TW200303147A - Authentication of a mobile telephone - Google Patents

Description

200303147 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 相關申請案交互參考 本申請案主張西元2001年11月21曰申請之美國臨時專利 申請案案號為第60/332，117號申請案之優先權，該申請案示 於此以供參考。 發明領域 本發明係關於驗證之方法，且特定於一種用於鑑認一蜂 巢式通訊網路内操作之一行動電話。 發明背景 於一蜂巢式通訊網路内操作之一行動電話於能夠撥打 或接收呼叫之前經歷鑑認之一程序。尤其是，該鑑認防止 該行動電話之欺詐使用。其中鑑認被執行之二類網路為碼 劃分多重存取（CDMA)網路以及全球行動通訊系統（GSM)網 路，其以時間劃分多重存取(TDMA)格式操作。 圖1為解釋於一蜂巢式網路10内鑑認之一程序，如相關 技藝已知。網路10之一行動電話12傳輸一啟始信號至與一 基地台系統（BSS) 14通訊之一行動交換中心（MSC)16。為了在 該網路内被鑑認以操作，MSC 16指示一鑑認中心（AUC) 18 產生一隨機鑑認號碼20，通常為一三數組。鑑認號碼20於 一鑑認封包22内被傳輸至行動電話12。該產生被使用由本 籍位置暫存器（HLR)29衍生之資料而執行。MSC 16、AUC 18 及HLR 29被包括於BSS 14所耦合之網路10基幹内。該行動 電話經由包括於該行動電話内之鑑認演算法處理該鑑認 號碼以產生一答覆值24。該答覆值以一鑑認回應封包26傳 200303147

(2) 輸至該MSC。該MSC與AUC 18及HLR 29核對是否隨機號碼20 及答覆24滿足該網路之鑑認準則。假使該準則被滿足時， 該行動電話被允許在該網路内繼續操作。 網路10於網路基幹内亦包括一短訊服務中心（SMS-C)28 ，該中心能夠傳輸及接收短文數訊息。行動電話12可以被 製作為接收及傳輸此SMS訊息。通常，雖然較高字元數目 可以被傳送，但由一 SMS-C傳輸及接收之文數訊息由大約 128字元組成。

假使網路10包括一 CDMA網路，依據一工業標準協定， 如位於維吉尼亞州阿靈頓市電信通訊工業協會公開發行 之一 TIA/EIA/IS-2000-A-1標準操作時，行動電話12包括一 CDMA行動電話。AUC 18實施一 ANSI-41協定，其由第三代 合作專案2公開發行，可以在http://www.3gpp2.org找到，該協 定在此處以提及之方式併入本文中。在此案例中，由該鑑 認中心傳送之隨機鑑認號碼20為一 32-位元數目，以及由該 CDMA行動電話產生之答覆值24為一 18-位元數目。為了執 行該鑑認，該CDMA行動電話因此需要能夠傳輸其鑑認答 覆為一 18-位元數目。 假使網路10包括一 GSM網路，依據一工業標準協定，如 位於法國Sophia Antipolis Cedex之歐洲電信通訊標準學會公 開發行之一 ETSI TS 100 940 V7.8.0技術規範操作時，行動電 話12包括一 GSM 行動電話。該規範之章節4.3在此處以提 及之方式併入本文中，說明在一 GSM網路内遵守之鑑認程 序。在此案例中，由該鑑認中心傳送之隨機鑑認號碼20 200303147 (3) I 發零， 為一 128-位元數目，以及由該GSM行動電話產生之答覆值 為一 32-位元數目。為了在GSM網路内執行該鑑認，該GSM行 動電話因此需要能夠傳輸其鑑認答覆為一 32-位元數目。

然而，假使一 CDMA行動電話將於一 GSM網路内操作時， 該CDMA行動電話需要產生一 32-位元數目之鑑認答覆，大 於該CDMA行動電話之18-位元能力。為了克服該CDMA行動 電話之受限能力，該技藝已知之方法包含修改GSM鑑認中 心及CDMA行動電話二者之軟體。當該CDMA行動電話將於 其本機CDMA環境内操作時，該軟體由其原始軟體取代。 該技藝已知之另一程序為將修改GSM中心之軟體，如此僅 有"CDMA-類”鑑認於該GSM網路内可操作之CDMA行動電 話上被執行。該等二方法將被體會出具有問題。 發明總結 本發明之一些特徵之一目的為提供一種用於鑑認一行 動電話以於一通訊網路内操作之方法及系統。

在本發明之一較佳具體實施例中，一行動電話將於一蜂 巢式通訊網路内操作。該網路之一基地台或是一交換中心 藉由傳輸一訊息形式之一鑑認請求至該行動電話以鑑認 該行動電話，該訊息通常為一短訊系統（SMS)訊息最佳。 該SMS訊息包括定義該SMS訊息為鑑認請求之一第一識別 符，與使用為一部分鑑認程序之一隨機號碼一起。藉由分 析該第一識別符，該行動電話認知該SMS訊息為該鑑認請 求以及經由包括於該行動電話内之鑑認演算法處理該伴 隨隨機號碼，以產生一鑑認回應。該回應以由該行動電話 200303147 (4) I费體明:料: 傳輸之一回傳SMS訊息傳送至該網路。該回傳SMS訊息傳 包括一第二識別符，定義該回傳訊息為包含該鑑認回應。 該網路由該回傳訊息回復該回應，以及比較該回復之回應 與一期待回應，以鑑認該行動電話。使用SMS訊息為鑑認 請求及回應之傳遞系統避免該技藝已知系統之隨機號碼 大小及回應之限制。 在本發明之一些較佳具體實施例中，該行動電話能夠於 至少二通訊網路内操作。各網路包括一種不同之鑑認協定 ，各協定定義該隨機號碼及回應之不同大小。該行動電話能 夠在其”本機”網路内被鑑認，或是於一種不同之協定下操 作，而由一網路移至另一網路時不需要修改軟體或硬體。 在本發明之另一較佳具體實施例中，該行動電話操作之 網路支援資料叢集訊息（DBMs)、傳輸至該行動電話之鑑認 請求訊息以及由該行動電話傳輸之鑑認回應訊息被傳送 為DBMs。最佳地是，該DBMs為由該網路正操作下之一通 訊協定已經支援之一類。 本發明將由該等較佳具體實施例之詳細說明與附圖一 起採用而更加地瞭解，其中： 圖式之簡單說明 圖1為解釋一蜂巢式通訊網路之一鑑認處理之一圖式概 要圖，如相關技藝已知； 圖2為解釋一行動電話之一鑑認處理之一圖式概要圖； 如本發明之一較佳具體實施例；以及 圖3為顯示圖2在一通訊網路内操作之行動電話鑑認所 200303147 (5) \mmm： 涉及步驟之順序圖，如本發明之一較佳具體實施例。 圖式之詳細說明

現在參考圖2，該圖為解釋一行動電話32之一鑑認處理 之一圖式概要圖；如本發明之一較佳具體實施例。行動電 話3 2被調適為於一蜂巢式通訊網路30内操作，其依據一第 一工業標準蜂巢式通訊協定作用。該行動電話包括電路35 使該行動電話能夠操作。更佳地是，行動電話32被調適為 依據第一協定操作，以及依據一第二工業標準蜂巢式通訊 協定可操作。例如，該第一協定包括一全球行動通訊系統 (GSM)協定，如本發明之背景所參考之一 ETSI TS 100 940 V7.8.0技術規範，以及該第二協定包括一碼劃分多重存取 (CDMA)協定，如本發明之背景亦參考之一 TIA/EIA/IS-2000 -A-1標準。另外，行動電話32依據一 GSM或是一 CDMA工業 標準協定，或是依據該技藝已知之另一協定可操作。

一基地台系統（BSS) 34被耦合至一行動交換中心（MSC) 40 ，其依序耦合至一鑑認中心（AUC) 36以及一本籍位置暫存 器（HLR)38。可選擇地是，一短訊服務中心（SMS-C)42亦可以 被耦合至 MSC 40。BSS 34、AUC 36、HLR 38以及 MSC 40 其中 至少一作用為一網路控制中心37，控制網路30内之傳輸。 除了下文描述之不同以外，AUC 36、HLR 38，MSC 40以及 SMS-C 42 — 般分別操作為 AUC 18、HLR 29，MSC 16 以及 SMS-C 28，參考本發明背景之圖1。 行動電話32希望於網路30内操作，以及傳輸一啟始信號 至BSS 34。為鑑認該行動電話，BSS 34傳輸被囊封於一第 -10- 200303147 ⑹

一轉送訊息48内之一隨機鑑認號碼44至行動電話32。除了 在下文另外陳述以外，訊息48被假設為包括一 SMS訊息。 訊息48結合一識別符46於該訊息内，所以行動電話32能夠 認知SMS訊息48為運輸該隨機鑑認號碼之一特殊訊息。在 SMS訊息48之接收上，行動電話32解碼該訊息、回復隨機 鑑認號碼44之值以及應用該回復之值至包括於該行動電 話内之鑑認演算法以產生一鑑認回應。較佳地是，用於解 碼該訊息48、回復號碼44之軟體以及該鑑認演算法被結合 為一分離之可取代元件3 1，最佳地是結合為行動電話32内 之一用戶識別模組（SIM)。另外，該軟體被完整地結合於 該行動電話之一記憶體33内。

行動電話32結合該鑑認回應於一第二回傳訊息54為一 答覆值50，以及傳輸該訊息至BSS 34。除了在下文另外陳 述以外，訊息54被假設包括一 SMS訊息。行動電話32結合 一識別符52於該訊息54内，所以該訊息能夠被認知為運輸 該鑑認答覆之一特殊訊息。SMS訊息54由BSS 34路由至MSC 40，由識別符52認知該訊息為包括該鑑認答覆，以及由該 訊息擷取答覆值50。MSC 40檢查該值50與隨機鑑認號碼44 相對應之期待回應，以及假使具有一相對應性時，鑑認行 動電話32。藉由結合隨機鑑認號碼與答覆值50於SMS訊息 内，該隨機鑑認號碼與答覆值之大小限制，為藉由該行動 電話32操作之下之不同協定所定義，被克服。由於SMS訊 息能夠傳輸128或更多8-位元字元，所以該等限制被克服。 圖3為顯示網路30内操作之行動電話3 2鑑認所涉及之步 -11 - 200303147

⑺ 驟之一順序圖60，如本發明之一較佳具體實施例。藉由舉 例方式，網路30被假設依據一 GSM協定操作。順序圖60解 釋行動電話32已經發出一啟始傳輸，由BSS 34接收以及等 待鑑認之前及之後執行之步驟。該啟始傳輸結合一國際行 動用戶識別（IMSI)，通常為行動電話32之電話號碼，當其 起初於該網路註冊時已經被分配至該行動電話，而且亦儲 存於該AUC 36内。亦且在註冊時，行動電話32被分配一用 戶鑑認键（Ki)，其被儲存於該行動電話與AUC 36二者内。

在第一步驟62中，AUC 36產生一隨機號碼（RAND)以及使 用RAND計算一識別參數，訂為信號回應（SRES)，其為RAND 及Ki之一函數。AUC 36亦計算一加密鍵（Kc)，其為Ki及RAND 之一函數。IMSI、Kc、RAND以及SRES於被傳送以及儲存於 HLR38 内。 在第二步騾64中，於該MSC已經經由BSS 34接收該啟始傳 輸之後HLR 38傳送IMSI、Kc、RAND以及SRES之值至MSC 40。該 MSC 40為之後之比較目的儲存IMSI、Kc、RAND以及SRES。

在第三步驟66中，MSC 40結合該RAND值，相對應於該隨 機鑑認號碼44(圖2)至SMS訊息48内。該SMS訊息經由一交 通或是一控制通道被傳送至BSS 34。另外，假使網路30包 括一 CDMA 2000網路時，該傳送可以使用一應用資料傳遞 服務（ADDS)而完成。 在第四步驟68中，BSS 34增加識別符46至該訊息以及傳 輸該訊息至行動電話32。 在第五步驟70中，行動電話32藉由使用包括於行動電話 -12- 200303147 ⑻ 奪明說麻績頁 之SIM 31或記憶體33之軟體識別符46識別SMS訊息48為包 括號碼44之一訊息。該行動電話使用號碼44以及該行動電 話儲存之IMSI及Ki值產生答覆值50為回應號碼44之一信號 。該行動電話之後建構SMS訊息54，結合答覆值50以及識 別符52。 在第六步驟74中，該行動電話傳輸SMS訊息54至BSS 34。

在最終步驟76中，BSS 34傳送SMS訊息54至MSC 40，其由 識別符52識別該SMS訊息為該鑑認SMS訊息48之一回應。 MSC 40之後由訊息54回復答覆值50之值為一信號回應以及 比較該回復值與在第二步驟64中由HLR 38接收之SRES之期 待值。假使二信號回應吻合時，MSC 40鑑認該行動電話； 而假使該等回應不吻合時，該行動電話不被鑑認。 將體會到參考圖2及圖3之上文說明實質上應用於一蜂 巢式通訊網路内操作之任何行動收發器，其中該收發器能 夠傳輸及接收SMS訊息。因此，本發明之範疇不限於由收 發器及/或網路所利用之任何特定協定或方法。

在本發明之其他較佳具體實施例中，其中BSS 34及行動 電話32能夠經由一展頻系統如碼劃分多重存取（CDMA)系 統、訊息48及54(圖2)，包括短資料叢集訊息通訊。資料叢 集訊息在TIA/EIA/IS-2000-A-1中說明以及特徵化，參考本發 明之發明背景。該資料叢集訊息較佳為依據結合於該標準 内之其中之一預先定義之一類別製作，或是另外經由一訂 製-定義之類別製作。假使訊息48及54為資料叢集訊息之形 式時，則在第六步驟74及最終步驟76中，BSS 34識別該資 -13 -

200303147 (9) 料叢集訊 MSC 40。 之比較。 藉由結 之這些號 ，亦即該Pi 特定協定 因此使一 改該行動 將體會 述，以及^ 實施例。 樣之結合 說明時將 不在先前 圖式代表 10、30 12、32 16、40 14、34 18、36 20、44 22 29 ' 38 息為一鑑認回應、回復答覆值50以及提供該值至 該MSC則執行介於該回復值與SRES之期待值之間 合隨機鑑認號碼與回應至SMS或資料叢集訊息 碼，號碼及回應之大小限制被避免。此大小限制 i機鑑認號碼及其回應之個別位元數通常藉由一 加以定義。使用SMS或資料叢集訊息為傳遞系統 行動電話能夠在各種不同協定中鑑認，而不用修 電話之軟體或硬體。 上文說明之較佳具體實施例為藉由舉例方式引 ^發明不限於已經於上文特別顯示及說明之具體 而是，本發明之範疇包含上文說明之各種不同態 以及子集合，以及其中之變化及修正在閱讀先前 發生於熟知相關技藝之人士，且該等變化及修正 技藝中揭示。 符號說明 細胞式網路 行動電話 行動交換中心 基地台系統 鑑認中心 鑑認號碼 鑑認封包 本地位置暫存器

-14- 200303147 (ίο) 24、50 答覆值 26 鑑認回應封包 28、42 短訊服務中心 35 電路 37 網路控制中心 48、54 訊息 46、52 識別符 31 可取代元件 33 記憶體

Claims (1)

1. 200303147 拾、申請專利範圍 1 . 一種用於使行動電話能夠於通訊網路内操作之方法，其 包括： 產生一隨機鑑認號碼以及該隨機鑑認號碼之一期待 回應； 傳輸結合該隨機鑑認號碼之一轉送短訊服務（SMS)訊 息至該行動電話； 在行動電話回應該隨機鑑認號碼而產生一鑑認回應； 由該行動電話接收結合該鑑認回應之一回傳S M S訊 息； 執行介於該回傳SMS訊息之鑑認回應與該期待回應 之間之一比較；以及 回應該比較以鑑認該行動電話以在通訊網路内操作。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該行動電話被調適 為於複數個不同通訊協定内可操作。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中該鑑認號碼包括一 隨機鑑認號碼大小與該期待回應以及該鑑認回應各包 括一期待之回應大小，以及其中該隨機鑑認號碼大小與 該期待之回應大小具有包括於複數個協定内之可回應 之個別協定之值。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其包括： 結合一適用之前向識別符於該轉送SMS内以使該行 動電話能夠認知該轉送SMS訊息為一鑑認請求；以及 該行動電話結合一反向識別符於該回傳SMS訊息内 200303147

   ，以致於該回傳SMS訊息被認知為一鑑認回答。 5 . —種用於使一行動電話能夠於一通訊網路内操作之裝 置，其包括： 一網路控制中心，其適用於： 產生一隨機鑑認號碼以及該隨機鑑認號碼之一期待 回應， 結合該隨機鑑認號碼至一轉送短訊服務（SMS)訊息内 ，以及 傳輸該轉送SMS訊息至該行動電話；以及 電路，被包括於該行動電話内，其被調適為： 回應該隨機鑑認號碼而產生一鑑認回應， 結合該鑑認回應於一回傳SMS訊息内，以及 傳輸該回傳SMS訊息至該網路控制中心， 該網路控制中心尚被調適為執行介於該鑑認回應與 該期待回應之間之一比較；以及回應該比較以鑑認該行 動電話於該通訊網路内操作。 6 .如申請專利範圍第5項之裝置，其中該網路控制中心包 括一基地台（BSS)、一行動交換中心（MSC)以及一鑑認中 心（AUC)其中之至少一裝置。 7.如申請專利範圍第5項之裝置，其中該電路被調適為於 複數個不同通訊協定内操作該行動電話。 8 .如申請專利範圍第7項之裝置，其中該隨機鑑認號碼包 200303147

   小與該期待之回應大小具有包括於複數個協定内之可 回應之個別協定之值。 9 .如申請專利範圍第5項之裝置，其中該網路控制中心被 調適為使該電路能夠認知該轉送SMS訊息為一鑑認請 求之一前向識別符結合於該轉送SMS訊息内，以及其中 該電路被調適為使該網路控制中心能夠認知該回傳 SMS訊息為一鑑認回答之一反向識別符結合於該回傳 SMS訊息内。 10. —種用於使行動電話能夠調用於傳輸及接收資料叢集 訊息之通訊網路内操作之方法，其包括： 產生一隨機鑑認號碼以及該隨機鑑認號碼之一期待 回應； 傳輸結合該隨機鑑認號碼之一轉送資料叢集訊息至 該行動電話； 在行動電話回應該隨機鑑認號碼而產生一鑑認回應； 由該行動電話接收結合該鑑認回應之一回傳資料叢 集訊息； 執行介於該回傳資料叢集訊息之鑑認回應與該期待 回應之間之一比較；以及 回應該比較以鑑認該行動電話以在通訊網路内操作。 11. 一種用於使行動電話能夠調用於傳輸及接收資料叢集 訊息之通訊網路内操作之裝置，其包括： 一網路控制中心，其調用於： 產生一隨機鑑認號碼以及該隨機鑑認號碼之一期待 200303147

   回應， 結合該隨機鑑認號碼至一轉送資料叢集訊息服内，以 及 傳輸該轉送資料叢集訊息至該行動電話；以及 電路，被包括於該行動電話内，其被調適為： 回應該隨機鑑認號碼而產生一鑑認回應，

   結合該鑑認回應於一回傳資料叢集訊息内，以及 傳輸該回傳資料叢集訊息至該網路控制中心， 該網路控制中心尚被調適為執行介於該鑑認回應與 該期待回應之間之一比較；以及回應該比較以鑑認該行 動電話於該通訊網路内操作。 12. —種用於使一行動電話能夠於一通訊網路内操作之裝 置，其包括： 網路控制裝置，其調用於： 產生一隨機鑑認號碼以及該隨機鑑認號碼之一期待 回應，

   結合該隨機鑑認號碼至一轉送短訊服務（SMS)訊息内 ，以及 傳輸該轉送SMS訊息至該行動電話；以及 電路裝置，被包括於該行動電話内，其被調適為： 回應該隨機鑑認號碼而產生一鑑認回應， 結合該鑑認回應於一回傳SMS訊息内，以及 傳輸該回傳SMS訊息至該網路控制裝置， 該網路控制裝置尚被調適為執行介於該鑑認回應與 200303147

   該期待回應之間之一比較；以及回應該比較以鑑認該行 動電話於該通訊網路内操作。 13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該電路裝置被調適 為於複數個不同通訊協定内操作該行動電話。 14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該隨機鑑認號碼包 括一隨機鑑認號碼大小與該期待回應以及該鑑認回應 各包括一期待之回應大小，以及其中該隨機鑑認號碼大 小與該期待之回應大小具有包括於複數個協定内之可 回應之個別協定之值。 15. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該網路控制裝置被 調適為使該電路能夠認知該轉送SMS訊息為一鑑認請 求之一前向識別符結合於該轉送SMS訊息内，以及其中 該電路被調適為使該網路控制中心能夠認知該回傳 SMS訊息為一鑑認回答之一反向識別符結合於該回傳 SMS訊息内。