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JP3105361B2 - 移動通信方式における認証方法 - Google Patents

移動通信方式における認証方法

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Publication number
JP3105361B2
JP3105361B2 JP04220386A JP22038692A JP3105361B2 JP 3105361 B2 JP3105361 B2 JP 3105361B2 JP 04220386 A JP04220386 A JP 04220386A JP 22038692 A JP22038692 A JP 22038692A JP 3105361 B2 JP3105361 B2 JP 3105361B2
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JP
Japan
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authentication
mobile communication
communication network
mobile
mobile station
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JP04220386A
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茂房 鈴木
龍男 野原
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to US08/107,227 priority patent/US5377267A/en
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    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3271—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response
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  • Computer Security & Cryptography (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は異なる通信事業者がそれ
ぞれ独自の移動通信網を構築して移動通信サービスを提
供している場合に、特定の移動加入者がそれらの複数の
通信事業者のサービスを受ける（いわゆるローミング）
ための加入者認証方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の技術及び本発明の前提とな
る移動通信システムの構成図を示す。１０は移動通信サ
ービスを提供する第一の事業者が構築した第一の移動通
信網、１１はこの第一の移動通信網に含まれる基地局又
は交換局、１２は第一の移動通信網のサービスエリア、
２０は移動通信サービスを提供する第二の事業者が構築
した第二の移動通信網、２１はこの第二の移動通信網に
含まれる基地局又は交換局、２２は第二の移動通信網の
サービスエリア、３０は本来第一の事業者の加入者であ
って第二の事業者のローミングサービスも受けられるよ
うに契約してある移動加入者、４０は第一の移動通信網
と第二の移動通信網を接続する通信回線である。各移動
通信網は自分のサービスエリアであることを示す報知情
報を常時送信している。従って、移動加入者３０はその
報知情報を受信することによって、どこの移動通信網の
エリアにいるのかがわかる。もちろん第一の移動通信網
から第二の移動通信網に移行することもわかる。
【０００３】現在、実用化されている移動通信サービス
では異なる事業者間のローミングサービスは行われてい
ないから、これに関する従来技術はない。そこで従来の
自動車電話方式における加入者認証技術を上記の網移行
時における認証に単純に適用した場合の手順を従来技術
として図３に示す。ここで３０は第一事業者に加入契約
しておりかつ第二事業者からローミングサービスを受け
られる移動加入者であり、１０と２０は第２図の場合と
同一である。
【０００４】移動加入者（以下、単に加入者と称する）
３０はゾーン移行を検出すると自分の移動機識別番号
〔ＩＤ〕を移行先の第二の移動通信網（以下、単に第二
の網という）に向けて送信する（工程１）。この〔Ｉ
Ｄ〕は加入者３０と第一の事業者との間で決めたこの加
入者を識別するための番号である。これを受信した第二
の網は、この移動加入者がローミングサービス可能な加
入者か否かを確認し、可能な場合に第一の移動通信網
（以下、単に第一の網という）にこの〔ＩＤ〕を通信回
線４０を用いて送信する（工程２）。これを受けた第一
の網は加入者３０との間で共有している認証鍵〔Ｋ１
３〕を第二の網に送信する（工程３）。第二の網はこの
〔Ｋ１３〕を記憶するとともに認証用に乱数値を発生さ
せ、その乱数値を加入者３０に送信する（工程４）。こ
れを受けた加入者３０はこの乱数値を認証鍵〔Ｋ１３〕
で暗号化し、その暗号化した信号である認証応答信号を
第二の網に送信する（工程５）。第二の網はこの認証応
答信号を受信したら、工程３の後に記憶しておいた認証
鍵〔Ｋ１３〕を用いて復号し、復号した乱数値と工程４
で加入者３０に送った乱数値とを照合して一致したら、
加入者３０が正規の加入者であると認証できたことにな
る。これにより第二の網は〔ＩＤ〕と〔Ｋ１３〕との関
係を記憶しておけば、呼接続のたびに必要な認証を行う
ことができる。この認証は、上記の工程４と工程５の手
順により実行できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
加入者と第一の移動通信網で共有している認証鍵を、全
く別の業者が運営する第二の移動通信網に通知する必要
があるから、認証鍵の守秘性の点で問題があった。本発
明は、認証鍵の守秘性を確保したままローミングサービ
スにおける加入者認証を行う新たな認証方法を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の認証方法は、第
二の移動通信網がこの認証のための仮の認証鍵を第一の
移動通信網に送り、第一の移動通信網はこの仮の認証鍵
を移動加入者との間で共有する認証鍵で暗号化し、その
暗号化信号を用いて移動加入者の認証を行う点を特徴と
する。
【０００７】
【作用】本発明では、第一の移動通信網は移動加入者と
の間で共有する認証鍵を第二の移動通信網に直接通知す
るのではなく、第二の移動通信網から受信した仮の認証
鍵を暗号化した信号を通知すればよいから、移動加入者
との間で共有する認証鍵の守秘性を確保することができ
る。
【０００８】
【実施例】図１は本発明における認証方法の第一の例で
ある。記載方法は図３の場合と同一である。移動加入者
（以下、単に加入者という）３０が第一の移動通信網
（以下、第一の網という）から第二の移動通信網（以
下、第二の網という）に移行したことを検出して、自分
の識別番号〔ＩＤ〕を第二の網に送信するまで（工程
１）は従来と同一である。移行の検出も各網が報知して
いる情報に基づいて実行できることも従来どおりであ
る。本発明で対象とする移動通信網として、無線回線制
御を行う基地局と加入者のデータを保持する記憶装置が
必要である。
【０００９】加入者３０から〔ＩＤ〕を受信した第二の
網はこの〔ＩＤ〕と第二の網と加入者３０との間で共有
する認証鍵〔Ｋ１２〕を設定して第一の網に送信する
（工程２）。従来は〔ＩＤ〕だけを送信していたのに対
して認証鍵〔Ｋ１２〕も送信する点が従来と異なる。第
一の網はこれを受けると、認証鍵〔Ｋ１２〕を加入者３
０と共有する認証鍵〔Ｋ１３〕で暗号化し、その暗号化
した信号である認証信号を第二の網に返送する（工程
３）。これを受けた第二の網は、乱数値を発生させ、そ
の乱数値と上記の認証信号を加入者３０に送信する（工
程４）。これを受けた加入者３０は認証鍵〔Ｋ１３〕を
用いて暗号化信号を復号して認証鍵〔Ｋ１２〕を復元
し、それを用いて受信した乱数値を暗号化して認証応答
信号を生成し、その認証応答信号を第二の網に返送する
（工程５）。第二の網はこの認証応答信号を認証鍵〔Ｋ
１２〕を用いて復号して乱数値を復元し、それと工程４
で送信した乱数値とを比較照合し、一致したら加入者３
０を正規の加入者として認証する。もしくは、第二の網
は工程４で送信した乱数値を認証鍵〔Ｋ１２〕を用いて
暗号化し、この値と認証応答信号とを比較照合し、一致
したら加入者３０を正規の加入者として認証する。この
認証が完了したら、第二の網はこの加入者の識別番号
〔ＩＤ〕と認証鍵〔Ｋ１２〕との関係を記憶しておくこ
とにより、工程６と工程７に示すように以降の加入者３
０との呼接続の際に認証を行うことができる。
【００１０】この例によれば、認証鍵〔Ｋ１２〕は公開
されるが、認証鍵〔Ｋ１３〕は認証鍵〔Ｋ１２〕を暗号
化するために用いられているだけであるから、〔Ｋ１
３〕の秘匿性を確保することができる。〔Ｋ１２〕は第
二の網が加入者３０との間で仮に設ければよい鍵である
から公開してもそれほど問題ない。加入者３０は第二の
網の正規の加入者ではなく、あくまでローミング用の加
入者であるから、鍵〔Ｋ１２〕の守秘の要求は大きくな
いからである。（加入者３０が第二の網の正規の加入者
であれば、本発明を用いなくても従来の方法により認証
できる。） もし、〔Ｋ１２〕を秘匿したい場合には後
述の第二の実施例によればよい。
【００１１】図４は上記の例の場合の移動加入者３０の
制御手順である。工程Ｓ１はサービスゾーンを移行した
時に報知情報を受信して移行先のサービス事業者を判定
する部分である。加入者３０は在圏している事業者名を
記憶しているから、移行先の事業者名と記憶中のそれと
を比較することにより事業者判定が可能である。これが
一致していれば、移行しても事業者が変わらない場合だ
から、後述の工程Ｓ５に移ればよい。不一致なら工程Ｓ
２に移るが、この場合は異なる事業者のゾーンに移行し
た場合だから、移行先のゾーンが第一の事業者がどうか
を調べる。第一の事業者であれば他の事業者のゾーンか
ら戻った場合であり、工程Ｓ１３で認証鍵をＫ１３に設
定して工程Ｓ５に移る。第一の事業者でなければ、本発
明第一の例の場合と同一となり、工程Ｓ４で暗号解読鍵
をＫ１３に設定する。これは図１に示す制御手順の中の
工程４で、第２の網から送信される暗号化信号を復号す
るためである。この後に工程Ｓ５に移る。これは網への
サービス要求の部分であり、図１では工程１に相当す
る。ここでは加入者３０は第一の事業者との間で取り交
わした識別番号〔ＩＤ〕を送信する。その後、図１を見
ればわかるように第一の網と第２の網との間で所要の信
号の授受を行った後、図１の工程４で記載のように網か
ら乱数値と暗号化した信号からなる認証要求信号が送ら
れるから、これを受信する工程になる。これがＳ６であ
る。例えば認証種別１＝乱数なし、認証種別２＝乱数有
りのように種別分けされた情報があり、これにより区別
する方法も考えられるから、この認証要求信号から、い
かなる認証方式を行うのかを検出するのが工程Ｓ７であ
る。つまり図１と図３の工程４を比較すればわかるよう
に、加入者３０が異なる事業者のゾーンに移った場合は
乱数値以外に暗号化した信号が送られるが（図１の工程
４を参照）、同一事業者のゾーンの場合には乱数値だけ
が送られる（図３の工程４を参照）から、この内容を見
れば異なる事業者のゾーンに移行したかどうかがわかる
からである。乱数値以外の情報が含まれている場合には
異なる事業者のゾーンに移行した場合だから、工程Ｓ８
でその暗号化信号を復号して〔Ｋ１２〕を復元し、それ
を認証鍵にする。そうでない場合には認証鍵はそのまま
にする。その後工程Ｓ９で、認証鍵を用いて網へ認証応
答を行う。もし異なる事業者へ移行した場合には新たな
認証鍵〔Ｋ１２〕を用いて認証応答することになる。こ
れが図１の工程５に相当する。
【００１２】図５は第二の例であり、上記の仮の鍵〔Ｋ
１２〕も秘匿したい場合の認証手順である。ここでは第
二の網は仮の鍵〔Ｋｔ〕を用い、工程２〜工程４までの
について第一の例での鍵〔Ｋ１２〕の代わりに、この鍵
を〔Ｋｔ〕で暗号化した信号〔Ｋｔ（Ｋ１２）〕を用い
たことを特徴とする。その他の工程は第一の例と同一で
ある。
【００１３】この例によれば、特に工程２において鍵
〔Ｋ１２〕を送受信するのではなくて、これを鍵〔Ｋ
ｔ〕で暗号化した信号を送受信するので、鍵〔Ｋ１３〕
だけでなく〔Ｋ１２〕も秘匿できる。図６は本発明第１
の実施例の具体的な適用例として、位置登録時に認証を
行う場合を示す。ゾーン移行した時には移動加入者３０
は位置登録を行うから、その時に本発明の認証動作を行
う。なお、これまでの既述では第一事業者等は第一の移
動通信網等として説明していたが、ここでは第一事業者
等として説明する。どちらでも本発明の要旨を変えるこ
とはないからである。
【００１４】まず移動加入者３０は移行先の移動通信網
である第二事業者に対して位置登録要求信号を送信する
（工程１）。当然この信号には移動加入者３０の識別番
号〔ＩＤ〕を含む。この信号を受信した第二事業者２０
はこの移動加入者用の認証鍵〔Ｋ１２〕を発生し、〔Ｉ
Ｄ〕とともに通信回線を経由して第一事業者１０に送信
する（工程２）。第一事業者１０は〔ＩＤ〕を検出し
て、加入者３０が自分の契約ユーザであることを確認し
たら、認証鍵〔Ｋ１２〕を移動加入者との間で共有する
認証鍵〔Ｋ１３〕で暗号化した認証信号〔Ｋ１３（Ｋ１
２）〕を第二事業者に送信する（工程３）。これを受け
た第二事業者２０は認証用の乱数値を発生させ、それと
認証信号をセットにして加入者３０に送信する（工程
４）。移動加入者３０はこれを受けて、認証信号を認証
鍵〔Ｋ１３〕で復号して鍵〔Ｋ１２〕を復元・記憶した
うえで、この鍵〔Ｋ１２〕で第二事業者から受信した乱
数値を暗号化した認証応答信号〔Ｋ１２（ｒｎｄ）〕を
第二事業者に送信する（工程５）。第二事業者２０はこ
の認証応答信号を鍵〔Ｋ１２〕で復号して得た乱数値
を、工程４で送信した乱数値と比較照合し、一致すれば
この移動加入者３０がローミングサービス可能な加入者
であると判断して、この加入者の〔ＩＤ〕と鍵〔Ｋ１
２〕を記憶するとともに呼接続処理を可能とする。
【００１５】工程６〜工程９は移動加入者３０から発呼
要求があった場合の呼接続手順である。先ず加入者３０
は発呼信号を第二事業者に送信する（工程６）。第二事
業者はこれを受けて受付信号を加入者に返送する（工程
７）とともに乱数値〔ｒｎｄ〕を含む認証要求信号を送
信する（工程８）。加入者３０は記憶済の鍵〔Ｋ１２〕
を用いたこの乱数値を暗号化し、それを認証応答信号と
して返送する（工程９）。第二事業者はここで認証を行
い、完了したら回線接続処理に移る。この処理は従来の
処理と同様であって、本発明の特徴ではないから省略す
る。
【００１６】本発明は、第一の網と第二の網を接続する
通信回線を持たない場合でも、事前に、第二の網が第一
の網から第一の網に属するすべての〔ＩＤ〕をオフライ
ンで取得し、これを元に、第二の網が第一の網に、全て
の〔ＩＤ〕とその〔ＩＤ〕を持つ加入者に対する一時的
な認証鍵〔Ｋ１２〕をオフラインで通知し、さらにこれ
を元に、第一の網が第二の網に、その〔ＩＤ〕を持つ加
入者の認証鍵〔Ｋ１３〕によって暗号化された〔Ｋ１３
（Ｋ１２）〕をオフラインで通知することによっても達
成される。ここで、オフラインとは、例えば郵便などが
考えられる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ローミング先の事業者
が移動加入者を認証する際、第一事業者と加入者で共有
する認証鍵〔Ｋ１３〕を直接に用いないで、第二事業者
と加入者間で共有する鍵〔Ｋ１２〕を〔Ｋ１３〕で暗号
化した信号を用いるようにしたから、鍵〔Ｋ１３〕を秘
匿できる。さらに、鍵〔Ｋ１２〕さえも秘匿することも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を説明する図である。
【図２】本発明と従来の認証方法の双方の前提となるシ
ステム構成図である。
【図３】従来の認証手順を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施例で動作する移動局の動作
手順を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施例を示す図である。
【図６】位置登録の際に本発明の第一の実施例を実行す
る場合の制御手順である。
【符号の説明】
１０ 第一事業者 ２０ 第二事業者 ３０ 移動加入者
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−352525（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−213237（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 H04L 9/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動局が正規の移動加入者であることを
    認証により確認した後にこの移動加入者と通信を開始す
    る第一の移動通信網と、この移動通信網と通信回線で接
    続される第二の移動通信網とを含み、前記移動局と前記
    第一の移動通信網は前記移動局を認証するための第一の
    認証鍵を共有し、かつ前記移動局が前記第二の移動通信
    網とも接続資格を有する場合に前記第二の移動通信網が
    前記移動局の認証を行うための方法であって、 前記移動局は前記第二の移動通信網に対してこの移動局
    の移動局識別番号を送信し、これを受けた前記第二の移
    動通信網はこの受信した移動局識別番号と第二の認証鍵
    を前記第一の移動通信網に送信するとともに前記第二の
    認証鍵を前記第一の認証鍵で暗号化した信号である認証
    信号を前記第一の移動通信網から受信したらこの認証信
    号と乱数値とを前記移動局に送信し、これを受けた前記
    移動局は予め具備している前記第一の認証鍵を用いて前
    記認証信号を復号して前記第二の認証鍵を復元した上で
    この第二の認証鍵で前記乱数値を暗号化した信号である
    認証応答信号を前記第二の移動通信網に送信し、前記第
    二の移動通信網はこの認証応答信号により前記移動局の
    認証を行うことを特徴とする移動通信方式における認証
    方法。
  2. 【請求項２】 移動局が正規の移動加入者であることを
    認証により確認した後にこの移動加入者と通信を開始す
    る第一の移動通信網と、この第一の移動通信網と通信回
    線で接続される第二の移動通信網とを含み、前記移動局
    と前記第一の移動通信網は前記移動局を認証するための
    第一の認証鍵を共有し、かつ前記移動局が前記第二の移
    動通信網とも接続資格を有する場合に前記第二の移動通
    信網が前記移動局の認証を行うための方法であって、 前記移動局は前記第二の移動通信網に対してこの移動局
    の移動局識別番号を送信し、これを受けた前記第二の移
    動通信網はこの受信した移動局識別番号と第二の認証鍵
    を第三の認証鍵で暗号化した鍵信号を前記第一の移動通
    信網に送信するとともに前記鍵信号を前記第一の認証鍵
    で暗号化した信号である認証信号を前記第一の移動通信
    網から受信したらこの認証信号と乱数値と前記第三の認
    証鍵とを前記移動局に送信し、これを受けた移動局は予
    め具備している前記第一の認証鍵と受信した前記第三の
    認証鍵とを用いて前記認証信号を復号して前記第二の認
    証鍵を復元した上でこの第二の認証鍵で前記乱数値を暗
    号化した信号である認証応答信号を前記第二の移動通信
    網に送信し、前記第二の移動通信網はこの認証応答信号
    により前記移動局の認証を行うことを特徴とする移動通
    信方式における認証方法。
JP04220386A 1992-08-19 1992-08-19 移動通信方式における認証方法 Expired - Lifetime JP3105361B2 (ja)

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