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KR101137340B1 - 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법 - Google Patents

릴레이 스테이션의 보안 제공 방법 Download PDF

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KR101137340B1
KR101137340B1 KR1020050097905A KR20050097905A KR101137340B1 KR 101137340 B1 KR101137340 B1 KR 101137340B1 KR 1020050097905 A KR1020050097905 A KR 1020050097905A KR 20050097905 A KR20050097905 A KR 20050097905A KR 101137340 B1 KR101137340 B1 KR 101137340B1
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Abstract

본 발명은 기지국과 이동국간의 신호 전송을 중계하는 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 인증 프로토콜(Authentication Protocol)을 이용하여, 인증 서버로부터 상기 릴레이 스테이션 인증(Authentication)을 수행하는 단계와, 상기 인증 서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하는 단계와, 상기 수신된 마스터 키로부터, 인증 키(Authentication Key)를 유도하는 단계와, 상기 유도된 인증키를 이용하여 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하는 단계 및 상기 유도된 메시지 인증 코드 키를 이용하여 이동국과 기지국 사이에 송수신 되는 신호를 중계하는 단계를 포함하여 이루어지는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법에 관한 것으로, 중계되는 데이터가 안전하게 전달될 수 있는 효과가 있다.
광대역 무선접속 시스템, 릴레이 스테이션, 인증 키

Description

릴레이 스테이션의 보안 제공 방법{Method of Providing Security for Relay Station}
도 1 은 광대역 무선접속 시스템에 적용되는 보안 부계층(Security Sublayer)를 나타낸 일실시예 구조도.
도 2 는 릴레이 스테이션(Relay Station)을 이용한 통신 수행 방법을 나타낸 일실시예 설명도.
도 3 은 릴레이 스테이션의 동작을 나타낸 일실시예 설명도.
도 4 는 광대역 무선접속 시스템에 적용되는 이동국 인증 절차를 나타낸 일실시예 흐름도.
도 5 는 고정식/임시 고정식 릴레이 스테이션의 네트워크 등록절차 및 중계 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 6 은 이동식 릴레이 스테이션의 네트워크 등록절차 및 중계 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
본 발명은 광대역 무선접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적 용되는 보안 제공 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 이동국과 기지국 사이에서 신호를 중계하는 릴레이 스테이션의 보안을 제공하는 방법에 관한 것이다.
도 1 은 광대역 무선접속 시스템에 적용되는 보안 부계층(Security Sublayer)를 나타낸 일실시예 구조도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 광대역 무선접속 시스템에서는 프라이버시 및 키 관리(Privacy and Key Management; 이하 'PKM') 프로토콜을 이용하여, 보안 요구 사항인 인증(Authentication), 데이터의 기밀성(privacy), 데이터의 무결성(integrity)을 제공한다.
인증 절차는 이동국이 망에 진입하는 경우 인증 키(Authentication Key)의 유효성 갱신을 통해 수행되며, 이동국이 핸드오버를 수행하는 경우에는, RSA(Rivest, Shamir, Adleman) 방식 또는 확장성 인증 프로토콜(EAP; Extensible Authentication Protocol)방식의 인증 프로토콜을 이용하여 수행될 수 있다.
이동국과 기지국 사이에 데이터의 기밀성 및 데이터의 무결성을 보장하기 위해 보안 연계(Security Association; SA)가 설정된다. 상기 SA 는 기지국과 이동국 사이에서, 사용자 데이터 전송 시 데이터 암호화(encryption) 및 무결성(integrity) 보장을 위해 사용되는 데이터 암호화 키와 초기화 벡터 등의 크립토 그래피 스위트(Cryptographic Suite)를 포함한다. 또한, PKM 프로토콜은 재인증을 통한 인증 키 갱신 절차와 암호화 키 갱신 절차 등을 정의함으로써, 합법적이지 않은 사용자에 의한 리플레이 공격(replay attack) 등의 위협으로부터 보호될 수 있도록 한다.
도 2 는 릴레이 스테이션(Relay Station)을 이용한 통신 수행 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 서비스 영역(coverage) 확장 및 데이터 처리량(throughput) 개선을 위해 릴레이 스테이션을 사용할 수 있다. 즉, 이동국과 기지국 사이에 릴레이 스테이션이 중계 역할을 함으로써, 서비스 영역이 확장되거나, 보다 높은 데이터 처리량을 제공할 수 있다. 릴레이 스테이션을 포함하는 네트워크는 릴레이 되는 데이터 경로의 종착점을 기지국으로 하는 트리(Tree) 구조를 가진다. 한편, 기존의 점대다(Point to Multi-Point : 이하 'PMP') 방식과 호환될 수 있으며, 릴레이 방식과 PMP 방식은 서로 동일한 주파수 대역을 사용하거나 또는 인접한 다른 주파수를 사용할 수 있다. 릴레이 스테이션은 고정식 릴레이 스테이션(Fixed Relay Station), 임시 고정식 릴레이 스테이션(Nomadic Relay Station), 이동식 릴레이 스테이션(Mobile Relay Station)을 포함한다.
도 3 은 릴레이 스테이션의 동작을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 릴레이 스테이션은 데이터 처리량(throughput) 향상을 위한 릴레이 스테이션(32) 및 서비스 영역(Service Coverage) 확장을 위한 릴레이 스테이션(34)를 포함한다.
데이터 처리량(throughput) 향상을 위한 릴레이 스테이션(32)은 이동국(33)과 기지국(31)간에 교환되는 사용자 데이터를 중계한다. 한편, 기지국(31)으로부터 방송(Broadcasting) 형태로 전송되는 제어 메시지 또는 이동국(33)으로부터 전송되는 상향링크 제어 메시지는 기지국(31)과 이동국(33)간에 직접 송수신된다.
서비스 영역(Service Coverage) 확장을 위한 릴레이 스테이션(34)은 이동국(35)과 기지국(31)간에 교환되는 사용자 데이터 뿐 아니라, 기지국(31)으로부터 방 송(Broadcasting) 형태로 전송되는 제어 메시지 및 이동국(35)으로부터 전송되는 상향링크 제어 메시지를 중계한다.
따라서, 릴레이 스테이션을 이용하여 중계되는 데이터는 단말과 기지국이 직접 주고 받는 경우보다 1 프레임 이상 지연이 발생할 수 있다. 한편, 릴레이 스테이션은 데이터가 중계되는 이동국과의 채널 상황에 따른 변조 및 코딩 방식을 적용하여 데이터를 전송함으로써, 전체적인 데이터 처리량(Throughput)을 높일 수 있게 된다.
광대역 무선접속 시스템에 있어서, 보안(Security)을 위해 이동국과 기지국간 링크 계층(Link Layer)에서의 인증 및 데이터 암호화 과정을 제공할 수 있다. 상기 광대역 무선접속 시스템에서 릴레이 스테이션은 기지국과 이동국간의 데이터를 중계할 뿐 아니라, 릴레이 스테이션과 통신을 수행하는 이동국 리스트 제어를 위해 릴레이 스테이션과 기지국 사이 및 릴레이 스테이션과 각 이동국 사이에 필요한 시그널링 절차가 제공될 수 있다. 또한, 이동국이 핸드오버를 수행하는 경우, 릴레이 스테이션이 관여할 수도 있다.
상기와 같이, 기지국 또는 릴레이 스테이션과 이동국간의 맥 계층에서 제어 시그널링을 정의하고, 릴레이 스테이션에 의해 중계되는 데이터의 코딩 및 변조 제어를 수행하기 위해서, 릴레이 스테이션에 대한 인증 절차가 필요하다. 그러나, 종래 기술에 따르면, 릴레이 스테이션에 대한 인증 및 보안 관련 절차가 제공되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은, 릴레이 스테이션을 구비한 광대역 무선접속 시스템에 있어서, 릴레이 스테이션에 대한 보안 제공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국과 이동국간의 신호 전송을 중계하는 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 상기 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법에 있어서, 인증 프로토콜(Authentication Protocol)을 이용하여, 인증 서버로부터 상기 릴레이 스테이션 인증(Authentication)을 수행하는 단계와, 상기 인증 서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하는 단계와, 상기 수신된 마스터 키로부터, 인증 키(Authentication Key)를 유도하는 단계와, 상기 유도된 인증키를 이용하여 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하는 단계 및 상기 유도된 메시지 인증 코드 키를 이용하여 이동국과 기지국 사이에 송수신 되는 신호를 중계하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명은 기지국과 이동국간의 신호 전송을 중계하는 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 상기 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법에 있어서, 인증 서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하는 단계와, 상기 수신된 마스터 키로부터, 인증 키(Authentication Key)를 유도하는 단계와, 릴레이 스테이션에 의해 중계되는 이동국의 리스트를 생성하는 단계와, 상기 이동국 리스트를 상기 릴레이 스테이션에 전송하는 단계 및 상기 인증 키를 이용하여 상기 릴레이 스테이션과 상향 및 하향링크 신호를 송수신 하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 4 는 광대역 무선접속 시스템에 적용되는 이동국 인증 절차를 나타낸 일실시예 흐름도이다. 도 4 를 참조하면, 이동국이 네트워크에 등록하기 위해서 하향 채널을 검색하고, 기지국과의 상/하향 동기를 획득한다(S41). 이때, 이동국은 레인징을 수행함으로써 상향링크 전송 파라미터를 조정하고, 기지국과 인증 방식, 데이터 암호화 알고리즘, 데이터 무결성 알고리즘, 메시지 인증 방법 등과 같은 보안 관련 기본 성능에 대한 협상을 수행한다.
이동국은 기지국, 인증 서버와 확장성 인증 프로토콜(Extensible Authentication Protocol; 이하 'EAP')와 같은 인증 프로토콜을 통해 인증 절차를 수행한다(S42). 이동국 인증이 완료되면, 이동국은 인증서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신한다(S43).
한편, 기지국은 인증서버로부터 이동국에 대한 마스터 키(Master Key)를 수신하며(S44), 이동국과 기지국은 상기 수신된 마스터 키(Master Key)로부터 인증키(Authentication Key)를 생성한다. 이동국과 기지국은 상기 생성된 인증 키를 이용하여 매체 접속 제어(Media Access Control) 관리 메시지 무결성을 위한 메시지 인증 코드(Message Authentication Code) 키(Key)를 생성하고, 트래픽 암호화 키(Traffic Encryption Key; 이하 'TEK')를 암호화하기 위한 키 암호화 키(Key Encryption Key; 이하 'KEK')를 생성한다. 그리고, 이동국과 기지국은 3 웨이 핸드쉐이크(3 way handshake)를 수행함으로써 인증키의 유효성을 시험하고, 상호간의 인증을 수행한다(S45).
이동국은 기지국과 보안 연계(Security Association)를 설정함으로써, 사용자 데이터 전달을 위한 데이터 암호화 및 무결성 알고리즘, 트래픽 키 암호화 알고리즘 등을 결정하고, 기지국으로부터 실제로 사용자 데이터 암호화를 위한 TEK 를 수신한다(S46). 이동국은 보안관련 절차를 완료한 후, 필요한 네트워크 등록 절차를 수행한다.
이하에서는 릴레이 스테이션의 네트워킹 방법을 설명한다. 먼저, 릴레이 스테이션은 기지국과 통신을 수행하기 위해 네트워크 등록 절차 또는 핸드오버 절차를 수행한다. 그리고, 릴레이 스테이션은 상기 네트워크 등록 절차 또는 핸드오버 절차 수행 과정에서 인증서버로부터 릴레이 스테이션 인증을 위한 인증 절차를 수행한다.
상기 인증 절차를 통해 인증 서버로부터 부여 받은 인증 키로부터 기지국과 릴레이 스테이션이 서로 주고 받는 매체 접속 제어(Media Access Control) 관리 메시지의 무결성을 보장하는 메시지 인증 코드(Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하고 이를 통해 릴레이 스테이션과 기지국 간의 제어 시그널링의 무결성을 보장한다.
릴레이 스테이션은 이동국과 기지국 간의 메시지 및 데이터를 중계하는 역할을 수행하지만, 릴레이 스테이션과 기지국 또는 릴레이 스테이션과 이동국 사이에 별도의 SA 를 설정하지는 않는다. 따라서, 릴레이 스테이션은 이동국 또는 기지국으로부터 수신하는 암호화된 매체 접속 제어(MAC) 프로토콜 데이터 유닛(PDU; Protocol Data Unit)에 대하여 별도의 데이터 암호화 또는 복호화를 수행하지 않고 기지국 혹은 이동국에 전송한다.
이하에서는 릴레이 스테이션의 형태에 따라, 고정식/임시 고정식과 이동식 릴레이 스테이션에 각각 적용되는 보안 제공 방법을 설명한다. 고정식/임시 고정식 릴레이 스테이션은 네트워크 등록 절차 수행 및 중계를 수행하는 이동국의 리스트 구성, 중계 수행, 릴레이 스테이션의 재인증, 릴레이 스테이션의 네트워크 등록 해제하는 과정에 따라 동작을 수행한다. 한편, 이동식 릴레이 스테이션의 경우, 앞서 설명한 고정식/임시 고정식 릴레이 스테이션에서 수행되는 동작 과정 뿐 아니라, 릴레이 스테이션의 다른 기지국 영역으로 핸드오버를 수행하는 경우, 이에 따른 릴레이 스테이션의 재인증 및 릴레이되는 이동국들에 대한 그룹 핸드오버 과정이 추가적으로 제공될 수 있다.
도 5 는 고정식/임시 고정식 릴레이 스테이션의 네트워크 등록절차 및 중계 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다. 도 5 를 참조하면, 릴레이 스테이션이 기지국과의 통신을 위해서 기지국으로부터 하향링크 프레임 동기를 획득하고, 상/하향링크 맵 메시지와 상/하향링크 채널 정보 메시지를 수신한다(S501). 릴레이 스테이션은 기지국과 레인징 과정을 통해 상향링크 전송 파라미터를 조정한다(S502). 이때 릴레이 스테이션 식별자를 기지국에 전달하며, 기지국은 해당 릴레이 스테이션에게 관리연결식별자(Management Connection ID)를 할당한다. 릴레이 스테이션의 관리 연결식별자를 통해 릴레이 스테이션과 기지국 간의 매체 접속 제어(MAC; Media Access Control) 관리 메시지 교환 및 이동국과 기지국 간의 데이터 중계가 수행될 수 있다.
그리고, 릴레이 스테이션은 기지국과 기본 성능에 대한 협상을 수행하는데, 이때 Relay Station의 Type이 고정식인지, 임시 고정식인지 또는 이동식인지를 협상하고, 인증 방식 및 메시지 인증 코드 방식 등과 같은 보안 관련 기본 성능을 협상한다(S503). 릴레이 스테이션은 기지국 및 인증 서버와 인증 프로토콜을 이용하여 릴레이 스테이션에 대한 인증 절차를 수행한다(S504). 상기 인증 프로토콜의 일례로 확장성 인증 프로토콜(Extensible Authentication Protocol; 이하 'EAP')을 사용할 수 있다.
인증서버로부터 릴레이 스테이션의 인증이 완료되면, 릴레이 스테이션 및 기지국은 인증서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하고(S505), 수신한 마스터 키로부터 인증 키(Authorization Key; 이하 'AK')를 유도하고(S506), 상기 유도된 AK 를 바탕으로 키 유도 함수에 의해 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도한다.
한편, 기지국은 중계가 수행될 이동국의 리스트를 설정하고(S507), 릴레이 스테이션에 중계가 수행될 이동국의 리스트를 전달한다(S508). 이때, 중계가 수행될 이동국 정보는 상향/하향링크 맵 메시지(UL/DL MAP Message)를 이용하여 전송하거나, 다른 매체 접속 제어 (MAC; Media Access Control) 관리 메시지를 통해 릴레이 스테이션에 전송할 수 있다. 또한, 릴레이 스테이션이 매체 접속 제어 (MAC; Media Access Control) 관리 메시지를 이용하여 기지국에 중계가 수행될 이동국의 리스트를 전송할 수도 있다.
릴레이 스테이션은 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하여 중계할 이동국에 전송하고(S509), 이동국으로부터 상향링크 데이터를 수신하여 기지국에 전송한다(S510). 상기 상향 및 하향링크 데이터의 중계기능은 릴레이 스테이션의 인증 키가 기지국과 릴레이 스테이션간에 유효한 기간 동안만 수행된다. 따라서, 릴레이 스테이션의 인증키를 갱신할 필요가 생기면, S504 ~ S506 과정의 인증 절차를 수행한다. 인증 키가 만료될 때까지 릴레이 스테이션이 재인증 절차를 통해 인증 키를 갱신하지 못한 경우에, 기지국은 릴레이 스테이션의 중계를 통하지 않고 이동국과 직접 통신을 수행하게 된다.
상기 실시예는 EAP 기반의 인증 방법을 사용하여 릴레이 스테이션의 인증을 수행하는 경우를 나타내었으나, 인증서 기반 RSA 방식의 인증 방법을 사용하여 릴레이 스테이션의 인증을 수행하는 경우, S504 ~ S506 과정과 S512 ~ S514 과정 대신에 다음과 같은 과정이 포함될 수 있다. 릴레이 스테이션이 기지국에게 X.509 확인서(certificate)가 포함된 인증 요청 메시지를 전달하고, 기지국은 릴레이 스테이션의 인증서를 바탕으로 릴레이 스테이션의 인증을 수행한 후, 인증 키(Authorization Key)가 포함된 인증 응답 메시지를 전달한다. 그리고, 릴레이 스테이션은 기지국으로부터 전달받은 인증 키를 바탕으로 키 유도 함수에 의해 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하고, 이를 사용하여 이후에 기지국과 릴레이 스테이션에 교환되는 관리 메시지의 무결성을 위한 메시지 인증을 수행한다.
도 6 은 이동식 릴레이 스테이션의 네트워크 등록절차 및 중계 과정을 나타 낸 일실시예 흐름도이다. 도 6 을 참조하면, 릴레이 스테이션이 기지국과의 통신을 위해서 기지국으로부터 하향링크 프레임 동기를 획득하고, 상/하향링크 맵 메시지와 상/하향링크 채널 정보 메시지를 수신한다(S601). 릴레이 스테이션은 기지국과 레인징 과정을 통해 상향링크 전송 파라미터를 조정한다(S602). 이때 릴레이 스테이션 식별자를 기지국에 전달하며, 기지국은 해당 릴레이 스테이션에게 관리연결식별자(Management Connection ID)를 할당한다. 릴레이 스테이션의 관리 연결식별자를 통해 릴레이 스테이션과 기지국 간의 매체 접속 제어(MAC; Media Access Control) 관리 메시지 교환 및 이동국과 기지국 간의 데이터 중계가 수행될 수 있다.
그리고, 릴레이 스테이션은 기지국과 기본 성능에 대한 협상을 수행하는데, 이때 Relay Station의 Type이 고정식인지, 임시 고정식인지 또는 이동식인지를 협상하고, 인증 방식 및 메시지 인증 코드 방식 등과 같은 보안 관련 기본 성능을 협상한다(S603). 릴레이 스테이션은 기지국 및 인증 서버와 인증 프로토콜을 이용하여 릴레이 스테이션에 대한 인증 절차를 수행한다(S604). 상기 인증 프로토콜의 일례로 확장성 인증 프로토콜(Extensible Authentication Protocol; 이하 'EAP')을 사용할 수 있다.
인증서버로부터 릴레이 스테이션의 인증이 완료되면, 릴레이 스테이션 및 기지국은 인증서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하고(S605), 수신한 마스터 키로부터 인증 키(Authorization Key; 이하 'AK')를 유도하고(S606), 상기 유도된 AK 를 바탕으로 키 유도 함수에 의해 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도한다.
한편, 기지국은 중계가 수행될 이동국의 리스트를 설정하고(S607), 릴레이 스테이션에 중계가 수행될 이동국의 리스트를 전달한다(S608). 이때, 중계가 수행될 이동국 정보는 상향/하향링크 맵 메시지(UL/DL MAP Message)를 이용하여 전송하거나, 다른 매체 접속 제어 (MAC; Media Access Control) 관리 메시지를 통해 릴레이 스테이션에 전송할 수 있다. 또한, 릴레이 스테이션이 매체 접속 제어 (MAC; Media Access Control) 관리 메시지를 이용하여 기지국에 중계가 수행될 이동국의 리스트를 전송할 수도 있다.
릴레이 스테이션은 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하여 중계할 이동국에 전송하고(S609), 이동국으로부터 상향링크 데이터를 수신하여 기지국에 전송한다(S610). 상기 상향 및 하향링크 데이터의 중계기능은 릴레이 스테이션의 인증 키가 기지국과 릴레이 스테이션간에 유효한 기간 동안만 수행된다. 따라서, 릴레이 스테이션의 인증키를 갱신할 필요가 생기면, S604 ~ S607 과정의 인증 절차를 수행한다. 인증 키가 만료될 때까지 릴레이 스테이션이 재인증 절차를 통해 인증 키를 갱신하지 못한 경우에, 기지국은 릴레이 스테이션의 중계를 통하지 않고 이동국과 직접 통신을 수행하게 된다.
이동식 릴레이 스테이션은 인근 기지국의 신호품질을 측정하여 필요한 경우에는 핸드오버 관련 동작을 수행할 수 있다. 릴레이 스테이션이 핸드오버를 수행할 것으로 결정하면(S611), 릴레이 스테이션은 매체 접속 제어(MAC; Media Access Control) 관리 메시지(MOB_RSHO-REQ)를 이용하여 서비스 제공 기지국(Serving Base Station)에 핸드오버 요청을 한다(S612). 이때, 릴레이 스테이션은 중계가 수행되는 이동국의 핸드오버 요청을 대신 해 주거나, 릴레이 스테이션의 핸드오버 요청을 통해 중계가 수행되는 이동국들의 핸드오버 요청을 수신한 것과 동일하게 동작할 수 있다.
서비스 제공 기지국은 핸드오버 알림과 함께 릴레이 스테이션의 보안 능력(Security Capability) 및 인증 키 컨텍스트를 포함하는 보안(Security) 정보와 중계가 수행되는 이동국들의 보안 및 서비스 컨텍스트 정보를 포함하는 서비스 동작 파라미터를 핸드오버 목적 기지국(Target Base Station)에 전송함으로써, 백본망(Backbone)에 릴레이 스테이션 및 중계되는 이동국들의 핸드오버 정보를 전송한다(S613).
핸드오버 목적 기지국은 백본을 통해 핸드오버 수용 가능 여부 등과 같은 핸드오버 알림에 대한 응답을 서비스 제공 기지국에 전송한다(S614). 서비스 제공 기지국은 핸드오버 목적 기지국 식별자가 포함된 핸드오버 응답 메시지(MOB_BSHO-RSP)를 사용하여 릴레이 스테이션의 핸드오버 요청에 대한 응답을 수행하고(S615), 릴레이 스테이션은 핸드오버 지시 메시지(MOB_RSHO-IND)를 사용하여 핸드오버 목적 기지국으로 핸드오버를 수행한다는 것을 상기 서비스 제공 기지국에 알린다(S616).
서비스 제공 기지국은 릴레이 스테이션에 의해 중계되는 이동국들과 관련된 무선 자원을 해제하고(S617), 레인징 절차를 통해 핸드오버 목적 기지국과 전송 파라미터를 조정하고, 릴레이 스테이션의 관리 연결 식별자 및 보안 관련 파라미터를 갱신한다(S618). 릴레이 스테이션이 핸드오버를 통해 재인증 절차를 수행할 필요가 있는 경우에는, S601~S606 과정을 수행하여 기지국 및 인증 서버와 재인증 절차를 수행한다(S619).
릴레이 스테이션의 핸드오버 수행에 따라 중계되는 이동국들이, 핸드오버 목적 기지국과 관련하여 기본 성능 파라미터, 인증 키 및 데이터 암호화 키 등과 같은 보안(Security) 파라미터, CID 및 QoS 파라미터와 같은 서비스 플로우(Service Flow) 파라미터 등이 갱신될 필요가 있는 경우에는, 기지국으로부터 갱신된 파라미터를 MAC(Media Access Control) 관리 메시지를 통해 수신함으로써 서비스의 연속성이 유지되도록 할 수 있다(S620).
릴레이 스테이션이 핸드오버를 수행함에 따라, 중계되는 이동국이 새로운 기지국에 진입하는 과정에서 이동국에 대한 재인증 절차가 수행될 필요가 있는 경우, 이동국은 인증 서버 및 기지국과 도 4 에 도시된 S42 ~ S46 의 과정을 수행한다.
본 실시예에서는, 이동식 릴레이 스테이션의 네트워크 진입(entry) 및 핸드오버시에 적용되는 보안관련 절차를 설명하였다. 그러나, 이동식 릴레이 스테이션에 있어서도 인증키 갱신을 위한 재인증이 필요한 경우에는, 도 5 에 도시된 S511 및 S514 의 과정을 수행할 수 있다.
위의 실시 예는 EAP 기반의 인증 방법을 사용하여 릴레이 스테이션의 인증을 수행하는 경우를 나타내었으나, 인증서 기반 RSA 방식의 인증 방법을 사용하여 릴레이 스테이션의 인증을 수행하는 경우, S604 ~ S606 과정과 재 인증이 필요한 S619 과정의 절차를 대신에 다음과 같은 절차를 수행할 수 있다.
릴레이 스테이션은 기지국에게 릴레이 스테이션의 X.509 확인서가 포함된 인 증 요청 메시지를 전달하고, 기지국은 릴레이 스테이션의 인증서를 바탕으로 릴레이 스테이션의 인증을 수행한 후, 인증 키(Authorization Key)가 포함된 인증 응답 메시지를 전달한다. 그리고, 릴레이 스테이션은 기지국으로부터 전달받은 인증 키를 바탕으로 키 유도 함수에 의해 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하고, 이를 사용하여 이후에 기지국과 릴레이 스테이션에 교환되는 관리 메시지의 무결성을 위한 메시지 인증을 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 릴레이 스테이션에 대한 인증방법을 제공함으로써, 중계되는 데이터가 안전하게 전달될 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기지국과 이동국간의 신호 전송을 중계하는 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 상기 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션이 인증 프로토콜(Authentication Protocol)을 이용하여, 인증 서버에 상기 릴레이 스테이션의 인증(Authentication)을 수행하는 단계;
    상기 기지국과의 인증을 위하여 상기 인증 서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하는 단계;
    상기 수신된 마스터 키로부터, 인증 키(Authentication Key)를 유도하는 단계;
    상기 유도된 인증키를 이용하여 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하는 단계; 및
    상기 기지국과 교환되는 제어 시그널링에 따라 상기 이동국과 상기 기지국 사이에 송수신 되는 신호를 중계하는 단계를 포함하되,
    상기 릴레이 스테이션은,
    상기 유도된 메시지 인증 코드를 이용하여 상기 제어 시그널링의 암호화 및 복호화를 수행하고,
    상기 기지국은,
    상기 인증 서버로부터 상기 마스터 키와 동일한 마스터 키를 수신하여 유도한 메시지 인증 코드 키를 이용하여 상기 제어 시그널링의 암호화 및 복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인증 프로토콜은 확장성 인증 프로토콜(EAP; Extensible Authentication Protocol)인 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호를 중계하는 단계는, 상기 이동국 또는 상기 기지국과 별도의보안 연계(Security Association; SA)를 설정하지 않고 신호를 중계하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인증 키 갱신이 필요한 경우, 상기 릴레이 스테이션 인증을 수행하는 단계 내지 메시지 인증 코드 키를 유도하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    중계가 수행되는 이동국 리스트를 수신하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션은 고정식(fixed) 또는 반고정식(nomadic) 릴레이 스테이션인 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션은 이동식(mobile) 릴레이 스테이션인 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 제 2 기지국으로 릴레이 스테이션 핸드오버를 수행하는 단계; 및
    상기 제 2 기지국과 전송 파라미터 조정, 릴레이 스테이션의 관리 연결 식별자(Management CID) 및 보안 관련 파라미터 갱신을 위한 레인징 절차를 수행하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 릴레이 스테이션 보안 제공 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인증 키 갱신이 필요한 경우, 상기 릴레이 스테이션 인증을 수행하는 단계 내지 메시지 인증 코드 키를 유도하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션은 데이터 처리량(throughput) 향상을 위한 릴레이 스테이션 및 서비스 영역(Service Coverage) 확장을 위한 릴레이 스테이션 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  11. 기지국과 이동국 간의 신호 전송을 중계하는 릴레이 스테이션을 구비한 이동통신 시스템에서, 상기 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션과의 인증을 위하여 기지국이 인증 서버로부터 마스터 키(Master Key)를 수신하는 단계;
    상기 수신된 마스터 키로부터, 인증 키(Authentication Key)를 유도하는 단계;
    상기 유도된 인증키를 이용하여 메시지 인증 코드(MAC; Message Authentication Code) 키(Key)를 유도하는 단계;
    상기 릴레이 스테이션에 의해 중계되는 이동국의 리스트를 생성하는 단계;
    상기 이동국 리스트를 상기 릴레이 스테이션에 전송하는 단계; 및
    상기 릴레이 스테이션과 교환되는 제어 시그널링에 따라 상기 릴레이 스테이션과 상향 및 하향링크 신호를 송수신하는 단계를 포함하되,
    상기 기지국은,
    상기 유도된 메시지 인증 코드를 이용하여 상기 제어 시그널링의 암호화 및 복호화를 수행하고,
    상기 릴레이 스테이션은,
    상기 인증 서버로부터 상기 마스터 키와 동일한 마스터 키를 수신하여 유도한 메시지 인증 코드 키를 이용하여 상기 제어 시그널링의 암호화 및 복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동국 리스트는, 상향/하향링크 맵 메시지 또는 매체 접속 제어(Medium Access Control) 관리 메시지를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 릴레이 스테이션의 보안 제공 방법.
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