CN101867898B - 一种短信加密通信系统、方法及密钥中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短信加密通信系统、方法及密钥中心，包括：第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息；密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥，利用第一终端公钥对所述会话密钥进行加密，返回给第一终端，利用第二公钥对所述会话密钥进行加密，并发送给第二终端；第一终端收到所述加密的会话密钥后，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；第二终端收到所述加密的会话密钥后，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；第一终端利用所述会话密钥对待发送的短信进行加密，发送给第二终端；第二终端收到所述加密的短信后，利用该会话密钥对加密短信进行解密，并呈现给用户。通过本发明为用户的短信通信安全提供了有效保障。

Description

一种短信加密通信系统、方法及密钥中心

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种短信加密通信系统、方法及密钥中心。

背景技术

在各种通信系统中，如何实现用户之间交互信息的保护，保证通信内容的安全和保密是需要重点考虑的。特别是在移动通信系统中，交互的信息存在一段空中传输的过程，对信息的安全性要求尤为突出。对所传输的数据如短信进行加密保护是实现安全通信的一种重要方式。

目前的加密体制有对称密钥体制和非对称密钥体制。对称密钥体制相对于非对称密钥体制来说运算复杂度较高，同时对称密钥体制的保密强度也很高，因此对称密钥体制是一种比较适合于移动通信系统的加密算法。

基于对称密钥的加密体制中，通信的双方共享一个会话密钥。一种基于对称密钥的实现方法是通信双方预先存储一个共享的会话密钥，双方的每次加密通信中都使用该会话密钥进行加密通信。对于这种方式，通信终端需要保存与其他通信终端共享的所有会话密钥，密钥管理比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种短信加密通信系统、方法及密钥中心，保障用户的短信通信安全。

基于上述目的本发明提供的一种短信加密通信系统，包括：

第一终端，用于存储第一终端私钥、生成待发送短信、产生包含有第一终端及第二终端的用户号码短信加密请求消息，利用本地的第一终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密，以及用于利用解密获得的会话密钥对待发送的短信进行加密并发送给第二终端；

密钥中心，设置在网络侧，用于存储第一终端和第二终端的公钥，接收来自第一终端的短信加密请求消息，随机生成会话密钥，分别利用第一终端和第二终端的公钥加密后，分别发送给第一终端和第二终端；

第二终端，用于存储第二终端私钥，利用本地存储的第二终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密；用于利用所述会话密钥对收到的加密短信进行解密，并呈现给用户。

可选的，该系统所述第一终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第一终端私钥为非对称密钥对中的私钥；所述第二终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第二终端私钥为非对称密钥对中的私钥。

可选的，该系统所述密钥中心，还用于接收所述短信加密请求消息后，根据所述第一终端和第二终端的用户号码判断用户的短信加密业务使用权限，如果通信双方都具有加密业务的使用权限，则随机生成会话密钥并加密后发出，否则，向所述第一终端发送短信加密通信失败消息。

可选的，该系统所述第二终端中还设置有定时器，如果在收到加密的短信时仍未获得所述会话密钥，则启动一个定时器；如果在定时器超时前第二终端获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对所接收的短信进行解密，如果在定时器超时后第二终端仍未获得所述会话密钥，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

基于上述目的，本发明还提供了一种短信加密通信方法，在通信系统中设置密钥中心，并包括：

第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，在该短信加密请求消息中包含有第一终端的用户号码和第二终端的用户号码；

密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥，利用第一终端公钥对所述会话密钥进行加密，并返回给第一终端，利用第二公钥对所述会话密钥进行加密，并发送给第二终端；

第一终端收到所述加密的会话密钥后，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；第二终端收到所述加密的会话密钥后，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；

第一终端利用所述会话密钥对待发送的短信进行加密，发送给第二终端；

第二终端收到所述加密的短信后，如果此时第二终端已获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对加密短信进行解密，并呈现给用户。

可选的，该方法如果所述第二终端在收到加密的短信时仍未获得所述会话密钥，则启动一个定时器；如果在定时器超时前第二终端获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对所接收的短信进行解密，如果在定时器超时后第二终端仍未获得所述会话密钥，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

可选的，该方法所述第一终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第一终端私钥为非对称密钥对中的私钥；所述第二终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第二终端私钥为非对称密钥对中的私钥。

可选的，该方法所述密钥中心中存储终端的公钥。

基于上述目的，本发明还提供了一种密钥中心，应用于如上所述的短信加密通信系统中，包括：

信息存储模块，用于存储终端的公钥；

会话密钥生成模块，用于根据来自信息存储模块的指令，随机生成会话密钥；

会话密钥加密模块，用于接收来自会话密钥生成模块的会话密钥，利用来自信息存储模块的终端公钥对接收的会话密钥进行加密，并向终端发送所述加密后的会话密钥。

可选的，该密钥中心所述信息存储模块还用于存储终端用户的权限信息；

所述该密钥中心还包括用户权限判断模块，用于接收短信加密请求消息，获得消息中的第一终端的用户号码和第二终端的用户号码，根据存储的用户的权限信息判断所述第一终端和第二终端的用户的短信加密业务使用权限，如果所述第一终端和第二终端的用户都具有短信加密业务的使用权限，则向会话密钥生成模块发送指令，否则返回短信加密通信失败消息。

由于短信是目前应用比较普遍的沟通方式之一，长久以来对短信交流都缺乏有效的保护。本发明的申请人发现在移动通信系统中，短消息很容易被非法截取，导致用户的隐私泄露，从而阻碍了短信业务的进一步发展和普及。本发明提供的短信加密通信系统、方法及密钥中心，简单有效地实现了对用户发送短信的加密，保证了用户短信的安全性，通过简捷的交互流程尽可能地减少了终端和网络系统的负担。并且通过用于短信加密的会话密钥每次临时生成，以及通过安全的方式获取，进一步提高了短信交互的安全性。

附图说明

图1为根据本发明的短信加密通信系统实施例的结构示意图；

图2为根据本发明的短信加密通信系统中执行短信发送过程的一个实施例的流程示意图；

图3为根据本发明的短信加密通信方法的一个实施例的流程示意图；

图4为根据本发明的短信加密通信失败的消息流程示意图；

图5为根据本发明的短信加密通信方法在移动通信网络中的应用例的流程示意图；

图6为根据本发明的密钥中心的一个实施例的结构示意图；

图7为根据本发明的密钥中心的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的短信加密通信系统，主要包括：

第一终端，用于存储第一终端私钥、生成待发送短信、产生包含有第一终端及第二终端的用户号码短信加密请求消息，利用本地的第一终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密，以及用于利用解密获得的会话密钥对待发送的短信进行加密并发送给第二终端；

密钥中心，用于存储第一终端和第二终端的公钥，接收来自第一终端的短信加密请求消息，随机生成会话密钥，分别利用第一终端和第二终端的公钥加密后，分别发送给第一终端和第二终端；

第二终端，用于存储第二终端私钥，利用本地存储的第二终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密；用于利用所述会话密钥对收到的加密短信进行解密，并呈现给用户。

其中，所述密钥中心可设置在网络侧，与移动交换中心(MSC)或者移动交换中心仿真(MSCe)连接。

图1为根据本发明一个实施例的短信加密通信系统结构示意图。如图1所示该系统包括：第一终端11、密钥中心12和第二终端13。

其中，第一终端11存储第一终端私钥，生成待发送短信，产生短信加密请求消息并发送给密钥中心12，在收到密钥中心12的第一密钥响应消息后，利用本地的第一终端私钥对其中的加密会话密钥进行解密获得会话密钥，并利用会话密钥对待发送的短信进行加密后发送给第二终端13；当第一终端11收到第二终端13的短信加密失败消息时，将该消息呈现给用户。密钥中心12存储第一终端11和第二终端13的公钥，接收来自第一终端11的短信加密请求消息，根据所述第一终端11和第二终端13的用户号码判断用户的短信加密业务使用权限，如果通信双方都具有短信加密业务的使用权限，则随机生成会话密钥，分别利用第一终端11和第二终端13的公钥加密后生成第一密钥响应消息和第二密钥响应消息并发送，否则，向所述第一终端发送短信加密通信失败消息后结束处理流程。第二终端13，存储第二终端私钥，接收来自密钥中心12的第二密钥响应消息，利用本地存储的第二终端私钥解密获得会话密钥，利用所述会话密钥对收到的加密短信进行解密，并呈现给用户。

在图1中只示出了第一终端11和第二终端13，在实际的通信网络中可以包括多个通信终端，而且每个通信终端都可以作为短信加密通信发起方和接收方。在这种情况下，密钥中心中存储多个通信终端的公钥。

图2为根据本发明的短信加密通信系统中执行短信发送过程的一个实施例的流程示意图。

如图2所示，在步骤一，第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，该短信加密请求消息中包括第一终端的用户号码和第二终端的用户号码。

步骤二，密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥K，利用第一终端公钥对所述通信会话密钥进行加密，并发回给第一终端，利用第二终端公钥对所述会话密钥进行加密，并发回第二终端。

步骤三，第一终端接收到包含加密后的所述会话密钥的第一密钥响应消息时，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥并保存。

步骤四，第二终端接收到包括加密后的所述会话密钥的第二密钥响应消息时，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥并保存。

步骤五，第一终端利用获得的所述会话密钥对待发送的短信进行加密，并发送给第二终端。

步骤六，第二终端收到所述加密后的短信时，如果此时第二终端已经获得所述会话密钥，则利用所述会话密钥对加密短信进行解密，并呈现给用户。

基于上面所述系统，本发明还提供了一种短信加密通信方法，主要包括如下步骤：

第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，在该短信加密请求消息中包含有第一终端的用户号码和第二终端的用户号码；

密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥，利用第一终端公钥对所述会话密钥进行加密，并返回给第一终端，利用第二公钥对所述会话密钥进行加密，并发送给第二终端；

第一终端收到所述加密的会话密钥后，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；第二终端收到所述加密的会话密钥后，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；

第一终端利用所述会话密钥对待发送的短信进行加密，发送给第二终端；

第二终端收到所述加密的短信后，如果此时第二终端已获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对加密短信进行解密，并呈现给用户。

图3为根据本发明的短信加密通信方法的一个实施例的流程示意图。如图3所示，包括如下步骤：

步骤S31，第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，该短信加密请求消息中包括第一终端的用户号码和第二终端的用户号码。

步骤S32，密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥K，利用本地保存的第一终端公钥对所述通信会话密钥K进行加密，并通过第一密钥响应消息发回给第一终端；第一终端接收到包含加密后的所述会话密钥K的第一密钥响应消息时，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥K并保存。

步骤S33，密钥中心利用本地保存的第二终端公钥对所述会话密钥K进行加密，并通过第二密钥响应消息发回第二终端；第二终端接收到包括加密后的所述会话密钥K的第二密钥响应消息时，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥K并保存。

步骤S34，第一终端利用获得的所述会话密钥K对待发送的短信进行加密，并发送给第二终端。第二终端收到所述加密后的短信时，利用已经获得的所述会话密钥K对加密短信进行解密，并呈现给用户。

图4为根据本发明的短信加密通信失败的消息流程示意图。如图4所示包括如下步骤：

步骤S41，第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，该短信加密请求消息中包括第一终端的用户号码和第二终端的用户号码。

步骤S42，密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥K，利用本地保存的第一终端公钥对所述通信会话密钥K进行加密，并通过第一密钥响应消息发回给第一终端；第一终端接收到包含加密后的所述会话密钥K的第一密钥响应消息时，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥K并保存。

步骤S43，第一终端利用获得的所述会话密钥K对待发送的短信进行加密，并发送给第二终端。

步骤S44，第二终端收到所述加密后的短信时，判断此时还没有收到所述会话密钥K，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

为了尽量减少对短信解密失败情况的发生，较佳的，可以在所述第二终端中设置一个定时器，步骤S44中第二终端如果在收到加密的短信时仍未获得所述会话密钥，则启动一个定时器；如果在定时器超时前第二终端获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对所接收的短信进行解密，如果在定时器超时后第二终端仍未获得所述会话密钥，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

较佳的，本发明方法中所述第一终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第一终端私钥为非对称密钥对中的私钥；所述第二终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第二终端私钥为非对称密钥对中的私钥。所述密钥中心中存储终端的公钥。

图5为根据本发明的短信加密通信方法在移动通信网络中的应用例的流程示意图。如图5所示，包括如下步骤：

步骤S51，第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，该消息经过第一终端归属的基站子系统(BSS)1，MSC或者MSCe 1到达密钥中心。

步骤S52，密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥K，利用本地保存的第一终端公钥对所述通信会话密钥K进行加密，将第一密钥响应消息通过MSC/MSCe 1、BSS 1发回给第一终端；第一终端接收到包含加密后的所述会话密钥K的第一密钥响应消息时，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥K并保存。

步骤S53，密钥中心利用本地保存的第二终端公钥对所述会话密钥K进行加密，将第二密钥响应消息通过第二终端归属的MSC/MSCe 2、BSS2发回第二终端；第二终端接收到包括加密后的所述会话密钥K的第二密钥响应消息时，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥K并保存。

步骤S54，第一终端利用获得的所述会话密钥K对待发送的短信进行加密，并发送给第二终端。第二终端收到所述加密后的短信时，利用已经获得的所述会话密钥K对加密短信进行解密，并呈现给用户。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另外，本发明还提供了一种密钥中心，应用于如上面所述的短信加密通信系统中，该密钥中心包括：

信息存储模块，用于存储终端的公钥；

会话密钥生成模块，用于根据来自信息存储模块的指令，随机生成会话密钥；

会话密钥加密模块，用于接收来自会话密钥生成模块的会话密钥，利用来自信息存储模块的终端公钥对接收的会话密钥进行加密，并向终端发送所述加密后的会话密钥。

图6为根据本发明的密钥中心的一个实施例的结构图。如图6所示，该密钥中心包括信息存储模块61、会话密钥生成模块62和会话密钥加密模块63。其中，

信息存储模块61存储有终端的公钥。

会话密钥生成模块62接收来自信息存储模块61的指令，随机生成会话密钥，并送往会话密钥加密模块63。

会话密钥加密模块63接收来自会话密钥生成模块62的会话密钥，利用信息存储模块61存储的第一终端公钥对接收的会话密钥进行加密，并发送加密后的会话密钥。

图7为根据本发明的密钥中心的另一个实施例的结构图；

如图7所示，该密钥中心包括用户权限判断模块70、信息存储模块71、会话密钥生成模块72和会话密钥加密模块73。其中，

信息存储模块71、会话密钥生成模块72和会话密钥加密模块73的功能和图6中信息存储模块61、会话密钥生成模块62和会话密钥加密模块63的功能相似，信息存储模块71进一步还用于存储终端用户的权限信息。

用户权限判断模块70用于接收短信加密请求消息，获得消息中的第一终端的用户号码和第二终端的用户号码，根据信息存储模块71中存储的用户的权限信息判断第一终端和第二终端的用户的短信加密业务使用权限，如果第一终端和第二终端的用户都具有加密业务的使用权限，则向会话密钥生成模块发送指令，否则，返回短信加密通信失败消息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短信加密通信系统，其特征在于，包括：

第一终端，用于存储第一终端私钥、生成待发送短信、产生短信加密请求消息并发送给密钥中心，所述短信加密请求消息中包含有第一终端及第二终端的用户号码，利用本地的第一终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密，以及用于利用解密获得的会话密钥对待发送的短信进行加密并发送给第二终端；

密钥中心，设置在网络侧，用于存储第一终端和第二终端的公钥，接收来自第一终端的短信加密请求消息，随机生成会话密钥，分别利用第一终端和第二终端的公钥加密后，分别发送给第一终端和第二终端；

第二终端，用于存储第二终端私钥，利用本地存储的第二终端私钥对收到的加密的会话密钥进行解密；用于利用所述会话密钥对收到的加密短信进行解密，并呈现给用户。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第一终端私钥为非对称密钥对中的私钥；所述第二终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第二终端私钥为非对称密钥对中的私钥。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述密钥中心，还用于接收所述短信加密请求消息后，根据所述第一终端和第二终端的用户号码判断用户的短信加密业务使用权限，如果通信双方都具有加密业务的使用权限，则随机生成会话密钥并加密后发出，否则，向所述第一终端发送短信加密通信失败消息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二终端中还设置有定时器，如果在收到加密的短信时仍未获得所述会话密钥，则启动一个定时器；如果在定时器超时前第二终端获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对所接收的短信进行解密，如果在定时器超时后第二终端仍未获得所述会话密钥，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

5.一种短信加密通信方法，其特征在于，在通信系统中设置密钥中心，并包括：

第一终端向密钥中心发送短信加密请求消息，在该短信加密请求消息中包含有第一终端的用户号码和第二终端的用户号码；

密钥中心收到所述短信加密请求消息后，随机生成会话密钥，利用第一终端公钥对所述会话密钥进行加密，并返回给第一终端，利用第二公钥对所述会话密钥进行加密，并发送给第二终端；

第一终端收到所述加密的会话密钥后，利用第一终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；第二终端收到所述加密的会话密钥后，利用第二终端私钥解密获得所述会话密钥并保存；

第一终端利用所述会话密钥对待发送的短信进行加密，发送给第二终端；

第二终端收到所述加密的短信后，如果此时第二终端已获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对加密短信进行解密，并呈现给用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述第二终端在收到加密的短信时仍未获得所述会话密钥，则启动一个定时器；如果在定时器超时前第二终端获得所述会话密钥，则利用该会话密钥对所接收的短信进行解密，如果在定时器超时后第二终端仍未获得所述会话密钥，则向第一终端发送短信加密失败消息，并停止对该短信的进一步处理。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第一终端私钥为非对称密钥对中的私钥；所述第二终端公钥为非对称密钥对中的公钥，所述第二终端私钥为非对称密钥对中的私钥。

8.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于，所述密钥中心中存储终端的公钥。

9.一种密钥中心，其特征在于，应用于如权利要求1-4任意一项所述的短信加密通信系统，包括：

信息存储模块，用于存储终端的公钥；

会话密钥生成模块，用于根据来自信息存储模块的指令，随机生成会话密钥；

会话密钥加密模块，用于接收来自会话密钥生成模块的会话密钥，利用来自信息存储模块的终端公钥对接收的会话密钥进行加密，并向终端发送所述加密后的会话密钥。

10.根据权利要求9所述的密钥中心，其特征在于，所述信息存储模块还用于存储终端用户的权限信息；

所述密钥中心还包括用户权限判断模块，用于接收短信加密请求消息，获得消息中的第一终端的用户号码和第二终端的用户号码，根据存储的用户的权限信息判断所述第一终端和第二终端的用户的短信加密业务使用权限，如果所述第一终端和第二终端的用户都具有短信加密业务的使用权限，则向会话密钥生成模块发送指令，否则返回短信加密通信失败消息。

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