JP2011526097A - トラフィック暗号化キー生成方法及び更新方法 - Google Patents

Abstract

データを暗号化するためのトラフィック暗号化キーを生成する効率的な方法を提供する。このトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）生成方法は、移動局で、ＴＥＫを生成するための第１ノンス及び第１保安材料を基地局から受信する段階と、第１ノンス、認証キー（ＡＫ）及び第１保安材料のうち一つ以上を用いてＴＥＫを生成する段階と、を含むことができる。本発明の実施例によれば、例えば、機密性の保持されたデータを遅延無しで效率的に送受信することができ、ハンドオフ時に保安を維持しながら途切れなくデータサービスを提供したり受けたりすることができる、などの効果が得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線接続システムにおいてデータを送受信する時の暗号化方法に関するものである。特に、本発明は、暗号化のための効率的なトラフィック暗号化キーを生成する方法に関するものである。

以下では、データ通信に用いられる保安副階層（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｕｂｌａｙｅｒ）について簡略に説明する。

保安副階層は、移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）及び／または基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）に広帯域無線ネットワークにおける保安、認証及び機密性を提供する。これを支援するために、移動局と基地局との間に伝達されるＭＡＣ ＰＤＵ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に対する暗号化機能を適用することができる。これにより、不正ユーザのサービス盗難攻撃に対する強靭な防御能力を提供することができる。基地局ではネットワークの全方にわたってサービスフロー（ＳＦ：Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｆｌｏｗ）に対する暗号化を行うことで、データ転送サービスにいかなる権限も持たずに接続することを防止することができる。保安副階層は、認証されたクライアント／サーバー構造のキー（Ｋｅｙ）管理プロトコルにデジタル認証書ベースの移動局装置認証を付加することで、基本的な保安メカニズムの機能をより強化させることができる。

移動局及び基地局の間において移動局の基本能力交渉が行われる間に、移動局が保安機能を支援しないと認証及びキー交換手順は省略される。そして、いずれの移動局が認証機能を支援しない移動局として登録された場合であっても、基地局は、当該移動局の権限が検証されたと見なす。移動局が認証機能を支援しないと、該当の移動局にはサービスが提供されないため、キー交換やデータ暗号化機能を行わない。

保安副階層のプロトコル構造は、暗号化プロトコル（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）及びキー管理（ＰＫＭ：Ｐｒｉｖａｃｙ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）プロトコルで構成される。

暗号化プロトコルは、広帯域無線ネットワークでパケットデータの保安のためのプロトコルで、データ暗号化及びデータ認証アルゴリズムのような「暗号化スイート（Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｕｉｔｅ）」を示す集合と、このようなアルゴリズムをＭＡＣ ＰＤＵペイロードに適用させる方法とを定義する。ここで、暗号化スイートとは、データの暗号化、データ認証及びトラフィック暗号化キー交換のためのアルゴリズムを示すＳＡ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の集合のことをいう。

キー管理（ＰＫＭ）プロトコルは、基地局から移動局にキー関連データを安全に分配する方法を提供するプロトコルである。ＰＫＭプロトコルを用いると移動局と基地局との間においてキー関連データを共有することができる。基地局はＰＫＭプロトコルを用いて移動局のネットワーク進入を制御することができる。

無線接続システムの一つであるＩＥＥＥ ８０２．１６標準で定義するユニキャストデータサービスの保護は、移動局と基地局との間に送受信されるＭＰＤＵｓ（ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔｓ）の暗号学的な変換のことを意味する。暗号化は、ＭＡＣ階層のための保安副階層（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｓｕｂｌａｙｅｒ）の機能の一つであるトラフィックデータ暗号化階層（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）により行われる。

暗号化は、選択された暗号化スイートにより要請されるＭＡＣ ＰＤＵペイロードに適用される。移動局及び基地局で通常的に暗号化を行うにあってはキー（Ｋｅｙ）が必要とされ、このために、ＩＥＥＥ ８０２．１６標準ではトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ：Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）を定義する。ＴＥＫは基地局で乱数（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ）として生成される。基地局は、対応するＴＥＫ暗号化アルゴリズムに基づいて暗号化されたＴＥＫを移動局に伝達することができる。

広帯域無線接続網を介したデータサービスの流れは、一連のサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）パラメータを有し、ＴＥＫを用いて暗号化及び複号化が行われる。広帯域無線接続システムのうちの一つを支援するＩＥＥＥ ８０２．１６標準は、ユニキャストデータサービスの保護のためにトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を定義している。

一般に、ハンドオフを行う移動局のためのＴＥＫの更新は、移動局がターゲット基地局からレンジング応答（ＲＮＧ−ＲＳＰ）メッセージを受信し、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージからＴＥＫを更新した後、データサービスを受ける形態のメカニズムと定義されている。

しかし、移動局に実時間サービスの連続性を保障するためのキー生成及び更新方法については考慮していない。また、ハンドオフのようなネットワーク動作に柔軟に用いうるＴＥＫの生成方法及びＴＥＫ更新方法についての明確な定義がされていない。すなわち、ＩＥＥＥ ８０２．１６標準は、初期ネットワーク接続時におけるＴＥＫの生成方法とハンドオフ時におけるＴＥＫ更新方法が二元的に別々に定義されているため、これらの方法を一元化した形態と定義する必要がある。

例えば、移動局がサービング基地局からターゲット基地局へとハンドオフする場合、移動局は、ターゲット基地局からＲＮＧ−ＲＳＰを受信しないとＴＥＫを更新することができず、よって、ＲＮＧ−ＲＳＰを受信するまでには暗号化されたデータを送受信したり処理したりすることができない。これはサービス連続性の毀損を招き、ユーザー所望のサービス品質（ＱｏＳ）を満たさないという結果につながることがある。

本発明は、上記の一般的な技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、機密性を維持しながら效率的にデータを転送する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、移動局がネットワーク進入時に初期ＴＥＫの生成及びハンドオフのためのＴＥＫ更新の性能低下を減らすための最適化されたＴＥＫ生成方法及びＴＥＫ更新方法を提供することにある。この方法は、ネットワーク進入時に及びハンドオフなどのネットワーク再進入時に共通して適用されうる一元化した方法で、（再）認証結果として生成されたＡＫ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）及び基地局で任意に生成したノンス（Ｎｏｎｃｅ）を使用する方法である。

本発明のさらに他の目的は、ハンドオフを行う移動局が更新されたＴＥＫを柔軟に獲得できるようにすることによって、サービス品質に影響を与えることなく途切れのないデータサービスを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、移動局が、ハンドオフの前に、ターゲット基地局で使用する認証キー（ＡＫ）を獲得し、認証キーと既に生成されたノンスを用いて、ターゲット基地局で使用するＴＥＫを移動局とターゲット基地局があらかじめ生成する方法を提供することにある。この時、ノンスは、ハンドオフの前にサービング基地局でＴＥＫを生成するのに用いられたノンスの周期が満了しない限り、再使用される。

本発明で解決しようとする技術的課題は、以上記載した事項に制限されず、記載していない別の技術的課題が、下記の本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明確に導出及び理解できるであろう。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の実施例は、無線接続システムにおけるデータ送受信時の暗号化方法を開示する。特に、本発明の実施例は、暗号化のための効率的なトラフィック暗号化キーを生成する方法を開示する。

本発明の一様態であって、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）生成方法は、基地局との認証過程でキーパラメータを獲得する段階と、前記キーパラメータを用いて認証キー（ＡＫ）を生成する段階と、前記基地局から前記トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成するための第１保安材料及び第１ノンスを受信する段階と、前記第１ノンス、前記ＡＫ及び前記第１保安材料のうち一つ以上を用いて前記ＴＥＫを生成する段階と、を含むことができる。

好適には、前記第１保安材料は、第１キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び前記移動端末の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）を含むことができる。

また、ノンス値は基地局で乱数生成器（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いて任意に生成することができ、前記パラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）及びペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上を含むことができる。

本発明の一側面であって、前記方法は、上記の全段階が行われた後にターゲット基地局にハンドオーバーを行う段階をさらに含むことができる。

ノンスは、（再）認証時に、移動局がアイドルモードから位置更新を行う時に、移動局がキー更新のための要請時に基地局から移動局に伝達される。（再）認証時及び位置更新時には基地局から移動局に１つまたは２つのノンスを伝達することができ、キー更新時には、基地局から移動局に２つのノンス（旧ノンス／新ノンス）を伝達することができる。すなわち、基地局は、特定ＳＡＩＤに対して２つのノンスを維持することが好ましい。

また、トラフィック暗号化キーカウンターは、ハンドオーバー時に更新され、ノンス値が更新される度に増加したり初期化したりすることが好ましい。すなわち、トラフィック暗号化キーカウンターは、ＴＥＫが更新される度に増加する。これは、新しいキーを生成する時に、同一のキーカウントを使用しないことを保障するためである。

前記方法は、前記ＡＫ及び第１キーカウントのうち少なくとも一つを用いてＣＭＡＣ（Ｃｉｐｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を生成する段階をさらに含むことができる。

上記本発明の一様態で、前記トラフィック暗号化キーカウンターがヌル（ｎｕｌｌ）値に設定されると、初期ＴＥＫを生成することができる。

本発明の一側面であって、前記方法は、第２ノンス及び第２保安材料を交換する段階と、ＡＫ、第２保安材料及び第２ノンスのうち少なくとも一つを用いてＴＥＫ及びＣＭＡＣキーのうち少なくとも一つを生成する段階と、をさらに含むことができる。

好適には、前記第２保安材料は、第２キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び移動端末の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含むことができる。

上記本発明の一様態は、上記の全ての段階が行われた後に移動局が他の基地局にハンドオーバーする段階をさらに含むことができる。

本発明の他の様態であって、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）生成方法は、移動局との認証手順を通じて認証キー（ＡＫ）を生成するためのパラメータを前記移動局に転送する段階と、パラメータ及び基地局識別子を用いて認証キーを生成する段階と、トラフィック暗号化キーを生成するためのノンス（ｎｏｎｃｅ）を受信する段階と、認証キー、ノンス、トラフィック暗号化キーカウンター（ＴＥＫ ｃｏｕｎｔｅｒ）及びセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）のうち一つ以上を用いて前記トラフィック暗号化キーを生成する段階と、を含むことができる。

上記本発明の他の様態で、前記ノンスは、基地局が移動局に転送するノンスと同一である。また、ノンスは、基地局が乱数生成器を用いて任意に生成することができる。また、前記パラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）及びペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上を含むことができる。また、トラフィック暗号化キーカウンターは、ハンドオーバー時に更新され、ノンスが更新される度に増加したりあるいは初期化することができる。すなわち、トラフィック暗号化キーカウンターは、ＴＥＫが更新される度に増加する。

上記の本発明のさらに他の様態は、上記の全ての段階が行われた後に前記移動局とハンドオーバーを行う段階をさらに含むことができる。

本発明のさらに他の様態であって、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）生成方法は、サービング基地局から認証キー（ＡＫ）を生成するためのパラメータを受信する段階と、パラメータを用いて認証キーを生成する段階と、サービング基地局からトラフィック暗号化キーを生成するためのノンス（ｎｏｎｃｅ）を受信する段階と、ノンス、認証キー、トラフィック暗号化キーカウンター（ＴＥＫ ｃｏｕｎｔｅｒ）及びセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）のうち一つ以上を用いてトラフィック暗号化キーを生成する段階と、を含むことができる。

本発明のさらに他の様態であって、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）生成方法は、基地局からトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成するための認証キーを受信する段階と、基地局からトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成するためのノンス（ｎｏｎｃｅ）を含むパラメータを受信する段階と、ノンス、認証キー、キーカウンター（ｋｅｙ ｃｏｕｎｔｅｒ）、基地局の識別子、移動局の媒体アクセス制御アドレス及びセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）のうち一つ以上を用いて前記トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成する段階と、を含むことができる。

また、上記の本発明のさらに他の様態で、前記ノンスは、基地局で乱数生成器を用いて任意に生成することができる。また、前記パラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）及びペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上をさらに含むことができる。前述したように、ノンスは、（再）認証時に、移動局がアイドルモードから位置更新を行う時に、移動局がキー更新のために要請する時に、基地局から移動局に伝達される。

本発明のさらに他の側面であって、トラフィック暗号化キー生成方法は、移動局との認証手順で移動端末に認証キー（ＡＫ）を生成するためのキーパラメータを転送する段階と、キーパラメータ及び基地局識別子を用いてＡＫを生成する段階と、トラフィック暗号化キーを生成するためのノンス及び保安材料を転送する段階と、認証キー（ＡＫ）、ノンス及び保安材料のうち一つ以上を用いて前記トラフィック暗号化キーを生成する段階と、を含むことができる。

好適には、前記保安材料は、キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、基地局識別子及び移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含むことができる。ここで、ノンスは、基地局が移動局に転送したノンスと同一であることが好ましい。この場合、ノンスは基地局により生成されることができる。

好適には、キーパラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）及びペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上を含むことができる。

本発明のさらに他の側面であって、前記方法は、認証キー（ＡＫ）及びキーカウントのうち少なくとも一つを用いてＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）キーを生成する段階と、第２ノンス及び第２保安材料を交換する段階と、認証キー（ＡＫ）、ノンス及び保安材料のうち少なくとも一つを用いてトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）及びＣＭＡＣキーのうち少なくとも一つを生成する段階と、をさらに含むことができる。

好適には、第２保安材料は、第２キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含むことができる。

本発明の実施例によれば、下記のような効果が得られる。

第一、機密性の保持されたデータを遅延無しで效率的に送受信することができる。

第二、ハンドオフ時に保安を維持しながら途切れなくデータサービスを提供したり受けたりすることができる。

第三、ハンドオーバーを行う移動局がユニキャストデータサービスを受ける場合、データを保護するためのＴＥＫを效率的に生成することができる。

第四、移動局及びターゲット基地局がハンドオーバー前にあらかじめＴＥＫを生成することによって、ハンドオーバー時に及びハンドオーバー後にターゲット基地局から迅速に暗号化されたデータサービスを受けることができる。

第五、本発明の実施例を用いることによって、高いレベルのＱｏＳを要求するマルチメディアストリーミング（Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）サービスを途切れなく提供することができる。

第六、初期ネットワーク進入時及びハンドオフ時に一貫して適用しうるＴＥＫ生成及び更新方法を支援することができる。

本発明の実施例から得られる効果は以上で言及した効果に制限されるものではなく、言及していない別の効果は、以下の本発明の実施例についての記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとっては明らかになるであろう。

基地局及び移動局のＴＥＫ交換方法の一例を示す図である。 ハンドオーバー時に移動局がターゲット基地局から新しいキー情報を更新する方法を示す図である。 本発明の一実施例によって、ハンドオーバー時にＴＥＫを更新する方法を示す図である。 本発明の他の実施例によって、ハンドオフ時にＴＥＫ生成及びＴＥＫ更新をする方法を示す図である。 本発明のさらに他の実施例によるＴＥＫ生成及びＴＥＫ更新方法を示す図である。 本発明のさらに他の実施例によって、暗号化キー情報を交換する方法を示す図である。 本発明のさらに他の実施例によるＴＥＫ生成及びＴＥＫ更新方法を示す図である。

本発明は、無線接続システムに関するものである。本発明は、無線接続システムにおけるデータ送受信時の暗号化方法及びトラフィック暗号化キーを生成する方法を開示する。

下記の実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもできる。また、一部の構成要素及び／または特徴を結合して本発明の実施例を構成することができる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれることもでき、他の実施例の対応する構成または特徴に取って代わることもできる。

図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせるとされる手順または段階などは説明を省略し、当業者のレベルで理解できるような手順または段階も説明を省略するものとする。

本明細書において、本発明の実施例は、基地局と移動局間のデータ送受信関係を中心に説明された。ここで、基地局は、移動局と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｎｏｄｅ）の意味を有する。本文書で、基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒ ｎｏｄｅ）により行われることもできる。

すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて移動局との通信のために行われる種々の動作は、基地局または基地局以外の別のネットワークノードにより行われうることは明らかである。‘基地局’は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ（ｅＮＢ）、発展された基地局（ＡＢＳ）またはアクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）などの用語に代替可能である。また、‘移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）’は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）または 発展された移動局（ＡＭＳ）または移動端末（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）などの用語に代替可能である。

また、送信端は、データまたは音声サービスを転送するノードのことをいい、受信端は、データまたは音声サービスを受信するノードを意味する。したがって、アップリンクでは移動局を送信端とし、基地局を受信端とすることができる。同様に、ダウンリンクでは移動局を受信端とし、基地局を送信端とすることができる。

一方、本発明で、移動局には、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、セルラーフォン、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）フォン、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）フォン、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ＣＤＭＡ）フォン、ＭＢＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ）フォンなどを用いることができる。

本発明の実施例は様々な手段を通じて具現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現することができる。

ハードウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、一つまたはそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより具現することができる。

ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手順または関数などの形態で具現することができる。ソフトウェアコードはメモリーユニットに記憶されてプロセッサにより駆動されることができる。メモリーユニットは、プロセッサの内部または外部に設けられて、既に公知の様々な手段によりプロセッサとデータを交換することができる。

本発明の実施例は、無線接続システムであるＩＥＥＥ ８０２システム、３ＧＰＰシステム、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム及び３ＧＰＰ２システムのうち少なくとも一つに開示された標準文書によりサポートされることができる。すなわち、本発明の実施例のうち、本発明の技術的思想を明確にするために説明を省略した段階または部分は、これらの文書によりサポートすることができる。また、本文書で開示している用語はいずれも上記の標準文書により説明することができる。特に、本発明の実施例は、ＩＥＥＥ ８０２．１６システムの標準文書であるＰ８０２．１６ｅ−２００５または現在進行されているＰ８０２．１６Ｒｅｖ２によりサポートされることができる。

以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で別の形態に変更することもできる。

図１は、基地局及び移動局のＴＥＫ交換方法の一例を示す図である。

基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）は、乱数（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ）を用いてＴＥＫを生成する。また、基地局は、認証キー（ＡＫ）からキー暗号化キー（ＫＥＫ：Ｋｅｙ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｋｅｙ）を誘導する。基地局は、ＫＥＫを用いてＴＥＫを暗号化した後、移動局（ＭＳ：ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ）に転送することができる。

下記の表１は、ＴＥＫを生成する方法を表す。

表１を参照すると、認証キー（ＡＫ：Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）は、ＰＡＫ、ＰＭＫ及びＰＭＫ２のうち一つ以上を用いて生成することができる。また、ＣＭＡＣキー及びＨＭＡＣキーは、ＡＫ、移動局のＭＡＣアドレス及び基地局識別子（ＢＳＩＤ）を用いて生成することができる。また、基地局は、乱数を用いてＴＥＫを生成し、ＫＥＫを用いてＴＥＫを暗号化することができる。

移動局は、基地局との認証手順が完了した後、認証応答メッセージを通じて受信したそれぞれのＳＡＩＤ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）に対して独立したＴＥＫ状態マシン（ＴＥＫ ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）を駆動する。移動局の内部で動作するトラフィック状態マシンは、それぞれのＳＡＩＤと関連しているキー情報を管理する。移動局は、それぞれのＳＡＩＤに対してキー情報更新を要請するために周期的にキー要請（Ｋｅｙ Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを基地局に転送する（Ｓ１０１）。

基地局は、キー要請メッセージに対する応答として、特定ＳＡＩＤに該当する活性モードのキー情報を含むキー応答（Ｋｅｙ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを移動局に転送する。この時、キー応答メッセージは、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ_０、ＴＥＫ_１）、ＣＢＣ初期化ベクトル及びトラフィック暗号化キーに関する有効時間情報などを含むことができる（Ｓ１０２）。

Ｓ１０２段階で、基地局は、ＳＡＩＤ当たり２つの有効キー情報を管理することができる。このような２つの活性キー情報に対する有効時間は、それぞれのキー情報において以前キー情報に対する存続時間の半分だけ活性化され、新しいキー情報に対する存続期間の半分の間にわたって満了する方式で重なることができる。この時、基地局のキー応答メッセージは、ＳＡＩＤに該当する有効キー情報を含むことができる。

図１を参照すると、基地局は、ＴＥＫ_０及びＴＥＫ_１の存続時間（ｌｉｆｅｔｉｍｅ）を運用する。この時、ＴＥＫ_１の存続時間はＴＥＫ_０の存続時間よりも長く、移動局は、ＴＥＫ_１の存続時間が満了する前に新しいＴＥＫを基地局に要請することができる。したがって、移動局は、更新されたＴＥＫ情報を要請するメッセージを基地局に転送することができる（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３段階の応答として、基地局は活性モードのキー情報（例えば、ＴＥＫ_１及びＴＥＫ_２）を含むキー応答（Ｋｅｙ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージを移動局に転送することができる（Ｓ１０４）。

図１を参照すると、移動局は基地局にキー要請メッセージを転送し、基地局は、活性化されたキー情報を含むキー応答メッセージを転送することによって、キー情報を交換することができる（Ｓ１０５〜Ｓ１０９）。

図２は、ハンドオーバー時に移動局がターゲット基地局から新しいキー情報を更新する方法を示す図である。

図２は、サービング基地局（ＳＢＳ：Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）から移動局にハンドオーバーを要請する方法を示している。すなわち、サービング基地局は、移動局からのハンドオーバー要請なしにも（ｕｎｓｏｌｉｃｉｔｅｄ）、必要に応じてターゲット基地局（ＴＢＳ：Ｔａｒｇｅｔ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）にハンドオーバー要請（ＨＯ−ＲＥＱ）メッセージを転送することができる（Ｓ２０１）。

これに対する応答として、ターゲット基地局は、サービング基地局にハンドオーバー応答（ＨＯ−ＲＳＰ）メッセージを転送する（Ｓ２０２）。

サービング基地局は、移動局（ＭＳ）にハンドオーバーを要請（ＭＯＢ＿ＢＳＨＯ＿ＲＥＱ）し、これに対する応答としてハンドオーバー応答（ＭＯＢ＿ＢＳＨＯ＿ＲＳＰ）メッセージを受信することができる（Ｓ２０３）。

移動局は、ハンドオーバーを行う条件が満たされると、基地局にハンドオーバー指示（ＭＯＢ＿ＨＯ＿ＩＮＤ）メッセージを転送して、ハンドオーバーの行われることを知らせることができる（Ｓ２０４）。

ハンドオーバー条件に応じて移動局はサービス提供基地局をサービング基地局からターゲット基地局に切り替えることができる。

ターゲット基地局は、初期レンジングのために高速レンジング情報（Ｆａｓｔ Ｒａｎｇｉｎｇ ＩＥ）を含むアップリンクマップ（ＵＬ−ＭＡＰ）を移動局に転送する（Ｓ２０５）。

移動局は、高速レンジング情報を用いてアップリンクリソースを通じてターゲット基地局にレンジング要請（ＲＮＧ−ＲＥＱ）メッセージを転送する（Ｓ２０６）。

ターゲット基地局は、レンジングに関連した情報及びターゲット基地局で使われるＴＥＫを含むレンジング応答（ＲＮＧ−ＲＳＰ）メッセージを移動局に転送する（Ｓ２０７）。

ターゲット基地局は、アップリンクリソースのスケジューリング情報を含むアップリンクマップメッセージを移動局に転送することによって、移動局にアップリンクリソースを割り当てる（Ｓ２０８）。

また、ターゲット基地局は、Ｓ２０７段階で移動局に転送したＴＥＫを用いて、ダウンリンクデータを暗号化し、暗号化されたダウンリンクデータを移動局に転送する（Ｓ２０９）。

また、移動局はＳ２０７段階で受信したＴＥＫを用いてアップリンクデータを暗号化し、暗号化されたアップリンクデータをターゲット基地局に転送する（Ｓ２１０）。

図１及び図２を参照すると、移動局は、ハンドオーバー時にターゲット基地局からＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信した後にＴＥＫを更新することができる。したがって、移動局がハンドオーバーを完了した後、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信するまでには、暗号化されたデータを処理することができず、データ遅延及びオーバーヘッドの問題を招くことがある。

例えば、ハンドオーバー時に、移動局がターゲット基地局からＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信するまでにはデータを復旧できず、データ復旧のためには、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージに含まれた更新されたＴＥＫを獲得しなければならない。したがって、実時間サービスの提供に相当の遅延を招くことになる。

また、ハンドオーバー中には無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）状況が相対的に良好でない。したがって、こういう状況で１２８ビットのＴＥＫ更新を行うことは、ＯＴＡ（Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅ−Ａｉｒ）リソース側面で浪費を招き、システムにオーバーヘッドとして作用することがある。

本発明の実施例では、該当の移動局の認証キー（ＡＫ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）を用いて初期ＴＥＫを生成する方法を開示する。また、ハンドオフを行う移動局のためのＴＥＫの更新時にも同様、ＡＫを用いてＴＥＫを生成することができる。このような新しい一元化したＴＥＫの生成及び更新方法を採択することによって、ハンドオフ時にＴＥＫを更新するための手順または遅延を減らすことができる。したがって、実際のデータサービスの提供において連続性のき損やサービス品質の低下を減少させることができる。

本発明の実施例では、ターゲット基地局及び／または移動局で互いに共有しているＡＫを用いてＴＥＫを生成することができる。したがって、移動局はターゲット基地局にハンドオーバーした後に、別にＴＥＫを要請したり受信したりする必要がない。

下記の数学式１は、本発明の実施例で用いることができるＴＥＫ生成方法の一例を表す。

数学式１で、新ＴＥＫ（Ｎｅｗ ＴＥＫ）、旧ＴＥＫ（Ｏｌｄ ＴＥＫ）は、移動局の初期ネットワーク進入時に、位置更新時等に生成されるＴＥＫを表す。このＴＥＫ生成時に移動局及び基地局はＡＫ、ノンス及びＳＡＩＤを使用することができる。

数学式１を参照すると、本発明の実施例では、ＴＥＫ生成にＡＫを用いる。これは、基地局が任意の乱数を用いてＴＥＫを生成することとは相違することである。ＴＥＫの生成にＡＫを使用することは、ハンドオフのようなネットワーク動作に柔軟で效率的に対処するためである。すなわち、一元化したＴＥＫ生成及び更新を支援するためである。

また、ＴＥＫ生成にＡＫを使用する理由は、次の通りである。一般的なキー生成時に特定移動局や基地局の識別子が含まれ、特定移動局と基地局とを連関付けることができる。したがって、移動局及び／または基地局でＡＫを用いてキー（例えば、ＴＥＫ等）などを生成すると、既にＡＫが特定基地局及び移動局に連関しているので、キーの生成において移動局と基地局の識別子を含めなくて済む。

また、ＴＥＫ生成時にセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を使用する理由は、それぞれのセキュリティアソシエーション（ＳＡ）ごとに異なるＴＥＫの生成及び更新が必要とされるためである。

本発明の実施例で、ＴＥＫの生成時には、ＰＫＭｖ３キーノンス要請／応答（ＰＫＭｖ２ Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｑｕｅｓｔ／ＰＫＭｖ２ Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｐｌｙ）メッセージやＰＫＭｖ３３−Ｗａｙ Ｈａｎｄｓｈａｋｅメッセージを使用することができる。すなわち、基地局は、ＰＫＭｖ３キーノンス応答メッセージやＰＫＭｖ３ＳＡ＿ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージを用いて、ＴＥＫではなく、ＴＥＫを生成するためのノンス（Ｎｏｎｃｅ）を移動局に転送することができる。移動局は、ノンスを受信して数学式１のようにＴＥＫを生成することができる。

ハンドオフ中には無線周波数（ＲＦ）環境が良好でないため、ＴＥＫ更新のためにＴＥＫを交換する過程は、より多くのＯＴＡ（Ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ａｉｒ）リソースを必要とする。このため、ＴＥＫ交換過程で相当なオーバーヘッドが発生することがある。したがって、基地局から１２８ビットのＴＥＫを直接転送せずに、４ビット、８ビット乃至１６ビットのノンスを移動局に転送することによってメッセージオーバーヘッドを減らすことができる。

下記の表２は、本発明の実施例で使われるＰＫＭメッセージコードの一例を表す。

本発明の実施例でＰＫＭｖ３キーノンス要請／応答メッセージを用いることができる。ＰＫＭｖ３キーノンス要請／応答メッセージは実際ＴＥＫは含まないが、ＴＥＫを生成するためのノンス（ｎｏｎｃｅ）値を含むことができる。

下記の表３は、本発明の実施例で用いることができるＰＫＭ属性タイプの一例を表す。

表３を参照すると、既存のＰＫＭ属性タイプに本発明の実施例で使用するためのタイプ番号３６及び３７を追加することでノンス及びＴＥＫノンスを定義することができる。

下記の表４は、本発明で用いられるＴＥＫ暗号化アルゴリズム識別子の一例を表す。

表４を参照すると、本発明の実施例のために、「Ｄｅｒｉｖｅ ＴＥＫｓ ｗｉｔｈ ＴＥＫ Ｎｏｎｃｅ」識別子が追加された。すなわち、ＴＥＫ暗号化アルゴリズムの識別子が５に設定されると、移動局及びターゲット基地局は互いに共有しているノンスからＴＥＫを生成及び／または更新することができる。

下記の表５は、本発明の実施例で使用できるセキュリティアソシエーションＴＥＫ更新ＴＬＶ（ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶ）の一例を表す。

表５は、ＴＥＫの更新のために用いられるＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶの値を表す。ハンドオフが発生する場合、以前基地局で活性化（Ａｃｔｉｖｅ）されたセキュリティアソシエーション（ＳＡ）は、ＴＥＫ、ＧＴＥＫ及び／またはＧＫＥＫパラメータを含む。ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶは、移動局により以前基地局で使用された活性化されたＳＡ（Ａｃｔｉｖｅ ＳＡ）を更新するために用いられる。また、ＴＬＶ値は、以前基地局で使用された活性化されたＳＡＩＤ（Ａｃｔｉｖｅ ＳＡＩＤ）に取って代わるターゲット基地局で使用される新しいＳＡＩＤと該当のＳＡＩＤに対応する以前ＴＥＫパラメータ及び新しいＴＥＫパラメータを含む。前述したように、ハンドオフ以降にも使用される以前あるいは新しいＴＥＫノンス値は、ハンドオフ以前にサービング基地局から割り当てられて使用されたノンスである。

また、ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶは、マルチキャスト／ブロードキャストグループＳＡＩＤｓ（ＧＳＡＩＤｓ）に関連するＧＴＥＫパラメータを含む。ＴＥＫが基地局と移動局で生成される場合、ＴＥＫノンス（ＴＥＫ−Ｎｏｎｃｅｓ）はＴＥＫパラメータ（ＴＥＫ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）の代わりをすることができる。「Ｎｅｗ ＳＡＩＤ」フィールドは、新しい基地局により割り当てられたＳＡＩＤを明示し、新しいＳＡＩＤと以前基地局により割り当てられたＳＡＩＤとのマッピングは、ＳＡＩＤ Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶにより制御される。

下記の表６は、ハンドオーバー最適化（ＨＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）ＴＬＶ値の一例を表す。

表６は、ハンドオーバー手順最適化ＴＬＶフィールドを表す。ハンドオーバー手順最適化ＴＬＶフィールドは、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージに含まれることができる。表６を参照すると、ハンドオーバー手順最適化（ＨＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）フィールドである（Ｂｉｔ＃１，Ｂｉｔ＃２）が（１，０）に設定された場合には、ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶに、移動局と基地局が互いに共有するノンス（Ｎｏｎｃｅ）を用いてＴＥＫを計算するためのオプションを追加することができる。

例えば、オプションＡは、次の通りである。ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶがレンジング応答（ＲＮＧ−ＲＳＰ）メッセージに含まれる場合、ＳＡ−ＴＥＫ ３ウェイハンドシェイク（ＳＡ−ＴＥＫ３−ｗａｙ Ｈａｎｄｓｈａｋｅ）は行われず、ＳＡ申込タプルＴＬＶ（ＳＡ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ｔｕｐｌｅ ＴＬＶ）はレンジング応答メッセージに含まれない。この場合、ＴＥＫはノンスを用いて生成することができる。

オプションＢは、次の通りである。もし、ＳＡ−ＴＥＫ−Ｕｐｄａｔｅ ＴＬＶあるいはＳＡ申込タプルＴＬＶ（ＳＡ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ｔｕｐｌｅ ＴＬＶ）がレンジング応答（ＲＮＧ−ＲＳＰ）メッセージに含まれないと、ＴＥＫはノンスを用いて生成することができる。この場合、ＴＥＫ暗号化アルゴリズム（ＴＥＫ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）は、ＴＥＫノンスを保護するために用いることができる。すなわち、ＴＥＫノンスの転送時に、ＴＥＫ暗号化アルゴリズムを用いてＫＥＫで暗号化された安全なＴＥＫノンスが転送されることができる。

オプションＣは、次の通りである。ＳＡ−ＴＥＫ−更新ＴＬＶがＳＡ−ＴＥＫ応答（ＳＡ−ＴＥＫ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）メッセージに含まれると、ＳＡ−ＴＥＫ３ウェイハンドシェイクを、レンジング応答メッセージに含まれたＳＡ申込タプルＴＬＶにより行うことができる。

本発明の実施例で、移動局及び／または基地局は、オプションＡまたはオプションＢを用いてＴＥＫを生成することが好ましい。

図３は、本発明の一実施例によって、ハンドオーバー時にＴＥＫを更新する方法を示す図である。

サービング基地局（ＳＢＳ）は、移動局（ＭＳ）からＴＥＫ更新に必要な情報を要請するキーノンス要請（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−ＲＥＱ）メッセージを受信し、移動局にノンス（Ｎｏｎｃｅ）を含むキーノンス応答（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−ＲＳＰ）メッセージを転送する（Ｓ３０１）。

Ｓ３０１段階で、キーノンス要請（例えば、Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージフォーマットは、キー要請（Ｋｅｙ Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージと同一である。キーノンス応答（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｐｌｙ）メッセージフォーマットは、キー応答（Ｋｅｙ Ｒｅｐｌｙ）メッセージと同一であり、ＴＥＫパラメータの代わりにＫＥＫで暗号化されたＴＥＫノンス（ＴＥＫ Ｎｏｎｃｅｓ）情報を含む。

下記の表７には、キーノンス要請（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージフォーマットの一例を表す。

表７を参照すると、キーノンス要請メッセージは、キーシーケンスナンバー（Ｋｅｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）及びＨＭＡＣ／ＣＭＡＣダイジェストフィールドを含むことができる。

下記の表８には、キーノンス応答（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｐｌｙ）メッセージ属性の一例を表す。

表８を参照すると、キーノンス応答メッセージは、キーシーケンスナンバー（Ｋｅｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、新ＴＥＫノンス、旧ＴＥＫノンス及びＨＭＡＣ／ＣＭＡＣダイジェストフィールドを含むことができる。新ＴＥＫノンスフィールドは、ＳＡＩＤと関連して新しいＴＥＫを生成するために用いるノンスを意味し、旧ＴＥＫノンスフィールドは、ＳＡＩＤと関連して旧ＴＥＫを生成するために用いるノンスを意味する。旧／新ＴＥＫノンスは、８０２．１６の旧／新ＴＥＫであって、互いに一対一マッピングされる。

下記の表９には、本発明の実施例で用いられるノンスの一例を表す。

表９で、ノンスは、移動局及びターゲット基地局でＴＥＫを生成するために用いる。

下記の表１０には、本発明の実施例で使用されるＴＥＫノンスフィールドの一例を表す。

下記の表１１には、本発明の実施例で使用されるＴＥＫノンス（ＴＥＫ−Ｎｏｎｃｅｓ）フィールドの副属性（ｓｕｂａｔｔｒｉｂｕｔｅ）の一例を表す。

表１１を参照すると、ＴＥＫノンス（ＴＥＫ−Ｎｏｎｃｅｓ）フィールドは、一連の副属性で構成されたコンパウンド属性（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）であり、副属性は、特定ＳＡＩＤのＴＥＫ生成と関連している全ての保安パラメータを意味する。また、ＴＥＫノンスフィールドは、ＴＥＫを生成するためのノンス、ＴＥＫシーケンスナンバー及びＴＥＫの存続時間（ＴＥＫ ｌｉｆｅｔｉｍｅ）フィールドを含むことができる。ＴＥＫシーケンスナンバーとＴＥＫの存続時間フィールドはそれぞれ、ＴＥＫを生成するために使用されるノンスのシーケンスナンバーと存続時間を含む。したがって、ノンスシーケンスナンバーは、新しいノンスが割り当てられる度に１（ｍｏｄｕｌｏ ４）ずつ増加し、ＥＫＳのために用いることができる。ＴＥＫノンス副属性を参照すると、ノンスをＴＥＫ周期にしたがって更新することができる。すなわち、ＴＥＫ更新タイマー（例えば、ＴＥＫ Ｒｅｆｒｅｓｈ Ｔｉｍｅｒ）が満了する度に、キーノンス応答／要請メッセージが基地局と移動局との間に交換されて、新しいノンスが基地局から移動局に伝達される。

再び図３を参照すると、移動局（ＭＳ）は、サービング基地局（ＳＢＳ）との無線環境の変化に基づいてハンドオフ（ＨＯ：Ｈａｎｄ Ｏｆｆ）を行うか否かを決定することができる。もちろん、移動局の他に、サービング基地局もハンドオフを行うか否かを決定することができる（Ｓ３０２）。

移動局がハンドオフを行うと決定すると、移動局はサービング基地局にハンドオーバー要請メッセージ（ＭＯＢ＿ＭＳＨＯ−ＲＥＱ）を転送し、サービング基地局はターゲット基地局識別子（ＴＢＳ ＩＤ）を含むハンドオーバー応答メッセージ（例えば、ＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＳＰ）を移動局に転送することができる（Ｓ３０３）。

移動局はハンドオフのためにターゲット基地局と認証手順を行うことができる（Ｓ３０４）。

Ｓ３０４段階で認証に成功すると、移動局は、ターゲット基地局から保安関連パラメータであるＰＡＫ（Ｐｒｅ−Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙ）、ＰＭＫ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）及びＰＭＫ２（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ２）パラメータなどを獲得することができる。

移動局及びターゲット基地局は、認証手順で獲得した保安関連パラメータ（ＰＡＫ、ＰＭＫ及び／またはＰＭＫ２）、移動局識別子及び／または基地局識別子を用いて認証キー（ＡＫ）を生成することができる（Ｓ３０５）。

サービング基地局は、Ｓ３０１段階で移動局に転送したノンス（Ｎｏｎｃｅ）をターゲット基地局に転送することができる（Ｓ３０６）。本発明の一実施例では、ターゲット基地局でＡＫを生成した後にノンスを受信するが、ターゲット基地局は、ＡＫを生成する前にサービング基地局からノンスを受信することもできる。すなわち、Ｓ３０６段階はＳ３０５段階以降に行うことが好ましいが、ユーザの要求事項またはチャンネル環境によってＳ３０５段階以前に行うこともできる。または、サービング基地局は移動局とハンドオーバーを決定したり移動局からハンドオーバー要請を受けたりすると直ちにターゲット基地局にノンスを転送することもできる。もちろん、これはノンスの存続時間が満了しない場合に限って行われる。

移動局は、サービング基地局から既に受信したノンス及び新しいＡＫを用いてＴＥＫを生成することができる。また、ターゲット基地局は、移動局との認証手順で獲得したＡＫとサービング基地局から受信したノンスを用いてＴＥＫを生成することもできる（Ｓ３０７）。

Ｓ３０７段階で、ＴＥＫの生成にあって、移動局及びターゲット基地局は増加したＴＥＫカウンター（ＴＥＫ ｃｏｕｎｔｅｒ）値を用いてＴＥＫを生成することができる。ＴＥＫカウンターは、ハンドオフが発生する度に増加し、ノンスが更新される度に増加したり初期化（ｒｅｓｅｔ）される。すなわち、トラフィック暗号化キーカウンターは、ＴＥＫが更新される度に増加する。

図４は、本発明の他の実施例によって、ハンドオフ時にＴＥＫ更新方法を示す図である。

本発明の他の実施例では、ハンドオフを行う移動局が、ターゲット基地局で使用するＡＫ及びノンス（Ｎｏｎｃｅ）とＴＥＫカウンターを用いて、ターゲット基地局で使用されるＴＥＫを生成する方法を開示する。

ＴＥＫカウンターは、各ネットワークノード（例えば、移動局及び／または基地局など）に設けられることができる。ＴＥＫカウンターは、ハンドオフが発生する度に増加し、ノンスが更新される度に増加したり初期化（Ｒｅｓｅｔ）することができる。本発明の他の実施例で、ＴＥＫカウンターはＴＥＫ生成手順では使用されずに、ＴＥＫ更新手順で使用されることで、同一のＴＥＫが生成されることを防止することができる。また、移動局がターゲット基地局にハンドオフする時だけでなく、再びサービング基地局にハンドオフする場合にも同様な適用が可能である。すなわち、サービング基地局からターゲット基地局にハンドオフした後、再びサービング基地局にハンドオフした場合、サービング基地局で使用したＴＥＫとサービング基地局にハンドオフして復帰した後に使用するＴＥＫとが異なることが保障される。この時、ＴＥＫカウンターは、様々な大きさを有することができるが、好適には１６ビットの大きさを有すると良い。

図４を参照すると、移動局（ＭＳ）は、ネットワーク進入手順あるいはキー更新手順においてサービング基地局（ＳＢＳ）にキーノンス要請（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを転送して、サービング基地局で使用されるノンスを要請することができる。この場合、キーノンス要請メッセージは、表７で説明したメッセージとすることができる（Ｓ４０１）。

サービング基地局（ＳＢＳ）は、ノンス値を含むキーノンス応答（Ｋｅｙ−Ｎｏｎｃｅ−Ｒｅｐｌｙ）メッセージを移動局（ＭＳ）に転送することができる。この時、キーノンス応答メッセージは、表８で説明したメッセージとすることができる。したがって、キーノンス応答メッセージには、ＫＥＫで暗号化されたノンス、ＴＥＫシーケンスナンバー、及びＴＥＫ存続期間（または、有効期間）に関する情報を含むことができる（Ｓ４０２）。前述したように、ＴＥＫシーケンスナンバーとＴＥＫの存続時間フィールドはそれぞれ、ＴＥＫを更新するために使用されるノンスのシーケンスナンバーと存続時間を含むことができる。

移動局及びサービング基地局は、認証手順を通じて認証キー（ＡＫ）を生成することができる。すなわち、移動局及びサービング基地局はそれぞれ、ノンス、認証キー（ＡＫ）及びセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）を用いてＴＥＫを生成することができる（Ｓ４０３）。

Ｓ４０３段階で移動局及びサービング基地局は、数学式１で説明したＴＥＫ生成方法を用いてそれぞれＴＥＫを生成することができる。この時、移動局及びサービング基地局で運用されるＴＥＫは、それぞれの存続期間にしたがって使用される。

移動局で生成されたＴＥＫは、サービング基地局から受信したキーノンス応答メッセージに含まれたＴＥＫ存続期間が満了する前に更新されなければならない。したがって、ＴＥＫ存続期間が満了する前に移動局はＴＥＫを更新するためにサービング基地局に新しいノンスを要請するためのキーノンス要請メッセージを転送することができる（Ｓ４０４）。

サービング基地局は、キーノンス要請メッセージに対する応答として、ＫＥＫで暗号化された新しいノンス、ＴＥＫシーケンスナンバー及び新しいＴＥＫ存続期間パラメータを含むキーノンス応答メッセージを移動局に転送することができる（Ｓ４０５）。ＴＥＫシーケンスナンバー、ＴＥＫの存続時間フィールドはそれぞれ、ＴＥＫ更新のために使用されるノンスのシーケンスナンバーと存続時間を含むことができる。

移動局及びサービング基地局の属している通信環境の変化に応じて、移動局はターゲット基地局（ＴＢＳ）へのハンドオフを決定することができる。本発明の他の実施例では、移動局がハンドオフを決定する場合を挙げているが、ユーザ要求事項または通信環境に応じて、移動局の要請なしにサービング基地局がハンドオフを決定することもできる（Ｓ４０６）。

ハンドオフが決定されると、サービング基地局は、最近に移動局に転送したノンス値（ｏｌｄ Ｎｏｎｃｅ ａｎｄ ｎｅｗ Ｎｏｎｃｅ）をターゲット基地局に転送する（Ｓ４０７）。最近に移動局に転送したノンス値は、ハンドオフ以前にサービング基地局と移動局間に使用されるＴＥＫを生成するのに用いられたノンスのことを意味する。もちろん、これはノンスの存続時間が満了しない場合に限って行われる。

移動局または基地局でハンドオフを決定すると、移動局及びターゲット基地局は、ハンドオフを行う前にそれぞれＡＫを生成することができる。例えば、移動局及びターゲット基地局は、互いに共有しているターゲット基地局識別子（ＴＢＳ ＩＤ）及び保安関連パラメータを用いてＡＫを生成することができる。また、移動局及びターゲット基地局はそれぞれ、ＡＫ、ノンス、増加したＴＥＫカウンター値及びＳＡＩＤを用いてＴＥＫを生成することもできる（Ｓ４０８）。

下記の数学式２は、本発明の他の実施例で使用されるＴＥＫ生成方法を表すものである。

数学式２を参照すると、数学式１と違い、ＴＥＫカウンターを使用することがわかる。数学式２は、数学式１と同様に、初期ネットワーク進入時のＴＥＫ生成手順でも使用することができるが、ＴＥＫ更新手順で使用することが好ましい。数学式２においてＴＥＫカウンターをヌル（ｎｕｌｌ）値にすると、数学式１と同一の効果を奏することができる。

図５は、本発明のさらに他の実施例によるＴＥＫ更新方法を示す図である。

移動局（ＭＳ）及びサービング基地局（ＳＢＳ）の通信環境の変化によってハンドオフを行う必要が生じることがある。図５では、移動局の要請なしにもサービング基地局でハンドオフを決定する場合を取り上げている。したがって、サービング基地局は、移動局にハンドオフを指示するためのハンドオフ要請メッセージ（ＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＥＱ）を、移動局に転送することができる。この時、サービング基地局は、ハンドオフしようとする基地局であるターゲット基地局の識別子（ＴＢＳ ＩＤ）をハンドオーバー要請メッセージと一緒に移動局に転送することができる（Ｓ５０１）。

移動局は、ハンドオフ要請メッセージに対する応答として、ハンドオフ指示メッセージ（ＭＯＢ＿ＨＯ−ＩＮＤ）をサービング基地局に転送することができる（Ｓ５０２）。

ハンドオフが決定されると、移動局はターゲット基地局と認証手順を行うことができる。認証手順で移動局はターゲット基地局で使用される保安関連パラメータ（例えば、ＰＡＫ、ＰＭＫ及び／またはＰＭＫ２）を獲得することができる（Ｓ５０３）。

移動局は、ターゲット基地局識別子及び保安関連パラメータを用いてＡＫを生成することができる。また、ターゲット基地局も移動局との認証手順で獲得した情報（例えば、移動局ＭＡＣアドレス）を用いてＡＫを生成することができる。この時、ＡＫは、表１で説明した方法によって生成することができる（Ｓ５０４）。

サービング基地局は、ハンドオフが決定されたため、ターゲット基地局にＴＥＫ生成のためのノンス（Ｎｏｎｃｅ）を転送することができる。ＴＥＫは、有効時間だけ存続するので、サービング基地局は、最近に移動局に転送したノンスをターゲット基地局に転送することが好ましい（Ｓ５０５）。前述したように、最近に移動局に転送したノンスは、ハンドオフ以前に移動局とサービング基地局により最近にＴＥＫを生成するのに使用されたノンスのことを意味する。もちろん、これはノンスの存続時間が満了しない場合に限って行われる。

移動局は、Ｓ５０４段階で生成したＡＫ値、ノンス及び増加したＴＥＫカウンター値を用いてＴＥＫを生成することができる。また、ターゲット基地局も、ＡＫ値、ノンス及び増加したＴＥＫカウンター値を用いてＴＥＫを生成することができる。ただし、本発明の実施例でＡＫ、ノンス、増加したＴＥＫカウンター値、ＳＡＩＤを用いてＴＥＫを生成することが好ましい。ＳＡＩＤを用いることによって各セキュリティアソシエーションごとに別々のＴＥＫの更新を行うことができるわけである（Ｓ５０６）。

移動局は、ターゲット基地局にハンドオフを行い、ターゲット基地局と別のＴＥＫ交換手順無しで直ちに保安の維持されたデータサービスを受けることができる（Ｓ５０７）。

図５で説明した方法を独立して使用することもでき、図４のＳ４０６段階乃至Ｓ４０８段階に取って代わることもできる。

本発明の実施例では、ハンドオフを行う移動局に高速ＴＥＫ更新を支援する種々の方法を開示している。したがって、ターゲット基地局及び移動局がハンドオフ以前にあらかじめ生成したＴＥＫを用いることによって、途切れのないサービスを受けることができる。サービング基地局は、ハンドオフ過程において、移動局がターゲット基地局にハンドオフを完了する前にＴＥＫの生成に必要な情報をターゲット基地局に伝達し、よって、ＴＥＫの存続期間（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ）が満了しない限り、ターゲット基地局は移動局と同一のＴＥＫを生成して保有することができる。これは、サービング及びターゲット基地局でＴＥＫを生成するのに用いられたノンスが同一であるためである。

本発明の実施例は、効率的にＴＥＫを生成することによって、ハンドオフ時に新しいＴＥＫ更新に生じる遅延（Ｌａｔｅｎｃｙ）を減少させることができる。無線リソースの活用の側面では、電波環境が良好な時、あらかじめＴＥＫ計算のためのノンスを移動局とターゲット基地局が共有して新しいＴＥＫを設定するので、新しいＴＥＫを設定するのにかかる時間が、ハンドオフ遅延に何らの影響も与えない。また、本発明の実施例は、ＲＮＧ−ＲＳＰ無しでＴＥＫ更新をすることができる。すなわち、ＴＥＫの更新は、ターゲット基地局と移動局間のＯＴＡメッセージ交換無しで行うことができ、移動局はＴＥＫの更新のためにＲＮＧ−ＲＳＰを待つ必要がない。その結果、効率的なデータ通信が可能になる。

本発明の実施例では、認証キー（ＡＫ）とノンスベースのＴＥＫ生成方法を用いることができる。もし、移動局に対して再認証が発生する場合にはＡＫが変更されることがある。この時、ＡＫの変更にしたがってＴＥＫも変わることがある。ただし、ＡＫが変更されて新しいＴＥＫが生成されても、既存に使用されているＴＥＫの存続期間（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ）が満了するまでは従来のＡＫとＴＥＫをそのまま維持することもでき、ＡＫが変更されて新しいＴＥＫが生成された瞬間に従来のＡＫとＴＥＫを移動局及び基地局で削除することもできる。

本発明の実施例で用いられる新ＴＥＫ（Ｎｅｗ ＴＥＫ）、旧ＴＥＫ（Ｏｌｄ ＴＥＫ）は、移動局の初期ネットワーク進入時、位置更新時、ハンドオフ時あるいはキー更新時などで生成されるＴＥＫを表すことができる。

図６は、本発明のさらに他の実施例による暗号化キー情報を交換する方法を示す図である。

図６を参照すると、移動局（ＭＳ）は基地局（ＢＳ）と初期認証（Ｉｎｉｔｉａｌ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）または再認証（Ｒｅ−Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）過程を行うことができる（Ｓ６０１）。

Ｓ６０１段階の初期認証または再認証過程でペアワイズマスターキー（ＰＭＫ：Ｐａｉｒ−ｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）をマスターセッションキー（ＭＳＫ：Ｍａｓｔｅｒ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ）から生成することができる。ＭＳＫは、認証サーバー（ＡＡＡ Ｓｅｒｖｅｒ）から生成されて基地局に伝達され、基地局は、ＭＳＫを移動局に転送することによってＭＳＫを共有することができる。また、移動局及び基地局はセキュリティアソシエーション識別子を共有することができる。

基地局及び／または移動局は、ＰＭＫを用いて認証キー（ＡＫ）を生成することができる。また、基地局及び／または移動局は、ＡＫを用いてＣＭＡＣキー（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ ｋｅｙ）を生成することができる（Ｓ６０３ａ、Ｓ６０３ｂ）。

Ｓ６０３段階でＣＭＡＣキーを生成する方法は、下記の数学式３のようである。

数学式３を参照すると、ＣＭＡＣキーを、ＡＫ、キーカウント及び制御プレーン（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎｅ）／管理信号（ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）と関連したセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）を用いて生成することができる。

移動局及び基地局は、認証あるいは再認証手順を終了した後、ＡＫを獲得し、以降の認証過程で３ウェイハンドシェイキング（３Ｗａｙ−Ｈａｎｄｓｈａｋｉｎｇ）段階を行うことができる。この時、移動局及び基地局は、３ウェイハンドシェイキングを用いてノンス（ｎｏｎｃｅ）及び他の保安関連材料（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を交換することができる（Ｓ６０５）。この時、ノンスは、前述したように、８０２．１６ｅのＴＥＫ暗号化アルゴリズムのうちの一つのアルゴリズムによりＫＥＫを用いて暗号化されて転送され、これは、８０２．１６ｅにおいてＴＥＫがＫＥＫで暗号化されて基地局から移動局に伝達されることと同一である。

Ｓ６０５段階で交換される保安材料は、キーカウント（Ｋｅｙ Ｃｏｕｎｔ）、基地局識別子（ＢＳ ＩＤ）及び移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）を含むことができる。本発明の実施例において移動局及び基地局はＴＥＫ自体を交換せずに、ＴＥＫを生成するためのノンス値を交換する。

移動局及び基地局は、３ウェイハンドシェイキングによって交換したノンス及び保安材料を用いてＴＥＫを生成することができる（Ｓ６０７ａ、Ｓ６０７ｂ）。前述したように、ＴＥＫの生成／更新時に使用されるキーカウントは、個別ＳＡＩＤのためのＴＥＫの生成及び更新の度に別々のカウントが維持されなければならない。

下記の数学式４は、ノンス及び保安材料を用いてＴＥＫを生成する方法の一つを示す。

数学式４を参照すると、移動局及び基地局は、ノンス（ｎｏｎｃｅ）、キーカウンター値、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、基地局識別子（ＢＳ ＩＤ）及び移動局のＭＡＣアドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）を用いてＴＥＫを生成することができる。キーカウンター値は、ＴＥＫカウンター値と呼ぶことができる。

移動局及び基地局が維持しているＴＥＫは、それぞれ、所定の存続時間（ｌｉｆｅｔｉｍｅ）を有することができる。すなわち、所定の存続時間が経過すると、移動局及び基地局はＴＥＫを更新する必要がある。この場合、移動局及び基地局はキー更新手順を行えばいい。キー更新手順によって、移動局及び基地局は、保安キーを更新するためのＫＥＫで暗号化された新しいノンス値及び他の保安材料を交換することができる（Ｓ６０９）。このようなキー更新手順にはＫｅｙ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｒｅｐｌｙメッセージを用いることができる。

移動局及び／または基地局は、Ｓ６０９段階で交換した保安材料を用いてＣＭＡＣ及び／またはＴＥＫを更新することができる（Ｓ６１１ａ、Ｓ６１１ｂ）。この場合、上述したように、ＴＥＫの更新とＣＭＡＣキーの更新ではそれぞれ使用するパラメータが異なるため、ＴＥＫとＣＭＡＣキーの更新は同時に行われない。すなわち、再認証などの結果によってＡＫが変わる場合に限って、ＣＭＡＣキーとＴＥＫの両方が更新される。

図７は、本発明のさらに他の実施例によって、ＴＥＫ生成及びＴＥＫ更新方法を示す図である。本発明のさらに他の実施例では、ハンドオフを行う移動局が、ターゲット基地局で使用するＡＫ及びノンス（Ｎｏｎｃｅ）とＴＥＫカウンターを用いて、ターゲット基地局で使用されるＴＥＫをあらかじめ生成することができる。

図７の技術的思想は、基本的に、図４の技術的思想に似ている。したがって、以下には図４と異なる部分についてのみ説明し、説明されていない他の部分は図４を参照されたい。また、本発明の実施例で、ＴＥＫカウンター値は、キーカウンター（Ｋｅｙ Ｃｏｕｎｔｅｒ）値またはキーカウント（Ｋｅｙ Ｃｏｕｎｔ）値と同じ概念として用いることができる。

図７を参照すると、移動局（ＭＳ）は、キー更新手順でサービング基地局（ＳＢＳ）にキー要請（Ｋｅｙ−Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを転送して、サービング基地局で使用されるノンスを要請することができる。この時、キー要請メッセージとして、表７で説明したメッセージを使用することができる（Ｓ７０１）。

サービング基地局（ＳＢＳ）は、キー要請メッセージに対する応答として、ＫＥＫで暗号化されたノンス値を含むキー応答（Ｋｅｙ−Ｒｅｐｌｙ）メッセージを移動局（ＭＳ）に転送することができる。この時、キー応答メッセージとしては、表８で説明したメッセージを使用することができる。すなわち、キー応答メッセージは、ＫＥＫで暗号化されたノンス、ＴＥＫシーケンスナンバー及びＴＥＫ存続期間（または、有効期間）に関する情報を含むことができる（Ｓ７０２）。前述したように、ＴＥＫシーケンスナンバー、ＴＥＫの存続時間フィールドは、それぞれ、ＴＥＫ更新に使用されるノンスのシーケンスナンバーと存続時間を含む。

移動局とサービング基地局は、認証手順によって認証キー（ＡＫ）を生成することができる。したがって、移動局（ＭＳ）及びサービング基地局（ＳＢＳ）は、それぞれ、ノンス（ｏｌｄ Ｎｏｎｃｅ、ｎｅｗ Ｎｏｎｃｅ）、認証キー（ＡＫ）、移動局のＭＡＣアドレス（ＭＳ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）、基地局識別子（ＢＳ ＩＤ）及びセキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）を用いてＴＥＫを生成することができる（Ｓ７０３ａ、Ｓ７０３ｂ）。

Ｓ７０３段階において移動局及びサービング基地局は、数学式１、数学式２及び数学式４のうちの一つを用いてＴＥＫを生成することができる。この時、ＴＥＫはそれぞれの存続期間を有するので、移動局及びサービング基地局で運用されるＴＥＫを、それぞれの存続期間だけ使用することができる。

移動局で生成されたＴＥＫは、サービング基地局から受信したキー応答メッセージに含まれたＴＥＫ存続期間が満了する前に更新しなければならない。したがって、ＴＥＫ存続期間が満了する前に、移動局はＴＥＫを更新するためにサービング基地局にキー要請メッセージを転送することができる（Ｓ７０４）。これは、ＴＥＫ更新のための新しいノンスを基地局から受信するための手順である。

サービング基地局は、新しいノンス、ＴＥＫシーケンスナンバー及び新しいＴＥＫ存続期間パラメータを含むキー応答メッセージを移動局に転送することができる（Ｓ７０５）。前述したように、ＴＥＫシーケンスナンバー、ＴＥＫの存続時間フィールドは、それぞれ、ＴＥＫ更新に用いられるノンスのシーケンスナンバーと存続時間を含む。

移動局及びサービング基地局の属している通信環境の変化に応じて、移動局は、ターゲット基地局（ＴＢＳ）へのハンドオフを決定することができる。本発明の他の実施例では、移動局がハンドオフを決定するとしたが、ユーザ要求事項または通信環境に応じてサービング基地局がハンドオフを決定することもできる（Ｓ７０６）。

ハンドオフが決定されると、サービング基地局は、最近に移動局に転送したノンスをターゲット基地局に伝達することができる（Ｓ７０７）。最近に移動局に転送したノンスは、移動局とサービング基地局で最近にＴＥＫを生成するのに用いられたノンスのことを意味する。もちろん、これは、ノンスの存続時間が満了しない場合に限って行われる。

移動局がハンドオフを決定すると、移動局は、ターゲット基地局と再認証手順（例えば、ＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰ交換）を行うことができる。この時、移動局はターゲット基地局と合法的なＡＫを共有しているか否かを、ＲＮＧ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージに付加されているＣＭＡＣ値を検証することによって判断することができる。これは、端末がサービング基地局から受信したターゲット基地局識別子及びその他保安関連パラメータを用いて新しく生成したＡＫである。また、ターゲット基地局は、ハンドオーバーが決定された後、サービング基地局（ＳＢＳ）から受信した移動局に関連した情報を用いて移動局と同じ認証キー（ＡＫ）を生成することができる。

したがって、移動局及びターゲット基地局は、ターゲット基地局識別子（ＴＢＳ ＩＤ）及び保安関連パラメータを用いてＴＥＫを生成することができる。例えば、移動局及びターゲット基地局は、ＡＫ、ノンス、増加したＴＥＫカウンター値、ターゲット基地局識別子（ＴＢＳ ＩＤ）、ＭＳＭＡＣアドレス及びＳＡＩＤを用いてＴＥＫを更新することができる。この時、各保安関連パラメータを、移動局及びターゲット基地局のメッセージ転送過程で更新された値に変更することができる（Ｓ７０８ａ、Ｓ７０８ｂ）。

Ｓ７０８段階では、移動局及び／または基地局でＴＥＫを生成するために数学式４を用いるとする。この場合、数学式４を参照すると、数学式１と違い、基地局識別子及びＴＥＫカウンター値を使用することがわかる。数学式４は、数学式１と同様に、初期ネットワーク進入時におけるＴＥＫ生成手順でも用いることができるが、ＴＥＫ更新手順で用いることが好ましい。数学式４でＴＥＫカウンターをヌル（ｎｕｌｌ）値にすると、数学式１と同一の効果が得られる。

本発明のさらに他の実施例として、図３乃至図７で説明した本発明の実施例を行いうる移動局及び基地局について説明する。

移動局は、アップリンクでは送信機として動作し、ダウンリンクでは受信機として動作することができる。また、基地局は、アップリンクでは受信機として動作し、ダウンリンクでは送信機として動作することができる。すなわち、移動局及び基地局は、情報またはデータの転送のために送信機及び受信機を含むことができる。

送信機及び受信機は、本発明の実施例を行うためのプロセッサ、モジュール、部分及び／または手段などを含むことができる。特に、送信機及び受信機は、メッセージを暗号化するためのモジュール（手段）、暗号化されたメッセージを解析するためのモジュール、メッセージを送受信するためのアンテナなどを含むことができる。

本発明の実施例で用いられる移動局は、低電力ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールを含むことができる。また、移動局は、上述した本発明の実施例を行うためのコントローラ機能、サービス特性及び電波環境によるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレーム可変制御機能、ハンドオーバー（Ｈａｎｄ Ｏｖｅｒ）機能、認証及び暗号化機能、データ転送のためのパケット変復調機能、高速パケットチャンネルコーディング機能及び実時間モデム制御機能などを行う手段、モジュールまたは部分などを含むことができる。

基地局は上位階層から受信したデータを無線または有線で移動局に転送することができる。基地局は、低電力ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールを含むことができる。また、基地局は、上述した本発明の実施例を行うためのコントローラ機能、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）パケットスケジューリング、時分割デュプレックス（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）パケットスケジューリング及びチャンネル多重化機能、サービス特性及び電波環境によるＭＡＣフレーム可変制御機能、高速トラフィック実時間制御機能、ハンドオーバー機能、認証及び暗号化機能、データ転送のためのパケット変復調機能、高速パケットチャンネルコーディング機能及び実時間モデム制御機能などを行う手段、モジュールまたは部分などを含むことができる。

本発明は、本発明の精神及び必須特徴を逸脱しない範囲で様々な特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制限的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、よって、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係を有しない請求項を結合して実施例を構成したり出願後の補正により新しい請求項として含めることができる。

本発明の実施例は、様々な無線接続システムに適用することができる。様々な無線接続システムには、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）、３ＧＰＰ２及び／またはＩＥＥＥ ８０２．ｘｘ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ８０２）システムなどがある。本発明の実施例は、上記の様々な無線接続システムの他に、これら様々な無線接続システムを応用した技術分野のいずれにも適用することができる。

Claims (17)

1. トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成する方法であって、
   基地局との認証過程でキーパラメータを獲得する段階と、
   前記キーパラメータを用いて認証キーを生成する段階と、
   前記ＴＥＫを生成するための第１ノンス及び第１保安材料を前記基地局から受信する段階と、
   前記第１ノンス、前記ＡＫ及び前記第１保安材料のうち一つ以上を用いて前記ＴＥＫを生成する段階と、
   を含むＴＥＫ生成方法。
2. 前記第１保安材料は、第１キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、前記基地局の基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び前記移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
3. 前記第１ノンスは、前記基地局により生成される、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
4. 前記キーパラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）及びペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上を含む、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
5. 上記の全段階が行われた後にターゲット基地局にハンドオーバーを行う段階をさらに含む、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
6. 前記トラフィック暗号化キーは、ハンドオーバー過程で更新され、前記ノンスが変更される度に再設定される、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
7. 前記ＡＫ及び前記第１キーカウンターのうち少なくとも一つを用いてＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）キーを生成する段階をさらに含む、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
8. 第２ノンス及び第２保安材料を交換する段階と、
   前記ＡＫ、第２ノンス及び第２保安材料のうち少なくとも一つを用いてＴＥＫ及びＣＭＡＣキーのうち少なくとも一つを生成する段階と、
   をさらに含む、請求項１に記載のＴＥＫ生成方法。
9. 前記第２保安材料は、第２キーカウント、前記ＳＡＩＤ、前記基地局の基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含む、請求項８に記載のＴＥＫ生成方法。
10. トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）を生成する方法であって、
    移動局との認証手順で前記移動局に認証キー（ＡＫ）を導き出すためのキーパラメータを転送する段階と、
    前記キーパラメータ及び基地局識別子を用いて前記ＡＫを生成する段階と、
    前記ＴＥＫを生成するためにノンス及び保安材料を転送する段階と、
    前記ＡＫ、前記ノンス、及び前記保安材料のうち一つ以上を用いて前記ＴＥＫを生成する段階と、
    を含む、ＴＥＫ生成方法。
11. 前記保安材料は、キーカウント、セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、前記基地局の基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び前記移動局の媒体アクセス制御アドレス（ＭＳ ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１０に記載のＴＥＫ生成方法。
12. 前記ノンスは、前記基地局から前記移動局に転送したものと同一である、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。
13. 前記ノンスは、前記基地局によって生成されることを特徴とする、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。
14. 前記キーパラメータは、事前認証キー（ＰＡＫ）、ペアワイズマスターキー（ＰＭＫ）、ペアワイズマスターキー２（ＰＭＫ２）のうち一つ以上を含む、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。
15. 前記認証キー及び前記キーカウントのうち少なくとも一つを用いてＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）キーを生成する段階をさらに含む、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。
16. 第２ノンス及び第２保安材料を交換する段階と、
    前記認証キー（ＡＫ）、ノンス及び保安材料のうち少なくとも一つを用いてトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ）及びＣＭＡＣキーのうち少なくとも一つを生成する段階と、
    を含む、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。
17. 前記第２保安材料は、第２キーカウント、前記セキュリティアソシエーション識別子（ＳＡＩＤ）、前記基地局の基地局識別子（ＢＳＩＤ）及び前記移動局の媒体アクセス制御アドレスのうち少なくとも一つを含む、請求項１１に記載のＴＥＫ生成方法。