特許 5662512 端末が移動している間の劣化攻撃を防止する方法、移動管理エンティティ、及びユーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662512

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】端末が移動している間の劣化攻撃を防止する方法、移動管理エンティティ、及びユーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 12/12 20090101AFI20150108BHJP

   H04W 60/00 20090101ALI20150108BHJP

   H04W 8/24 20090101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   H04W12/12

   H04W60/00

   H04W8/24

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-83055(P2013-83055)

(22)【出願日】2013年4月11日

(62)【分割の表示】特願2010-520411(P2010-520411)の分割

【原出願日】2008年8月29日

(65)【公開番号】特開2013-146106(P2013-146106A)

(43)【公開日】2013年7月25日

【審査請求日】2013年4月11日

(31)【優先権主張番号】200710149327.5

(32)【優先日】2007年9月3日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100085279

【弁理士】

【氏名又は名称】西元 勝一

(72)【発明者】

【氏名】ヒー、チェンドン

【審査官】 東 昌秋

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５１５１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Rationale and track of security decisions in Long Term Evolved (LTE) RAN / 3GPP System Architecture，3GPP TR 33.821 V0.4.0，２００７年 ７月，pp.68-75，ＵＲＬ，http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/wg3_security/TSGS3_48_Montreal/Docs/S3-070625.zip

【文献】 GPRS enhancements for E-UTRAN access (Release 8)，3GPP TS 23.401 V1.1.0，２００７年 ７月，pp.24-40，ＵＲＬ，http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.401/23401-110.zip

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

古いネットワークから新しいネットワークへ移動するユーザ装置（ＵＥ）の移動中の競り下げ攻撃を防止する方法であって、
前記新しいネットワークに所属する新しい移動管理エンティティ（ＭＭＥ）によって、前記ＵＥから、前記新しいネットワークに対応する、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を含むトラッキングエリア更新（ＴＡＵ）リクエストを受信し、
前記新しいＭＭＥによって、前記新しいＭＭＥによって前記ＴＡＵリクエストから得られる、前記ＵＥの記憶されているセキュリティ機能に従って、前記新しいＭＭＥによって選択された新しい非アクセス層（ＮＡＳ）セキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを運ぶＴＡＵアクセプトメッセージ又はセキュリティモードコマンドリクエストメッセージを、前記ＵＥへ送信し、前記ＵＥが、前記新しいＭＭＥによって送信され、かつ、受信したＵＥのセキュリティ機能が、前記記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定すること
を含む、方法。

【請求項2】

前記新しいＭＭＥによって、前記古いＭＭＥから前記新しいＭＭＥへ送信された現在のルートキーに従って、次回以降のＮＡＳセキュリティキーとして働く新たなＮＡＳ保護キーを推定すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記新しいＭＭＥによって、ＮＡＳ完全性保護メッセージ認証コード（ＮＡＳ−ＭＡＣ）値を推定し、前記ＮＡＳ完全性保護メッセージ認証コード値をＴＡＵアクセプトメッセージ内に追加し、
前記ＵＥによって、ＮＡＳ−ＭＡＣを推定し、前記推定したＮＡＳ−ＭＡＣが、前記推定されたＮＡＳ−ＭＡＣが、ＴＡＵアクセプトメッセージ内で運ばれた前記ＮＡＳ−ＭＡＣと同じであるかどうかを調べ、それらが同じである場合、前記ＴＡＵアクセプトメッセージは伝送プロセスにおいて変更されていないと判断し、それ以外の場合、前記ＴＡＵアクセプトメッセージは伝送プロセスにおいて変更されており、セキュリティ機能ネゴシエーションは失敗していると判断すること
を更に含む、請求項１又は２記載の方法。

【請求項4】

前記新しいＭＭＥによって、前記ＴＡＵアクセプトメッセージ又はセキュリティモードコマンドリクエストメッセージを、前記ＵＥに送信した後で、前記方法は、
前記ＵＥによって、受信したＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、現在使用中のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと同じであるかどうかを判定し、前記受信したＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、前記現在使用中のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと同じである場合に、現在のＮＡＳ保護キーを直接使用すること、又は
前記ＵＥによって、受信したＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、現在使用中のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと同じであるかどうかを判定し、前記受信したＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、前記現在使用中のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと異なる場合に、前記現在使用中のルートキーに従って、前記ＮＡＳ保護キーを推定することと
を更に含む、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記新しいＭＭＥによって、前記新しいＭＭＥによってサポートされているＮＡＳセキュリティアルゴリズムから、得られたＵＥのセキュリティ機能内のＮＡＳセキュリティアルゴリズムの共通部分に従ってＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択することを更に含む、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記新しいネットワークは、ロングタームエボリューションＬＴＥネットワークであり、前記古いネットワークは、ＬＴＥネットワーク、第２世代２Ｇネットワーク、及び第３世代３Ｇネットワークの何れか１つである請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の方法。

【請求項7】

古いネットワークから新しいネットワークへ移動するユーザ装置（ＵＥ）から、前記新しいネットワークに対応する、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を運ぶトラッキングエリア更新（ＴＡＵ）リクエストメッセージを受信するように構成された、取得モジュールと、
前記取得モジュールによって取得された、前記ＵＥの記憶されているセキュリティ機能に従って、非アクセス層（ＮＡＳ）セキュリティアルゴリズムを選択するように構成された、選択モジュールと、
前記選択された新しいＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを運ぶＴＡＵアクセプトメッセージ又はセキュリティモードコマンドリクエストメッセージを、前記ＵＥに送信するように構成された、配信モジュールと、
を備える移動管理エンティティ（ＭＭＥ）であって、
前記ＭＭＥは、前記新しいネットワークに所属し、
前記ＵＥは、前記ＭＭＥによって送信され、かつ、受信したＵＥのセキュリティ機能が、前記記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定する、
ＭＭＥ。

【請求項8】

前記取得モジュールは、現在使用中のルートキーを取得するように更に構成され、前記ＭＭＥは、
前記取得モジュールによって取得された前記ルートキーと、前記選択モジュールによって選択された前記ＮＡＳセキュリティアルゴリズムとに従って、ＮＡＳ保護キーを推定するように構成された、キー推定モジュール
を更に備える、請求項７に記載のＭＭＥ。

【請求項9】

前記選択モジュールは、前記ＭＭＥによってサポートされているＮＡＳセキュリティアルゴリズムから、得られたＵＥのセキュリティ機能内のＮＡＳセキュリティアルゴリズムの共通部分に従ってＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択するように更に構成された、請求項７又は８に記載のＭＭＥ。

【請求項10】

前記新しいネットワークは、ロングタームエボリューションＬＴＥネットワークであり、前記古いネットワークは、ＬＴＥネットワーク、第２世代２Ｇネットワーク、及び第３世代３Ｇネットワークの何れか１つである請求項７〜請求項９の何れか１項に記載のＭＭＥ。

【請求項11】

古いネットワークから新しいネットワークへ移動するユーザ装置（ＵＥ）であって、
前記新しいネットワークに所属する新しい移動管理エンティティ（ＭＭＥ）に、前記新しいネットワークに対応する、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を運ぶトラッキングエリア更新（ＴＡＵ）リクエストメッセージを送信するように構成された、更新モジュールと、
前記新しいＭＭＥによって前記ＴＡＵリクエストから得られる、前記ＵＥの記憶されているセキュリティ機能に従って、前記新しいＭＭＥによって選択された新しい非アクセス層（ＮＡＳ）セキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを運ぶＴＡＵアクセプトメッセージ又はセキュリティモードコマンドリクエストメッセージを、前記新しいＭＭＥから受信し、
前記新しいＭＭＥによって送信され、かつ、前記受信したＵＥのセキュリティ機能が、前記記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定するように構成された、判定モジュールと
を備える、ＵＥ。

【請求項12】

前記ＵＥのセキュリティ機能を記憶するように構成された、記憶モジュールを更に備え、
前記更新モジュールは、前記記憶モジュールによって記憶された前記ＵＥのセキュリティ機能を、前記ＴＡＵリクエストメッセージ内に追加するように更に構成された、請求項１１に記載のＵＥ。

【請求項13】

前記新しいネットワークは、ロングタームエボリューションＬＴＥネットワークであり、前記古いネットワークは、ＬＴＥネットワーク、第２世代２Ｇネットワーク、及び第３世代３Ｇネットワークの何れか１つである請求項１１又は１２に記載のＵＥ。

【請求項14】

古いネットワークから新しいネットワークへ移動するユーザ装置（ＵＥ）の移動中の競り下げ攻撃を防止する方法であって、
前記ＵＥによって、前記新しいネットワークに所属する新しい移動管理エンティティ（ＭＭＥ）へ、前記新しいネットワークに対応する、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を含むトラッキングエリア更新（ＴＡＵ）リクエストを送信し、
前記ＵＥによって、前記新しいＭＭＥから、前記新しいＭＭＥによって前記ＴＡＵリクエストから得られる、前記ＵＥの記憶されているセキュリティ機能に従って、前記新しいＭＭＥによって選択された新しい非アクセスストラタム（ＮＡＳ）セキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを運ぶＴＡＵアクセプトメッセージ又はセキュリティモードコマンドリクエストメッセージを受信し、
前記ＵＥによって、前記新しいＭＭＥによって送信され、かつ、受信したＵＥのセキュリティ機能が、前記記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定すること
を含む、方法。

【請求項15】

前記新しいネットワークは、ロングタームエボリューションＬＴＥネットワークであり、前記古いネットワークは、ＬＴＥネットワーク、第２世代２Ｇネットワーク、及び第３世代３Ｇネットワークの何れか１つである請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動通信に関し、特に、ユーザ装置（ＵＥ）の移動中の競り下げ攻撃（ｂｉｄｄｉｎｇ ｄｏｗｎ ａｔｔａｃｋｓ）を防止する方法、システム、及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

無線ネットワークは、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）及びコアネットワークという２つの部分を含む。ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）無線コアネットワークは、移動管理エンティティ（ＭＭＥ）を含む。ＭＭＥの機能は、サービングジェネラルパケット無線サービス（ＧＰＲＳ）サポーティングノード（ＳＧＳＮ）の機能に類似しており、移動管理及びユーザ認証を含む。ＵＥの通信プロセスにおけるシステムセキュリティを確実にするために、ＵＥがアイドル状態にある場合、ＵＥは、非アクセス層（ＮＡＳ）セキュリティアルゴリズム（ＮＡＳ暗号化アルゴリズム及びＮＡＳ完全性保護アルゴリズムを含む）を、ＭＭＥとネゴシエーションする必要がある。

【0003】

アイドル状態にあるＵＥが、ＬＴＥ無線アクセスネットワーク内で移動する場合、又は２Ｇ／３ＧネットワークからＬＴＥネットワークに移動する場合、トラッキングエリア更新（ＴＡＵ）プロセスが発生する。このプロセスにおいて、ＵＥのために移動管理及びユーザ認証を実行するエンティティが変更される場合がある。例えば、ＵＥがＬＴＥネットワーク内で移動する場合、ＵＥのために移動管理及びユーザ認証を実行するエンティティは、移動前のＭＭＥ（古いＭＭＥ）から移動後のＭＭＥ（新たなＭＭＥ）に変更される。ＵＥが２Ｇ／３ＧネットワークからＬＴＥネットワークに移動する場合、ＵＥのために移動管理及びユーザ認証を実行するエンティティは、ＳＧＳＮからＭＭＥに変更される。ＵＥのために移動管理及びユーザ認証を実行する、異なるエンティティのセキュリティ機能は、異なる可能性がある。従って、ＵＥは、新たなＭＭＥと、セキュリティ機能を再ネゴシエーションする必要がある。ＬＴＥネットワークの場合、ＵＥとＭＭＥとの間でのセキュリティ機能のネゴシエーションは、主として、ＮＡＳセキュリティアルゴリズムのネゴシエーション及び対応するキーのネゴシエーションである。

【0004】

図１は、従来技術における、ＵＥとＭＭＥとの間でのセキュリティ機能ネゴシエーションのフロー図である。図１に示すように、セキュリティ機能ネゴシエーションの方法は以下のステップを含む。

【0005】

ステップ１００：ＵＥは、新たなＭＭＥに、ＴＡＵリクエストを送信する。

【0006】

このステップにおいて、ＵＥは、ＬＴＥ無線アクセスネットワークの発展型ノードＢ（ｅＮＢ）を介して、新たなＭＭＥに、ＴＡＵリクエストを送信する。以下の記載における説明を簡単にするために、ｅＮＢによって、ＵＥとＭＭＥとの間で転送されるメッセージは、ＵＥとＭＭＥとの間で直接実行される通信として単純化される。

【0007】

ステップ１０１〜１０２：新たなＭＭＥは、古いＭＭＥに、移動管理コンテキストリクエストメッセージを送信する。メッセージを受信した後で、古いＭＭＥは、新たなＭＭＥに、移動管理コンテキストレスポンスメッセージを返し、このメッセージは、現在のルートキー（Ｋａｓｍｅ）と、現在の完全性保護キー（Ｋｎａｓ−ｉｎｔ）と、現在のＮＡＳ暗号化キー（Ｋｎａｓ−ｅｎｃ）と、現在のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、ＵＥによってサポートされるセキュリティ機能（ＵＥによってサポートされるＮＡＳ／無線リソース制御（ＲＲＣ）／ユーザプレーン（ＵＰ）セキュリティアルゴリズムを含む）とを運ぶ。

【0008】

ステップ１０３：ＵＥのセキュリティ機能におけるＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、新たなＭＭＥによってサポートされるＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、システムによって許可されるＮＡＳセキュリティアルゴリズムとの共通部分に従って、新たなＭＭＥは、新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズム（ＮＡＳ完全性保護アルゴリズム及びＮＡＳ暗号化アルゴリズムを含む）を選択する。

【0009】

ステップ１０４：新たなＭＭＥは、ＵＥに、ＴＡＵアクセプトメッセージを送信する。このメッセージは、選択された新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムを運ぶ。

【0010】

実際には、ステップ１０３とステップ１０４との間に存在する、セキュリティ機能ネゴシエーションとは無関係のその他のステップが、ここでは省略されている。

【0011】

ステップ１０５：ＵＥは、ＮＡＳセキュリティアルゴリズムをＭＭＥと共有するために、選択されたＮＡＳセキュリティアルゴリズムを運ぶＴＡＵアクセプトメッセージを受信する。その後、ＵＥは、ＴＡＵアクセプトメッセージ内で運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムを調べる。運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、ＵＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと同じである場合、ＵＥによって現在使用されているＫｎａｓ−ｉｎｔ及びＫｎａｓ−ｅｎｃが、その後のＮＡＳ保護キーとして働く。運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、ＵＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと異なる場合、ＵＥによって現在使用されているルートキー（Ｋａｓｍｅ）とその他のパラメータとに従って、新たなＫｎａｓ−ｉｎｔ及び新たなＫｎａｓ−ｅｎｃが推定される必要があり、ＭＭＥと共有されるその後のＮＡＳ保護キーとして働く。このようにして、ＵＥとＭＭＥとの間でセキュリティ機能がネゴシエートされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

明らかに、従来技術では、競り下げ攻撃を防止するプロセスは何も実行されない。競り下げ攻撃とは、以下を意味する。ＵＥが２つのセキュリティアルゴリズムを同時にサポートし（高強度のアルゴリズムＡ１及び低強度のアルゴリズムＡ２）、ＭＭＥもそのような２つのアルゴリズムをサポートすると仮定すると、ＵＥとＭＭＥとの間でのネゴシエーションの結果は、高強度のアルゴリズムＡ１となるはずである。しかし、ＵＥによってサポートされるセキュリティ機能を新たなＭＭＥが認識する前に、ＵＥによってサポートされるセキュリティ機能が攻撃者によって変更された場合、例えば、低強度アルゴリズムＡ２のみを攻撃者が残した場合、新たなＭＭＥは、低強度アルゴリズムＡ２を選択しなければならず、そしてそれをＵＥに送信する。すなわち、ＵＥとＭＭＥとの間でのネゴシエーションの結果は、高強度アルゴリズムＡ１ではなく、攻撃（すなわち、競り下げ攻撃）をより受けやすい低強度アルゴリズムＡ２である。従って、従来技術は、競り下げ攻撃を防止しない。ＭＭＥとＵＥとの間でのネゴシエーションの結果は、低強度アルゴリズムとなる可能性がある。その結果、後続の通信プロセスにおいては、ＵＥとＭＭＥとの間の通信は攻撃を受けやすく、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションはセキュリティ保護されたものではなくなる。

【課題を解決するための手段】

【0013】

発明の第１の態様によれば、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションのセキュリティを確実にするために、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止する方法が開示される。

【0014】

発明の第２の態様によれば、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションのセキュリティを確実にするために、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止するシステムが開示される。

【0015】

発明の第３の態様によれば、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションのセキュリティを確実にするために、ＭＭＥが開示される。

【0016】

発明の第４の態様によれば、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションのセキュリティを確実にするために、ＵＥが開示される。

【0017】

前述の目的を達成するために、本発明による技術的解決法は、以下のように実施される。

【0018】

好ましい実装構成では、
ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止する方法は、
ＵＥによって、ＭＭＥに、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を運ぶＴＡＵリクエストメッセージを送信し、
ＭＭＥによって送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、
受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定することを含む。

【0019】

好ましい実装構成では、
ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止するシステムは、
ＭＭＥに、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を運ぶＴＡＵリクエストメッセージを送信し、ＭＭＥによって送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているＵＥのセキュリティ機能と整合性があるかどうかを調べるように構成された、ＵＥと、
ＵＥからＴＡＵリクエストメッセージを受信し、前記ＴＡＵリクエストからＵＥのセキュリティ機能を取得し、取得したＵＥのセキュリティ機能をＵＥに送信するように構成された、ＭＭＥとを含む。

【0020】

好ましい実装構成では、ＵＥは、
ＭＭＥに、ＵＥの記憶されているセキュリティ機能を運ぶＴＡＵリクエストメッセージを送信するように構成された、更新モジュールと、
ＭＭＥによって送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶モジュールによって記憶されているセキュリティ機能と整合性があるかどうかを判定するように構成された、判定モジュールとを含む。

【0021】

本発明による技術的解決法では、ＵＥがＭＭＥにＴＡＵリクエストメッセージを送信した後、ＵＥは、ＭＭＥによって取得及び送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、そして、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性がない場合、競り下げ攻撃が発生したと判定する。従って、ＭＭＥによって取得されたＵＥのセキュリティ機能が攻撃されたものである場合、ＵＥとＭＭＥとの間でのセキュリティ機能ネゴシエーションのプロセスにおいてＭＭＥがＵＥのセキュリティ機能をＵＥに配信したとき、ＵＥは、本発明による技術的解決法に従って、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性がないことを見出したならば、競り下げ攻撃が発生したと判定する。このようにして、競り下げ攻撃が防止され、ＵＥとネットワークとの間での後続のインタラクションのセキュリティが確実にされる。

【0022】

本発明による、又は従来技術における技術的解決法を明確にするために、本発明の実施形態を示す、又は従来技術を示す、添付の図面について以下に概説する。明らかに、添付の図面は例示のみを目的とするものであり、当業者は、いかなる創造的な活動も行うことなく、そのような添付の図面からその他の図面を導き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来技術における、ＵＥの移動中のセキュリティ機能ネゴシエーションの方法のフロー図である。

【図2】本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止する方法のフロー図である。

【図3】本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中のセキュリティ機能ネゴシエーションの方法のフロー図である。

【図4】本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止するシステムの構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明による技術的解決法を、添付の図面を参照することにより以下で説明する。明らかに、本明細書で提供する実施形態は、例示のみを目的とするものであり、本発明の全ての実施形態ではない。当業者は、本明細書で提供する実施形態からその他の実施形態を導き出すことができる。

【0025】

図２は、本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止する方法のフロー図である。図２に示すように、この方法は以下のステップを含む。

【0026】

ステップ２００で、新たなＭＭＥは、ＵＥから、ＴＡＵリクエストメッセージを受信する。ステップ２０１で、新たなＭＭＥは、ＵＥのセキュリティ機能を取得する。ステップ２０２で、ＴＡＵアクセプトメッセージを介して、ＵＥのセキュリティ機能がＵＥに送信される。ステップ２０３で、ＵＥは、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性があるかどうかを調べる。

【0027】

図３は、本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中のセキュリティ機能ネゴシエーションの方法のフロー図である。この方法は以下のステップを含む。

【0028】

ステップ３００：ＵＥは、新たなＭＭＥに、ＴＡＵリクエストメッセージを送信する。

【0029】

このステップにおいて、ＵＥは、ＬＴＥ無線アクセスネットワークの発展型ノードＢ（ｅＮＢ）を介して、新たなＭＭＥに、ＴＡＵリクエストを送信する。以下の記載における説明を簡単にするために、ｅＮＢによって、ＵＥとＭＭＥとの間で転送される通信は、ＵＥとＭＭＥとの間で直接実行される通信として単純化される。

【0030】

このステップにおいて、ＵＥによってＭＭＥに送信されるＴＡＵリクエストは、一時的移動加入者識別子（ＴＭＳＩ）などの、当業者によく知られているパラメータだけでなく、例えば、ＮＡＳセキュリティアルゴリズム（ＮＡＳ完全性保護アルゴリズムと暗号化アルゴリズム）、ＲＲＣセキュリティアルゴリズム（ＲＲＣ完全性保護アルゴリズムと暗号化アルゴリズム）、及び／又はＵＰセキュリティアルゴリズム（ＵＰ暗号化アルゴリズム）などの、ＵＥのセキュリティ機能も運んでもよい。

【0031】

ステップ３０１〜３０２：新たなＭＭＥは、古いＭＭＥに、移動管理コンテキストリクエストメッセージを送信する。古いＭＭＥは、新たなＭＭＥに、移動管理コンテキストレスポンスメッセージを送信し、このメッセージは、現在のＮＡＳセキュリティアルゴリズムのリストと、現在のルートキー（Ｋａｓｍｅ）とを運ぶ。

【0032】

ステップ３００においてＵＥによってＭＭＥに送信されたＴＡＵリクエストがＵＥのセキュリティ機能を運ばない場合、古いＭＭＥは、移動管理コンテキストリクエストメッセージを受信した後で、ＵＥのセキュリティ機能をサーチし、見出されたＵＥのセキュリティ機能を、ＭＭＥに送信される移動管理コンテキストレスポンスメッセージ内に追加する。

【0033】

ステップ３０３：ＵＥのセキュリティ機能におけるＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、新たなＭＭＥによってサポートされるＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、システムによって許可されるＮＡＳセキュリティアルゴリズムとの共通部分に従って、新たなＭＭＥは、新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択する。その後、ＵＥによって現在使用されているルートキー（ｋａｓｍｅ）とその他のパラメータとに従って、新たなＮＡＳ保護キー（Ｋｎａｓ−ｉｎｔ及びＫｎａｓ−ｅｎｃを含む）が推定され、その後のＮＡＳセキュリティキーとして働く。

【0034】

新たなＮＡＳアルゴリズムが、古いＭＭＥによって返された現在のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと異なる場合は、リプレイ攻撃を防止するために、カウンタをリセットする必要がある。

【0035】

ステップ３０４：新たなＭＭＥは、ＵＥに、ＴＡＵアクセプトメッセージを送信する。このメッセージは、選択された新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを運ぶ。

【0036】

このステップにおいて、ＭＭＥは、ＴＡＵアクセプトメッセージのためにＮＡＳ完全性保護を実行してもよい。例えば、ステップ３０３において推定されたＫｎａｓ−ｉｎｔと、ＴＡＵアクセプト内の情報と、ＮＡＳセキュリティアルゴリズムのうちのＮＡＳ完全性保護アルゴリズムとを使用することによって、ＭＭＥは、ＮＡＳ完全性保護メッセージ認証コード（ＮＡＳ−ＭＡＣ）値を推定し、この値をＴＡＵアクセプトメッセージ内に追加して、メッセージをＵＥに送信する。

【0037】

このステップにおいて、ＭＭＥは、選択された新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムと、ＵＥのセキュリティ機能とを、セキュリティモードコマンド（ＳＭＣ）リクエストメッセージを使用することによってＵＥに配信してもよく、これについての更なる詳細は本明細書では説明しない。

【0038】

実際には、セキュリティ機能ネゴシエーションとは無関係のその他のステップが、ステップ３０３とステップ３０４との間に存在する場合があり、ここでは省略されている。

【0039】

ステップ３０５：ＵＥは、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性があるかどうかを調べる。

【0040】

このステップにおいて、受信したＵＥのセキュリティ機能が、ＵＥによって記憶されているセキュリティ機能と整合性があることをＵＥが見出した場合、ＵＥは、競り下げ攻撃は発生していないと判定し、それ以外の場合、ＵＥは、競り下げ攻撃が発生したと判定する。セキュリティ機能ネゴシエーションが失敗したと判定された場合、セキュリティ機能ネゴシエーションのプロセスが再び開始されてもよく、従って、競り下げ攻撃が防止される。

【0041】

このステップにおいて、ＵＥは、ＴＡＵアクセプトメッセージ内で運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムを更に調べてもよい。運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、ＵＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと同じである場合、ＵＥによって現在使用されているＫｎａｓ−ｉｎｔ、及びＵＥによって現在使用されているＫｎａｓ−ｅｎｃが、その後のＮＡＳ保護キーとして使用される。運ばれたＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、ＵＥ（又は古いＭＭＥ）によって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと異なる場合、ＵＥによって現在使用されているルートキー（Ｋａｓｍｅ）とその他のパラメータとに従って、新たなＫｎａｓ−ｉｎｔ及び新たなＫｎａｓ−ｅｎｃが推定される必要があり、その後のＮＡＳセキュリティキーとして働く。リプレイ攻撃を防止するために、カウンタがリセットされる。

【0042】

このステップにおいて、ＵＥは、受信したＴＡＵアクセプトメッセージ内のＮＡＳ−ＭＡＣが正しいかどうかを調べてもよい。ＮＡＳ−ＭＡＣが正しくない場合、ＵＥは、セキュリティ機能ネゴシエーションが失敗したと判定し、そして、セキュリティ機能ネゴシエーションのプロセスを再び開始してもよい。例えば、推定されたＫｎａｓ−ｅｎｃと、ＴＡＵアクセプト内の情報と、ＴＡＵアクセプトメッセージ内で運ばれたＮＡＳ完全性保護アルゴリズムとに従って、ＵＥは、ＮＡＳ−ＭＡＣを推定し、推定されたＮＡＳ−ＭＡＣが、ＴＡＵアクセプトメッセージ内で運ばれたＮＡＳ−ＭＡＣと同じであるかどうかを調べる。それらが同じである場合、メッセージは伝送プロセスにおいて変更されておらず、それ以外の場合、メッセージは伝送プロセスにおいて変更されており、セキュリティ機能ネゴシエーションは失敗している。

【0043】

このようにして、ＴＡＵプロセスにおける、ＵＥと新たなＭＭＥとの間でのＮＡＳセキュリティ機能ネゴシエーションは完了する。

【0044】

前述のプロセスにおいて、ＵＥ及びＭＭＥがＫａｓｍｅに従ってＮＡＳ保護キーを推定するための詳細な推定プロセスは、従来技術に基づくものであり、本明細書では詳細には説明しない。

【0045】

図４は、本発明の一実施形態による、ＵＥの移動中の競り下げ攻撃を防止するシステムの構成を示す。図４に示すように、このシステムは、
ＭＭＥにＴＡＵリクエストメッセージを送信し、新たなＭＭＥによって送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性があるかどうかを調べるように構成された、ＵＥと、
ＵＥからＴＡＵリクエストメッセージを受信し、ＵＥのセキュリティ機能を取得し、取得したＵＥのセキュリティ機能をＵＥに送信するように構成された、ＭＭＥとを含む。

【0046】

更に、ＵＥは、ＵＥのセキュリティ機能を、ＴＡＵリクエストメッセージ内に追加する。

【0047】

特に、ＭＭＥは、
ＵＥから、ＵＥのセキュリティ機能を運ぶＴＡＵリクエストメッセージを受信するように構成された、取得モジュール１１と、
取得モジュール１１によって受信されたＵＥのセキュリティ機能を、ＴＡＵレスポンスメッセージを介して、ＵＥに送信するように構成された、配信モジュール１２とを含む。

【0048】

取得モジュール１１は、現在のルートキーを更に取得する。ＭＭＥは、
ＵＥのセキュリティ機能に従ってＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択するように構成された、選択モジュール１３と、
取得モジュール１１によって取得されたルートキーと、選択モジュール１３によって選択されたＮＡＳセキュリティアルゴリズムとに従って、ＮＡＳ保護キーを推定するように構成された、キー推定モジュール１４とを更に含む。

【0049】

従って、ＵＥは、
ＭＭＥにＴＡＵリクエストメッセージを送信するように構成された、更新モジュール２１と、
ＭＭＥによって送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性があるかどうかを判定するように構成された、判定モジュール２２とを含む。

【0050】

ＵＥは、ＵＥのセキュリティ機能を記憶するように構成された、記憶モジュール２３を更に含む。更新モジュール２１は、ＵＥのセキュリティ機能を、ＴＡＵリクエストメッセージ内に追加してもよい。

【0051】

本発明による技術的解決法は、少なくとも以下の利益をもたらす。

【0052】

第１に、ＵＥは、ＭＭＥに、ＴＡＵリクエストメッセージを送信し、次に、ＭＭＥによって取得及び送信された、ＵＥのセキュリティ機能を受信し、そして、受信したＵＥのセキュリティ機能が、記憶されているセキュリティ機能と整合性がないことを見出した場合、競り下げ攻撃が発生したと判定する。従って、ＭＭＥによって取得されたＵＥのセキュリティ機能が攻撃又は変更されたものである場合、ＵＥとＭＭＥとの間でのセキュリティ機能ネゴシエーションのプロセスにおいてＭＭＥがＵＥのセキュリティ機能をＵＥに配信したときに、ＵＥは、本発明による技術的解決法に従って、競り下げ攻撃を検出することが可能である。このようにして、競り下げ攻撃が防止される。

【0053】

第２に、新たなＭＭＥは、ＵＥ及びＬＴＥネットワークの関連するセキュリティ機能（ＮＡＳ／ＲＲＣ／ＵＰセキュリティアルゴリズム）に従って、新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択する。従来技術では、古いＭＭＥは、コンテキストレスポンスメッセージを介して、ＵＥのセキュリティ機能を、新たなＭＭＥに返す。ＵＥは、その全てのセキュリティ機能を、ＴＡＵプロセスより前のその他のプロセスを介して、古いＭＭＥに報告する。従って、従来技術は、ＬＴＥネットワークの内部で移動するアイドルＵＥのために実施可能である。しかし、アイドルＵＥは、２Ｇ／３ＧネットワークからＬＴＥネットワークに移動する場合がある。ＬＴＥネットワークに移動する前に、ＵＥは、２Ｇ／３Ｇネットワークに関連するセキュリティ機能のみをＳＧＳＮに報告し、ＬＴＥネットワークに関連するセキュリティ機能を事前対応的にＳＧＳＮに報告することはない。ＵＥがＬＴＥネットワークに移動した後、従来技術が依然として適用され、ＳＧＳＮは、ＬＴＥネットワークに関連するＵＥのセキュリティ機能を新たなＭＭＥに報告できるようになる前、ＬＴＥネットワークに関連するＵＥのセキュリティ機能に関してＵＥに更に問い合わせる必要があり、これは、既存のネットワークのアップグレードと不必要なラウンドトリップの増加とを含む可能性がある。本発明による技術的解決法では、ＵＥは、ＴＡＵリクエストメッセージを介して、ＵＥのセキュリティ機能を新たなＭＭＥに送信する。従って、ＬＴＥネットワークの内部にＵＥが移動する場合に、新たなＭＭＥは、ＵＥのセキュリティ機能に関して古いＭＭＥに問い合わせる必要はない。ＵＥが２Ｇ／３ＧネットワークからＬＴＥネットワークに移動する場合、ＳＧＳＮは、ＵＥのセキュリティ機能を問い合わせる必要はない。このようにして、ネットワーク装置の処理が単純化され、システムの作業効率が向上する。

【0054】

第３に、従来技術では、ＭＭＥが新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択した後で、ＭＭＥは、新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、古いＭＭＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと整合性があるかどうかを判定する必要がある。新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、古いＭＭＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと整合性がある場合、現在使用中のＫｎａｓ−ｉｎｔ及びＫｎａｓ−ｅｎｃが、その後のＮＡＳセキュリティキーとして働く。新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、古いＭＭＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと整合性がない場合、現在使用中のルートキー（Ｋａｓｍｅ）とその他のパラメータとに従って、新たなＫｎａｓ−ｉｎｔ及び新たなＫｎａｓ−ｅｎｃが推定され、その後のＮＡＳセキュリティキーとして働く。従って、古いＭＭＥは、コンテキストレスポンスメッセージを介して、新たなＭＭＥに、現在使用中のＫｎａｓ−ｉｎｔ及びＫｎａｓ−ｅｎｃを返す必要がある。そのようなパラメータは、新たなＭＭＥに既存のキーを可能な限り使用させて、計算負荷を減少させることを目的とするものである。しかし実際には、そのようなパラメータは、ＭＭＥによって選択された新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、古いＭＭＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと整合性がある場合のみ有用である。新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムが、古いＭＭＥによって現在使用されているＮＡＳセキュリティアルゴリズムと異なる場合、新たなＭＭＥはそのようなキーを更に推定する必要があり、これにより計算負荷は減少せず、ＭＭＥの処理はより複雑になる。新たなＭＭＥに送信されるメッセージ内で運ばれるパラメータは冗長である。本発明による技術的解決法では、新たなＭＭＥが新たなＮＡＳセキュリティアルゴリズムを選択した後、選択されたＮＡＳアルゴリズムが、現在使用中のＮＡＳセキュリティアルゴリズムと整合性があるかどうかに関係なく、新たなＭＭＥはアルゴリズムを再度推定し、従って、古いＭＭＥと新たなＭＭＥとの間で交換されるメッセージにおけるパラメータの冗長性はなくなる。同時に、本発明は、ＮＡＳ保護キーを取得するために、既存のＮＡＳ保護キーアルゴリズムを利用し、従って、ＭＭＥ処理は単純化される。アルゴリズムは従来技術におけるものと同じなので、本発明により計算負荷が増加することはない。

【0055】

前述の実施形態のステップの全て又は一部は、コンピュータプログラムによって命令されるハードウェアによって実施されてもよいということを、当業者は理解することができる。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体内に記憶されてもよい。実行された場合、プログラムは、前述の実施形態に含まれるプロセスを実行する。記憶媒体は、磁気ディスク、コンパクトディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよい。

【0056】

本発明について、いくつかの好ましい実施形態を介して説明してきたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。当業者が本発明に対して修正及び変形を行うことができることは明白である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】