ES2257384T3 - Sistema y metodo de conversion de claves. - Google Patents
Sistema y metodo de conversion de claves.Info
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Abstract
Un método de convertir un primer valor de clave (key 1) para un primer sistema de comunicaciones a un segundo valor de clave (key 2) de un segundo sistema de comunicaciones, dicho método CARACTERIZADO POR: generar un primer valor intermedio (R) desde al menos una porción de dicho primer valor de clave (key 1) usando una primera función aleatoria (f); proporcionar al menos una porción de dicho primer valor intermedio (R) a una segunda función aleatoria (h) para producir un segundo valor; ejecutar una o-exclusiva (220) en al menos una porción de dicho primer valor de clave (key 1) y al menos una porción de dicho segundo valor para generar un segundo valor intermedio (T); proporcionar al menos una porción de dicho segundo valor intermedio (T) a una tercera función aleatoria (g) para producir un tercer valor; y producir al menos una primera porción de dicho segundo valor de clave (key 2) ejecutando una o-exclusiva (240) en al menos una porción de dicho tercer valor y al menos una porción de dicho primer valor intermedio (R).
Description
Sistema y método de conversión de claves.
Esta invención se relaciona con los métodos y
sistemas para convertir un primer valor de clave de un primer
sistema de comunicaciones en un segundo valor de clave de un segundo
sistema de comunicaciones.
La Fig. 1 refleja un diagrama esquemático de un
primer y segundo sistemas de comunicaciones inalámbricas los cuales
proporcionan servicios de comunicaciones inalámbricas a unidades
inalámbricas (por ejemplo unidades inalámbricas
12a-c) que están situadas dentro de las regiones
geográficas 14 y 16, respectivamente. Un Centro de Conmutación
Móvil (por ejemplo los MSC 20 y 24) es responsable, dentro de otras
cosas, del establecimiento y mantenimiento de las llamadas entre
las unidades inalámbricas, llamadas entre una unidad inalámbrica y
una unidad de línea por cable (por ejemplo, la unidad de línea por
cable 25), y/o conexiones entre una unidad inalámbrica y una red de
paquetes de datos (PDN), tal como internet. Como tal, el MSC
interconecta las unidades inalámbricas dentro de su región
geográfica con una red pública de teléfonos conmutada (PSTN) 28 y/o
una red de paquetes de datos (PDN) 29. El área geográfica
serviciada por el MSC está dividida en áreas espacialmente
distintas llamadas "células". Como es reflejado en la Fig. 1,
cada célula está esquemáticamente representada por un hexágono en
un modelo tipo panal; en la práctica, sin embrago, cada célula tiene
una forma irregular que depende de la topografía del terreno que
rodea a la célula.
Típicamente, cada célula contiene una estación
base (por ejemplo estaciones bases 22a-e y
26a-e), la cual comprende los radios y antenas que
la estación base usa para comunicarse con las unidades inalámbricas
en esa célula. Las estaciones bases también comprenden el
equipamiento de transmisión que la estación base usa para
comunicarse con el MSC en el área geográfica. Por ejemplo, el MSC 20
está conectado a las estaciones bases 22a-e en la
región geográfica 14, y un MSC 24 está conectado a las estaciones
bases 26a-e en la región geográfica 16. Dentro de
una región geográfica, el MSC conmuta las llamadas entre las
estaciones bases en tiempo real ya que la unidad inalámbrica se
mueve entre las células, referido como transferencia de llamada.
Dependiendo de la realización, un controlador de la estación base
(BSC) puede ser un controlador de la estación base separado (BSC)
(no mostrado) conectado a varias estaciones bases o localizado en
cada estación base el cual administra los recursos de radio para
las estaciones bases y transmite la información al MSC.
Los MSC 20 y 24 usan una red de señalización 32,
tal como una red se señalización de conformidad con el estándar
identificado como TIA/EIA-41-D
titulado "Operaciones Intersistemas de las Radiotelecomunicaciones
Celulares", Diciembre de 1997 ("IS-41"), el
cual permite el intercambio de información en relación con las
unidades inalámbricas que son itinerantes dentro de las respectivas
áreas geográficas 14 y 16. Por ejemplo, una unidad inalámbrica 12a
es itinerante cuando la unidad inalámbrica 12a deja el área
geográfica 14 del MSC 20 al cual es originalmente asignada (por
ejemplo el MSC doméstico). Para asegurar que la unidad inalámbrica
itinerante pueda recibir una llamada, la unidad inalámbrica
itinerante 12a se registra con el MSC 24 en el cual esta residiendo
en ese momento (por ejemplo el MSC visitante) notificando al MSC
visitante 24 de su presencia. Una vez que la unidad inalámbrica
itinerante 12a es identificada por un MSC visitante 24, el MSC
visitante 24 envía una solicitud de registro al MSC doméstico 20 a
través de la red de señalización 32, y el MSC doméstico 20
actualiza una base de datos 34, referida como el registro de
localización doméstico (HLR), con la identificación del MSC
visitante 24, proporcionando de esta forma la localización de la
unidad inalámbrica itinerante 12a al MSC doméstico 20.
Después que la unidad inalámbrica itinerante es
autenticada, el MSC doméstico 20 proporciona al MSC visitante 24 un
perfil de usuario el cual indica las características disponibles de
la unidad inalámbrica itinerante, tal como llamada en espera,
identificación de la persona que llama, reenvío de llamada, llamada
tripartita y acceso a marcado internacional. Al recibir el perfil
del usuario, el MSC visitante 24 actualiza una base de datos 36,
referido como el registro de localización del visitante (VLR), para
proporcionar las mismas características que el MSC doméstico 20. El
HLR, el VLR y/o el centro de autenticación (AC) pueden estar
co-localizados en el MSC o accedidos de manera
remota.
Si la unidad inalámbrica está itinerante entre
sistemas de comunicaciones inalámbricas usar los estándares de las
comunicaciones inalámbricas, proporcionar la unidad inalámbrica con
las mismas características y servicios en los diferentes sistemas
de comunicaciones inalámbricas sería complejo si no imposible.
Existen actualmente diferentes estándares de comunicaciones
inalámbricas utilizados en EUA, Europa, y Japón. Los EUA actualmente
usan dos sistemas de comunicaciones inalámbricas principales con
diferentes estándares. El primer sistema es un sistema de acceso
múltiple por división de tiempo (TDMA) y está gobernado por el
estándar conocido como IS-136, el segundo sistema
es un sistema de acceso múltiple por división de códigos (CDMA)
gobernado por el estándar conocido como IS-95.
Ambos sistemas de comunicación usan el estándar conocido como
IS-41 para mensajería intersistemas, el cual define
el procedimiento de autenticación.
En el TDMA, los usuarios comparten una banda de
frecuencia, cada conversación del usuario es almacenada, compactada
y transmitida como un paquete rápido, usando ranuras de tiempo
controladas para distinguirlas, de aquí la frase "división de
tiempo". En el receptor, el paquete es descompactado. En el
protocolo IS-136, tres usuarios comparten una
frecuencia portadora dada. Por el contrario, el CDMA usa un código
único para "ensanchar" la señal a través de un área amplia del
espectro (de aquí el nombre alternativo - espectro ensanchado), y
el receptor usa el mismo código para recuperar la señal del ruido.
Un canal muy seguro y robusto puede ser establecido, incluso para
una señal de potencia extremadamente baja. Además, usando diferentes
códigos, un número de diferentes canales pueden simultáneamente
compartir la misma señal portadora sin interferir uno con otro.
Ambos sistemas, el CDMA y el TDMA, están definidos para fases de una
Segunda Generación (2G) y una Tercera Generación (3G) con
requerimientos diferentes para la confidencialidad y privacidad de
la información del usuario.
Europa utiliza la red del Sistema Global para
Móviles (GSM)como es definido por el Instituto de Estándares
de las Telecomunicaciones Europeas (ETSI). EL GSM es un estándar del
TDMA, con 8 usuarios por frecuencia portadora. La conversación es
tomada en ventanas de 20 msec, que son muestreadas, procesadas, y
compactadas. El GSM es transmitido en un portador de 900 Mhz. Existe
un sistema alternativo que opera a 1.8 Ghz (DCS 1800), que
proporciona una capacidad adicional, y es frecuentemente visto más
como un sistema de comunicaciones personal (PCS) que un sistema
celular. De la misma forma, los EUA también han implementado el
DCS-1900, otro sistema GSM que opera sobre
diferentes portadores de 1.9 GHz. El Celular Digital Personal (PDC)
es el estándar japonés, anteriormente conocido como JDC (Celular
Digital Japonés). El PDC es un estándar TDMA similar al estándar de
EUA conocido como protocolo IS-54.
La red del GSM utiliza un módulo de
identificación de usuarios removible (UIM) el cual es una tarjeta
del tamaño de una tarjeta de crédito que es propiedad de un abonado,
quien desliza el UIM dentro de cualquier microteléfono del GSM para
transformarlo en "su" teléfono. El sonará el timbre cuando su
único número de teléfono sea marcado, las llamadas hechas serán
cargadas a su cuenta; todas las opciones y servicios de conexión;
correo de voces pueden ser conectados y así sucesivamente. La
personas con diferentes UIM pueden compartir un microteléfono
"físico", convirtiéndolo en varios microteléfonos
"virtuales", uno por cada UIM. Similar a los sistemas de EUA,
la red del GSM también permite la "itinerancia", por lo cual
diferentes operadores de red están de acuerdo en reconocer (y
aceptar) abonados de otras redes o sistemas de comunicaciones
inalámbricas, cuando las unidades inalámbricas (o UIMs) se mueven.
Por lo tanto, los abonados británicos pueden conducir a través de
Francia o Alemania y usar sus unidades inalámbricas GSM para hacer
y recibir llamadas (con su mismo número del RU), con tanta
facilidad como un hombre de negocios americano usa una unidad
inalámbrica en Boston, Miami, o Seattle, dentro de cualquiera de
los sistemas de comunicaciones inalámbricas de EUA. El sistema GSM
está definido como un sistema de Segunda Generación (2G).
La perfeccionamiento de tercera generación (3G)
del esquema de seguridad del GSM esta definido en el conjunto de
estándares Servicio de Telecomunicaciones Móviles Universales
(UMTS), y específicamente para la seguridad en el estándar
identificado como especificaciones de "Arquitectura de la
Seguridad" 3GPP TS-33.102. Este esquema de
seguridad con variaciones ligeras será usado como una base para el
esquema común de seguridad mundial para todos los sistemas de
comunicaciones de 3G, incluyendo el UMTS, el TDMA, y el CDMA.
El esquema de autenticación del GSM de 2G es
ilustrado en la Fig. 2. Este esquema de autenticación incluye un
registro de localización doméstico (HLR) 40, un registro de
localización de visita (VLR) 50, y una unidad inalámbrica o
terminal móvil (MT) 60, la cual incluye un UIM 62. Cuando la
terminal móvil 60 coloca una llamada, una solicitud es enviada al
registro de localización doméstico 40, el cual genera un vector de
autenticación AV, también llamado "tripleta" (RAND, SRES,
K_{c}) a partir de una clave K_{i}. La tripleta incluye un
número aleatorio RAND, una respuesta firmada SRES, y una clave de
sesión K_{c}. La tripleta es proporcionada al registro de
localización de visita 50, que pasa el número aleatorio RAND a la
terminal móvil 60. El UIM 62 recibe el número aleatorio RAND, y
utilizando la clave raíz K_{i}, el número aleatorio RAND, y un
algoritmo A3, calcula una respuesta firmada SRES. El UIM 62 también
utiliza la clave raíz K_{i} y el número aleatorio RAND, y el
algoritmo A8 para calcular la clave de sesión K_{c}. La SRES,
calculada por el UIM 62, es retornada al registro de localización
de visita 50, el cual compara este valor de la SRES recibida del
registro de localización doméstico 40, para autenticar el abonado
que está usando la terminal móvil 30.
En el sistema de autenticación
"desafío/respuesta" del GSM, el registro de localización de
visita 50 nunca recibe la clave raíz K_{i} que es mantenida por
el UIM 32 y el registro de localización doméstico 40. El VLR 50
tampoco necesita conocer los algoritmos de autenticación usados por
el HLR 40 y el UIM 62. También, en el esquema de autenticación del
GSM, la tripleta debe ser enviada para cada llamada telefónica por
el registro de localización doméstico 40. El RAND es de 128 bits,
la SRES es de 32 bits, y la K_{c} es de 64 bits, lo cual es 224
bits de datos por cada solicitud, lo que es una carga de datos
significativa. El principal foco de esta descripción es la clave de
cifrado de sesión K_{c} de 64 bits de largo que es usada para la
confidencialidad de la información del usuario. Cuando la terminal
móvil itinera en otro sistema de servicio mientras está en la
llamada, la clave de sesión K_{c} es enviada desde el VLR antiguo
a un nuevo sistema de servicio seleccionado.
La Fig. 3 muestra el esquema de seguridad del
UMTS el cual es un perfeccionamiento al esquema del GSM de 2G.
Similar al esquema del GSM, cuando la terminal móvil 90 coloca una
llamada, una solicitud es enviada al registro de localización
doméstico 70, el cual envía un vector de autenticación - AV al
Registro de Localización Visitado (VLR) 80 que contiene cinco
elementos en vez de los tres elementos de una tripleta, y por lo
tanto es llamado "quíntuple". Este vector contiene el RAND de
128 bits, la SRES de 64 bits, el valor AUTN que porta la firma de
autenticación de la red doméstica, y dos claves de seguridad de
sesión: la clave de cifrado de 128 bits CK y la clave de integridad
de 128 bits IK. Estas dos últimas claves CK e IK, son el foco de
esta descripción.
El vector es proporcionado al registro de
localización de visita 80, el cual pasa el número aleatorio RAND y
el AUTN a la terminal móvil 90. El UIM 92 recibe el número aleatorio
RAND, y utilizando la clave raíz K_{i}, el número aleatorio RAND,
y unas funciones algorítmica definidas, valida el AUTN y calcula una
respuesta firmada SRES. El UIM 92 también utiliza la clave raíz
K_{i} y el número aleatorio RAND y funciones algorítmicas
definidas para calcular las claves de sesión CK e IK. La SRES,
calculada por el UIM 92, es retornado al registro de localización
de visita 80, el cual compara este valor de la SRES recibida del
registro de localización doméstico 70 para autenticar el abonado
que está usando la terminal móvil 90. Un foco de esta descripción
es la clave de cifrado de sesión de 128 bits de largo CK y la clave
de integridad de sesión de 128 bits de largo IK las que son usadas
para la confidencialidad de la información del usuario y la
protección de la integridad de la sesión. Una vez que el abonado es
autenticado exitosamente, el VLR 80 activa la CK e IK recibidas en
este vector de autenticación. Si la terminal móvil itinera en otro
sistema de servicio mientras está en la llamada, la CK y la IK son
enviadas al nuevo sistema de servicio seleccionado.
El esquema de autenticación de 2G
IS-41, usado en los sistemas TDMA y CDMA de los EUA,
es ilustrado en la Fig. 4. Este sistema de autenticación involucra
un registro de localización doméstico (HLR) 100, un registro de
localización de visita (VLR) 110, y una terminal móvil (MT) 120, que
puede incluir un UIM 122. La clave raíz, conocida como clave A_, es
almacenada solamente en el HLR 100 y el UIM 122. Existe una clave
secundaria, conocida como Dato Secreto Compartido SSD, el cual es
enviado al VLR 110 durante la itinerancia. El SSD es generado de la
clave A_ usando un algoritmo criptográfico. El procedimiento para
generar el SSD es descrito en cualquier lugar y es conocido por
aquellos expertos en el arte. Cuando la MT 120 itinera a una red de
visita, el VLR 110 envía una solicitud de autenticación al HLR 100,
el cual responde enviando el SSD del abonado. Una vez el VLR 110
tiene el SSD, el puede autenticar el MT 120 independientemente del
HLR 100, o con la ayuda del HLR 100 como es conocido por aquellos
expertos en el arte. El VLR 110 envía un número aleatorio RAND a la
UIM 122 a través de la MT 120, y la UIM 122 calcula la respuesta de
autenticación (AUTHR) usando el RAND y el valor almacenado de SSD
en el UIM 122. La AUTHR es retornada al VLR 110, el cual la chequea
contra el valor de la AUTHR que ha sido independientemente
calculado de la misma manera. Si los dos valores de AUTHR
coinciden, la MT 120 es declarada válida. Este proceso se repite
cuando la unidad inalámbrica intenta acceder al sistema, por
ejemplo, para iniciar una llamada, o para contestar una página
cuando la llamada es recibida.
En estos casos, las claves de seguridad de sesión
son también generadas. Para generar las claves de seguridad de
sesión, el estado interno del algoritmo de computación es preservado
después del cálculo de la autenticación. Varias claves de seguridad
son entonces calculadas por la UIM 122 y el VLR 110 usando el valor
actual del SSD. Específicamente la Máscara de Privacidad de Voces
(VPM) de 520 bits es computada, la cual es usada para encubrir los
datos de la conversación TDMA a lo largo de la llamada. Esta VPM es
derivada al inicio de la llamada por el UIM y el VLR, y, si el
móvil itinera en otro sistema de servicio durante la llamada, la VPM
es enviada al nuevo sistema de servicio por el VLR. Cuando la
llamada es concluida, la VPM es borrada por ambos el UIM y el VLR
de servicio. Igualmente, la Clave de Codificación del Mensaje de
Señalización (SMEKEY) de 64 bits es computada, que es usada para
codificar la información de señalización del TDMA a lo largo de la
llamada. Esta SMEKEY es derivada al inicio de la llamada por el UIM
y el VLR, y, si el móvil itinera en otro sistema de servicio
durante la llamada, la SMEKEY es enviada al nuevo sistema de
servicio por el VLR. Cuando la llamada es concluida, la SMEKEY es
borrada por ambos el UIM y el VLR de servicio.
El esquema CDMA de 2G usa un método similar de
distribución de claves, excepto que, en vez de la VPM de 520 bits,
se están usando los 42 Bits Menos Significativos (LSB) de la VPM
como una semilla dentro de la Máscara de Código Largo Privado
(PLCM). Esta PLCM es usada como una máscara de aleatorización
adicional para la información antes de su ensanchamiento. La PLCM
de 42 bits es consistente a lo largo de toda la llamada y es
enviada al nuevo sistema de servicio por el VLR si el móvil itinera
en otro sistema de servicio. La SMEKEY es usada de la misma forma
que el esquema basado en el TDMA.
El esquema de seguridad de 3G
IS-41 usa el esquema de seguridad del UMTS, que está
basado en la entrega de la clave de cifrado de 128 bits CK y la
clave de integridad de 128 bits IK al sistema visitado VLR, mientras
que las mismas claves son computadas por el UIM.
Las conversiones de claves cuando una unidad
inalámbrica itinera entre sistemas de comunicaciones deben ser
ejecutadas de una forma que incluso si una seguridad inferior de los
esquemas de 2G y los algoritmos es comprometida y las claves
parciales son recuperadas por el intruso, las claves de sesión de 3G
aún mantendrán el mismo nivel de seguridad. Tales conversiones
permitirán a un abonado "itinerar globalmente" manteniendo la
seguridad de los datos de las comunicaciones y la integridad de la
sesión de comunicaciones.
MENEZES: "Manual de cartografía aplicada"
1997, CRC PRESS LLC, EUA XP002191213 enseña que una clave que
codifica claves K puede ser modificada en base a una lectura
cuidadosa por un contador N. En particular, la clave que codifica
claves K puede ser modificada por el contador N ejecutando K
\varoplus N.
De acuerdo a un aspecto de está invención se
proporciona un método como es reivindicado en la reivindicación
1.
De acuerdo a otro aspecto de esta invención se
proporciona un sistema de conversión de claves como es reivindicado
en la reivindicación 9.
La presente invención es un sistema de conversión
de claves para convertir de manera determinista y reversible un
primer valor de clave de un primer sistema de comunicaciones en un
segundo valor de clave de un segundo sistema de comunicaciones. Por
ejemplo, el sistema de conversión de claves genera un primer valor
intermedio a partir de al menos una porción del primero valor de
clave usando una primera función aleatoria. Al menos una porción
del primer valor intermedio es proporcionada a una segunda función
aleatoria para producir un segundo valor. Una o- exclusiva es
ejecutada en al menos una porción del primer valor de clave y al
menos una porción del segundo valor para generar un segundo valor
intermedio. Al menos una porción del segundo valor intermedio es
proporcionada a una tercera función aleatoria para producir un
tercer valor. Ejecutando una o-exclusiva en al
menos una porción del tercer valor de clave y al menos una porción
del primer valor intermedio, el sistema de conversión de claves
produce al menos una primera porción del segundo valor de clave, y
al menos una segunda porción del segundo valor de clave es
producido como el segundo valor intermedio. El sistema de
conversión de claves es determinista ya que, dado un primer valor de
clave, una unidad inalámbrica y el sistema de comunicaciones
inalámbricas determinarán el mismo segundo valor de clave sin
requerir intercambio de información.
El sistema de conversión de claves es reversible
o bi-direccional ya que, si la unidad inalámbrica es
transferida hacia atrás al primer sistema de comunicaciones, el
segundo valor de clave del segundo sistema de comunicaciones es
convertido hacia atrás al primer valor de clave del primer sistema
de comunicaciones. Por ejemplo, el sistema de conversión de claves
proporciona al menos la segunda porción del segundo valor de clave a
la tercera función aleatoria para producir el tercer valor. El
primer valor intermedio es producido generado ejecutando una
o-exclusiva en la primera porción del segundo valor
de clave y el tercer valor. Usando la segunda función aleatoria, el
sistema de conversión de claves genera el segundo valor a partir del
primer valor intermedio y produce al menos una porción de la
primera clave ejecutando una o-exclusiva en el
segundo valor y la segunda porción del segundo valor de clave. El
sistema de conversión de claves proporciona seguridad mejorada
debido a que incluso si casi todo del segundo valor de clave es
conocido, el primer valor de clave no será fácilmente recuperado.
Similarmente, si casi todo del primer valor de clave es conocido, el
segundo valor de clave no será fácilmente recuperado.
Otros aspectos y ventajas de la presente
invención serán evidentes con la lectura de la siguiente descripción
detallada y con referencia a los dibujos en los cuales:
La Fig. 1 muestra un diagrama general de sistemas
de comunicaciones inalámbricas para los cuales un sistema de
conversión de claves que incorpora la presente invención es
usado;
La Fig. 2 es un diagrama en bloque que ilustra
los componentes básicos del sistema global de 2G del arte anterior
para la red (GSM) de móviles y mensajes de seguridad transmitidos en
la red del GSM de 2G;
La Fig. 3 es un diagrama en bloque que ilustra
los componentes básicos de la red del UMTS de 3G del arte anterior y
mensajes transmitidos en la red del UMTS de 3G;
La Fig. 4 es un diagrama en bloque que ilustra
los componentes básicos de la red del IS-41 de 2G
del arte anterior y mensajes transmitidos en la red del
IS-41 de 2G del arte anterior;
La Fig. 5 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red del TDMA de 2G en una red de
3G genérica;
La Fig. 6 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red de 3G genérica en una red del
TDMA de 2G;
La Fig. 7 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red del CDMA de 2G en una red de
3G genérica;
La Fig. 8 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red de 3G genérica en una red del
CDMA de 2G;
La Fig. 9 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red del GSM de 2G en una red de 3G
genérica;
La Fig. 10 es un diagrama en bloque que ilustra
como un usuario itinera desde una red de 3G genérica en una red del
GSM de 2G;
La Fig. 11 es un diagrama de flujo de una
realización de la conversión hacia delante por el sistema de
conversión de claves; y
La Fig. 12 es un diagrama de flujo de una
realización de la conversión hacia atrás por el sistema de
conversión de claves.
Una realización ilustrativa del sistema de
conversión de claves es descrito a continuación el cual proporciona
una conversión de claves mejorada para una unidad inalámbrica que
itinera entre un primer y un segundo sistemas de comunicaciones
inalámbricas. El sistema de conversión de claves convierte de manera
determinista y reversible un valor de clave de m bits de un primer
sistema de comunicaciones en un segundo valor de clave de n bits de
un segundo sistema de comunicaciones. En ciertas realizaciones, el
sistema de conversión de claves usa tres funciones aleatoria f, g y
h donde las funciones f y g mapean una secuencia de salida de m bits
en una secuencia n-m bits semejando un número
aleatorio, la función aleatoria h mapea una secuencia de
n-m bits en una secuencia de m bits semejando un
número aleatorio. Una función aleatoria mapea entradas a salidas de
manera que las salidas sean impredecibles y una mirada aleatoria sea
dada a la entrada. En las realizaciones descritas a continuación,
las funciones aleatorias son oráculos aleatorios donde cada vez que
una entrada es dada ella mapea a la misma salida. Adicionalmente, en
las realizaciones descritas a continuación, las funciones aleatorias
son públicamente conocidas. Por ejemplo, las funciones aleatorias
son conocidas por el(los) sistema(s) de comunicaciones
inalámbricas involucrados en la transferencia intersistemas y la
unidad inalámbrica.
El sistema de conversión de claves es
determinista ya que, dado un valor de clave de m bits, una unidad
inalámbrica y el sistema de comunicaciones inalámbricas determinarán
el mismo valor de clave de n bits sin requerir intercambio de
información. El sistema de conversión de clave es reversible o
bi-direccional ya que, si la unidad inalámbrica es
transferida hacia atrás al primer sistema de comunicaciones, la
clave de n bits del segundo sistema de comunicaciones es convertido
hacia atrás a la primera clave de m bits del primer sistema de
comunicaciones. El sistema de conversión de claves proporciona
seguridad mejorada debido a que incluso si casi todo del valor de
clave de n bits es conocido, el valor de clave de m bits no será
fácilmente recuperado. Similarmente, si casi todo del valor de
clave de m bits es conocido, el valor de clave de n bits no será
fácilmente recuperado.
Dependiendo de las realización, el sistema de
conversión de claves puede proporcionar una conversión de claves
segura, determinista y bi-direccional cuando una
unidad inalámbrica itinera entre dos sistemas de comunicaciones
inalámbricas, tal como un sistema de comunicaciones más antiguo y un
sistema de comunicaciones más nuevo. Por ejemplo donde los mismos
números de referencia se indican como componentes, el esquema de
seguridad IS-41 de 3G de la Fig. 5 convierte, en el
VLR 80 y en la unidad inalámbrica 120 (o 122), la VPM de 520 bits en
combinación con la SMEKEY de 64 bits recibida del VLR 110 a la CK
de 128 bits y/o la IK de 128 bits cuando la unidad inalámbrica
itinera en el sistema de 3G desde el sistema TDMA de 2G. De manera
contraria, como se muestra en la Fig. 6, el esquema de seguridad
IS-41 de 3G convierte, en el VLR 80 y la unidad
inalámbrica 90 (o 92), la CK de 128 bits y/o la IK de 128 bits a la
VPM de 520 bits en combinación con la SMEKEY de 64 bits cuando la
unidad inalámbrica itinera en el sistema TDMA de 2G desde el
sistema de 3G. El VLR 80 proporciona la VPM y la SMEKEY al VLR
110.
Como es mostrado en la Fig. 7, el esquema de
seguridad IS-41 de 3G convierte, en el VLR 80 y en
la unidad inalámbrica 120 (o 122), la PLCM de 42 bits en
combinación con la SMEKEY de 64 bits recibida del VLR 110 a la CK
de 128 bits y/o la IK de 128 bits cuando la unidad inalámbrica
itinera en el sistema de 3G desde el sistema CDMA de 2G. De manera
contraria, como se muestra en la Fig. 8, el esquema de seguridad
IS-41 de 3G convierte, en el VLR 80 y la unidad
inalámbrica 90 (o 92), la CK de 128 bits y la IK de 128 bits a la
PLCM de 42 bits en combinación con la SMEKEY de 64 bits cuando el
móvil itinera en el sistema CDMA de 2G desde el sistema de 3G. El
VLR 80 proporciona la PLCM y la SMEKEY al VLR 110.
Como es mostrado en la Fig. 9, el esquema de
seguridad del UMTS de 3G convierte, en el VLR 80 y en la unidad
inalámbrica 60 (o 62), la K_{c} de 64 bits recibida del VLR 50 a
la CK de 128 bits y/o la IK de 128 bits cuando la unidad
inalámbrica itinera en el sistema UMTS de 3G desde el sistema GSM de
2G. De manera contraria, como se muestra en la Fig. 10, el sistema
de seguridad del UMTS de 3G convierte, en el VLR 80 y la unidad
inalámbrica 90 (o 92), la CK de 128 bits y/o la IK de 128 bits a la
K_{c} de 64 bits cuando la unidad inalámbrica itinera en el
sistema GSM de 2G desde el sistema UMTS de 3G. El VLR 80 proporciona
la K_{c} al VLR 50.
Correspondientemente, en ciertas realizaciones,
una unidad inalámbrica que soporte la autenticación del abonado
mejorada (ESA) y la privacidad de abonado mejorada (ESP) en un
primer sistema de comunicaciones, tal como un sistema de
comunicaciones de 3G más nuevo, puede implementar modos múltiples de
privacidad para permitirle a la unidad inalámbrica proporcionar
privacidad usando algoritmos más antiguos en un segundo sistema de
comunicaciones, tal como un sistema de comunicaciones TDMA de 2G
más antiguo. Tal unidad inalámbrica puede proporcionar otras formas
de privacidad después de la transferencia intersistemas a un MSC
para un segundo sistema de comunicaciones más antiguo que no
soporta la ESP. Cuando la transferencia al segundo sistema de
comunicaciones más antiguo es requerida, el sistema de conversión
de claves puede convertir los valores de claves para el primer
sistema de comunicaciones más nuevo a las claves de privacidad
necesarias para los algoritmos de privacidad más antiguos
soportados por el segundo sistema de comunicaciones más antiguo. Las
claves para el segundo sistema de comunicaciones pueden ser
enviadas al MSC seleccionado del segundo sistema de comunicaciones
desde el MSC del primer sistema de comunicaciones. Ya que el
sistema de conversión de claves es determinista, la unidad
inalámbrica también tendrá las claves para el segundo sistema de
comunicaciones ejecutando la misma conversión que el primer sistema
de comunicaciones usando el sistema de conversión de claves de la
presente invención.
El sistema de conversión de claves mapea una
clave(s) de un primer sistema en una clave(s) de un
segundo sistema y hacia atrás nuevamente. Por ejemplo, cuando se
ejecuta una transferencia intersistemas entre un sistema de
comunicaciones de 3G y un sistema TDMA de 2G, el sistema de
conversión de claves puede mapear una clave cifrada CK en un par
VPMASK/SMEKEY (VS). En esta realización, la función de conversión de
claves posee las siguientes propiedades: 1) Una CK de 128 bits es
mapeada en un VS de 584 bits; 2) La función es reversible y mapea
hacia atrás un VS de 584 bits en una CK de 128 bits; y 3) La función
es segura en el sentido que el conocimiento parcial de la clave de
584 bits no permitirá al adversario recuperar la CK, ni el
conocimiento parcial de la clave CK de 128 bits permitirá al
adversario recuperar el VS de 584 bits. En ciertas casos, por
ejemplo cuando la llamada se origina en un primer sistema de
comunicaciones que tiene un valor de clave más grande que el
segundo sistema de comunicaciones seleccionado, el sistema de
conversión mapea el valor de clave del primer sistema de
comunicaciones a un valor de clave de un segundo sistema de
comunicaciones. Sin embargo, si la unidad inalámbrica retorna al
primer sistema de comunicaciones, el sistema de conversión de
claves mapea el segundo valor de clave a un valor de clave
subsiguiente para el primer sistema de comunicaciones que no es
necesariamente el mismo que el valor de clave original.
Transferencias subsiguientes hacia atrás al primer sistema de
comunicaciones desde el segundo sistema de comunicaciones producen
un valor de clave que es el mismo que el valor de clave
subsiguiente.
Por ejemplo, cuando se ejecuta una transferencia
intersistemas para una llamada que se origina con un sistema TDMA
de 2G a un sistema de 3G, el sistema de conversión de claves puede
mapear el par VPMASK/SMEKEY (VS) en una clave cifrada CK. En esta
realización, la función de conversión de claves mapea el VS de 584
bits en la CK de 128 bits. Si la unidad inalámbrica es transferida
hacia atrás al sistema TDMA de 2G, el sistema de conversión mapea
hacia atrás la CK de 128 bits en el VS de 584 bits, pero el nuevo VS
de 584 bits puede no ser el mismo que el VS de 584 bits original.
Transferencias subsiguientes al sistema TDMA de 2G desde el sistema
de 3G mantendrá el VS de 584 bits nuevo. Aunque esto no debe
afectar la seguridad o la operación de la unidad inalámbrica, la CK
de 128 bits es mantenida la misma a todo lo largo en esta
realización.
En esta realización, el sistema de conversión de
claves incluye funciones de conversión disponibles en el MSC en el
sistema más nuevo y en la unidad inalámbrica que convertirá los
valores claves, para un primer sistema de comunicaciones, tal como
las claves ESP, en valores de clave de un segundo sistema de
comunicaciones, tal como claves usadas para los algoritmos de
privacidad más antiguos. En este ejemplo, la función de conversión
debe convertir la clave CK de 128 bits en el nuevo sistema de
comunicación a claves VPMASK/SMEKEY (VS) para el segundo sistema de
comunicación más antiguo. La VPMASK está compuesta de la máscara de
260 bits para cada dirección y la SMEKEY tiene un largo de 64 bits,
para un total de 584 bits a ser usados por el sistema de
comunicación más antiguo. En el caso de una transferencia
intersistemas desde el sistema de comunicación antiguo al nuevo
sistema de comunicación, pudiera ser útil para la función de
conversión ser reversible. El sistema de comunicación antiguo no
conoce acerca del nuevo sistema de comunicación y transferirá todos
los 584 bits al nuevo sistema de comunicación. El nuevo sistema de
comunicación al recibir la clave de 584 bits se dará cuenta que
necesita recuperar la CK de 128 bits, y por lo tanto computará la CK
de la clave de 584 bits.
Las claves VS creadas en la unidad inalámbrica y
en el MSC deben ser las mismas. Esto significa que el cálculo de
las claves VS deben estar basadas solamente en la CK y cualquiera
otras cantidades conocidas por ambos el MSC y la unidad
inalámbrica. De otra manera, cualquier nueva cantidad (por ejemplo
un número aleatorio) tendría que ser intercambiado entre al unidad
inalámbrica y el MSC antes de la conversión. El sistema de
conversión de claves no requiere el intercambio de información
entre la unidad inalámbrica y el nuevo MSC y de manera determinista
mapea una CK a claves VS y claves VS a una clave CK.
Adicionalmente, las debilidades en el sistema de
comunicaciones antiguo no deben debilitar al nuevo sistema de
comunicaciones. Uno puede lograr esto haciendo la función de
conversión de claves criptográficamente de una vía, de manera que
incluso si la clave completa del sistema de comunicación antiguo,
tal como la clave VS en este ejemplo, es revelada, el adversario no
podrá recuperar la clave del nuevo sistema de comunicación, tal
como la clave CK en este ejemplo. Sin embargo, esto hará el sistema
no reversible y, como fue notado previamente, el sistema de
conversión de claves debe ser reversible. No obstante, el sistema de
conversión de claves puede ser reversible y aún proporcionar casi
toda la seguridad de una función no reversible. La seguridad del
sistema de conversión de claves en este ejemplo evita que un
adversario recupere cualquier parte de la clave CK incluso si casi
todo de la clave VS, excepto una pequeña parte, es revelada. El
adversario puede adivinar la pequeña parte, pero no deberá ser
capaz de hacer nada mejor. Este aspecto es importante debido a que
las partes de la VPMASK pueden ser fácilmente recuperadas de alguna
forma, y la VPMASK completa puede ser más fácil de recuperar que la
SMEKEY. Sin embargo si alguna parte del sistema antiguo es difícil
de recuperar entonces el adversario no conocerá nada acerca de la
CK. Una seguridad similar puede aplicarse a la CK de manera que el
conocimiento parcial de la CK no debe decir nada al adversario
acerca del VS.
En ciertas realizaciones, la función de
conversión tiene dos modos, la conversión hacia delante y la
conversión hacia atrás. En el ejemplo de itinerancia desde el
sistema de comunicaciones de 3G al sistema de comunicaciones TDMA
de 2G, la conversión hacia delante toma la clave CK de 128 bits
creada de manera aleatoria y la expande a la clave VS de 584 bits.
La función de conversión hacia atrás toma la clave VS de 584 bits y
la mapea a una clave CK de 128 bits. En esta realización, la
función de conversión hacia delante está compuesta de 3 funciones
aleatorias f, g y h que mapean una entrada dada en una salida
aleatoria. En esta realización, estas no son funciones secretas
sino funciones públicas aleatorias conocidas para todos, incluyendo
el adversario. Estas funciones públicas aleatorias son referidas
como oráculos aleatorios en la literatura. Estos oráculos
aleatorios pueden ser implementados usando funciones hash y cifras
de bloque como será descrito a continuación. En este ejemplo, las
tres funciones aleatorias son f, g, h donde f y g mapean una entrada
de 128 bits en un valor aleatorio de 456 bits, y h mapea una
entrada de 456 bits en un valor aleatorio de 128 bits.
La Fig. 11 muestra un diagrama de flujo de una
realización de la conversión hacia delante del sistema de conversión
de claves para convertir un valor de clave de m bits KEY1 de un
primer sistema de comunicaciones en un valor de clave de n bits
KEY2 de un segundo sistema de comunicaciones. El KEY1 de m bits es
proporcionado a una función aleatoria f (bloque 200) que mapea una
secuencia de m bits en un número aleatorios de n-m
bits del primer valor intermediario R. En el ejemplo de itinerancia
desde el sistema de comunicaciones de 3G al sistema de
comunicaciones TDMA de 2G, el sistema de conversión convierte una
clave CK de 128 bits en una clave de 584 bits (VPMASK, SMEKEY). La
clave CK de 128 bits es proporcionada a la función aleatoria f (200)
la cual mapea la CK de 128 bits en el número aleatorio de 456 bits
o el primer valor intermedio R. El valor intermedio R es
proporcionado a una función aleatoria h (bloque 210) la cual mapea
una secuencia de n-m bits en un número aleatorio de
m bits. La salida de m bits de la función h (210) es sometida a una
o-exclusiva (XOR 220) con el KEY1 de m bits para
producir un segundo valor intermedio de m bits T. En el ejemplo de
itinerancia desde el sistema de comunicaciones de 3G al sistema de
comunicaciones TDMA de 2G, el valor intermedio de 456 bits R es
proporcionado a la función h (210). La función h (210) mapea el
valor de 456 bits R a un número aleatorio de 128 bits que es
o-excluido con la CK de 128 bits para producir un
segundo valor intermedio de 128 bits T.
En la realización de la Fig. 11, el valor
intermedio de m bits T es proporcionado a una función aleatoria g
(bloque 230). La función aleatoria g (bloque 230) mapea una
secuencia de m bits a un número aleatorio de n-m
bits el cual es sometido a una o-exclusiva (XOR 240)
con el valor intermedio de n-m bits R para producir
un valor de clave de n-m bits V el cual puede ser
usado como una clave, claves o porción(es) de
clave(s). En esta realización, el valor V es una porción del
valor KEY2 que puede ser usado como una clave, claves o
porción(es) de clave(s). En esta realización, la clave
KEY2 de n bits incluye el valor de n-m bits V junto
con el segundo valor intermedio de m bits T. En el ejemplo de
itinerancia desde el sistema de comunicaciones de 3G al sistema de
comunicaciones TDMA de 2G, la función aleatoria g (230) mapea el
valor intermedio de 128 bits T en un número aleatorio de 456 bits
el cual es sometido a una o-exclusiva (XOR 240) con
el valor intermedio de 456 bits T para producir el valor de clave
de 456 bits V. El valor de 456 bits V y el valor intermedio de 128
bits T forman el valor de clave de 584 bits KEY2 que en este ejemplo
puede ser dividido en la VPMASK y la SMEKEY para los sistemas TDMA
de 2G.
La conversión hacia delante de la CK del sistema
de 3G a la VPMASK y la SMEKEY del sistema TDMA de 2G puede ser
escrita de acuerdo a los siguientes pasos.
1. R = f(CK)/* crear un valor de 456 bits
desde la CK de 128 bits aplicando f */
2. T = h(R) XOR CK/* crear un valor de 128
bits usando h */
3. V = g(T) XOR R/* crear un valor de 456
bits usando g */
4. Salida T, V/* salida del valor de 584 bits
*/
La Fig. 12 muestra un diagrama de flujo de una
realización de la conversión hacia atrás del sistema de conversión
de claves para convertir el valor de clave KEY2 de n bits del
segundo sistema de comunicaciones hacia atrás en el valor de clave
KEY1 de m bits del primer sistema de comunicaciones. En esta
realización, el valor de clave KEY2 de n bits es dividido en un
primer valor o porción de n-m bits V y un segundo
valor o porción de m bits T. El valor de m bits T es proporcionado
a una función aleatoria g (bloque 250) que mapea una secuencia de m
bits en un número aleatorio de n-m bits. El número
aleatorio de n-m bits es sometido a una
o-exclusiva (XOR 260) con el valor de clave de
n-m bits V para producir el primer valor intermedio
de n-m bits R. En el ejemplo donde la unidad
inalámbrica itinera hacia atrás al sistema TDMA de 2G desde el
sistema de 3G, el sistema de conversión convierte la clave de 584
bits (VPMASK, SMEKEY) en una clave de 128 bits CK. La porción del
valor de clave de 128 bits T es proporcionada a una función
aleatoria g (250) la cual mapea la T de 128 bits en un número
aleatorio de 456 bits. El número aleatorio de 456 bits es
o-excluido (XOR 260) con el valor de clave de 456
bits V para producir el primer valor intermedio de 456 bits R.
En la realización de la Fig. 12, el primer valor
intermedio de n-m bits R es proporcionado a una
función aleatoria h (bloque 270). La función aleatoria h (bloque
270) mapea una secuencia de n-m bits a un número
aleatorio de m bits que es sometido a una
o-exclusiva (XOR 280) con el valor de clave de m
bits T para producir un valor de clave KEY1 de m bits el cual puede
ser usado como una clave, claves o porción(es) de
clave(s). En el ejemplo donde la unidad inalámbrica itinera
hacia atrás al sistema TDMA de 2G desde el sistema de 3G, la función
aleatoria h (270) mapea el valor intermedio de 456 bits R en un
número aleatorio de 128 bits el cual es sometido a una
o-exclusiva (XOR 280) con el valor de clave de 128
bits T para producir la clave de 128 bits CK.
La conversión hacia atrás de la VPMASK y la
SMEKEY del sistema TDMA de 2G a la CK del sistema de 3G puede ser
escrita de acuerdo a los siguientes pasos.
1. Ajustar T, V a una entrada de 584 bits/* T es
una parte de 128 bits, V es una parte de 456 bits */
2. R = g(T) XOR V/* crear el valor de 456
bits R usando T, V */
3. CK = h(R) XOR T
Las funciones aleatorias f, g y h pueden ser
implementadas usando funciones hash y/o cifras de bloque. Para
implementar las funciones aleatorias f, g y h, las cuales pueden ser
referidas como oráculos aleatorios, las funciones hash
criptográficas, tales como las funciones conocidas como
SHA-1, MD5, RIPE-MD, pueden ser
usadas para ejemplificar concretamente las funciones aleatorias f,
g, h. Una función hash puede ser típicamente caracterizada como una
función que mapea las entradas de una longitud a las salidas de
otra, y dada una salida, no es posible determinar la entrada que
mapeará la salida dada. Además, no es posible encontrar dos entradas
que mapearán la misma salida. Usando una función hash
SHA-1, cada llamada a la función hash
SHA-1 tiene un vector inicial de 160 bits (IV) y
toma una carga útil o entrada de 512 bits la cual es mapeada en una
salida de 160 bits. El IV es ajustado al IV definido en el estándar
para la función hash SHA-1. La carga útil contendrá
varios argumentos de entrada: SHA (Tipo, Conteo, Entrada, Relleno)
donde Tipo es un valor de bits que define las varias funciones f,
g, h. La función f y g llamará a SHA múltiples veces, y Conteo es un
valor de bits que diferencia las llamadas múltiples. Entrada es el
argumento de entrada a las funciones f, g o h. El Relleno son ceros
para llenar las posiciones de bits remanentes en la carga útil SHA
de 512 bits. Lo que sigue es un procedimiento ejemplar para
implementar la función aleatoria f, g y h usando una función hash
referida comúnmente como SHA.
| SHA(tipo,conteo,entrada,relleno) | |
| f(CK): | SHA( 1, 1, CK, relleno) |
| SHA( 1, 2, CK, relleno) | |
| SHA( 1, 3, CK, relleno) modo 2^136 | |
| h(R): | SHA( 2, 1, R, relleno) modo 2^128 |
| g(T): | SHA( 3, 1, T, relleno) |
| SHA( 3, 2, T, relleno) | |
| SHA( 3, 3, T, relleno) modo 2^136 |
Cifras de bloque, como AES, pueden ser usadas
para crear funciones f, g, y h.
| f(CK): | E_{CK}(1); E_{CK}(2); E_{CK}(3); E_{CK}(4) modo 2^72; |
| h(R): | E_{K0}(R1 XOR 5) XOR E_{K0}(R2 XOR 6) XOR E_{K0}(R3 XOR 7) XOR E_{K0}(R4 XOR 8) |
| g(T): | E_{T}(9); E_{T}(10); E_{T}(11); E_{T}(12) modo 2^72; |
donde en f(CK), CK es usada
como la clave en la cifra de bloque y la secuencia de 512 bits es
producida codificando 1...4 en el modo de contador. La última
codificación es truncada desde los 128 bits hasta los 72 bits para
obtener los 456 bits necesarios. En h(R), una clave pública
K0 es usada para codificar las partes de la R de 456 bits y los
textos cifrados resultantes son o-excluidos juntos.
R1, R2, y R3 son valores de 128 bits y R4 es el valor de 72 bits
remanente de R, rellenado con ceros para completar 128
bits.
De esta manera, el sistema de conversión de
claves proporciona una conversión bi-direccional,
determinista y segura de una clave(s) o porción(es)
de la(s) misma(s) entre el primer y segundo sistema de
comunicaciones. El sistema de conversión de claves es seguro en la
dirección hacia delante en que dada la mayor parte de la salida
KEY2 (por ejemplo, T, V), un adversario no puede recuperar KEY1 (por
ejemplo, CK). En el ejemplo con los sistemas TDMA de 2G y de 3G, si
todo lo de T y la mayor parte de V excepto decir los 64 bits es
conocido, entonces partes de R pueden ser recuperadas, pero no todo
lo de R calculando R = g(T) XOR V. Un intento puede ser
hecho para recuperar algo de CK ejecutando CK = h(R) XOR T.
Sin embrago, ya que todo lo de R no es conocido, incluso un bit de
información acerca de h(R) no puede ser recuperado, asumiendo
que h es una función aleatoria. Por lo tanto ninguna información
puede ser recuperada acerca de CK. Similarmente, si todo lo de V y
parte de T es conocido, excepto decir los 64 bits de T, entonces
ninguna información acerca de CK puede ser recuperada. Debido a que
no conocemos todo lo de T, el valor intermedio R no puede ser
calculado usando g(T) XOR V. De esta manera sin el valor
intermedio R, no se podrán hacer progresos en la recuperación de
ninguna información acerca de CK.
Similarmente, el sistema de conversión de claves
es seguro en la dirección hacia atrás en que dada la mayor parte de
la salida KEY1 (por ejemplo, CK), un adversario no puede recuperar
KEY2 (por ejemplo, T, V). En el ejemplo con los sistemas TDMA de 2G
y de 3G, si una parte de CK es conocido, ninguna información acerca
de T, V puede ser recuperada. Debido a que no conocemos todo lo de
CK, el valor intermedio R no puede ser calculado usando
f(CK). De esta manera sin el valor intermedio R, no se podrán
hacer progresos en la recuperación de ninguna información acerca de
T, V.
En adición a la (las) realización(es)
descrita(s) anteriormente, el sistema de conversión de claves
puede ser usado el cual omite y/o adiciona parámetros de entrada
y/o funciones aleatorias u otras operaciones y/o usa variaciones o
porciones del sistema descrito. Por ejemplo, el sistema de
conversión de claves ha sido descrito que convierte entre una clave
de n bits de un primer sistema de comunicación y una clave de m bits
de un segundo sistema de comunicaciones usando oráculos aleatorios
f, g y h donde los oráculos aleatorios f y g mapean una secuencia
de m bits a un número aleatorio de n-m bits y el
oráculo aleatorio h mapea una secuencia de n-m bits
a un número aleatorio de m bits. Sin embargo, funciones aleatorias
diferentes pueden ser usadas así como funciones adicionales o
diferentes que mapean secuencias de x bits a números aleatorios de
y bits y/o mapean secuencias de y bits a números aleatorios de x
bits donde x o y pueden ser iguales a n-m o m.
Adicionalmente, el valor de clave de m bits para el primer sistema
de comunicaciones puede ser una clave, claves o porción(es)
de las mismas, y el valor de clave de n bits para el segundo sistema
de comunicaciones puede ser una clave, claves o porción(es)
de las mismas. Por ejemplo, el ejemplo con los sistemas TDMA de 2G
y de 3G, la conversión es entre la CK de 128 bits del sistema de 3G
y el valor de clave de 584 bits para la SMEKEY y la VPMASK del
sistema TDMA de 2G, pero la conversión pudiera ser entre un valor de
clave de 256 bits de CK e IK del sistema de 3G y el valor de clave
de 584 bits para la SMEKEY y la VPMASK del sistema TDMA de 2G.
En el ejemplo descrito anteriormente, una
conversión hacia delante es desde el valor de clave de m bits del
primer sistema de comunicaciones al valor de clave de n bits del
segundo sistema de comunicaciones donde el primer sistema de
comunicaciones corresponde al nuevo sistema y el segundo sistema de
comunicaciones corresponde al sistema antiguo y donde m<n. Sin
embargo, en dependencia de la realización, el primer sistema de
comunicaciones puede ser más antiguo, y el segundo sistema de
comunicaciones es el más nuevo. Alternativamente, la conversión
hacia delante puede ser la conversión de un valor de clave de tamaño
más pequeño de un sistema de comunicaciones a un valor de clave de
tamaño más grande de otro sistema de comunicaciones, y la conversión
hacia atrás es la conversión del valor de clave de un tamaño de
bits más grande al valor de clave de un tamaño más pequeño. En
dependencia de la realización, la conversión de un tamaño(s)
diferente(s), más largo, más pequeño y/o del mismo tamaño
del (los) valor(es) clave(s) entre sistemas de
comunicaciones diferentes es posible.
Además, el sistema de conversión de claves puede
ser usado para manipular las transferencias intersistemas descritos
en las Figs. 5-10 para convertir una clave, claves o
porción(es) de las mismas desde un sistema de comunicaciones
a la clave, claves o porción(es) de las mismas de otro
sistema de comunicaciones. Debe entenderse que caracterizaciones,
referencias y anotaciones diferentes de varios valores, entradas y
bloques de arquitectura pueden ser usadas. Por ejemplo, la
funcionalidad descrita para el sistema de conversión de claves puede
ser ejecutada en un centro de autenticación doméstico, un registro
de localización doméstico (HLR), un MSC doméstico, un centro de
autenticación de visita, un registro de localización visitante (VLR)
y/o en un MSC de visita. Además, el sistema de conversión de claves
y las porciones del mismo pueden ser ejecutadas en una unidad
inalámbrica, una estación base, un controlador de estación base, un
MSC, un VLR, un HLR u otro sub-sistema del primer
y/o segundo sistema de comunicaciones. Debe entenderse que el
sistema y las porciones del mismo y de la arquitectura descrita
pueden ser implementadas en o integradas con los sistemas de
circuitos de procesamiento en la unidad o en diferentes locaciones
del sistema de comunicaciones, o en circuitos integrados específicos
de aplicación, sistemas de circuitos de procesamiento accionado por
software, dispositivos lógicos programables, firmware, hardware u
otras configuraciones de componentes discretos como sería entendido
por uno con conocimiento ordinario en el arte con el beneficio de
esta descripción. Lo que ha sido descrito es meramente ilustrativo
de la aplicación de los principios de la presente invención.
Aquellos expertos en el arte fácilmente reconocerán que estas y
varias otras modificaciones, arreglos y métodos pueden ser hechos a
la presente invención sin seguir estrictamente las aplicaciones
ejemplares ilustradas y descritas aquí y sin apartarse del alcance
de la presente invención.
Claims (10)
1. Un método de convertir un primer valor de
clave (key 1) para un primer sistema de comunicaciones a un segundo
valor de clave (key 2) de un segundo sistema de comunicaciones,
dicho método caracterizado por:
generar un primer valor intermedio (R) desde al
menos una porción de dicho primer valor de clave (key 1) usando una
primera función aleatoria (f);
proporcionar al menos una porción de dicho primer
valor intermedio (R) a una segunda función aleatoria (h) para
producir un segundo valor;
ejecutar una o-exclusiva (220) en
al menos una porción de dicho primer valor de clave (key 1) y al
menos una porción de dicho segundo valor para generar un segundo
valor intermedio (T);
proporcionar al menos una porción de dicho
segundo valor intermedio (T) a una tercera función aleatoria (g)
para producir un tercer valor; y
producir al menos una primera porción de dicho
segundo valor de clave (key 2) ejecutando una
o-exclusiva (240) en al menos una porción de dicho
tercer valor y al menos una porción de dicho primer valor intermedio
(R).
2. El método de la reivindicación 1
caracterizado por:
producir al menos una porción de dicho segundo
valor intermedio (T) como al menos una segunda porción de dicho
segundo valor de clave (key 2).
3. El método de la reivindicación 1
caracterizado en que dicha generación comprende el paso
de:
proporcionar dicho primer valor de clave (key 1)
de m bits a una primera función aleatoria (f) para producir dicho
primer valor intermedio (R) de n-m bits.
4. El método de la reivindicación 3
caracterizado en que dichos primeros pasos de proporcionar y
ejecutar comprenden:
proporcionar dicho primer valor intermedio de
n-m bits (R) a una segunda función aleatoria (h)
para producir un segundo valor de m bits; y
ejecutar una o-exclusiva (220) en
dicho primer valor de clave de m bits (key 1) y dicho segundo valor
de m bits para generar dicho segundo valor intermedio (T) con m
bits.
5. El método de la reivindicación 4
caracterizado en que dicho segundo paso de proporcionar y
dicho paso de producir comprenden:
proporcionar dicho segundo valor intermedio de m
bits (T) a una tercera función aleatoria (g) para producir un tercer
valor de n-m bits; y
ejecutar una o-exclusiva (240) en
dicho tercer valor de n-m bits y dicho primer valor
intermedio de n-m bits (R) para generar una primera
porción de n-m bits (V) de dicho segundo valor de
clave (key 2).
6. El método de la reivindicación 5
caracterizado por:
proporcionar dicho segundo valor intermedio de m
bits (T) como una segunda porción de m bits de dicho segundo valor
(key 2) que tiene n bits.
7. El método de la reivindicación 2
caracterizado por los pasos de:
proporcionar dicha segunda porción (T) de dicho
segundo valor de clave (key 2) a dicha tercera función aleatoria (g)
para producir un tercer valor; y
generar dicho primer valor intermedio (R)
sometiendo una primera porción (V) de dicho segundo valor de clave
(key 2) a una o-exclusiva (260) con dicho tercer
valor.
8. El método de la reivindicación 7
adicionalmente caracterizado por:
usar dicha segunda función aleatoria (h) para
generar dicho segundo valor desde dicho primer valor intermedio (R);
y
\newpage
producir al menos una porción de dicha primera
clave sometiendo dicho segundo valor a una
o-exclusiva (280) con dicha segunda porción (T) de
dicho segundo valor de clave (key 2).
9. Un sistema de conversión de claves para
convertir un primer valor de clave (key 1) para un primer sistema de
comunicaciones a un segundo valor de clave (key 2) de un segundo
sistema de comunicaciones dicho sistema caracterizado
por:
un sistema de circuitos de procesamiento adaptado
para generar un primer valor intermedio (R) desde al menos una
porción de dicho primer valor de clave (key 1) usando una primera
función aleatoria (f) para proporcionar al menos una porción de
dicho primer valor intermedio (R) a una segunda función aleatoria
(h) para producir un segundo valor, para ejecutar una
o-exclusiva (220) en al menos una porción de dicho
primer valor de clave (key 1) y al menos una porción de dicho
segundo valor para generar un segundo valor intermedio (T), para
proporcionar al menos una porción de dicho segundo valor intermedio
(T) a una tercera función aleatoria (g) para producir un tercer
valor y para producir al menos una primera porción de dicho segundo
valor de clave (key 2) sometiendo al menos una porción de dicho
tercer valor a una o-exclusiva (240) con al menos
una porción de dicho primer valor intermedio (R).
10. El sistema de la reivindicación 9
caracterizado en que dicho sistema de circuitos de
procesamiento está configurado para producir al menos una porción de
dicho segundo valor intermedio (T) como al menos una segunda
porción de dicho segundo valor de clave (key 2).
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