수명을 갖는 비밀을 저장하지 않는다.
다양한 가입자 유닛들에 SK를 할당하기 위해 CS (도시 생략) 에 의해 사용된 채널들은 안전하지 못한 것으로 가정된다. 다시 말해, 최적은 설계는 채널이 안전하지 못하고 그에 따라 SK를 설계하는 것을 가정한다. 따라서, 소정의 SK를 할당할 때, CS는 비-가입한 사용자들에게 SK의 값을 비밀로 하는 기술을 사용하기를 소망한다. 또한, CS는 상대적으로 짧은 시간프레임내의 각각의 ME들에서의 프로세싱을 위해 다수의 가입자 각각에게 SK를 할당한다. 키 송신의 공지된 안전한 방법은 통상적으로 느리고 다수의 키들의 송신을 요청한다. 일반적으로, 키 송신 방법들은 보안과 효율성 기준의 소망하는 결합을 위해 실현 불가능하다. 예시적인 실시형태는 비-가입자들이 해독 키들을 얻을 수 없도록 작은 시간-프레임내에서 가입자들의 많은 세트에 해독 키들을 할당하는 실현 가능한 방법이다.
예시적인 실시형태는 이하 설명하는 바와 같이 "IPSec" 패킷과 같은 인터넷 프로토콜 호환가능한 패킷에서 정보를 송신하는 것을 설명하였고, 따라서, 이하의 설명은 IPSec에 따라 사용되는 전문용어에 대한 간략한 소개를 제공한다. 이러한 전문용어는 예시적인 실시형태들을 설명하는데 있어 유용하지만, 이러한 전문용어의 사용이 IPSec를 사용하는 통신에 대한 예시적인 실시형태를 한정하는 것은 아니다.
IPSec의 기반은, 1995년 8월 R. Atkinson에 의한 "Security Architecture for the Internet Protocol"이라는 명칭의 RFC 1825, 1995년 8월 R. Atkinson에 의한 "IP Authentication Header"라는 명칭의 RFC 1826, 및 1995년 8월 R. Atkinson에 의한 "IP Encapsulating Security Payload (ESP)'라는 명칭의 RFC 1827에 특정되어 있다. 인증 헤더는 IP 데이터그램들에 무결성을 제공하는 메카니즘이고, 여기서, IP 데이터그램들은 일반적으로 네트워크 제어 정보와 IP 헤더와 결합된 페이로드로서 참조되는 유용한 정보의 수집이다. 네트워크 라우터들은 패킷을 적절한 네트워크 노드로 방향설정하기 위해 IP 헤드를 사용한다. 어떤 환경에서, 또한, 인증 헤더는 IP 데이터그램들에 인증을 제공할 수도 있다. ESP는 IP 데이터그램들에 비밀성 및 무결성을 제공하는 메카니즘이고, 인증 헤더와 함께 사용될 수도 있다. IPSec는 엔티티들 사이의 통신들을 암호화 및/또는 인증하기 위해 사용된 암호화 키 및 암호화 알고리즘과 같은 파라미터들을 설명하기 위한 "보안 연관"을 사용한다. 또한, 보안 연관의 개념은 IPSec에 기초하지 않는 암호시스템들에 적용될 때 유효하다.
IPSec 패킷은 IP 데이터그램의 컨텐츠를 암호화 및/또는 인증하기 위해 사용된 보안 연관을 식별하기 위한 수신지 어드레스와 함께 사용되는 보안 파라미터 인덱스 (SPI) 라 불리는 32-비트 파라미터이다. 엔티티는 보안 연관 데이터베이스에 보안 연관을 저장할 수도 있고 수신지 어드레스 및 SPI에 따라 보안 연관을 인덱스할 수도 있다. IPSec 패킷의 암호화된 패킷은 종종 페이로드라 불린다.
예시적인 실시형태에서, MS (300) 는 무선 통신 시스템에서 HSBS를 지원한다. HSBS로의 액세스를 얻기 위해, 사용자는 등록하고 그 후 서비스에 가입해야 한다. 가입이 인에이블되면, 다양한 키들이 요청에 따라 업데이트된다. 등록 프로세스에서, CS 및 UIM (308) 은 보안 연관과 교섭하고, 사용자와 CS 사이의 보안 연관을 위해 요청되는 등록 키 (RK) 및 다른 파라미터들에 동의한다. 그 후, CS는 RK와 암호화된 비밀 정보를 UIM (318) 에 전송할 수도 있다. RK는 UIM (318) 에서 비밀로서 유지되지만, 다른 파라미터들은 ME (306) 에서 유지될 수도 있다. RK는 소정의 UIM (308) 에 대해 유일하고, 즉, 각 사용자는 상이한 RK에 할당된다. 등록 프로세스 단독으로 HSBS로의 사용자 액세스를 제공하지 않는다.
전술한 바와 같이, 등록 이후에 사용자는 서비스에 가입한다. 가입 프로세스에서, CS는 공통 브로드캐스트 액세스 키 (BAK)의 값을 UIM (308) 으로 전송한다. RK는 UIM (308) 에 특정되지만, BAK는 다중 사용자들에 대한 브로드캐스트 메시지를 암호화하기 위해 사용된다. CS는 MS (300), 구체적으로는, UIM (308) 에 전송하고, RK를 사용하여 암호화된 BAK의 값은 UIM (308) 에 대해 유일하다. UIM (308) 은 RK를 사용하여 암호화된 버전으로부터 원래의 BAK의 값을 복구할 수 있다. 다른 파라미터들과 함께 BAK는 CS와 가입한 사용자들의 그룹 사이의 보안 연관을 형성한다. BAK는 UIM (308) 에서 비밀로서 유지되지만, 보안 연관의 다른 파라미터들은 ME (306) 에서 유지될 수도 있다. 그 후, CS는 SK를 유도하기 위해 UIM (308) 에서 BAK와 결합되는 SK 정보 (SKI) 라 지칭되는 데이터를 브로드캐스트한다. 그 후, UIM (308) 은 SK를 ME (306) 로 전달한다. 이러한 방법으로, CS는 가입한 사용자들의 ME에 SK의 새로운 값들을 효율적으로 할당할 수 있다. SK가 SKI로부터 어떻게 유도되는지의 여러 예들과 SKI가 취할 수도 있는 형태들을 이하 제공한다. 등록 및 가입 프로세스들은 SKI 및 SK가 설명되는 상세한 설명에서 행한다.
등록과 관련하여, 사용자가 소정의 CS와 등록할 때, UIM (308) 및 CS (도시 생략) 는 보안 연관을 설정한다. 즉, UIM (308) 및 CS는 비밀 등록 키 (RK) 에 동의한다. 사용자가 다중 UIM들을 갖는 경우에 이들 UIM들이 CS의 폴리시들에 따라 동일한 RK를 공유할 수도 있지만, RK는 각 UIM (308) 에 대해 유일하다. 이러한 등록은 사용자가 CS에 의해 제공된 브로드캐스트 채널에 가입할 때 발생할 수도 있거나 가입 이전에 발생할 수도 있다. 단일 CS는 다중 브로드캐스트 채널들을 제공할 수도 있다. CS는 모든 채널들에 대해 동일한 RK와 사용자를 연관시키기 위해 선택하거나 사용자에게 각 채널에 대한 등록을 요청하고 상이한 채널들을 통해 상이한 RK들과 동일한 사용자를 연관시킬 수도 있다. 다중 CS들은 동일한 등록 키들을 사용하도록 선택하거나 사용자에게 각 CS에 대한 상이한 RK를 등록 및 얻도록 요청할 수도 있다.
이러한 보안 연관을 설정하는 이들 공통 시나리오들은 1) 3GPP 시스템들에서 사용되는 인증된 키 동의 (AKA) 방법; 2) IPSec에서 사용되는 인터넷 키 교환 (IKE) 방법; 및 3) 전파 브로드캐스트 서비스 제공 (OTASP) 을 포함한다. 각 경우에, UIM 메모리 유닛 (SUMU : 314) 은 본 명세서에서 A-키라 칭하는 비밀 키를 포함한다. 예를 들어, AKA 방법을 사용하면, A-키는 UIM과 신뢰된 제 3 자 (TTP) 에만 공지된 비밀이고, 여기서, TTP는 하나 이상의 엔티티로 이루어질 수도 있다. 통상적으로, TTP는 사용자가 등록된 이동 서비스 제공자이다. CS와 TTP 사이의 모든 통신은 안전하고, CS는 TTP가 브로드캐스트 서비스로의 인증되지 않는 액세스를 돕지않는다고 신뢰한다. 사용자가 등록할 때, CS는 사용자가 서비스에 대한 등록을 소망하고 사용자의 요청의 확인을 제공한다는 것을 TTP에 통지한다. TTP는 A-키 및 등록 키 정보 (RKI) 라 불리는 추가의 데이터로부터 RK를 계산하기 위해 암호기법 해시 함수와 유사한 기능을 사용한다. TTP는 다른 데이터와 함께 안전한 채널을 통해 CS로 RK 및/또는 RKI를 패스한다. CS는 MS (300) 로 RKI를 전송한다. 수신기 회로 (304) 는 UIM (308) 으로 RKI를 패스하고 ME (306) 로 RKI를 패스할 수도 있다. UIM (308) 은 UIM 메모리 유닛 (SUMU : 314) 에 저장된 A-키 및 RKI로부터 RK를 계산한다. RK는 UIM 메모리 유닛 (SUMU : 314) 에 저장되고 ME (306) 에 직접 제공되지 않는다. 또 다른 실시형태들은 RK를 확립하기 위해 IKE 시나리오 또는 어떠한 다른 방법을 사용할 수도 있다. CS와 UIM (308) 사이의 보안 연관의 다른 파라미터들이 또한 교섭되어야 한다. RK는 UIM (308) 에서 비밀로서 유지되지만, 보안 연관의 다른 파라미터들은 ME (306) 에서 유지될 수도 있다. RK를 사용하여 암호화된 IPSec 패킷으로서 BAK가 UIM (308) 에 전송된 예시적인 실시형태에서, CS 및 MS (300) 는 보안 연관을 인덱스하기 위해 사용된 SPI의 값을 교섭하고 이러한 SPI는 SPI_RK로 표기된다.
AKA 방법에 있어서, RK 는 CS, UIM, 및 TTP 사이에 공유되는 비밀이다. 따라서, 여기에 사용되는 것과 같이, AKA 방법은 CS 와 UIM 사이의 임의의 보안 연관이 TTP 를 함축적으로 포함하는 것을 의미한다. 어떤 보안 연관에서 TTP 를 포함하는 것은, CS 가 브로드캐스트 채널에 대한 권한을 부여받지 않은 액세스를 TTP 가 돕지 않도록 믿는 것과 같이, 보안의 브리치 (breach) 로 생각되지 않는다. 상기에서 설명한 것과 같이, 만약 키가 ME (306) 과 공유된다면, 그 키를 자주 변경하는 것이 바람직하다. 이것은 메모리 저장 유닛 MEM (310) 에 저장된 정보를 액세스하고 제어되거나 또는 부분적으로 제어된 서비스에 대한 액세스를 허용하는 비-가입자 액세스의 위험 때문이다. 예를 들어, ME (306) 은 메모리 저장 유닛 MEM (310) 에서 브로드캐스트 내용을 해독하는데 사용되는 키 정보인, SK 를 저장한다. CS 는 가입 사용자가 SK 를 계산할 수 있도록 충분한 정보를 전송한다. 만약 가입 사용자의 ME (306) 가 이러한 정보로부터 SK 를 계산할 수 있다면, SK 를 계산하기 위해 요구되는 추가적인 정보는 비밀이 될 수 없다. 이러한 경우, 비-가입 사용자의 ME (306) 은 이러한 정보로부터 또한 SK 를 계산할 수 있다고 가정한다. 따라서, SK 의 값은, CS 와 SUMU (314) 와 공유되는 비밀 키를 이용하여, SUPU (316) 에서 계산되어야만 한다. CS 와 SUMU (314) 는 RK 의 값을 공유하며, 그러나 각각의 사용자는 RK 의 고유값을 갖는다. CS 가 RK 의 모든 값을 가지고 SK 를 암호화하고 이러한 암호화한 값을 각각의 가입 사용자에게 송신하는데 시간이 불충분하다.
가입에 대하여, 비밀 정보 SK 의 능률적인 분배를 보장하기 위하여, CS 는 공통의 브로드캐스트 액세스 키 (BAK) 를 각각의 가입자 UIM (308) 에게 주기적으로 분배한다. 각각의 가입자에 대하여, CS 는 대응하는 RK 를 이용하여 BAK 를 암호화하여 BAKI 정보 (BAKI) 라고 불리는 값을 획득한다. CS 는 대응하는 BAKI 를 가입 사용자의 MS (300) 으로 전송한다. 예를 들어, BAK 는 각각의 MS 에 대응하여 RK 를 이용하여 암호화된 IP 패킷으로 송신될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 RK 를 키로 사용하여 암호화된 BAK 를 포함하는 IPSec 패킷이다. RK 는 사용자마다의 키이고, CS 는 BAK 를 각각의 가입자에게 개별적으로 송신한다; 따라서, BAK 는 브로드캐스트 채널에 걸쳐 송신되지 않는다. MS (300) 는 BAKI 를 UIM (308) 로 전달한다. SUPU (316) 은 SUMU (314) 및 BAKI 값에 저장된 RK 값을 이용하여 BAK 를 저장한다. BAK 의 값은 그 후 SUMU 에 저장된다. 예시적인 실시형태에서, BAKI 는 RK 를 포함하는 보안 연관에 대응하는 SPI_RK 를 나타내는 SPI 값을 포함한다. MS (300) 는, IPSec 패킷이 이 보안 연관에 따라 해독될 때, UIM (308) 는 페이로드를 해독할 수 있다는 것을 안다. 따라서, MS (300) 가 이러한 보안 연관에 따라 암호화되는 IPSec 를 수신한다면, MS (300) 는 BAKI 를 UIM (308) 로 전송하고, UIM (308) 에게 RK 를 사용하여 페이로드를 해독하라고 지시한다.
BAK 를 업데이트하는 주기는, CS 가 많은 오버헤드가 발생하지 않으면서, 각각의 가입자에게 개별적으로 BAK 를 보내도록 허용하도록, 충분한 것이 바람직하다. ME (306) 는 오랜 시간동안 비밀을 유지하도록 신뢰되지 않기 때문에, UIM (308) 은 BAK 를 ME (306) 으로 제공하지 않는다. CS 와 가입자의 그룹 사이의 보안 연관의 다른 파라미터는 또한 교섭되어야만 한다. 일 실시형태에서, 이러한 파라미터는 고정되고, 반면에 또 다른 실시형태에서는, 이러한 파라미터는 BAKI 의 부분으로서 MS 에 전송될 수 있다. BAK 는 UIM (308) 에 비밀로서 보관될 수 있는 반면에, 보안 연관의 다른 파라미터들은 ME (306) 에 보관된다. 일 실시형태에서, SK 가 BAK 를 이용하여 암호화된 IPSec 로서 MS (300) 로 전송될 때, CS 는 가입자에게 보안 연관을 인덱스하는데 사용되는 SPI 를 제공하며, 이러한 SPI 는 SPI_BAK 로 표시된다.
다음의 패러그래프는 성공적인 가입 프로세스을 따라 SK 가 업데이트 되는 방법을 설명한다. BAK 를 업데이트하기 위한 각각의 주기 안에서, 쇼트-텀 간격이 SK 가 브로드캐스트 채널 상에 분배되는 동안 제공된다. CS 는 암호화 기능을 이용하여 SK 및 SKI (SK 정보) 의 두 가지 값을 결정하여 SK 는 BAK 및 SKI 로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, SKI 는 BAK 를 키로 사용하는 SK 의 암호가 될 수 있다. 일 실시형태에서, SKI 는 페이로드가 BAK 를 키로 사용하여 암호화된 SK 값을 포함하는 IPSec 패킷이다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, SK 는 암호 해쉬 함수를 블록 SKI 및 BAK 의 연쇄 (concatenation) 에 적용하는 결과일 수 있다. CS 는 SK 의 값이 미리 예측될 수 없다는 것을 이상적으로 확신한다. 만약 SK 가 미리 예측될 수 있다면, 그 후 예를 들어, 비합법적인 액세싱 존재와 같은 공격자가 SK 의 예측된 값을 비-가입 사용자들에게 보낼 수 있다.
예를 들어, SK 의 N 개의 값들이 24 시간 주기에 걸쳐 사용될 수 있다고 가정하자. 만약 SK 가 100 % 의 정확성으로 예측된다면, 공격자는 UIM 이 N 키들을 계산하도록 단지 요청하는 것이 필요하다. 그 후 공격자는 N 키들이 비-가입 사용자에게 사용될 수 있도록 만든다. 비-가입 사용자들은 매일 시작할 때 키를 다운로드할 수 있고, 적은 비용 또는 적은 불편함으로 HSBS 서비스를 액세스할 수 있다. 만약 공격자들이 SK 를 단지 50 % 으로의 정확성으로 예측할 수 있다면, 그 후 공격자들은 대략 2N 개의 키들을 보내는 것이 필요하다. 예측의 정확성이 감소할수록, 공격자에 의해 발생할 키들의 수는 증가한다. 공격자는, 예측을 발생하고, 저장하고, 분배하는 비용이 비합법적인 액세스를 제공하는 이익을 능가한다는 것을 확신시킴으로써, 예측이 SK 에 분배되지 않도록 단념시켜질 수 있다. 공격자는, 공격자에 의한 어떠한 예측의 정확성이 충분히 작아서 따라서, 공격자가 발생할 키들의 수가 비합법적인 액세스가 이익을 능가하도록 제공되는 비용의 지점까지 증가한다는 것을 확신시킴으로써 낙담할 수 있다. 따라서, SK 를 발생하는 어떠한 스킴도 공격자의 최상의 예측이 충분히 작은 정확성을 가지고 있다는 것을 이상적으로 확실하게 한다. 즉, SK 의 계산이 작은 정확성에 앞서 오직 예측될 수 있는 어떤 랜덤 값을 포함하여야 한다는 것을 의미한다.
SK 가 암호화 된 형식인 실시형태에서, CS 는 랜덤 또는 이상-랜덤 함수를 사용하여 SK 를 선택할 수 있다. 또 SK 를 SKI 및 BAK 에 크립토그래픽 함수를 적용하여 이끌어낼 수 있는 다른 실시형태에서, SKI 를 형성할 때, CS 는 예측할 수 없는 값을 도입한다. SKI 의 어떤 부분은 예측될 수 있다. 예를 들어, SKI 의 부분은 이러한 SKI가 유효한 시간동안 시스템으로부터 도출될 수도 있다. SKI_PREDICT 로 표시되는 이러한 부분은, 브로드캐스트 서비스의 부분으로서 MS (300) 로 송신될 수 없다. SKI 의 나머지, SKI_RANDOM 은 예측할 수 없다. 즉, SK_RANDOM 은 낮은 정확성으로 예측된다. SKI_RANDOM 은 브로드캐스트 서비스의 일부분으로 MS (300) 에 송신된다. MS (300) 은 SKI_PREDICT 및 SKI_RANDOM 으로부터 SKI 를 재건설하고, SKI 를 UIM (308) 에게 제공한다. SKI 는 UIM (308) 안에서 재건설될 수 있다. SKI 의 값은 각각의 새로운 SK 마다 변한다. 따라서, SKI_PREDICT 및/또는 SKI_RANDOM 중의 하나는 새로운 SK 를 계산할 때 변한다.
CS 는 브로드캐스트 송신을 위해 SKI_RANDOM 을 BS 에 전송한다. BS 는 안테나 (302) 에 의해 탐지되고 수신 회로 (304) 로 보내지는 SKI_RANDOM 을 브로드 캐스트한다. 수신 회로 (304) 는 SKI_RANDOM 을 MS (300) 에게 제공하며, MS (300) 은 SKI 를 재건설한다. MS (300) 은 SKI 를 UIM (308) 에 제공하며, UIM (308) 은 SUMU (314) 에 저장돤 BAK 를 이용하여 SK 를 획득한다. 그 후, SK 는 UIM (308) 에 의해 ME (306) 으로 제공된다. ME (306) 은 SK 를 메모리 저장 유닛, MEM (310) 에 저장한다. ME (306) 은 SK 를 이용하여 CS 로부터 수신된 브로드캐스트 송신을 해독한다.
CS 및 BS 는 SKI-RANDOM 이 송신될 때에 대한 어떤 기준에서 일치한다. CS 는 각각의 SK 에서 SK 를 자주 변경하여 고유의 금전 값을 감소시키도록 바랄 수 있다. 이러한 상황에서, SKI_RANDOM 을 변경하는 욕구는 사용할 수 있는 대역폭을 최적화하는 것에 대해 균형이 맞추어진다. 몇몇 예시적인 실시형태에서, SKI_RANDOM 은 암호화된 컨텐츠로 보내진다. 이것은 MS (300) 이 SK 를 발생하고 즉시 해독을 시작하는 것을 허용한다. 많은 상황에서, 이것은 대역폭을 소비할 것이다. 예외적으로는 SKI_RANDOM 이 통신의 파라미터로서 전송되는 스킴이 있다. 예를 들어, IPSec 의 SPI 는 변경되도록 허용되고, 하기에 상술할 바와 같이, SKI_RANDOM 값을 포함하도록 개발될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, SKI_RANDOM 은 암호화된 컨텐츠로부터 개별적으로 보내진다. SKI_RANDOM 은 브로드캐스트 채널을 제외한 채널상으로 심지어 송신될 수도 있다. 사용자가 브로드캐스트 채널로 "동조" 할 때, 수신 회로 (304) 는 "제어 채널" 로부터 브로드캐스트 채널을 로케이팅할 정보를 획득한다. 사용자가 브로드캐스트 채널로 "동조" 할 때, 빠른 액세스를 허용하는 것이 바람직하다. 이것은 ME (306) 이 짧은 시간 안에 SKI 를 획득하도록 요구한다. ME (306) 은 이미 SKI_PREDICT 를 알 수도 있으나, 그러나, BS 는 SKI_RANDOM 을 이러한 짧은 시간 안에 ME (300) 으로 제공하여야 한다. 예를 들어, BS 는, 브로드캐스트 채널을 로케이팅할 정보와 함께, 제어 채널 상에 SKI_RANDOM 을 자주 송신할 수 있거나 또는 브로드캐스트 채널상에 SKI_RANDOM 을 자주 송신할 수 있다. BS 가 자주 SKI_RANDOM 을 "리프레쉬" 하면 할 수록, MS (300) 은 브로드캐스트 메시지를 더욱 더 빨리 액세스 할 수 있다. SKI_RANDOM 데이터를 리프레쉬 하기 위한 욕구는, SKI_RANDOM 데이터를 너무 자주 송신하는 것은 제어 채널 또는 브로드캐스트 채널에 허용할 수 없는 양의 대역폭을 이용할 수 있기 때문에, 사용할수 있는 대역폭에 대하여 균형이 맞추어진다.
어떤 상황에서는, CS 는 SKI_PREDICT 및 SKI_RANDOM 의 값을 이용하도록 선택할 수 있고 둘 모두 생산된 SK 값마다 변한다. 다른 상황에서, CS 는 SKI_RANDOM 이 변하는 시간의 수를 감소시키는 것을 희망하여, MS (300) 은 SKI_RANDOM 을 너무 자주 획득할 필요가 없다. 예를 들어, 만약에 사용자가 다수의 HSBS 채널 사이에서 자주 바뀐다면, 만약 사용자가 다른 채널로 턴하는 동안에 5 분 후에 SKI_RANDOM 의 값이 변경되지 않는다면, 그것이 더 낫다. 만약 SKI_RANDOM 이 그 때 바뀐다면, 사용자는 SKI_RANDOM 의 새로운 값이 브로드캐스트될 때까지 기다려야만 할 것이며, 만약 SKI_RANDOM 이 가능한 한 길게 일정하게 유지된다면 그러한 스킴은 더욱 더 "사용자 친화적" 이라 할 것이다. CS가 SK 를 변경할 때마다 변경할 SKI_PREDICT 에 대한 값을 사용함으로써, CS 는 SKI_RANDOM 값의 일생동안 SK 의 다양한 값을 이용하길 희망할 수 있다. 하나의 예는 시스템 시간을 이용한다; 그러나, 시스템 시간을 이용하는 것은 동기와 관계되는 추가적인 문제를 도입한다.
암호화와 브로드 컨텐츠의 송신과 관련하여, CS 는 현재 SK 를 이용하여 브로드캐스트 컨텐츠를 암호화한다. 예시적인 실시형태는 AES (Advanced Encryption Standard) 사이퍼 알고리즘과 같은 암호화 알고리즘을 이용한다. 예시적인 실시형태에서, 암호화된 컨텐츠는 하기에서 설명할 캡슐화 보안 페이로드 (ESP; Encapsulating Security Payload) 송신 모드에 따라 IPsec 에 의해 송신된다. IPsec 패킷은 또한 ME (306) 이 현재의 SK 를 이용하여 수신된 브로드캐스트 컨텐츠를 해독할 SPI 값을 포함한다. 암호화된 컨텐츠는 브로드캐스트 채널을 통해 보내진다.
수신 회로 (304) 는 RKI 및 RAKI 를 UIM (308) 로 직접 제공한다. 또한, 만약 CS 가 SKI_RANDOM 및 SKI_PREDICT 로부터 SK 를 계산한다면, 그 후 수신 회로 (304) 는 SKI_RANDOM 을 SKI_PREDICT 와 결합하여 SKI 를 획득하는 MS (300) 의 적당한 부분에 제공한다. 일 실시형태에서, SKI 암호화된 메시지에 부착되고 ME (306) 에 의해 추출된다. SKI 는 MS (300) 의 관련된 부분에 의해 UMI (308) 에 제공된다. UIM (308) 은 RKI 및 A-키로부터 RK 를 계산하고, RK 를 이용하여 BAKI 를 해독하여 BAK 를 억으며, SKI 및 BAK 를 이용하여 SK 를 계산하고, ME (306) 에 의해 사용되기 위한 SK 를 발생한다. ME (306) 은 SK 를 이용하는 브로드캐스트 컨텐츠를 해독한다. 예시적인 실시형태의 UIM (308) 은 실시간으로 브로드캐스트 컨텐츠를 해독하는데 충분한 힘이 없을 수가 있으며, 따라서, SK 는 브로드캐스트를 해독하기 위하여 ME (306) 으로 보내진다.
도 5b 는 예시적인 실시형태에 따라, RK, BAK 및 SK 를 포함하여, 키들의 송신 및 처리를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 등록에서, MS (300) 은 RK 정보 (RKI) 를 수신하고, 그것을 UIM (308) 에게 보내며, SUPU (316) 은 RKI 및 A-키를 이용하여 RK 를 계산하고, RK 를 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장한다. MS (300) 은 UIM (308) 에 특별한 RK 값을 이용하여 암호화된 BAK 를 포함하는 BAK 정보 (BAKI) 를 주기적으로 수신한다. 암호화된 BAKI 는 SUPU (316) 에 의해 해독되어 BAK 를 회복시키며, 그것은 UIM 메모리 저장 SUMU (314) 에 저장된다. MS (300) 은 더욱 주기적으로 SKI 를 획득한다. 몇몇 예시적인 실시형태에서, MS (300) 은 SKI_PREDICT 와 결합하여 SKI 를 형성하는 SKI_RANDOM 을 수신한다. SUPU (316) 은 SKI 및 BAK 로부터 SK 를 계산한다. SK 는 브로드캐스트 컨텐츠의 해독화를 위해 ME (306) 에 제공된다.
예시적인 실시형태에서, CS 키들은 반드시 암호화되는 것은 아니며 MS 에 송신된다; CS 는 또 다른 방법을 사용할 수도 있다. 각각의 MS 에 송신되는 CS 에 의해 발생하는 키 정보는 MS 가 키를 계산할 수 있는 충분한 정보를 제공한다. 도 6 의 시스템 (350) 에 나타낸 바와 같이, RK 는 CS 에 의해 발생되나, 그러나 RK 정보 (RKI) 는 MS 로 송신된다. CS 는 UIM 이 RK 를 도출하도록 충분한 정보를 전송하고, 소정의 함수가 RK 를 CS 로부터 송신된 정보로부터 도출하는데 사용된다. RKI 는 MS 가 d1 으로 표시된 소정의 공개 함수를 이용하여 A-키 및 시스템 타임과 같은 다른 값으로부터 원래 RK 를 결정하는데 충분한 정보를 포함하며,
여기서, RK = d1 (A-key,RKI) 이다. (3)
예시적인 실시형태에서, 함수 d1 은 암호화형 함수를 정의한다. 일 실시형태에 따라서, RK 는,
RK=SKA'(A-key∥RKI) (4)
로 결정되며, 여기서, "∥" 은 A-key 및 RKI 를 포함하는 블록의 연쇄를 표시하고, SHA'(X) 는 입력 X 로 주어지는 Secure Hash Algorithm (SHA-1) 의 출력의 마지막 128 비트를 표시한다. 또 다른 실시형태에서, RK 는,
RK = AES(A-key,RKI) (5)
로 결정되며, 여기서, AES(X,Y) 는 128 비트의 A-키를 이용하는 128 비트 블록 RKI 의 암호화를 나타낸다. AKA 프로토콜에 기초하는 또 다른 실시형태에서는, RK 는 키 발생 함수 f3 의 출력 3GPP 로 결정되며, RKI 는 RAND 의 값 및 표준으로 정의된 AMF 및 SQN 의 적당한 값을 포함한다.
다른 RK 값을 가지고 있는 다수의 사용자들이 똑같은 BAK 값을 계산하여야 하기 때문에, BAK 는 다른 방법으로 취급된다. CS 는 BAK 를 결정하기 위한 어떠한 기술을 사용할 수 있다. 그러나, 특별한 UIM (308) 과 연관된 BAKI 의 값은 UIM (308) 에 연관된 유일한 RK 하에서 BAK 의 암호화가 되어야 한다. SUPU (316) 는,
BAK = d2(BAKI, RK) (6)
에 따른, d2 로 표시된 함수에 따라 SUMU (314) 에 저장된 RK 를 이용하여 BAKI 를 해독한다.
또 다른 실시형태에서, CS 는 RK 를 이용하여 해독화 프로세스을 BAK 에 적용하여 BAKI 를 계산하고, SUPU (316) 은 RK 를 이용하여 해독화 프로세스을 BAKI 에 적용하여 BAK 를 획득한다. 이것은 BAK 를 암호화하는 CS 및 BAKI 를 해독하는 SUPU (316) 과 동일하게 여겨진다. 또다른 실시형태는 도 6 에 나타낸 것들에 추가하거나 또는 교체하여, 소정의 개수의 키 결합을 구현할 수 있다.
SK 는 유사한 방법으로 RK 로 취급된다. 어떤 실시형태에서, SKI 는 먼저 SKI_PREDICT 및 SKI_RANDOM 으로부터 도출되며, SKI_RANDOM 은 CS 에서 MS 로 송신되는 정보이다. 따라서, d3 이라고 표시된 소정의 함수는,
SK = d3(BAK,SKI) (7)
에 따라, (SUMU 314 에 저장되어 있는) SKI 및 BAK 로부터 SK 를 도출하는데 사용된다.
일 실시형태에서, 함수 d3 는 암호화형 함수를 정의한다. 예시적인 실시형태에서, SK 는,
SK=SHA(BAK∥SKI) (8)
로 계산되는 반면에, 반면에 다른 실시형태에서, SK 는,
SK=AES(BAK,SKI) (9)
로 계산된다.
브로드캐스트 메시지에 보안을 제공하는 방법은 도 7a 내지 7d 에 도시되어 있다. 도 7a 는 등록 프로세스 (400) 을 도시하고 있고, 가입자는 단계 (402) 에서 CS 와 등록을 교섭한다. 단계 (404) 에서의 등록은 UIM 에게 유일한 RK 를 제공한다. UIM 은 단계 (406) 에서 RK 를 Secure Memory UNIT (SUMU) 안에 저장한다. 도 7b 는 CS 와 MS 사이에서의 가입 프로세스 (420) 을 나타낸다. 단계 (422) 에서, CS 는 BAK 기간 T1 동안 BAK 를 발생한다. BAK 는 BAK 시간 T1 에 걸쳐 유효하고, BAK 는 주기적으로 업데이트된다. 단계 (424) 에서 CS 는 UIM 이 BAK 시간 T1 동안 브로드캐스트 컨텐츠 (BC) 에 액세스를 할 수 있도록 한다. 단계 (426) 에서, CS 는 각각의 가입자에 대한 각각의 개별적인 RK 를 이용하여 BAK 를 암호화한다. 암호화된 BAK 는 BAKI 로서 지칭된다. 그 후, 단계 (428) 에서 CS 는 BAKI 를 UIM 으로 송신한다. 단계 (430) 에서 UIM 은 BAKI 를 수신하고 RK 를 이용하여 해독을 수행한다. 해독된 BAKI 는 원래 발생된 BAK 가 된다. 단계 (432) 에서 UIM 은 BAK 를 SUMN 으로 저장한다.
사용자가 특별한 BAK 업데이트 간격를 위한 브로드캐스트 서비스에 가입할 때, CS 는 적당한 정보 BAKI 를 전송하고, BAKI 는 RK 와 암호화된 BAK 에 대응한다. 이것은 BAK 업데이트 기간의 시작 이전에 전형적으로 발생하거나 또는 MS 가 BAK 업데이트 기간 동안 브로드캐스트 채널로 튜닝될 때 전형적으로 발생한다. 이것은 다양한 기준에 따라 MS 또는 CS 에 의해 초기화될 수 있다. 다수의 BAKI 는 송신되고, 동시에 해독될 수 있다.
BAK 업데이트 기간의 만료가 임박할 때, 만약 MS 가 다음 BAK 업그레이드 기간동안 가입한다면, MS 는 CS 로부터 업데이트된 BAK 를 요구할 수 있다. 또다른 실시형태에서, 제 1 타이머 t1 은 CS 에 의해 사용되고, 타이머가 만료될 때, 즉, BAK 업데이트 기간이 만족할 때, CS 는 BAK 를 송신한다. CS 는 원래 의도했던 것보다 더 일찍 BAK 의 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 만약 현재 BAK 의 값이 공개적으로 노출된다면, 이것을 바람직할 수 있다.
사용자가 BAK 업데이트 기간 동안에 BAK 를 수신하는 것은 가능하며, 예를 들어 BAK 업데이트가 달마다 수행될 때, 가입자는 그 서비스를 중간 달에 참여한다. 또한, BAK 및 SK 업데이트에 대한 기간은 동기화될 수 있어, 모든 가입자가 주어진 시간에 업데이트될 수 있다.
도 8a 는 예시적인 실시형태에 따른 무선 통신 시스템 (500) 에서의 등록 프로세스을 나타낸다. CS (502) 는 각각의 가입자, 즉 MS (512) 와 협상하여, 특별한 RK 를 각각의 가입자에 발생한다. RK 는 각각의 MS 의 UIM 안에서 SUMU 유닛으로 제공된다. 나타낸 바와 같이, CS (502) 는 UIM1 (512) 내의 SUMU1 (510) 에 저장되는 RK1 을 발생한다. 이와 유사하게, CS (502) 는 각각 UIM2 (522) 내의 SUMU2 (520) 및 UIMN (532) 내의 SUMUN (530) 에 저장되는 RK1 및 RKN 을 생성한다.
도 8b 는 시스템 (500) 에서의 가입 프로세스를 나타낸다. CS (502) 는 다수의 인코더 (504) 를 더 포함한다. 각각의 인코더 (504) 는 유일한 RK 중의 하나 및 CS (502) 에서 발생하는 BAK 값을 수신한다. 각각의 인코더 (5040 의 출력은 가입자를 위해 특별히 인코딩되는 BAKI 이다. BAKI 는 UIM1 (512) 와 같은 각각의 MS 의 UIM 에서 수신된다. 각각의 UIM 은 , UIM1 (512) 의 SUPU1 (514) 및 SUMU1 (510) 와 같은 SUPU 및 SUMU 를 포함한다. SUPU 는 UIM 의 RK 의 응용으로 BAK 를 회복하는 디코더 (516) 과 같은 디코더를 포함한다. 프로세스은 각각의 가입자에게서 반복된다.
도 8d 는 가입과 가입 후의 BC 프로세스를 나타낸다. CS (502) 는 현재 SK 를 이용하는 BC 를 인코딩하여 EBC 를 발생하는 인코더 (560) 을 포함한다. 이 EBC 는 그 후 가입자에게 송신된다. 각각의 MS 는 BC 를 SK 를 사용하여 EBC 로부터 추출하는, 인코더 (544) 와 같은 인코더를 포함한다.
다음의 설명은 SK 및 브로드캐스트 컨텐츠를 업데이트하는데 사용될 수 있는 4 개의 예시적인 실시형태를 고려한다. 제 1 실시형태에서, SK 는 BAK 및 브로드캐스트 컨텐츠를 포함하는 IPSec 의 헤더에 있는 SPI 값에서부터 도출된다. 제 2 실시형태에서, SK 는 BAK, RAND 로 표시되는 브로드캐스트 랜덤 값 및 브로드캐스트 컨텐츠를 포함하는 IPSec 의 헤더에 있는 SPI 값에서부터 도출된다. 제 3 실시형태에서, SK 는 BAK, 시스템 시간 및 SK_RAND 로 표시되는 브로드캐스트 랜덤 값에서부터 도출된다. 제 4 실시형태에서, SK 는 BAK 를 이용하여 암호화된 IPSec 패킷으로서 보내진다. 또한 또다른 실시형태는 SK 를 상기 리스트된 실시형태의 결합으로 제공할 수 있으며, 또는 SK 를 MS 에게 제공하는 또 다른 기술을 사용하는 것은 브로드캐스트 서비스에 권한이 없는 액세스를 방지하는데 종종 충분하다.
쇼트-텀 키 (SK) 는 브로드캐스트 컨텐츠를 암호화하고 해독하는데 사용되고 메모리에 저장되기 때문에, 그것은 권한이 없는 액세스에 취약하고, SK 는 자주 전형적으로 바뀐다. 다음의 4 가지 목적, 1) 최근에 브로드캐스트로 튜닝된 기지국에 대하여, SK 업데이트 대기 시간 또는 블랙아웃 기간을 최소화하는 것; 2) SK 값을 업데이트 하는 데 사용하는 대역폭의 양을 최소화시키는 것; 3) 보안 레벨을 증가시키는 것; 및 4) SK 가 IPSec 와 함께 통합할 수 있도록 하는 편함을 증가시키는 것을 균형을 맞추면서, 자주 SK 를 변경할 방법에 관한 문제가 존재한다. 자주 발생하는 업데이트는 블랙아웃 기간을 감소시킬 수 있으나 자주 발생하는 업데이트를 전송하기 위해서는 더욱 많은 대역폭을 요구하는 것을 감수해야 한다.
하나의 해결책이 어떠한 추가적인 대역폭을 사용함이 없이, 각각의 암호화된 브로드캐스트 컨텐츠 패킷에서 SK 업데이트를 수행하는 충분한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. 따라서, 블랙아웃 기간은 추가적인 대역폭의 요구를 필연적으로 수반하지 않고 최소화될 수 있다. SK 업데이트를 실행하는 여기에 설명되는 4 개의 실시형태는 다양한 장점과 단점이 있다. 모든 4 개의 실시형태는 충분하게 안전한 방법을 제공한다. 제 1 실시형태는 블랙 아웃 기간을 제거하고 SK 값을 업데이트 하기 위한 추가적인 대역폭을 사용하지 않는다. 다른 실시형태는 높은 사용 시간 동안 블랙아웃 기간을 발생할 수 있다. 제 1 실시형태는 IPSec 와 또한 쉽게 통합될 수 있다.
SK 업데이트를 수행하기 위한 제 1 실시형태에 따라서, 상기 언급한 문제들은, 주어진 IPSec 를 암호화하는 SK 를 ESP 헤더에 있는 브로드캐스트 액세스 키 (BAK) 및 SPI 의 함수로 정의하여 해결된다. 이러한 방법으로, SK 를 개별적인 스트림으로 제공하는 것 보다 오히려, SK 는 컨텐츠 스트림으로부터 계산된다. MS 가 이미 상기에서 설명한 BAK 를 수신하였다면, MS 는 각각의 컨텐츠 패킷에 대하여 어떤 추가적인 SK 업데이트 정보를 기다릴 필요 없이 SK 를 즉시 계산할 수 있다. 이것은 새로운 브로드캐스트 리시피언트에 대한 SK 업데이트 대기 시간을 효과적으로 없애준다. MS 가 컨텐츠 패킷을 수신하자마자, MS 는 즉시 SK 를 결정하고 컨텐츠를 해독할 수 있다.
MS 에서 SK 를 계산하기 하도록 충분한 정보가 IPSec 패킷에 제공된다. IPSec 패킷은 캡슐화 보안 페이로드 (ESP; IP Eecapsulatung Security Payload) 를 이용하고, 언급한 것과 마찬가지로, 1995 년 8 월 R. Atkinson 에 의한 "IP Eecapsulatung Security Payload (ESP)" 로 제목이 붙은 RCF 1827 에 상술되어 있다. ESP 는 IP 데이터그램에 완전함과 비밀을 제공하는 메커니즘이다. 어떠한 환경에서, 그것은 IP 데이터그램에 인증을 또한 제공할 수 있다. 도 9a 는 실시형태에 따라, IP 헤더 (602), ESP 헤더 (604), ESP 헤더 (604), 및 페이로드 (606) 을 포함하는 IPSec 패킷 (600) 을 나타낸다. ESP 는 IP 헤더 다음이나 마지막 운송-층 프로토콜 전이든 어떠한 곳에 나타날 수 있다. 일반적으로, ESP 는 암호화된 데이터가 따라오는 비암호화된 헤더로 구성되어 있다.
ESP 헤더 필드 (604) 는, SPI 로 참조되는, 보안 연관 식별자를 포함한다. 상기에서 설명한 제 1 실시형태에 따라, 브로드캐스트 컨텐츠를 포함하는 IPSec 패킷은 SPI_SK 라고 이름이 붙여진, SK 와 관련된 SPI 를 포함한다. 도 9b 는 대응하는 32-비트 SPI_SK (610) 의 포맷을 나타낸다. SPI_SK (610) 은 SPI_RAND (612) 및 BAK_ID (614) 의 두 개의 부분으로 분해된다. SPI_RAND (612) 는 정적으로 랜덤인 랜덤 수이고, 또한 암호화하는데 사용하는 SK 를 게산하며 대응하는 브로드캐스트 컨텐츠 또는 페이로드를 해독한다. SPI_RAND 파라미터는 컨텐츠 서버 (CS) 가 SPI_RAND 값을 변경함으로써 컨텐츠에 대한 유효한 SK 값을 자주 변화시키고, 따라서 SK 값을 즉시 계산하기위해 필요한 MS 파라미터를 제공한다. 또한, SPI_RAND 는 상기에서 설명한 SKI_RANDOM 의 역할을 수행한다. 랜덤한 SPI_RAND 은 공격자가 높은 정확성를 가지고 SK 값을 예측하지 못하게 하는 것을 보장한다. SPI 는 이미 IPSec 암호화된 패킷 안의 표준 파라미터이기 때문에, 즉 ESP 에 대해 상술되었기 때문에, 본 실시형태는, SK 를 분리된 스트림으로 송신하는 것과 전형적으로 관련된 추가적인 대역폭을 발생시키지 않는다. BAK_ID 는 SK 값의 계산을 위해 사용하는 BAK_ID 값을 나타낸다. 일 실시형태에서, BAK_ID 는 4 개의 비트 태그이며, 각각의 태그는 BAK 값과 연관되어 있다. MS 가 가입을 수행할 때, MS 는 각각의 수신된 BAK_ID 및 메모리 저장 유닛에 있는 대응하는 BAK 값을 저장한다. 일 실시형태에 따라 MS 는 각각의 대응하는 BAK_ID(s) 와 식별되는 BAK 를 저장하기 위한 룩 업 테이블(LUT) 을 포함한다. BAK LUT 는 UIM 의 보안 메모리에 저장된다.
도 9d 는 BAK LUT (630) 을 나타낸다. LUT (630) 의 각각의 엔트리는 BAK_ID, 대응하는 BAK 값, 및 결합의 유효성의 만료를 나타낸다. 만료는 BAK_ID 값의 작은 넘버 때문에 도입된다. 또 다른 실시형태는 BAK LUT 의 만료 값의 사용을 피할 수 있다. 일 실시형태에서, 단지 BAK_ID 의 16 개의 값이 사용된다. 만약, 새로운 BAK 가 매 달마다 발해지면, BAK_ID 의 값은 16 달 후에 반복하여야만 한다. 그 때, 어느 BAK 값이 유효한지에 대한 혼란이 있을 수 있다. 만료는 새로운 엔트리가 만료된 엔트리를 대체한 후 타임-아웃 기간을 제공한다. BAK LUT 는 BAK 의 하나의 값 이상을 저장할 필요가 있다. 이것에 대한 하나의 이유는 , BAK 값들이 유효하기 전에, CS 는 BAK 값들을 MS 에 보내는 것을 희망하기 때문이다. 또한, CS 는 그 때 유효한 다수의 BAK 값들을 갖는 것을 희망할 수 있고, 다른 BAK 값들은 다른 SK 값들을 계산하는데 사용될 수 있다. 만약 BAK LUT 가 BAK_ID 에 대응하는 현재의 BAK 를 포함하지 않는다면, 그 후 MS 는 유효한 BAK 를 리트리브 위한 가입을 수행할 수도 있다.
SPI_SK 로부터 SPI_RAND 및 BAK_ID 를 추출하고, BAK_ID 에 대응하는 BAK 를 리트리브 한 후에, UIM 은 크립토그래픽 함수 g :
SK = g(BAK, SPI_RAND) (10)
를 이용하여 BAK 및 SPI_RAND 로부터 SK 값을 계산한다.
일 실시형태에서, 함수 g(BAK, SPI_RAND) 는, 키 :
SK = AES(BAK, SPI_RAND) (11)
로서 BAK 와 AES 암호화 알고리즘에 따라 128-비트 비트에 0 과 함께 더해진, SPI_RAND 의 암호에 대응한다.
또 다른 실시형태에서, 함수 g(BAK, SPI_RAND) 는 BAK 및 SPI_RAND 의 연쇄 : SK=SHA(BAK, SPI_RAND) (12)
에 적용된 SHA-1 의 출력의 128 최하위 비트를 계산하는데 대응된다.
이러한 방법으로, UIM 이 MS 에 의해 수신된 각각의 패킷에 대하여 SK 값을 계산할 필요가 없다. MS 는 각각의 SPI_SK 값을 대응하는 SK 값과 함께, 룩 업 테이블 (LUT) 과 같은 메모리 저장 유닛에 저장한다. MS 는 SPI_SK 및 SK 값들을 보안 연관으로 보안 연관 데이터베이스 (SAD) 에 저장한다: MS 가 다른 응용에 대해 요구되는 전형적인 보안 연관을 저장하는 LUT. 보안 연관은 목적지 주소 및 SPI 에 따라 인덱스된다. 새로운 SK 가 SPI_SK 의 새로운 값으로부터 발생될 때, 오래된 보안 연관은 SPI_SK 및 SK 의 새로운 값을 포함하는 새로운 보안 연관에 의해 교체된다. 또 다른 방법으로, MS 는 각각의 브로드캐스트 채널에 할당된 SK_LUT 와 함께, SPI_SK 및 SK 값을 SK_LUT 안에 저장한다. 도 9c 는 SK LUT (620) 을 나타낸다. LUT (620) 의 각각의 엔트리는 SPI_SK 및 대응하는 SK 값을 식별한다. MS 가 브로드캐스트 컨텐츠 패킷을 수신할 때, MS 는 먼저 SAD 또는 SK LUT 가 테이블이 수신된 패킷의 SPI 와 동일한 SPI_SK 값을 포함하는 것을 아는 것을 체크한다. 만약 테이블이 그러한 값을 포함한다면, 그 후 ME 는 이 값을 사용하지만 만약 그렇지 않다면 UIM 은 SK 의 새로운 값을 계산한다. CS 는 또한 BAK LUT, SAD 또는 SK_LUT 를 또한 가질 수 있다.
도 10 및 11 은 SK 업데이트를 수행하기 위한 일 실시형태를 나타낸다. 도 10 은 CS 의 동작 방법 (700) 을 나타낸다. 단계 (702) 에서 각각의 IP 패킷에 대하여, CS 는 SK 를 도출하는데 사용될 BAK 를 결정하고, BAK 에 대응하는 BNAK_ID 를 결정한다. BAK_ID 는 다수의 BAK 값 사이에서 구별을 허락하는 식별자의 어떠한 형이 될 수 있다. 단계 (706) 에서, CS 는 가입을 수행하여 BAK 및 BAK_ID 를 각각의 사용자에게 전송한다. 사용자들은 가입 기간 전 및 도중의 다양한 시간에 가입을 수행할 수 있다. 단계 (702 및 706) 은 가입 기간 시작 전에 발생할 수 있다. 단계 (710) 에서, CS 는 SPI_RAND 값에 대한 랜덤 값을 선택한다. 만약 BAK_ID 가 b 비트를 사용되어 표시된다면, SPI_RAND 는 32-b 비트를 사용하여 표시된다. SPI_RAND 값은 하나의 BAK 의 유효기간 동안 반복되어서는 안 된다. 일단 SPI_RAND 및 BAK_ID 가 알려지면, 단계 (712) 에서 CS 는 그 둘을 결합하여 (즉, BAK_ID 를 SPI_RAND 와 연쇄하여) SPI_SK 를 형성한다. 단계 (714) 에서, CS 는 크립토그래픽 함수를 이용하여 SPI_RAND 를 SK 를 형성하는 BAK_ID 에 대응하는 BAK 와 결합함으로써 SK 를 형성한다. 그 후 CS 는 단계 (716) 에서 브로드캐스트 메시지 또는 메시지의 부분을 SK 와 함께 암호화하고, 단계 (718) 에서 암호화된 메시지를 전송한다. 암호화된 브로드캐스트 메시지는 IP 헤더 및 ESP 헤더를 포함하는 IP 패킷의 일부분이다. ESP 헤더는 SPI_SK 를 포함한다. 결정 다이아몬드 (720) 에서, CS 는 SK 를 변경할 것인지 여부를 결정한다. 만약 CS 가 SK 를 변경하지 않는다고 결정하면, CS 는 단계 (716) 으로 진행한다. 만약 CS 가 SK 를 변경하기로 결정한다면, CS 는 결정 다이어몬드 (724) 로 진행하고, 여기서 CS 는 BAK 를 변경할 것인지를 결정한다. 만약 CS 가 BAK 를 변경하지 않는다고 결정하면, CS 는 단계 (710) 로 진행한다. 만약 CS 가 BAK 를 변경하기로 결정한다면, CS 는 단계 (702) 로 진행한다.
도 11 은 MS 와 같은 수신기에서의 대응하는 동작을 나타낸다. 수신기가 ESP 헤더에서 SPI_SK 를 포함하는 IP 패킷을 수신할 때, 단계 (752) 에서 방법 (750) 은 초기화한다. 수신기는 IP 패킷으로부터 SPI_SK 정보를 추출한다. SPI_SK 수신할 때, 수신기는 수신된 SPI_VALUE 값에 대응하는 SK 가 메모리에 저장되는지 여부를 체크한다.
일 실시형태에서, SPI_SK 는 도 4 의 ME (306) 유닛에 저장된 SK LUT 에 저장되고, 또 다른 실시형태에서, SPI_SK 는 보안 연관 데이터 베이스에 저장된다: 이 테이블의 양자 모두 도 11 에 SPI 테이블로서 표시된다. SPI 테이블의 체크는 결정 다이아몬드 (754) 에서 수행된다. 만약 SK 값이 수신기의 메모리에 저장된다면, 수신기는 단계 (756) 에서 저장된 SK 값을 이용하여 컨텐츠 패킷의 페이로드를 해독할 수 있다. 만약 수신기가 메모리에 저장된 SK 값을 가지고 있지 않다면, 수신기는 단계 (758) 에서 SPI_SK 로부터 BAK_ID 및 SPI_RAND 를 추출한다. 단계 (760) 에서, 수신기는 BAK LUT 가 BAK_ID 에 대응하는 유효한 BAK 를 가지고 있는지를 체크한다. 만약 BAK LUT 이 BAK_ID 에 대응하는 유효한 BAK 를 가지고 있다면, 수신기는 이 값을 선택하고, 단계 (764) 로 진행한다. 만약 BAK LUT 이 BAK_ID 에 대응하는 유효한 BAK 를 가지고 있지 않다면, 사용자들이 이 기간 동안 가입을 하기를 바랄 때와 같은 경우, 수신기는 가입을 수행하여 단계 (762) 에 나타낸 바와 같이 유효한 BAK 를 획득한다. 새로운 BAK 는 BAK_ID 와 함께 BAK_LUT 에 저장되고 수신기는 단계 (764) 로 진행한다. 단계 (764) 에서, 수신기는, 수신된 SPI_SK 에 있는 BAK_ID 값에 대응하는 BAK 와 (또한 수신된 SPI_SK 에 있는) SPI_RAND 를 결합하여 새로운 SK 값을 결정한다. 그 후 단계 (766) 에서 수신기는 새로운 SK 값을 이용하여 컨텐츠 패킷의 페이로드를 해독한다. 수신기는 대응하는 SPI_SK 및 IPSec 패킷의 목적 주소에 의해 인덱스된 SK 값을 또한 저장한다.
SK 는 컨텐츠 패킷의 BAK 및 SPI_SK 값의 지식으로부터 직접 계산된다. BAK 는, 예를 들어 BAK 는 한달에 한 번, SK 보다 덜 자주 변한다. 따라서, 수신기는 추가적인 딜레이 및 SK 업데이트를 보내기 위한 더 많은 대역폭을 요구하는 것 없이 컨텐츠 패킷으로부터 직접 SK 값을 결정할 수 있다.
일 실시형태에 따라, SK 계산은,
SK = f(SPI_SK, BAK) (13)
로 주어지며, 여기서, 함수는 BAK 를 이용한 SPI_SK 의 암호화로서 정의된다. SPI_SK 가 SPI_RAND 및 BAK_ID 로 구성되기 때문에, 식 (13) 은 또한
SK=f(SPI_RAND, BAK_ID) (14)
로도 주어진다.
SK 업데이트를 수행하기 위한 제 2 실시형태는 추가적인 무작위의 태양을 SK 의 계산에 도입하며, 이 경우 SK 는 BAK, SPI_RAND, 및 추가적인 파라미터인 RAND 의 함수로 정의된다. RAND 파라미터는 몇개의 SK 값에 대해서 일정하게 유지된다. RAND 는, SPI_RAND 및 RAND 양자를 변화시킴으로써, 더 다양한 값의 SK 가 단일 BAK 값으로부터 유도되는 것을 허용한다. RAND 가 이용되지 않는다면, SPI 를 변화시킴으로써 단일 BAK 로부터 유도될 수 있는 SK 의 값은 많아야 232 개 이다. 그러나, 96 비트 RAND 가 이용된다면, SPI_RAND 및 RAND 양자를 변화시킴으로써 단일 BAK 로부터 유도될 수 있는 SK 의 값은 2218 개까지 될 수 있다. (이 숫자는 BAK_ID 를 표시하기 위해 이용된 SPI 의 비트는 계산하지 않은 것이다). SPI_SK 가 단지 BAK 만을 식별할 것이 아니라, SPI_SK 는 RAND 를 식별하기 위한 정보를 포함해야 한다. RAND 값을 실행하기 위해, SPI_SK 는 세 부분 즉, 1) 사용할 BAK 값을 식별하는 BAK_ID; 2) 사용할 RAND 값을 식별하는 RAND_ID; 및 3) SPI_SK 에서 자주 변화하는 랜덤니스를 제공하는 SPI_RAND 으로 공식화된다.
도 12a 는, SPI_RAND (802), BAK_ID (804), 및 RAND_ID (806) 을 포함하는 IP 패킷의 SPI_SK (800) 부분을 설명한다. SPI_RAND (802) 및 BAK_ID (804) 는 전술한 바와 같다. SPI_SK 를 소정의 또는 특정한 길이의 비트로 유지하기 위해, SPI_RAND (802) 는 도 9b 에서의 SPI_RAND (612) 보다 더 적은 비트를 이용하여 RAND_ID (806) 에 대한 비트를 허용할 수도 있다. RAND_ID (806) 은 SK 의 계산에 이용되는 RAND 값에 대응하며, 4 bit 태그 또는 다른 식별자일 수 있다. RAND_ID(들) 및 대응하는 RAND 값(들)은 수신기에서 LUT 에 저장된다. 도 12b 는 RAND LUT (820) 을 설명한다. RAND LUT (820) 는 RAND_ID 를 열거하는 각각의 RAND 값에 대한 엔트리 및 RAND 값과 연관된 만료를 포함한다.
도 13 은 CS 의 동작을 설명한다. 단계 (902) 에서, 각각의 IP 패킷에 대해, 송신기는 SK 를 유도하는데 사용될 BAK 를 결정하며, BAK 에 대응하는 BAK_ID 를 결정한다. BAK_ID 는 복수의 BAK 값 사이의 차별을 허용하는 임의의 타입의 식별자일 수 있다. CS 는, 단계 (904) 에서 가입을 수행함으로써 BAK 및 BAK_ID 를 개인 사용자에게 송신한다. 사용자는 가입 전 또는 도중의 다양한 시간에 가입을 수행할 수 있다. 단계 (902 및 904) 는 가입 기간이 시작하기 전에 발생할 수도 있다. 단계 (906) 에서, 송신기는 RAND 값을 선택하고 대응하는 RAND_ID 를 결정한다. CS 는 RAND 및 RAND_ID 를 MS 에게 개별적으로 송신하거나, RAND 및 RAND_ID 를 브로드캐스트 채널을 통해 브로드캐스트되게 할 수도 있다. RAND 값은 비밀일 필요는 없으며, 따라서 암호화되지 않는다. RAND 및 RAND_ID 가 브로드캐스트되면, RAND 값을 획득하기 전에 MS 가 너무 오래 대기하지 않도록 재송신 사이에 많은 시간이 걸리지 않아야 한다. RAND 및 RAND_ID 를 브로드캐스트하는 것은 시간에 대해 많은 대역폭을 이용한다. 그러나, 채널에 튜닝된 사용자가 많다면, RAND 를 각각의 사용자에게 개인적으로 송신하기 위해서 많은 대역폭이 필요하다. 그 결과, 채널에 튜닝된 사용자의 수가 많다면, RAND 및 RAND_ID 는 브로드캐스트되어야 한다. 단계 (910) 에서, CS 는 SPI_RAND 의 랜덤 값을 선택한다.
단계 (912) 에서, 일단 SPI_RAND, BAK_ID 및 RAND_ID 가 알려지면, 송신기는 그들을 결합하여 (예를 들어, RAND_ID 와 BAK_ID를 SPI_RAND 로 연결) SPI_SK 를 형성한다. CS 는 크립토그래픽 함수를 이용하여 SPI_RAND, BAK (BAK_ID 에 의해 식별됨) 및 RAND (RAND_ID에 의해 식별됨) 를 결합하여 SK 를 형성한다. 그 후, 단계 (916) 에서, CS 는 브로드캐스트 메시지 또는 메시지의 부분을 SK 와 함께 암호화하며, 단계 (918) 에서 암호화된 메시지를 송신한다. 암호화된 브로드캐스트 메시지는, IP헤더 및 ESP 헤더를 포함하는 IP 패킷의 부분이다. ESP 헤더는 SPI_SK 를 포함한다. 결정 다이아몬드 (920) 에서, CS 는 SK를 변화시킬지의 여부를 결정한다. CS 가 SK 를 변화시키지 않기로 결정하면, CS 는 단계 (916) 으로 진행한다. CD 가 SK 를 변화시키기로 결정하면, CS 는 결정 다이아몬드 (922) 로 진행하며, 여기서 CS 는 RAND 를 변화시킬지의 여부를 결정한다. CS 가 RAND 를 변화시키지 않기로 결정하면, CS 는 단계 (910) 으로 진행한다. CS 가 RAND 를 변화시키기로 결정하면, CS 는 결정 다이아몬드 (924) 로 진행하며, 여기서 CS 는 BAK 를 변화시킬지의 여부를 결정한다. CS 가 BAK 를 변화시키지 않기로 결정하면, CS 는 단계 (906) 으로 진행한다. CS 가 BAK 를 변화시키기로 결정하면, CS 는 단계 (902) 로 복귀한다.
도 14 는 MS 와 같은 수신기에서의 대응 동작을 설명한다. 단계 (952) 에서, ESP 헤더에 SPI_SK 를 포함하는 IP 패킷을 수신기가 수신할 때, 방법 (950) 이 시작된다. 수신기는 IP 패킷으로부터 SPI_SK 정보를 추출한다. SPI_SK 의 수신시에, 결정 다이아몬드 (952) 에서, 먼저 수신기는 수신된 SPI_SK 값에 대응하는 SK 가 메모리에 저장되어 있는지를 체크한다. 일 실시형태에서, SPI_SK 는 도 4 의 ME 유닛 (306) 에 저장된 SK LUT 에 저장되며, 다른 실시형태에서 SPI_SK 는 보안 관련 데이터베이스에 저장된다. 이 테이블은 모두 도 14 에 SPI 테이블로 표시되어 있다. 결정 다이아몬드 (954) 에서, SK LUT 에 대한 체크가 수행된다. SK 값이 수신기에서 메모리에 저장되면, 단계 (956) 에서 수신기는 저장된 SK 값을 이용하여 내용 패킷의 페이로드를 해독할 수 있다. 수신기가 메모리에 저장된 SK 값을 가지고 있지 않다면, 단계 (958) 에서 수신기는 SPI_SK 로부터 BAK_ID 및 SPI_RAND 를 추출한다. 단계 (960) 에서, 수신기는 BAK LUT 가 BAK_ID에 대응하는 유효한 BAK 엔트리를 갖는지를 체크한다. BAK LUT 가 BAK_ID 에 대응하는 유효한 BAK 엔트리를 갖는다면, 수신기는 이 값을 선택하고 단계 (964) 로 진행한다. BAK LUT 가 BAK_ID 에 대응하는 유효한 BAK 엔트리를 갖지 않는다면, (사용자가 이 기간 동안 가입하기를 원한다면) 수신기는 단계 (962) 에 나타난 유효한 BAK 를 획득하기 위해 가입을 수행한다. BAK_LUT 에 새로운 BAK 가 BAK_ID 와 함께 저장되며 수신기는 단계 (864) 로 진행한다. 단계 (964) 에서, 수신기는 RAND LUT 가 RAND_ID 에 대응하는 유효한 RAND 엔트리를 갖는지를 체크한다. RAND LUT 가 RAND_ID 에 대응하는 유효한 BAK 를 갖는다면, 수신기는 이 값을 선택하고 단계 (964) 로 진행한다. RAND LUT 가 RAND_ID 에 대응하는 유효한 BAK 를 갖지 않는다면, 수신기는 단계 (966) 에 나타난 바와 같이 CS 로부터 또는 브로드캐스트로부터 값을 요청함으로써 RAND 및 RAND_ID 를 획득한다. 새로운 RAND 는 RAND_ID 와 함께 RAND_LUT 에 저장되며 수신기는 단계 (968) 로 진행한다. 단계 (968) 에서, 수신기는 BAK_ID 값 (즉, 수신된 SPI_SK 에서의 BAK_ID) 에 대응하는 BAK, RAND_ID (즉, 수신된 SPI_SK 에서의 RAND_ID) 에 대응하는 RAND, 및 SPI_RAND 값 (또한 SPI_SK 에 포함됨) 을 결합하여 새로운 SK 를 계산한다. 그 후, 단계 (970) 에서, 수신기는 새로운 SK 값을 이용하여 내용 패킷의 페이로드를 해독한다. 또한, 수신기는 대응하는 SPI_SK 에 의해 인덱스된 상기 SK 값을 저장하며, IPSec 패킷의 목적 어드레스도 저장할 수 있다.
RAND 는 SPI_RAND 보다는 덜 자주 변화한다. RAND 값은 브로드캐스트를 듣는 모든 기지국에 공통이다. 따라서, RAND 값은 모든 기지국에 브로드캐스트될 수 있으며 특별히 수신기별로 암호화될 필요는 없다. 따라서, 브로드캐스트 스트림을 듣는 충분한 기지국이 있다면, 각각의 기지국이 개별적으로 CS 로부터 RAND 값을 요청하는 것보다는, 공중 인터페이스가 RAND 값을 몇 번 모든 기지국에 브로드캐스트하는 것이 더 효율적이다.
일 실시형태에 따라, SK 계산은
SK = f(SPI_SK, BAK, RAND) (15)
로 주어지며, 여기서 함수는 BAK 를 이용한 SPI_SK 의 암호화로 정의된다.
SPI_SK 가 SPI_RAND, BAK_ID, 및 RAND_ID 로 구성되기 때문에 식 (15) 는
SK = f(SPI_RAND, BAK_ID, RAND_ID, RAND) (16)
로도 주어질 수 있다.
수신기는 변경시에 RAND 을 수신하기 위해 필요하기 때문에, RAND 값을 사용하는 것은 어떤 "블랙아웃 기간" 을 도입할 수도 있다 그러나, 이러한 기간은 SK 가 분리된 스트림 상에서 업데이트될 때 보다 덜 빈번하며, 수신기는 주기적인 업데이트 동안 대기한다. RAND 는 SK 값보다 더욱 천천히 바뀌도록 디자인되어 있고, 따라서 RAND 에 대한 업데이트는 자주 전송하지 않는다. MS가 잃어버린 신호로 인한 채널을 듣는 것, 또다른 채널로 튜닝하는 것, 또는 전화 호출과 같은 인터럽션에 대한 반응하는 것을 정지할 때, CS 는 "블랙아웃" 결과의 확률을 또한 감소시킬 수 있다. 블랙아웃은 RAND 값의 유효기간의 시작에서 가장 발생하기 쉽다. 이것을 카운터하기 위해, 새로운 RAND 값이 유효하게 될 때, CS 는 그 시간 주위에 있는 새로운 RAND 를 더욱 자주 리브로드캐스트할 수도 있다. RAND 의 유효 기간의 끝에, 현재 RAND 의 값 및 다음 RAND 값의 양자를 브로드캐스팅하는 것이 필요해질 수 있다. RAND 의 값은 예측될 수 없고, CS 는 RAND 가 유효해지기 전의 단지 짧은 시간에 RAND 를 전송개시하여야 한다.
상술한 바와 같이, 제 3 실시형태에 따르면, SK 는 BAK, 시스템 시간 및 SK_RAND 로 표시되는 브로드캐스트 랜덤값부터 유도된다. 도 7c 는 브로드캐스트 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 보안 암호의 키들을 업데이트하는 방법을 나타낸다. 방법 (440) 은 도 7e 에 주어진 바와 같은 시간 간격으로 실행한다. BAK 는 시간 간격 (T1) 를 가지며 주기적으로 업데이트된다. 타이머 (t1) 는, BAK 가 계산되어 T1 에서 타임 아웃되는 경우에, 초기화된다. 변수는 시간 간격 (T2) 를 가지며 주기적으로 업데이트되는, SK_RAND 로서 지칭되는 SK 를 계산하는데 사용된다. 타이머 (t2) 는, SK_RAND 가 생성되어 T2 에서 타임 아웃되는 경우에, 초기화된다. 일 실시형태에서, SK 는 T3 의 간격을 가지며 추가적으로 주기적으로 업데이트된다. 타이머 (t3) 는, 각 SK 가 생성되어 시간 T3 에서 타임 아웃되는 경우에 초기화된다. SK_RAND 는 CS에서 생성되어, MS 에 주기적으로 제공된다. 아래에 상술한 바와 같이, MS 와 CS 는 SK_RNAD 를 이용하여 SK 를 생성한다.
제 1 타이머 (t1) 는, 적절한 BAK 값이 업데이트 되는 경우에, 리셋된다. 2 개의 BAK 업데이트 사이의 시간 길이는 BAK 업데이트 간격이다. 이 실시형태에서, BAK 업데이트 간격은 한달이지만, 다른 실시형태들은 최적의 시스템 동작에 요구되거나 또는 다양한 시스템 표준을 만족시키는 어떤 시간 간격으로 구현할 수도 있다.
이어서 도 7c 에서, 방법 (440) 은 단계 (442) 에서 SK_REG 시간 간격 (T2) 를 개시하도록 타이머 (t2) 를 초기화한다. CS 는 단계 (444) 에서 SK_RAND를 생성하고, 시스템 전반에 걸쳐 그 값을 송신 회로에 제공한다. 타이머 (t3) 는 단계 (446) 에서 SK 시간 간격 (T3) 을 개시하도록 초기화된다. 그 후, CS 는 단계 (448) 에서 현재의 SK 를 이용하여 BC를 암호화한다. 암호화된 프로덕트는 EBC 이고, 여기서, CS 는 시스템내의 송신 회로에 EBC 를 제공한다. 만일 타이머 (t2) 가 결정 다이아몬드 (450) 에서 만료되어, 프로세싱이 단계 (442) 로 리턴한다. t2 가 T2 보다 작으며, 타이머 (t3) 가 결정 다이어몬드 (452) 에서 만료하는 경우, 프로세싱은 단계 (446) 로 리턴하고, 그 밖의 프로세싱은 단계 (450) 로 리턴한다.
도 7d 는 브로드캐스트 서비스에 액세스하는 MS 의 동작을 나타낸다. 방법 (460) 은 먼저 단계 (462) 에서 CS 의 값을 이용하여 타이머 (t2 및 t3) 를 동기화한다. MS 의 UIM 은 단계 (464) 에서 CS 에 의해 생성된 SK_RAND를 수신한다. 단계 (466) 에서, UIM 은 SK_RAND, BAK 및 시간 측정값을 이용하여 SK를 생성한다. UIM 은 SK 를 MS 의 ME 로 전달한다. 그 후, UIM 은 단계 468 에서 오리지널 BC를 추출하기 위하여 SK를 이용하여 그 수신된 EBS를 해독한다. 타이머 (t2) 가 단계 (470) 에서 만료하는 경우, 프로세싱은 단계 (462) 로 리턴한다. 타이머 (t2) 가 T2 보다 작으며, 타이머 (t3) 가 단계 (472) 에서 만료하는 경우, 타이머 (t3) 는 단계 (474) 에서 초기화되고, 단계 (466) 으로 리턴한다.
키 관리 및 업데이트를 도 8c 에 나타내며, 여기서 CS 는 CS 와 MS 에 의해 사용되는 중간값인, SK_RAND 의 값을 생성하는 함수 (508) 를 사용하여 SK를 계산한다. 특히, 함수 (508) 은 BAK 값, SK_RAND, 및 타이머 인자를 사용한다. 도 8c 에 나타낸 실시형태는 타이머를 사용하여 SK를 업데이트할 때를 결정하는 반면에, 다른 실시형태들은 주기적인 업데이트 예를 들어, 에러 또는 다른 이벤트의 발생을 제공하도록 다른 측정값들을 이용한다. CS 는 각 가입자들에 SK_RAND 값을 제공하며, 여기서 각 UIM 에 내재하는 함수 (518) 는 CS 의 함수 (508) 와 동일한 함수를 사용한다. 함수 (518) 는 ME1(540) 의 MEM1(542) 과 같이, ME 의 메모리 위치에 저장되는 SK를 생성하도록 SK_RAND, BAK 및 타이머 값을 사용한다.
상술한 바와 같이, 제 4 실시형태에 따르면, SK 는 BAK를 이용하여 암호화되어 SKI를 형성하고, SKI를 MS 로 전송한다. 일 실시형태에서, SK 는 BAK를 이용하여 암호화된 IPSec 패킷에 전송된다. 또한, CS 는 SK를 이용하여 암호화된 데이터를 식별하는데 사용될 수 있는 해당 SPI를 브로드캐스트할 수도 있다. 이 실시형태는 더 이상 상세히 설명해야할 필요가 없다.
상기 제공된 예시적인 실시형태에서, CS 는 CS 가 원하는 대로 SK를 업데이트 하는 것을 선택할 수도 있다. SK 가 자주 변화하면 할수록, CS 는 공격자들이 SK 값들을 분배하는 것을 더 자주 단념시킬 수 있다. 공격자가 평소보다 나은 SK 값들을 분배해야 하는 이점을 고려할 때가 있다. 이는 주로 브로드캐스트되는 컨텐츠의 특징에 의한 것이다. 예를 들어, 중요한 이벤트의 발생시에, 비가입된 사용자들은 HSBS 에 의해 뉴스를 수신하는데 더 흥미있어 하므로, 평소보다 더 위법적인 액세스를 행할 수 있다. 이 때, CS 는 정상상태보다 더 자주 SK를 변경하여 공격자 및 비가입된 사용자들에 대하여 비용 및 불편을 증가시킬 수도 있다. 그러나, CS 는 UIM 의 프로세싱 능력의 한계를 알고 있어야 한다. 만일 CS 가 너무 자주 변화하는 경우, UIM 은 실시간으로 SK 값을 계산할 수 없으므로, 사용자는 실시간으로 컨텐츠를 해독 할 수 없게 된다.
당업자는 다양한 기술 및 기법을 이용하여 정보 및 신호를 표현할 수 있음을 이해한다. 예를 들어, 상기의 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령, 코맨드, 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자계 또는 자성 입자, 광계 또는 광자, 또는 이들의 조합으로 나타낼 수도 있다.
또한, 당업자는 여기서 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들을 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현할 수도 있음을 이해할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 대체 가능성을 분명히 설명하기 위하여, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들을 주로 그들의 기능의 관점에서 상술하였다. 그러한 기능이 하드웨어로 구현될지 소프트웨어로 구현될지는 전체 시스템상에 부과된 특정한 애플리케이션 및 설계 제약조건들에 의존한다. 당업자는 설명된 기능을 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식으로 구현할 수 있지만, 그러한 구현의 결정이 본 발명의 범주를 벗어나도록 하는 것으로 해석하지는 않아야 한다.
여기서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 응용 주문형 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 또는 기타 프로그래머블 논리 장치, 별도의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별도의 하드웨어 구성요소들, 또는 여기서 설명된 기능을 수행하도록 설계되는 이들의 조합으로 구현 또는 실행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다른 방법으로, 그 프로세서는 종래의 프로세서, 콘트롤러, 마이크로콘트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 계산 장치들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 기타의 구성물로 구현될 수도 있다.
여기서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 프로세서에 의해 수행되는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 조합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래쉬 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 이동형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 기타 다른 형태의 저장 매체에 탑재될 수 있다. 예시적인 저장 매체는 그 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있는 프로세서에 결합된다. 다른 방법으로는, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 탑재될 수도 있다. ASIC 은 사용자 단말장치에 탑재될 수도 있다. 다른 방법으로는, 프로세서 및 저장 매체는 별도의 구성요소들로서 사용자 단말장치에 탑재될 수도 있다.
개시된 실시형태들에 대한 상기의 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 명백하며, 여기서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범주에서 벗어나지 않는 범위내에서 다른 실시형태들에 적용할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 설명된 실시형태들에 한하는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합시키려는 것이다.
Claims (24)
- 송신용 메시지의 쇼트-텀 키 (short term) 를 결정하는 단계로서, 상기 쇼트-텀 키는 쇼트-텀 키 식별자를 갖는 쇼트-텀 키 결정 단계;상기 메시지의 액세스 키를 결정하는 단계로서, 상기 액세스 키는 액세스 키 식별자를 갖는 상기 액세스 키 결정 단계;상기 액세스 키를 이용하여 메시지를 암호화하는 단계;상기 쇼트-텀 키 식별자를 구비하는 인터넷 프로토콜 헤더를 형성하는 단계; 및상기 인터넷 프로토콜 헤더를 이용하여 상기 암호화된 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 보안 송신 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 액세스 키 식별자를 구비하는 보안 송신 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 보안 파라미터 인덱스 값을 더 구비하는 보안 송신 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 보안 파라미터 인덱스 값은 난수 (random number) 인 보안 송신 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키는 쇼트-텀 키 식별자와 액세스 키의 함수로서 계산되는 보안 송신 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 액세스 키를 이용하여 쇼트-텀 키 식별자를 암호화함으로써 계산되는 보안 송신 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 인터넷 프로코톨 헤더는 ESP 헤더의 부분인 보안 송신 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 인터넷 프로토콜 헤더는 제 2 난수를 더 구비하며, 상기 제 2 난수는 난수 식별자를 갖는 보안 송신 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 액세스 키 식별자와 난수 식별자를 구비하는 보안 송신 방법.
- 제 9 항에 있어서,쇼트-텀 키 식별자는 보안 파라미터 인덱스 값을 더 구비하는 보안 송신 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 보안 파라미터 인덱스 값은 난수인 보안 송신 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키는 쇼트-텀 키 식별자, 제 2 난수, 및 액세스 키의 함수로서 계산되는 보안 송신 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 액세스 키를 이용하여 쇼트-텀 키 식별자와 제 2 난수를 암호화함으로써 계산되는 보안 송신 방법.
- 송신에 고유한 쇼트-텀 키 식별자를 수신하는 단계로서, 상기 쇼트-텀 키 식별자는 쇼트 텀 키에 대응하는 수신 단계;상기 쇼트-텀 키 식별자에 기초하여 액세스 키를 결정하는 단계;상기 쇼트-텀 키를 복구하기 위하여 상기 액세스 키를 이용하여 상기 쇼트-텀 키 식별자를 암호화하는 단계; 및상기 쇼트-텀 키를 이용하여 송신을 해독하는 단계를 포함하는 송신의 보안 수신 방법
- 제 14 항에 있어서,메모리 저장 유닛에 쇼트-텀 키 식별자와 쇼트-텀 키를 저장하는 단계를 더 포함하는 보안 수신 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는 상기 액세스 키와 연관되는 액세스 키 식별자와 난수로 이루어지는 보안 수신 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자를 암호화하는 단계는 상기 액세스 키를 이용하여 쇼트-텀 키 식별자와 난수를 암호화하여 상기 쇼트-텀 키를 복구하는 단계를 더 포함하는 보안 수신 방법.
- 브로드캐스트 서비스 옵션을 지원하는 무선 통신 시스템에서, 인프라스트럭쳐 엘리먼트는,수신 회로;키 정보를 해독하도록 동작하는 프로세싱 유닛을 구비하고, 쇼트-타임 키를 복구시켜 브로드캐스트 메시지를 해독하도록 동작하는 사용자 식별 유닛; 및복수의 쇼트-텀 키와 쇼트-텀 키 식별자들을 저장하는 메모리 저장 유닛을 구비하고, 상기 쇼트-타임 키를 이용하여 브로드캐스트 메시지를 해독하는데 적합한 이동 장치 유닛을 구비하는 인프라스트럭쳐 엘리먼트.
- 제 15 항에 있어서,상기 사용자 식별 유닛은 복수의 액세스 키 및 액세스 키 식별자들을 저장하는 제 2 메모리 저장 유닛을 더 구비하는 인프라스트럭쳐 엘리먼트.
- 제 15 항에 있어서,상기 메모리 저장 유닛은 보안 메모리 저장 유닛인 인프라스트럭쳐 엘리먼트.
- 송신에 고유한 쇼트-텀 키 식별자를 수신하는 수단으로서, 상기 쇼트-텀 키 식별자는 쇼트-텀 키에 대응하는 수신 수단;상기 쇼트-텀 키 식별자에 기초하여 액세스 키를 결정하는 수단;상기 액세스 키를 이용하여 상기 쇼트-텀 키 식별자를 암호화하여 상기 쇼트-텀 키를 복구하는 수단; 및상기 쇼트-텀 키를 이용하여 송신을 해독하는 수단을 구비하는 인프라스트럭쳐 엘리먼트.
- 송신에 고유한 쇼트-텀 키 식별자를 수신하기 위한 명령들의 제 1 세트로서, 상기 쇼트-텀 키 식별자는 쇼트-텀 키에 대응하는 제 1 세트;상기 쇼트-텀 키 식별자에 기초하여 액세스 키를 결정하기 위한 명령들의 제 2 세트;상기 액세스 키를 이용하여 상기 쇼트-텀 키 식별자를 암호화하여 상기 쇼트-텀 키를 복구하기 위한 명령들의 제 3 세트; 및상기 쇼트-텀 키를 이용하여 송신을 해독하기 위한 명령들의 제 4 세트를 구비하는 디지털 신호 저장 장치.
- 쇼트-텀 키 식별자에 대응하는 제 1 부분으로서, 상기 쇼트-텀 키 식별자는 대응하는 쇼트-텀 키를 갖는 제 1 부분; 및상기 쇼트-텀 키를 이용하여 암호화된 송신 페이로드에 대응하는 제 2 부분을 구비하는 반송파에 의해 송신되는 통신 신호.
- 제 23 항에 있어서,상기 쇼트-텀 키 식별자는,난수 부분; 및액세스 키에 대응하는 액세스 키 식별자를 구비하는 통신 신호.
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