FI111207B

FI111207B - Viestin käsittely

Info

Publication number: FI111207B
Application number: FI20000695A
Authority: FI
Inventors: Jukka Liukkonen; Mikko Maettoe; Veera Lehtonen; Henna Pietilaeinen
Original assignee: Smarttrust Systems Oy
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2003-06-13
Also published as: US20040001455A1; ATE367062T1; CN1419790A; DE60129305D1; FI20000695A0; CN1251534C; EP1269779B1; AU2001248396A1; WO2001078432A1; EP1269779A1; FI20000695L

Description

111207

VIESTIN KÄSITTELY

Keksintö kohdistuu tietoliikennejärjestelmiin. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestelmä, jossa joko matkaviestimestä tai verkko-5 palvelimesta lähetettävään viestiin liitetään tunnistenumero, minkä jälkeen viesti siirretään verkkopalvelimeen tai matkaviestimeen, jossa olevan tunnistenume-roiden listan ja viestin tunnistenumeron avulla voidaan päätellä, onko viesti hyväksyttävissä.

10

TEKNIIKAN TASO

Lyhytsanomien allekirjoittaminen digitaalisesti on yleistymässä. Digitaalinen allekirjoitus on sähköinen allekirjoitus, jonka avulla viestin lähettä-15 jän henkilöllisyys identifioidaan varmasti. Digitaalisella allekirjoituksella voidaan myös tarkistaa, onko lähetetty viesti muuttunut tiedonsiirron aikana, sekä automaattisesti leimata kellonaika viestiin. Yleensä digitaalisesti allekirjoitettua viestiä ei salata, jo-20 ten jos viesti sisältää arkaluonteista tietoa, viesti tulee salata esimerkiksi julkisen avaimen menetelmällä (RSA, Rivest-Shamir-Adleman).

Lyhytsanomapalvelun avulla voidaan välittää lyhytsanomia, joiden pituus ei yleensä ylitä 160 merk-25 kiä, matkaviestimien välillä. Sanomien välitys ei vaadi matkaviestimen päällä oloa. Jos matkaviestintä ei tavoiteta, sanoma tallentuu lyhytsanomakeskukseen. Lyhytsanomakeskus tallentaa viestiä useiden päivien ajan ja jos sanoman vastaanottava matkaviestin aktivoituu 30 matkaviestinverkon alueella, niin viesti lähetetään matkaviestimeen. Sanomia välitetään joko saman solun alueella tai muihin soluihin matkaviestimen sijainnin seuranta (roaming) ominaisuuden avulla. Kun lyhytsanomia siirretään lähettäjältä vastaanottajalle, niin ly-35 hytsanomat välitetään usean tietoliikenneverkon komponentin läpi, mikä voi aiheuttaa lyhytsanomien kulke- 2 111207 miseen viivytyksiä, katoamisia ja keskinäisen järjestyksen muuttumisia. Lyhytsanomia voidaan välittää myös muihin laitteisiin, kuten digitaalisiin puhelimiin tai sähköpostiviesteihin.

5 Tietoliikennejärjestelmissä välitettävien viestien vaihto voi tapahtua neljällä eri tavalla: palvelimen tiedoksianto, matkaviestimen tiedoksianto, PUSH- tai PULL-palvelu. Palvelimen tiedoksiannossa palvelin lähettää matkaviestimelle viestin, johon ei 10 odoteta vastausta. Vastaavasti matkaviestimen tiedoksiannossa matkaviestin lähettää palvelimelle viestin, johon ei odoteta vastausta. Sen sijaan PUSH-palvelussa palvelin lähettää matkaviestimelle viestin, johon palvelin odottaa vastausta. PUSH-palvelu voi vielä jatkua 15 yhä edelleen palvelimen lähettämällä viestillä. PULL-palvelussa matkaviestin lähettää viestin, johon matkaviestin odottaa vastausta. Kuten PUSH-palvelussa niin myös PULL-palvelussa voidaan edelleen jatkaa PULL-palvelua lähettämällä uusi viesti.

20 Kun välitetään viestejä matkaviestinjärjes telmässä, niin huomattavaa on, että käytettävässä viestikanavassa on erittäin alhainen kaistanleveys ja nopeus. Lisäksi sekä viestin lähettäjällä että vastaanottajalla ei ole käytössä yhteistä luotettavaa 25 kelloa.

Erityisen ongelmalliseksi muodostuu viestin tunnistaminen sekä duplikaattien tai liian myöhään vastaanotettujen viestien havaitseminen. Yleensä digitaalisesti allekirjoitettuja viestejä käytetään kerta-30 luonteisiin tapahtumiin, esimerkiksi laskujen maksamiseen. Tällöin on vaarana, että joku ulkopuolinen taho tallettaa viestin ja lähettää viestin uudelleen myöhempänä ajankohtana tavoitellen taloudellista etua. Edellä mainittua menetelmää kutsutaan toistohyökkäyk-35 seksi. Toisaalta on mahdollista, että viestit kahdennetaan tiedonsiirron aikana, vaikka tiedonsiirtojärjestelmä toimisi oikein. Kun viestejä kahdennetaan 3 111207 tiedonsiirron ajaksi, niin on todennäköisempää, että viesti saapuu määränpäähän. Myös voidaan tehdä viestin virheenkorjausta perustuen useiden viestien lähettämiseen .

5 Entuudestaan tunnetaan ratkaisu, joka ratkai see kyseisen ongelman. Ennen digitaalista allekirjoitusta viestiin lisätään aikaleima, jolla identifioidaan viestin lähetyshetki. Kun viestin aikaleimaa verrataan viestin vastaanottajan kelloon, niin viestin 10 vastaanottaja havaitsee, onko viesti duplikaatti ja ennen kaikkea liian myöhään vastaanotettu. Duplikaatit ja myöhään saapuneet viestit hylätään. Menetelmä on hankala matkaviestimessä, koska menetelmä vaatii sekä lähettäjän että vastaanottajan kellojen synkronointia 15 tarkasti. Aikaleimat eivät ole myöskään luotettavia, jos duplikaatteja syntyy nopeasti. Nopeasti syntyneet viestit voivat saada saman aikaleiman, jolloin ei tiedetä, mikä on viestien oikea lähettämisjärjestys.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on 20 poistaa tai vähentää edellä esitettyjä ongelmia. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa huomattavan kevyt menetelmä viestien tunnistamiseen sekä matkaviestimessä, jossa on rajoitettu määrä muistia ja laskentakapasiteettia, että palvelimessa, joka sijait-25 see tietoliikenneverkossa.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön avulla havaitaan duplikaatit tai liian myöhään saapuneet digitaalisesti allekirjoitetut 30 viestit, jotka hylätään, koska niissä oleva informaatio voi olla virheellistä.

Keksinnön kohteena on menetelmä, jossa ensin viesti talletetaan. Ennen viestin lähetystä ensimmäisessä tunnistusyksikössä kasvatetaan tunnistenumeroa, 35 viestin tunnistetta, ja liitetään viestiin tunnistenumero, jolla viesti yksilöidään. Viesti ja viestin tunnistenumero allekirjoitetaan digitaalisesti ja siirre- 4 111207 tään tietoliikenneverkon kautta toiseen tunnistamisyk-sikköön. Toisessa tunnistamisyksikössä viestin tunnistenumeroa verrataan tunnistenumeroiden listan ylimpään tunnistenumeroon. Jos viestin tunnistenumero ylittää 5 tunnistenumeroiden listan ylimmän tunnistenumeron, niin tunnistenumeroiden lista päivitetään ja viesti hyväksytään. Jos viestin tunnistenumero alittaa tunnistenumeroiden listan alimman tunnistenumeron, niin tällöin tiedetään, että viesti on liian myöhään vas-10 taanotettu, joten viesti hylätään. Jos viestin tunnistenumero on tunnistenumeroiden listan alimman ja ylimmän tunnistenumeron välillä, niin silloin tarkistetaan, onko viesti jo vastaanotettu tarkastelemalla tunnistenumeroiden listaa. Tunnistenumeroiden lista 15 sisältää jo vastaanotettujen viestien tunnistenumerolta. Jos tunnistenumeroiden listan perusteella viestiä ei ole vielä vastaanotettu, niin tunnistenumeroiden lista päivitetään ja viesti vastaanotetaan, muuten viesti hylätään.

20 Viestien tunnistamista varten tarvitaan joko matkaviestimeen tai verkkopalvelimeen ensimmäinen tun-nistamisyksikkö, joka rakentaa ja liittää viestin lä-hettämisvaiheessa tunnistenumeron viestiin. Jos viestin tunnistenumero kasvaa liian suureksi, niin ensim-25 mäinen tunnistamisyksikkö huomaa tämän, ja lopettaa toimintansa esimerkiksi siten, että ensimmäinen tunnistamisyksikkö ei enää kasvata lähetettävään viestiin liitettävää tunnistenumeroa. Matkaviestinjärjestelmän palvelimeen tai matkaviestimeen tarvitaan toinen tun-30 nistamisyksikkö, jossa viesti tunnistetaan vertaamalla tunnistenumeroa matkaviestinkohtaiseen yksilöityyn tunnistenumeroiden listaan.

Eräässä sovelluksessa matkaviestimen käyttäjä maksaa laskun matkaviestimen välityksellä lähettäen 35 lyhytsanoman, joka on digitaalisesti allekirjoitettu ja johon on liitetty tunnistenumero. Käyttäjä kirjoittaa laskun maksuun tarvittavat tiedot lyhytsanomaan ja 5 111207 lähettää lyhytsanoman palvelimelle, jossa sanoma tunnistetaan keksinnön mukaisesti.

Keksinnön etuina tunnettuun tekniikkaan verrattuna on, että digitaalisesti allekirjoitetuista 5 viesteistä tunnistetaan kahdentuneet viestit sekä liian myöhään vastaanotetut viestit nopeasti ja kevyesti. Tällöin keksintöä voidaan käyttää esimerkiksi matkaviestimessä, jossa on käytössä vain rajoitettu määrä muistia ja prosessointitehoa. Keksintöä käytetään myös 10 toistohyökkäyksien torjumiseen.

KUVALUETTELO

Seuraavassa keksintöä selostetaan oheisten suoritusesimerkkien avulla viittaamalla oheiseen pii-15 rustukseen, jossa kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista järjestelmän kuvausta; kuva 2 esittää erästä keksinnön mukaista menetelmän vuokaaviota; 20 kuva 3 esittää erästä keksinnön mukaista so vellusta; kuva 4 esittää erästä keksinnön mukaista tun-• nistenumeroiden listaa; ja kuva 5 esittää erästä keksinnön mukaista so- 25 vellusta.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen järjestelmä. Matkaviestin MS koostuu ensimmäisestä 30 tunnistamisyksiköstä FCU, joka yleensä on toteutettu matkaviestimessä olevaan tilaajaidentiteettimoduuliin (SIM, Subscriber Identity Module). Matkaviestin MS on kytketty tietoliikenneverkon MCN välityksellä verkkopalvelimeen NS. Verkkopalvelin NS käsittää toisen tun-35 nistamisyksikön SCU, joka on kytketty tietokantaan DB. Tietokannassa DB säilytetään jokaista matkaviestintä β 111207 varten yksilöity jo vastaanotettujen viestien tunnis-tenumeroiden listaa. Toinen tunnistamisyksikkö prosessoi matkaviestimen lähettämän viestin ja tarkistaa viestin virheettömyyden tunnistenumeroiden listan 5 avulla. Viesti on virheellinen, jos se on saapunut liian myöhään tai se on duplikaatti.

Kuvassa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen menetelmäkaavio. Ensin käyttäjä kirjoittaa viestin matkapuhelimeen, kohta 21. Ennen viestin lähetystä en-10 simmäinen tunnistamisyksikkö FCU kasvattaa matkaviestimessä olevaa tunnistenumeroa ja liittää viestiin uuden tunnistenumeron, kohta 22. Viesti allekirjoitetaan digitaalisesti ja lähetetään toiseen tunnistamisyksik-köön SCU, kohta 23. Viestin tunnistenumeroa MC verra-15 taan verkkopalvelimessa olevaan tunnistenumeroiden listan ylimpään numeroon NUWC, kohta 24. Jos viestin tunnistenumero on suurempi kuin tunnistenumeroiden listan ylin numero, niin tunnistenumeroiden lista päivitetään. Eräs toteutus tunnistenumeroiden listalle on 20 bittirekisterien käyttö, jossa yksittäisellä bitillä merkitään, onko viesti jo vastaanotettu. Jos viestin tunnistenumero MC on alle tunnistenumeroiden listan alimman numeron NLWC, niin kyseessä on liian myöhään saapunut viesti, joka hylätään, kohdat 26 ja 27. Jos 25 viestin tunnistenumero jää tunnistenumeroiden listan alimman ja ylimmän väliin, tarkistetaan tunnistenumeroiden listasta, onko viesti jo vastaanotettu, kohta 28. Jos viestiä ei ole merkitty tunnistenumeroiden listaan, merkitään viesti tunnistenumeroiden listaan, 30 ja viesti hyväksytään, kohdat 210 ja 211.

Kuvassa 3 on esitetty eräs keksinnön mukainen sovellus. Käyttäjä kirjoittaa laskun maksua varten tarvittavat tiedot lyhytsanomaan, mistä on matkaviestimen näyttöruutukuva kuvassa 3a. Ennen sanoman digi-35 taalista allekirjoitusta käyttäjältä kysytään yksi-löidäänkö viesti, kuva 3b. Käyttäjä hyväksyy yksilöinnin, joten viestiin liitetään viestin yksilöivä tunnus 7 111207 keksinnön mukaisesti, kuva 3c. Viesti allekirjoitetaan digitaalisesti ja lähetetään tiedonsiirtoverkon kautta verkkopalvelimelle. Käyttäjää informoidaan, jos viestin siirto onnistui, kuva 3d.

5 Kuvassa 4 on esitetty eräs keksinnön mukainen tunnistenumeroiden lista. Kuvassa olevaan janaan on merkitty viestien tunnistenumerolta. Viestin A tunnistenumero on saapunut liian myöhään verrattuna tunnistenumeroiden listan sijaintiin, joten viesti A hylä-10 tään. Viestin B tunnistenumero osoittaa tunnistenumeroiden listan alinta tunnistenumeroa ja näin ollen ensimmäistä hyväksyttävää viestin tunnistenumeroa. Viestin C tunnistenumero on tunnistenumeroiden listan alueella, mutta viestiä ei hyväksytä, koska viestin tun-15 nistenumero löytyy jo tunnistenumeroiden listasta, joten viesti on aikaisemmin vastaanotettu. Tunnistenumeroiden listan X kohdat tarkoittavat niiden viestien tunnistenumerolta, jotka on jo vastaanotettu. Viestin D tunnistenumero osoittaa tunnistenumeroiden listan 20 ylintä hyväksyttävää viestiä. Viestin E tunnistenumero ylittää tunnistenumeroiden listan, joten tunnistenumeroiden listaa siirretään siten, että viestin E tunnistenumerosta tulee uuden tunnistenumeroiden listan ylin tunnistenumero. Tunnistenumeroiden listan siirrossa 25 liian alhaiset vastaanotettujen viestien tunnistenumerot poistetaan tunnistenumeroiden listasta.

Kuvassa 5 on esitetty eräs keksinnön mukainen sovellus. Tietoliikennejärjestelmä koostuu matkaviestimistä NIDI, NID2, NID3 ja tietokannoista NID4, NID5.

30 Matkaviestimeen NIDI on tallennettu tietokanta, joka koostuu verkkotunnisteesta (Network ID) , lähtevän viestin tunnisteesta, tulevan viestin tunnisteesta ja vastaanotettujen viestien tunnistenumeroiden listasta. Verkkotunniste on yksikäsitteinen numero, jolla kysei-35 nen laite tunnistetaan tietoliikenneverkossa. Kuvassa lähtevä tunniste on lähtevään viestiin liitettävä tunnistenumero ja vastaavasti tuleva tunniste on tulevan 8 111207 viestin tunnistenumero. Tunnistenumero koostuu esimerkiksi 16 bitistä. Myös tietoliikenneverkon palvelimella on matkaviestimen tietokantaa muistuttava tietokanta, jolla tunnistetaan palvelimeen lähetetyt viestit.

5 Huomattavaa on, että järjestelmä on symmetrinen, joten on mahdollista tunnistaa sekä matkaviestimestä palvelimelle että palvelimesta matkaviestimeen lähetetyt viestit keksinnön esittämällä tavalla.

Kuvassa 6 on esitetty eräs keksinnön mukainen 10 sovellus. Viestin tunnistamista varten kuhunkin verkkoelementtiin on liitetty tietoa. Matkaviestimessä MS on a-bittinen tunnistenumero Cs, jossa on varastoituna viimeksi lähetetyn viestin tunnisteen arvo. Itse digitaalisesti allekirjoitettu viesti DSM koostuu viestin 15 sisällöstä M ja tunnistenumerosta Mnc. Palvelimessa DS sijaitsee a-bittinen tunnistenumero Cr, jossa on varastoituna tähän asti suurin vastaanotettu tunnistenumero sekä b-paikkainen tunnistenumerolista W, johon on merkitty b:n aikaisemman vastaanotetun tunnistenumeron 20 tila. B-paikkainen tunnistenumerolista W on mahdollista toteuttaa bittikenttänä siten, että bitti 1 merkitsee, että viesti on vastaanotettu. Vastaavasti bitti 0 merkitsee, että viestiä ei .ole vastaanotettu.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitet-25 tyjä sovellusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

111207

1. Menetelmä digitaalisesti allekirjoitettujen viestien tunnistamiseen tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää: 5 tietoliikenneverkon (MCN); matkaviestimen (MS), joka on yhdistetty tietoliikenneverkkoon (MCN) ja joka käsittää tilaajaidenti-teettimoduulin (SIM); verkkopalvelimen (NS), joka on yhdistetty tieto-10 liikenneverkkoon (MCN); ja tietokannan (DB), joka on yhdistetty verkkopalvelimeen (NS) ja joka käsittää matkaviestimen tunniste-numeroiden listan; jossa menetelmässä: muodostetaan yhteys matkaviestimen (MS) ja verkko-15 palvelimen (NS) välille; ja talletetaan viesti matkaviestimeen (MS), tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seu-raavat vaiheet: kasvatetaan viestin tunnistenumeroa ensimmäisessä 20 tunnistamisyksikössä (FCU); liitetään viestiin tunnistenumero ensimmäisestä tunnistamisyksiköstä (FCU); lähetetään viesti toiseen tunnistamisyksikköön (SCU); 25 tarkistetaan tunnistenumerosta, onko viesti aikai semmin vastaanotettu; ja hyväksytään viesti, jos viestiä ei ole vielä vastaanotettu ja viestin tunnistenumero ylittää tunniste-numeroiden listan vastaanottoikkunan ylimmän tunniste-30 numeron.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sijoitetaan ensimmäinen tun- nistamisyksikkö (FCU) matkaviestimeen (MS) tai tilaa- jaidentiteettimoduuliin (SIM), jos toinen tunnista- 35 misyksikkö (SCU) sijaitsee verkkopalvelimessa (NS).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sijoitetaan ensimmäinen tun- 111207 nistamisyksikkö (FCU) verkkopalvelimeen (NS), jos toinen tunnistamisyksikkö (SCU) sijaitsee matkaviestimessä (MS) .

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen 5 menetelmä, tunnettu siitä, että jos viestin tunnistenumero ylittää tunnistenumeroiden listan vastaan-ottoikkunan ylimmän tunnistenumeron, siirretään vas-taanottoikkunaa siten, että viestin tunnistenumerosta tulee uuden vastaanottoikkunan ylin tunnistenumero.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hyväksytään viesti, jos viestin tunnistenumero alittaa tunnistenumeroiden listan vastaanottoikkunan ylimmän tunnistenumeron ja ylittää tunnistenumeroiden listan vastaanot- 15 toikkunan alimman tunnistenumeron ja viestiä ei ole merkitty tunnistenumeroiden listaan vastaanotetuksi.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4 tai 5 mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että päivitetään vastaanotettujen tunnistenumeroiden lista, jos 20 viesti hyväksytään.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirretään viesti yleiseurooppalaisessa digitaalisessa matkaviestinjärjestelmässä (GSM).

8. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirretään viesti lyhytsanomana lyhytsanomapalvelun (SMS) kautta.

9. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 30 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että allekirjoitetaan viesti digitaalisesti tiedonsiirron ajaksi.

10. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 35 ohjelmoidaan ensimmäinen tunnistamisyksikkö (FCU) lopettamaan toimintansa, jos viestin tunnistenumero kasvaa liian suureksi. 111207

11. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sijoitetaan ensimmäinen tunnistusyksikkö (FCU) tilaajaidentiteettimoduuliin (SIM). 5

12. Järjestelmä digitaalisesti allekirjoitet tujen viestien tunnistamiseen tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää: tietoliikenneverkon (MCN); matkaviestimen (MS), joka on yhdistetty tietolii-10 kenneverkkoon (MCN) ja joka käsittää tilaajaidenti-teettimoduulin (SIM)/ verkkopalvelimen (NS), joka on yhdistetty tietoliikenneverkkoon (MCN); ja tietokannan (DB), joka on yhdistetty verkkopalve-15 limeen (NS) ja joka käsittää matkaviestimen tunniste-numeroiden listan; jossa järjestelmässä: muodostetaan yhteys tilaajan matkaviestimen (MS) ja verkkopalvelimen (NS) välille, ja talletetaan viesti matkaviestimeen (MS), 20 tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää: ensimmäisen tunnistamisyksikön (FCU), joka on järjestetty kasvattamaan viestin tunnistenumeroa ja liittämään tunnistenumero viestiin; ja toisen tunnistamisyksikön (SCU), joka on järjes-25 tetty tarkistamaan tunnistenumerosta, onko viesti vastaanotettu aikaisemmin ja hyväksymään viestin, jos viestiä ei ole vielä vastaanotettu ja viestin tunnistenumero ylittää tunnistenumeroiden listan vastaanot-toikkunan ylimmän tunnistenumeron. 30 111207