JP2011166796A - Ｃａｖｅアルゴリズムに即したｈｒｐｄネットワークアクセス認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＶＥアルゴリズムに即したＨＲＰＤネットワークアクセス認証方法を提案する。
【解決手段】ＡＴはＣＨＡＰチャレンジメッセージに含まれた“ランダムテキスト”を使用してＡＵＴＨ１の計算に必要な乱数“ＲＡＮＤ”を生成する。ＵＩＭカードは乱数“ＲＡＮＤ”とＵＩＭカードにあるＳＳＤ＿Ａを使用してＡＵＴＨ１を算出する。ＡＴはＣＨＡＰ応答メッセージの結果フィールドによりＡＵＴＨ１を伝達する。ＡＮ−ＡＡＡはラジアスアクセス要請メッセージに含まれた“ランダムテキスト”を使用してＡＵＴＨ２の計算に必要な乱数“ＲＡＮＤ”を生成する。ＡＮ−ＡＡＡは乱数“ＲＡＮＤ”を使用してＡＵＴＨ２を算出する。その結果が同一であれば、ＡＴに対する認証を承認する。そうでなければ、ＡＴがアクセスすることを拒む。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信のアクセス認証に関し、より詳しくは、セルラー認証及び音声暗号
化（Cellular Authentication and Voice Encryption）アルゴリズムに即した高速パケットデータ（High Rate Packet Data；以下、“ＨＲＰＤ”と称する）ＥＶ／ＤＯ（Evolution Data Only）ネットワークアクセス認証方法に関する。

ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークは全世界に亘って商業的に広く適用されてきた。
そのような種類のネットワークでは、ＣＡＶＥアルゴリズムに即したチャレンジハンドシ
ェーク認証プロトコル（Challenge Handshake Authentication Protocol；以下、“ＣＨＡＰ”と称する）を採択してアクセス端末の有効性を確認してきた。そのような認証システムは不法な攻撃から保護を受けることができる、比較的完壁な方法を有している。移動局（Mobile Stationｌ；以下、“ＭＳ”と称する）の秘密キー（privacy key）（Ａ−キー）及びＣＡＶＥ（Cellular Authentication and Voice Encryption；以下、“ＣＡＶＥ”と称する）アルゴリズムは移動局と１ｘネットワークの認証センターとに各々格納される。

認証過程は大別して共有秘密データ（Shared Secret Data；以下、“ＳＳＤ”と称する）をアップデートさせる手順及び認証を遂行する手順のような２つの手順を含む。アクセス認証には前記ＳＳＤのＡパート（ＳＳＤ＿Ａ）が使われる。特定の条件によれば、ネットワークは前記ＳＳＤ＿Ａデータをアップデートさせるために、乱数（random numbers）のセグメントを含めたメッセージをＭＳと認証センターとに各々伝送する。前記メッセージを各々受信したＭＳ及び認証センターは、前記メッセージに含まれた乱数、Ａ−キー、及びその他のパラメータを共に“ＳＳＤ＿生成過程”に入力して計算した後、新たなＳＳＤ＿Ａを生成する。有効性を確認した後、前記新たなＳＳＤ＿Ａが以前のものに代えて、アクセス認証のための秘密キーとして使われる。加入者端末で認証が必要な場合、ネットワークは乱数セグメントを含む認証要請メッセージをＭＳと認証センターとに伝送する。前記ＭＳと認証センターは前記メッセージを各々受信すれば、前記メッセージに含まれた乱数、ＳＳＤ＿Ａ、及びＣＡＶＥアルゴリズムに入力されるべきその他のパラメータを使用して認証結果を算出することになる。前記ＭＳは認証結果を認証センターに伝送する。前記認証結果の類似点及び差異点を比較することによって、前記認証が有効であるかどうかを確認することができる。如何なる悪意の使用者も加入者のキーが盗用できないように防止するために、ＳＳＤ＿Ａ（臨時秘密キーとして使われる）がよくアップデートされることができる。したがって、そのような認証モードは非常に高い水準の保安性を有する。実際に、Ａ−キーは２つのモードに位置することができる。一つは、Ａ−キーがＭＳに格納され、対応するＣＡＶＥアルゴリズムもＭＳに構築されるのである。そのような場合、それを本体−カード非分離型（host-card-not-separated）ＭＳと称する。もう一つは、Ａ−キーが使用者認証モジュール（User Identity Module；以下、“ＵＩＭカード”と称する）に格納され、対応するＣＡＶＥアルゴリズムもＵＩＭカードに構築されるのである。そのような場合、それを本体−カード分離型（host-card-separated）（本体から分離可能なＵＩＭカード）ＭＳと称する。現在、中国ではただ本体−カード分離型ＭＳのみを利用できる反面、大部分の外国では本体−カード非分離型ＭＳを利用することができる。ＨＲＰＤネットワークは、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークをアップグレードさせたものであって、全世界に亘って漸進的に商業的アプリケーションに採択されてきた。実際の商業的アプリケーションにおいて、ＨＲＰＤネットワークは通常的に同一なパケットデータコアネットワーク（主として、ＰＤＳＮとＡＡＡとから構成される）をＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークと共有している。第３世代のパートナーシッププロジェクト２（3rd Partnership Project 2；以下、“３ＧＰＰ２”と称する）の該当標準に規定されたように、ＨＲＰＤネットワークがアクセス認証を採択するならば、認証モードはやはりＣＨＡＰ認証モードでなければならないが、特定の運営者により標準化できる具体的な暗号化アルゴリズムが明確に標準化されていない。ＣＤＭＡ２０００ １ｘのように、ＨＲＰＤのアクセス端末（Access Terminal；以下、“ＡＴ”と称する）もやはり秘密キーが格納されている位置により本体−カード分離型ＡＴ及び本体−カード非分離型ＡＴのような２つの端末に分けられる。

ＨＲＰＤネットワーク及びＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークは両方が互いに独立的である。前記２つのネットワークが同一なパケットデータコアネットワークを共有するという点以外には、前記ネットワーク間の情報交換はない。ＨＲＰＤネットワークは、主としてデータサービスを加入者に提供するため、加入者はＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワーク及びＨＲＰＤネットワークを全て支援するデュアルモード端末を通じてサービスを享受することになるが、そのような部類の加入者がまさにＨＲＰＤネットワークの主加入者グループである。実際に、音声サービス／データサービスはＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにより提供され、高速パケットデータサービスはＨＲＰＤネットワークにより提供されることが通常的である。したがって、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークだけでなく、ＨＲＰＤネットワークも支援するデュアルモード端末が相当な規模を占めるはずである。一般に、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークがＨＲＰＤネットワークに先に設定されるため、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークの既存のＭＳは、それが本体−カード分離型ＭＳでも本体−カード非分離型ＭＳでも関わらず、認証過程の間、ただＣＡＶＥアルゴリズムのみを支援する。デュアルモード動作を支援するために、前記ＭＳはＣＡＶＥアルゴリズムだけでなく、ＭＤ５アルゴリズムのようなＨＲＰＤネットワークのアクセス認証アルゴリズムも支援するようにアップグレードされなければならない。例えば、本体−カード分離型端末においては、ＵＩＭカードを２種類の認証を全て支援するようにマルチモードカードにアップグレードさせなければならない。一方、加入者が多いので、ＵＩＭカードをアップグレードさせることに相当な費用がかかり、前記加入者には不便をもたらす。

したがって、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークが既に動作されており、多くの加入者を保有しているという前提の下に、どのように最小の費用でデュアルモード端末のアクセス認証を具現するかがＨＲＰＤネットワーク構築への当面課題となっている。

ＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けた既存の分離可能なＵＩＭカードがＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けたＡＮ−ＡＡＡサーバーに端末を認証させるために混成ＨＲＰＤ端末（ＣＤＭＡ２０００ １ｘとＨＲＰＤのデュアルモード端末）に使われる必要がある。

本発明の目的は、現在のＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークが採択しているＣＡＶＥアルゴリズムを使用してＨＲＰＤメッセージストリーム変更なしに、ＨＲＰＤネットワークのアクセス認証方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘ認証に使用できる分離可能なＵＩＭカードに現在のＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークが採択しているＣＡＶＥアルゴリズムを使用してＨＲＰＤネットワークのアクセス認証方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＨＲＰＤネットワークが混成アクセス端末（ＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤのデュアルモード端末）がＣＡＶＥアルゴリズム及びＣＤＭＡ２０００ １ｘアクセスネットワーク資格証明（例：ＳＳＤ）を使用するかどうかを決める方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワーク認証に使われるＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けた分離可能なＵＩＭカードを使用してＨＲＰＤネットワークから認証を獲得するように混成アクセス端末（ＨＡＴ）を動作させる方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＡＮ−ＡＡＡがＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワーク認証に使われるＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けた分離可能なＵＩＭカードを使用してＨＡＴの認証を決める方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ＨＲＰＤネットワーク運営者が多数のアクセスネットワーク（ＡＮ）／ＰＣＦ、ＡＮ／ＰＣＦと連動されたＡＮ−ＡＡＡサーバー、ＡＮ／ＰＣＦと連動された多数のＨＲＰＤ基地局サブシステム（Base Station Subsystem；以下、“ＢＳＳ”と称する）、ＣＡＶＥアルゴリズムを備え付ける分離可能なＵＩＭカードを備えたＨＡＴと通信する多数のＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＢＳＳ及びＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けるＡＮ−ＡＡＡサーバーと連動されたＨＬＲ／ＡＣを使用してＨＲＰＤ認証サービスする方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、標準ＨＲＰＤメッセージの流れとＣＡＶＥアルゴリズムに即したアクセス認証方法とが提供される。ＨＲＰＤネットワークがＡＴの認証を必要とすれば、ＨＲＰＤシステムは“ランダムテキスト（Random Text）”を含むＣＨＡＰメッセージをＡＴに伝送する。前記の動作方法は次のステップを含む。

１．ＡＴがＣＨＡＰチャレンジメッセージに含まれた“ランダムテキスト”を使用してＣＡＶＥアルゴリズムに必要な乱数“ＲＡＮＤ”を生成するステップ、

２．ＵＩＭカードは、前記乱数“ＲＡＮＤ”及びＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークからアップデートされることができ、ＵＩＭカードに存在するＳＳＤ＿Ａを使用してＡＵＴＨ１を算出するステップ、

３．ＡＴがＣＨＡＰ応答メッセージの結果フィールドを使用してＡＵＴＨ１をＡＮ−ＡＡＡに伝送するステップ、

４．ＡＮ−ＡＡＡがラジアスアクセス要請メッセージ（Radius Access Request message）に含まれた“ランダムテキスト”を使用してＡＵＴＨ２の計算に必要な乱数“ＲＡＮＤ”を生成するステップ、

５．ＡＮ−ＡＡＡが前記乱数“ＲＡＮＤ”及びＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークから獲得されたＳＳＤ＿Ａを使用してＡＵＴＨ２を算出するステップ、

６．前記２つの結果ＡＵＴＨ１とＡＵＴＨ２とを比較して、もし前記の結果が同一であればＡＴの認証を承認し、そうでなければ前記ＡＴがアクセスすることを拒むステップ。

前述したステップにおいて、ＡＮ−ＡＡＡにおけるＳＳＤ＿ＡはＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークから獲得される。ＳＳＤ＿Ａを獲得する方法は次の通りである。

ＡＮ−ＡＡＡはＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークのＨＬＲ／ＡＣによりＳＳＤ＿Ａを獲得する。そのような場合、ＡＮ−ＡＡＡとＨＬＲ／ＡＣとの間にＡＮＳＩ−４１チャンネルの設定が必要である。ＡＮ−ＡＡＡは、事実上ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークのＶＬＲとして見なされる。また、ＡＮ−ＡＡＡとＨＬＲ／ＡＣとの間にＳＳＤ−Ａを共有することは、ＡＮＳＩ−４１メッセージングにより具現される。

本発明は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワーク及びＨＲＰＤネットワークの両方からサービスを受ける場合に、ＣＡＶＥアルゴリズムを備え付けた一つの分離可能なＵＩＭカード及びＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークのＳＳＤ−Ａであって、デュアルモード端末に対する認証問題の解決に適している。本発明では、ＨＲＰＤネットワークのメッセージングの流れを変更する必要もなく、すなわち、既存のＨＲＰＤネットワークアクセス装備に対する如何なる変更も必要がなく、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークで適用されるＵＩＭカードを変更も必要がない。但し、デュアルモード端末及びＡＮ−ＡＡＡに対する若干の変更だけで、ＨＲＰＤネットワークにおけるデュアルモード端末のアクセス認証を具現することができる。その保安性はＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにおける保安性と同一な水準に維持される。

ＣＡＶＥアルゴリズムに即したＨＲＰＤ認証の流れ図である。 ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークで共有秘密データ（ＳＳＤ）をアップデートする過程を示す図である。 ＳＳＤ生成手順を示す図である。 ＣＡＶＥ認証過程を示す図である。 ３ＧＰＰ２においてＨＲＰＤネットワークに対して定義しているアクセス認証メッセージストリームを示す図である。

本発明の主な目的は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＭＳが広く使用しているＵＩＭカードの変更をすることなく、そしてＨＲＰＤネットワークの認証の流れの変更をすることなく、ＨＲＰＤネットワークの認証を具現するのである。その解決策を具現するのにかかる費用は、新たな機能をＡＴに付加して、それに対応するＡＮ−ＡＡＡの協力を付加するのである。しかしながら、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークがＨＲＰＤ+ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにアップグレードされた後には、アクセス端末自体を変更しなければならない。本発明では、ＡＴに対する若干の変更を必要とするだけである。すなわち、新しく変更されるＡＴに単に若干の要件を与えることを必要とするだけである。したがって、非常に容易に具現することができる。また、ＡＮ−ＡＡＡが非常に少なくて（例えば、中国は一般的に地方ごとに１つある）、機能は通常ソフトウェアを通じて具現されるため、ＡＮ−ＡＡＡに対する変更は非常に容易である。一般に、前記本発明の解決策を実施することによって、非常に安価で注目すべき利益が得られる。

本発明は、ＨＲＰＤネットワークがＣＡＶＥアルゴリズムを支援しなく、ＨＲＰＤネットワークではＳＳＤアップデートを支援するメッセージストリームのない反面、前記ＳＳＤアップデート過程には、ＣＡＶＥアルゴリズムが必須であるという事実に即している。しかしながら、既存の加入者のＵＩＭカードはただＣＡＶＥアルゴリズムのみを提供する。本発明の主な思想はＨＲＰＤネットワークのメッセージストリームに含まれたパラメータを処理し、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにおけるＳＳＤアップデート結果を使用して既存のＨＲＰＤメッセージストリームがＣＡＶＥアルゴリズムを支援するように作り、そのようにすることで、既存の加入者のＵＩＭカードを変更する必要がないようにするというのである。

ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークがＣＤＭＡ２０００ １ｘ+ＨＲＰＤネットワークに進化した後には、いくつかの新規のＨＲＰＤ単一モード加入者が出現することになるはずである。本発明がなければ、そのような部類の新規加入者は如何なる旧型ＵＩＭカードとも全く関連がなくなる。前記加入者はＭＤ５アルゴリズムを支援する新たなＵＩＭカードを運営者に求めることができる。しかしながら、これは使用者には非常に不便である。したがって、ネットワーク運営者はＨＲＰＤ使用者のためにＣＤＭＡ２０００ １ｘ使用者を保有することが非常に重要である。本発明を使用することによって、そのような加入者に対する認証問題も解決できる。

本発明をよりよく理解できるようにするために、図２、図３、及び図４は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークの認証手順の間のＭＳ側での動作過程を示しており、図５は、ＨＲＰＤネットワークでアクセス認証が遂行される時のメッセージストリームを示す。

（１）ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークの認証手順の間のＭＳ側における動作過程
ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークの認証手順の間のＭＳ側における動作過程はＳＳＤ＿Ａアップデート過程及び認証過程のような過程に分けられる。

ＳＳＤ＿Ａアップデート過程は、認証システムの攻撃防御能力を改善することを目標としている。基本動作過程が図２に図示される。

ＳＳＤ＿ＡのアップデートはＳＳＤ＿Ａの生成手順によりなされる。ＭＳ情報、乱数、及びＡ−キーがＳＳＤ＿Ａ生成過程に入力されるパラメータである。Ａ−キーは６４ビットであり、運営者によりＭＳに割り当てられる。ＭＳとネットワーク認証センター（authentication Center：ＡＣ）のみ該当するＡ−キーを知っている。実際のネットワークでは、ＡＣがホーム位置登録器（Home Location Register：ＨＬＲ）に統合されているが、以下、それをＨＬＲ／ＡＣと称する。ＳＳＤ＿Ａアップデート過程は次の通りである。

基地局はＲＡＮＤＳＳＤと呼ばれる６４ビットの乱数を含むＳＳＤ＿ＡアップデートメッセージをＭＳ及びＡＣに伝送する。ＭＳがＳＳＤ＿Ａアップデートメッセージを受信した後に、図３に示すように、パラメータをＳＳＤ＿Ａ生成過程に入力し、ＳＳＤ＿Ａ生成過程を遂行して新規の共有秘密データＳＳＤ＿Ａ＿ＮＥＷと呼ばれる結果を生成する。

次に、ＭＳは３２ビット乱数ＲＡＮＤＢＳを生成して、基地局チャレンジオーダーメッセージ（Base Station Challenge Order message）により基地局に伝送する。

ＭＳ及び基地局は、１８ビットの結果ＡＵＴＨＢＳを算出するために、Ａｕｔｈ＿署名過程（AUTH_Signature Procedure）の入力としてＲＡＮＤＳＳＤと新しく生成されたＳＳＤ＿Ａ＿ＮＥＷとを有する。次に、基地局は前記ＡＵＴＨＢＳを基地局チャレンジ確認オーダーメッセージ（Base Station Confirmation Order message）によりＭＳに伝送する。ＭＳは前記基地局から伝送された結果を自身が算出した結果と比較する。前記結果が同一であれば、ＳＳＤ＿Ａアップデート過程が首尾よく完了され、ＭＳはＳＳＤ＿Ａ＿ＮＥＷをＳＳＤ＿Ａとして定義する。そうでなければ、相変らず以前のＳＳＤ＿Ａが使われなければならない。

認証過程は端末の有効性を確認する過程である。基本動作が図４に図示される。
ＡＣは３２ビットの乱数ＲＡＮＤを含むチャレンジメッセージをＭＳに伝送する。ＭＳは１８ビットの結果ＡＵＴＨを算出するために、ＲＡＮＤ及びＳＳＤ＿ＡをＣＡＶＥアルゴリズムの入力として取得する。次に、ＭＳはＡＵＴＨを認証チャレンジ応答メッセージ（Authentication Challenge Response message）により認証センターに伝送する。認証センターは同一な方法でＭＳにより算出された結果を認証センター自身が算出した結果と比較する。前記結果が同一であれば、認証が承認される。そうでなければ、ＭＳのアクセスが拒まれる。

ネットワーク構築においては、ローミング問題のため、アクセス認証の速度を上昇させ、ネットワーク伝送を減らすために、一般的にＳＳＤ＿ＡがＨＬＲ／ＡＣと加入者に近い訪問者位置登録器（Visitor Location register：ＶＬＲ）との間に共有される。ＶＬＲとＨＬＲ／ＡＣとの間の接続は米国国家標準化機構（ＡＮＳＩ）により規定された移動アプリケーションプロトコル（Mobile Application Protocol：ＭＡＰ）ＡＮＳＩ−４１におけるＤ−インターフェースを経由して具現されるが、それを通じてＡＮＳＩ−４１メッセージが伝送される。

（２）既存のＨＲＰＤネットワークにおけるアクセス認証のメッセージストリーム
ＨＲＰＤネットワークのアクセス認証は、図５に示すように、次のメッセージストリームを含む。

１）アクセスネットワーク（ＡＮ）は、乱数“ランダムテキスト”を含むＣＨＡＰチャレンジメッセージをアクセス端末（ＡＴ）に伝送する。ＡＴはＣＨＡＰチャレンジメッセージを受信してから、受信された乱数を使用して認証結果“結果１”を算出する。図面には、暗号化アルゴリズムＭＤ５が例示されている。

２）ＡＴはＡＴのネットワークアクセス識別子（Network Access Identifier：ＮＡＩ）、乱数“テキスト”、認証結果“結果１”などのような情報を含むＣＨＡＰ応答メッセージをＡＮに伝送する。

３）ＡＮはＡＴからＣＨＡＰ応答メッセージを受信した後、ＣＨＡＰ応答メッセージから複写され、前記２）で言及した３つのパラメータを含むラジアスアクセス要請メッセージをＡＮ−ＡＡＡに伝送する。ＡＮ−ＡＡＡは乱数とローカルで格納されたパスワード（ＡＮ−ＡＡＡパスワードはＡＴのパスワードと同一である）を使用してＭＤ５アルゴリズムにより結果２を算出する。

４）ＡＮ−ＡＡＡは結果１と結果２とを比較する。前記結果が同一であれば、ＡＮ−ＡＡＡは認証が承認されたことを表すラジアスアクセス承認メッセージをＡＮに伝送する。前記メッセージには、ＡＴのＮＡＩに対応する国際移動局識別子（International Mobile Station identity：ＩＭＳＩ）も共に含まれるが、前記ＩＭＳＩはＡＮにより今後の手順で使われる。ＩＭＳＩとＮＡＩとの間のマップは運営者により予めＡＮ−ＡＡＡに記録されている。結果１が結果２と同一でなければ、ラジアスアクセス拒否メッセージがＡＮに伝送されてＡＴアクセスを拒む。

５）ＡＮはラジアスアクセス承認メッセージを受信した後、認証過程に成功したことを表すＣＨＡＰ成功メッセージをＡＴに伝送する。そして、ＡＮはラジアスアクセス拒否メッセージを受信した後、認証過程に失敗したことを知らせるＣＨＡＰ失敗メッセージをＡＴに伝送する。

前述した手順では、ＡＴとＡＮ−ＡＡＡが例示的に暗号化アルゴリズムＭＤ５を採択している。国際標準には、暗号化アルゴリズムの採択に対して明確な標準が定義されていない。それは、ネットワーク運営者により定義できる。本発明に関する詳細な理解のために、３ＧＰＰ２標準を本発明の参考にすることができる。

現在のＵＩＭカードがただＣＡＶＥアルゴリズムのみを支援し、ＨＲＰＤの既存のメッセージの流れを変更しないという前提の下に、ＨＲＰＤネットワークのアクセス認証を具現するために、前述した説明に対して次の改善策が推薦される。

１． ＨＲＰＤにおいてＣＨＡＰチャレンジメッセージの活用
認証指示メッセージとして、ＨＲＰＤシステム（例えば、ＡＮ／ＰＣＦ）からＡＴにランダム文字“ランダムテキスト”を含むＣＨＡＰチャレンジメッセージを伝送する。そのようなランダムアクセスを処理した後には、ランダム文字の一部をＣＡＶＥアルゴリズムにより必要とするものと見なすことができる。次に、ランダム文字の一部をＣＡＶＥアルゴリズムに提供する。

２．デュアルモード端末に対する改善
デュアルモード端末は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークの認証だけでなく、ＨＲＰＤネットワークの認証も受ける。前記２つのネットワークが認証パラメータを共有するようにデュアルモード端末を改善することができる。ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにおけるＳＳＤ＿Ａの頻繁なアップデートは攻撃に対抗するネットワークの能力を格段に改善する。そして、ＨＲＰＤネットワークはＳＳＤ＿Ａアップデートから利益を得ることができる。また、デュアルモード端末は、ＩＭＳＩ@ドメイン名称のような方式でＮＡＩを構成する必要がある。ＮＡＩでは、ＩＭＳＩがＵＩＭカードから読み出されることができ、前記ドメイン名称が予めＭＳに格納される。

３． ＨＲＰＤにおいてＣＨＡＰ応答メッセージの活用
ＣＨＡＰ応答メッセージは、ＡＮからのＣＨＡＰチャレンジメッセージに対するＡＴの応答である。前記メッセージでは、ＡＴが算出した認証結果を伝送するように結果フィールドが規定される。

４．ＡＮ−ＡＡＡに対する改善
ＡＮからＡＮ−ＡＡＡに伝送されるラジアスアクセス要請メッセージの結果フィールドは、ＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムにより算出した認証結果を含む。ＡＮ−ＡＡＡはラジアスアクセス要請メッセージから認証結果を分離できなければならない。また、ＡＮ−ＡＡＡはＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークのＨＬＲ／ＡＣによりＳＳＤ＿Ａを獲得する。したがって、ＡＮ−ＡＡＡとＨＬＲ／ＡＣとの間にＡＮＳＩ−４１チャンネルを設定することが必要である。メッセージに対する処理を説明すれば下記の通りである。

（１）ＡＴがＣＨＡＰチャレンジメッセージを処理
ＨＲＰＤネットワークからＣＨＡＰチャレンジメッセージを受信した後には、ＡＴが受信メッセージに含まれた乱数“ランダムテキスト”を処理することが必要である。ランダムテキストはオクテット（octet）単位で与えられた文字列であり、その長さは３２ビットを越える。オクテットを２進フォーマットに変換してそれから３２ビットを抽出することが必要である。ＡＴとＡＮ−ＡＡＡとの間に一貫性が維持される限り、３２ビットを抽出することに特別な要件が与えられない。ＡＴは前述した方法で獲得された３２ビットをＣＡＶＥアルゴリズムにより入力される必要がある乱数（ＲＡＮＤ）として使用する。

（２）ＡＴがＣＨＡＰ応答メッセージを処理
ＣＨＡＰ応答メッセージには、ＮＡＩ、ランダムテキスト、及びＵＩＭカードのＣＡＶＥから獲得された結果（ＡＵＴＨ１）の３つのパラメータフィールドがある。ＡＴは前記３つのパラメータをＡＮ−ＡＡＡに提供する必要がある。ＮＡＩは予めＡＴ（本体−カード分離型ＡＴのＵＩＭカード（分離可能なＵＩＭカード）に格納できる）に格納されることを要するので、使用のために直ちに読み出されることができる。ランダムテキストはＣＨＡＰチャレンジメッセージから発源したものである。ここで、ＡＴはランダムテキストに対して動作を遂行してはいないが、それをＣＨＡＰ応答メッセージに直ちに複写する。結果フィールドにおいては、ＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムから算出された結果、すなわちＡＵＴＨ１を（１）に記載されたように格納されたＲＡＮＤＳＳＤと共に選択的に結果フィールドに記録することが必要である。ＡＮ−ＡＡＡによる識別のために、特定のフォーマットがＡＮ−ＡＡＡと約定されている。

ＡＮ−ＡＡＡがＨＬＲ／ＡＣによりＳＳＤ＿Ａを獲得できるならば、ＣＨＡＰ応答メッセージの結果フィールドは如何なるＲＡＮＤＳＳＤも含む必要がないし、単にＡＵＴＨのみを含めればよい。

（３）ＡＮ−ＡＡＡがラジアスアクセス要請メッセージを処理
ラジアスアクセス要請メッセージは、ＨＲＰＤシステムによりＣＨＡＰ応答メッセージから複写された３つのパラメータ（ＮＡＩ、ランダムテキスト、及び結果（ＡＵＴＨ１））を含む。ＡＮ−ＡＡＡはＨＲＰＤシステムからラジアスアクセス要請メッセージを受信した後にはＡＮ−ＡＡＡとＡＴとの間に知られている結果フィールドからＡＴが提供した結果を確認する。

ランダムテキストによって、ＡＮ−ＡＡＡはＡＴのそれと同一な処理方法により３２ビット乱数を抽出する。ＡＮ−ＡＡＡは３２ビット乱数を前述した方法により獲得されたＳＳＤ＿Ａ及びその他のパラメータと共にＣＡＶＥアルゴリズムに入力してＡＵＴＨ２を算出して、算出されたＡＵＴＨ２をＡＵＴＨ１と比較する。もし、前記ＡＵＴＨ１及びＡＵＴＨ２が同一であればＡＴの認証が承認され、そうでなければＡＴがアクセス拒否される。

ＣＡＶＥアルゴリズムに即した前述した認証ソリューションは、ＨＲＰＤ及びＣＤＭＡ２０００ １ｘのデュアルモード端末に適している。ＨＲＰＤの単一モード端末においては、他の暗号化方法（以下の説明ではＭＤ５を例に挙げる）が採択できる。相異なる暗号化アルゴリズムのため、ＡＴがＣＡＶＥアルゴリズム及びＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークアクセス資格証明（例：ＳＳＤ＿Ａ）を使用しているか（デュアルモード端末）、でなければＭＤ５アルゴリズムを使用しているか（単一モード端末）をＡＮ−ＡＡＡが決めて本発明の解決方案が異なる種類の端末に互換できるようにすることが必要である。次の判定方法中の一つが用いられる。

方法１：ＮＡＩ値が端末の固有な識別子であり、互いに対して繰り返されるので、ＡＮ−ＡＡＡは端末がＣＡＶＥアルゴリズムを使用するか（デュアルモード端末）、でなければＭＤ５アルゴリズムを使用するか（単一モード端末）をＮＡＩ値によって判定することができる。ＮＡＩ値が端末タイプに対応しているリストが予めＡＮ−ＡＡＡに格納されていなければならない。判定の便宜のために、運営者は特定のフィールドにある単一モード端末のＮＡＩ値を収集したり、前記値に対して特定のフラグビットを設定することができる。

方法２：ＡＮ−ＡＡＡはラジアスアクセス要請メッセージに含まれたパラメータに対する如何なる処理も遂行してはいないが、ＭＤ５アルゴリズムにより結果を算出した後、その結果をＡＴが伝送した結果と比較する。前記結果が同一であれば、認証が承認される。そうでなければ、ＡＮ−ＡＡＡはラジアスアクセス要請メッセージに含まれたパラメータを前述したように処理してＣＡＶＥアルゴリズムに即した結果をＡＴが伝送した結果と比較して、前記結果が同一であれば認証を承認し、そうでなければＡＴがネットワークにアクセスすることを拒む。

方法３：方法２におけるＣＡＶＥアルゴリズム及びＭＤ５アルゴリズムの順序が反転される。すなわち、ＡＮ−ＡＡＡは先にラジアスアクセス要請メッセージに含まれたパラメータを処理してＣＡＶＥアルゴリズムにより結果を算出して、前記算出された結果をＡＴが伝送した結果と比較する。前記結果が同一であれば、認証が承認される。そうでなければ、ＡＮ−ＡＡＡはラジアスアクセス要請メッセージに含まれた元のパラメータを使用してＭＤ５アルゴリズムにより結果を計算して、前記計算された結果をＡＴが伝送した結果と比較して、前記結果が同一であれば認証を承認し、そうでなければＡＴがネットワークにアクセスすることを拒む。

図１は、ＣＡＶＥアルゴリズムに即したＨＲＰＤ認証の流れ図を示す図である（ここでは、本体−カード分離型ＡＴが例示されている）。それぞれの動作ステップを詳細に説明すれば次の通りである。

１．ＨＲＰＤシステム（ＡＮ）は、ランダム文字（または、乱数）“ランダムテキスト”を含んでいるＣＨＡＰチャレンジメッセージをＡＴに伝送する。

２．ＡＴは、ランダムテキストから３２ビットを認証過程のための乱数“ＲＡＮＤ”で獲得して分離可能なＵＩＭカードに伝送する。

３．ＵＩＭカードは、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークからアップデートできるＳＳＤ＿Ａ、ＲＡＮＤ、及びＣＡＶＥアルゴリズムに即したその他のパラメータを使用して認証結果ＡＵＴＨ１を算出して、それをＡＴに伝送する。

４．ＡＴは、ＵＩＭカードからＩＭＳＩを読み出して予め格納されたドメイン名称と共にＮＡＩ値を構成する。

５．ＡＴは、ＮＡＩをＣＨＡＰ応答メッセージの該当領域に記録し、ＣＨＡＰチャレンジメッセージに含まれた乱数“ランダムテキスト”をＣＨＡＰ応答メッセージの該当領域に複写し、ＡＵＴＨ１を前記メッセージの結果フィールドに記録した後、前記ＣＨＡＰ応答メッセージをシステム（ＡＮ）に伝送する。

６．システム（ＡＮ）は、ＣＨＡＰ応答メッセージに含まれたパラメータをラジアスアクセス要請メッセージに複写して、前記メッセージをＡＮ−ＡＡＡに伝送する。

７．ＡＮ−ＡＡＡは、ランダムテキストから３２ビットを認証過程のための乱数“ランダムテキスト”として獲得して、ＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワーク（例えば、ＨＬＲ／ＡＣ）からアップデートできるＳＳＤ＿Ａと共にＣＡＶＥアルゴリズムに入力する。

８．ＡＮ−ＡＡＡは、ＣＡＶＥアルゴリズムにより結果ＡＵＴＨ２を算出する。

９．２つの結果を比較する。前記結果が同一であれば、ラジアスアクセス承認メッセージがＡＮに伝送される。そうでなければ、ラジアスアクセス拒否メッセージがＡＴに伝送される。

１０．比較結果によって、ＡＮはＣＨＡＰ成功メッセージまたはＣＨＡＰ失敗メッセージをＡＴに伝送する。

前述した手順では、ＡＮ−ＡＡＡが異なる種類の端末に対して遂行する過程が省略されている。そのような過程は前述した説明で列挙された３つの方法中の一つによって遂行されることができる。ローミングの場合には、認証過程がホームロケーションにあるＡＮ−ＡＡＡで遂行されるので、即ち、ステップ６、ＡＮがラジアスアクセス要請メッセージをＮＡＩ値によるホームロケーションにあるＡＮ−ＡＡＡに伝送することに留意しなければならない。判定過程はホームロケーションにあるＡＮ−ＡＡＡでなされる。したがって、前記の流れがＡＴのローミングに影響を及ぼさない。

本発明をその例示的な実施形態を参照にして特定に図示して説明したが、当該技術分野の通常の知識を有する者であれば請求範囲により限定される本発明の思想及び範囲を外れない範囲で本発明の形態及び細部の多様な変更がなされることができることを理解するはずである。

添付の図面を参照しつつ本発明の例示的な実施形態を具体的に説明することによって、本発明の前述した特徴と長所及びその他の特徴と長所を明確に分かるはずである。

Claims (13)

1. ＣＡＶＥアルゴリズムを用いてＲ−ＵＩＭカードを備えたＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤのＨＡＴを認証する方法であって、
   ＨＡＴがＣＨＡＰチャレンジメッセージからＲＡＮＤを取得するステップと、
   前記ＨＡＴが前記Ｒ−ＵＩＭカードに前記ＣＡＶＥアルゴリズムを用いて前記ＲＡＮＤで認証パラメータを計算するように指示するステップと、
   前記ＨＡＴが前記認証パラメータ及び識別情報をＣＨＡＰ応答メッセージに含ませて送信するステップとを含み、
   前記Ｒ−ＵＩＭは、前記ＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤでの前記ＨＡＴ認証のために共通で使用されることを特徴とする方法。
2. 前記Ｒ−ＵＩＭカードは、前記ＲＡＮＤとともにＳＳＤを使用して前記認証パラメータを計算することを特徴とする請求項１記載の認証方法。
3. 前記識別情報は、ＮＡＩであることを特徴とする請求項１記載の認証方法。
4. 前記ＮＡＩは、前記Ｒ−ＵＩＭカードのＩＭＳＩと前記ＨＡＴのドメイン名称との組合せで構成されることを特徴とする請求項３記載の認証方法。
5. 前記ＨＡＴがＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークからの要求に応じて前記Ｒ−ＵＩＭカードに記憶されている前記ＳＳＤをアップデートするステップをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の認証方法。
6. ＣＡＶＥアルゴリズムを用いてＲ−ＵＩＭを備えたＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤのＨＡＴを認証する方法であって、
   前記ＨＲＰＤのＡＮ−ＡＡＡが、前記ＨＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムを使用するか否かを決定するステップと、
   前記ＨＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムを使用する場合、前記ＨＡＴで使用されるランダム値ＲＡＮＤを決定するステップと、
   前記ＡＮ−ＡＡＡが前記ＨＡＴにより送信されたＡＵＴＨ１を確認し、前記ＨＡＴに対する認証を行うか否かを決定するステップと、
   前記ＡＮ−ＡＡＡが前記決定したＨＡＴに対する認証を行うか否かをＡＮに送信するステップと
   を含むことを特徴とする認証方法。
7. 前記認証を行うか否かを決定するステップは、前記ＡＮ−ＡＡＡサーバが前記ＡＵＴＨ１と前記ＨＡＴにより使用されたＲＡＮＤを用いて計算したＡＵＴＨ２とを比較し、前記ＡＵＴＨ１と前記ＡＵＴＨ２とが同一である場合に前記ＨＡＴに対する認証を承認することを特徴とする請求項６記載の認証方法。
8. 前記ＡＮ−ＡＡＡがＭＤ５アルゴリズムによりＡＵＴＨ３を算出した後に、前記ＭＤ５アルゴリズムの結果を前記ＨＡＴが送信した結果と比較し、
   前記ＡＵＴＨ１とＡＵＴＨ３とが同一であると、前記ＨＡＴの認証を承認し、前記ＡＵＴＨ１とＡＵＴＨ３とが同一でないと、前記ＣＡＶＥアルゴリズムを用いて前記ＡＵＴＨ２を計算し、前記ＡＵＴＨ１と前記ＡＵＴＨ２とが同一であると、前記ＨＡＴの認証を承認することを特徴とする請求項７記載の認証方法。
9. 前記ＡＮ−ＡＡＡが前記ＣＡＶＥアルゴリズムにより前記ＡＵＴＨ２を計算し、前記ＡＵＴＨ１と前記ＡＵＴＨ２とを比較し、
   前記ＡＵＴＨ１とＡＵＴＨ２とが同一であると、前記ＨＡＴの認証を承認し、前記ＡＵＴＨ１とＡＵＴＨ２とが同一でないと、ＭＤ５アルゴリズムを用いてＡＵＴＨ３を計算し、前記ＡＵＴＨ１と前記ＡＵＴＨ３とが同一であると、前記ＨＡＴの認証を承認することを特徴とする請求項７記載の認証方法。
10. 前記ＡＮ−ＡＡＡは、前記ＲＡＮＤとともに前記ＨＡＴが使用したＳＳＤを用いて前記ＡＵＴＨ２を算出することを特徴とする請求項７記載の認証方法。
11. 前記ＡＮ−ＡＡＡは、前記ＨＡＴの識別情報に従って前記ＨＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムを使用するか否かを決定することを特徴とする請求項６記載の認証方法。
12. ＣＡＶＥアルゴリズムを用いて認証を実行するシステムであって、
    Ｒ−ＵＩＭカードを備え、ＣＨＡＰチャレンジメッセージからＲＡＮＤを取得し、前記Ｒ−ＵＩＭカードに前記ＣＡＶＥアルゴリズムを用いて前記ＲＡＮＤで認証パラメータを計算するように指示し、
    前記認証パラメータ及び識別情報をＣＨＡＰ応答メッセージに含ませて送信するＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤに接続可能なＨＡＴを含み、
    前記Ｒ−ＵＩＭカードは、前記ＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤでの前記ＨＡＴ認証のために共通で使用されることを特徴とするシステム。
13. ＣＡＶＥアルゴリズムを用いてＲ−ＵＩＭを備えたＣＤＭＡ２０００ １ｘ及びＨＲＰＤのＨＡＴを認証するシステムであって、
    前記ＨＲＰＤに属し、前記ＨＡＴがＣＡＶＥアルゴリズムを使用するか否かを決定し、前記ＨＡＴにより送信されたＡＵＴＨ１を確認し、前記ＨＡＴに対する認証を行うか否かを決定するＡＮ−ＡＡＡを含むことを特徴とするシステム。

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