CN101160784A

CN101160784A - 一种密钥更新协商方法及装置

Info

Publication number: CN101160784A
Application number: CN200680012329.3A
Authority: CN
Inventors: 王正伟
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: CN100346668C; WO2007025484A1; CN1835633A; CN101160784B

Abstract

本发明提供了一种密钥更新协商方法及装置，应用于通信网络中，本发明中，在网络侧设置用于控制鉴权密钥更新的控制参数；终端向网络侧发送密钥更新请求消息，并携带用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息；网络侧接收到所述密钥更新请求消息后，根据自己保存的所述控制参数判断密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否合法，如果合法，则执行密钥更新，否则，结束密钥更新流程。本发明可以防止非法用户通过非法克隆的用户卡更新鉴权密钥。

Description

一种密钥更新协商方法及装置

技术领域本发明涉及通信安全技术，具体涉及一种鉴权密钥更新协商方法及装置。

背景技术

全球移动通信系统（ GSM, Global System for Mobile Communication ) 中，在移动终端中保存国际移动用户标识（ IMSI, International Mobile Subscriber Identification Number ), 鉴权密钥 KI, 在归属位置寄存器 /鉴权中心 ( HLR/AUC, Home Location Register/ Authentication Center ) 中针对该移动终端对应保存 IMSI和 KI,以用于移动终端和网络相互鉴权。其中， IMSI和 KI在用户卡的整个生命周期内是保持不变的。

现有的第三代（3G， 3^rf Generation )移动通信系统中，在移动终端中保存国际移动用户标识 IMSI、鉴权密钥 KI和序列号 SQNMS， HLR/AUC 中针对该移动终端对应保存 IMSI、 KI和序列号 SQNHE, 以用于移动终端和网络相互鉴权。其中， IMSI和 KI在用户卡的整个生命周期内是保持不变的。

3G通信系统的现有鉴权流程主要为：

HLR/AUC产生随机数 RAND, 根据随机数 RAND和 KI产生期望响应 XRES、加密密钥 CK、完整性密钥 IK; 根据 RAND、序列号 SQNHE、 KI和鉴权管理域 AMF 产生出消息鉴权编码 MAC-A, 根据 MAC-A. SQNHE, 匿名密钥 AK和 AMF得到鉴权标记 AUTN ( Authentication Token )。

由 RAND和 XRES、 CK、 IK和 AUTN组成鉴权五元组，将该五元组发送给移动交换中心 /拜访位置寄存器（MSC VLR , Mobile Switch Center/Visit Location Register )保存。当然，实际当中， HLR/AUC是应 MSC/VLR的请求才将产生的相应的一个或多个五元组发送给 MSC/VLR 的。

鉴权时， MSC/VLR将对应五元組中 RAND和 AUTN发送给终端；终端根据自己保存的 KI验证 AUTN的一致性，如果一致性^ r证不通过，则向 MSC/VLR返回鉴权失败信息；若一致性验证通过，则判断 SQNHE是否属于可接受的范围：若属于，则终端判断出对网络鉴权通过，终端向 MSC/VLR返回自己产生的鉴权响应，并根据 AUTN 中的 SQNHE更新 SQNMS; MSC/VLR比较终端返回的鉴权响应和对应五元组中的 XRES是否一致来判断终端的合法性。若判断出 SQNHE不属于可接受范围，则终端根据 SQNMS 产生再同步标记 AUTS ( Resynchronisation Token ), 对 MSC/VLR返回再同步请求或同步失败（Synchronisation Failure )消息，同时附上产生的再同步标记 AUTS, 也即消息中包含 AUTS。 MSC VLR接收到再同步标记 AUTS 时，将 AUTS和对应五元组中的 RAND发送给 HLR/AUC, HLR/AUC根据对应保存的 KI和接收到的 RAM),判断 AUTS 的合法性；如果不合法，则 HLR AUC向 MSC/VLR返回 AUTS不合法信息；如果判断出 AUTS合法，则 HLR/AUC根据 AUTS中的 SQNMS更新 SQNHE, 并产生一个新的鉴权五元組发送给 MSC/VLR; MSC/VLR接收到新的五元組后，删除对应的)日的五元组并利用新五元组重新对终端鉴权。 1

其中，终端通过比较自己保存的 SQNMS和 AUTN中的 SQNHE是否满足预定的条件来判断 SQNHE是否可以接受，该预定条件可以是 SQNHE 和 SQNMS 的差值在一个预定范围内，例如，是否 (SQNHE - SQNMS)大于 0, 或者是否 (SQNHE - SQNMS)大于 0且小于 256。如果 SQNHE和 SQNMS的差值在所述预定范围内，则判断出 SQNHE是可接受的；否则判断出 SQNHE是不可接受的。

不论是二代的 GSM 系统，还是三代的宽带码分多址（WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access ) 系统，都可能存在用户卡克隆现象。在 GSM系统应用中用户卡克隆已是普遍存在的问题，而且操作起来很容易； WCDMA系统中增强了协议的安全性，使得用户卡中的鉴权密钥更加安全。但是，本领域技术人员知道，克隆用户卡的关键是要攻破用户卡的鉴权密钥，因此，和 GSM系统一样， WCDMA系统中，由于用户卡中的鉴权密钥的不变性，使得 WCDMA 系统的这种安全也是暂时的，难以保证用户卡中的鉴权密钥在将来的应用中不被攻破，因此， WCDMA系统中仍然无法从根本上解决用户卡被克隆的问题。

克隆用户卡的现象不但给合法用户带来损失，还会影响到运营商的服务质量。现有技术中反用户卡克隆的最有效手段之一是不断地更新用户卡的鉴权密钥，通过更新鉴权密钥，可以达到防止非法用户卡继续使用的目的。例如，通过不断地更新用户卡的鉴权密钥，可以避免或发现合法用户卡被克隆。才艮据此种方法，通过鉴权密钥更新，可以有效地防止合法用户卡和克隆用户卡同时使用的情况出现。例如，合法用户卡通过更新鉴权密钥，可以使得克隆用户卡无法通过鉴权，从而不能继续使用。

但是，此种方案的问题在于：不能避免非法用户卡利用同样的方法更新鉴权密钥，例如，在合法用户卡更新鉴权密钥之前，即克隆用户卡与合法用户卡所持有的鉴权密钥还相同时，克隆用户卡抢先发起更新鉴权密钥的协商流程，这样，保存在 HLR/AUC中的鉴权密钥与克隆用户卡中的鉴权密钥得到同步更新，合法用户卡里的鉴权密钥由于没有跟着更新，反而变成无效鉴权密钥，从而导致合法用户卡不能使用。

虽然，此种情况下，合法用户发现自己的用户卡不能使用时，可意识到用户卡被人克隆，并可以到营业厅通过更改 HLR/AUC中的鉴权密钥，同时刷新自己用户卡的鉴权密钥，使得 HLR/AUC中的鉴权密钥和自己用户卡的鉴权密钥再次保持一致，从而使得合法用户卡可以继续使用，非法克隆用户卡无法再继续使用，但是，此处理过程会给用户带来麻烦，同时也会增加营业厅工作人员的工作量。

因此，如何有效地协商鉴权密钥的更新，使得克隆用户卡无法执行有效的鉴权密钥更新操作，是一个值得研究的问题。

发明内容

本发明提供一种密钥更新协商方法及装置，可以防止非法用户通过克隆用户卡更新了鉴权密钥而导致合法用户卡不能继续使用的情况出现。

根据本发明的一个方面，一种密钥更新协商方法，在网络侧预设用于控制鉴权密钥更新的控制参数；所述方法包括：

终端向网络侧发送密钥更新请求消息和用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息；

网络侧接收到所述密钥更新请求消息后 ,根据网络侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数的相关信息是否合法，在所述所述控制参数的相关信息合法时执行鉴权密钥更新。

可选地，所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息是该控制参数本身，携带在所述密钥更新请求消息中；

所述根据网络侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数相关信息是否合法为：网络侧比较网络侧保存的所述控制参数和来自终端的所述控制参数是否一致；如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关请求信息非法。

可选地，所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息是根据该控制参数计算得到的；

所述根据网络侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数相关信息是否合法具体为：网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算，比较计算得到的计算结果和来自终端的所述控制参数的相关信息是否一致；如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关信息非法。

可选地，所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和鉴权密钥进行计算得到所述相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥进行相应的计算。

可选地，所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和随机数进行计算得到所述相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和所述随机数进行相应的计算；

其中，所述随机数由终端保存或产生并发送给网络侧，或者由网络侧产生并发送给终端。

可选地，所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和鉴权密钥以及随机数进行计算得到所述相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和鉴权密钥以及所述随机数进行相应的计算；

其中，所述随机数由终端保存或产生并发送给网絡侧，或者由网络侧产生并发送给终端。

可选地，还包括终端执行鉴权密钥更新；所述终端和网络侧执行密钥更新是：终端和网络侧分别根据鉴权密钥和所述随机数采用一致的算法进行计算产生新鉴权密钥。

可选地，还包括：所述终端向网络侧发送密钥更新请求消息时携带终端产生的第一随机数；

所述网络侧接收到终端发送的密钥更新请求消息后，根据对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第二计算结果，将第二计算结果发送给终端；

所述终端接收到网络侧发送的第二计算结果后，根据终端保存的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第一计算结果，终端比较第二计算结果和第一计算结果是否一致，如果不一致，则认为网络侧非法，结束密钥更新流程；否则，向网络侧发送所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息。

可选地，所述网络侧接收到终端发送的密钥更新请求消息后，还产生第二随机数并发送给终端；

所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据获取的控制参数、保存的鉴权密钥和第一随机数、第二随机数进行计算得到获取的控制参数的相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：网络侧根据网絡侧保存的所述控制参数、对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数、第二随机数进行计算得到第四计算结果，网络侧比较自己计算得到的第四计算结果和所述相关信息是否一致；如果不一致，则认为所述相关信息非法；否则，网络侧根据对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数与第二随机数中的至少一个随机数进行计算产生新鉴权密钥。

可选地，还包括：终端执行鉴权密钥更新。

可选地，所述终端包括用户设备和用户卡，所述终端预设的控制参数是指设置于用户设备中的控制参数或者设置于用户卡中的控制参数。

可选地，所述控制参数是密码，或终端的身份标识，或用户自定义的任意值。

根据本发明的另一方面，一种实现密钥更新协商的装置，用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商；包括：

密钥更新请求消息生成单元，用于生成请求更新鉴权密钥的密钥更新请求消息；

鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥;

控制参数获取单元，用于获取控制鉴权密钥更新的控制参数；控制参数的相关信息生成单元，用于在请求更新鉴权密钥时根据所述控制参数获取单元获取的控制参数生成相关信息。

可选地，还包括：随机数获取单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息生成单元；

所述控制参数的相关信息生成单元根据所述控制参数获取单元获取的控制参数生成相关信息具体是：生成控制参数本身，或者根据控制参数计算来生成，或者根据控制参数和鉴权密钥计算来生成，或者是根据控制参数、鉴权密钥和随机数来生成。

可选地，还包括：所述装置位于终端内；所述终端包括用户设备和用户卡；所述密钥更新请求消息生成单元、鉴权密钥保存单元、控制参数的相关信息生成单元、随机数获取单元位于用户卡内；所述控制参数获取单元位于用户设备或用户卡内。

根据本发明的又一方面，一种实现密钥更新协商的装置，用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商；包括：

鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥；控制参数存储单元，用于存储控制鉴权密钥更新的控制参数；密钥更新请求消息接收单元，用于接收来自终端的请求更新鉴权密钥的密钥更新请求消息；

控制参数的相关信息解析单元，用于解析来自终端的控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息；

控制参数的相关信息验证单元，用于在接收到密钥更新请求消息后根据所述控制参数存储单元存储的控制参数判断所述来自终端的相关信息是否合法。

可选地，还包括：随机数单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息验证单元。

本发明提供的技术方案中，终端在发送密钥更新请求时，要求携带一个控制参数的相关信息，网络侧通过对该控制参数的相关信息的合法性进行验证，从而判断出所述密钥更新请求消息是否合法，这样网络侧就避免了错误响应非法克隆用户卡的密钥更新请求以及所导致的正常用户卡无法使用的问题。由此，非法用户即使克隆了用户卡也无法通过克隆的用户卡更新鉴权密钥，进而达到防止非法用户通过非法克隆的用户卡更新鉴权密钥的目的。

由于合法用户卡可以通过身份标识到营业厅设置或获得相应的用于控制鉴权密钥更新的控制参数，因此，该方法可以保证合法用户有效执行鉴权密钥的协商操作。这样，合法用户卡通过不断或定期地更新鉴权密钥，不但提高了鉴权密钥的安全性 , 也防止了克隆用户卡正常使用。

附图说明

图 1为本发明具体实施方式的流程图。

图 2是本发明的具体实施方式的第一实施例流程图。

图 3是本发明的具体实施方式的第二实施例流程图。

图 4是本发明的具体实施方式的第三实施例流程图。

具体实施方式

本发明密钥更新协商方法中，在网絡侧 HLR/AUC设置密钥更新控制参数，终端在请求密钥更新时，要向 HLR/AUC传送该控制参数的相关信息，网络侧 HLR/AUC通过终端传送的所述相关信息来区分请求密钥更新的用户卡是否为一个合法用户卡，从而保证 HLR/AUC不会错误地响应一个非法克隆用户卡发起的密钥更新请求，进而保证克隆用户卡不能长期正常使用。

本发明中，可以在 HLR/AUC终端用户的签约数据里设置用于控制鉴权密钥更新的控制参数。当终端需要和 HLR/AUC协商更新鉴权密钥时，向 HLR/AUC发送密钥更新请求消息，并携带用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息，网络侧根据自己保存的用于控制鉴权密钥更新的控制参数来验证终端的请求密钥更新消息中携带的用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息是否合法，从而决定是否执行密钥更新操作。当终端保存的或终端用户输入的控制参数和 HLR/AUC设置的控制参数一致时 , HLR/AUC会判断出终端的请求密钥更新消息中携带的用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息合法。这样，由于克隆用户卡并不知道 HLR7AUC 中对应合法用户卡设置的所述控制参数信息，因此，克隆用户卡在与 HLR/AUC协商更新鉴权密钥时，其请求鉴权密钥更新的请求消息中就无法携带正确的用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息，因此， HLR/AUC会判断出其请求密钥更新的消息中携带的用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息不合法，这样，克隆用户卡即无法与 HLR/AUC有效地协商鉴权密钥的更新。

本发明中，终端和 HLR/AUC之间协商密钥更新的消息传送可以通过未结构化补充（附加）业务数据（ USSD, Unstructured Supplementary Services Data )来实现，也可以通过短消息来实现，也可以通过增加特别的信令消息来实现。

本发明用于控制密钥更新的所述控制参数可以是一个密码，例如是一个用户 PIN码（ SPIN, Subscriber Personal Identification Number ); 也可以是一个终端的身份标识，例如是终端的国际移动台设备标识（IMEI ,

International Mobile Station Equipment Identity ); 当然 , 也可以用户自定义的一个任意值，例如，用户的别名，用户的头像信息，或者是用户的头像数据的摘要信息，等等。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

该具体实施方式中，在 HLR/AUC中对应终端用户的签约数据里设置用于控制鉴权密钥更新的控制参数。用户可以通过营业厅，或者通过营业厅提供的服务电话接口或服务网站，在 HLR/AUC中自己的签约数据里保存所述控制参数，当然，也可以由 HLR/AUC随机产生该控制参数，并将该控制参数提供给相应的终端用户。所述终端包括用户设备 UE和用户卡。

请参阅图 1 , 在需要更新鉴权密钥时，执行如下流程：在步骤 100, HLR/AUC预先保存对应终端用户的用于控制鉴权密钥更新的控制参数。

步骤 101 , 终端获取控制参数，根据该控制参数得到该控制参数的相关信息。

步骤 103 , 终端向网络侧发送密钥更新请求消息，该请求消息中携带用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息。

步骤 105，网络侧接收到所述密钥更新请求消息后，根据自己保存的所述控制参数判断密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否合法；如果合法，则执行步骤 107; 否则，结束密钥更新流程。

步骤 107， HLR/AUC产生新鉴权密钥。

HLR/AUC产生新鉴权密钥后，即可用新鉴权密钥替代原来的鉴权密钥执行与终端的鉴权。也即， HLR/AUC用新鉴权密钥产生鉴权元組。所述鉴权元组包括随机数 RAND、期望响应 XRES、加密密钥 CK、完整性密钥 IK和鉴权标记 AUTN。产生鉴权元组时， HLR/AUC用随机数发生器产生的 RAND和自身保存的新鉴权密钥 KI分別计算出 XRES、 CK、 IK。还根据 RAND、 KI、序列号 SQNHE、鉴权管理域 AMF产生 AUTN。

在执行步骤 101或步骤 103时，终端还可以产生新鉴权密钥。只有当终端和 HLR/AUC都相应地产生了新鉴权密钥时，双方在利用新鉴权密钥进行相互鉴权时才能够通过鉴权。实际当中，可能会出现终端更新了鉴权密钥，但 HLR/AUC没有更新鉴权密钥的情况，例如，由于某种原因，导致 HLR/AUC 判断终端更新密钥的请求消息非法，这时， HLR/AUC就不会更新鉴权密钥，此时，终端利用新产生的鉴权密钥对网络鉴权时将不会通过，这时，终端还可以使用原来的鉴权密钥来对网络进行鉴权。因此，终端在更新鉴权密钥后，在没有利用新鉴权密钥对网络鉴权通过之前，还应该保存老的鉴权密钥，并在利用新鉴权密钥对网络鉴权通过时，再将老的鉴权密钥删去。

所述终端包括用户设备 UE和用户卡。

在步骤 101中，所述终端获取控制参数可以是终端的 UE对应保存控制参数，终端直接获取 UE保存的控制参数；也可以是用户卡保存控制参数，终端直接获取用户卡保存的控制参数；也可以是终端提示用户输入控制参数，终端根据用户输入获取所述控制参数。

当 UE 和用户卡都不保存控制参数时，可以是在需要更新鉴权密钥，也即，需要根据控制参数产生所述相关信息时，由 UE提示用户输入控制参数， UE根据用户输入得到所述控制参数。将控制参数保存在终端的 UE或者用户卡里的好处是：不需要在每次更新鉴权密钥时，都让用户输入控制参数，这样会具有更好的用户体验。

步骤 101中，所述根据控制参数得到的控制参数的相关信息可以是该控制参数本身，相应地，步骤 105中根据自己保存的所述控制参数判断密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否合法是指：网络侧比较自己保存的所述控制参数和密钥更新请求消息中的控制参数是否一致，如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关请求信息非法。

步骤 101中，所述根据控制参数得到控制参数的相关信息可以是根据该控制参数计算得到所述相关信息，相应地，步骤 105中根据自己保存的所述控制参数判断密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否合法是指：网络侧 HLR/AUC根据自己保存的所述控制参数进行相应的计算，得到一个计算结果，比较自己计算得到的计算结果和密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否一致，如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关信息非法。

为了更好地展现本发明的思想和意义，以下将通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

请参阅图 2，图 2所示为本发明具体实施方式的第一实施例。本实施例中终端在计算所述相关信息时根据鉴权密钥进行计算，即终端根据获取的控制参数和鉴权密钥进行计算得到所述相关信息；相应地，网络侧 HLR/AUC根据自己保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥进行相应的计算，得到一个计算结果， HLR/AUC通过比较自己计算得到的计算结果和密钥更新请求消息中的所述相关信息是否一致来判断该请求消息是否合法。

在步骤 200, HLR/AUC预先保存对应终端用户的用于控制鉴权密钥更新的控制参数。

步驟 201 , 终端获取控制参数，根据控制参数和鉴权密钥进行计算得到该控制参数的相关信息。

步骤 203，终端向网絡侧发送密钥更新请求消息，该请求消息中携带用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息。

步厥 205 , 网络侧 HLR/AUC接收到所述密钥更新请求消息后，根据自己保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥进行计算得到一个计算结果。

步驟 207， HLR/AUC比较自己计算得到的计算结果和密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息是否一致，如果一致，则认为合法，并执行步骤 209; 否则，结束密钥更新流程。

步骤 209, HLR/AUC产生新鉴权密钥。

实际中，由于鉴权密钥保存在用户卡中，因此，如果控制参数在用户设备 UE 中设置时，在用户卡需要根据控制参数计算所述相关信息时， UE需要将控制参数传送给用户卡；如果控制参数在用户卡中设置时，在用户卡需要根据控制参数计算所述相关信息时，可以直接获取自己保存的控制参数， UE就不需要将控制参数传送给用户卡。

本实施例中，在步骤 201中，终端可以利用一个随机数来替代所述鉴权密钥来产生所述相关信息。相应地，在步骤 205中， HLR/AUC可以根据自己保存的所述控制参数和所述随机数进行计算得到所述计算结果，以用于在步骤 207中对密钥更新请求消息中的控制参数的相关信息进行一致性比较。所述随机数可以由终端保存或产生并发送给 HLR/AUC, 也可以由 HLR/AUC产生并发送给终端。具体实现时，可以是所述终端保存上次鉴权时由网络侧下发的随机数。或者是终端在发送所述请求密钥更新消息给 HLR/AUC之前，先向 HLR/AUC发送一个请求随机数的请求消息， HLR/AUC将产生的随机数通过该消息响应发送给终端。或者终端在发送所述请求密钥更新消息给 HLR/AUC之前，先向 HLR/AUC发送一个更新密钥准备消息，并在消息中携带自己保存或产生的随机数， HLR/AUC接收到该消息后，保存该随机数，以用于后面的对密钥更新请求消息的处理。

为了密钥更新请求消息的安全，以及新产生的鉴权密钥的安全，产生所述控制参数的相关信息时，可以同时采用随机数和鉴权密钥来进行，同时，产生鉴权密钥时，可以根据一个随机数来进行。

请参阅图 3，图 3所示为本发明具体实施方式的第二实施例。本实施例中终端在根据获取的控制参数产生所述相关信息时，不但根据鉴权密钥，还根据随机数来进行，即终端根据获取的控制参数和鉴权密钥以及随机数进行计算得到所述相关信息；相应地，网络侧 HLR/AUC根据自己保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥以及所述随机数进行相应的计算，得到一个计算结果， HLR/AUC通过比较自己计算得到的计算结果和密钥更新请求消息中携带的所述相关信息是否一致来判断该请求消息是否合法，以决定是否执行密钥更新操作。所述随机数由终端保存或产生并发送给网络侧，或者由网络侧产生并发送给终端。本实施例中，所述随机数由网络侧产生并发送给终端。

在步骤 300, HLR/AUC预先保存对应终端用户的用于控制鉴权密钥更新的控制参数。

步骤 301 , 终端向网络侧 HLR/AUC发送密钥更新请求消息。

步骤 303 , HLR/AUC接收到终端发送的密钥更新请求消息后，产生一个随机数发送给终端。

步驟 305，终端根据获取的控制参数、鉴权密钥和所述随机数进行计算得到控制参数的相关信息，根据所述随机数和鉴权密钥进行计算产生新養权密钥。

在此处，所述终端获取控制参数可以是终端的 UE对应保存控制参数，终端直接获取 UE保存的控制参数；也可以是用户卡保存控制参数，终端直接获取用户卡保存的控制参数；也可以是终端提示用户输入控制参数，终端根据用户输入获取所述控制参数。

当 UE 和用户卡都不保存控制参数时，可以是在需要更新鉴权密钥，也即，需要根据控制参数产生所述相关信息时，由 UE提示用户输入控制参数， UE根据用户输入得到所述控制参数。将控制参数保存在终端的 UE或者用户卡里的好处是，不需要在每次更新鉴权密钥时，都让用户输入控制参数，这样会具有更好的用户体验。

步驟 307, 终端向网络侧发送所述相关信息。

步骤 309，网络侧 HLR/AUC接收到所述密钥更新请求消息后，根据自己保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥以及所述随机数进行计算得到一个计算结果。

步骤 311， HLR/AUC比较自己计算得到的计算结果和所述相关信息是否一致，如果一致，则认为合法，并则执行步骤 313; 否则，结束密钥更新流程。

步骤 313 , HLR/AUC才艮据对应终端用户的鉴权密钥和所述随机数采用和终端计算新鉴权密钥一致的算法进行计算产生新鉴权密钥。

实际当中，由于鉴权密钥保存在用户卡中，因此，如果控制参数在用户设备 UE中设置时，在用户卡需要根据控制参数计算所述相关信息时， UE需要将控制参数传送给用户卡；如果控制参数在用户卡中设置时，在用户卡需要根据控制参数计算所述相关信息时，可以直接获取自己保存的控制参数， UE就不需要将控制参数传送给用户卡。

为了进一步增强用户卡的安全性，针对第二实施例，可以进一步由终端产生随机数，并用该随机数和网絡侧生成的随机数共同参与所述相关信息的计算，以及新鉴权密钥的计算；还可以增加终端对 HLR AUC 的认证。

请参阅图 4，图 4所示为本发明具体实施方式的第三实施例。本实施例中终端在根据获取的控制参数产生所述相关信息时，不但采用鉴权密钥，还采用两个随机数来进行，其中第一随机数由终端产生，并发送给 HLR/AUC, 第二随机数由 HLR/AUC产生并发送给终端。即终端根据获取的控制参数、鉴权密钥、第一随机数和第二随机数进行计算得到所述相关信息；相应地，网络侧 HLR/AUC根据自己保存的所述控制参数、对应终端用户的鉴权密钥、第一随机数和第二随机数进行相应的计算，得到一个计算结果， HLR/AUC通过比较自己计算得到的计算结果和密钥更新请求消息中携带的所述相关信息是否一致来判断该请求消息是否合法，以决定是否执行密钥更新操作。执行密钥更新操作时，终端和 HLR/AUC都根据第一随机数和第二随机数来进行计算。

在步骤 400， HLR/AUC预先保存对应终端用户的用于控制鉴权密钥更新的控制参数。

步骤 401，终端产生第一随机数，向网絡侧 HLR/AUC发送密钥更新请求消息，并携带该随机数。

步骤 403 , HLR/AUC接收到终端发送的密钥更新请求消息后，产生第二随机数，根据对应终端用户的鉴权密钥、自己预先保存的控制参数、第一随机数和第二随机数按照第一算法进行计算得到第二计算结果，然后将第二随机数和第二计算结果发送给终端。

步骤 405, 终端接收到 HLR/AUC发送的第二随机数和第二计算结果后，根据终端根据保存的鉴权密钥、获取的控制参数、第一随机数和第二随机数按照第一算法进行计算得到第一计算结果。

步驟 407, 终端比较第二计算结果和第一计算结果是否一致，如果一致，则，认为 HLR/AUC合法，并执行步骤 409; 否则，认为 HLR/AUC 非法，并结束密钥更新流程。

步骤 409, 终端根据获取的控制参数、保存的鉴权密钥、第一随机数和第二随机数按照第二算法进行计算得到控制参数的相关信息，并根据所述第一随机数、第二随机数和鉴权密钥进行计算产生新鉴权密钥，终端将产生的所述相关信息发送给 HLR/AUC。

所述终端获取控制参数可以是终端的 UE对应保存控制参数，终端直接获取 UE保存的控制参数；也可以是用户卡保存控制参数，终端直接获取用户卡保存的控制参数；也可以是终端提示用户输入控制参数，终端根据用户输入获取所述控制参数。

当 UE 和用户卡都不保存控制参数时，可以是在需要更新鉴权密钥，也即，需要才据控制参数产生所述相关信息时，由 UE提示用户输入控制参数 , UE根据用户输入得到所述控制参数。将控制参数保存在终端的 UE或者用户卡里的好处是，不需要在每次更新鉴权密钥时，都让用户输入控制参数，这样会具有更好的用户体验。

步骤 411，网络侧 HLR/AUC接收到发自终端的所述相关信息后，根据自己保存的所述控制参数、对应终端用户的鉴权密钥、第一随机数和第二随机数按照第二算法进行计算得到第四计算结果。

步骤 413 , HLR/AUC比较自己计算得到的第四计算结果和所述接收自终端的相关信息是否一致，如果一致，则认为所述相关信息合法，并执行步驟 415; 否则，结束密钥更新流程。

步骤 415, HLR/AUC根据对应终端用户的鉴权密钥、第一随机数和第二随机数采用和终端计算新鉴权密钥一致的算法进行计算产生新鉴权密钥。

终端在步骤 409和 HLR/AUC在步驟 415计算新鉴权密钥时，也可以仅根据对应的鉴权密钥和两个随机数中的任意一个进行计算得到。在仅根据对应鉴权密钥和第一随机数计算新鉴权密钥的情况下，终端产生新鉴权密钥的操作也可以不在步骤 409执行，而是在步驟 401执行。本领域技术人员根据该实施例和本简化指示可以得到对应的简化应用，因此，本发明不再赘述该简化实施例。

作为简化的处理， HLR/AUC在步驟 403中计算第二计算结果时，可以只根据对应鉴权密钥、自己保存的控制参数和第一随机数来进行，而所述第二随机数不参与计算；对应地，终端在步驟 405中，计算第一计算结果时，可以只根据保存的鉴权密钥、获取的控制参数和第一随机数来进行，而所述第二随机数不参与计算。本领域技术人员根据该实施例和本简化指示可以得到对应的简化应用，因此，本发明不再赘述该简化实施例。

当然，作为进一步筒化处理， HLR/AUC在步骤 403中计算第二计算结果时，可以只根据对应鉴权密钥和第一随机数来进行，而所述保存的控制参数和第二随机数不参与计算；对应地，终端在步骤 405中，计算第一计算结果时，可以只根据保存的鉴权密钥和第一随机数来进行，而所述获取的控制参数和第二随机数不参与计算。本领域技术人员根据该实施例和本筒化指示可以得到对应的简化应用，因此，本发明不再赘述该简化实施例。

作为简化的处理，终端在步骤 409产生所述相关信息时，可以只根据获取的控制参数、保存的鉴权密钥和第二随机数进行计算得到所述控制参数的相关信息，而所述第一随机数不参与计算；对应地， HLR7AUC 在步骤 411计算第四计算结果时，只根据自己保存的所述控制参数、对应终端用户的鉴权密钥和第二随机数进行计算来得到第四计算结果，而所述第一随机数不参与计算。本领域技术人员根据该实施例和本简化指示可以得到对应的简化应用，因此，本发明不再赘述该筒化实施例。

本领域技术人员很容易理解，步骤 411计算第四计算结果的操作也可以在步骤 403完成。

所述第一算法和第二算法可以相同，实际当中，可以通过调整参数顺序来改变计算结果。例如，在计算所述第一计算结果和第二计算结果时，可以先根据鉴权密钥与第一随机数进行，而后再结合其它运算参数进行计算；在计算所述相关信息与第四计算结果时，先根据鉴权密钥与所述控制参数进行，而后再结合其它运算参数进行计算。算法设计将保证在调整参数顺序后，将得到不同的输出结果。

上述 MSC/VLR为电路域设备，对于分组域的网络，对应的 MSC/VLR 设备为服务通用无线分组业务支持节点（ SGSN, Serving General Packet Radio Service Support Node ) , 因此本发明可以等同应用于分组域。

上述各个具体实施方式或实施例中，终端和 HLR/AUC产生新鉴权密钥，以及计算第一计算结果、第二计算结果，计算所述控制参数的相关信息，计算第四计算结果等等的计算，可以是使用成熟的摘要算法，相应摘要算法可以参见《应用密码学》一书或相关的算法论文或报告；特别地，对于第二、第三实施例，产生新密钥时，也可以使用 3GPP协议中提到的由随机数 RAND和鉴权密钥 KI产生加密密钥 CK或完整性密钥 IK的算法来进行。

本发明用于控制密钥更新的所述控制参数可以是一个密码，例如是一个用户 PI 码 SPIN; 也可以一个终端的身份标识，例如是终端的 IMEI; 当然，也可以用户自定义的一个任意值，例如，用户的别名，用户的头像信息，或者是用户的头像数据的摘要信息，等等。

本发明的一实施例中，一种用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商的实现密钥更新协商的装置包括：

鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥；

该装置还可以包括随机数获取单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息生成单元。

所述装置位于终端内；所述终端包括用户设备和用户卡；所述密钥更新请求消息生成单元、鉴权密钥保存单元、控制参数的相关信息生成单元、随机数获取单元位于用户卡内；所述控制参数获取单元位于用户设备或用户卡内。

本发明的另一实施例中 , 一种用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商的实现密钥更新协商的装置包括：鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥；

控制参数存储单元，用于存储控制鉴权密钥更新的控制参数；密钥更新请求消息接收单元，用于接收来自终端的请求更新鉴权密钥的密钥更新请求消息；

该装置还可以包括：随机数单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息验证单元。

该实施例的装置可以位于网络侧的 HLR/AUC中。

本发明所述实施例中的装置的具体工作过程可以参考前面所描述的方法的流程，此不赘述。

需要说明的，所述各单元可以是独立的实体，也可以根据需要和实际情况进行组合和分拆，此不赘述。

可以理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例 ,并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求

1. 一种密钥更新协商方法，其特征在于，在网络侧预设用于控制鉴权密钥更新的控制参数；所述方法包括：

终端向网络侧发送密钥更新请求消息和用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息；

网络侧接收到所述密钥更新请求消息后，根据网絡侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数的相关信息是否合法，在所述控制参数的相关信息合法时执行鉴权密钥更新。
2. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息是该控制参数本身，携带在所述密钥更新请求消息中；

所述根据网络侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数相关信息是否合法为：网络侧比较网络侧保存的所述控制参数和来自终端的所述控制参数是否一致；如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关请求信息非法。
3. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息是根据该控制参数计算得到的；

所述根据网络侧保存的所述控制参数判断来自终端的所述控制参数相关信息是否合法具体为：网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算，比较计算得到的计算结果和来自终端的所述控制参数的相关信息是否一致；如果一致，则认为所述相关信息合法；否则，认为所述相关信息非法。
4. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于：所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和鉴权密钥进行计算得到所述相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和对应终端用户的鉴权密钥进行相应的计算。
5. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于：所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和随机数进行计算得到所述相关信息；

所述网絡侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和所述随机数进行相应的计算；

其中，所述随机数由终端保存或产生并发送给网络侧，或者由网络侧产生并发送给终端。
6. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于：所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据用于控制鉴权密钥更新的控制参数和鉴权密钥以及随机数进行计算得到所述相关信息；

所述网絡侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：根据网络侧保存的所述控制参数和鉴权密钥以及所述随机数进行相应的计算；

其中，所述随机数由终端保存或产生并发送给网络侧，或者由网络侧产生并发送给终端。
7. 根据权利要求 5或 6所述的方法，其特征在于：还包括终端执行鉴权密钥更新；所述终端和网络侧执行密钥更新是：终端和网络侧分别根据鉴权密钥和所述随机数采用一致的算法进行计算产生新鉴权密钥。
8. 根据权利要求 1、 2、 4、 5或 6任一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述终端向网絡侧发送密钥更新请求消息时携带终端产生的第一随机数；

所述网络侧接收到终端发送的密钥更新请求消息后，根据对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第二计算结果，将第二计算结果发送给终端；

所述终端接收到网络侧发送的第二计算结果后，根据终端保存的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第一计算结果，终端比较第二计算结果和第一计算结果是否一致，如果不一致，则认为网络侧非法，结束密钥更新流程；否则，向网络侧发送所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关

'ίέ息。
9. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，还包括：所述终端向网络侧发送密钥更新请求消息时携带终端产生的第一随机数；

所述网络侧接收到终端发送的密钥更新请求消息后 ,根据对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第二计算结果，将第二计算结果发送给终端；

所述终端接收到网络侧发送的第二计算结果后，根据终端保存的鉴权密钥和第一随机数进行计算得到第一计算结果，终端比较第二计算结果和第一计算结果是否一致，如果不一致，则认为网络侧非法，结束密钥更新流程；否则，向网络侧发送所述用于控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息。
10. 根据权利要求 9所述的方法，其特征在于，所述网络侧接收到终端发送的密钥更新请求消息后，还产生第二随机数并发送给终端；

所述根据该控制参数计算得到具体是：终端根据获取的控制参数、保存的鉴权密钥和第一随机数、第二随机数进行计算得到获取的控制参数的相关信息；

所述网络侧根据网络侧保存的所述控制参数进行相应的计算具体是：网络侧根据网络侧保存的所述控制参数、对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数、第二随机数进行计算得到第四计算结果，网络侧比较自己计算得到的第四计算结果和所述相关信息是否一致；如果不一致，则认为所述相关信息非法；否则，网络侧根据对应终端用户的鉴权密钥和第一随机数与第二随机数中的至少一个随机数进行计算产生新鉴权密钥。
11. 根据权利要求 1的方法，其特征在于，还包括：终端执行鉴权密钥更新。
12. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于: 所述终端包括用户设备和用户卡，所述终端预设的控制参数是指设置于用户设备中的控制参数或者设置于用户卡中的控制参数。
13. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于：所述控制参数是密码，或终端的身份标识，或用户自定义的任意值。
14. 一种实现密钥更新协商的装置，用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商；其特征在于，包括：

密钥更新请求消息生成单元 , 用于生成请求更新鉴权密钥的密钥更新请求消息；

鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥；

控制参数获取单元，用于获取控制鉴权密钥更新的控制参数；控制参数的相关信息生成单元，用于在请求更新鉴权密钥时根据所述控制参数获取单元获取的控制参数生成相关信息。
15. 根据权利要求 14所述的装置，其特征在于，还包括：随机数获取单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息生成单元；所述控制参数的相关信息生成单元根据所述控制参数获取单元获取的控制参数生成相关信息具体是：生成控制参数本身，或者根据控制参数计算来生成，或者根据控制参数和鉴权密钥计算来生成，或者是根据控制参数、鉴权密钥和随机数来生成。
16. 根据权利要求 14所述的装置，其特征在于，还包括：所述装置位于终端内；所述终端包括用户设备和用户卡；所述密钥更新请求消息生成单元、鉴权密钥保存单元、控制参数的相关信息生成单元、随机数获取单元位于用户卡内；所述控制参数获取单元位于用户设备或用户卡内。
17. 一种实现密钥更新协商的装置，用于实现终端和网络侧之间的密钥更新协商；其特征在于，包括：

鉴权密钥保存单元，用于保存终端的鉴权密钥；

控制参数存储单元，用于存储控制鉴权密钥更新的控制参数；密钥更新请求消息接收单元，用于接收来自终端的请求更新鉴权密钥的密钥更新请求消息；

控制参数的相关信息解析单元，用于解析来自终端的控制鉴权密钥更新的控制参数的相关信息；

控制参数的相关信息验证单元，用于在接收到密钥更新请求消息后根据所述控制参数存储单元存储的控制参数判断所述来自终端的相关信息是否合法。
18. 根据权利要求 17所述的装置，其特征在于，还包括：随机数单元，用于获取随机数并提供给所述控制参数的相关信息验证单元。