CN101202965B - 用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法，包括以下步骤：利用编解码最小单元在短消息编解码接口进行短消息编解码；利用非对称密钥加密方式对短消息进行加密处理；应用层收到加密的短消息后，对加密的短消息进行处理；以及通过用户数据报文协议通信接口发送所处理的短消息。通过本发明，采用一种面向无连接的传输协议，即用户数据报文协议。不需要在每个外部短消息实体和接入短消息中心之间维持若干个连接，从而节省了链路维护开销。

Description

用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法

技术领域

本发明涉及短消息点到点(SMPP，Short Message Peer to Peer)协议的替代应用领域，特别是涉及用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法。

背景技术

短消息点到点协议是国内外短消息业界广泛采用的，用于外部短消息实体(ESME，External Short Message Entry)接入短消息中心的点到点短消息应用协议。短消息点到点协议是应用层协议，可以构建在TCP/IP、X.25等多种网络架构上。由于短消息点到点协议是长连接协议，需要传输层长时间保持连接状态，所以目前短消息点到点协议的实现多采用TCP协议作为传输层协议。传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)是一种面向连接的可靠的网络传输协议。它向应用层提供面向连接的、可靠的字节流服务。

短消息业务发展初期，外部短消息实体个数较少，多是一些服务提供商的短消息实体或者短消息网关，在外部短消息实体个数有限的情况下，通过短消息点到点协议连接外部短消息实体和短消息中心，可以保持链路的稳定有效。但是，随着短消息业务的深入开展，越来越多的业务需要个人用户网络终端通过网络作为外部短消息实体和短消息中心连接，开展短消息业务。个人用户外部短消息实体的特点是连接数量大，用户分散，连接持续时间短，即短连接。在这种情况下，短消息中心如果仍然使用短消息点到点协议和众多的个人用户外部短消息实体连接的话，就需要在短消息中心维持海量的TCP长连接。短消息中心维持海量的TCP连接，需要耗费大量CPU和内外部存储等系统资源，短消息中心网络带宽的一部分也将被海量的链路维护消息所占用，减少了短消息传输的数据带宽，延长了网络响应时间。

短消息点到点协议对外部短消息实体进行明文用户名、密码认证，对短消息内容进行明文传输，无法为点到点短消息业务提供安全性和保密性。为了对基于短消息点到点协议的点到点短消息业务提供安全型和保密性，必须在外部短消息实体和接入短消息中心之间架设专线网络，这增加了移动网络运行商和服务提供商双方互联的成本和复杂度。但是，随着短消息业务的深入开展，越来越多的业务需要个人用户网络终端通过网络作为外部短消息实体和短消息中心连接，开展短消息业务。个人用户外部短消息实体的特点是连接数量大，连接端分散，多通过公网接入短消息中心，这些个人用户不可能通过架设专线网络和接入短消息中心互连，所以必须从点到点短消息协议本身来保证点到点短消息业务的安全型和保密性。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于，提供一种用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法。

根据本发明的用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法，包括以下步骤：步骤S102，利用编解码最小单元在短消息编解码接口进行短消息编码；步骤S104，利用非对称密钥加密方式对短消息进行加密处理；步骤S106，应用层收到加密的短消息后，对加密的短消息进行处理；以及步骤S108，通过用户数据报文协议通信接口发送所处理的短消息。

此外，在该方法的步骤S102中，将短消息编码后，所编码的短消息成为应用帧负载，其中，每条短消息对应一个应用帧负载。

此外，在该方法中，短消息的每个字段对应一个最小单元。且最小单元的参数包括类型参数、长度参数、以及内容参数。其中，长度参数的范围在0～65535字节之间。

此外，在该方法中，应用帧负载由至少一个最小单元组成。如果应用帧负载中存在多个最小单元，且多个最小单元在语义上有先后顺序，则多个最小单元按顺序出现。

此外，在该方法的步骤S104中，非对称密钥加密短消息方法包括以下处理：通过带外方式获取短消息中心的公钥之后，使用安全方式接入短消息中心的外部短消息实体；外部短消息实体利用短消息的公钥对外部短消息实体的公钥进行加密得到公钥密文，将外部短消息实体的公钥密文发送给短消息中心；短消息中心收到外部短消息实体发送的公钥密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体的公钥；外部短消息实体使用短消息中心的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给短消息中心；短消息中心收到外部短消息实体发送的短消息密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体发送的短消息明文；短消息中心使用外部短消息实体的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给外部短消息实体；以及外部短消息实体收到短消息中心发送的短消息密文，使用外部短消息实体的私钥进行解密，得到短消息中心下发的短消息明文。

此外，在该方法的步骤106中，包括以下处理：分别用应用帧负载中的分帧字节的转义双字节和转义字节的转义双字节代替应用层中单独的分帧字节和转义字节；以及分别将应用帧负载中的分帧字节的转义双字节和转义字节的转义双字节复原成分帧字节和转义字节。

此外，在该方法的步骤S108中，使用用户数据报文协议通信接口进行通信包括以下处理：服务端和客户端通过带外方式协商客户端向服务端建立连接时使用的IP地址和端口号组；服务端对请求建链的客户端的IP地址和端口号信息进行认证，如果认证通过，则响应成功，连接建立成功，如果认证未成功，则拆链；以及客户端通过已经建立的链路向服务端发送短消息，服务端收到短消息后进行相应处理。

此外，在该方法中，服务端建立连接时使用IP地址和端口号组。

通过本发明的上述方面，本发明采用一种面向无连接的传输协议，即用户数据报文协议。不需要在每个外部短消息实体和接入短消息中心之间维持若干个连接，从而节省了链路维护开销；本发明不需要安全的物理网络，即不需要在点到点短消息连接的两端间架设专线网络。本发明本身具有完善的安全机制，外部短消息实体用于接入短消息中心的用户名、密码和短消息内容都可以通过密文来传输，不会在短消息传输过程中泄漏用户隐私；本发明采用一种灵活的应用层分帧技术，包括外部短消息实体和短消息中心在内的各种短消息应用系统可以用较低的开销，对短消息进行传输和编解码。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是示出了根据本发明实施例的用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法的流程图；

图2是示出了根据本发明实施例的短消息的传输过程协议栈示意图；

图3是示出了根据本发明实施例的应用层分帧的示意图；

图4是示出了根据本发明实施例的短消息编解码最小单元的示意图；

图5是示出了根据本发明实施例的短消息编码组成结构的示意图；以及

图6是示出了根据本发明实施例的短消息内容采用非对称方式加密过程的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是示出了根据本发明实施例的用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法的流程图。图2是示出了根据本发明实施例的短消息的传输过程协议栈示意图。

结合图1和图2进行描述，包括以下步骤：步骤S102，利用编解码最小单元在短消息编解码接口进行短消息编码；步骤S104，利用非对称密钥加密方式对短消息进行加密处理；步骤S106，应用层收到加密的短消息后，对加密的短消息进行处理；以及步骤S108，通过用户数据报文协议通信接口发送所处理的短消息。

此外，在该方法的步骤S102中，将短消息编码后，所编码的短消息成为应用帧负载，其中，每条短消息对应一个应用帧负载。

此外，在该方法中，短消息的每个字段对应一个最小单元。且最小单元的参数包括类型参数、长度参数、以及内容参数。其中，长度参数的范围在0～65535字节之间。

此外，在该方法中，应用帧负载由至少一个最小单元组成。如果应用帧负载中存在多个最小单元，且多个最小单元在语义上有先后顺序，则多个最小单元按顺序出现。

此外，在该方法的步骤S104中，非对称密钥加密短消息方法包括以下处理：通过带外方式获取短消息中心的公钥之后，使用安全方式接入短消息中心的外部短消息实体；外部短消息实体利用短消息的公钥对外部短消息实体的公钥进行加密得到公钥密文，将外部短消息实体的公钥密文发送给短消息中心；短消息中心收到外部短消息实体发送的公钥密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体的公钥；外部短消息实体使用短消息中心的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给短消息中心；短消息中心收到外部短消息实体发送的短消息密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体发送的短消息明文；短消息中心使用外部短消息实体的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给外部短消息实体；以及外部短消息实体收到短消息中心发送的短消息密文，使用外部短消息实体的私钥进行解密，得到短消息中心下发的短消息明文。

此外，在该方法中，加密方式还包括对称加密方式和非对称加密方式。

此外，在该方法的步骤106中，包括以下处理：分别用应用帧负载中的分帧字节的转义双字节和转义字节的转义双字节代替应用层中单独的分帧字节和转义字节；以及分别将应用帧负载中的分帧字节的转义双字节和转义字节的转义双字节复原成分帧字节和转义字节。

此外，在该方法的步骤S108中，使用用户数据报文协议通信接口进行通信包括以下处理：服务端和客户端通过带外方式协商客户端向服务端建立连接时使用的IP地址和端口号组；服务端对请求建链的客户端的IP地址和端口号信息进行认证，如果认证通过，则响应成功，连接建立成功，如果认证未成功，则拆链；以及客户端通过已经建立的链路向服务端发送短消息，服务端收到短消息后进行相应处理。

此外，在该方法中，服务端建立连接时使用IP地址和端口号组。

用户数据报文协议通信接口：

本发明采用用户数据报文协议进行通信，使用C/S架构，即客户端/服务端架构。外部短消息实体向接入短消息中心发送消息时，外部短消息实体作为用户数据报文协议连接的客户端，接入短消息中心作为用户数据报文协议连接的服务端；接入短消息中心向外部短消息实体下发消息时，接入短消息中心作为用户数据报文协议连接的客户端，外部短消息实体作为用户数据报文协议连接的服务端。本文只关注客户端和服务端的功能。

本发明使用用户数据报文协议进行通信的基本步骤如下：

步骤S202，服务端和客户端通过带外方式协商服务端侦听的若干个(IP地址、端口号)组；

步骤S204，客户端和服务端通过带外方式协商客户端向服务端建立连接时使用的(IP地址、端口号)组，或者只限制IP地址，或者IP地址和端口号都不进行限制；

步骤S206，服务端在协商好的若干个(IP地址、端口号)组上进行监听；

步骤S208，客户端使用协商好的(IP地址、端口号)组向服务端建立连接；

步骤S210，服务端对请求建链的客户端的IP地址、端口号等信息进行认证，认证通过，回成功响应，连接建立成功。否则拆链；

步骤S212，客户端通过已经建立的链路向服务端发送短消息(短消息已经经过应用层分帧，分帧机制在下面的段落中描述)，服务端收到短消息后进行相应处理(处理过程属于短消息具体业务的应用细节，不属于本发明的关注范畴)，通过同一链路向客户端返回这条消息的处理响应；

步骤S214，客户端如果还有消息需要发送，则重复步骤S212；以及

步骤S216，客户端发送消息完毕，在底层进行拆链，服务端检测到链路中断后清除相应资源。

图3是示出了根据本发明实施例的应用层分帧的示意图。

如图3所示，包括以下规则：

规则302，字节0x5F为应用层分帧字节FrameTag，字节0x5E为转义字节TransferTag；

规则304，连续双字节0x5E0x7e为FrameTag的转义双字节FrameDoubleTag；连续双字节0x5E7F为TransferTag的转义双字节TransferDoubleTag；

规则306，FrameTag是分帧间隔字节，每一应用帧以一个FrameTag开始，以一个FrameTag结束，FrameTag之间的部分称为应用帧负载；

规则308，FrameTag只在一个应用帧的开始和结束位置各出现一次。应用程序丢弃第一个FrameTag之前的所有消息；如果一个应用层分帧丢失结束位置的FrameTag，应用程序根据消息接收缓冲区大小向后搜索，当缓冲区满时，丢弃之前所有消息；

规则310，应用帧组帧后，不能在应用帧负载中出现单独的FrameTag字节和转义字节TransferTag，应该分别用转义双字节FrameDoubleTag和TransferDoubleTag代替；应用帧分帧后，再将应用帧负载中转义双字节FrameDoubleTag和TransferDoubleTag复原成FramTag和TransferTag；

图4是示出了根据本发明实施例的短消息编解码最小单元的示意图。图5是示出了根据本发明实施例的短消息编码组成结构的示意图。

下面结合图4和图5解释本发明的短消息编解码规则：

规则402，短消息编码后成为应用帧负载，对应用帧负载进行短消息解码能够得到短消息内容；

规则404，一条短消息对应一个应用帧负载，不将多条短消息编码在一个应用帧负载中，也不将一条短消息分散编码到多个应用帧负载中；

规则406，ME是已编码短消息的最小单元，短消息的每个字段对应一个最小单元；

规则408，如图4所示，一个最小单元由三部分组成：ME_type、ME_length、ME_content。ME_type是一个短整型数，长度两个字节，表示最小单元的类型，即对应的短消息字段，ME_type的具体取值不是本发明的讨论范围，由具体应用来决定，短消息字段的具体含义可以使用标准短消息点到点协议和GSM03.40中的字段，也可以由点到点应用的双方协商规定；ME_length是一个短整型数，长度两个字节，表示本最小单元的内容长度，长度的单位为字节，不包含ME_type和ME_length的长度；ME_content是本最小单元的内容，长度记录在ME_length中，长度范围0～65535字节；

规则410，一个应用帧负载由至少一个最小单元组成；

规则412，一个应用帧负载的第一个最小单元一定是message_type，它的ME_content是一个短整型数，长度两个字节，表示短消息类型；如果一个应用帧的第一个最小单元不是message_type，则认为短消息非法，丢弃该应用帧；以及

规则414，一个应用帧负载中多个最小单元出现的顺序任意，但是如果若干个最小单元在语义上有先后顺序，则这些最小单元必须遵守出现顺序，并且不能夹杂其他不相关的最小单元。

图6是示出了根据本发明实施例的短消息内容采用非对称方式加密过程的示意图。

本发明采用非对称密钥方式对短消息进行加密，短消息加密字段由发送方定义，通过特殊的最小单元标记。一条短消息中可以同时存在明文字段和加密字段。本发明由于采用最小单元方式进行短消息编解码，因此可以通过点到点短消息应用的两端进行协商，扩充最小单元来实现其他加密方式，例如对称加密方式，或将来实现更先进的其他非对称加密方式。

下面结合图6解释本发明的非对称密钥加密短消息方法，包括以下步骤：

步骤A，需要使用安全方式接入短消息中心的外部短消息实体，首先要通过带外方式获取短消息中心的公钥；

步骤B，外部短消息实体使用步骤A获取的短消息中心公钥对外部短消息实体的公钥进行加密，发送给短消息中心；

步骤C，短消息中心收到外部短消息实体发送的密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体的公钥；

步骤D，外部短消息实体使用短消息中心的公钥对需要加密的短消息明文进行加密，发送给短消息中心；

步骤E，短消息中心收到外部短消息实体发送的短消息密文，使用短消息中心的私钥进行解密，得到对端外部短消息实体发送的短消息明文；

步骤F，短消息中心使用外部短消息实体的公钥对需要加密的短消息明文进行加密，发送给外部短消息实体；以及

步骤G，外部短消息实体收到短消息中心发送的短消息密文，使用外部短消息实体的私钥进行解密，得到短消息中心下发的短消息明文。

综上所述，本发明采用一种面向无连接的传输协议，即用户数据报文协议。不需要在每个外部短消息实体和接入短消息中心之间维持若干个连接，从而节省了链路维护开销；本发明不需要安全的物理网络，即不需要在点到点短消息连接的两端间架设专线网络。本发明本身具有完善的安全机制，外部短消息实体用于接入短消息中心的用户名、密码和短消息内容都可以通过密文来传输，不会在短消息传输过程中泄漏用户隐私；本发明采用一种灵活的应用层分帧技术，包括外部短消息实体和短消息中心在内的各种短消息应用系统可以用较低的开销，对短消息进行传输和编解码。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种用于面向无连接的安全的点到点短消息的传输方法，包括以下步骤：

步骤S102，利用编解码最小单元在短消息编解码接口进行短消息编码；

步骤S104，利用非对称密钥加密方式对所述短消息进行加密处理；所述非对称密钥加密短消息方法包括以下处理：

通过带外方式获取短消息中心的公钥之后，使用安全方式接入所述短消息中心的外部短消息实体；

所述外部短消息实体利用所述短消息的公钥对所述外部短消息实体的公钥进行加密得到公钥密文，将所述外部短消息实体的所述公钥密文发送给所述短消息中心；

所述短消息中心收到所述外部短消息实体发送的公钥密文，使用所述短消息中心的私钥进行解密，得到对端所述外部短消息实体的公钥；

所述外部短消息实体使用所述短消息中心的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给所述短消息中心；

所述短消息中心收到所述外部短消息实体发送的所述短消息密文，使用所述短消息中心的私钥进行解密，得到对端所述外部短消息实体发送的短消息明文；

所述短消息中心使用所述外部短消息实体的公钥对需要加密的短消息明文进行加密得到短消息密文，发送给所述外部短消息实体；以及 

所述外部短消息实体收到所述短消息中心发送的所述短消息密文，使用所述外部短消息实体的私钥进行解密，得到所述短消息中心下发的所述短消息明文；

步骤S106，应用层收到所述加密的短消息后，对所述加密的短消息进行处理；以及

步骤S108，通过用户数据报文协议通信接口发送所处理的短消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S102中，将所述短消息编码后，所编码的短消息成为应用帧负载，其中，每条所述短消息对应一个所述应用帧负载。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述短消息的每个字段对应一个所述最小单元。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最小单元的参数包括类型参数、长度参数、以及内容参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述长度参数的范围在0～65535字节之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述应用帧负载由至少一个所述最小单元组成。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述应用帧负载中存在多个所述最小单元，且所述多个最小单元在语义上有先后顺序，则所述多个最小单元按顺序出现。 

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S106中，包括以下处理：

分别用所述应用帧负载中的分帧字节的转义双字节和转义字节的转义双字节代替所述应用层中单独的分帧字节和转义字节；以及

分别将所述应用帧负载中的所述分帧字节的转义双字节和所述转义字节的转义双字节复原成分帧字节和转义字节。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S108中，使用所述用户数据报文协议通信接口进行通信包括以下处理：

服务端和客户端通过带外方式协商所述客户端向所述服务端建立连接时使用的IP地址和端口号组；

所述服务端对请求建链的所述客户端的所述IP地址和端口号组进行认证，如果所述认证通过，则响应成功，所述连接建立成功，如果所述认证未成功，则拆链；以及

所述客户端通过已经建立的链路向所述服务端发送短消息，所述服务端收到短消息后进行相应处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述服务端建立连接时使用所述IP地址和端口号组。 

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