JP5351181B2 - 異種ネットワークのためのワンパス認証機構およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、概して認証の分野に関し、より詳細には本発明は、異種ネットワークのためのワンパス認証機構およびシステムに関する。

次世代通信ネットワークは、データレート、無線受信可能範囲、配備コスト、およびマルチメディアサービスに関する多様な要件により、様々なネットワークアーキテクチャが共存するということを特徴とする。３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）は、統合された無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）／ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）ネットワークにおけるローミング機構を積極的に規定している。このシナリオは、特定の異種ネットワークにすぎないことに注意されたい。ＩＥＥＥ８０２．１６規格（ＷｉＭＡＸ）は、ラストマイルをブリッジするＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＭＡＮ）に指定された新生のブロードバンド無線アクセスシステムであり、コストの高い有線に取って代わり、高速マルチメディアサービスも提供している。マルチメディアサービスのプロビジョニングが、次世代ネットワークに対する主要な要求および動機の１つである。この目的を達成するために、例えば音声電話、テレビ会議、リアルタイムのストリーミングメディア、双方向ゲーム、およびインスタントメッセージングなどのマルチメディアサービスを提供するコアネットワーク部分として、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）が追加される。マルチメディアのセッション管理、初期化、および終了は、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）で指定され、実装される。

今日世界市場では、ＷｉＭＡＸおよびＩＭＳが使用されている。ＷｉＭＡＸは、ＩＭＳを通してインターネットプロトコル（ＩＰ）のマルチメディアサービスをサポートする。事業者およびベンダは、ＷｉＭＡＸ移動局（ＭＳ）がどのようにＩＭＳにアクセスするか、およびユーザエクスペリエンスをどのように向上させるかにもっぱら関心を持っている。ＩＭＳ情報はＷｉＭＡＸ伝送網を介して配信されるので、ＷｉＭＡＸのＭＳは、ＩＭＳネットワークに登録できるようになるには、ＷｉＭＡＸ ＩＰ接続アクセスネットワーク（ＩＰ−ＣＡＮ）のセッションを起動させなければならない。重要な技術的な課題は、ネットワークのパフォーマンスおよび加入者のエクスペリエンスを考慮しながらこのような異種ネットワークにわたるセキュリティアーキテクチャおよびプロトコルを設計し、実装することである。例えば、ネットワークのセキュリティ管理の構成において最も重要な特徴の１つは、加入者がネットワークを認証することができ、ネットワークもまた加入者を認証することができる、相互認証機構である。

関連するＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍおよび３ＧＰＰ規格では、ＷｉＭＡＸネットワークレベルとＩＭＳネットワークレベルの両方で認証が行われた後に、ＭＳがＩＭＳサービスにアクセスすることができる。例えば、Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ （ＥＡＰ−ＡＫＡ）は、ＷｉＭＡＸネットワークレベルでＷｉＭＡＸのＭＳを認証するために使用されることが可能であり、ＩＭＳ−ＡＫＡは、図１に示すように、ＩＭＳレベルにおける認証方法である。この完全な認証手順が、２つの独立したサブ手順、すなわちＷｉＭＡＸ ＩＰ−ＣＡＮレベル（図１の上部参照）での認証サブ手順と、ＩＭＳレベル（図１の下部参照）での別の認証サブ手順を含むことは、非常に明らかである。簡単にするために、この完全な認証手順を「ツーパス」認証手順と呼ぶことにする。技術的な問題は、ＭＳがＷｉＭＡＸを介してＩＭＳにアクセスするとき使用されることが可能である、ワンパスのＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証機構をいかに設計するかということである。

現在利用できる既存のワンパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証機構はない。Ｙｉ−Ｂｉｎｇ Ｌｉｎ他が、「Ｏｎｅ−Ｐａｓｓ ＧＰＲＳ ａｎｄ ＩＭＳ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ＵＭＴＳ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．２３、ｎｏ．６、１２３３−１２３９頁、２００５年６月の中でワンパス認証手順を提案している。しかしながら、この論文は、ＵＭＴＳのためのワンパスＧＰＲＳおよびＩＭＳ認証手順を含んでいるにすぎず、ＷｉＭＡＸには役に立たない。さらに、上記の提案は、ＭＳとＰｒｏｘｙ Ｃａｌｌ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｐ−ＣＳＣＦ）との間のセキュリティアソシエーションをいかに確立するかを提案しておらず、またユーザがＩＭＳネットワークを正しく認証することを証明していないので不十分である。

一方で、ＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証のための既存の解決法は通常の「ツーパス」認証手順であり、この手順は、「ワンパス」認証手順より、登録／認証のトラフィックのような、より多くのネットワークトラフィックをもたらす。

Ｙｉ−Ｂｉｎｇ Ｌｉｎ他、「Ｏｎｅ−Ｐａｓｓ ＧＰＲＳ ａｎｄ ＩＭＳ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ＵＭＴＳ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．２３、ｎｏ．６、１２３３−１２３９頁、２００５年６月 「ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｓｔａｇｅ ３，Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」、ＷｉＭＡＸ ＮＷＧ仕様 「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、ＩＥＴＦ ＲＦＣ４１８７、２００６年１月 「ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｓｔａｇｅ ３、Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」 ３ＧＰＰ ＴＳ ２３．００３ ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ、「ＷｉＭＡＸ Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，（Ｓｔａｇｅ ３：ＷｉＭＡＸ−３ＧＰＰ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）」 ３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ；３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」

本発明の目的は、異種ネットワークのためのワンパス認証機構およびシステムを提供することであり、詳細には、ＭＳがＷｉＭＡＸを介してＩＭＳにアクセスするときに使用されることが可能であるワンパス認証機構を提供することである。提案されるワンパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証機構は、ＷｉＭＡＸ認証を行うだけでよく、したがって、ＩＭＳ登録／認証トラフィックを大幅に削減し、ネットワークのパフォーマンスを向上させ、加入者のエクスペリエンスを高めることができる。

本発明の１つの態様では、異種ネットワークのためのワンパス認証機構が提供される。この機構は、第１のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、第１のネットワーク用の第１のユーザアイデンティティおよび第２のネットワーク用の第２のユーザアイデンティティと関連する認証キーおよび認証アルゴリズムに基づいてユーザを認証することと、認証が正常である場合、第２のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを通して認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティを、認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと比較することと、取り出された第１のユーザアイデンティティが、ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと一致する場合、ユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築することとを含む。

本発明の別の態様では、異種ネットワークのためのワンパス認証システムが提供される。このシステムは、第１のネットワーク用の第１のユーザアイデンティティ、第２のネットワーク用の第２のユーザアイデンティティ、ならびに第１および第２のユーザアイデンティティと関連する認証キーおよび認証アルゴリズムを格納する認証データベースと、第１のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて認証キーおよび認証アルゴリズムに基づいてユーザを認証するように構成された第１の認証サーバと、第２のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを通して認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティを、認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと比較し、取り出された第１のユーザアイデンティティが、ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと一致する場合、ユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築するように構成された第２の認証サーバとを含む。

本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。本発明自体、さらなる目的、およびその利点は、添付の図面と併せて読まれるとき、次の好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって最も良く理解されるであろう。

従来の技術のツーパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証手順を示している例示的メッセージフロー図である。 本発明の一実施形態によるワンパス認証機構の機能アーキテクチャを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるワンパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証手順を示す例示的メッセージフロー図である。 本発明の一実施形態によるツーパス手順によってワンパス手順のトラフィックコストを節約することを示す図である。 本発明の一実施形態によるワンパス認証機構を示す概略的なフロー図である。

図１は、従来の技術のツーパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証手順を示している例示的メッセージフロー図である。図１では、上記のように、ＷｉＭＡＸネットワークレベルとＩＭＳネットワークレベルの両方で認証が行われた後に、ＭＳはＩＭＳサービスにアクセスすることができる。ＷｉＭＡＸネットワークレベルでは、ＷｉＭＡＸのＭＳに認証手順を行うために、例えばＥＡＰ−ＡＫＡが使用される。この認証手順は、初期ネットワーク進入、ＷｉＭＡＸアクセスネットワーク認証、およびＩＰ−ＣＡＮセッション確立の手順からなり、これは図１のステップ１０１−１２５で表されており、以下に図３に関してさらに説明される。しかしながらＩＭＳネットワークレベルでは、ＭＳはステップ１２６−１３３で示されるＩＭＳ−ＡＫＡのような別の認証手順を通して認証される必要がある。この「ツーパス」認証手順の中のいくつかのステップは全く同じであるので、本発明はＷｉＭＡＸ認証を行うだけでよいワンパス認証手順を提案する。ＩＭＳレベルでは、認証はＩＭＳ登録の際に暗黙的に行われる。このような認証機構は、ツーパス手順と比べると、ＩＭＳ登録／認証のネットワークトラフィックを少なくとも２５％、最大５０％節約することができ、これについては図４で説明する。

本発明の下では、ＷｉＭＡＸネットワークレベルにおけるＷｉＭＡＸユーザの認証に対して、ＭＳは、「ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｓｔａｇｅ ３，Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題するＷｉＭＡＸ ＮＷＧ仕様で指定されるように、ＥＡＰ−ＡＫＡまたはＥＡＰ−ＴＴＬＳのうちの少なくとも１つに対応する。ＥＡＰ−ＡＫＡがＷｉＭＡＸユーザ認証に使用されるとき、ＭＳは、「Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（ＥＡＰ−ＡＫＡ）」、ＩＥＴＦ ＲＦＣ４１８７、２００６年１月に記載される認証手順をサポートし、（ＷｉＭＡＸ加入を認証するために使用される）Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｃｒｅｄｅｎｔｉａｌｓ（ＳＵＢＣ）が、ＲＦＣ４１８７で定義される認証ベクトルの生成に使用される証明書になる。さらに、ＮＷＧ仕様は、ＳＵＢＣのフォーマットが配置に依存し、ＳＵＢＣはホームネットワークおよびＭＳに知られることを規定する。しかしながら、ＮＷＧ仕様は、ＳＵＢＣのフォーマットを定義していない。

本発明との関連においては、ＥＡＰ−ＡＫＡはＷｉＭＡＸユーザ認証に使用され、ＳＵＢＣは、ＩＭＳ認証で使用される長期セキュリティキーＫと同じものであると仮定する。言い換えれば、ＷｉＭＡＸ認証手順およびＩＭＳ認証手順は、同じ認証キーＫおよび（認証ベクトルを生成するために使用される）認証関数を使用する。ＷｉＭＡＸネットワークおよびＩＭＳネットワークが同じ事業者に属する、またはＷｉＭＡＸネットワークの事業者がＩＭＳネットワークの事業者と一致しているとき、この仮定は理にかなっている。

こうした仮定に基づいて、次の結論を引き出すことができる。第１に、２つのパス認証手順では、ユーザ認証は最初にＷｉＭＡＸネットワークレベルで行われ、その後認証はＩＭＳネットワークレベルで行われる。ＩＭＳ−ＡＫＡがＩＭＳ認証に使用され、ＥＡＰ−ＡＫＡ方法がＷｉＭＡＸ認証に使用されるので、この「ツーパス」認証手順におけるステップの大部分は全く同じである。第２にＷｉＭＡＸ認証手順およびＩＭＳ認証手順は、同じ認証キーＫおよび認証関数を使用する。したがって、ＷｉＭＡＸユーザがＷｉＭＡＸネットワークレベルで正常に認証されたとき、ＷｉＭＡＸ端末の中の長期事前共有ＩＭＳセキュリティキーＫは、（ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）で見つけることができる）ＩＭＳネットワークのものと同じであり、すなわちＭＳとＩＭＳネットワークとの間で相互認証が実現されることを意味する。

上記の結論から、提案するワンパス認証手順は、ＷｉＭＡＸ認証を行うだけでよいことが理解される。ＩＭＳレベルでは、認証はＩＭＳ登録時に暗黙的に行われる。以下では、ワンパス手順が、ＩＭＳレベルにおいてＭＳとネットワークとの間で相互認証を達成することが明白に証明される。また、本発明がＷｉＭＡＸ／ＩＭＳ認証トラフィックを節約する量を評価することもできる。

本明細書を通して「１つの実施形態」、「一実施形態」、または同様の言葉への言及は、本発明の少なくとも１つの実施形態の中にこの実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が含まれていることを意味する。したがって、本明細書を通して「１つの実施形態では」、「一実施形態では」という語句、および同様の言葉があると、必ずしもそうではないが、すべて同じ実施形態を指している可能性がある。

次に、本発明の一実施形態によるワンパス認証機構の機能アーキテクチャ２００を概略的に示している図２を参照する。図２に示すように、機能アーキテクチャ２００は、ＷｉＭＡＸ認証では機能拡張されたＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ（認証、認可、アカウンティング、ＡＡＡ）サーバ２０２、およびＩＭＳ認証ではＩｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ／Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｃａｌｌ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｉ／Ｓ−ＣＳＣＦ）２０４のような、様々な関連機能のエンティティおよびインタフェースを含んでいることがある。このような機能拡張されたＡＡＡサーバ２０２は、Ｄｉａｍｅｔｅｒベースのインタフェースが認証ベクトルのような認証パラメータをＨＳＳ２０１から取り出することができる。Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＳＮ）の中のＡＡＡプロキシ２０３が、Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋのゲートウェイ（ＡＳＮ ＧＷ）２０７とＷｉＭＡＸネットワークの中の機能拡張されたＡＡＡサーバ２０２との間で認証メッセージをプロキシする。ＩＭＳネットワークでは、例えばＩ／Ｓ−ＣＳＣＦ２０４が、ＨＳＳ２０１とのＣｘメッセージの配信によって認証ベクトルの配信手順を呼び出すことができる。Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ（ＨＡ）２０６およびＰ−ＣＳＣＦ２０５は、ＡＳＮ ＧＷ２０７とＩ／Ｓ−ＣＳＣＦ２０４との間の通信を支援することができる。ＢＳ２０８は、ＭＳ２０９とＡＳＮ ＧＷ２０７を介した通信ネットワークとの対話を容易にする。

１つの例示的実施形態では、ＷｉＭＡＸ加入者がＩＭＳ加入者でもあって、同じＭＳを使用してＷｉＭＡＸおよびＩＭＳネットワークにアクセスするとき、次のように仮定される：
（１）ＷｉＭＡＸユーザ認証にＥＡＰ−ＡＫＡが使用される。
（２）ＳＵＢＣ（ＷｉＭＡＸユーザ認証で使用される長期セキュリティキー）は、ＩＭＳ認証で使用される長期事前共有セキュリティキーＫと同じものであり、ＳＵＢＣ（Ｋ）は、ＭＳおよびＨＳＳに格納されている。
（３）認証キーＫの他に、ＷｉＭＡＸとＩＭＳ認証レベルとの間で認証関数が共有される。言い換えれば、ＷｉＭＡＸ認証手順およびＩＭＳ認証手順が、同じ認証関数および同じ認証キーＫを使用する。
（４）ＡＡＡサーバは、ＨＳＳから認証ベクトルを取り出するためにＤｉａｍｅｔｅｒベースのインタフェースで機能拡張される。この機能拡張されたＡＡＡサーバは、３ＧＰＰ Ｉ−ＷＬＡＮ仕様（ＴＳ２３．２３４）の中の３ＧＧＰ ＡＡＡサーバのサブセットとすることができる。３ＧＰＰ ＡＡＡサーバのＷｘインタフェースは、ＨＳＳから認証ベクトルを取り出するために使用されることが可能である。したがって３ＧＰＰ ＡＡＡサーバは、本発明の解決法において再利用される可能性がある。
（５）ＷｉＭＡＸユーザがＩＭＳサービスに加入するとき、ＩＭＳ事業者は、ＩＭＰＩ値ｉｍｐｉの他にＩＭＳＩ値ｉｍｓｉをユーザに割り当てる。言い換えれば、ＷｉＭＡＸのＭＳはＩＭＳＩ値ｉｍｓｉおよびＩＭＰＩ値ｉｍｐｉを有し、ＨＳＳもまたサポートするユーザ／ＭＳのｉｍｓｉおよびｉｍｐｉを格納している。ｉｍｓｉは、ＷｉＭＡＸネットワークの認証レベルにおいてＫ値ｋを捜し出すために使用され、ｉｍｐｉは、ＩＭＳネットワークの認証レベルにおいてＫ値ｋを捜し出すために使用される。仮定（２）および（３）に示すように、ｉｍｓｉおよびｉｍｐｉは、同じＫ値ｋおよび認証関数と関連している。ＷｉＭＡＸのＭＳでは、アウターアイデンティティ／インナーアイデンティティ（これはＷｉＭＡＸネットワークレベルにおけるＥＡＰベースの認証で使用される）を取得するために、ｉｍｓｉが使用される。
（６）本発明の手法では、ＡＳＮ ＧＷは、ＳＩＰメッセージのフォーマットを変更することができるＳＩＰアプリケーションレベルゲートウェイ（ＡＬＧ）（図３のステップ３２６で詳しく述べる）を実装することができる。

この仮定は、ＷｉＭＡＸネットワークおよびＩＭＳネットワークが同じ事業者に属している、またはＷｉＭＡＸネットワークの事業者がＩＭＳネットワークの事業者と一致しているとき、理にかなったものである。

したがって、図２の機能アーキテクチャを考慮すると、ネットワークレベルにおいてＭＳ２０９は、ＨＳＳ２０１からのＭＳのＩＭＳＩ値ｉｍｓｉに基づいて認証ベクトルを取り出することができる、機能拡張されたＡＡＡサーバ２０２によって認証される。ＣＳＮ２０３の中のＡＡＡプロキシは、ＡＳＮ ＧＷ２０７と機能拡張されたＡＡＡサーバ２０２との間で認証メッセージをプロキシすることができる。ＭＳ２０９は、ＩＭＳネットワークレベルにおいて、ＨＳＳ２０１からのＭＳのＩＭＰＩ値ｉｍｐｉに基づいて認証ベクトルを取り出することができるＳ−ＣＳＣＦ２０４によって認証される。仮定（２）および（３）に示すように、ＨＳＳ２０１およびＷｉＭＡＸのＭＳ２０９は、ネットワークによってＭＳ２０９に割り当てられたｉｍｐｉ（ＩＭＳの認証レベルで使用される）およびｉｍｓｉ（ＷｉＭＡＸネットワークの認証レベルで使用される）と関連している同じ長期セキュリティキーＫおよび認証関数を共有する。

本発明の例示的実施形態の次の詳細な説明では、ワンパス認証機構によってＷｉＭＡＸネットワークレベルとＩＭＳネットワークレベルの両方においてＷｉＭＡＸのＭＳをどのように認証するかについて示される。

次に図３を参照すると、本発明の一実施形態によりワンパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証手順を示す例示的メッセージフロー図が示されている。この手順は２つの部分からなり、その中のＷｉＭＡＸ部分はＷｉＭＡＸネットワークレベルにおける認証手順を説明し、ＩＭＳ部分はＩＭＳネットワークレベルにおける認証手順を示している。この手順では、ＭＳは、Ｐ−ＣＳＣＦおよびＩ−ＣＳＣＦを介してＳ−ＣＳＣＦと対話する可能性があることに注意されたい。説明を簡単にするために、図３は、「ＣＳＣＦ」という用語を使用して、ＣＳＣＦのプロキシ機能、問い合わせ機能、およびサービス機能を表している。

ステップ３０１に示すように、ＷｉＭＡＸ無線リンクアクセスの初期設定が終了し、ＭＳ２０９のようなＭＳとＢＳ２０８のようなＷｉＭＡＸのＢＳとの間に基本的な機能のネゴシエーションが正常に確立されると、ステップ３０２においてＢＳは、ＡＳＮ ＧＷ２０７のようなＡＳＮ ＧＷに新しいＭＳがネットワークに入ることを知らせる。

ＭＳのアイデンティティを要求するために、ＡＳＮ ＧＷは、ステップ３０３および３０４に示すように、ＢＳを通してＭＳにＥＡＰ−Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｉｄｅｎｔｉｔｙメッセージを送信することができる。その後ＭＳは、ステップ３０５および３０６に示すように、「ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｓｔａｇｅ ３、Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」で指定されるフォーマットに従ってそのアウターアイデンティティと共にＥＰＡ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ／Ｉｄｅｎｔｉｔｙを、ＢＳを通してＡＳＮ ＧＷに返送する。アウターアイデンティティは、前の認証でＭＳに割り当てられた仮名か、または第１の認証の場合は、ＩＭＳＩ値ｉｍｓｉを含んでいる。アウターアイデンティティのユーザ名フィールドは、３ＧＰＰ ＴＳ ２３．００３に従って、ＥＡＰ−ＡＫＡ認証方法が使用されていることを示す。アウターアイデンティティのユーザ名フィールドは、例えばＥＡＰ−ＡＫＡ認証では「０＜ｉｍｓｉ＞＠ＷｉＭＡＸ．ｍｎｃ＜ＭＮＣ＞．ｍｃｃ＜ＭＣＣ＞．３ｇｐｐｎｅｔｗｏｒｋ．ｏｒｇ」となる可能性がある。

ステップ３０７では、ＡＳＮ ＧＷは、ＭＳによって提供されたアウターアイデンティティを分析し、ＷｉＭＡＸ ＭＳのｉｍｓｉを格納する。ＥＡＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ／Ｉｄｅｎｔｉｔｙメッセージは、アウターアイデンティティの領域部分およびルーティング領域部分に基づいて、１つまたはいくつかのＡＡＡプロキシを介して適切な機能拡張されたＡＡＡサーバへルーティングされる。ＡＡＡプロキシは、ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍの中の「ＷｉＭＡＸ Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，（Ｓｔａｇｅ ３：ＷｉＭＡＸ−３ＧＰＰ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）」に従って受信メッセージを変更することができる。

機能拡張されたＡＡＡサーバは、受信されたアウターアイデンティティに基づきＥＡＰ−ＡＫＡを用いて加入者を認証の候補者として識別し、その後、ステップ３０８に記載するように、加入者に利用できる未使用の認証ベクトルを有するかどうかを調べる。機能拡張されたＡＡＡサーバが未使用の認証ベクトルを有する場合、ステップ３０８は省略される。そうでない場合は、機能拡張されたＡＡＡサーバは（パラメータｉｍｓｉと共に）ＤｉａｍｅｔｅｒベースのメッセージをＨＳＳ２０１のようなＨＳＳに送信する。ＨＳＳはｉｍｓｉを使用してＭＳの（長期セキュリティキーＫ値ｋおよび認証関数などを含む）レコードを取り出し、それらに基づいて認証ベクトル（例えばＲＡＮＤ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＩＫ、ＣＫ）の順序付けられた配列を生成することができる。ＨＳＳは、ＡＶの配列を機能拡張されたＡＡＡサーバに送信することができる。

ステップ３０９から３１４では、機能拡張されたＡＡＡサーバが、ＥＡＰ Ｒｅｑｕｅｓｔ／ＡＫＡ Ｉｄｅｎｔｉｔｙメッセージを使用することによって、ユーザアイデンティティを再び要求する。ＭＳは、ＥＡＰ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｉｄｅｎｔｉｔｙメッセージで使用した同じアイデンティティ（インナーアイデンティティと呼ばれる）と共に応答する。

ステップ３１５においてＷｉＭＡＸ加入者に利用できる未使用の認証ベクトルがない場合、機能拡張されたＡＡＡサーバは、ステップ３０８のようにＨＳＳから認証ベクトル（ＡＶ）の順序付けられた配列を取り出する。

ステップ３１６から３１８では、機能拡張されたＡＡＡサーバは、順序付けられたＡＶの配列から次の未使用の認証ベクトルを選択し、ＣＫ、ＩＫ、およびユーザアイデンティティからマスターセッションキー（ＭＳＫ）、拡張マスターセッションキー（ＥＭＳＫ）などのような関連する個人情報を引き出す。例えば、ＭＳＫ、ＥＭＳＫなどは、ユーザのデータチャネルを保護するためにＷｉＭＡＸネットワークレベルで使用される。次に、拡張されたＡＡＡサーバは、ＡＳＮ ＧＷおよびＢＳを通じてＥＡＰ―Ｒｅｑｕｅｓｔ／ＡＫＡ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージをＭＳに送信する。メッセージは、属性にパラメータを含んでおり、これらは乱数（ＡＴ＿ＲＡＮＤ）、ネットワーク認証トークン（ＡＴ＿ＡＵＴＮ）、およびメッセージ認証コード（ＡＴ＿ＭＡＣ）である。

ＥＡＰ−Ｒｅｑｕｅｓｔ／ＡＫＡ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅメッセージを受け取ると、ＭＳは、ＷｉＭＡＸのＭＳの中の長期セキュリティキーｋおよび認証関数に基づいてＡＫＡアルゴリズムを実行し、ＡＴ＿ＡＵＴＮを検証する。これが正常である場合、ＭＳは認証ベクトル（ＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫ）を生成すべきであり、ＴＥＫ、ＭＳＫ、およびＥＭＳＫを導き出す。ＭＳは次に、機能拡張されたＡＡＡサーバによって送信されたＡＴ＿ＭＡＣ値を検証する。正常である場合、ＭＳはステップ３１９から３２１に記載するように、ＢＳおよびＡＳＮ ＧＷを通じてＥＡＰ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ／ＡＫＡ−ＣｈａｌｌｅｎｇｅメッセージをＡＡＡサーバに送信する。このメッセージは、ＡＴ＿ＲＥＳおよびＡＴ＿ＭＡＣを含んでいる。

機能拡張されたＡＡＡサーバは、ＥＡＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ／ＡＫＡ−Ｃｈａｌｌｅｎｇｅパケットの中のＡＴ＿ＲＥＳおよびＡＴ＿ＭＡＣが正しいことを検証する。これが正常である場合、機能拡張されたＡＡＡサーバは、ステップ３２２から３２４に記載するように、ＥＡＰ−ＳｕｃｃｅｓｓメッセージをＭＳに送信する。このとき、ＡＡＡサーバは、メッセージの中にＭＳＫを含んでいるべきである。

ＭＳがＩＰネットワークに接続できるように、前の諸ステップにおいて基本的なアクセス認証手順を正常に完了した後、ＭＳはステップ３２５においてＷｉＭＡＸ認証手順を行う。その後、ＷｉＭＡＸユーザがＩＭＳ加入者でもある場合、ＭＳは次の諸ステップでＩＭＳ登録手順を行う。

ステップ３２６では、Ｐ−ＣＳＣＦ発見手順の後に、ＭＳがＢＳを通じてＡＳＮ ＧＷにパラメータｉｍｐｉと共にＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを送信する。ＡＳＮ ＧＷは、ＷｉＭＡＸの基本的なアクセス認証手順後に、データパケットを送信するＭＳのＩＭＳＩ（ユーザアイデンティティ）値ｉｍｓｉを識別することができることに注意されたい。ＡＳＮ ＧＷは、図３に示すようにＭＳのＩＭＳＩ値ｉｍｓｉを取り出する。その後、ＡＳＮ ＧＷの中のＳＩＰ ＡＬＧがＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージの中にＭＳのＩＭＳＩ値ｉｍｓｉを追加し、これをＣＳＣＦに転送する。ＣＳＣＦは、その後この（ｉｍｓｉ，ｉｍｐｉ）ペアをＭＳレコードの中に格納する。

このＣＳＣＦには、このＭＳ用のＡＶがないと仮定する。ＣＳＣＦは、パラメータｉｍｐｉと共にＣｘ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ（マルチメディア認証要求）メッセージをＨＳＳに送信することによって、ステップ３２７において認証ベクトル配信手順を呼び出す。ステップ３２８では、ＨＳＳが、受信したｉｍｐｉをインデックスとして使用してＭＳのレコード（長期セキュリティキーｋ、および認証関数を含む）を取り出し、ＡＶの順序付けられた配列を生成する。ＨＳＳは、このＡＶ配列をＣｘ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｎｓｗｅｒ（マルチメディア認証応答）メッセージを通じてＣＳＣＦに送信する。ＣＳＣＦがすでにこのＡＶ配列を有する場合、ステップ３２７および３２８は省略される。

ステップ３２９では、ＣＳＣＦはパラメータｉｍｐｉと共にＨＳＳへＣｘ Ｓｅｒｖｅｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ（サーバ割当て要求）メッセージを送信する。ＨＳＳは受信したｉｍｐｉをインデックスとして使用して、ＭＳのｉｍｓｉを取り出する。ＨＳＳから取り出されたＩＭＳＩ値は、ＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）と示される。ＨＳＳはＣＳＣＦ名を格納し、ステップ３３０において（パラメータＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）と共に）Ｃｘ Ｓｅｒｖｅｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ＡｎｓｗｅｒをＣＳＣＦに送信する。

ステップ３３１では、ＣＳＣＦは（ＣＳＣＦがステップ３２６で格納する）ＩＭＳＩ値ｉｍｓｉとＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）が同じものであるかどうかを調べる。同じものである場合、Ｓ−ＣＳＣＦは次の未使用のＡＶを選択し、ＡＶのＲＡＮＤ、ＣＫ、およびＩＫパラメータと共にＳＩＰ ２００ ＯｋメッセージをＰ−ＣＳＣＦに送信し、Ｐ−ＣＳＣＦはＣＫおよびＩＫを格納して、これらを取り除いた後、ＳＩＰ ２００ ＯＫメッセージの残りをＭＳに転送する。ｉｍｓｉおよびＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）が異なる場合、この登録は不正であることを意味する。この２００ ＯＫ ＳＩＰメッセージを受信すると、ＭＳはｋおよび受信したＲＡＮＤに基づいてセッションキーＣＫおよびＩＫを計算する。その後、ＩＫに基づいてＭＳとＰ−ＣＳＣＦとの間でセキュリティアソシエーションが構築される。

ＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ認証の既存の解決法は、図１に示すように、通常の「ツーパス」認証手順であり、これは上記の「ワンパス」認証手順よりも多くのネットワークトラフィックをもたらす。しかしながら、この「ツーパス」認証手順のいくつかのステップは全く同じであることを、図１および図３から観察することができる。図１に返ると、ツーパスＷｉＭＡＸおよびＩＭＳ手順の諸ステップは、次のように詳細に説明される。図１のステップ１０１から１２５は、図３のステップ３０１から３２５と同じものであり、これらは初期ネットワーク進入、ＷｉＭＡＸアクセスネットワーク認証、およびＩＰ−ＣＡＮセッション確立の手順からなる。

Ｐ−ＣＳＣＦ発見手順後に、ＭＳは、ステップ１２６においてＷｉＭＡＸ ＩＰ−ＣＡＮを通じてパラメータｉｍｐｉと一緒にＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージをＣＳＣＦに送信する。ＣＳＣＦにＭＳ用のＡＶがない場合、ＣＳＣＦは、ステップ１２７においてパラメータｉｍｐｉと一緒にＣｘ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＨＳＳに送信することによって、認証ベクトル配信手順を呼び出す。その後ＨＳＳは、ｉｍｐｉを使用してＭＳのレコードを取り出し、ＡＶの順序付けられた配列を生成する。ＨＳＳは、ステップ１２８においてＣｘ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ａｎｓｗｅｒメッセージを通じてＡＶ配列をＣＳＣＦに送信する。ＣＳＣＦがすでにＡＶ配列を有する場合、ステップ１２７および１２８は省略される。

ステップ１２９では、ＣＳＣＦは、順序付けられたＡＶ配列から次の未使用の認証ベクトル（ＲＡＮＤ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＩＫ、ＣＫを含む）を選択し、ＳＩＰ ４０１ Ｕｎａｕｔｈｏｒｉｚｅｄメッセージを通じてＭＳにパラメータＲＡＮＤおよびＡＵＴＮを送信する。ＭＳは、受信したＡＵＴＮが受け入れ可能であるかどうか調べる。受け入れ可能である場合、ＭＳは応答ＲＥＳを生成し、セッションキーＣＫおよびＩＫを計算する。その後、ＭＳとＰ−ＣＳＣＦ間のセキュリティアソシエーションが構築される。次にＭＳは、ステップ１３０においてＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを通じてＣＳＣＦにＲＥＳを返信する。

ＣＳＣＦは、受信したＲＥＳをＸＲＥＳと比較する。これらが一致する場合、認証およびキー一致のやりとりは正常に完了する。ＣＳＣＦはその後、ステップ１３１においてＣｘ Ｓｅｒｖｅｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＨＳＳに送信する。このＳｅｒｅｖｅｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔを受信すると、ＨＳＳはＣＳＣＦ名を格納し、ステップ１３２においてＣｘ Ｓｅｒｖｅｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ＡｎｓｗｅｒメッセージをＣＳＣＦに返信する。その後ＣＳＣＦは、ステップ１３３においてＩＰ−ＣＡＮを通じてＭＳにＳＩＰ ２００ ＯＫメッセージを送信し、ＩＭＳ登録手順が完了する。

表１は、図３に示すワンパス認証手順および図１に示すツーパス認証手順で行われる諸ステップを比較している。

ＭＳとＣＳＣＦとの間の予想されるＳＩＰメッセージ配信コスト（ネットワーク送信コスト）が１単位であり、ＣＳＣＦとＨＳＳとの間の予想されるＣｘメッセージ配信コストがβ単位であると仮定する。次の２つの理由から、β＜１であることが予想される。
・ＣＳＣＦおよびＨＳＳは、ＩＰネットワークを通じてＣｘメッセージを交換する。一方、ＭＳとＣＳＣＦとの間のＳＩＰ通信は、ＩＰネットワークのオーバーヘッドの他に、ＷｉＭＡＸコアネットワークおよび無線ネットワークを含んでいる。
・ＣＳＣＦおよびＨＳＳは、通常同じ場所に位置しているが、ＭＳは離れた場所にある可能性がある。

ワンパス認証手順において、ＨＳＳからＣＳＣＦへの認証ベクトルの配信（図３のステップ３２７および３２８）が行われる場合、予想されるＩＭＳ登録コストＣ_１，１は次のように表される。
Ｃ_１，１＝２＋４β （１）

認証ベクトルの配信がワンパス認証手順において行われない場合、予想されるＩＭＳ登録コストＣ_１，２は次のように表される。
Ｃ_１，２＝２＋２β （２）

ＩＭＳ登録は、定期的に行われる。ワンパス認証手順のステップ３２７および３２８では、大きさｎ（ただしｎ≧１）のＡＶ配列がＨＳＳからＣＳＣＦに送信される。したがって、ｎ個のＩＭＳ登録のうちの１つが、ステップ３２７および３２８の実行を招く。したがって、式（１）および（２）から、ワンパス認証手順の予想されるＩＭＳ登録コストＣ_１は、次のようになる。

ツーパス認証手順において、認証ベクトルの配信（図１のステップ１２７および１２８）が行われる場合、予想されるＩＭＳ登録コストＣ_２，１は次のように表される。
Ｃ_２，１＝４＋４β （４）

認証ベクトルの配信がツーパス認証手順において行われない場合、予想されるＩＭＳ登録コストＣ_２，２は次のように表される。
Ｃ_２，２＝４＋２β （５）

ワンパス認証手順と同様に、ｎ個のＩＭＳ登録のうちの１つが、ツーパス認証手順のステップ１２７および１２８の実行を招く。したがって、式（４）および（５）から、ツーパス認証手順の予想されるＩＭＳ登録コストＣ_２は、次のようになる。

式（３）および（６）から、ツーパス認証手順と比べたワンパス認証手順のトラフィックコストの節約Ｓは、次のようになる。

上記の分析から、本発明の一実施形態により、ツーパス認証手順に比べたワンパス認証手順のトラフィックコストの節約を表す図が図４に提供されている。図４は、ユーザがＷｉＭＡＸネットワークを介してＩＭＳネットワークにアクセスしたいと要求することを例として挙げ、式（７）に基づいてｎおよびβの関数としてＳをグラフ化している。この図は、ツーバス認証手順と比べて提案するワンパス認証手順が、ＩＭＳ登録／認証によって生成されるネットワークトラフィックの最大５０％、少なくとも２５％を節約することができることを示している。

図５は、本発明の一実施形態によるワンパス認証機構を示す概略的なフロー図である。このワンパス認証機構では、第１のネットワークおよび第２のネットワークが同じ認証キーＫおよび認証関数を共有すると仮定し、異なるネットワークに対してあるユーザに割り当てられるそれぞれのユーザアイデンティティは、このような認証キーＫおよび認証関数と関連していると仮定する。認証キーＫおよび認証関数は、ゆえにそれぞれのネットワークの対応するユーザアイデンティティによって捜し出されることが可能である。したがって、ユーザによって提供されるユーザアイデンティティが、第１および第２のネットワークに対してそれぞれに認証データベースに事前に格納されたユーザアイデンティティと一致する場合、これらのユーザアイデンティティは同じ認証キーＫおよび認証関数をサポートする。この機構を用いると、ユーザが第１のネットワークへ登録したいと要求し、さらに第１のネットワークを介して第２のネットワークにアクセスすることを希望する場合、第１のネットワークにおいてこのユーザの認証が正常であるとき、第２のネットワークにおいて追加の認証を行う必要がない。これは、第２のネットワークにおける認証は、第２のネットワークのための登録手順で暗黙的に行われることが可能であるからである。次の段落では、本発明のワンパス認証手順を通して第２のネットワークが正しくユーザを認証することができ、このユーザが正しく第２のネットワークを認証することができることを正式に証明する。

図２に示すＷｉＭＡＸ−ＩＭＳアーキテクチャを考えると、すべてのＭＳが、属性ＩＭＳＩ、ＩＭＰＩ、および長期事前共有秘密キーＫを保持している。ＩＭＳＩ＝ｉｍｓｉ、ＩＭＰＩ＝ｉｍｐｉ、およびＫ＝ｋであるＭＳ２０９のようなＭＳがあるとする。説明を簡単にするために、これらのパラメータは、ＭＳにおいて集合Ｒ_ＭＳ＝｛ｉｍｓｉ，ｉｍｐｉ，ｋ｝にグループ分けされると仮定する。関数ＩＭＳＩ_ＭＳ、ＩＭＰＩ_ＭＳ、およびＫ_ＭＳを任意のｘ∈Ｒ_ＭＳに対して以下のように定義する。
ＩＭＳＩ_ＭＳ（Ｘ）＝ｉｍｓｉ、ただしｉｍｓｉはＲ_ＭＳにおけるＩＭＳＩ値である。 （８）
ＩＭＰＩ_ＭＳ（ｘ）＝ｉｍｐｉ、ただしｉｍｐｉはＲ_ＭＳにおけるＩＭＰＩ値である。 （９）
Ｋ_ＭＳ（ｘ）＝ｋ、ただしｋはＲ_ＭＳにおけるＫ値である。 （１０）

同様に、図２に示すアーキテクチャのすべてのＭＳについて、ＨＳＳ２０１は、ＭＳの属性ＩＭＳＩ、ＩＭＰＩ、およびＫからなるレコードＲ_ＨＳＳを保持している。すなわち、
Ｒ_ＨＳＳ＝｛ｉｍｓｉ，ｉｍｐｉ，ｋ｝＝Ｒ_ＭＳである。

また、関数ＩＭＳＩ_ＨＳＳ、ＩＭＰＩ_ＨＳＳ、およびＫ_ＨＳＳを任意のｘ∈Ｒ_ＨＳＳに対して次のように定義する。
ＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｘ）＝ｉｍｓｉ、ただしｉｍｓｉはＲ_ＨＳＳにおけるＩＭＳＩ値である。 （１１）
ＩＭＰＩ_ＨＳＳ（ｘ）＝ｉｍｐｉ、ただしｉｍｐｉはＲ_ＨＳＳにおけるＩＭＰＩ値である。 （１２）
Ｋ_ＨＳＳ（ｘ）＝ｋ、ただしｋはＲ_ＨＳＳにおけるＫ値である。 （１３）

本発明で使用されるＡＫＡ認証機構は、３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ；３Ｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」に記載されている。これは、ユーザによる相互認証、およびＭＳとＨＳＳの間で共有される長期秘密キーＫの知識を示すネットワークを実現する。図２に示すＷｉＭＡＸ−ＩＭＳインターワーキングネットワークアーキテクチャについては、ＷｉＭＡＸネットワークレベルとＩＭＳネットワークレベルでの相互認証は、次の定理に基づいている。

定理１：ＭＳは正規のＷｉＭＡＸユーザであって、Ｋ_ＭＳ（ｉｍｓｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｓｉ）である場合、ＷｉＭＡＸネットワークを正常に認証する。また、相互認証がＷｉＭＡＸネットワークレベルで正常に完了される場合、Ｋ_ＭＳ（ｉｍｓｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｓｉ）であることは明らかである。

定理２：ＭＳは、正規のＩＭＳユーザであって、Ｋ_ＭＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）である場合、ＩＭＳネットワークを正常に認証する。

次に、ワンパス認証手順（図３に示す）が、ＩＭＳレベルでＭＳとネットワークとの間で相互認証を達成することができることを証明する（すなわち、ワンパス認証手順は、定理２によりＫ_ＭＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）であるかどうか調べることができる）。

図３のワンパス認証手順では、ステップ３０１−３２５において相互認証が正常に完了されるとき、定理１に基づいて、次のように結論付けることができる。
Ｋ_ＭＳ（ｉｍｓｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｓｉ） （１４）

図３のステップ３２６では、ＩＭＰＩ値ｉｍｐｉおよび秘密キーｋを有するＭＳは、ＩＭＳＩ値がｉｍｓｉである、すなわちＲ_ＭＳ＝｛ｉｍｓｉ，ｉｍｐｉ，ｋ｝であることを求める。（９）および（１０）から、これは次のように結論付けられることが可能である。
ＩＭＰＩ_ＭＳ（ｉｍｓｉ）＝ＩＭＰＩ_ＭＳ（ｋ）＝ｉｍｐｉ （１５）
Ｋ_ＭＳ（ｉｍｓｉ）＝Ｋ_ＭＳ（ｉｍｐｉ） （１６）

ステップ３３０から３３１まで、ＨＳＳはＩＭＰＩをＩＭＳＩ値ＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）にマップし、ＣＳＣＦは、次のことを確認する。
ＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）＝ｉｍｓｉ （１７）

ｉｍｐｉ∈Ｒ_ＨＳＳおよびＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）∈Ｒ_ＨＳＳであることに注意されたい。（１３）から、次のように結論付けられることが可能である。
Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ＩＭＳＩ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）） （１８）

（１７）および（１８）から、次のように結論付けられることが可能である。
Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｓｉ） （１９）

（１９）および（１４）から、次のように結論付けられることが可能である。
Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＭＳ（ｉｍｓｉ） （２０）

（２０）および（１６）から、次のように結論付けられることが可能である。
Ｋ_ＨＳＳ（ｉｍｐｉ）＝Ｋ_ＭＳ（ｉｍｐｉ） （２１）

（２１）から、また定理２に基づいて、図３に示すワンパス認証手順は、ＭＳが正規のＩＭＳユーザであること、およびＩＭＳネットワークはＭＳによって正常に認証されること、すなわちワンパス認証手順がＩＭＳレベルにおいてＭＳとネットワークとの間で相互認証を実現することを検証すると結論付けられることが可能である。

上記の分析に照らして、本発明によるワンパス認証機構は、ユーザがＷｉＭＡＸ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＷＬＡＮなどのような別のネットワークを介してＩＭＳのようなネットワークの中のサービスおよびアプリケーションにアクセスしたいと要求する他のインターワーキングの解決法にも適用できる。２つのネットワークが同じ認証キーおよび認証アルゴリズム／関数を共有し、異なるネットワークにおいてユーザに割り当てられたそれぞれのユーザアイデンティティがこのような認証キーおよび認証アルゴリズム／関数と関連していると仮定すると、本発明の認証プロセスは、ステップ５０２に示すように、ユーザから第１のネットワークへの登録要求を受信することによって始まる。その後、第１のネットワークは、ステップ５０４においてユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティを取得して格納することができ、この第１のユーザアイデンティティは、第１のネットワークで使用するためにネットワーク事業者によってユーザに割り当てられ、またＨＳＳ２０１のような認証データベースに格納される。第１のユーザアイデンティティに基づき、ユーザと第１のネットワークとの間の認証一致により、関連する認証キーおよび関数を用いて、ステップ５０６で認証が行われる。ステップ５０８において認証が正常である場合、ユーザはステップ５１０において第１のネットワークの登録を完了する。そうでない場合、登録が不正であることを意味し、プロセスは終了する。

このユーザが第１のネットワークを介してアクセス可能である第２のネットワークの加入者でもある場合、ユーザは登録要求を第２のネットワークに送信することができる。ステップ５１２では、ユーザが第２のネットワークに登録したいと要求する場合、プロセスはステップ５１４へと続き、ユーザによって提供された（ステップ５０４で格納された）第１のユーザアイデンティティを追加することによって登録要求はインターセプトされ、変更される。ステップ５１６では、登録のためにユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティが使用されて、ユーザに割り当てられたときに認証データベースの中に事前に格納されている第１のユーザアイデンティティを取り出する。ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティ（すなわち、ステップ５０４で格納された第１のユーザアイデンティティ）が、認証データベースの中に事前に格納された第１のユーザアイデンティティに一致するかどうかに関して判定が行われる。ステップ５１８では、ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティが事前に格納された第１のユーザアイデンティティと一致する場合、ステップ５２０においてユーザと第２のネットワークとの間の認証一致に基づいて、ユーザと第２のネットワークとの間のセキュリティアソシエーションが構築される。そうでない場合、登録は不正であることを意味し、プロセスは終了する。

本発明の特定の実施形態についての前述の説明は、例示および説明の目的で提示した。これらは、包括的であること、または開示した厳密な形式に本発明を限定することを意図しておらず、上記の教示に照らして多くの変更形態および変形形態が可能であることは明らかである。本発明の原理およびその実際の応用を最も良く説明し、それによって当業者が本発明および様々な実施形態を、検討される特定の利用に適合する様々な変更形態と共に最も良く利用できるように、諸実施形態が選択され、記載された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義されるものとする。

Claims (15)

1. 複数の異種のネットワークに対してユーザを認証するためのワンパス認証システムにおいて実行される方法であって、
   第１のネットワーク用の第１のユーザアイデンティティおよび第２のネットワーク用の第２のユーザアイデンティティは、認証データベースに格納された、１つの認証キーおよび認証アルゴリズムに関連づけられており、
   第１の認証サーバにより実行される、第１のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、第１のネットワーク用の第１のユーザアイデンティティと関連する認証データベースに格納された認証キーおよび認証アルゴリズムに基づいてユーザを認証するステップと、認証が正常である場合、
   第２の認証サーバにより実行される、第２のユーザアイデンティティを含む第２のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、該要求内でユーザによって提供された第２のネットワークの第２のユーザアイデンティティに基づいて認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティを、前記第１の認証サーバによる認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと比較するステップと、
   第２の認証サーバにより実行される、認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティが、前記第１の認証サーバによる認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと一致する場合、ユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築するステップと
   を含む、方法。
2. ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを含んでいる、第２のネットワークに登録したいというユーザの要求をインターセプトするステップと、
   要求を転送する前に、認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティを追加することによって要求を変更するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 認証キーおよび認証アルゴリズムに基づいてユーザを認証するステップが、
   ユーザの第１の認証パラメータを選択することと、
   ユーザと第１のネットワークとの間の第１の認証のために、第１の認証パラメータに基づいて検証を行うことと、
   検証を正常に行った後に、ユーザに対して第１のネットワークの登録手順を行うこと
   を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 第１の認証のための認証キーおよび認証アルゴリズムは、ユーザと第２のネットワークとの間の第２の認証のための認証キーおよび認証アルゴリズムと同一である、請求項３に記載の方法。
5. 利用できる未使用の認証パラメータがない場合には、ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティを通して認証データベースから取り出された、少なくとも認証キーおよび認証アルゴリズムを含んでいるユーザのレコードに基づいて第１の認証パラメータを生成することをさらに含む、請求項３または４に記載の方法。
6. ユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築することが、ユーザと第２のネットワークのセッションキー（ＣＫおよびＩＫ）である第２の認証パラメータに基づいている、請求項４または５に記載の方法。
7. ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを通して認証データベースから取り出された、少なくとも認証キーおよび認証アルゴリズムを含んでいるユーザのレコードに基づいて第２の認証パラメータを生成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 第１のネットワークがＷｉＭＡＸネットワークであり、第２のネットワークがＩＭＳネットワークである、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 複数の異種のネットワークに対してユーザを認証するためのワンパス認証システムであって、
   第１のネットワーク用の第１のユーザアイデンティティ、第２のネットワーク用の第２のユーザアイデンティティ、ならびに第１および第２のユーザアイデンティティと関連する認証キーおよび認証アルゴリズムを格納する認証データベースと、
   第１のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて認証キーおよび認証アルゴリズムに基づいてユーザを認証するように構成された第１の認証サーバと、
   第２のネットワークに登録したいというユーザの要求に応じて、ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを通して認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティを、前記第１の認証サーバによる認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと比較し、前記認証データベースから取り出された第１のユーザアイデンティティが、前記第１の認証サーバによる認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティと一致する場合、ユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築するように構成された第２の認証サーバと
   を含む、システム。
10. 第１および第２の認証サーバに接続されたアクセスゲートウェイをさらに含み、アクセスゲートウェイが、
    ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを含んでいる、第２のネットワークに登録したいというユーザの要求をインターセプトし、
    要求を転送する前に、認証時にユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティを追加することによって要求を変更する
    ように構成された、請求項９に記載のシステム。
11. 第１の認証サーバがさらに、
    ユーザの第１の認証パラメータを選択し、
    ユーザと第１のネットワークとの間の第１の認証のために、第１の認証パラメータに基づいて検証を行い、
    検証を正常に行った後に、ユーザに対して第１のネットワークの登録手順を行う
    ように構成された、請求項９または１０に記載のシステム。
12. 第１の認証のための認証キーおよび認証アルゴリズムは、ユーザと第２のネットワークとの間の第２の認証のための認証キーおよび認証アルゴリズムと同一である、請求項１１に記載のシステム。
13. 利用できる未使用の認証パラメータがない場合には、第１の認証サーバがさらに、認証データベースから第１の認証パラメータにアクセスするように構成され、認証データベースがさらに、
    ユーザによって提供された第１のユーザアイデンティティを通して、少なくとも認証キーおよび認証アルゴリズムを含んでいるユーザのレコードを取り出し、
    ユーザのレコードに基づいて第１の認証パラメータを生成する
    ように構成された、請求項１１または１２に記載のシステム。
14. 第２の認証サーバがさらに、ユーザと第２のネットワークのセッションキー（ＣＫおよびＩＫ）である第２の認証パラメータに基づいてユーザと第２のネットワークとの間でセキュリティアソシエーションを構築するように構成された、請求項１２または１３に記載のシステム。
15. 第２の認証サーバがさらに、認証データベースから第２の認証パラメータにアクセスするように構成され、認証データベースがさらに、
    ユーザによって提供された第２のユーザアイデンティティを通して、少なくとも認証キーおよび認証アルゴリズムを含んでいるユーザのレコードを取り出し、
    ユーザのレコードに基づいて第２の認証パラメータを生成する
    ように構成された、請求項１４に記載のシステム。

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