ES2233316T3 - Metodo de autentificacion que establece un canal seguro entre un abonado y un proveedor de acceso de servicio a traves de un operador de telecomunicaciones. - Google Patents
Metodo de autentificacion que establece un canal seguro entre un abonado y un proveedor de acceso de servicio a traves de un operador de telecomunicaciones.Info
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Abstract
Procedimiento de aseguramiento de una comunicación entre un abonado de una red de telecomunicación, por una parte, y por otra parte un proveedor de servicios accesible a través de una operadora de dicha red de telecomunicación a la cual está conectado el abonado, caracterizado porque comprende, por una parte, un proceso de inscripción inicial de dicho abonado en dicho proveedor de servicios a través de dicha operadora, y por otra parte un proceso de desarrollo de cada una de las sesiones de comunicación entre el abonado y el proveedor de servicios, porque el proceso de inscripción inicial comprende: - por una parte, la provisión por la operadora de telecomunicación, con destino al proveedor de servicios, - de un identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace, y - de un identificador (R1) de dicho abonado formado por un primer valor numérico calculado a partir de un identificador (IDx) del proveedor de servicios en la red de la operadora, de dicho identificador (Device ID) delabonado en su red de enlace, y de un elemento secreto (Sec.Op.) que caracteriza al abonado; - por otra parte, la provisión por el proveedor de servicios, con destino al abonado, de datos (login, mdp) de identificación/autentificación del abonado ante dicho proveedor.
Description
Método de autentificación que establece un canal
seguro entre un abonado y un proveedor de acceso de servicio a
través de un operador de telecomunicaciones.
El campo de la invención es el del aseguramiento
de la transferencia de datos a través de una o varias redes de
comunicaciones.
El aseguramiento se entiende aquí como la
capacidad de asegurar una autentificación de las partes que se
desean comunicar, y después establecer, dado el caso, un canal de
comunicación seguro entre las mismas.
Está adaptado especialmente, pero no
exclusivamente, a las aplicaciones en las cuales el abonado a la red
de telecomunicaciones se conecta por medio de un teléfono móvil (o
ME correspondiente a "Mobile Equipment", en inglés), por
ejemplo utilizando la norma de telecomunicación GSM (correspondiente
a "Global System for Mobile Communications", en inglés), o a
una norma equivalente o concurrente tal como la DCS 1800
(correspondiente a Digital Cellular a 1800 MHz'', en inglés), PCS
1900 (correspondiente a Personal Communication System a 1900 MHz'',
en inglés), DECT (correspondiente a "Digital European Cordless
Telecommunications", en inglés), o UMTS (correspondiente a
"Universal Mobile Telecommunication System" en inglés).
De forma conocida, estas redes de comunicación
con móviles son gestionadas por "operadoras de red móvil", en
lo sucesivo denominadas "operadoras", que aseguran todas las
funciones de gestión de los abonos, enrutado de las comunicaciones,
o incluso negociación de las condiciones de acceso de sus abonados a
proveedores de servicio (o incluso "servicios o servidores de
contenido") accesibles por las redes de comunicación.
El procedimiento de la invención se aplica
preferentemente al caso en el que el abonado a la red de
telecomunicación por terminal móvil desea conectarse de forma segura
a un corresponsal, típicamente un proveedor de servicios, siendo
éste último accesible en otra red de telecomunicaciones
interconectada con la red del abonado.
Pero de hecho, el procedimiento de aseguramiento
de la invención se aplica ventajosamente en cualquier otro contexto
en el cual un abonado que haya suscrito un servicio accesible a
través de una red de telecomunicación desee comunicar de forma
segura, y sin transferencia de elementos secretos por la red, con un
tercero distante en el marco de comunicaciones de datos que implica
bien una red única, o en dos o varias redes interconectadas cuyo
paso de una a otra implica una ruptura de protocolo.
Aunque la invención se aplica en el origen a
comunicaciones establecidas entre, por una parte, una red cerrada
(de tipo GSM) a la cual está unido el abonado, y una red abierta (de
tipo Internet), la naturaleza abierta o cerrada de cada una de las
redes de transmisión implicada no es una característica limitativa
del principio general de la invención.
Muchos servicios de contenido son accesibles
generalmente a través de una red de comunicación abierta,
típicamente Internet, que posee su protocolo propio de comunicación.
Cuando un terminal móvil GSM desea acceder a un servicio de este
tipo, existe por tanto una ruptura de protocolo en la interfaz entre
la red GSM y la red de acceso al proveedor de servicios de tipo
Internet. Por otra parte, el papel de los operadores de
telecomunicaciones es asegurar y gestionar estos elementos de
mediación y de realización de interfaces.
Actualmente existen procedimientos de
autentificación y de confidencialidad propios de cada una de estas
dos redes. Las soluciones conocidas consisten por tanto en aplicar
de forma yuxtapuesta los procedimientos disponibles en una red y
luego en la otra, cuando se efectúa la transmisión de cada tren de
datos. De ello resulta generalmente una ruptura de la
confidencialidad al nivel de la interfaz. En particular, la
aplicación de protocolos seguros en cada segmento aguas arriba y
aguas abajo impone que la operadora esté en posesión de los
elementos secretos, claves y/o algoritmos criptográficos requeridos
por cada procedimiento de autentificación y confidencialidad. Esta
responsabilidad hace pesar en la operadora una tensión de
conservación de la confidencialidad que puede ser indeseable para el
proveedor de servicios, para el abonados, e incluso para la propia
operadora.
Otra solución consiste en hacer intervenir a un
tercero para la gestión de los secretos, habitualmente denominado
"tercero de confianza", pero esta solución es igualmente
pesada, y por tanto inapropiada para ciertas situaciones en las que
el costo y la complejidad de gestión no se imponen.
Todavía otra solución propuesta por M. Walker en
"Seguridad en las telecomunicaciones Móviles e Inalámbricas"
(Computer Systems and Software Engineering, Actas de
CompEuro-4-8 de Mayo de 1992, La
Haya, págs. 493-496, XP00034424) utiliza un
mecanismo de código de acceso dinámico, en el cual un terminal fijo
entrega una solicitud de acceso (aleatoria) a un terminal móvil. El
terminal móvil responde a esta solicitud utilizando un algoritmo
criptográfico, bajo petición de una clave de autentificación. El
terminal fijo compara a continuación la respuesta emitida por el
terminal móvil con la respuesta esperada, y considera que la
autentificación ha tenido éxito si los dos valores se
corresponden.
Un inconveniente principal de esta técnica de la
clase anterior es que necesita procesos de ida y vuelta entre el
terminal móvil y el terminal fijo, y por consiguiente una
autentificación más larga.
R. Molvar y otros proponen igualmente en
"Autentificación de usuarios móviles" (IEEE NETWORK, tomo 8, nº
2, 1 de marzo de 1994, páginas 26-34, XP000515077)
una solución para la autentificación de móviles GSM, a partir de una
tarjeta SIM (en inglés "Subscriber Identity Module",
correspondiente a "Módulo de Identificación de Abonado")
contenida en un móvil y que comprende una clave secreta conocida
únicamente por la red del abonado. Durante una comunicación con un
corresponsal de una red diferente, un centro de autentificación
envía a la red del abonado un elemento triple de información que
comprende una solicitud de acceso, una respuesta firmada y una clave
correspondiente.
Sin embargo, un inconveniente de esta técnica es
que se adapta mal a las redes de gran tamaño gestionadas por varios
administradores, y es poco eficaz en términos de gestión de banda de
paso.
La invención tiene por objeto paliar estos
diferentes inconvenientes del estado de la técnica.
Más precisamente, un primer objetivo de la
invención es asegurar un procedimiento de autentificación que pueda
ser aplicado con independencia de las redes sucesivas que emplea una
comunicación. Un procedimiento de este tipo de autentificación debe
poder permitir al menos al proveedor de servicios autentificar al
abonado y preferentemente de forma mutua, durante cada sesión.
El objetivo de la invención es igualmente
proporcionar un procedimiento de transferencia de datos a través de
un canal cifrado que permita a un abonado y a un proveedor de
servicios comunicarse de forma segura sin intervención, incluso
desconocida, de la operadora de la red de enlace del abonado.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
procedimiento que permita a la operadora definir el sistema de
aseguramiento, y garantizar la calidad de la autentificación en el
enlace cuyo control posee, sin que tenga que conocer el contenido ni
elementos de funcionamiento del canal cifrado.
Es igualmente un objetivo de la invención
permitir al abonado y al proveedor de servicios compartir el
conocimiento de una clave de cifrado de los mensajes que
intercambian por la red, siendo ventajosamente diferente cada clave
para cada sesión de comunicación, sin que la clave de cifrado
transite en ningún momento por la red.
La invención tiene igualmente por objetivo
utilizar de manera optimizada los recursos en materia de seguridad
que son inherentes a una red GSM, es decir, esencialmente la
utilización de elemento(s) secreto(s) y de
algoritmos(s) presente (s) -o dado el caso
(re)programables- en los terminales de los abonados a la red,
típicamente en el módulo de identificación de abonado, generalmente
llamado "tarjeta SIM" (en inglés "Subscriber Identity
Module") que coopera con el terminal radiotelefónico del
abonado.
Otro objetivo de la invención es proporcionar al
abonado un código de acceso, así como los medios de calcular una
clave de cifrado/descifrado, que se atribuyen y gestionan
exclusivamente por el proveedor de servicios, y que por tanto no
tienen que ser conocidos ni por la operadora ni por terceros.
La invención tiene también por objetivo
proporcionar un procedimiento que asegure una "estanqueidad"
real entre los diferentes proveedores de servicios, desde el punto
de vista de la seguridad de las comunicaciones, y de las
transacciones eventuales iniciadas por el abonado.
Se alcanzan estos objetivos, así como otros que
aparecerán más adelante, según la invención, con ayuda de un
procedimiento de aseguramiento de una comunicación entre un abonado
de una red de telecomunicación, por una parte, y por otra parte un
proveedor de servicios accesible a través de una operadora de dicha
red de telecomunicación a la cual está conectado el abonado,
procedimiento caracterizado porque comprende por una parte un
proceso de inscripción inicial de dicho abonado en dicho proveedor
de servicios a través de dicha operadora, y por otra parte un
proceso de desarrollo de cada una de las sesiones de comunicación
entre el abonado y el proveedor de servicios.
Se entiende claramente por abonado no sólo el
utilizador, sino también y sobretodo su equipo de red. Igualmente,
se entiende que el proveedor de servicios es principalmente el
servidor informático conectado a la red. Sin embargo, como se verá a
continuación, pueden tener lugar ciertas transferencias de
información fuera de la red (por ejemplo, por correo postal, o fax,
etc....), e implicar por tanto a otras entidades, especialmente
individuos, para su realización.
Según la invención, el proceso de inscripción
inicial comprende:
- por una parte, la provisión por la operadora de
telecomunicación, con destino el proveedor de servicios, de un
identificador (Device ID, Identificador de dispositivo) del abonado
en su red de enlace, y de un identificador (R1) de dicho abonado
formado por un primer valor numérico calculado a partir de un
identificador (Idx) del proveedor de servicios en la red de la
operadora, de dicho identificador (Device ID) del abonado en su red
de enlace, y de un elemento secreto (Sec. Op.) que caracteriza al
abonado.
- por otra parte, la provisión por el proveedor
de servicios, con destino al abonado de datos (login, mdp) de
identificación/autentificación del abonado ante dicho proveedor.
Por otra parte, según la invención, el proceso de
desarrollo de cada una de dichas sesiones comprende una
autentificación del abonado por el proveedor de servicios por medio
de las etapas siguientes:
- una etapa de cálculo de un segundo valor
numérico (R2) a partir de un identificador (mdp) del abonado ante el
proveedor de servicios y de un dato de diversificación (Fecha)
elaborado al nivel del abonado.
- una etapa de cálculo de un tercer valor
numérico (R3) a partir de dicho primer valor numérico (R1), de dicho
segundo valor numérico (R2) y de un tercer dato (Login) que
identifica al abonado ante el proveedor de servicios.
- una etapa de transmisión desde el abonado hacia
el proveedor de servicios de una primera trama de datos constituidos
por dicho tercer valor numérico (R3) y datos de entrada, es decir
por un dato (Login) que identifica al abonado ante el proveedor de
servicios, y dicho dato de diversificación (Fecha) elaborado al
nivel del abonado.
- una etapa de autentificación del abonado ante
el proveedor de servicios por el recálculo de validación de dicho
tercer valor numérico (R3) a partir de dichos datos de entrada
(Login, Fecha) de dicha primera trama de datos, y de datos (R1, mdp)
ya a disposición del proveedor de servicios y asociados a dicho
abonado.
Según otra característica ventajosa de la
invención, el procedimiento comprende igualmente una autentificación
del proveedor de servicios por el abonado por medio de las etapas
siguientes:
- una etapa de cálculo de un cuarto valor
numérico (R4) a partir de dicho autentificador (R1) del abonado, de
una variable aleatoria (random) elaborada al nivel del proveedor de
servicios y de un dato de diversificación (Fecha);
- una etapa de transmisión desde el proveedor de
servicios hacia el abonado de una segunda trama de datos constituida
por dicho cuarto valor numérico (R4) y dicha variable aleatoria
(random);
- una etapa de autentificación del proveedor de
servicios ante el abonado por el recálculo de validación de dicho
cuarto valor numérico (R4) a partir dicha variable aleatoria
(random) de dicha segunda trama de datos, y de datos (R1, Fecha) a
disposición de dicho abonado.
Así, por lo que respecta a todas las
características enunciadas anteriormente, el procedimiento permite
una autentificación mutua del abonado y del proveedor de
servicios.
Cuando ha sido confirmada la autentificación,
preferentemente de forma mutua, el procedimiento comprende además
ventajosamente:
- -
- una fase de elaboración de una clave de sesión (Kses) común a dicho abonado y a dicho proveedor de servicios; y,
- -
- una fase de transmisión de datos cifrados por medio de dicha clave de sesión (Kses).
En este caso, dicha fase de elaboración de una
clave de sesión (Kses) comprende preferentemente las etapas
siguientes:
- una etapa de cálculo de una clave de sesión
(Kses) por el proveedor de servicios a partir de datos de cálculo
que comprenden dicho segundo valor numérico (R2) y una variable
aleatoria (Random2);
- una etapa de transmisión al abonado de la única
variable aleatoria (Random2) salvo que dichas variables aleatorias
Random y Random2 sean idénticas, en cuyo caso dicha fase de
elaboración de una clave de sesión (Kses) no comprenda ninguna
transmisión de datos del proveedor de servicios al abonado, puesto
que esta última ya está a disposición del abonado gracias a dicha
segunda trama de datos;
- una etapa de cálculo por el abonado de dicha
clave de sesión (Kses) a partir de dichos datos de cálculo, es
decir, de dicha variable aleatoria (Random2) transmitida y de dicho
segundo valor numérico (R2) a disposición de dicho abonado.
En las características de la invención expuestas
hasta ahora, el procedimiento comprende, en cada sesión, las etapas
sucesivas y disjuntas siguientes:
- autentificación del abonado por el proveedor de
servicios;
- autentificación del proveedor de servicios por
el abonado;
- cálculo de una clave de sesión para el
establecimiento de un canal cifrado.
De esta manera se puede aplicar selectivamente la
totalidad del procedimiento completo propuesto o parte del
mismo.
Sin embargo, en otra variante de realización, es
posible combinar la etapa de autentificación del proveedor de
servicios por el abonado con la etapa de cálculo de la clave de
sesión para el establecimiento del canal cifrado. Según esta
variante, dichos datos de cálculo de la clave de sesión (Kses)
incluyen igualmente el autentificador del abonado (R1), estando
dicho autentificador (R1) a disposición tanto de dicho proveedor de
servicios como del abonado sin necesidad de su transmisión del
primero al segundo. En este momento, la obtención correcta de dicha
clave de sesión (Kses) calculada vale para la identificación del
proveedor de servicios por el abonado debido a la inteligibilidad de
los datos cifrados recibidos del proveedor de servicios y
descifrados por medio de dicha clave de sesión (Kses) calculada por
el abonado.
Ya no hay necesidad por tanto de aplicar los
cálculos y transferencias de información relativos al cuarto valor
numérico R4.
El cálculo de la clave de sesión, sea en el modo
de realización de etapas disjuntas, o en el que combina la
autentificación de vuelta y el cálculo de la clave, puede presentar
a su vez una variante según la cual dichos datos de cálculo de la
clave de sesión (Kses) incluyen igualmente el dato de
diversificación (Fecha), destacándose que este dato de
diversificación (Fecha) se encuentra a disposición tanto de dicho
proveedor de servicios como del abonado y que por tanto no es
necesario retransmitirlo del primero al segundo.
Así, según la invención, y cualesquiera que sean
las variantes, el esquema de autentificación mezcla dos capas de
aseguramiento, es decir, una identificación /autentificación (Device
ID, R1) al nivel de la red con una identificación al nivel
aplicativo (login, mdp). Se apoya por tanto en la seguridad
intrínseca que puede ofrecer una red de telecomunicación, al nivel
de la aplicación, durante la autentificación de las partes y/o el
establecimiento de una comunicación cifrada.
La autentificación mutua reposa en la difusión de
un valor R1 por la operadora, en el momento de la inscripción del
abonado ante el proveedor de servicios, a cargo para este último de
asegurar la protección de este valor que conserva en su base de
datos de autentificación. El abonado, en cuanto a sí, no conserva en
principio este valor R1 (por razones de seguridad), pero está en
condiciones de recalcularlo automáticamente a cada inicialización de
una nueva sesión. En ese momento, son necesarios dos intercambios
para que las partes se autentifiquen mutuamente, y establezcan un
canal seguro.
Se observará que el establecimiento de un canal
cifrado no requiere más que una información secreta, cuya generación
está bajo la responsabilidad de la operadora de enlace, información
secreta que posee el abonado o se encuentra confinada en su equipo
conectado a la red.
Según una característica ventajosa de la
invención, el proveedor de servicios constituye una base de datos
que asocia a cada abonado registrado al menos uno de los datos
siguientes:
- -
- un identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace;
- -
- datos de identificación/autentificación del abonado ante el proveedor del servicio (Login, mdp);
- -
- el valor numérico R1 recibido de la operadora en el momento del proceso de inscripción inicial;
- -
- dado el caso, al menos algunos de los valores Fecha, R3, R4, Random, Random2 y Kses específicos de la sesión de comunicación en curso.
Según otra característica de la invención, al
menos algunos de dichos primero, segundo y tercero (y dado el caso
cuarto) valores numéricos R1, R2, R3, R4 y la clave de la sesión
Kses se calculan por medio de un algoritmo criptográfico f1, f2, f3,
f4, fk. Dicho algoritmo criptográfico pertenece preferiblemente al
grupo que comprende:
- -
- los algoritmos de función hash de sentido único con clave, tales como DES en modo MAC;
- -
- los algoritmos de función hash de sentido único sin clave, tales como md5 (marca registrada), RIPEM y SHA;
- -
- los algoritmos de mezcla de bits.
Ventajosamente, dicho primer valor numérico R1 se
calcula por medio de un algoritmo f1 de tipo A3/A8.
Según otra característica preferente de la
invención, dicho elemento secreto (Sec. Op.) que caracteriza al
abonado pertenece al grupo que comprende la clave Ki contenida en la
tarjeta SIM del móvil del abonado (cuando se está en presencia de
una red de tipo GMS) y una clave Kkm cualquiera disponible en el
terminal del abonado.
Igualmente, en el caso en el que la red de enlace
del abonado sea la red GSM, el identificador (Device ID) del abonado
en su red de enlace pertenece ventajosamente al grupo que comprende
el IMSI ("International Mobile Subscriber Identity") y el
MSISDN ("Mobile Station ISDN Nr").
Preferentemente, dichos datos (login, mdp) de
identificación/autentificación del abonado ante dicho proveedor
están constituidos por:
- -
- un identificador (login) del abonado en su red del proveedor de servicios,
- -
- un elemento secreto (mdp) proporcionado al abonado por el proveedor de servicios.
Ventajosamente, dicho dato de diversificación
(Fecha) utilizado para el cálculo de un segundo valor numérico (R2)
pertenece al grupo que comprende la fecha y/o la hora de la sesión,
un número incrementado en cada nueva sesión solicitada por el
abonado y un número aleatorio generado al nivel del abonado.
Ventajosamente, el proveedor de servicios puede
asegurarse de la calidad del dato de diversificación (Fecha) del
abonado, asegurándose de que evoluciona efectivamente en el tiempo.
Por ejemplo, puede efectuar esta verificación conservando el valor
(Fecha) de la última tentativa de conexión, para constatar si este
último es bien diferente del valor (Fecha) corriente.
Es igualmente posible simplificar la utilización
del segundo valor numérico R2, reduciéndolo simplemente al valor del
elemento secreto (mdp) proporcionado al abonado por el proveedor de
servicios. En este caso, este valor ya no es "dinámico" (es
decir, variable en función de los acontecimientos), sino
inmovilizado. Por supuesto, la función criptográfica f2 no se
utiliza entonces.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán de la lectura de la descripción siguiente de un modo de
realización ilustrativo y no limitativo de la invención, y de los
dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 esquematiza un ejemplo de
configuración de redes de comunicación en el seno de la cual se
puede aplicar la invención;
- la figura 2 ilustra esquemáticamente las fases
sucesivas de la variante del procedimiento de aseguramiento según la
invención, en la cual la autentificación de vuelta se combina en el
cálculo de la clave de sesión;
- la figura 3 representa las etapas principales
de cálculo de los valores numéricos utilizados en el marco del
procedimiento de transferencia de datos asegurado según la
invención.
La configuración de la figura 1 está constituida
por una primera red de comunicación 11, gestionada por una operadora
12, y que comprende un abonado 13. Para ilustrar más precisamente
esta configuración, se puede considerar que la red 11 es una red
cerrada de abono, del tipo de una red GSM. El abonado 13 está
provisto de un teléfono móvil, típicamente de un terminal portátil
provisto de una tarjeta "SIM", que se comunica con la red 11 a
través de una estación de base (BTS). La misma operadora 12 asegura
también, por ejemplo, la gestión de una Intranet, en la cual está
conectado un segundo abonado 14. Este abonado 14 se comunica por
medio de un ordenador 18, conectado a la red por medio de un módem
19.
A solicitud de un abonado, la operadora 12 está
en condiciones de realizar una interconexión 15 hacia una segunda
red 16, que comprende a su vez un cierto número de usuarios, entre
los cuales un proveedor de servicios en línea 17.
En cuanto a la red 16, se trata, por ejemplo, de
una red abierta de tipo Internet que utiliza el protocolo de
comunicación IP. El proveedor de servicios en línea 17 es un
servicio de contenido accesible mediante un proceso previo de
inscripción ante el servicio. Se trata, por ejemplo, de un portal
bancario, puesto a disposición de sus clientes por un banco, y que
les permite consultar sus cuentas y/o efectuar transacciones a
distancia. Estas operaciones tienen una naturaleza confidencial que
requiere por una parte que los interlocutores (el cliente abonado
por una parte y el banco por otra parte) autentifiquen mutuamente su
identidad a fin de evitar todo fraude, y por otra parte que los
intercambios de información se efectúen de forma cifrada para que
fracasen las rupturas de confidencialidad.
Cada conexión de un abonado cliente al proveedor
de servicios en línea inicia una sesión de comunicación cuyo
establecimiento y desarrollo siguen el procedimiento de
transferencia de datos por canal asegurado según la invención.
Según la invención, el establecimiento de un
canal seguro necesita que el abonado se haya inscrito previamente
ente el proveedor de servicios, y que la operadora haya transmitido
al proveedor de servicios datos que sirven para la identificación y
la autentificación abonado/proveedor, utilizados durante el
establecimiento ulterior de sesiones de comunicación. Por el
contrario, el establecimiento y la utilización del canal seguro
tienen lugar sin intervención de la operadora de la red del abonado,
si esto no queda claro al nivel de transporte de la comunicación en
bruto, quedando ésta indescifrada e indescifrable para la operadora,
puesto que los elementos secretos no son conocidos más que por el
abonado y el proveedor de servicios. La operadora se contenta con
definir el esquema de aseguramiento, es decir, con permitir la
aplicación de la invención. La operadora garantiza la calidad de
este esquema para los servicios de autentificación y de
confidencialidad. Por el contrario, bien entendido, el proveedor de
servicios sigue siendo responsable de la continuidad de la cadena de
aseguramiento a su propio nivel.
En el esquema de la figura 2 aparecen
sucesivamente los dos procesos consecutivos de aplicación del
procedimiento de la invención, es decir:
- un primer proceso 20 de inscripción inicial de
dicho abonado a dicho proveedor de servicio por medio de dicha
operadora;
- un segundo proceso 30 de desarrollo de cada
una de las sesiones de comunicación entre el abonado y el proveedor
de servicios.
Durante el primer proceso 20 de inscripción (o
abono), se encuentra esencialmente los intercambios de datos
siguientes.
En un primer tiempo, la operadora de
telecomunicación va a dirigir (21) al abonado un identificador del
proveedor de servicios (IDx), ante el que el abonado desea
inscribirse. El identificador IDx es único para cada proveedor de
servicios accesible a partir de la red de la operadora según el
esquema de aseguramiento de la invención. Cuando el proveedor de
servicios es accesible en una red de tipo Internet, el identificador
IDx puede ser, por ejemplo, un URL (en inglés, "Uniform, Resource
Locator").
Por otra parte, la operadora va a encaminar hacia
el proveedor de servicio considerado un juego de datos, es
decir:
- -
- un identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace,
- y
- -
- un autentificador (R1) de dicho abonado que se calcula ventajosamente en unas condiciones detalladas en relación con la descripción siguiente de la figura 3.
El autentificador R1 se calcula a partir de un
conjunto de valores únicos en la red de la operadora, y es por tanto
específico del enlace entre el abonado específico y el proveedor
específico de servicios considerados, y como tal deberá ser
protegido por el proveedor de servicios. Este valor R1 será por
tanto diferente, para un abonado dado según el proveedor de
servicio. El autentificador R1 será guardado permanentemente en la
fase de autentificación del proveedor de servicios.
Como retorno, el proveedor de servicios va a
proporcionar (23) al abonado igualmente dos datos de identificación
del abonado ante dicho proveedor, es decir:
- -
- un identificador (login) del abonado en la red del proveedor de servicios,
- y
- -
- un elemento secreto (mdp), por ejemplo bajo forma de un código de acceso.
Todos los datos intercambiados en esta etapa o
parte de ellos pueden transitar ventajosamente fuera de la línea de
comunicación (en inglés "off-line"), según
procedimientos propios de cada uno de los intervinientes (por
ejemplo, por fax, o correo o cualquier otro medio). Pero puede ser
más sencillo en ciertos casos transmitirlos en línea.
En el segundo proceso 30 de desarrollo de cada
una de las sesiones de comunicación entre el abonado y el proveedor
de servicios, se puede distinguir varias fases sucesivas.
En primer lugar, el abonado va a autentificarse
ante el proveedor de servicios dirigiéndole (31) una trama de datos
constituida por un valor numérico (R3) y un juego de dos datos de
entrada, es decir, el dato (Login) que identifica al abonado ante el
proveedor de servicios y un dato de diversificación (Fecha)
elaborado al nivel del abonado.
Este envío de trama sigue inmediatamente a la
captura por el abonado, por ejemplo, en el teclado de su terminal de
telecomunicación, del par de valor (login.mdp) que lo identifica y
lo autentifica ante el proveedor de servicios. El valor login está
integrado directamente en la trama antes citada enviada al proveedor
de servicios, mientras que el valor mdp no es transmitido, pero es
utilizado en el cálculo del valor numérico R3.
A continuación se detallan las modalidades de
cálculo del valor numérico R3 en relación con la descripción de la
figura 3.
El dato de diversificación puede ser cualquier
dato que asegure la variabilidad y que impida la reutilización de
los datos proporcionados en la iteración precedente por el abonado.
Por supuesto, el objetivo es hacer fracasar tentativas de intrusión
denominadas de "reproducción" (en inglés "replay attack"),
en las cuales un tercer interviniente intentaría hacerse pasar por
el abonado. El dato de diversificación estaría ventajosamente
constituido por la fecha y/o la hora de la sesión, pero puede ser
también un número incrementado por el abonado en cada nueva sesión,
e incluso un número aleatorio o pseudoaleatorio generado al nivel
del abonado.
A la recepción de la trama enviada en la etapa
31, el proveedor de servicios va a autentificar (32) al abonado
recalculando para validación, dicho tercer valor numérico (R3) a
partir de dichos datos de entrada (login, fecha) de dicha trama de
datos, y de datos de autentificación (R1, mdp) ya conocidos del
proveedor de servicios y asociados a dicho abonado. La obtención por
el proveedor de servicios, al proceder al recálculo de validación,
de un valor idéntico al de R3 recibido del abonado, valida y
autentifica al
abonado.
abonado.
La etapa siguiente 33 consiste, para al proveedor
de servicios, en elaborar una clave de sesión (Kses) a partir de un
cierto número de datos (véase a continuación), incluida una variable
aleatoria (Random). En este momento, el proveedor de servicios se va
a limitar a transmitir (34) al abonado la única variable aleatoria
(Random), que va a servir al abonado para recalcular (35) por su
parte la misma clave de sesión (Kses). Este cálculo, si es exacto,
permite entonces al abonado autentificar al proveedor de servicios,
debido a la inteligibilidad de los datos cifrados recibidos del
proveedor de servicios y descifrados por medio de dicha clave de
sesión (Kses) calculada por el abonado.
El abonado y el proveedor de servicios se pueden
comunicar (40) entonces de forma segura en el canal de datos
establecido.
Este modo de realización ilustrado en la figura
no constituye más que una de las variantes de la invención, es
decir, aquella en la cual se combinan la autentificación de vuelta
(es decir, la autentificación del proveedor de servicios por el
abonado) y el cálculo de la clave de sesión. El experto en la
técnica concebirá fácilmente las otras variantes a partir de este
ejemplo ilustrativo.
La figura 3 representa las principales etapas de
cálculo de los valores numéricos efectuadas en el curso de los
procesos de inscripción inicial de un abonado, y después de
autentificación y de descifrado de las comunicaciones establecidas
entre el abonado y el proveedor de servicios.
El primer valor numérico R1 se calcula con ayuda
de un algoritmo de cifrado, f1, por ejemplo de tipo A3/A8, MD5 o
DES, utilizando preferentemente los valores de entrada
siguientes.
- -
- el valor "IDx" que identifica al proveedor de servicios en la red de enlace del abonado. Este identificador es definido, por ejemplo, por la operadora de la red, que otorga así referencia mediante diferentes valores a diferentes proveedores de servicios accesibles por el abonado. Como ya se mencionó, cada proveedor de servicios "x" está identificado por un valor "IDx" diferente.
- -
- el valor "Device ID" que identifica al abonado en su red de enlace, constituido, por ejemplo, por el nombre del abonado, o cualquier otro identificador del abonado atribuido por la operadora. El identificador (Device ID) del abonado puede estar constituido por ejemplo por su IMSI ("International Mobile Subscriber Identity") o incluso por su número MSISDN ("Mobile Station ISDN Number").
- -
- un elemento secreto (Sec Opé) que autentifica al abonado en la red de la operadora. Este elemento secreto puede ser, por ejemplo, un código de tipo PIN (en inglés Personal Identity Number), o una clave confinada al nivel del equipo de red. En el caso de una red GSM, el elemento secreto en cuestión es ventajosamente la clave Ki confinada en la tarjeta SIM. Pero se puede aceptar cualquier otro elemento secreto como valor de entrada que sirve para calcular R1, como, por ejemplo, una clave específica Kkm, dedicada a la autentificación de los abonados GSM ante el conjunto de los servidores de contenido. En el caso en el que el terminal del abonado sea un ordenador (de tipo PC (ordenador personal) u otro), se puede utilizar igualmente una clave de "hardware" (término inglés para "material").
El valor R1 se calcula según la fórmula R1 =
f1(Device ID, IDx, Sec.Ope). El algoritmo criptográfico A3A8
está particularmente adaptado en la medida en que, según la
aplicación de las normas GSM, ya se encuentra presente en la tarjeta
SIM. En este caso R1= f1(Device ID, IDx, Ki), y se expresa
ventajosamente en doce octetos con f1 = A3A8. Presenta por tanto la
ventaja de reducir al mínimo los desarrollos, de ser secreto para
terceros, y de corresponder a un nivel de seguridad coherente con la
red de enlace. Cualquier otro algoritmo ya presente en la tarjeta
SIM, como es generalmente el algoritmo DES, es igualmente ventajoso.
Se pueden contemplar también otros algoritmos criptográficos.
El equipo del abonado, que en el caso de una red
GSM es el terminal GSM provisto de su tarjeta SIM y de un software
de navegación apropiado, es capaz de calcular automáticamente el
valor R1 cuando el abonado opta por acceder a un proveedor de
servicios específico, por supuesto después de que el abonado se haya
autentificado ante su operadora de red.
El segundo valor numérico R2 se calcula según la
fórmula R2 = f2(fecha, mdp), en la cual:
- -
- el algoritmo f2 es cualquier algoritmo criptográfico adecuado. Preferentemente, se trata de un algoritmo que efectúa un cálculo de sello por medio de una función hash de sentido único. Típicamente, puede tratarse de un algoritmo de clave, tal como DES en modo MAC, o incluso de un algoritmo sin clave, tal como md5 (marca registrada para un algoritmo de compresión comercializado por la empresa RSA Inc.), RIPEM o SHA. Estos algoritmos no son limitativos de la invención.
Así, también es posible utilizar un algoritmo de
mezcla de bits, pero esta posibilidad representa sin embargo una
solución débil en el sentido criptográfico.
- -
- el valor (fecha) es el dato de diversificación discutido anteriormente;
- -
- el valor mdp es el elemento secreto dirigido en la etapa 23 al abonado por el proveedor de servicios, pero que el proveedor de servicios ha conservado igualmente en su base de autentificación.
Este valor R2 no se transmite como tal al
proveedor de servicios. Se trata de una variable intermedia, que se
utiliza para el cálculo del valor numérico R3. Por otra parte, este
valor R2 puede ser guardado sin inconveniente en la memoria al nivel
del equipo terminal del abonado, si éste está dotado de ella (por
ejemplo en una memoria cache). En efecto, el hecho de conservar el
valor R2 no altera en nada la seguridad del proceso.
El tercer valor numérico R3 se calcula según la
fórmula R3 = f3(R1, R2, login), en la cual:
- -
- el valor numérico R1 es el autentificador del abonado calculado como se detalla anteriormente, y dirigido al proveedor de servicios durante el proceso de inscripción;
- -
- igualmente, se han precisado anteriormente las modalidades de cálculo del valor numérico R2;
- -
- el valor login es el identificador del abonado en la red del proveedor de servicios, y retransmitido por el abonado al proveedor de servicios en el seno de la trama de datos esquematizada en la etapa 32 de la figura 2;
- -
- el algoritmo f3 es ventajosamente idéntico al escogido para f2. En cualquier caso, se puede elegir entre las mismas posibilidades evocadas para f2.
La clave de sesión, Kses, se puede expresar en la
forma Kses = fk(R1, R2, Random), en la cual:
- -
- el algoritmo fk es ventajosamente idéntico al escogido para f2 y f3. En todo caso, se puede elegir entre las mismas posibilidades evocadas para f2;
- -
- los valores numéricos R1 y R2 ya han sido mencionados;
- -
- el valor aleatorio o pseudoaleatorio Random escogido por el proveedor de servicios.
Claims (17)
1. Procedimiento de aseguramiento de una
comunicación entre un abonado de una red de telecomunicación, por
una parte, y por otra parte un proveedor de servicios accesible a
través de una operadora de dicha red de telecomunicación a la cual
está conectado el abonado,
caracterizado porque comprende, por una
parte, un proceso de inscripción inicial de dicho abonado en dicho
proveedor de servicios a través de dicha operadora, y por otra parte
un proceso de desarrollo de cada una de las sesiones de comunicación
entre el abonado y el proveedor de servicios,
porque el proceso de inscripción inicial
comprende:
- -
- por una parte, la provisión por la operadora de telecomunicación, con destino al proveedor de servicios,
- -
- de un identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace, y
- -
- de un identificador (R1) de dicho abonado formado por un primer valor numérico calculado a partir de un identificador (IDx) del proveedor de servicios en la red de la operadora, de dicho identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace, y de un elemento secreto (Sec.Op.) que caracteriza al abonado;
- -
- por otra parte, la provisión por el proveedor de servicios, con destino al abonado, de datos (login, mdp) de identificación/autentificación del abonado ante dicho proveedor;
y porque el proceso de desarrollo
de cada una de dichas sesiones comprende una autentificación del
abonado por el proveedor de servicios por medio de las etapas
siguientes:
- -
- una etapa de cálculo de un segundo valor numérico (R2) a partir de un identificador (mdp) del abonado ante el proveedor de servicios y de un dato de diversificación (Fecha) elaborado a nivel del abonado.
- -
- una etapa de cálculo de un tercer valor numérico (R3) a partir de dicho primer valor numérico (R1), de dicho segundo valor numérico (R2) y de un tercer dato (Login) que identifica al abonado ante el proveedor de servicios.
- -
- una etapa de transmisión desde el abonado hacia el proveedor de servicios de una primera trama de datos constituidos por dicho tercer valor numérico (R3) y de datos de entrada, es decir de un dato (Login) que identifica al abonado ante el proveedor de servicios, y de dicho dato de diversificación (Fecha) elaborado al nivel del abonado.
- -
- una etapa de autentificación del abonado ante el proveedor de servicios por el recálculo de validación de dicho tercer valor numérico (R3) a partir de dichos datos de entrada (Login, Fecha) de dicha primera trama de datos, y de datos (R1, mdp) ya a disposición del proveedor de servicios y asociados a dicho abonado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque comprende igualmente una autentificación
del proveedor de servicios por el abonado por medio de las etapas
siguientes:
- -
- una etapa de cálculo de un cuarto valor numérico (R4) a partir de dicho autentificador (R1) del abonado, de una variable aleatoria (random) elaborada al nivel del proveedor de servicios y de un dato de diversificación (Fecha);
- -
- una etapa de transmisión desde el proveedor de servicios hacia el abonado de una segunda trama de datos constituida por dicho cuarto valor numérico (R4) y dicha variable aleatoria (random);
- -
- una etapa de autentificación del proveedor de servicios por el abonado por el recálculo de validación de dicho cuarto valor numérico (R4) a partir de dicha variable aleatoria (random) de dicha segunda trama de datos, y de datos (R1, Fecha) a disposición de dicho abonado.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque comprende
además:
- -
- una fase de elaboración de una clave de sesión (Kses) común a dicho abonado y a dicho proveedor de servicios; y,
- -
- una fase de transmisión de datos cifrados por medio de dicha clave de sesión (Kses);
y porque dicha fase de elaboración
de una clave de sesión (Kses) comprende las etapas
siguientes:
- -
- una etapa de cálculo de una clave de sesión (Kses) por el proveedor de servicios a partir de datos de cálculo que comprenden dicho segundo valor numérico (R2) y una variable aleatoria (Random2);
- -
- una etapa de transmisión al abonado de la única variable aleatoria (Random2);
- -
- una etapa de cálculo por el abonado de dicha clave de sesión a partir de dichos datos de cálculo, es decir de dicha variable aleatoria (Random2) transmitida y de dicho segundo valor numérico (R2) a disposición de dicho abonado;
4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 y
3, caracterizado porque dichas variables aleatorias Random y
Random2 son idénticas, y porque dicha fase de elaboración de una
clave de sesión (Kses) no comprenda ninguna transmisión de datos del
proveedor de servicios al abonado, puesto que dicha variable
aleatoria ya está a disposición del abonado gracias a dicha segunda
trama de datos.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, sin
aplicación de la reivindicación 2, caracterizado porque
dichos datos de cálculo de la clave de sesión (Kses) incluyen
igualmente el autentificador del abonado (R1), estando dicho
autentificador (R1) a disposición tanto de dicho proveedor de
servicios como del abonado sin necesidad de su transmisión del
primero al segundo,
y porque la obtención correcta de
dicha clave de sesión (Kses) calculada vale para la identificación
del proveedor de servicios por el abonado debido a la
inteligibilidad de los datos cifrados recibidos del proveedor de
servicios y descifrados por medio de dicha clave de sesión (Kses)
calculada por el
abonado.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos datos de
cálculo de la clave de sesión (Kses) incluyen igualmente el dato de
diversificación (Fecha), estando dicho dato de diversificación
(Fecha) a disposición tanto de dicho proveedor de servicios como del
abonado sin necesidad de su transmisión del primero al segundo.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el proveedor de
servicios constituye una base de datos que asocia a cada abonado
registrado:
- -
- un identificador (Device ID) del abonado en su red de enlace,
- -
- datos de identificación/autentificación del abonado ante el proveedor de servicios (Login, mdp);
- -
- el valor numérico R1 recibido de la operadora en el momento del proceso de inscripción inicial;
- -
- dado el caso, al menos algunos de los valores Fecha, R3, Random, Random2 y Kses específicos de la sesión de comunicación en curso.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al menos algunos
de dichos primero, segundo, tercero y cuarto valores numéricos R1,
R2, R3, R4, así como la clave de sesión Kses se calculan por medio
de un algoritmo criptográfico f1, f2, f3, f4, fk.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho primer valor numérico R1 se
calcula por medio de un algoritmo f1 de tipo A3/
A8.
A8.
10. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho algoritmo criptográfico pertenece
preferiblemente al grupo que comprende:
- -
- los algoritmos de función hash de sentido único con clave, tales como DES en modo MAC;
- -
- los algoritmos de función hash de sentido único sin clave, tales como md5 (marca registrada), RIPEM y SHA;
- -
- los algoritmos de mezcla de bits.
11. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicho elemento
secreto (Sec. Op.) que caracteriza al abonado pertenece al
grupo que comprende la clave Ki contenida en la tarjeta SIM del
móvil del abonado y una clave Kkm cualquiera disponible en el
terminal del abonado.
12. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en el caso en
el que la red de enlace del abonado sea la red GSM, el identificador
(Device ID) del abonado en su red de enlace pertenece ventajosamente
al grupo que comprende el IMSI ("International Mobile Subscriber
Identity") y el MSISDN ("Mobile Station ISDN Nr").
13. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos datos
(login, mdp) de identificación/autentificación del abonado ante
dicho proveedor están constituidos por:
- -
- un identificador (login) del abonado en la red del proveedor de servicios;
- -
- un elemento secreto (mdp) proporcionado al abonado por el proveedor de servicios.
14. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque dicho dato de
diversificación (Fecha) utilizado para el cálculo de un segundo
valor numérico (R2) pertenece al grupo que comprende la fecha y/o la
hora de la sesión, un número incrementado en cada nueva sesión
solicitada por el abonado y un número aleatorio generado al nivel
del abonado.
15. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque dicho primer
valor numérico (R1) que forma el autentificador del abonado se
elabora durante cada sesión, y no es conservado por el abonado.
16. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque al menos
algunos de los datos (Device ID, R1; login, mdp) intercambiados
durante la fase de suscripción inicial del abonado ante el proveedor
de servicios son transmitidos según un medio que comprende las
transmisiones en línea y las transmisiones fuera de línea.
17. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque dicho segundo
valor numérico (R2) es simplemente igual a dicho elemento secreto
(mdp) proporcionado al abonado por el proveedor de servicios.
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