特許 5678138 ダイレクトリンク通信のための拡張されたセキュリティ

(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】5678138

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月25日

(54)【発明の名称】ダイレクトリンク通信のための拡張されたセキュリティ

(51)【国際特許分類】

   H04W 12/02 20090101AFI20150205BHJP

   H04L 9/08 20060101ALI20150205BHJP

   H04W 92/18 20090101ALI20150205BHJP

   H04W 12/04 20090101ALI20150205BHJP

【ＦＩ】

   H04W12/02

   H04L9/00 601B

   H04W92/18

   H04W12/04

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-149446(P2013-149446)

(22)【出願日】2013年7月18日

(62)【分割の表示】特願2011-542359(P2011-542359)の分割

【原出願日】2009年12月16日

(65)【公開番号】特開2013-225933(P2013-225933A)

(43)【公開日】2013年10月31日

【審査請求日】2013年8月19日

(31)【優先権主張番号】61/138,320

(32)【優先日】2008年12月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510030995

【氏名又は名称】インターデイジタル パテント ホールディングス インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー レズニック

(72)【発明者】

【氏名】ヨゲンドラ シー．シャー

【審査官】 桑原 聡一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００１６３５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１６２７５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２１７０３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Liwen Chu,George Vlantis，TDLS Setup，doc.:IEEE 802.11-08/0290r0，STMicroelectronics，２００８年 ３月１２日

【文献】 Ding Zhiming,Hu Junling，Normative text for extended usage of STKSA，11-08-0531-00-000z-normative-text-for-extended-usage-of-stksa-2，Huawei，２００８年 ５月 ５日

【文献】 Menzo Wentink,Henry Ptasinski,Kevin Hayes,Yongho Seok，Tunneled Direct Link Setup (TDLS)，11-07-2515-02-0dls-tunneled-direct-link-setup-5，２００７年 ９月１９日

【文献】 Dave Halasz(Cisco Systems),Frank Ciotti(Apacheta Corp.)，Tutorial - Using OUI's to Identify Cipher and AKM Suites，doc.: IEEE 802.11-04/0588r0，２００４年 ５月１１日

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ １２／０２

Ｈ０４Ｌ ９／０８

Ｈ０４Ｗ １２／０４

Ｈ０４Ｗ ９２／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

安全なダイレクトリンク通信のための方法であって、
一時的な鍵を生成するためにＫＭＳ（key management suite）を選択するステップと、
選択された鍵管理スイートに対応するＫＭＳＩ（KMS index）を設定するステップと、
前記ＫＭＳＩを使用して少なくとも１つの無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とダイレクトリンクを確立するステップであって、前記ＫＭＳＩは、ＧＩＩＥ（group identification information element）を指定する、ステップと、
前記少なくとも１つの無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に第１のナンスを送信するステップと、
前記少なくとも１つのＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信するステップと、
共通ナンスを生成するステップであって、前記共通ナンスは前記第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせである、ステップと、
認証サーバーに対してＧＩＩＥ（group identification information element）を送信するステップであって、前記ＧＩＩＥは少なくとも前記共通ナンスを含む、ステップと、
前記認証サーバーからＧＤＬＭＫ（group direct link master key）を受信するステップであって、前記ＧＤＬＭＫは、前記ＧＩＩＥを使用して、ＷＴＲＵを鍵の合意グループの一部として適合させる、ステップと、
を備える方法。

【請求項2】

前記ＫＭＳＩは、あらかじめ定められる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つのＷＴＲＵに対して、ＴＤＬＳ（tunnel direct link set-up）メッセージにおいて前記ＫＭＳＩを送信するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ＫＭＳＩが、ディフィー・ヘルマン鍵共有またはＧＩＩＥのうちの１つを指定する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

ＧＫＥＫ（group key encryption key）およびＧＫＣＫ（group key confirmation key）は、前記認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫ（group direct link master key）を解読するために使用され、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用し、ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、前記ＧＩＩＥに基づく、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つのＷＴＲＵと通信するためにＧＤＬＴＫ（group direct link temporal key）を生成するステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

送信機と、
受信機と、
一時的な鍵を生成するためにＫＭＳ（key management suite）を選択するように構成された処理装置と、を備え、
前記処理装置は、選択された鍵管理スイートに対応するＫＭＳＩ（KMS index）を設定するように構成され、
前記送信機、前記受信機、および前記処理装置は、前記ＫＭＳＩを使用して少なくとも１つの無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）とダイレクトリンクを確立するように構成され、前記ＫＭＳＩは、ＧＩＩＥ（group identification information element）を指定し、
前記送信機は、前記少なくとも１つの無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に第１のナンスを送信するようにさらに構成され、
前記受信機は、前記少なくとも１つのＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信するようにさらに構成され、
前記処理装置は、共通ナンスを生成するようにさらに構成され、前記共通ナンスは前記第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせであり、
前記送信機は、認証サーバーに対してＧＩＩＥ（group identification information element）を送信するようにさらに構成され、前記ＧＩＩＥは少なくとも前記共通ナンスを含み、
前記受信機は、前記認証サーバーからＧＤＬＭＫ（group direct link master key）を受信するようにさらに構成され、前記ＧＤＬＭＫは鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用する、ＷＴＲＵ。

【請求項8】

前記ＫＭＳＩは、あらかじめ定められる、請求項７に記載のＷＴＲＵ。

【請求項9】

前記送信機は、前記少なくとも１つのＷＴＲＵに対して、ＴＤＬＳ（tunnel direct link set-up）メッセージにおいて前記ＫＭＳＩを送信するようにさらに構成された、請求項７に記載のＷＴＲＵ。

【請求項10】

前記ＫＭＳＩが、ディフィー・ヘルマン鍵共有またはＧＩＩＥのうちの１つを指定する、請求項７に記載のＷＴＲＵ。

【請求項11】

ＧＫＥＫ（group key encryption key）およびＧＫＣＫ（group key confirmation key）は、前記認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫ（group direct link master key）を解読するために使用され、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用し、ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、前記ＧＩＩＥに基づく、請求項７に記載のＷＴＲＵ。

【請求項12】

前記処理装置は、前記少なくとも１つのＷＴＲＵと通信するためにＧＤＬＴＫ（group direct link temporal key）を生成するようにさらに構成された、請求項１１に記載のＷＴＲＵ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は無線通信に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願は、２００８年１２月１７日に出願された、米国仮出願番号第６１／１３８，３２０号に基づく利益を主張し、この番号を参照することにより、そのすべての開示内容を本明細書の一部とする。

【0003】

従来のインフラストラクチャに基づく無線システムにおいて、互いに通信しようとするＷＴＲＵ（Wireless Transmit/Receive Unit：無線送受信ユニット）は、原理的にはＷＴＲＵが互いに直接的に通信することができたとしても、基地局を通して互いに通信しなければならない。無線媒体上に一度（発信元から発信先まで）送ればよかったデータが、二度（発信元から基地局へ、および基地局から発信先まで）送られることになり、結果的には無線インターフェイス・リソースを非効率に使用することになる。例えば、基地局の帯域幅、電力、ネットワーク・バックホール・リンクの帯域幅、および他の関連するリソースを含むネットワーク・リソースも非効率に使用することになる。

【0004】

ダイレクトリンク通信は、ＷＴＲＵ間にて使用することができる通信の代替手段である。ＷＴＲＵがネットワークに属し、および基地局との接続を維持することができたとしても、ダイレクトリンク通信においては、ＷＴＲＵは互いに直接的にデータを送受信するために通信リンクを確立する。ＷＴＲＵの通信のこの態様は、基地局の関与の有無にかかわらず生じることができ、および基地局によって制御またはスケジューリングされる場合、またはされない場合がある。例えば、ダイレクトリンク通信は、基地局によって使用されるものとは異なった周波数帯域において生じる場合がある。いずれの場合においても、基地局は、そのような通信を受け取ろうとはしない。ダイレクト通信リンクの主要な特性は、あるＷＴＲＵから別のＷＴＲＵへ直接的に送られる通信が、局所的な無線ネットワークをより大きい「バックボーン」ネットワークに接続するインフラストラクチャ・ノード、例えば基地局またはアクセス・ポイントを迂回することである。ダイレクトリンク通信は、無線中継を含むように一般化されうる。

【0005】

ダイレクトリンク通信の環境において、適切に安全な接続を確立および維持することは、いくつかの理由のため問題がある。例えば、ＩＥＥＥ（Institute Of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１におけるＷＰＡ−２（Ｗｉ−Ｆｉ Protected Access−２）などのセキュリティ手法は、セキュリティを確立するためにＷＴＲＵが基地局にアクセスすることおよび基地局と通信することを必要とする。これらの事例における基地局は、ＲＡＤＩＵＳ（Remote Authentication Dial In User Service）またはＡＡＡ（Authentication, Authorization, and Accounting：認証・許可・課金）サーバーなど、他の何らかのネットワーク・ノードへの接続を容易にすることに関与するのみである。このネットワークによって可能にされるセキュリティ手法は、ＷＴＲＵが任意のネットワーク・ノードと通信する必要性を減少または排除しようと試みるダイレクトリンク通信とは逆である。

【0006】

他の手法において、セキュリティのための単純な鍵の確立処理を可能にするために、ＷＴＲＵは基地局などのネットワーク・ノードへの安全な接続を確立する。しかしながら、ここで、通信リンクに対する（特に、ＷＴＲＵ−基地局の無線リンクに対する）攻撃から保護するためにネットワーク・ノード（基地局を含む）との安全なリンクを確立することはできるが、ネットワーク・ノード（基地局を含む）自体を完全に信頼することはできない。特に、互いにダイレクトリンクを確立しようとするＷＴＲＵは、それらのダイレクトリンク通信をネットワークから安全に保とうとする場合がある。多くの現在のネットワークによって可能にされる手法を使用すると、これは可能ではない。ゆえに、ダイレクトリンクの鍵リフレッシュの機構が望まれる場合がある。

【0007】

さらに、種々の目的のために種々のセキュリティ要件にてダイレクトリンクを確立する場合がある。それゆえ、そのようなダイレクトリンクを設定するＷＴＲＵが、各特定のアプリケーションに対して適切なセキュリティおよび鍵の管理の方法を選択できることが望まれる場合がある。現在の方法では、ダイレクトリンクが保護される方法をＷＴＲＵが選択することはできない。

【発明の概要】

【0008】

複数のＷＴＲＵの間のダイレクトリンク通信におけるセキュリティを拡張するための方法および装置が開示される。ＷＴＲＵは、共通のナンスを生成するために使用されるナンスを交換する。少なくともその共通のナンスからＧＩＩＥ（Group Identification Information Element）が生成され、および認証サーバーに転送される。認証サーバーは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために、ＧＩＩＥからＧＤＬＭＫ（Group Direct Link Master Key）を生成する。ＧＫＥＫ（Group Key Encryption Key）およびＧＫＣＫ（Group Key Confirmation Key）が、共通のナンスに基づき生成され、および基地局がＧＤＬＭＫにアクセスできないように、ＧＤＬＭＫを暗号化および署名するために使用される。一時的な鍵（temporal key）を生成するためのＫＭＳ（Key Management Suite：鍵管理スイート）を選択するための方法も開示される。ＫＭＳＩ（ＫＭＳ Index）は、選択されたＫＭＳに従って設定され、別のＷＴＲＵに送信され、およびダイレクトリンクを確立するために使用される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

添付図面に関連して例として与えられる以下の説明から、より詳細な理解を得ることができる。

【図1】ダイレクトリンク通信のための構成を示す図である。

【図2】ダイレクトリンクを確立するための従来のメッセージのシーケンス図である。

【図3】一実施形態によるグループの鍵の合意の手順を示す図である。

【図4】一実施形態による鍵を共有する方法を示す図である。

【図5】一実施形態による鍵を共有する方法を示す図である。

【図6】一実施形態によるDiffie-Helman（ディフィー・ヘルマン）鍵共有の方法を示す図である。

【図7】ＬＴＥ（Long Term Evolution）の無線通信システム／アクセス・ネットワークの一実施形態を示す図である。

【図8】ＬＴＥ無線通信システムのＷＴＲＵおよび基地局のブロック図の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

今後参照するとき、用語「ＷＴＲＵ」は、限定的ではなく、ＵＥ（ユーザー機器）、移動局、移動体機器、固定型または移動体の加入者ユニット、ページャー、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、コンピューター、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）に基づくユニット、または無線環境において動作する能力のある他のいかなる種類のユーザー装置も含む。今後参照するとき、用語「基地局」は、限定的ではなく、ノードＢ（Ｎｏｄｅ−Ｂ）、サイト制御装置、ＡＰ（アクセス・ポイント）、ＷＬＡＮ ＡＰ、携帯基地局、または無線環境において動作する能力のある他のいかなる種類のインターフェイス装置も含む。

【0011】

本明細書で使用されるとき、「インフラストラクチャに基づく（infrastructure-based）」無線システムとは、基地局などの、何らかのネットワーク・エンティティまたはノードによってＷＴＲＵへのリンクが容易になる無線システムである。そのようなエンティティは、エンティティに関連付けられたすべてのＷＴＲＵとの通信に関与し、例えばインターネットへのアクセス、および同一ネットワークと他のネットワークにおける他のノードとの通信を含む、そのようなＷＴＲＵに対するすべての通信を容易にする。本説明のために、すべてのそのようなネットワーク・ノードまたはエンティティが基地局と呼ばれ、およびすべてのユーザー・ノードが本明細書ではＷＴＲＵと呼ばれる。

【0012】

図１において、ダイレクトリンク通信の構造が示される。ＷＴＲＵ１０５およびＷＴＲＵ１１０が、それぞれ通信リンク１３０および１４０を介して、基地局１１５と通信状態にある。加えて、ＷＴＲＵ１０５およびＷＴＲＵ１１０は、本明細書で説明される方法を使用して確立された通信リンク１２０を介して、ダイレクトリンク通信状態にある。基地局が直接的にいずれのデータも受け取ることなく、ＷＴＲＵ１０５およびＷＴＲＵ１１０は互いにデータを送受信する。

【0013】

図２において、ダイレクトリンク・セキュリティに対する既存の手法の欠陥を例示するために、および本明細書で開示されるいくつかの実施形態に対する基礎として、現在のダイレクトリンクの方法が示される。特に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｚのセキュリティ態様が提示される。２つのＷＴＲＵ、ＷＴＲＵ１ ２００およびＷＴＲＵ２ ２０５、は基地局およびネットワーク２１０に対してそれぞれ接続２１２および２１４を既に確立している。これらの確立した接続は、「トンネル（tunnel）」を使用して互いにメッセージを送るために使用され、基地局にとってはメッセージがただのデータのように見える。トンネルは、ＷＴＲＵ１ ２００とＷＴＲＵ２ ２０５との間のダイレクトリンクを設定するために使用される。これらのメッセージがＷＴＲＵ２００およびＷＴＲＵ２０５ならびにネットワークおよび基地局２１０の間で送信されるときに、これらのメッセージの無線のセキュリティを提供するために規格８０２．１１セキュリティを使用することができる。

【0014】

この方法において、ＷＴＲＵ１ ２００はダイレクトリンクの「イニシエータ（initiator）」として機能し、およびＷＴＲＵ２ ２０５は「ピア（peer）」として機能する。ダイレクトリンクの確立は３つのメッセージから成る−すなわち、ＴＤＬＳ（Tunneled Direct Link Set-up）設定（ＷＴＲＵ１ ２００からＷＴＲＵ２ ２０５へ）、ＴＤＬＳ応答（ＷＴＲＵ２ ２０５からＷＴＲＵ１ ２００へ）、およびＴＤＬＳ確認（ＷＴＲＵ１ ２００からＷＴＲＵ２ ２０５へ）である。この３つのメッセージのハンドシェイクが成功する場合、この交換が完了すると（その後同意された遅延の後のときもある）、ＷＴＲＵ１ ２００とＷＴＲＵ２ ２０５との間のダイレクトリンク２５０が確立する。

【0015】

ダイレクトリンク・セキュリティが望まれる場合、ＷＴＲＵ１ ２００とＷＴＲＵ２ ２０５との間での対の鍵を確立するために、上記で説明された３つのメッセージのハンドシェイクを使用することができる。ＷＴＲＵ１ ２００はＳＮｏｎｃｅ（乱数）を生成し、およびＴＤＬＳ設定メッセージ２２０の一部として、ＳＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ２ ２０５に転送する。ＷＴＲＵ２ ２０５はＡＮｏｎｃｅ（第２の独立した乱数値）を生成し、ＴＤＬＳ応答メッセージ２３０において、ＡＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ１ ２００に転送し返す。ＷＴＲＵ２ ２０５は、ＳＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ１ ２００に送り返し、ＴＤＬＳ設定の応答２３０とＴＤＬＳ要求２２０とを関連付けることもできる。ＷＴＲＵ１ ２００およびＷＴＲＵ２ ２０５は、ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅを使用して、それぞれ参照番号２３４および２３８として示される共通鍵を生成する。ＷＴＲＵ１ ２００およびＷＴＲＵ２ ２０５は、それらが認識している、互いのＭＡＣ（Medium Access Control）アドレス、ＩＰアドレス、機密情報、または共通鍵の生成のための他の識別情報などの、他の情報も使用することができる。ＷＴＲＵ１ ２００は、ＴＤＬＳ確認メッセージ２４０の一部として、ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ２ ２０５に転送し返す。ＴＤＬＳ確認メッセージ２４０は、鍵の生成を裏付けることもできる。

【0016】

結果として生じる鍵は、したがって、２つの乱数値、ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅのみに基づき、およびこれらの２つの値の秘匿性の維持に依存する。これらの値の無線での秘匿性は、ＷＴＲＵ２００およびＷＴＲＵ２０５と基地局２１０との間の無線の通信のセキュリティによって確実にされる。基地局が、１）イニシエータおよびピアによって交換されたＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅをいずれの外部パーティ（external party）にも露出しておらず、２）ＴＰＫ（ＴＤＬＳ Peer Key）を導出するためにこれらのＳＮｏｎｃｅまたはＡＮｏｎｃｅを使用せず、およびＤＬ（ダウンリンク）インスタンス（instance）を攻撃せず、および、３）暗号化および整合性の計算などの、基地局でのＴＤＬＳメッセージ・セキュリティ処理が、不正な傍受、変更、挿入、および置換から保護されている場合、秘匿性は保証される。ＴＰＫにおける用語「ピア（peer）」は、限定的ではなく、「対（pairwise）」を含むことができることに注意されたい。

【0017】

ＩＥＥＥ８０２．１１の無線のセキュリティはナンスの秘匿性を維持するために十分かもしれないが、上記で説明された基地局の対応は、著しく不十分であり、および多数の基地局にとって満足するものではないであろう。特に、基地局が完全に信頼できる装置であると仮定される場合にだけ、基地局の対応は満足することができるが、その検証の手段はない。これは多くのアプリケーションにおいて合理的な前提ではない。例えば、この方法はダイレクトリンクの鍵を確立する基地局に対する保護を提供しないため、基地局は、ダイレクトリンクの会話上で傍受することができ、または情報を漏らされて中間者攻撃を開始される場合がある。ゆえに、基地局が信頼されるエンティティであると立証できる場合を除いて、現在の手法は不十分である。そのうえ、上記で概説されたもの以外には、鍵の共有のための方法は提供されていない。特に、既存のダイレクトリンクにおいて鍵のリフレッシュを実行することは、ＴＤＬＳ設定のハンドシェイクを用いる以外は可能ではなく、これはリンクのリセットをもたらす。

【0018】

鍵管理のための実施形態を含む、ダイレクトリンク通信に対するセキュリティを拡張するための方法が、他のＷＴＲＵの識別情報を認識している各ＷＴＲＵに基づき開示される。この識別情報には、例えば限定的ではなく、ＭＡＣ ＩＤ（Identification）、アプリケーション独自のＩＤ、ＩＰ（Internet Protocol）アドレス、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）識別情報、またはＷＴＲＵを識別するいずれかの値またはトークンを含むことができる。ＡＡＡ（Access, Authorization, and Accounting：アクセス・認可・課金）サーバーは、ＷＴＲＵの識別情報をＷＴＲＵが認識している識別情報に、それらが互いに認識済みとなるように、安全に結び付けることができることも仮定される。ＡＡＡサーバーは信頼されるエンティティとすることができ、ＴＤＬＳの鍵の確立を容易にすることができる。信頼されるエンティティは、例えば限定的ではなく、ウェブ・サイト・サーバーなどの、認証および鍵一式の生成を実行するいずれかのサーバーとすることができる。

【0019】

ダイレクトリンクに対する鍵の管理を実施するための方法は、上位レベルにて４つのカテゴリに分けることができる。第１に、信頼される中継の発信元として基地局を使用して、無線上にて鍵をネゴシエートすることができる。第２に、あらかじめ共有された鍵が２つまたは３つ以上のＷＴＲＵの間に存在することができ、および一時的な鍵を確立するために使用されうる。この鍵は、次に、８０２．１１の他のセキュリティ・モードにおいて使用されるＰＳＫ（Pre-Shared Key）ハンドシェイクなどの手順を使用して、かなり簡単なやり方で使用することができる。

【0020】

第３のカテゴリにおいては、ディフィー・ヘルマンの手順などの、公開鍵の共有の手順を用いて、鍵を導出することができる。この手順において、ＷＴＲＵは、通常ＴＤＬＳ交換において基地局を介して暗号化されずに交換される情報を、交換することができる。ＷＴＲＵ間に確立された鍵は、基地局には秘密にすることができる。これらの手順のために、ＷＴＲＵは既に基地局に対して認証されていると推定されるので、ＷＴＲＵが互いを信頼できることも確立済みである。ＴＤＬＳの手順を介して鍵を確立する過程にて基地局を伴うことによって、ＷＴＲＵは、ＷＴＲＵが例えば何らかの敵対関係にあるエンティティとの通信ではなく、互いに確かに通信していることを確実にすることができる。この方法は、以下で図４〜図６を参照してさらに詳細に開示される。

【0021】

第４のカテゴリにおいて、ＡＡＡサーバーなどの、ネットワークにおいて信頼されるエンティティの助けにより鍵をネゴシエートすることができる。ここで、基地局は、信頼されるエンティティとの通信を容易にするかもしれない。しかしながら、結果として生じる鍵は、基地局から完全に安全とすることができる。いくつかの実施形態において、この方法は、２つの異なるＷＴＲＵが全く同一の鍵で終わり、および基地局がそれを知らないでいることを必要とすることができる。この方法は、信頼できる第三者を介してＷＴＲＵ同士が互いを認証することを可能にできるという点で、追加の利益を提供することができる。この方法は、図３に関して以下でさらに詳細に開示される。

【0022】

図３を参照すると、ダイレクトリンクの認証および鍵の合意のためのＴＤＬＳ＿ＥＡＰ（Extensible Authentication Protocol）の一例の方法が開示される。基地局３０４を通るトンネルが、基地局３０４がこの情報を転送することを明確にするために、２つのメッセージのシーケンスとして示されることに注意されたい。一例の方法は、ＷＴＲＵ１ ３００、ＷＴＲＵ２ ３０２、基地局３０４、およびＡＡＡサーバー３０６に関して例示的に示される。最初に、ＲＳＮ（Robust Security Network）鍵の階層構造３０８および３１０が、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２に対して確立される。ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２をＡＡＡサーバー３０６に対して認証するために標準のＥＡＰ（Extensible Authentication Protocol）の手順を使用することによって、ＲＳＮ３０８および３１０を確立することができる。ＰＭＫ（Pair-wise Master Key）は、各ＷＴＲＵに対して確立され、および基地局３０４に伝えられうる。その結果、ＷＴＲＵ１−ＷＴＲＵ２のダイレクトリンク以外のすべての通信、すなわちＷＴＲＵ１−ＡＰ、ＷＴＲＵ２−ＡＰ、およびＡＰ−ＡＡＡは、安全である。

【0023】

本明細書でＴＤＬＳ＿ＥＡＰと呼ばれる一例の方法は、ＷＴＲＵ１−ＷＴＲＵ２のダイレクトリンクのセキュリティを拡張するために、以下のとおりに使用することができる。最初に、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２はナンスを交換し、およびグループ・ナンスを生成することができる。これは、ナンス１をＷＴＲＵ２ ３０２に送る（メッセージ３２０）ＷＴＲＵ１ ３００、およびナンス２をＷＴＲＵ１ ３００に送る（メッセージ３２４）ＷＴＲＵ２ ３０２によって達成することができる。ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２は、共通ナンスGを生成することができ、ナンスGはナンス１およびナンス２の安全な組み合わせでありうる。

【0024】

ナンスGの生成および送信が、本明細書で開示される。ナンスGの生成は、最大のランダム性を保持するために単純に保たれる場合がある。ある例としての方法は、ビットごとのＸＯＲ（排他的論理和）を使用することができる。別の例としての方法は、ナンス１およびナンス２のハッシュを実行してナンスGを得ることができる。

【0025】

同一のナンスの繰り返しの送信は、必ずしも基地局ではなく、例えば標準８０２．１１のＲＳＮを切断しようと試みる装置などの、無線を盗聴する可能性のあるものにリプレイアタックの機会を提供するかもしれないことに注意すべきである。提案された図２においてこの弱点を観測することができ、ＳＮｏｎｃｅは基地局およびＷＴＲＵの間で３回、およびＡＮｏｎｃｅは基地局およびＷＴＲＵの間で２回送信される。本明細書で説明された実施形態では、例えばそれぞれの対となるＷＴＲＵの間でナンス１およびナンス２を１回だけ送信することによって、これを回避することができる。しかしながら、ナンスGは、それぞれの端末により何回か送信される場合がある。図３において示されおよび本明細書で開示される、ＴＤＬＳ＿ＥＡＰ応答識別メッセージ中にてＡＡＡサーバーに送られる識別情報によりナンスGを安全にハッシュすることによって、これを回避することができる。

【0026】

次にＴＤＬＳ＿ＥＡＰの一例の方法において、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２は、修正されたＥＡＰの方法をＡＡＡサーバー３０６によりそれぞれ実行することができる。ＷＴＲＵ１ ３００はＡＡＡサーバー３０６により標準のＥＡＰの手順を実行することができ（メッセージ３２６）、およびＷＴＲＵ２ ３０２はＡＡＡサーバー３０６により標準のＥＡＰの手順を実行することができる（メッセージ３３６）。この例の方法によると、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２は、基地局３０４からのＴＤＬＳ＿ＥＡＰ要求識別（それぞれ、メッセージ３２８および３３８）に応答してそれらの識別情報を送る（以前に開示されたように）のみではなく、ＡＡＡサーバー３０６にＧＩＩＥ（Group Identification Information Element）を転送する（それぞれ、メッセージ３３８および３４０）。ＧＩＩＥは、グループ鍵生成の手順における共通ナンス、およびＡＡＡサーバー３０６が共通鍵を確立しようとするＷＴＲＵのグループを特定しおよび関連付ける方法を提供する。ＧＩＩＥは、同一グループに属するすべてのＷＴＲＵを特定する。このように、ＧＩＩＥはナンスGを少なくとも含むはずである。ＧＩＩＥは、鍵を確立しようと試みるＷＴＲＵのＩＤの一覧も含むことができる。他の共通な要素も含むことができる。ＧＩＩＥを使用する結果として、例えば、ＷＴＲＵおよび基地局の間の全ての無線通信が他のすべてのデータと同様に暗号化されることを確実にするために、標準のＥＡＰの代わりに、保護されたＥＡＰを使用することができる。

【0027】

ＡＡＡサーバー３０６は、標準のＥＡＰの手順を使用してＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２を認証することができる（それぞれ、メッセージ３４５および３５０）。しかしながら、ＡＡＡサーバー３０６はＰＭＫを生成しない。ＡＡＡサーバー３０６は、ＧＩＩＥを使用して、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２を１つの鍵の合意グループに分類し、およびＧＤＬＭＫを作成することができる。高水準で、ＧＤＬＭＫは、ＡＡＡサーバーが秘密裏にＷＴＲＵ３００および３０２に通信することができる、十分にランダムな秘密の文字列であることができる。ＧＤＬＭＫは、ＡＡＡが生成することができる、乱数の（または、擬似乱数の）の文字列とすることができる。ＧＤＬＭＫは、ＷＴＲＵ ＩＤ、ＷＴＲＵの強固な秘密、またはナンスGのいずれかから交互に導出されうる。一実施形態において、ＧＤＬＭＫはＷＴＲＵ ＩＤおよび／またはナンスGに結び付けられる場合がある。使用された最初の鍵確立の方法とは無関係に、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２は、通信に使用することができる一時的な鍵を生成するために次に使用することができるＧＤＬＭＫを共有する。

【0028】

添数ｉによって表される各ＷＴＲＵに対して、ＡＡＡサーバー３０６は、ＷＴＲＵｉのみに対する認証情報およびＧＩＩＥを使用して、ＧＫＥＫｉおよびＧＫＣＫｉを生成することができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを結び付けることによって、最大のセキュリティが提供される。認証情報は、例えば、ＥＡＰプロトコルを使用してＡＡＡサーバー３０６と各ＷＴＲＵとの間で以前にネゴシエートされた暗号化および認証鍵、またはそのような以前にネゴシエートされた階層構造から導出された新しい一式の鍵とすることができる。あるいはまた、ＡＡＡサーバー３０６は、ＷＴＲＵ ＩＤを使用することができる。ＫＥＫ（Key Encryption Key）およびＫＣＫ（Key Confirmation Key）がＰＭＫを介して標準のＥＡＰにおいて生成されるのと同様に、ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは生成されうる（中間段階として、ＰＭＫは各ＷＴＲＵに対して生成されうる）。しかしながら、標準のＥＡＰと異なって、ＧＫＥＫもＧＫＣＫも（また中間物ＰＭＫも）基地局には開示されない。ＷＴＲＵ３００および３０２は、標準のＥＡＰにおけるように、それら自身のＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを生成することができ、および以下で開示されるように、これらを使用して、ＡＡＡサーバー３０６によって送られたメッセージ３６０および３７０を解読することができる。標準のＥＡＰにおけるように、これらは、ＡＡＡサーバー３０６が生成するものと同一となる。ＡＡＡサーバー３０６は、あらゆるＷＴＲＵ、この場合にはＷＴＲＵ３００および３０２、にＧＤＬＭＫを伝えることができる。加えて、ＧＤＬＭＫを生成したＷＴＲＵの識別情報の全部の一覧を伝えることができる。ＧＤＬＭＫおよび識別情報の一覧のＷＴＲＵｉへの通信は、ＧＫＥＫｉにより暗号化され、およびＧＫＣＫｉにより署名される（メッセージ３６０および３７０）。基地局は、ＧＫＣＫおよびＧＫＥＫを知ることができないことに注意されたい（それらは基地局に提供されず、および基地局に対抗する標準のＥＡＰ交換のセキュリティも同様にこれらのセキュリティを確実にすることができる）。ゆえに、ＧＤＬＭＫを基地局から秘密に保つことができ、および基地局はＧＤＬＭＫに手を加えることはできない。

【0029】

図３において、ナンス１およびナンス２の交換が連続するように示されているが、任意の合理的な順序にてなされうる。そのうえ、各ＷＴＲＵによるＴＤＬＳ＿ＥＡＰ交換は、他のＷＴＲＵによる交換とは無関係であることが可能で、および（示されるように）直列に、並列に、または任意の他の順序にて起こることができる。しかしながら、すべての交換が完了するまで、成功を承認することができない−その理由は、これは成功メッセージがＧＤＬＭＫを運び、このＧＤＬＭＫは、すべてのＷＴＲＵが認証されるまで生成されないためである。加えて、鍵生成の能力があり、ＥＡＰのような認証および鍵生成の手順を実行する能力のある、任意の第三者の認証機関は、ＡＡＡサーバー３０６と置き換えられうる。これはアプリケーション特有である場合があり、例えばＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２が双方向オンライン・ゲームに参加するためにダイレクトリンクを確立しようとする場合、ゲーム・サーバーが認証機関として機能することができる。

【0030】

本明細書で開示されたＴＤＬＳ＿ＥＡＰの方法の実行において、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２は、互いに認証されている。加えて、それらはＧＤＬＭＫを共有することができ、ＧＤＬＭＫは、標準の手法を使用して一時的な鍵を生成するために使用されうるマスター鍵である。例えば、標準の鍵の階層構造においてＧＤＬＭＫはマスタールート（master root）として機能することができる。

【0031】

ＴＤＬＳ＿ＥＡＰの方法は、基地局によるいずれの悪意の動きに対しても安全であることができる。例えば、その方法が完了した場合、ＧＤＬＭＫは基地局から安全であり、およびその方法が失敗した場合、基地局が以前に有していなかった任意の情報を基地局に漏らすことなくＧＤＬＭＫは安全である。これは、基地局によって引き起こされうると考えられる悪意の動きを分析すること、および特定の悪意の動きへの応答を実証することによって、確立することができる。ある事例においては、基地局は一般的な通信に手を加えることができる。ここでは、結果は、方法の失敗かもしれない。別の事例においては、基地局はナンス１および／またはナンス２に手を加えることができる。ここでは、結果は、ＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２が同一のナンスGを生成せず、およびＡＡＡサーバー３０６がＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２に対するＧＤＬＭＫを生成しないということかもしれない。さらに別の事例においては、基地局はＷＴＲＵ１ ３００／ＷＴＲＵ２ ３０２とＡＡＡサーバー３０６との間の経路においてナンスGに手を加えることができる。ここでは、結果は、ＧＫＣＫおよびＧＫＥＫがＷＴＲＵ３００および３０２が期待したものとは異なっており、および拒絶されうるということかもしれない。その結果として、鍵の確立の手順が失敗するかもしれない。別の事例においては、基地局がＧＤＬＭＫを解読すること、またはＧＤＬＭＫに手を加えることを試みる場合がある。しかしながら、それは可能ではない。その理由は、これは、基地局が所有していない鍵を使用することによって、安全にされおよび署名をされているからである。基地局は、ＧＩＩＥを使用および／または修正して、それ自身のＩＤを付けて、「グループの一部」になることができ、およびＧＤＬＭＫと共に最終メッセージに記載されることができる。正当な端末は、これはグループの一部であるべきではない端末であると認識することができ、およびＧＩＩＥがＧＫＣＫおよびＧＫＥＫの生成において使用されるとしてＧＤＬＭＫを拒絶することになる。ゆえに、基地局がＧＩＩＥを修正した場合、ＷＴＲＵは、異なるＧＫＣＫおよびＧＫＥＫを生成するであろうし、およびＧＤＬＭＫを解読することができないであろう。基地局の動作は、したがって、プロトコルの失敗を通して検出されるであろう。ＴＤＬＳ＿ＥＡＰの方法が完了し、およびＷＴＲＵ１ ３００およびＷＴＲＵ２ ３０２の間でＧＤＬＭＫが確立されると、鍵リフレッシュの方法は容易である。鍵をリフレッシュする方法は、ＧＤＬＴＫ（Group Direct Link Temporal Key）の生成をもたらし、これは通信のために使用され、およびリフレッシュされる。最初の鍵確立にどの方法が使用されたかに依存して、本明細書で開示される鍵リフレッシュの方法は、鍵リフレッシュのために使用されうる。一実施形態においては、標準の鍵の階層構造の方法を使用することができる。別の実施形態では、物理層にて可能にされた鍵生成を使用することができ、そしてさらに別の実施形態では、公開鍵の共有にて支援された方法を使用することができる。

【0032】

上記に開示された実施形態では、上記で議論した現在の方法に対してなすことができる修正を提案することができる。図４および図５を参照すると、基本的な３つのメッセージのハンドシェイクが維持され、およびＴＤＬＳ設定の手順の一部が存続している。一般に、例示の方法は、鍵の階層構造の方法においてマスター鍵であるＴＰＫに到達するために多くの手法のうちの１つをＷＴＲＵが選択することを可能にできる。例えば、ＧＤＬＭＫはＴＰＫの一形態であることができる。ある事例においては、ＧＤＬＭＫは、修正１１ｚにおいて定義されるようにＴＰＫの代わりとなる。これらの手法を、ＫＭＳと呼ぶことができる。ＫＭＳを容易にするために、追加の情報要素であるＫＭＳＩを導入することができる。どのＫＭＳが選択されるかによって、既存のナンス、ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅ、は必要ではない場合がある。例えば、ナンスGを使用することができる。あるいはまた、ナンスGを生成するためのナンス１およびナンス２として、既存のナンスのフィールド（ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅ）を再使用することができる。図４および図５において例示される実施形態は共に、非ＴＤＬＳの手順が鍵を確立することを可能とする。しかしながら、図４の実施形態においては、非ＴＤＬＳの方法は事前に、すなわちいずれかのＴＤＬＳ交換が起動される前になされる。図５の実施形態においては、ＴＤＬＳ設定メッセージの結果として、非ＴＤＬＳの方法がなされる。上記で説明された鍵確立の手法のいずれも使用することができる。

【0033】

図４を参照すると、ＷＴＲＵ１ ４００、ＷＴＲＵ２ ４０２、と基地局４１０との間の鍵の共有の方法のための実施形態が例示される。ＷＴＲＵ１ ４００およびＷＴＲＵ２ ４０２は、それぞれ基地局およびネットワーク４１０に対する接続４１５および４１７を既に確立している。非ＴＤＬＳの方法が完了して、ＴＰＫ４２０および４２５を生成することができる。ＷＴＲＵ１ ４００は、ＫＭＳＩを選択し、および選択されたＫＭＳによって定義されるようにＳＮｏｎｃｅを生成し、およびそれをＴＤＬＳ設定メッセージ４３０の一部としてＷＴＲＵ２ ４０２に転送することができる。ＫＭＳＩは、本明細書で開示されるようにＧＩＩＥの方法を、または何か他の鍵生成の方法を指し示すことができる。ＷＴＲＵ２ ４０２は、ＴＤＬＳ設定メッセージにおいてＫＭＳＩによって表されたＫＭＳを使用する。すなわち、ＷＴＲＵ１ ４００およびＷＴＲＵ２ ４０２は、選択されたＫＭＳＩにより表されたのと同一のＫＭＳを使用する。ＷＴＲＵ２ ４０２は、ＫＭＳによって定義されるようにＡＮｏｎｃｅを生成させ、およびそれをＴＤＬＳ応答メッセージ４４０においてＷＴＲＵ１ ４００に転送することができる。ＷＴＲＵ２ ４０２は、使用するなら、ＳＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ１ ４００に送り返して、ＴＤＬＳ設定の応答４４０をＴＤＬＳ設定の要求４３０に関連付けることができる。ＷＴＲＵ１ ４００およびＷＴＲＵ２ ４０２は、選択されたＫＭＳの方法にて生成された共通鍵を使用する。ＷＴＲＵ１ ４００は、使用するなら、ＫＭＳＩ、ＳＮｏｎｃｅ、およびＡＮｏｎｃｅを、ＴＤＬＳ確認メッセージ４５０の一部としてＷＴＲＵ２ ４０２に転送し返す。ダイレクトリンク通信４６０は、ＴＤＬＳ確認メッセージ４５０を受け取り次第、またはある予め定められた間隔の後に確立される。ＴＤＬＳ設定が成功し、およびＷＴＲＵが、例えばＧＤＬＭＫなどのＴＰＫを共有すると、潜在的に支援された上記に概説された関連手法のいずれかにより、鍵リフレッシュの手法を所望のＫＭＳＩによって決めることができる。

【0034】

図５を参照すると、ＷＴＲＵ１ ５００、ＷＴＲＵ２ ５０２、と基地局５１０との間の鍵の共有の方法のための別の実施形態が例示される。ＷＴＲＵ１ ５００およびＷＴＲＵ２ ５０２は、それぞれ基地局およびネットワーク５１０に対する接続５１５および５１７を既に確立している。ＷＴＲＵ１ ５００は、ＫＭＳＩを選択し、および選択されたＫＭＳによって定義されるようにＳＮｏｎｃｅを生成し、およびそれをＴＤＬＳ設定メッセージ５２０の一部としてＷＴＲＵ２ ５０２に転送することができる。ＫＭＳＩは、本明細書で開示されるようにＧＩＩＥの方法を、または何か他の鍵生成の方法を指し示すことができる。あるいはまた、ＴＰＫ５３０にて非ＴＤＬＳの方法を完了させ、鍵を生成することができる。ＷＴＲＵ２ ５０２は、ＴＤＬＳ設定メッセージにおいてＫＭＳＩによって表されたＫＭＳを使用する。ＷＴＲＵ２ ５０２は、ＫＭＳによって定義されるようにＡＮｏｎｃｅを生成し、およびそれをＴＤＬＳ応答メッセージ５４０においてＷＴＲＵ１ ５００に転送することができる。ＷＴＲＵ２ ５０２は、使用するなら、ＳＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ１ ５００に送り返して、ＴＤＬＳ設定の応答５４０をＴＤＬＳ設定の要求５２０に関連付けることができる。ＷＴＲＵ１ ５００およびＷＴＲＵ２ ５０２は、選択されたＫＭＳの方法にて生成された共通鍵を使用する。ＷＴＲＵ１ ５００は、使用するなら、ＫＭＳＩ、ＳＮｏｎｃｅおよびＡＮｏｎｃｅを、ＴＤＬＳ確認メッセージ５５０の一部としてＷＴＲＵ２ ５０２に転送し返す。ダイレクトリンク通信５６０は、ＴＤＬＳ確認メッセージ５５０を受け取り次第、またはある予め定められた間隔の後に確立される。ＴＤＬＳ設定に成功し、およびＷＴＲＵが、例えばＧＤＬＭＫなどのＴＰＫを共有すると、潜在的に支援された上記に概説された関連手法のいずれかにより、鍵リフレッシュの手法を所望のＫＭＳＩによって決めることができる。

【0035】

図６を参照すると、ＷＴＲＵ１ ６００、ＷＴＲＵ２ ６０２、と基地局６１０との間での公開鍵の共有が例示される。この実施形態においては、例示のために、ディフィー・ヘルマン鍵共有が使用される。ＷＴＲＵ１ ６００およびＷＴＲＵ２ ６０２は、それぞれ基地局およびネットワーク６１０に対する接続６１５および６１７を既に確立している。ディフィー・ヘルマン鍵共有の方法のためのパラメ−タｐおよびｇは、ＷＴＲＵ１ ６００およびＷＴＲＵ２ ６０２によって事前に合意されている。ＷＴＲＵ１ ６００は、ＫＭＳＩを選択し、および選択されたＫＭＳによって定義されるようにＳＮｏｎｃｅを生成し、およびそれをｇ^aと共にＴＤＬＳ設定メッセージ６２０の一部としてＷＴＲＵ２ ６０２に転送することができる。ＷＴＲＵ２ ６０２はＴＰＫを生成する（６３０）。ＷＴＲＵ２ ６０２はＫＭＳＩを選択し、およびＫＭＳによって定義されるように、ＡＮｏｎｃｅを生成することができる。ＷＴＲＵ２ ６０２は、ＳＮｏｎｃｅを暗号化し（６３５）、およびＴＤＬＳ応答メッセージ６４０において、それをＡＮｏｎｃｅおよびｇ^bと共にＷＴＲＵ１ ６００に転送する。ＷＴＲＵ１ ６００は、ＴＰＫを生成する（６４５）。ＷＴＲＵ１ ６００は、ＳＮｏｎｃｅを解読し、値を検証し、およびＡＮｏｎｃｅを暗号化する（６５０）。ＷＴＲＵ１ ６００は、ＴＤＬＳ確認メッセージ６６０の一部として、ＫＭＳＩ、暗号化されたＡＮｏｎｃｅおよびＳＮｏｎｃｅをＷＴＲＵ２ ６０２に送り返す。ＷＴＲＵ２ ６０２は、ＡＮｏｎｃｅを解読し、および値を検証する（６６５）。ＴＤＬＳ確認メッセージ６６０の受信に成功するか、またはある予め定められた間隔の後に、ダイレクトリンク通信６７０が確立される。

【0036】

上記で定義された鍵の合意の方法を、２つより多いＷＴＲＵのグループに対するグループの鍵の合意に拡張することができる。特に、以下のようにＴＤＬＳ＿ＥＡＰを拡張することができる。ＮのＷＴＲＵがあると仮定する。各ＷＴＲＵは、基地局とＲＳＮを確立し、それ自身のナンス（ＷＴＲＵｉに対してＮｏｎｃｅｉ）を生成し、およびそれを基地局にブロードキャストさせる。すべてのＷＴＲＵは、すべてのナンスを有することができ、および例えば上記に概説された手法を使用して、これらのすべてから共通ナンス（ナンスG）を生成することができる。ナンスGが生成されると、各ＷＴＲＵがＴＤＬＳ＿ＥＡＰを実行することができ（上記で説明されたように）、およびＡＡＡサーバーがナンスGを介してすべてのＮのＷＴＲＵを互いに関連付けることができる。各ＷＴＲＵは、それに対して共通ＧＤＬＭＫを生成することもでき、例えば上記で説明されたようにＷＴＲＵに特有なＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを使用して、通信することができる。

【0037】

上記は８０２．１１に関して開示されるが、それはいずれの無線環境にも適用可能である。例えば、図７は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network）７０５を含むＬＴＥ（Long Term Evolution）無線通信システム／アクセス・ネットワーク７００を示す。Ｅ−ＵＴＲＡＮ７０５は、１つのＷＴＲＵ７１０およびいくつかのｅＮＢ（evolved Ｎｏｄｅ−Ｂ）７２０を含む。ＷＴＲＵ７１０は、ｅＮＢ７２０と通信状態にある。ｅＮＢ７２０は、Ｘ２インターフェイスを使用して互いと接続する。ｅＮＢ７２０のそれぞれは、Ｓ１インターフェイスを通して、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）／Ｓ−ＧＷ（Serving GateWay）７３０と接続する。図７においては、単一のＷＴＲＵ７１０および３つのｅＮＢ７２０が示されるが、無線通信システム・アクセス・ネットワーク７００において、無線および有線の装置のいかなる組み合わせも含まれることは、自明であるべきである。

【0038】

図８は、ＷＴＲＵ７１０、ｅＮＢ７２０、およびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ７３０を含むＬＴＥ無線通信システム７００のブロック図の一例である。図８に示されるように、ＷＴＲＵ７１０、ｅＮＢ７２０、およびＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ７３０は、ダイレクトリンク通信セキュリティを拡張するように構成される。

【0039】

典型的なＷＴＲＵにおいて見出すことができる構成要素に加えて、ＷＴＲＵ７１０は、随意にリンクされたメモリ８２２を持つ処理装置８１６、少なくとも１つの送受信機８１４、随意のバッテリー８２０、およびアンテナ８１８が含まれる。処理装置８１６は、ダイレクトリンク通信セキュリティを拡張するように構成される。送受信機８１４は、処理装置８１６およびアンテナ８１８と通信状態にあり、無線通信の送信および受信を容易にする。バッテリー８２０がＷＴＲＵ７１０において使用され場合には、送受信機８１４および処理装置８１６に電力を供給する。

【0040】

典型的なｅＮＢにおいて見出すことができる構成要素に加えて、ｅＮＢ７２０は、随意にリンクされたメモリ８１５を持つ処理装置８１７、送受信機８１９、およびアンテナ８２１が含まれる。処理装置８１７は、ダイレクトリンク通信セキュリティを拡張するように構成される。送受信機８１９は、処理装置８１７およびアンテナ８２１と通信状態にあり、無線通信の送信および受信を容易にする。ｅＮＢ７２０は、随意にリンクされたメモリ８３４を持つ処理装置８３３を含むＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ７３０に接続される。

【0041】

一般に、安全なダイレクトリンク通信のための方法が開示される。第１のナンスが１つまたは複数のＷＴＲＵに送信され、および、その１つまたは複数のＷＴＲＵに関連付けられたナンスがその１つまたは複数のＷＴＲＵから受信される。その第１のナンスおよび関連付けられたナンスを安全に組み合わせることによって、共通ナンスが生成される。少なくとも共通ナンスを含むＧＩＩＥが、認証サーバーに送信される。認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信することができる。ＧＤＬＭＫはＧＩＩＥを使用して、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫをＧＩＩＥに基づき生成することができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫを解読するために使用することができる。１つまたは複数のＷＴＲＵとの通信のために、ＧＤＬＴＫを生成することができる。１つまたは複数のＷＴＲＵとの通信の間、ＧＤＬＴＫをリフレッシュすることができる。

【0042】

ダイレクトリンク通信を安全にするための別の方法において、ＫＭＳを選択し、一時的な鍵を生成することができる。ＫＭＳＩは、選択された鍵管理スイートに対応して設定される。そのＫＭＳＩを使用してその１つまたは複数のＷＴＲＵとダイレクトリンクを確立することができる。ＫＭＳＩを予め定めることができる。ＴＤＬＳメッセージにおいて、１つまたは複数のＷＴＲＵに対して、そのＫＭＳＩを送信することができる。ＫＭＳＩは、ディフィー・ヘルマン鍵共有またはＧＩＩＥを指定することができる。ＫＭＳＩがＧＩＩＥを指定する場合は、第１のナンスを１つまたは複数のＷＴＲＵに送信し、およびその１つまたは複数のＷＴＲＵに関連付けられたナンスがその１つまたは複数のＷＴＲＵから受信されうる。その第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせとして、共通ナンスを生成することができる。認証サーバーにＧＩＩＥを送信することができる。ＧＩＩＥは、共通ナンスを含むことができる。認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信することができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたグループＧＤＬＭＫを解読するために使用することができる。１つまたは複数のＷＴＲＵとの通信のために、ＧＤＬＴＫを生成することができる。

【0043】

第１のナンスを１つまたは複数のＷＴＲＵに送信するように構成される送信機を備えることができるＷＴＲＵも開示される。ＷＴＲＵは、その１つまたは複数のＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信するように構成される受信機を備えることもできる。処理装置は共通ナンスを生成するように構成することができ、共通ナンスは第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせである。認証サーバーにＧＩＩＥを送信するように送信機を構成することができ、ＧＩＩＥは少なくとも共通ナンスを含む。認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信するように受信機を構成することができ、ＧＤＬＭＫはＧＩＩＥを使用して、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させる。ＧＩＩＥに基づきＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを生成するように処理装置を構成することができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫを解読するために使用することができ、ＧＤＬＭＫはＧＩＩＥを使用して、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させる。１つまたは複数のＷＴＲＵとの通信のためにＧＤＬＴＫを生成するように処理装置を構成することができる。

【0044】

ＷＴＲＵの別の実施形態は、送信機、受信機、および処理装置を有することができる。ＫＭＳを選択して、一時的な鍵を生成するように処理装置を構成することができる。選択された鍵管理スイートに対応するＫＭＳＩを設定するように処理装置を構成することができる。ＫＭＳＩを使用して１つまたは複数のＷＴＲＵとダイレクトリンクを確立するように、送信機、受信機、および処理装置を構成することができる。

【0045】

ＷＴＲＵ認証のための方法も開示される。その方法は、認証エンティティにより認証を開始すること、認証エンティティにＧＩＩＥを送信すること、および認証エンティティからグループ鍵を受信すること、を含むことができる。グループ鍵は、ＧＩＩＥを使用して、グループにおけるＷＴＲＵおよび他のＷＴＲＵを関連付けることができる。ＧＩＩＥは共通ナンスを含むことができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫはＧＩＩＥに基づくことができる。ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたグループ鍵を解読するために使用することができる。

【0046】

実施形態

【0047】

１．少なくとも１つのＷＴＲＵに第１のナンスを送信することを備える、安全なダイレクトリンク通信のための方法。

【0048】

２．前記少なくとも１つのＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信することをさらに備える、実施形態１の方法。

【0049】

３．共通ナンスを生成することであって、前記共通ナンスは、前記第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせであることをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0050】

４．ＧＩＩＥを認証サーバーに送信することであって、前記ＧＩＩＥは、少なくとも前記共通ナンスを含むことをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0051】

５．前記認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信することであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用することをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0052】

６．前記ＧＩＩＥに基づきＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを生成することをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0053】

７．前記ＧＫＥＫおよび前記ＧＫＣＫは、前記認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫを解読するために使用されることであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用する、前の実施形態のいずれかの方法。

【0054】

８．前記少なくとも１つのＷＴＲＵと通信するためにＧＤＬＴＫを生成することをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0055】

９．前記少なくとも１つのＷＴＲＵとの通信の間、前記ＧＤＬＴＫをリフレッシュすることをさらに備える、前の実施形態のいずれかの方法。

【0056】

１０．一時的な鍵を生成するためにＫＭＳを選択することを備える、安全なダイレクトリンク通信のための方法。

【0057】

１１．選択された鍵管理スイートに対応するＫＭＳＩを設定することをさらに備える、実施形態１０の方法。

【0058】

１２．前記ＫＭＳＩを使用して少なくとも１つのＷＴＲＵとダイレクトリンクを確立することをさらに備える、実施形態１０〜１１の方法。

【0059】

１３．前記ＫＭＳＩは予め定められる、実施形態１０〜１２の方法。

【0060】

１４．前記少なくとも１つのＷＴＲＵに対してＴＤＬＳメッセージにおいて前記ＫＭＳＩを送信することをさらに備える、実施形態１０〜１３の方法。

【0061】

１５．前記ＫＭＳＩは、ディフィー・ヘルマン鍵共有またはＧＩＩＥのうちの１つを指定する、実施形態１０〜１４の方法。

【0062】

１６．前記ＫＭＳＩは、ＧＩＩＥを指定する、実施形態１０〜１５の方法。

【0063】

１７．前記少なくとも１つのＷＴＲＵに対して第１のナンスを送信することをさらに備える、実施形態１０〜１６の方法。

【0064】

１８．前記少なくとも１つのＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信することをさらに備える、実施形態１０〜１７の方法。

【0065】

１９．共通ナンスを生成することであって、前記共通ナンスは、前記第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせであることをさらに備える、実施形態１０〜１８の方法。

【0066】

２０．認証サーバーに対してＧＩＩＥを送信することであって、前記ＧＩＩＥは少なくとも前記共通ナンスを含むことをさらに備える、実施形態１０〜１９の方法。

【0067】

２１．前記認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信することであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用することをさらに備える、実施形態１０〜２０の方法。

【0068】

２２．ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、前記認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫを解読するために使用されることであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用し、およびＧＫＥＫとＧＫＣＫは、前記ＧＩＩＥに基づく、実施形態１０〜２１の方法。

【0069】

２３．前記少なくとも１つのＷＴＲＵと通信するためにＧＤＬＴＫを生成することをさらに備える、実施形態１０〜２２の方法。

【0070】

２４．少なくとも１つのＷＴＲＵに対して第１のナンスを送信するように構成される送信機を備えた、ＷＴＲＵ。

【0071】

２５．前記少なくとも１つのＷＴＲＵに関連付けられたナンスを受信するように構成される受信機をさらに備えた、実施形態２４のＷＴＲＵ。

【0072】

２６．共通ナンスを生成するように構成される処理装置であって、前記共通ナンスは、前記第１のナンスおよび関連付けられたナンスの安全な組み合わせであることをさらに備えた、実施形態２４〜２５のＷＴＲＵ。

【0073】

２７．前記送信機が、認証サーバーに対してＧＩＩＥを送信するように構成されることであって、前記ＧＩＩＥは少なくとも前記共通ナンスを含むことをさらに備えた、実施形態２４〜２６のＷＴＲＵ。

【0074】

２８．前記受信機が、前記認証サーバーからＧＤＬＭＫを受信するように構成されることであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用することをさらに備えた、実施形態２４〜２７のＷＴＲＵ。

【0075】

２９．前記ＧＩＩＥに基づきＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを生成するように構成される処理装置をさらに備えた、実施形態２４〜２８のＷＴＲＵ。

【0076】

３０．前記ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫが、前記認証サーバーから受信された、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたＧＤＬＭＫを解読するために使用されることであって、前記ＧＤＬＭＫは、鍵の合意グループの一部としてＷＴＲＵを適合させるために前記ＧＩＩＥを使用する、実施形態２４〜２９のＷＴＲＵ。

【0077】

３１．前記処理装置は、前記少なくとも１つのＷＴＲＵと通信するためにＧＤＬＴＫを生成するように構成されることをさらに備えた、実施形態２４〜３０のＷＴＲＵ。

【0078】

３２．送信機を備える、ＷＴＲＵ。

【0079】

３３．受信機をさらに備える、実施形態３２のＷＴＲＵ。

【0080】

３４．一時的な鍵を生成するためにＫＭＳを選択するように構成される処理装置をさらに備えた、実施形態３２〜３３のＷＴＲＵ。

【0081】

３５．前記処理装置は、選択された鍵管理スイートに対応するＫＭＳＩを設定するように構成されることをさらに備えた、実施形態３２〜３４のＷＴＲＵ。

【0082】

３６．前記送信機、前記受信機、および前記処理装置が、前記ＫＭＳＩを使用して少なくとも１つのＷＴＲＵとダイレクトリンクを確立するように構成されることをさらに備えた、実施形態３２〜３５のＷＴＲＵ。

【0083】

３７．認証エンティティにより認証を開始することを備える、ＷＴＲＵ認証のための方法。

【0084】

３８．前記認証エンティティに対してＧＩＩＥを送ることをさらに備える、実施形態３７の方法。

【0085】

３９．前記認証エンティティからグループ鍵を受信することであって、前記グループ鍵は、グループにおける前記ＷＴＲＵおよび他のＷＴＲＵを関連付けるために前記ＧＩＩＥを使用することをさらに備える、実施形態３７〜３８の方法。

【0086】

４０．前記ＧＩＩＥは、少なくとも共通ナンスを含む、実施形態３７〜３９の方法。

【0087】

４１．前記ＧＩＩＥに基づきＧＫＥＫおよびＧＫＣＫを生成することをさらに備える、実施形態３７〜４０の方法。

【0088】

４２．前記ＧＫＥＫおよびＧＫＣＫは、ＧＫＥＫで暗号化されおよびＧＫＣＫにて署名されたグループ鍵を解読するために使用される、実施形態３７〜４１の方法。

【0089】

特徴および要素が上記で特定の組み合わせにて記述されているが、各特徴または要素は、他の特徴および要素なしで単独にて、または他の特徴および要素の有無にかかわらず種々の組み合わせにて使用することができる。本明細書で提供される方法またはフロー図は、汎用目的のコンピューターまたは処理装置による実行のための、コンピューターにて読み取り可能な記憶媒体に組み込まれたコンピューター・プログラム、ソフトウェア、またはファームウェアにて実施することができる。コンピューターにて読み取り可能な記憶媒体の例としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスター、キャッシュ・メモリ、半導体メモリ装置、内蔵ハード・ディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクおよびＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光学媒体が含まれる。

【0090】

適当な処理装置の例としては、汎用目的の処理装置、特殊目的の処理装置、従来の処理装置、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連付けられた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）回路、任意の他の種類のＩＣ（Integrated Circuit）、および／または状態マシンが含まれる。

【0091】

ＷＴＲＵ、ＵＥ、端末、基地局、ＲＮＣ（Radio Network Controller）、または任意のホスト・コンピューターにおいて使用するための無線周波数送受信機を実施するために、ソフトウェアに関連付けられた処理装置を使用することができる。ＷＴＲＵは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアにて実施され、カメラ、ビデオ・カメラ・モジュール、テレビ電話、スピーカーフォン、振動装置、スピーカー、マイクロホン、テレビ送受信機、ハンズフリー受話器、キーボード、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））モジュール、ＦＭ（Frequency Modulated）無線ユニット、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示ユニット、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）表示ユニット、デジタル音楽プレーヤー、メディア・プレーヤー、テレビゲーム・プレーヤー・モジュール、インターネット・ブラウザー、および／または任意のＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）またはＵＷＢ（Ultra Wide Band）モジュールなどのモジュールと連動して使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】