CN101325759B - 一种用户终端接入ims早期鉴权的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用户终端接入IMS早期鉴权的方法及系统，所述的方法包括如下步骤：a、代理-呼叫会话控制功能实体P-CSCF在注册REGISTER消息中增加网络地址转换标识，然后将所述的REGISTER消息通过查询-呼叫会话控制功能实体I-CSCF转发到业务-呼叫会话控制功能实体S-CSCF；b、所述的S-CSCF判断所述的REGISTER消息中存在所述的网络地址转换标识，进行相应的鉴权处理。本发明提供的技术方案使得移动网络中当GGSN和P-CSCF之间部署NAT时，对于存在网络地址转换的应用场景中也可以适用Early IMS鉴权机制，完成对UE的接入鉴权。
Description
技术领域
本发明涉及IMS(IP多媒体网络子系统)技术领域，具体来说，涉及到IMS网络中用户终端(UE)接入鉴权的方法。
背景技术
IMS网络中定义的呼叫会话控制功能(Session Control Function，CSCF)实体用于完成呼叫和会话时的控制和路由等功能，为了实现不同的功能，CSCF又分成了P-CSCF(Proxy-CSCF)代理-呼叫会话控制功能实体、I-CSCF(Interrogating-CSCF)查询-呼叫会话控制功能实体和S-CSCF(Service-CSCF)业务-呼叫会话控制功能实体。其中，P-CSCF用来完成用户终端(UE)的接入，所有UE通过P-CSCF接入IMS网络；S-CSCF用来提供会话控制和路由等核心功能；I-CSCFI用于S-CSCF的选择及不同运营商或不同区域网络之间的互通，实现网络屏蔽等功能。
为了向使用SIM(Subscriber Identify Module用户识别模块)卡或者USIM(Universal Subscriber Identify Module通用用户识别模块)卡的用户终端提供IMS业务，TR 33.978定义了移动网络中称为早期鉴权(Early IMS)的接入域安全机制。Early IMS接入域安全机制的基本原理，是将应用层安全建立在接入层安全之上。接入层对终端接入进行认证后，将经过认证的信息传送给应用层，应用层依据这些信息对用户请求进行应用层安全认证。
Early IMS鉴权流程如图1所示，具体包括如下步骤：
(1--7)用户终端通过GGSN(Gateway GPRS Support Node网关GPRS支持节点)接入GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线网络)；PDP(Packet Data Protoco1数据报文协议)激活过程中，GGSN认证用户标识IMSI(International Mobile Subscriber Identity国际移动用户标识)和MSISDN(Mobile Station International ISDN Number移动台国际ISDN号码)后，为用户终端分配IP地址；GGSN通过计费请求开始消息将(IMSI，终端IP地址)对应关系传送到HSS；HSS根据IMSI推导出IMPI，然后保存(IMPI，终端IP地址)的对应关系；然后GGSN将分配给UE的IP地址(例如aa.bb.cc.dd)返回给UE保存。
(8)UE发起注册(REGISTER)消息到GGSN，注册消息中IP层的源地址填写为GGSN分配的IP地址(如aa.bb.cc.dd)，传输层的源端口号填写为PORT1；应用层SIP REGISTER消息的via(经过)头域的sent-by(发送者)参数填写为GGSN分配的IP地址(如aa.bb.cc.dd)以及源端口号PORT1。
(9)GGSN检查IP层的IP源地址是否伪装。
(10-13)P-CSCF将该注册消息转发到I-CSCF；I-CSCF通过和HSS交互选择一个S-CSCF，并转发上述注册消息到S-CSCF。
(14)S-CSCF以IMPI为索引，通过MAR(Multimedia Authentication Request多媒体认证请求)消息向HSS查询UE的IP地址；HSS通过MAA(MultimediaAuthentication Answer多媒体认证应答)消息返回UE的IP地址(例如aa.bb.cc.dd)给S-CSCF。
(15)S-CSCF比较从HSS返回的UE的IP地址(例如aa.bb.cc.dd)和收到的REGISTER消息中的IP层的源地址(例如aa.bb.cc.dd)或者REGISTER消息中应用层via头域的sent-by参数的IP地址(例如aa.bb.cc.dd)是否一致，如果一致，则表示对该UE的认证通过。
(16)S-CSCF通过SAR/SAA(Server Assignment Request/Server AssignmentAnswer服务器分配请求/服务器分配应答)消息和HSS交互得到签约数据。
(17)S-CSCF返回鉴权成功消息200OK(通过I-CSCF/P-CSCF)到UE。
上述的流程中，GGSN为UE分配的IP地址是公网IP地址。对于IPV6(互联网协议第六版)来说，公网IP地址是足够多的。但对于早期的IMS网络，IPV6网络不可能得到广泛部署，很多电信运营商部署的还是IPV4(互联网协议第4版)网络。对于中国的一些大运营商(例如中国移动)而言，IPV4的公网IP地址是非常紧缺的，他们希望能够在GGSN和P-CSCF之间部署NAT(NetworkAddress Translation 网络地址转换实体)，当采用Early IMS接入域安全机制时，GGSN可以为UE分配私网地址。但此时上述机制将不再适用，因此，当GGSN和P-CSCF之间部署NAT时，如何采用Early IMS接入域安全机制进行鉴权就成了需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种用户终端接入IMS早期鉴权的方法及系统，旨在解决现有技术中存在的Early IMS鉴权方案不能适用于存在网络地址转换实体的IPV4网络的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
一种用户终端接入IMS早期鉴权的方法，所述的方法包括如下步骤：
a、代理-呼叫会话控制功能实体P-CSCF在注册REGISTER消息中增加标识网络地址转换的参数，然后将所述的REGISTER消息通过查询-呼叫会话控制功能实体I-CSCF转发到业务-呼叫会话控制功能实体S-CSCF；
b、所述的S-CSCF判断所述的REGISTER消息应用层via头域中是否存在所述的标识网络地址转换的参数；如果存在，则比较从归属用户服务器HSS获取的网关GPRS支持节点GGSN为所述UE分配的IP地址和所述的REGISTER消息应用层via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致；如果一致，则所述UE的接入鉴权通过。
本发明实施例还提供了一种用户终端接入IMS早期鉴权的系统，所述的系统包括UE、服务GPRS支持节点SGSN、GGSN、NAT、P-CSCF、HSS和S-CSCF，
所述的P-CSCF用来根据接收的REGISTER消息判断所述UE和P-CSCF之间存在NAT后，在所述的消息中增加网络地址转换标识后将所述的消息转发到所述的S-CSCF；
所述的S-CSCF用来判断所述的REGISTER消息的应用层via头域中存在received参数，则所述的S-CSCF用来比较从所述的HSS获取的所述GGSN为UE分配的IP地址和所述的REGISTER消息应用层中via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致，如果一致，则所述UE的接入鉴权通过。
本发明实施例克服现有技术的不足，采用在P-CSCF发送给S-CSCF的REGISTER消息中增加网络地址转换标识，S-CSCF根据网络地址转换标识完成对UE的接入IMS早期鉴权的技术方案，使得移动网络中当GGSN和P-CSCF之间部署NAT时，对于存在网络地址转换的应用场景中也可以适用Early IMS鉴权机制，完成对UE的接入鉴权。
附图说明
图1是现有技术中Early IMS鉴权流程图。
图2是本发明实施例所述的鉴权处理流程图。
图3是本发明实施例所述的S-CSCF原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，P-CSCF在REGISTER消息中增加的网络地址转换标识为REGISTER消息中应用层via头域中增加的received参数，S-CSCF根据received参数判断UE和P-CSCF之间存在NAT，进行相应的鉴权处理，具体如下所述。
本发明实施例流程图如图2所示，具体包括如下步骤：
(1--7)用户终端通过GGSN接入GPRS网络；PDP激活过程中，GGSN认证用户标识IMSI和MSISDN后，为UE分配IP地址aa.bb.cc.dd；GGSN通过计费请求开始消息将(IMSI，UE的IP地址)对应关系传送到HSS；HSS根据IMSI推导出IMPI，然后保存(IMPI，终端IP地址)的对应关系；然后GGSN将分配给UE的IP地址aa.bb.cc.dd返回给UE保存。
(8)UE发起注册(REGISTER)消息到GGSN，注册消息中IP层的源地址填写为GGSN分配的IP地址aa.bb.cc.dd，传输层的源端口号填写为PORT1；应用层SIP REGISTER消息的via头域的sent-by参数中的IP地址填写为GGSN分配的IP地址aa.bb.cc.dd，源端口号填写为PORT1。
(9-10)GGSN检查IP层的IP源地址是否伪装，并将注册消息转发到NAT。
(11-12)NAT创建私网地址和端口号与公网地址和端口号的对应关系映射表(aa.bb.cc.dd:PORT1，ff.ee.dd.cc:PORT2)，修改注册消息的IP层源地址为NAT转换后的地址ff.ee.dd.cc，传输层的源端口号为PORT2；然后将修改后的注册消息发送到P-CSCF。
(13)P-CSCF首先检查收到的注册消息的应用层中UE添加的via头域中的sent-by参数的值，如果该值是一个FQDN(Fully Qualified Domain Name符合资格的域名)，则P-CSCF可以通过查询DNS(Domain name server域名服务器)或者配置等方式获取该域名对应的IP地址，并用该IP值替换sent-by中的FQDN部分。
然后，P-CSCF检查收到的注册消息中的IP层的IP源地址是否和应用层中UE添加的via头域中的sent-by中的IP地址一致，
如果不一致，说明UE(GGSN)和P-CSCF之间有NAT，则作如下处理：
1)在注册消息的应用层via头域中增加一个received参数，其值填充为IP层的IP源地址。
2)如果注册消息的应用层via头域中有rport(接收端口号)参数，则将其填写为传输层的源端口号，否则在应用层via头域中增加一个rport参数，并将其值填写为传输层的源端口号；
然后，P-CSCF将上述注册消息通过I-CSCF发送到S-CSCF(其间包括I-CSCF和HSS交互选择S-CSCF的过程)。
(14)S-CSCF以IMPI为索引，通过MAR消息向HSS查询UE的IP地址；HSS通过MAA消息返回GGSN为UE分配的IP地址给S-CSCF。
(15)S-CSCF检查注册消息的应用层via头域中是否有received参数；如果有，表明UE和和P-CSCF之间有NAT，则比较从HSS返回的UE的IP地址和注册消息的应用层via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致；否则比较从HSS返回的UE的IP地址和注册消息的IP层IP源地址(或者应用层中UE添加的via头域中的sent-by参数的IP地址)是否一致，如果一致，则表示对该UE的认证通过。
(16)S-CSCF通过SAR/SAA消息和HSS交互得到签约数据。
(17)S-CSCF返回鉴权成功消息200OK到P-CSCF，其中200OK消息的IP层中的目标IP地址中填写为接收到的REGISTER消息的IP层IP源地址ff.ee.dd.cc，目标端口号填写为接收到的REGISTER消息的传输层源端口号PORT2，应用层中的via头域填写为接收到的REGISTER消息中的via头域的值；P-CSCF收到后将该消息转发到(received:rport)对应的实体，即转发到NAT。
(18)NAT根据其保存的私网IP地址和端口与公网IP地址和端口的对应关系映射表(aa.bb.cc.dd:PORT1，ff.ee.dd.cc:PORT2)，修改收到的响应消息中的IP层的目标IP地址为UE私网IP地址(aa.bb.cc.dd)，传输层的目标端口号为PORT1，最后将响应消息转发到UE。
本发明实施例所述的系统包括UE、SGSN、GGSN、NAT、P-CSCF、HSS和S-CSCF，其中：
GGSN用来为UE分配IP地址，并通过计费请求开始消息将(IMSI，UE的IP地址)对应关系传送到HSS；
HSS根据IMSI推导出IMPI，然后保存(IMPI，UE的IP地址)的对应关系；
NAT用来创建私网地址和端口号与公网地址和端口号的对应关系映射表，例如(aa.bb.cc.dd:PORT1，ff.ee.dd.cc:PORT2)，将注册消息的IP层IP源地址修改为公网地址ff.ee.dd.cc，将传输层的源端口号修改为PORT2，并将修改后的注册消息发送到P-CSCF；
P-CSCF用来接收NAT转发的注册消息，在应用层via头域中增加一个received参数，将其值填充为IP层IP源地址ff.ee.dd.cc，如果注册消息应用层中有rport参数，则将应用层via头域中有rport参数填写为传输层的源端口号PORT2，如果没有rport参数，则在via头域中增加一个rport参数，并将其值填写为传输层的源端口号PORT2，然后将注册消息转发到S-CSCF；
S-CSCF用来从HSS获取GGSN为UE分配的IP地址(私网IP地址)，并检查注册消息的应用层中via头域中是否有received参数，在存在received参数的情况下，比较从HSS获取GGSN为UE分配的IP地址(私网IP地址)和注册消息的应用层via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致，根据比较结果决定鉴权是否通过。
其中，S-CSCF的原理框图如图3所示，包括判断模块和鉴权处理模块，其中：
判断模块用来判断接收的注册消息应用层中UE添加的via头域中是否有received参数，并将判断结果通知鉴权处理模块；
在判断模块判断S-CSCF接收的注册消息应用层中UE添加的via头域中存在received参数的情况下，鉴权处理用来比较从HSS获取的GGSN为UE分配的IP地址和注册消息的应用层via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致，根据比较结果决定鉴权是否通过。
如上所述，在P-CSCF发送给S-CSCF的REGISTER消息应用层via头域中增加received参数，S-CSCF根据该received参数判断REGISTER消息中IP地址为NAT转换后的公网IP地址，则将应用层中sent-by参数的值与从HSS获取的GGSN为UE分配的私网IP地址比较，使得移动网络中当GGSN和P-CSCF之间部署NAT时，对于存在网络地址转换的应用场景中也可以适用Early IMS鉴权机制，完成对UE的接入鉴权。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用户终端接入IMS早期鉴权的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a、代理-呼叫会话控制功能实体P-CSCF在注册REGISTER消息中增加标识网络地址转换的参数，然后将所述的REGISTER消息通过查询-呼叫会话控制功能实体I-CSCF转发到业务-呼叫会话控制功能实体S-CSCF；
b、所述的S-CSCF判断所述的REGISTER消息应用层via头域中是否存在所述的标识网络地址转换的参数；如果存在，则比较从归属用户服务器HSS获取的网关GPRS支持节点GGSN为所述UE分配的IP地址和所述的REGISTER消息应用层via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致；如果一致，则所述UE的接入鉴权通过。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、所述的P-CSCF接收到所述REGISTER消息后，检查所述的消息中IP层IP源地址与应用层中经过via头域中的发送者sent-by参数中的IP地址不一致，判断UE和P-CSCF之间存在网络地址转换实体NAT，则在所述REGISTER消息的应用层via头域中增加标识网络地址转换的参数，然后将所述的REGISTER消息通过查询-呼叫会话控制功能实体I-CSCF转发到业务-呼叫会话控制功能实体S-CSCF。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤a1之前还包括：
所述的P-CSCF检查收到的所述REGISTER消息应用层via头域中sent-by参数的值为符合资格的域名FQDN，则所述的P-CSCF通过查询域名服务器DNS或者通过配置的方式获取对应的IP地址，并用所述的IP地址替换所述的sent-by参数中的FQDN。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中步骤a1还包括：
如果所述REGISTER消息应用层via头域中有接收端口rport参数，则所述的P-CSCF则将其值填写为传输层的源端口号，否则所述的P-CSCF在所述REGISTE消息应用层via头域中增加一个rport参数，并将其值填写为传输层的源端口号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b还包括：
如果所述的REGISTER消息应用层中via头域中不存在所述的标识网络地址转换的参数，则所述的S-CSCF比较从所述HSS获取的所述GGSN为所述UE分配的IP地址和所述REGISTER消息中的IP层IP源地址是否一致或者比较从所述HSS获取的所述GGSN为所述UE分配的IP地址和所述REGISTER消息应用层via头域中sent-by参数的IP地址是否一致，如果一致，则所述UE的接入鉴权通过。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b之后还包括：
所述的S-CSCF向所述的P-CSCF发送鉴权成功消息，所述鉴权成功消息的目标IP地址填写为所述的S-CSCF接收到的REGISTER消息中的IP层IP源地址，目标端口号填写为所述的S-CSCF接收到的REGISTER消息中的源端口号。
7.根据权利要求1或者2或者5所述的方法，所述的标识网络地址转换的参数为所述的REGISTER消息应用层via头域中的received参数，所述的received参数的值为所述REGISTER消息中IP层IP源地址。
8.一种用户终端接入IMS早期鉴权的系统，所述的系统包括UE、服务GPRS支持节点SGSN、GGSN、NAT、P-CSCF、HSS和S-CSCF，其特征在于，
所述的P-CSCF用来根据接收的REGISTER消息判断所述UE和P-CSCF之间存在NAT后，在所述的消息中增加网络地址转换标识后将所述的消息转发到所述的S-CSCF；
所述的S-CSCF用来判断所述的REGISTER消息的应用层via头域中存在received参数，则所述的S-CSCF用来比较从所述的HSS获取的所述GGSN为UE分配的IP地址和所述的REGISTER消息应用层中via头域中的sent-by参数的IP地址是否一致，如果一致，则所述UE的接入鉴权通过。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述的P-CSCF检查接收的所述的REGISTER消息中IP层IP源地址与应用层中via头域中的sent-by参数中的IP地址不一致后，在所述REGISTER消息的应用层via头域中增加标识网络地址转换的received参数。
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