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KR101338216B1 - 통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법 - Google Patents

통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법
통신 단말기와 기지국을 포함하는 통신 쌍에 할당된 카운터 상태는 각각의 기지국의 저장 공간이 채워지는 경우에 일반적으로 삭제된다. 본 발명은, 미리 결정된 기준이 충족될 때 상기 카운터 상태를 추가의 통신 네트워크 엘리먼트에 저장하여 따라서 검색될 수 있게 함으로써 상기 문제점을 해결한다.

Description

통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법{METHOD FOR MANAGING A COUNTER STATUS ALLOCATED TO A PAIR COMPRISING A COMMUNICATION TERMINAL AND A BASE STATION}
본 발명은 카운터 상태를 관리하기 위한 방법에 관한 것이다.
광대역 무선 통신 네트워크들의 호환성 및 상호운용성을 향상시키기 위하여, 여러 이해 관계가 있는 당사자들은 소위 와이맥스 포럼(WiMax Forum)(www.wiMaxforum.org)을 형성하기 위해 융합되어왔다. 상기 포럼의 한 가지 목적은 이동 통신 단말기들이 상이한 통신 네트워크들에 액세스할 수 있게 하는 표준을 제공하는 것이다.
여기서, 예컨대 확장 가능한 인증 프로토콜에 따라, 통신 가입자의 네트워크 등록 동안에 설정될 쌍 마스터 키가 제공된다. 통신 단말기와 기지국을 포함하는 각각의 쌍을 위해 상이한 인증 키가 상기 쌍 마스터 키로부터 도출된다. 상기 인증 키는 예컨대 관리 메시지들에 대하여 사용된다. 각각의 통신 프로세스에 의해, 다시 말하면, 통신 단말기로부터 기지국으로 메시지를 송신하는 경우이든 또는 상기 통신 단말기를 통해 기지국으로부터 메시지를 수신하는 경우이든(업링크/다운링크), 상기 인증 키에 할당된 카운터 상태는 증가한다. 따라서, 상기 카운터 상태 는 통신 단말기와 기지국을 포함하는 일정한 쌍에 고유하고, 그러므로 통신 단말기의 신뢰성을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 이는 예컨대 되풀이 공격들(replay attacks)을 방지하기 위해 사용되는데, 비허가 사용자는 가로채진 메시지들을 다시 통신 네트워크에 넣을 수도 있었다.
기지국은 상기 카운터 상태를 관리하기 위하여 각각의 인증 키에 대하여 할당된 카운터 상태를 저장한다. 그러나, 이러한 카운터 상태들을 기지국에 저장하기 위한 저장 공간이 제한되기 때문에, 카운터 상태를 삭제할 필요가 있을 수 있다. 또한, 카운터 상태는 예컨대 데이터 손실과 같은 다른 방식으로 잃어버릴 수 있다. 상기 예시에서는 핸드오버, 즉 현재 쌍 마스터 키를 이용하여 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 통신 링크의 전달이 더 이상 불가능한데, 그 이유는 다른 되풀이 공격들이 배제될 수 없기 때문이다. 따라서, 새로운 쌍 마스터 키를 설정하여 최종적으로 상기 새로운 쌍 마스터 키로부터 다시 한 번 새로운 인증 키들을 도출할 수 있기 위하여, 확장 가능한 인증 프로토콜을 통한 갱신된 인증이 수행되어야 한다. 이는 지연과 시그널링 증가를 유발하는데, 왜냐하면 이러한 갱신된 인증이 지역적으로 수행되지 않고, 대신에 통신 단말기의 홈 네트워크에 있는 AAA(Authentication, Authorization, Accounting) 서버를 동반하여 이루어지기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 네트워크에서 카운터 상태들의 향상된 관리를 제공하는 것이며, 이를 통해, 기지국의 제한된 저장 공간에 대한 더욱 효율적인 관리가 가능하다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유용한 개선예들은 종속항들에 기술된다.
본 발명에 따르면, 통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법에 있어서, 카운터 상태는 제1 통신 가입자 및 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 할당된다. 카운터 상태는 제1 통신 가입자 및 제1 통신 엘리먼트 사이의 통신 프로세스에서 증가한다. 미리 결정될 수 있는 기준이 충족되면, 카운터 상태는 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장될 수 있다. 이로써, 카운터 상태는 제1 통신 가입자 및 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 자신이 할당될 수 있는 방식으로 상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장된다. 이는, 제1 통신 네트워크 엘리먼트로부터 제2 통신 네트워크 엘리먼트로 카운터 상태를 보내기한(exporting) 결과로 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 카운터 상태를 삭제한 이후라도 AAA 서버를 통한 갱신된 인증이 필요하지 않다는 점에서 유용하다. 상기 보내진 카운터 상태는 핸드오버에 의해 다시 필요하게 될 경우 제2 통신 네트워크 엘리먼트로부터 제1 통신 네트워크 엘리먼트로 재전송될 수 있다.
상기 미리 결정될 수 있는 기준은 예컨대 미리 결정될 수 있는 통신 프로세스들의 개수 또는 제1 통신 네트워크 엘리먼트에서 여전히 이용 가능한 최소 저장 공간일 수 있다. 후자는, 삭제 또는 덮어쓰기 바로 직전에 카운터 상태가 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 있음이 여전히 보장된다는 점에서 유용하다.
제1 통신 가입자의 추가적 인증 정보는 바람직하게도 카운터 상태에 부가하여 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장될 수 있다. 예컨대, 인증 키가 유용하게도 함께 저장될 수 있으며, 그로써 상기 인증 키의 차후 복구가 가능하게 된다.
본 발명의 다른 유용한 실시예에서, 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 제1 통신 가입자 및 제1 통신 네트워크 엘리먼트들 사이의 개별 통신 프로세스들을 저장한다. 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 제1 통신 가입자의 상기 저장된 통신 프로세스들에 기초하여 미리 결정될 수 있는 기준을 모니터링한다. 상기 미리 결정될 수 있는 기준이 충족되면, 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 적어도 하나의 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 제1 통신 가입자에 할당된 카운터 상태들을 삭제하거나 또는 이들이 삭제되도록 허용한다. 대안으로서, 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 카운터 상태들에 관련된 통보를 적어도 하나의 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 알려준다. 따라서, 제1 통신 네트워크 엘리먼트들의 저장 공간은 유용하게도 최적화될 수 있는데, 그 이유는 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 의해 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 카운터 상태의 삭제가 예컨대 뜻있는지에 관하여 미리 결정될 수 있는 기준에 기초하여 결정이 이루어지기 때문이다.
미리 결정될 수 있는 기준은 예컨대 제1 통신 가입자의 인증 정보에 대한 유효 기간의 예측 가능하거나 발생되는 만료이다. 따라서, 통신 가입자 통신 네트워크 관계의 재인증이 임박하여 그에 따라 새로운 카운터 상태가 결정되면, 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 선행 카운터 상태는 유용하게도 삭제된다.
또한, 상기 미리 결정될 수 있는 기준은 제1 통신 가입자의 새로운 인증 정보로서 구성될 수 있다, 즉 선행 인증 정보 및 그에 따른 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 선행 카운터 정보가 삭제될 수 있다.
또한, 상기 미리 결정될 수 있는 기준은 제1 통신 가입자의 이동 프로파일에 기초하여 모니터링되도록 구성될 수 있다. 이는 예컨대, 제1 통신 가입자의 이동 방향의 경향이 제1 통신 네트워크 엘리먼트의 범위를 벗어나는 경우 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 있는 카운터 상태가 삭제될 수 있다는 점에서 유용한데, 그 이유는 상기 카운터 상태를 위한 추가의 필요가 배제될 수 있기가 거의 틀림없기 때문이다.
또한, 상기 미리 결정될 수 있는 기준은 제1 통신 가입자들의 우선순위에 기초하여 모니터링될 수 있다. 이는, 예컨대 사용중인 서비스들 및/또는 프로토콜에 기초하여, 제1 통신 엘리먼트에 있는 어느 카운터 상태가 삭제되는지에 관하여 결정이 유용하게도 이루어진다는 것을 의미한다. 시간-결정적 서비스들(음성 전송)이 특히 우선시되는데, 그 이유는 이와 함께 인터럽션이 교란으로서 사용자에 의해 인식될 수도 있기 때문이다. 이는, 시간-비-결정적 서비스들(웹 서핑, 파일들의 다운로딩)과 대조적으로, 훨씬 덜한 교란으로서 인식되는데, 왜냐하면 데이터 전송에 있어서 약간 더 긴 지속기간만을 유도하는 짧은 인터럽션만이 발생하기 때문이다.
본 발명은 도면을 참조하여 하기에서 더욱 상세하게 기술된다.
도 1은 쌍 마스터 키 및 인증 키들의 저장 공간 할당을 이용하는 통신 네트워크의 개략도.
도 1은 통신 네트워크에 연결된 통신 단말기(1)의 개략적인 설계를 나타낸다. 통신 단말기(1)의 네트워크 등록 동안에, 통신 단말기(1)의 홈 네트워크에 있는 AAA 서버(6)를 포함하여 확장 가능한 인증 프로토콜-기반 인증 범위 내에서 쌍 마스터 키가 설정된다. 상기 주요 마스터 키는 방문 통신 네트워크의 ASN-GW(액세스 서비스 네트워크 게이트웨이)에 저장된다. 인증 키(AK1, AK2, AKn)는 각각의 통신 단말기(1) 및 기지국(2, 3, 4) 쌍에 대하여 쌍 마스터 키들에 기초하여 추론된다. 즉, 인증 키에 할당된 카운터를 관리하기 위하여, 기지국(2, 3, 4)은 각각의 인증 키(AK1, AK2, AKn)에 대한 인증 키 컨텍스트를 생성한다. 이제, 본 발명은 ASN-GW에 있는 AK 컨텍스트가 보내지도록 제공한다. 이것은 특히 카운터(PN-U/D)에 적용되는데, 그 이유는 상기 카운터가 ASN-GW 자체로부터 쌍 마스터 키에 기초하여 다시 추론될 수 있기 때문이다. ASN-GW에 있는 AK 컨텍스트의 기지국으로부터의 보내기는 예컨대 미리 결정될 수 있는 통신 프로세스들의 개수에 따라 또는 AK 컨텍스트들을 저장하기 위한 기지국 내 로컬 저장 공간이 가득 찰 경우에 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상응하는 저장 공간이 ASN-GW에 제공된다. 본 예시적 실시예에서는, 제1 통신 가입자는 통신 단말기에 대응하고, 제1 통신 네트워크 엘리먼트는 기지국에 대응하고, 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 ASN-GW에 대응하고 카운터 상태는 카운터들(PN-U, PN-D)에 대응한다.
ASN-GW는 바람직하게도 쌍 마스터 키를 저장된 AK 컨텍스트에 할당하고, 상기 쌍 마스터 키로부터 각각의 AK 컨텍스트가 추론된다. 쌍 마스터 키가 예컨대 재인증 때문에 삭제되면, 그로부터 추론된 AK 컨텍스트도 마찬가지로 삭제된다.
다른 예시적 실시예에 따르면, ASN-GW는 통신 가입자의 저장된 통신 프로세스들에 기초하여 상기 통신 가입자의 히스토리를 추적한다. 이는 예컨대 ASN-GW가 어느 기지국들이 통신 가입자에 의해 찾아졌는지를 인지하는 경우에 수행된다. 쌍 마스터 키의 유효성이 만료되었을 때 및/또는 재인증이 수행될 때, ASN-GW는 방문 기지국에 있는 저장된 AK 컨텍스트들을 직접 삭제하거나 또는 각각의 메모리가 해제될 수 있는 것으로서 식별된다는 통보를 송신한다. 이는, 기지국들에 있는 메모리가 일부 상황들에서 쌍 마스터 키들의 최대 수명 및 그에 따른 AK 컨텍스트의 최대 수명을 위해 용인될 수 있었던 것보다 더 일찍 해제된다는 점에서 유용하다.
다른 실시예 변형에 따르면, ASN-GW는 기지국이 저장할 수 있는 AK 컨텍스트들의 최대 개수 및 얼마나 많은 AK 컨텍스트들이 실제 저장되어 있는지 인지한다. 저장 공간이 이제 빠듯하다면, 예컨대 다른 가입자들보다 더 높은 확률로 상기 기지국에 더 이상 반환되지 않는 AK 컨텍스트가 삭제될 수 있는 해당 통신 가입자를 발견하기 위하여, ASN-GW는 통신 가입자의 히스토리 및 가입자에 현재 이용될 수 있는 정보를 이용하여 더 나은 결정에 도달할 수 있다. 대안으로서, AK 컨텍스트들을 위한 저장 공간이 한계에 도달한 기지국은 또한 이에 관해 능동적으로 ASN-GW에 통보할 수 있고, 그에 따라 이번에는 ASN-GW가 상기 기지국에 있는 AK 컨텍스트들을 삭제하고 및/또는 예컨대 AK 컨텍스트의 삭제를 촉구한다. 본 변형에서, ASN-GW는 AK 컨텍스트들을 저장하기 위해 얼마나 많은 자유 저장 공간들이 기지국에서 여전히 이용될 수 있는지를 추적할 필요가 없다.
AK 컨텍스트가 삭제될 수 있는 해당 통신 가입자를 선택하기 위한 한 가지 적합한 기준은, 예컨대 기지국으로부터 멀어지며 한 방향으로의 통신 가입자의 목표된 이동이다. 또한, 현재 이동 속도, 이동 공간, 방문 기지국들의 개수 또는 통신 가입자의 쌍 마스터 키들의 잔여 유효 기간이 평가에 포함될 수 있다.
한 가지 추가적 기준은, AK 컨텍스트들이 공간적으로 인접한 다양한 기지국들 상에서 상기 통신 가입자에 대하여 이미 삭제되어 재인증이 어떠한 경우에도 필요한 것이다. 이는, 부적합한 저장 공간이 있을 경우에 모든 통신 가입자들이 동등하게 불충분하게 다루어질 필요가 없고, 적절한 선택의 결과로 적어도 일부의 AK 컨텍스트들이 유지되어 또한 ASN-GW에 할당된 모든 기지국들에서 이용될 수 있다는 점에서 유용하다.
본 발명의 다른 장점은 제안된 솔루션이 통신 네트워크의 개별 구성요소들에 대한 커다란 수정 없이도 예전의 통신 프로토콜들에 적용될 수 있다는 것이다.
본 발명은 여기에 기술된 예시적 실시예들에 제한되지 않는다.

Claims (11)

  1. 통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법으로서,
    상기 카운터 상태는 인증 정보 내에 포함되고, 제1 통신 가입자 및 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 할당되고,
    상기 카운터 상태는 상기 제1 통신 가입자 및 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트 사이의 통신 프로세스에 의해 증가되고,
    상기 카운터 상태는 미리 결정될 수 있는 제1 기준이 충족되는 경우 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장될 수 있고,
    상기 카운터 상태는 상기 제1 통신 가입자 및 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트에 할당될 수 있도록 상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장되고,
    상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 상기 제1 통신 가입자 및 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트 사이의 개별 통신 프로세스들을 저장하고,
    상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 상기 제1 통신 가입자의 상기 저장된 통신 프로세스들에 기초하여 미리 결정될 수 있는 제2 기준을 모니터링하고, 그리고
    상기 미리 결정될 수 있는 제2 기준이 충족되는 경우,
    상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트에서 상기 제1 통신 가입자에 할당된 상기 상태 카운터의 삭제, 또는
    상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트로의 상기 삭제의 통보가
    상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 의해서 유도되는(induce),
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 와이맥스(WiMax: World Wide Interoperability for Microwave Access) 무선 네트워크인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제1 기준은 통신 프로세스들의 미리 결정될 수 있는 개수인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제1 기준은 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트에서 여전히 이용 가능한 최소 저장 공간인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카운터 상태에 부가하여, 상기 제1 통신 가입자의 추가의 인증 정보가 상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트에 저장되는,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제2 기준은 상기 제1 통신 가입자의 인증 정보 유효 기간의 예측 가능하거나 또는 발생되는 만료인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제2 기준은 상기 제1 통신 가입자의 새로운 인증 정보인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제2 기준은 상기 제1 통신 가입자의 이동 프로파일에 기초하여 모니터링되는,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정될 수 있는 제2 기준은 상기 제1 통신 가입자들의 우선순위에 기초하여 모니터링되는,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 통신 가입자는 MSS(이동 가입자국)이고, 상기 제1 통신 네트워크 엘리먼트는 BS(기지국)이고, 상기 제2 통신 네트워크 엘리먼트는 와이맥스 표준에 따른 ASN-GW(액세스 서비스 네트워크 게이트웨이)인,
    통신 네트워크에서 카운터 상태를 관리하기 위한 방법.
  11. 삭제
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