JP2011512750A - 無線通信システムにおいて、ハンドオーバ、またはハンドオーバを実行している間に鍵管理を実行するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

例示的諸実施形態は、ハンドオーバ、およびハンドオーバを実行している間に鍵管理を実行するための方法を提供する。本方法は、安全なプロトコルによって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵をネットワークのコア・コンポーネントからユーザ装置に伝達するステップを含む。安全なプロトコルは、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵がネットワークのコア・コンポーネントによってサポートされている基地局によって知られることを防止する。安全なプロトコルは、無線通信のための進化型パケット・システム環境の非アクセス層シグナリングでよい。

Description

本出願の例示的諸実施形態は、電気通信のためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、例示的諸実施形態は、安全な鍵を使用してネットワークとユーザ装置との間の安全な無線通信を提供する方法に関する。

無線通信に関するセキュリティ方法およびプロセスは進化しつつある。電気通信業界の様々なグループ間のコラボレーションである第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）は、現在、拡張パケット・システム（ＥＰＳ）内の無線通信に適用可能なセキュリティ・プロトコルの開発に取り組んでいる。

図１は無線通信のためのＥＰＳ環境の一例を示す。図１のＥＰＳは、ユーザ装置（ＵＥ）、進化型ノードＢ（ｅＮＢ）およびモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）を例示する。図１はまた、ｅＮＢおよびＭＭＥは、実線の楕円形によって示されている進化型ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク（ｅＵＴＲＡＮ）の一部分であり、一方、ＵＥはｅＵＴＲＡＮの外にあることを例示する。さらに、ＭＭＥは、図１に示されているＥＰＳ環境の進化型パケット・コア（ＥＰＣ）に含まれる。ＥＰＣは細い破線の楕円形によって識別される。

一般に、ＥＰＳは、ユニバーサル移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）において使用される１層の境界セキュリティの代わりに２つの保護層を有する。第１のセキュリティ層は進化型ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク（ｅＵＴＲＡＮ）であり、第２のセキュリティ層は進化型パケット・コア（ＥＰＣ）・ネットワーク・セキュリティである。進化型パケット・コア・セキュリティは非アクセス層（ＮＡＳ）シグナリング・セキュリティの使用を必要とする。

次に、ＥＰＳ環境のセキュリティの従来の例が、図２に例示されているシグナリング図に関連して議論される。

図２のシグナリング図は、ユーザ装置（ＵＥ）、第１の進化型ノードＢ（ソースｅＮＢ）、第２の進化型ノードＢ（ターゲットｅＮＢ）、および進化型パケット・コア（ＥＰＣ）の間でやりとりされるメッセージおよびそれらの動作を例示する。ＥＰＣはモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）およびシステム・アーキテクチャ・エボリューション・ゲートウェイ（ＳＡＥ ＧＷ）を含む。具体的には、図２の従来のシグナリング図は、ＭＭＥ内ハンドオーバ中のこれらの様々なコンポーネント間の通信を例示する。ＭＭＥ内ハンドオーバは、ソースｅＮＢからターゲットｅＮＢへのＵＥのハンドオーバに関し、この場合、ソースｅＮＢおよびターゲットｅＮＢは両方とも同じＭＭＥによってサポートされている。図２を参照すると、ＵＥはメッセージ１において測定レポートをソースｅＮＢに送信する。測定レポートのコンテンツは当技術分野ではよく知られており、したがって簡潔にするために本明細書では議論されない。

測定レポートの受信に応答して、ソースｅＮＢは、どのターゲットｅＮＢとハンドオーバ手順を実行するべきかを判定する。この従来のハンドオーバを開始するためには、ソースｅＮＢは、動作１Ａによって示されているように、ソースｅＮＢにおいて知られている第１の鍵ＫｅＮＢから第２の鍵ＫｅＮＢ^＊を取得する。第２の鍵ＫｅＮＢ^＊がソースｅＮＢによって取得された後は、ソースｅＮＢは、メッセージ２において、第２の鍵ＫｅＮＢ^＊と共にハンドオーバ要求をターゲットｅＮＢに送信する。

ハンドオーバ要求の受信に応答して、ターゲットｅＮＢは、メッセージ３において、セル無線一時識別（Ｃ−ＲＮＴＩ）と共にハンドオーバ応答をソースｅＮＢに提供する。通常、このＣ−ＲＮＴＩは１６ビットまたは３２ビットの数である。さらに、このＣ−ＲＮＴＩは、単にターゲットｅＮＢに関連する識別子でよい。図２の従来の信号図では、第２の鍵ＫｅＮＢ^＊およびＣ−ＲＮＴＩはセキュリティのために頼りにされる。動作３Ａによって示されているように、ターゲットｅＮＢはまた、ＫｅＮＢ^＊およびＣ−ＲＮＴＩから第３の鍵ＫｅＮＢ^＊＊を取得する。さらに、無線リソース制御およびユーザ・プレーン（ＲＲＣ／ＵＰ）鍵は、当技術分野ではよく知られているように、動作３ＢにおいてターゲットｅＮＢによって第３の鍵ＫｅＮＢ^＊＊から取得される。

さらに図２を参照すると、ソースｅＮＢは、メッセージ３におけるハンドオーバ応答の受信に応答して、ハンドオーバ・コマンドをＵＥに送信する。メッセージ４によって示されているように、ハンドオーバ・コマンドはＵＥにターゲットｅＮＢとのハンドオーバを実行するよう指令する。

ＵＥがメッセージ４のハンドオーバ・コマンドを受信した後は、ＵＥは、動作４Ａにおいて、ＫｅＮＢ^＊およびＣ−ＲＮＴＩから、ターゲットｅＮＢによって動作３において取得された鍵と同じである第３の鍵ＫｅＮＢ^＊＊を取得する。第３の鍵ＫｅＮＢ^＊＊から、ＵＥは、動作４Ｂによって示されているように、当技術分野ではよく知られているように、ＲＲＣ／ＵＰ鍵を取得する。したがって、ＵＥおよびターゲットｅＮＢは両方ともＲＲＣ／ＵＰ鍵を有する。次いで、ＵＥは、メッセージ５によって示されているように、ハンドオーバ確認メッセージをターゲットｅＮＢに送信する。

ＵＥからのハンドオーバ確認メッセージの受信に応答して、ターゲットｅＮＢは、メッセージ６において、ＭＭＥ内ハンドオーバが完了したことを示すハンドオーバ完了メッセージをソースｅＮＢに送信する。最後に、メッセージ７によって示されているように、今はソースｅＮＢであるターゲットｅＮＢは、ＵＥ位置更新メッセージをＥＰＣに送信する。

例示的諸実施形態は、安全な鍵を使用してネットワークとユーザ装置との間の安全な無線通信を提供する方法を提供する。具体的には、例示的諸実施形態は、強化されたセキュリティを提供しながらハンドオーバおよび鍵管理を実行するための方法を提供する。

一例示的実施形態は、ユーザ装置によって実行される方法を提供する。本方法は、ＭＭＥなどのネットワークのコア・コンポーネントから、安全なプロトコルによって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵を受信するステップを含む。安全なプロトコルは、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が、ネットワークのコア・コンポーネントによってサポートされている基地局（例えば、ｅＮＢ）によって知られることを防止する。本方法はまた、ソース基地局からハンドオーバ・コマンドを受信するステップを含む。ハンドオーバ・コマンドは、ターゲット基地局を識別するターゲット基地局識別子を含む。ターゲット基地局は、ソース基地局によってサポートされているユーザ装置にサービスを提供することを目的とする基地局である。本方法はまた、受信されたランダム・ハンドオーバ・シード鍵およびターゲット基地局識別子を使用して暗号化鍵を取得するステップ、ならびに取得された暗号化鍵およびターゲット基地局識別子に基づいてターゲット基地局と通信するステップを含む。

一例示的実施形態によれば、ユーザ装置によって実行される本方法は、ソース基地局からターゲット基地局へのハンドオーバが受け入れ可能であることを確認するために確認メッセージをターゲット基地局に送信するステップをさらに含む。

一例示的実施形態によれば、ユーザ装置によって実行される本方法は、測定レポートをソース基地局に送信するステップをさらに含む。さらに、受信するステップは、送信された測定レポートに応答してソース基地局からハンドオーバ・コマンドを受信することができる。

一例示的実施形態によれば、ユーザ装置によって実行される本方法においては、取得するステップは、暗号化鍵を取得するために鍵取得機能への入力としてランダム・ハンドオーバ・シード鍵およびターゲット基地局識別子を入力することができる。

一例示的実施形態によれば、安全なプロトコルは非アクセス層（ＮＡＳ）プロトコルである。

他の実施形態は、ネットワークのコア・コンポーネント（例えば、ＭＭＥ）によって実行される方法を提供する。本方法は、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵がコア・ネットワーク・コンポーネントによってサポートされている基地局によって知られることを防止する安全なプロトコルを使用してネットワークのコア・コンポーネントからユーザ装置にランダム・ハンドオーバ・シード鍵を送信するステップを含む。

例示的実施形態によれば、ネットワークのコア・コンポーネントによって実行される本方法は、ネットワークのコア・コンポーネントにある第１のランダム鍵をコア・コンポーネントによってサポートされている各基地局に割り当てるステップと、第１のランダム鍵をそれぞれの各基地局に提供するステップとをさらに含む。第１のランダム鍵は、基地局ごとに異なり、ユーザ装置にランダム・ハンドオーバ・シード鍵を送信する前に提供される。

ネットワークのコア・コンポーネントによって実行される本方法の例示的実施形態によれば、提供するステップは、それぞれの基地局に関係するハンドオーバ手順の前に各それぞれの基地局に第１のランダム鍵を提供することができる。

例示的実施形態によれば、コア・コンポーネントによって実行される本方法は、現在ユーザ装置をサポートしているソース基地局からユーザ装置のための潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局のリストを受信するステップと、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵を選択するステップと、鍵取得機能（例えば、ＡＥＳ）への入力としてランダム・ハンドオーバ・シード鍵およびそれぞれのターゲット基地局識別子を使用することにより、潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局のリストに掲載されている各ターゲット基地局に固有の第２のランダム鍵を取得するステップとをさらに含む。さらに、本方法は、潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局のリストに掲載されている各ターゲット基地局のための暗号化された第２のランダム鍵を取得するために各第２のランダム鍵を対応する第１のランダム鍵と共に暗号化するステップと、暗号化された第２のランダム鍵のリストをソース基地局に送信するステップとを含む。

他の例示的実施形態は、基地局によって実行される方法を提供する。基地局によって実行される本方法は、ユーザ装置のための潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局を識別するリストを、そのリストに含まれている各潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局に関する情報を要求するために、コア・コンポーネントに送信するステップと、暗号化された第１のランダム鍵のリストを受信するステップとを含む。各暗号化された第１のランダム鍵は、潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局の１つに固有である。

例示的実施形態によれば、安全なプロトコルによって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵は、ネットワークのコア・コンポーネントからユーザ装置に送信される。安全なプロトコルは、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が、ユーザ装置を現在サポートしているソース基地局およびネットワークのコア・コンポーネントによってサポートされている潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局によって知られることを防止する。

例示的実施形態によれば、基地局によって実行される本方法は、ユーザ装置から測定レポートを受信するステップと、成功したハンドオーバに続いてユーザ装置をサポートするためのターゲット基地局として潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局の１つを選択するステップと、ハンドオーバ要求をターゲット基地局に転送するステップとを含む。ハンドオーバ要求は、選択されたターゲットに対応する暗号化された第１のランダム鍵を含む。さらに、本方法は、ユーザ装置にハンドオーバ・コマンドを送信するステップと、ターゲット基地局からハンドオーバ完了信号を受信するステップと、ハンドオーバ完了信号の受信に応答してユーザ装置のサポートをターゲット基地局にハンドオーバするステップとを含む。

他の例示的実施形態は、基地局によって実行される方法を提供する。本方法は、複数の基地局を含むネットワークのコア・コンポーネントから第１のランダム鍵を受信するステップを含み、複数の基地局の１つはユーザ装置をサポートするソース基地局であり、複数の基地局の別の１つはハンドオーバの後にユーザ装置をサポートするためのターゲット基地局である。本方法はまた、ターゲット基地局において暗号化された第１のランダム鍵を含むハンドオーバ要求を受信するステップと、第２のランダム鍵を回復するために第１のランダム鍵を使用してハンドオーバ要求を復号するステップと、ターゲット基地局において第２のランダム鍵から暗号化鍵を取得するステップと、取得された暗号化鍵に基づいてユーザ装置と通信するステップとを含む。

例示的実施形態によれば、第１のランダム鍵は、ハンドオーバ要求を受信することにより開始されるハンドオーバ手順の前に受信される。

例示的実施形態によれば、安全なプロトコルによって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵は、ネットワークのコア・コンポーネントからユーザ装置に送信される。安全なプロトコルは、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が、ユーザ装置を現在サポートしているソース基地局およびネットワークのコア・コンポーネントによってサポートされているターゲット基地局によって知られることを防止する。

例示的諸実施形態の上記および他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら本開示の例示的諸実施形態の以下の詳細な説明を検討することによってより明らかになるであろう。

無線通信のためのＥＰＳ環境を例示する図、すなわち、従来のＭＭＥ内ハンドオーバ手順において実行されるメッセージおよび動作の信号流れ図である。 従来のＭＭＥ内ハンドオーバ手順において実行されるメッセージおよび動作の信号流れ図である。 一例示的実施形態によるＭＭＥ内ハンドオーバ手順のメッセージおよび動作を例示する信号流れ図である。

以下の説明では、説明のためであって限定のためではなく、例示的諸実施形態の完全な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インターフェース、技法など、具体的な詳細が説明される。しかし、例示的諸実施形態は、これらの具体的な詳細から逸脱する他の例示的諸実施形態において実行されることが可能であることは当業者には明らかであろう。いくつかの場合には、よく知られている装置、回路、および方法の詳細な説明は、不必要な詳細によって例示的諸実施形態の説明を分かりにくくしないように省略される。すべての原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの具体的な例は、それらの構造的および機能的両方の同等物を包含することを意図するものである。さらに、そのような同等物は現在知られている同等物ならびに将来開発される同等物を両方とも含むものとする。

例示的諸実施形態は、本明細書では、適切なコンピューティング環境で実施されるものとして議論される。必ずしも必要ではないが、例示的諸実施形態は、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサまたはＣＰＵによって実行されるプログラム・モジュールまたは機能プロセスなどのコンピュータ実行可能命令の一般的コンテキストで説明される。一般に、プログラム・モジュールまたは機能プロセスは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。本明細書で議論されるプログラム・モジュールおよび機能プロセスは、既存の通信ネットワーク内の既存のハードウェアを使用して実行されることが可能である。例えば、本明細書で議論されるプログラム・モジュールおよび機能プロセスは、既存の無線ネットワーク制御ノードにある既存のハードウェアを使用して実行されることが可能である。

以下の説明では、例示的諸実施形態は、別途明示されていない限り、１つまたは複数のプロセッサによって実行される行為および動作の記号表現（例えば、シグナリング図の形での）に関連して説明される。したがって、コンピュータで実行されると時々言われるそのような行為および動作は、データを構造化された形で表す電気信号のプロセッサによる操作を含むことが理解されるであろう。この操作は、コンピュータ、ユーザ装置および／またはアクセス・ネットワークのメモリシステムのロケーションにおいてデータを変換または維持し、これは、当業者によってよく理解されるやり方で、コンピュータ、ユーザ装置および／またはアクセス・ネットワークの動作を再構成する、あるいはそうでなければ変更する。

無線通信システムにおいてハンドオーバならびに鍵管理を実行するための方法の一例示的実施形態は、図３に例示されている信号流れ図に関連して以下で説明される。当業者は、以下で説明される方法は、図１に示されているものなどの無線通信のためのＥＰＳ環境で実施されることが可能であることを理解するであろう。具体的には、以下で説明される例示的諸実施形態は、ＥＰＳのＮＡＳシグナリング・セキュリティの使用をてこ入れする。ＮＡＳセキュリティは、本来、ｅＮＢにとって透過的であるＵＥとＭＭＥとの間のトンネルを提供する。具体的には、ＮＡＳセキュリティ・トンネルは、例示的諸実施形態によるｅＮＢによって読取られる、かつ／またはデコードされることは不可能である。

図３は、ＭＭＥ内ハンドオーバのためのＭＭＥ支援鍵リフレッシュ手順の一例示的実施形態を示す。具体的には、図３のシグナリング図は、図１に関連して前に説明されたＥＰＳのＵＥ、ソースｅＮＢ、ターゲットｅＮＢ、およびＭＭＥの間のメッセージ交換、ならびにそれらによって実行される動作を示す。図３のシグナリング図はまた、初期セキュリティ・アソシエーション（ＳＡ）確立メッセージおよび動作、ハンドオーバの前に実行されるメッセージおよび動作、ならびにハンドオーバメッセージおよび動作を含むメッセージおよび動作の３つの異なるグループ化を識別する。

図３を参照すると、ＭＭＥは、動作１において、ＥＰＳの各ｅＮＢのためのｅＮＢランダム鍵ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］を生成する。このランダム鍵のビット数は様々でよい。本明細書に記載の諸実施例によれば、各ｅＮＢランダム鍵ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］の長さは１２８または２５６ビットであり、サービング・システム鍵の長さ（１２８または２５６ビット）に一致し、対応するｅＮＢに固有である。初期セキュリティ確立フェーズでは、ｅＮＢおよびＭＭＥは、セキュリティ・アソシエーションを確立させ、その後でなければＭＭＥ−ｅＮＢ＿Ｋｅｙに同意しようとしない。これは、多分各ｅＮＢがセキュリティ・アソシエーションをブートアップし確立した後に、各ｅＮＢに生じる。ハンドオーバにおいてｅＮＢがソースｅＮＢまたはターゲットｅＮＢになるのを待つことはないことが留意される。ＭＭＥ−ｅＮＢ鍵はハンドオーバに関係なく確立される。さらに、ＭＭＥ−ｅＮＢ鍵は何らかの期間の後にリフレッシュされることが可能である。

メッセージ２によって示されているように、ＭＭＥは、Ｓ１インターフェースを介してＭＭＥに接続されている各ターゲットｅＮＢにそれぞれ異なるｅＮＢランダム鍵ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］を送信する。ソースｅＮＢは、ＵＥに無線通信サービスを現在提供しているｅＮＢである。ハンドオーバの前に、メッセージ３によって示されているように、ＵＥ位置更新メッセージがソースｅＮＢからＭＭＥに送信される。ＵＥ位置更新メッセージは、ＵＥのための無線通信サービスがソースｅＮＢからハンドオーバされることが可能なｅＮＢのリストを含む。言い換えれば、位置更新メッセージは、ソースｅＮＢからＭＭＥに送信される近隣ｅＮＢのリストを含む。さらに図３を参照すると、ＭＭＥは、動作３Ａによって示されているように、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙを選択する、かつ／または作成する。例示的諸実施形態によれば、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙはＥＰＳのｅＮＢに知られていない。動作３Ｂにおいて、ＭＭＥは、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙと共に鍵取得機能への入力としてシステムの各ｅＮＢを個々に識別する識別子ｅＮＢ ＩＤを使用して、受信された近隣リスト内の各ターゲットｅＮＢのための第１の鍵ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}を作成する。例えば、鍵取得機能はＡＥＳであり、したがって、ｅＮＢのための第１の鍵は次のように表される。ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}＝ＡＥＳ_{Ｈ＿ｋｅｙ}（ｅＮＢ＿ＩＤ）。さらに、ＭＭＥは、次いで、動作３Ｃにおいて、算出された第１の鍵ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}をターゲットｅＮＢのそれぞれのｅＮＢランダム鍵ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ_{Ｔａｒｇｅｔ}］と共に暗号化し、暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ｝}を取得する。表記｛Ｘ｝_Ｙは、鍵Ｙを使用するＸの暗号化を示す。鍵の暗号化は意味論的に安全な暗号化でなければならない。例えば１２８ビット鍵は、それを１２８ビットＡＥＳブロック暗号への入力として使用し、ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙをＡＥＳ鍵として使用することにより暗号化されることが可能であろう。他の選択肢は、メッセージ・インテグリティ・タグでの補足以外は、いかなる形式の暗号化をも使用することである。暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ_ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ ＩＤ｝}は、メッセージ３においてソースｅＮＢからＭＭＥに送信されたＵＥ位置更新メッセージにおいて識別された各潜在的ターゲットｅＮＢのために取得される。

ＭＭＥが各潜在的ターゲットｅＮＢのために暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ_ｋｅｙ［ｅＮＢ_ＩＤ］}を取得した後は、暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ＿ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ_ｋｅｙ［ｅＮＢ_ＩＤ］}は、メッセージ４において示されているように、ソースｅＮＢに提供される。言い換えれば、ＭＭＥは、潜在的ターゲットｅＮＢのための取得された暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ_ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ_ｋｅｙ［ｅＮＢ_ＩＤ］}のアレイまたはリストを送信する。そのアレイの各要素は潜在的ターゲットｅＮＢに対応し、識別子ｅＮＢ＿ＩＤによってインデックスされる。したがって、例示的諸実施形態によれば、ＵＥ位置更新メッセージの受信に応答してソースｅＮＢに提供される鍵は暗号化され、それぞれ異なる潜在的ターゲットｅＮＢに固有であり、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙに基づいて生成される。

図３を参照すると、ＭＭＥは、メッセージ５において、動作３Ａにおいて選択されたランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙをＵＥに転送する。例示的諸実施形態によれば、Ｈ＿ｋｅｙの転送はＮＡＳセキュリティによって保護される。認証鍵同意（ＡＫＡ）を使用するいかなる初期および／またはその次の認証においても、ＵＥおよびＭＭＥは、ＮＡＳ暗号化およびＮＡＳインテグリティ鍵を含むセキュリティ・コンテキストを作成することが留意される。メッセージがエア・インターフェースを介して１つまたは複数のｅＮＢを通り過ぎてＵＥに行くとき、ＭＭＥもＵＥもｅＮＢとＮＡＳ鍵を共用しないので、ｅＮＢはＮＡＳメッセージのコンテンツを見ることができない。したがって、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙは、メッセージ５の送信中にソースｅＮＢまたはターゲットｅＮＢのどちらによっても盗聴されることは不可能である。言い換えれば、ランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙは、ＭＭＥによってサポートされているｅＮＢがランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙを知ることを防止するためにＮＡＳセキュリティによって保護される。したがって、たとえ攻撃者がソースｅＮＢに対する制御を有していても、攻撃者はランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙを取得することを禁止または防止される。

上記で説明されたメッセージ交換１〜５ならびに動作１および３Ａ〜３Ｂが完了した後は、ＵＥをソースｅＮＢからターゲットｅＮＢにハンドオーバするためのハンドオーバ手順の一例示的実施形態は、以下で詳述されるように実施される。

さらに図３を参照すると、メッセージ６によって示されているように、ＵＥは測定レポートをソースｅＮＢに送信する。図１に関連して背景セクションにおいて説明されたように、測定レポートは当技術分野ではよく知られており、したがって、簡潔にするために本明細書では説明されない。測定レポートの受信に応答して、ソースｅＮＢは、動作６ａに示されているように、ＵＥのためにハンドオーバ決定を行う。したがって、ソースｅＮＢは、どのターゲットｅＮＢがハンドオーバ手順に従って通信サービスをＵＥに提供するかを判定する。ハンドオーバ決定がソースｅＮＢによって行われた後は、ソースｅＮＢはハンドオーバ要求をターゲットｅＮＢに送信する。ハンドオーバ要求は、メッセージ７によって示されているように、ターゲットｅＮＢに対応する暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ］}を含む。

メッセージ４に関連して前に説明されたように、ＭＭＥは、潜在的ターゲットｅＮＢのための取得された暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［ｅＮＢ ＩＤ］}のアレイまたはリストを送信する。そのアレイの各要素は潜在的ターゲットｅＮＢに対応し、識別子ｅＮＢ＿ＩＤによってインデックスされる。したがって、ソースｅＮＢがターゲットｅＮＢ識別子Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ＿ＩＤを知ったとき、ソースｅＮＢは、識別されたターゲットｅＮＢのための暗号化されたＫｅＮＢをターゲットｅＮＢに転送する。暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ］}は、図２の従来の方法において説明されたように、第１のＫｅＮＢから一方向関数を用いて取得された第２の鍵ＫｅＮＢ^＊を含むハンドオーバ要求を単に送信することと比較して、例示的実施形態に従ってターゲットｅＮＢに送信される。

図３の動作７Ａを参照すると、ターゲットｅＮＢは、メッセージ２においてＭＭＥからターゲットｅＮＢに前に送信された鍵ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ＿ＩＤ_{Ｔａｒｇｅｔ}］を使用して、暗号化された第１の鍵値｛ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ］}を復号することによりターゲットｅＮＢのための第１の鍵ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ ＩＤ}を回復する。ターゲットｅＮＢは、メッセージ８において、ハンドオーバ応答をソースｅＮＢに送信する。さらに、ターゲットｅＮＢは動作８Ａにおいて、復号された第１の鍵値ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}からＲＲＣ／ＵＰ鍵を取得する。

メッセージ９によって示されているように、ソースｅＮＢはＵＥにハンドオーバ・コマンドを送信する。メッセージ９のハンドオーバ・コマンドは、ターゲットｅＮＢの識別子Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ＿ＩＤを含むことによりターゲットｅＮＢがＵＥに知られるようにする。前に議論されたように、ＵＥはランダム・ハンドオーバ・シード鍵Ｈ＿ｋｅｙをすでに受信している。したがって、ＵＥは、動作９Ａにおいて、ターゲットｅＮＢのための第１の鍵ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}を取得する。ターゲットｅＮＢのための第１の鍵を取得するための等式は次のとおりである。ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}＝ＡＥＳ_{Ｈ ｋｅｙ}（Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ＿ＩＤ）。取得されたターゲットｅＮＢのための第１の鍵ＫｅＮＢ_{Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ ＩＤ}から、ＵＥは、動作９Ｂにおいて、ＲＲＣ／ＵＰ鍵を取得する。ＲＲＣ／ＵＰ鍵の取得は当技術分野ではよく知られており、したがって簡潔にするために本明細書では議論されない。

さらに図３を参照すると、ＵＥは、メッセージ１０によって示されているように、ターゲットｅＮＢにハンドオーバ確認メッセージを送信する。ターゲットｅＮＢはＵＥからハンドオーバ確認メッセージを受信し、ソースｅＮＢにハンドオーバが完了したことを通知する。ターゲットｅＮＢは、メッセージ１０において、ハンドオーバ完了信号を送信することによりソースｅＮＢに通知する。

ハンドオーバ手順が完了した後は、今はＵＥのための第２のソースｅＮＢであるターゲットｅＮＢは、メッセージ１２において、可能な第２のハンドオーバの準備をするためにＭＭＥに潜在的ターゲットすなわち近隣ｅＮＢのリストと共にＵＥ位置更新メッセージを送信する。したがって、メッセージ１２は、第１のソースｅＮＢからターゲットｅＮＢへのハンドオーバの前に第１のソースｅＮＢからＭＭＥに送信されたメッセージ３と同様である。メッセージ１３は、同じ理由で、前に説明されたメッセージ４と同様である。具体的には、ＭＭＥは、各潜在的ターゲットｅＮＢのための暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［ｅＮＢ ＩＤ］}を再び取得し、暗号化された第１の鍵｛ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ ＩＤ}｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ ｋｅｙ［ｅＮＢ ＩＤ］}は、メッセージ１３において、ソースｅＮＢに提供される。

例示的諸実施形態はこのように説明されているが、例示的諸実施形態は多くのやり方で変更されることが可能であることは明らかであろう。そのような変更は例示的諸実施形態からの逸脱とはみなされず、すべてのそのような変更は本発明の範囲内に含まれるものとする。

Claims (10)

1. 安全な無線通信のための方法であって、
   ユーザ装置（ＵＥ）において、ネットワークのコア・コンポーネントから、安全なプロトコル（ＮＡＳセキュリティ）によって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵（Ｈ＿ｋｅｙ）を受信するステップを含み、前記安全なプロトコルは前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が前記ネットワークの前記コア・コンポーネントによってサポートされている基地局によって知られることを防止し、さらに、
   前記ユーザ装置において、ソース基地局からハンドオーバ・コマンドを受信するステップを含み、前記ハンドオーバ・コマンドはターゲット基地局を識別する基地局識別子（Ｔａｒｇｅｔ ｅＮＢ＿ＩＤ）を含み、前記ターゲット基地局は前記ソース基地局によってサポートされている前記ユーザ装置にサービスを提供することを目的とし、さらに、
   前記受信されたランダム・ハンドオーバ・シード鍵および前記ターゲット基地局識別子を使用して暗号化鍵（ＲＲＣ／ＵＰ鍵）を取得するステップと、
   前記取得された暗号化鍵およびターゲット基地局に基づいて前記ターゲット基地局と通信するステップとを備える、方法。
2. 前記取得するステップは、前記暗号化鍵を取得するために前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵および前記ターゲット基地局識別子を鍵取得機能（ＡＥＳ）に入力として入力する、請求項１に記載の方法。
3. 前記安全なプロトコルは非アクセス層（ＮＡＳ）プロトコルである、請求項１に記載の方法。
4. 安全な無線通信のための方法であって、
   ランダム・ハンドオーバ・シード鍵（Ｈ＿ｋｅｙ）をコア・ネットワーク・コンポーネント（ＭＭＥ）からユーザ装置（ＵＥ）に、前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が前記コア・ネットワーク・コンポーネントによってサポートされている基地局によって知られることを防止する安全なプロトコルを使用して送信するステップを備える、方法。
5. ネットワークの前記コア・コンポーネントにある第１のランダム鍵（ＭＭＥ−ｅＮＢ−ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］）を前記コア・コンポーネントによってサポートされている各基地局に割り当てるステップと、
   前記第１のランダム鍵を各前記それぞれの基地局に提供するステップであって、前記第１のランダム鍵は基地局ごとに異なり、前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵を前記ユーザ装置に送信する前に提供されるステップとをさらに備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記ネットワークの前記コア・コンポーネントにおいて、前記ユーザ装置を現在サポートしているソース基地局から前記ユーザ装置（ＵＥ位置更新）のための潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局のリストを受信するステップと、
   前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵を選択するステップと、
   前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵およびそれぞれのターゲット基地局識別子を鍵取得機能（ＡＥＳ）への入力として使用することにより潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局のリストに掲載されている各ターゲット基地局に固有の第２のランダム鍵（ＫｅＮＢ_{ｅＮＢ ＩＤ}）を取得するステップと、
   潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局の前記リストに掲載されている各ターゲット基地局のための暗号化された第２のランダム鍵（｛ＫｅＮＢｅＮＢ＿ＩＤ｝_{ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］}）を取得するために前記対応する第１のランダム鍵と共に各第２のランダム鍵を暗号化するステップと、
   前記暗号化された第２のランダム鍵のリストを前記ソース基地局に送信するステップとをさらに備える、請求項５に記載の方法。
7. 安全な無線通信のための方法であって、
   潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局（ＵＥ位置更新）を識別するリストを、前記リストに含まれる各潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局に関する情報を要求するために、ソース基地局からネットワークのコア・コンポーネント（ＭＭＥ）に送信するステップと、
   暗号化された第１のランダム鍵のリストを前記ネットワークの前記コア・コンポーネントから受信するステップであって、各前記暗号化された第１のランダム鍵は前記潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局の１つに固有であるステップとを備える、方法。
8. 安全なプロトコルによって保護されているランダム・ハンドオーバ・シード鍵（Ｈ＿ｋｅｙ）は、ネットワークの前記コア・コンポーネントからユーザ装置（ＵＥ）に送信され、前記安全なプロトコルは、前記ランダム・ハンドオーバ・シード鍵が、前記ネットワークの前記コア・コンポーネントによってサポートされている前記ユーザ装置および前記潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局を現在サポートしているソース基地局によって知られることを防止する、請求項７に記載の方法。
9. 前記ソース基地局において、前記ユーザ装置から測定レポートを受信するステップと、
   成功したハンドオーバに続いて前記ユーザ装置をサポートするためにターゲット基地局として前記潜在的ハンドオーバ・ターゲット基地局の１つを選択するステップと、
   ハンドオーバ要求を前記ターゲット基地局に転送するステップであって、前記ハンドオーバ要求は、前記選択されたターゲット基地局に対応する前記暗号化された第１のランダム鍵を含むステップと、
   ハンドオーバ・コマンドを前記ユーザ装置に送信するステップとを含み、前記ハンドオーバ・コマンドは前記選択されたターゲット基地局を識別し、さらに、
   前記ターゲット基地局からハンドオーバ完了信号を受信するステップと、
   前記ハンドオーバ完了信号の受信に応答して前記ユーザ装置のサポートを前記ターゲット基地局にハンドオーバするステップとをさらに備える、請求項７に記載の方法。
10. 無線通信のための方法であって、
    ネットワークのコア・コンポーネント（ＭＭＥ）から第１のランダム鍵（ＭＭＥ−ｅＮＢ＿ｋｅｙ［ｅＮＢ＿ＩＤ］）を受信するステップを含み、前記ネットワークは複数の基地局を含み、前記複数の基地局の１つはユーザ装置（ＵＥ）をサポートするソース基地局であり、前記複数の基地局の別の１つはハンドオーバの後に前記ユーザ装置をサポートするためのターゲット基地局であり、さらに、
    前記ターゲット基地局においてハンドオーバ要求を受信するステップを含み、前記ハンドオーバ要求（ＨＯ要求）は前記ターゲット基地局のための暗号化された鍵を含み、さらに、
    前記ターゲット基地局のための前記鍵を回復するために前記第１のランダム鍵を使用して前記暗号化された鍵を復号するステップと、
    前記ターゲット基地局のための前記鍵から追加の暗号化鍵（ＲＲＣ／ＵＰ）を取得するステップと、
    前記取得された追加の暗号化鍵を使用して前記ユーザ装置と通信するステップとを備える、方法。

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