JP4699454B2 - 進行中の媒体通信セッションの間に暗号化キー移行のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポイント−ツー−ポイント通信システム、ポイント−ツー−マルチ・ポイント通信システム及び同報通信システムに係る。より詳しくは、本発明は、通信ネットワークにおいて安全な媒体通信セッションの間に暗号化キーを配信するための方法及び装置に関する。

迅速で、効率的な、１対１通信又は１対多数（グループ）通信に向けられた無線サービスのクラスが、数年にわたり種々の形式で存在している。一般に、これらのサービスは、半二重通信方式である、そこでは、ユーザは、電話機／無線通信機上の“プッシュ−ツー−トーク”（ＰＴＴ：push-to-talk）ボタンを押して、グループ通信を始める。これらのサービスは、一般にグループ通信サービスとして知られ、ある人が、グループの人々、例えば、複数のフィールド・サービス担当者又はタクシーの運転手、と通信する必要があるアプリケーションにおいて古くから使用されてきている。

安全な媒体通信のために、媒体は、ターゲット（target）に伝送される前に媒体暗号化キー（ＭＥＫ：media encryption key）を使用して暗号化される、そしてターゲットにおいて受け取られた後で同じＭＥＫを使用して逆暗号化される。各ＭＥＫは、寿命時間値（time- to-live value）を含み、それはその満了とともに、ＭＥＫは失効し、そしてそれ以上有効でなくなる。進行中の媒体通信セッションの間に現在のＭＥＫが失効する場合、新しいＭＥＫが取得され、そして引き続く媒体を暗号化するために使用される。しかしながら、進行中の通信セッションの参加者が、厳密に同時刻に新しいＭＥＫを全員が受け取れないことがあるので、新しいＭＥＫへの移行は、ある媒体パケットを間違ったＭＥＫを用いて逆暗号化させることがある；それゆえ、媒体ストリームの暗号化及び／又は逆暗号化に悪い影響を与える。

したがって、進行中の媒体通信セッションの間に媒体ストリームの暗号化及び／又は逆暗号化に悪い影響を与えることなく又は媒体パケットを紛失することなく現在のＭＥＫから新しいＭＥＫにダイナミックに移行する仕組みに対する必要性がある。

［サマリー］
開示された実施形態は、進行中の媒体通信セッションの間に暗号化キーを移行するための新奇なそして改善された方法及び装置を提供する。１態様では、該方法は下記を提供する：現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して媒体を暗号化すること、該現在のＭＥＫが失効する前に新しいＭＥＫを要請すること、及び該新しいＭＥＫを受け取ること。該方法は、該現在のＭＥＫから該新しいＭＥＫへ移行すること、及び該新しいＭＥＫを使用して媒体を暗号化し続けることをさらに提供する。

別の１態様では、該方法は、進行中の無線媒体通信セッションの間に媒体を逆暗号化することを提供し、該方法は、暗号化された媒体を受け取ること、及び現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して該暗号化された媒体を逆暗号化することを含む。該方法は、該現在のＭＥＫが失効する前に新しいＭＥＫを要請すること、該新しいＭＥＫを受け取ること、及び該暗号化された媒体が該現在のＭＥＫ又は該新しいＭＥＫを使用して暗号化されたかどうかを指示する受け取ったＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）に基づいて該暗号化された媒体を逆暗号化することを継続することをさらに含む。

１態様では、進行中の無線媒体通信セッションの間に媒体通信キーを移行するための装置は、メモリ・ユニット、受信機、送信機、並びに該メモリ・ユニット、該受信機、及び該送信機に通信的に接続されたプロセッサを含む。該プロセッサは、上記の方法を実行することができる。

［詳細な説明］
本発明の特徴及び利点は、以下に述べる実施形態の詳細な説明から、さらに明確になるであろう。

複数の実施形態が詳細に説明される前に、本発明の範囲が下記の記載において述べられる構成要素、又は図面に図示された構成要素の構造及び配置の詳細に限定されるべきでないことが理解される。同様に、本明細書中で使用される表現及び用語は、説明の目的のためであり、制限するように見なされるべきでないことが、理解される。

図１は、１実施形態を与えるためのグループ通信システム１００の機能的ブロック図を図示する。グループ通信システム１００は、同様に、プッシュ−ツー−トーク（ＰＴＴ：push-to-talk）システム、ネット同報通信サービス（ＮＢＳ：net broadcast service）、ディスパッチ（dispatch）システム、又はポイント−ツー−マルチポイント通信システムとしても知られる。１つの実施形態では、グループ通信システム１００は、グループ通信サーバ（ＧＣＳ：group communication server）１０２を含み、これは、中央集中の配置又は地域分散された配置のいずれかで展開されることができる。グループ通信サーバ１０２は、この分野において知られるものとして与えられることができ、１又はそれより多くのプロセッサ、１又はそれより多くのメモリ・ユニット、及び各種の媒体通信、例えば、ＩＰ媒体通信に対する入力／出力ハードウェア及びソフトウェア・モジュールを含む。

例えば、ＣＤＭＡ（例えば、ｃｄｍａ２０００）送受話器のように展開されることができるグループ通信デバイス（ＣＤ：communication device）１０４及び１０６は、データ・サービス・オプションを使用してパケット・データ・セッションを要請できる。各ＣＤは、グループ通信開始を実行するためにグループ通信サーバを用いて自身のインターネット・プロトコル（ＩＰ：Internet protocol）アドレスを登録するためにセッションを使用できる。１つの実施形態では、グループ通信サーバ１０２は、サービス・プロバイダのネットワーク１１６を経由してサービス・プロバイダのパケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ：packet data service node）に接続される。無線インフラストラクチャからパケット・データ・セッションを要請すると、ＣＤ１０４及び１０６は、ＰＳＤＮ１１４を経由してグループ通信サーバ１０２にＩＰ接続性を有することができる。各ＰＤＳＮは、パケット制御機能（ＰＣＦ：packet control function）１０８及びネットワーク１１２を経由して基地局コントローラ（ＢＳＣ：base station controller）にインターフェースで接続できる。ＰＣＦは、基地局（ＢＳ：base station）１１０内部にＢＳＣとともに同じ場所に配置されることができる。

パケット・データ・サービス・ノードは、複数の状態、例えば、アクティブ状態又は接続された状態、休止状態、及びヌル状態又はインアクティブ状態、のうちの１つになることができる。アクティブ状態又は接続された状態では、アクティブなトラフィック・チャネルが、参加しているＣＤとＢＳ又はＢＳＣとの間に存在し、そしてどちらの側もデータを送ることができる。休止状態では、アクティブなトラフィック・チャネルは、参加しているＣＤとＢＳＣとの間に存在しないが、ポイント−ツー−ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）リンクが、参加しているＣＤとＰＤＳＮとの間で維持される。ヌル状態又はインアクティブ状態では、参加しているＣＤとＢＳＣとの間にアクティブなトラフィック・チャネルが存在せず、そしてＰＰＰリンクも、参加しているＣＤとＰＤＳＮとの間に存在しない。

ＣＤ１０４及び１０６のそれぞれ１つは、パケット・データ・セッションを要請できる。パケット・データ・セッションを確立する一部として、各ＣＤは、ＩＰアドレスを指定される。各ＣＤは、ＣＤのＩＰアドレスのグループ通信サーバ１０２に通知するために登録プロセスを実行できる。登録は、ＩＰプロトコル、例えば、ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ：user datagram protocol）に関するセッション開始プロトコル（ＳＩＰ：session initiation protocol）、を使用して実行されることができる。ＣＤのＩＰアドレスは、対応するユーザがグループ通信に勧誘される（invite）又は通知される時に、ＣＤと連絡するために使用されることができる。

一旦グループ媒体通信セッションが設定されると、コンファレンスＩＤが、設定されたセッションに指定されることができ、そしてＣＤ１０４と１０６及びグループ通信サーバ（ＧＣＳ）１０２は、指定されたコンファレンスＩＤを使用して媒体及びシグナリング・メッセージを交換できる。１つの実施形態では、媒体は、ＵＤＰを介してリアル・タイム・プロトコル（ＲＴＰ：real-time protocol）を使用することによって参加しているＣＤとグループ通信サーバとの間で交換されることができる。シグナリング・メッセージは、同様に、ＵＤＰを介してシグナリング・プロトコルを使用することによっても交換されることができる。

グループ通信システム１００は、グループ通信サービスを動作させるために複数の異なる機能を実行する。ユーザ側に関係する機能は、ユーザ登録、グループ通信開始、グループ通信終了、グループの参加者にメッセージを送ること、グループ通信に遅れて参加すること、話し手の仲裁、グループにメンバーを追加すること、グループからメンバーを削除すること、メンバーの登録を抹消すること、及びユーザ認証を含む。システムの準備及び動作に関係する機能は、管理及び供給、スケーラビリティ、及び信頼性を含む。

図２は、ＣＤ２０２，２０４，及び２０６がグループ通信サーバ２０８とどのように情報交換するかを示すためのグループ通信配置２００を図示する。複数のグループ通信サーバは、大規模なグループのために望まれるように展開されることができる。１つのユーザは、ＣＤ２０２，２０４，２０６に自身の希望を入力できて、１又はそれより多くのＣＤと通信媒体、例えば、データ、音声、画像、及び／又はビデオを交換するための通信セッションを開始する。１つの実施形態では、ユーザは、媒体を伝送することを始める前に、ＣＤ上の“勧誘”ボタン又はＰＴＴボタンを押すことによって（複数の）ターゲット・ユーザを最初に勧誘できる。

図２において、ＣＤ２０２がグループの他のメンバーに媒体を送信するための許可を有する場合に、ＣＤ２０２は、オリジネータ（originator）として知られ、そして設定されたチャネルを介して媒体を送信できる。ＣＤ２０２がオリジネータとして指定された時に、残りの参加者、ＣＤ２０４及びＣＤ２０６は、グループに媒体を送信することを許可されないことがある。したがって、ＣＤ２０４及びＣＤ２０６は、ターゲットとして指定される。上に説明されたように、ＣＤ２０２，２０４，及び２０６は、少なくとも１つのチャネルを使用してグループ通信サーバ２０８に接続される。１つの実施形態では、チャネル２１０，２１２，及び２１４は、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）チャネル、媒体シグナリング・チャネル、及び媒体トラフィック・チャネルを含むことができる。

図３は、基地局／基地局コントローラ（ＢＳ／ＢＳＣ）３０４及び通信デバイス３０６を含んでいるインフラストラクチャの１実施形態の単純化したブロック図であり、それらは種々の開示された実施形態を実行することが可能である。特定の媒体通信のために、音声、データ、パケット・データ、及び／又は警告メッセージは、無線インターフェース３０８を介してＢＳ／ＢＳＣ３０４と通信デバイス３０６との間で交換されることができる。種々のタイプのメッセージ、例えば、基地局と通信デバイスとの間の通信セッションを設定するために使用するメッセージ、登録メッセージ及びページング・メッセージ、並びにデータ送信を制御するために使用するメッセージ（例えば、パワー制御、データ・レート情報、受領通知、及びその他）が、送信されることができる。これらのメッセージ・タイプの幾つかが、下記にさらに詳細に説明される。

逆方向リンクに関して、通信デバイス３０６において、（例えば、データ・ソース３１０からの）音声データ及び／又はパケット・データ並びに（例えば、コントローラ３３０からの）メッセージは、送信（ＴＸ）データ・プロセッサ３１２に与えられる、ＴＸデータ・プロセッサ３１２は、１又はそれより多くのコーディング体系を用いてデータ及びメッセージをフォーマット化しそして符号化して、コード化されたデータを生成する。各コーディング体系は、巡回冗長検査（ＣＲＣ：cyclic redundancy check）、畳み込みコーディング、ターボ・コーディング、ブロック・コーディング、及びその他のコーディングの任意の組み合わせ、又は全くコーディングをしないことを含むことができる。音声データ、パケット・データ、及びメッセージは、異なる体系を使用してコード化されることができ、そして異なるタイプのメッセージは、違ったようにコード化されることができる。

コード化されたデータは、その後、モジュレータ（ＭＯＤ）３１４に与えられ、そしてさらに処理される（例えば、カバーされ、ショートＰＮ系列を用いて拡散され、そして通信デバイスに指定されたロングＰＮ系列を用いてスクランブルされる）。変調されたデータは、それから送信機ユニット（ＴＭＴＲ）３１６に与えられ、そして調整されて（例えば、１又はそれより多くのアナログ信号に変換され、増幅され、フィルタされ、そしてカドラチャ変調されて）逆方向リンク信号を生成する。逆方向リンク信号は、デュプレクサ（Ｄ）３１８を経由して伝送され、そしてＢＳ／ＢＳＣ３０４へアンテナ３２０を介して送信される。

ＢＳ／ＢＳＣ３０４において、逆方向リンク信号は、アンテナ３５０によって受信され、デュプレクサ３５２を経由して伝送され、そして受信機ユニット（ＲＣＶＲ）３５４に与えられる。あるいは、アンテナは、無線オペレータ・ネットワークの一部分であることができ、そしてアンテナとＢＳ／ＢＳＣとの間の接続は、インターネットを経由して伝送されることができる。ＢＳ／ＢＳＣ３０４は、通信デバイス３０６から媒体情報及び警告メッセージを受信できる。受信機ユニット３５４は、受信した信号を調整し（例えば、フィルタし、増幅し、ダウンコンバートし、そしてディジタル化し）そしてサンプルを与える。デモジュレータ（ＤＥＭＯＤ）３５６は、サンプルを受信しそして処理して（例えば、逆拡散し、デカバーし、そしてパイロット復調して）再生されたシンボルを与える。デモジュレータ３５６は、レーキ受信機を与えることができ、レーキ受信機は受信した信号の複数のインスタンスを処理し、そして統合されたシンボルを生成する。受信（ＲＸ）データ・プロセッサ３５８は、その後、シンボルを復号して、逆方向リンク上で送信されたデータ及びメッセージを再生する。再生された音声データ／パケット・データは、データ・シンク３６０に与えられ、そして再生されたメッセージは、コントローラ３７０に与えられる。コントローラ３７０は、情報を受け取るため及び送るための命令、メッセージへの応答を受け取るため及び送るための命令、媒体暗号化キー（ＭＥＫ：media encryption key）を要請するための命令、現在のＭＥＫから新しいＭＥＫに移行するための命令、新しいＭＥＫを要請するためそしてそれに移行するためのタイマを設定するための命令、ターゲットを識別するための命令、ターゲットの位置を見つけるための命令、オリジネータ及びターゲットに課せられる制限を決定するための命令、オリジネータ及び／又はターゲットがグループ通信システムに登録されているかどうか及び／又は少なくとも１つのターゲットが媒体を受け取ることを承諾しているかどうかを決定するための命令、及び媒体をバッファするための命令を含むことができる。デモジュレータ３５６及びＲＸデータ・プロセッサ３５８による処理は、遠隔アクセス・デバイス３０６において実行されたものと相補的である。デモジュレータ３５６及びＲＸデータ・プロセッサ３５８は、複数のチャネル、例えば、逆方向基本チャネル（Ｒ−ＦＣＨ：reverse fundamental channel）及び逆方向補助チャネル（Ｒ−ＳＣＨ：reverse supplemental channel）を介して受け取られた複数の送信されたものを処理するためにさらに動作されることができる。同様に、送信は、複数の通信デバイスから同時であることがあり、各々の通信デバイスは逆方向基本チャネル、逆方向補助チャネル、又は両方で送信することができる。

順方向リンク上で、ＢＳ／ＢＳＣ３０４において、（例えば、データ・ソース３６２からの）音声データ及び／又はパケット・データ並びに（例えば、コントローラ３７０からの）メッセージは、送信（ＴＸ）データ・プロセッサ３６４によって処理され（例えば、フォーマット化され、符号化され）、モジュレータ（ＭＯＤ）３６６によってさらに処理され（例えば、カバーされそして拡散され）、そして送信機ユニット（ＴＭＴＲ）３６８によって調整されて（例えば、アナログ信号に変換され、増幅され、フィルタされ、そしてカドラチャ変調されて）、順方向リンク信号を生成する。順方向リンク信号は、デュプレクサ３５２を経由して伝送され、そして遠隔アクセス・デバイス３０６にアンテナ３５０を介して送信される。順方向リンク信号は、ページング信号を含む。

通信デバイス３０６において、順方向リンク信号は、アンテナ３２０によって受信され、デュプレクサ３１８を経由して伝送され、そして受信機ユニット３２２に与えられる。受信機ユニット３２２は、受信した信号を調整し（例えば、ダウンコンバートし、フィルタし、増幅し、カドラチャ変調し、そしてディジタル化し）、そしてサンプルを与える。サンプルは、デモジュレータ３２４によって処理されて（例えば、逆拡散され、デカバーされ、そしてパイロット復調されて）シンボルを与え、そしてシンボルは、受信データ・プロセッサ３２６によってさらに処理されて（例えば、復号化されそして検査されて）順方向リンク上で送信されたデータ及びメッセージを再生する。再生されたデータは、データ・シンク３２８に与えられ、そして再生されたメッセージは、コントローラ３３０に与えられることができる。コントローラ３３０は、情報を受け取るため及び送るための命令、メッセージへの応答を受け取るため及び送るための命令、媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を要請するための命令、現在のＭＥＫから新しいＭＥＫに移行するための命令、新しいＭＥＫを要請するためそしてそれに移行するためのタイマを設定するための命令、媒体をバッファするための命令、グループ通信サーバへ媒体を送信するための命令、及び媒体を配信するためにオリジネータへの許可を授与するための命令を含むことができる。

媒体通信の機密性は、各媒体パケット内に束ねられたボコーダ・フレームを暗号化することによって維持させることができる。１つの実施形態では、暗号化は、１２８ビット・ブロックのラインデール（Rijndael）（ＡＥＳ）アルゴリズムを介して実行されることができる。媒体暗号化は、一般に３つの構成要素：媒体暗号化キー（ＭＥＫ）、暗号化計数値（又は状態ベクトル（State-vector））、及び暗号化されようとしているボコーダ・フレーム、を必要とする。

ＭＥＫは、特定の媒体通信セッションに参加しているクライアントにだけ知られることができる１２８ビット値であり得る。この値は、安全な方法で無線通信によるメッセージを介して安全なキー・サーバ（ＳＫＳ：secure key server）から取得されることができる。新しいＭＥＫは、クライアントが媒体通信セッションに携わろうと試みる回毎にＳＫＳから要請されることができる。安全確保のために、安全な記憶場所がクライアントの通信デバイス上で利用可能な場合に、ＭＥＫは、クライアントの通信デバイス上に永続的に記憶されることができる。

カウンター値は、ラインデール・アルゴリズムを介してＭＥＫを用いて暗号化されることができて、１２８ビット暗号化マスクを生成する。ボコーダ・フレームは、１２８ビット・ブロックの暗号化マスクを用いてボコーダ・データをＸＯＲすることによって暗号化されることができる。同様に、ボコーダ・フレームは、元々の暗号化において使用された同じマスク値を用いてボコーダ・データをＸＯＲすることによって逆暗号化されることができる。暗号化カウンターは、特定のＭＥＫを用いて暗号化された各ブロックに対して固有であり得る。

各固有のＭＥＫは、寿命時間（ＴＴＬ：time-to-live）値に関係付けられる。ＴＴＬは、現在のＭＥＫがその時刻において失効し、そしてそれ以上有効でない時刻を規定する。現在のＭＥＫのＴＴＬが満了する時、現在のＭＥＫは、新しいＴＴＬ値を有する新しいＭＥＫを選んで退くことができる。これは、媒体ストリームの暗号化及び／又は逆暗号化に悪い影響を与えることなく１つのＭＥＫから別のものへの移行を取り扱う仕組みを必要とする。

ＴＴＬ値は、ミリ秒で規定されることができ、そして媒体パケットの粒度で移行されることができる。ＭＥＫのＴＴＬ値が媒体パケット内の最初のフレームでないボコーダ・フレームの間に満了するのであれば、ＭＥＫは、現在のパケットにおいて全てのボコーダ・フレームが暗号化される及び／又は逆暗号化されるまで失効しないことがある。これは、各クライアントが、２つのＭＥＫ、現在のＭＥＫ及び新しいＭＥＫを所有できることを意味する。

現在のＭＥＫは、現在有効でありそして進行中の媒体通信セッションの間にボコーダ・フレームを暗号化するため及び／又は逆暗号化するために使用されるキーである。新しいＭＥＫは、現在のＭＥＫのＴＴＬが満了した後でボコーダ・フレームを暗号化するため及び／又は逆暗号化するために使用されるＭＥＫである。

ネットワーク遅延及びその他の問題のために、進行中の通信セッションに携わっている全てのクライアントにおいて現在のＭＥＫが正確に同時刻に失効することは、保証されない。媒体パケットの送信者は、現在のＭＥＫが失効する直前に現在のＭＥＫを用いてボコーダ・フレームを暗号化できる。ターゲットが暗号化された媒体パケットを受け取る時間までに、現在のＭＥＫは新しいＭＥＫに既に移行してしまうことがあり、結果として媒体パケットが間違ったＭＥＫを用いて逆暗号化されることになる。それゆえ、どのクライアントにどちらのＭＥＫを使用するかについての短い不確実さのあるピリオドが、存在する。このピリオドは、キー移行ピリオド（ＫＴＰ：key transition period）と呼ばれる。ＫＴＰが満了すると、現在のＭＥＫは、破棄されることがあり、そして新しいＭＥＫが現在のＭＥＫになることができる。このプロセスは、ＭＥＫ移行と呼ばれる。

ＫＴＰは、クライアントによって開始される予め決められた時間ピリオドであり、その間に受け取った媒体パケットが現在のＭＥＫ又は新しいＭＥＫのいずれかを用いて暗号化できたとクライアントは仮定する。それゆえ、クライアントは、ＫＴＰの開始に先立って新しいＭＥＫを要請することができ、現在のＭＥＫ及び新しいＭＥＫの両方がＫＴＰの間に受け取った媒体パケットを正しく逆暗号化するために利用可能になることを確実にする。暗号化する一方で、送信者は、各媒体フレーム内にＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ：MEK indicator flag）と呼ばれるフラッグを設定でき、送信者が媒体フレームを暗号化するためにどちらのＭＥＫを使用したかを示すことができる。各受信者は、受け取ったＭＩＦを使用して、どちらのＭＥＫ、現在のもの又は新しいものが、関係する受け取った媒体フレームを逆暗号化するために使用されるべきかを決定する。ＫＴＰは、全てのクライアント、送信者及び受信者がＫＴＰ内に現在のＭＥＫから新しいＭＥＫに移行することを確実にするように設定される。一旦ＫＴＰが満了すると、受信者は、新しいＭＥＫを使用して全てのその後の媒体フレームを逆暗号化することを開始する。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図５は、１つの実施形態にしたがって進行中の媒体通信セッションの間にダイナミックに媒体暗号化キーを移行するためのプロセスを図示する。オリジネータが、メンバー・リストを選択しそして自身のＣＤ上のＰＴＴボタンを押した後で、グループ・コール・サーバ（ＧＣＳ）は、媒体通信セッションを設定する。現在の通信セッションに参加している全てのユーザは、現在の進行中のセッションに対する固有のコンファレンスＩＤを与えられることができる。

媒体パケットを暗号化するために、サービス・プロバイダ（キャリア）側において又は顧客を支援している安全な媒体通信、例えば、政府によって制御されることのいずれかで、オリジネータのＣＤは、安全なキー・サーバ（ＳＫＳ）から、４０２によって示されたように、媒体通信キー（ＭＥＫ）を要請する。ＳＫＳは、ＧＣＳの一部である又は独立したエンティティであり得る。ＭＥＫに関する要請は、現在のコンファレンスＩＤを含む、又は参照することができる。

ＳＫＳは、４０４によって示されたように、受け取ったコンファレンスＩＤ又は参照したコンファレンスＩＤに対応する現在の媒体通信セッションに対するＭＥＫを生成する。ＭＥＫは、寿命時間タイマ（ＴＴＬ）値を含み、その満了でＭＥＫは失効しそしてその後は有効でない。ＳＫＳは、４０６で示されたように、その後、オリジネータのＣＤにＭＥＫを送る。

ＭＥＫを受け取ると、オリジネータのＣＤ及びターゲットのＣＤは、４０８によって示されたように、４つのタイマを設定する。第１のタイマは、現在のＭＥＫが失効する前に新しいＭＥＫを要請するためのものである。複数のＣＤは、新しいＭＥＫを要請するとそれらのそれぞれのＭＩＦを“０”にリセットできる。第２のタイマは、ＫＴＰを初期化するためのものであり、第３のタイマは、現在のＭＥＫから新しいＭＥＫに移行するためのものであり、そして第４のタイマは、ＫＴＰの満了の合図を送るために使用される。オリジネータのＣＤは、４１２によって示されたように、（複数の）ターゲットへの送信のために、４１０によって示されたように、媒体パケットを暗号化するために現在のＭＥＫを使用する。現在の媒体通信セッションに参加しているその他のユーザ、例えば、（複数の）ターゲットは、４１４によって示されたように、ＭＥＫを要請する、その要請は、現在のセッションに関係する同じコンファレンスＩＤを含む又は参照する、そして、４１６によって示されたように、ＭＥＫを受け取る。暗号化された媒体パケットが（複数の）ターゲットに到着する時に、ターゲットのＣＤは、４１８によって示されたように、現在のＭＥＫを使用して受け取った暗号化された媒体パケットを逆暗号化する。

図４Ｂ及び図５を参照して、現在の通信セッションの間にオリジネータのＣＤにおいて第１のタイマが満了すると、現在のＭＥＫが失効しようとしていることを示しており、４２０及び５０２によって示されたように、オリジネータのＣＤは、ＳＫＳからの新しいＭＥＫを要請する。ＳＫＳは、４２２によって示されたように、新しいＴＴＬ値を含んでいる新しいＭＥＫを生成し、そして４２４によって示されたように、オリジネータのＣＤに新しいＭＥＫを送る。オリジネータのＣＤは、５０４によって示されたように、現在のＭＥＫを使用して媒体パケットを暗号化し続ける。オリジネータのＣＤは、媒体パケットの暗号化において現在のＭＥＫの使用を示すために、例えば、各暗号化された媒体フレーム及び／又はパケットに対するＭＥＫ認識フラッグ（ＭＩＦ：MEK identification flag）を“０”に設定する。

第２のタイマが満了すると、４２６及び５１６によって示されたように、ＫＴＰは始まり、そして（複数の）ターゲットは、受け取ったＭＩＦビットに基づいて現在のＭＥＫ又は新しいＭＥＫのどちらかを使用して受け取った媒体を逆暗号化する。

オリジネータのＣＤにおいて第３のタイマが満了すると、現在のＭＥＫの失効を示しており、オリジネータのＣＤは、４２８によって示されたように、現在のＭＥＫから新しいＭＥＫへ移行し、そして４３０及び５０８によって示されたように、新しいＭＥＫを使用して媒体パケットを暗号化する。オリジネータのＣＤは、媒体パケットの暗号化において新しいＭＥＫの使用を示すために、例えば、各暗号化された媒体パケットに対するＭＥＫ認識フラッグ（ＭＩＦ）を“１”に設定する。暗号化された媒体パケットは、４３２によって示されたように、（複数の）ターゲットに伝達される。

現在の媒体通信セッションに参加しているその他のユーザ、例えば、（複数の）ターゲットは、４３４及び５１０によって示されたように、新しいＭＥＫを要請し、その要請は現在のセッションに関係するコンファレンスＩＤを含み、ステップ４３６に示されたように新しいＭＥＫを受け取り、そして４３８及び５１２によって示されたように、それらの対応する第３のタイマが満了するときに現在のＭＥＫから新しいＭＥＫへ移行する。

ネットワーク遅延及びその他の要因のために、現在のセッションに携わっている全てのＣＤにおいて現在のＭＥＫが正確に同時刻に満了することの保証がない。媒体パケットの送信者は、現在のＭＥＫが失効する直前に現在のＭＥＫを用いて媒体パケット（ボコーダ・フレーム）を暗号化できる。ターゲットが媒体パケットを受け取る時間までに、新しいＭＥＫに既に移行してしまうことがあり、それは結果としてある媒体パケットが間違ったＭＥＫを用いて逆暗号化されることを生じる。それゆえ、どのＣＤにどちらのＭＥＫを使用するかについての短い不確実さのあるピリオドが、存在する。これは、キー移行ピリオド（ＫＴＰ）と呼ばれる。

ＫＴＰは、各参加しているＣＤによって始められることができる時間ピリオドであり、その間に受け取った媒体パケットが現在のＭＥＫ又は新しいＭＥＫのどちらかを用いて暗号化できたとＣＤは仮定する。それゆえ、ＣＤは、ＫＴＰの開始に先立って新しいＭＥＫを要請し、現在のＭＥＫ及び新しいＭＥＫの両方がＫＴＰの間に受け取った媒体パケットを逆暗号化するために利用可能であることを確実にする。暗号化する一方で、送信者は、各媒体フレーム内のＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）を設定でき、送信者が媒体フレームを暗号化するためにどちらのＭＥＫを使用したかを示す。各受信者は、受け取ったＭＩＦを使用して、どちらのＭＥＫが使用されるべきかを決定し、適切なＭＥＫを用いて受け取った暗号化された媒体パケットを逆暗号化する。ＫＴＰは、全てのＣＤ、送信者及び受信者がＫＴＰ内で現在のＭＥＫから新しいＭＥＫに移行することを確実にするようにプログラムされる。一旦ＫＴＰが満了すると、受信者は、新しいＭＥＫを使用して媒体パケットを逆暗号化することを始める。

５１４によって示されたように、ＫＴＰが始まり、そして暗号化された媒体パケットがＫＴＰの間に（複数の）ターゲットに到着した後で、ターゲットのＣＤは、対応するＭＩＦに基づいて；４２６及び５１６によって示されたように、ＭＩＦがそれぞれ“０”又は“１”に設定されるかどうかに基づいて現在のＭＥＫ又は新しいＭＥＫのいずれかを使用して、受け取った暗号化された媒体パケットを逆暗号化する。５１８によって示されたように、ＫＴＰの満了とともに、ターゲットのＣＤは、４４０及び５２０によって示されたように、新しいＭＥＫを使用して受け取った暗号化された媒体パケットを逆暗号化する。

情報及び信号が、多様な異なる技術及びプロトコルのいずれかを使用して表わされることができることを、当業者は、理解する。例えば、上記の説明の全体を通して参照されることができる、データ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場又は磁力粒子、光場又は光粒子、若しくはこれらの任意の組み合わせによって表わされることができる。

本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された各種の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムのステップが、電子ハードウェア、コンピュータ・ソフトウェア、若しくは両者の組み合わせとして与えられることができることを、当業者は、さらに認めるはずである。ハードウェア及びソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、各種の例示的な複数の構成要素、ブロック、モジュール、回路、及びステップが、それらの機能性の面から一般的に上記に説明されてきている。そのような機能性が、ハードウェア又はソフトウェアとして与えられるかどうかは、固有のアプリケーション及びシステム全体に課せられた設計の制約に依存する。知識のある者は、述べられた機能性を各々の固有のアプリケーションに対して違ったやり方で実行することができるが、そのような実行の判断は、本発明の範囲からの逸脱を生じさせるように解釈されるべきではない。

本明細書中に開示された実施形態に関連して述べられた、各種の例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、用途特定集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）又はその他のプログム可能な論理デバイス、ディスクリート・ゲート論理素子又はトランジスタ論理素子、ディスクリート・ハードウェア素子、若しくは本明細書中に説明された機能を実行するために設計されたこれらのいずれかの組み合わせで、与えられる又は実行されることができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、しかし代わりに、プロセッサは、いずれかの従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステート・マシンであり得る。プロセッサは、しかも演算デバイスの組み合わせとして与えられることができる。例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、１つのＤＳＰコアとともに１又はそれより多くのマイクロプロセッサの組み合わせ、若しくはいずれかの他のそのような構成であり得る。

本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された方法のステップ又はアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサにより実行されるソフトウェア・モジュールにおいて、又は両者の組み合わせにおいて直接実現されることができる。ソフトウェア・モジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハード・ディスク、脱着可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、この技術において公知のいずれかの他の記憶媒体の中に常駐できる。ある具体例の記憶媒体は、プロセッサがその記憶媒体から情報を読み出し、そこに情報を書き込めるようにプロセッサに接続される。あるいは、記憶媒体は、プロセッサに集積されることができる。プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に常駐できる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に常駐できる。あるいは、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末内の単体の構成要素として常駐できる。

開示された実施形態の説明は、本技術に知識のあるいかなる者でも、本発明を作成し、使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態への各種の変形は、当業者に容易に明白にされることができる。そして、本明細書中で規定された一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、その他の実施形態、例えば、即時メッセージ・サービス又は任意の一般的な無線データ通信アプリケーションに適用されることができる。それゆえ、本発明は、本明細書中に示された実施形態に限定することを意図したものではなく、本明細書中に開示された原理及び新規な機能と整合する最も広い範囲に適用されるものである。用語“具体例の”は、“例、事例、又は実例として働くこと”を意味するように本明細書中ではもっぱら使用される。“具体例の“として本明細書中に記載されたいずれかの実施形態が、その他の実施形態に対して好ましい又は優位であるとして解釈される必要はない。

図１は、グループ通信システムを図示する。 図２は、複数の通信デバイスがグループ通信サーバとどのように情報交換するかを図示する。 図３は、種々の開示された実施形態を実行するためのインフラストラクチャに関する１実施形態を図示する。 図４Ａは、媒体通信セッションの間に暗号化キーを配信するためのプロセスを図示する。 図４Ｂは、媒体通信セッションの間に暗号化キーを配信するためのプロセスを図示する。 図５は、媒体通信セッションの間に暗号化キーを配信するためのプロセスを図示する。

符号の説明

１０４，１０６…グループ通信デバイス，１１２…ネットワーク，２１０，２１２，２１４…チャネル，３０４…ＢＳ／ＢＳＣ，３０６…通信デバイス，３０８…無線インターフェース，３１８，３５２…デュプレクサ，３２０，３５０…アンテナ。

Claims (20)

1. オリジネータ通信デバイスとの間で進行中の媒体通信セッションの間に暗号化キーを移行するためのターゲット通信デバイスの方法、該方法は下記を具備する：
   前記ターゲット通信デバイスが備える第１の受取手段が、現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して暗号化された媒体パケットを受け取ること；
   前記ターゲット通信デバイスが備える第１の逆暗号化手段が、前記現在のＭＥＫを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化すること；
   前記ターゲット通信デバイスが備える要請手段が、前記現在のＭＥＫが満了しようとしていることを示す第１のタイマが満了するときに、安全なキー・サーバ（ＳＫＳ）からの新しいＭＥＫを要請すること（該第１のタイマは、該現在のＭＥＫに対して該ＳＫＳにより割り当てられた寿命時間値に基づいてセットされたものである）；
   前記ターゲット通信デバイスが備える第２の受取手段が、前記ＳＫＳから該新しいＭＥＫを受け取ること；
   前記ターゲット通信デバイスが備える移行手段が、前記第１のタイマの満了の後である第２のタイマの満了のときに初期化されるキー移行ピリオドの間に、該現在のＭＥＫから該新しいＭＥＫへ移行すること（ここで、該ターゲット通信デバイスが備える該移行手段は、前記オリジネータ通信デバイスから、暗号化された媒体パケットと、各々の媒体パケットについて当該媒体パケットが該現在のＭＥＫを使用して暗号化されたか該新しいＭＥＫを使用して暗号化されたかを示すＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）とを受信し、各々の媒体パケットに対する該ＭＩＦに基づいて選択された該現在のＭＥＫ又は該新しいＭＥＫを使用して、該暗号化された媒体パケットを逆暗号化する）；及び
   前記ターゲット通信デバイスが備える第２の逆暗号化手段が、第４のタイマの満了により前記キー移行ピリオドが終了した後に、前記オリジネータ通信デバイスから、該新しいＭＥＫだけを使用して暗号化された媒体パケットを受信し、前記ＭＩＦを問わずに、該新しいＭＥＫだけを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化すること。
2. 請求項１の方法、ここにおいて、前記第１のタイマは、該新しいＭＥＫが受け取られたときに設定される。
3. 請求項１の方法、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの開始において始まる。
4. 請求項３の方法、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの終わりにおいて終了する。
5. 請求項１の方法、該方法は、前記ターゲット通信デバイスが備える破棄手段が、前記キー移行ピリオドの前記終了の後で前記現在のＭＥＫを破棄することをさらに含む。
6. オリジネータ通信デバイスとの間で進行中の媒体通信セッションの間に暗号化キーを移行するターゲット通信デバイスとしてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
   現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して暗号化された媒体パケットを受け取るための第１の受取手段と、
   前記現在のＭＥＫを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第１の逆暗号化手段と、
   前記現在のＭＥＫが満了しようとしていることを示す第１のタイマが満了するときに、安全なキー・サーバ（ＳＫＳ）からの新しいＭＥＫを要請するための要請手段（該第１のタイマは、該現在のＭＥＫに対して該ＳＫＳにより割り当てられた寿命時間値に基づいてセットされたものである）と、
   前記ＳＫＳから該新しいＭＥＫを受け取るための第２の受取手段と、
   前記第１のタイマの満了の後である第２のタイマの満了のときに初期化されるキー移行ピリオドの間に、該現在のＭＥＫから該新しいＭＥＫへ移行するための移行手段（ここで、該ターゲット通信デバイスが備える該移行手段は、前記オリジネータ通信デバイスから、暗号化された媒体パケットと、各々の媒体パケットについて当該媒体パケットが該現在のＭＥＫを使用して暗号化されたか該新しいＭＥＫを使用して暗号化されたかを示すＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）とを受信し、各々の媒体パケットに対する該ＭＩＦに基づいて選択された該現在のＭＥＫ又は該新しいＭＥＫを使用して、該暗号化された媒体パケットを逆暗号化する）と、
   第４のタイマの満了により前記キー移行ピリオドが終了した後に、前記オリジネータ通信デバイスから、該新しいＭＥＫだけを使用して暗号化された媒体パケットを受信し、前記ＭＩＦを問わずに、該新しいＭＥＫだけを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第２の逆暗号化手段とをコンピュータに機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 請求項６のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ここにおいて、前記第１のタイマは、該新しいＭＥＫが受け取られたときに設定される。
8. 請求項６のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの開始において始まる。
9. 請求項８のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの終わりにおいて終了する。
10. 前記プログラムは、前記キー移行ピリオドの前記終了の後で前記現在のＭＥＫを破棄する破棄手段をさらに前記コンピュータに機能させるためのものである請求項６のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. オリジネータ通信デバイスとの間で進行中の媒体通信セッションの間に暗号化キーを移行するための装置、該装置は下記を具備する：
    現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して暗号化された媒体パケットを受け取るための第１の受取手段；
    前記現在のＭＥＫを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第１の逆暗号化手段；
    前記現在のＭＥＫが満了しようとしていることを示す第１のタイマが満了するときに、安全なキー・サーバ（ＳＫＳ）からの新しいＭＥＫを要請するための要請手段（該第１のタイマは、該現在のＭＥＫに対して該ＳＫＳにより割り当てられた寿命時間値に基づいてセットされたものである）；
    前記ＳＫＳから該新しいＭＥＫを受け取るための第２の受取手段；
    前記第１のタイマの満了の後である第２のタイマの満了のときに初期化されるキー移行ピリオドの間に、該現在のＭＥＫから該新しいＭＥＫへ移行するための移行手段（ここで、該移行手段は、前記オリジネータ通信デバイスから、暗号化された媒体パケットと、各々の媒体パケットについて当該媒体パケットが該現在のＭＥＫを使用して暗号化されたか該新しいＭＥＫを使用して暗号化されたかを示すＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）とを受信し、各々の媒体パケットに対する該ＭＩＦに基づいて選択された該現在のＭＥＫ又は該新しいＭＥＫを使用して、該暗号化された媒体パケットを逆暗号化する）；及び
    第４のタイマの満了により前記キー移行ピリオドが終了した後に、前記オリジネータ通信デバイスから、該新しいＭＥＫだけを使用して暗号化された媒体パケットを受信し、前記ＭＩＦを問わずに、該新しいＭＥＫだけを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第２の逆暗号化手段。
12. 請求項１１の装置、ここにおいて、前記第１のタイマは、該新しいＭＥＫが受け取られたときに設定される。
13. 請求項１１の装置、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの開始において始まる。
14. 請求項１３の装置、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの終わりにおいて終了する。
15. 請求項１１の装置、該キー移行ピリオドの該終了の後で該現在のＭＥＫを破棄するための破棄手段をさらに含む。
16. オリジネータ通信デバイスとの間で進行中の無線媒体通信セッションの間に暗号化キーを移行するための装置、該装置は下記を具備する：
    メモリ・ユニット；
    受信機；
    送信機；及び
    該メモリ・ユニット、該受信機、及び該送信機に接続されたプロセッサ、該プロセッサは下記を含む：
    現在の媒体暗号化キー（ＭＥＫ）を使用して暗号化された媒体パケットを受け取るための第１の受取手段；
    前記現在のＭＥＫを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第１の逆暗号化手段；
    前記現在のＭＥＫが満了しようとしていることを示す第１のタイマが満了するときに、安全なキー・サーバ（ＳＫＳ）からの新しいＭＥＫを要請するための要請手段（該第１のタイマは、該現在のＭＥＫに対して該ＳＫＳにより割り当てられた寿命時間値に基づいてセットされたものである）；
    前記ＳＫＳから該新しいＭＥＫを受け取るための第２の受取手段；
    前記第１のタイマの満了の後である第２のタイマの満了のときに初期化されるキー移行ピリオドの間に、該現在のＭＥＫから該新しいＭＥＫへ移行するための移行手段（ここで、該移行手段は、前記オリジネータ通信デバイスから、暗号化された媒体パケットと、各々の媒体パケットについて当該媒体パケットが該現在のＭＥＫを使用して暗号化されたか該新しいＭＥＫを使用して暗号化されたかを示すＭＥＫ指示フラッグ（ＭＩＦ）とを受信し、各々の媒体パケットに対する該ＭＩＦに基づいて選択された該現在のＭＥＫ又は該新しいＭＥＫを使用して、該暗号化された媒体パケットを逆暗号化する）；及び
    第４のタイマの満了により前記キー移行ピリオドが終了した後に、前記オリジネータ通信デバイスから、該新しいＭＥＫだけを使用して暗号化された媒体パケットを受信し、前記ＭＩＦを問わずに、該新しいＭＥＫだけを使用して該暗号化された媒体パケットを逆暗号化するための第２の逆暗号化手段。
17. 請求項１６の装置、ここにおいて、前記第１のタイマは、該新しいＭＥＫが受け取られたときに設定される。
18. 請求項１６の装置、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの開始において始まる。
19. 請求項１８の装置、ここにおいて、前記移行手段が該受け取ったＭＩＦに基づいて該暗号化された媒体パケットを前記逆暗号化することは、前記キー移行ピリオドの終わりにおいて終了する。
20. 請求項１６の装置、該キー移行ピリオドの該終了の後で該現在のＭＥＫを破棄するための破棄手段をさらに含む。

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