CN102075320A - 一种组播密钥的安全更新方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组播密钥的安全更新方法，该方法包括：OLT获取与需更新组播密钥的n个组播业务组对应的组播更新密钥列表；OLT本地生成n个随机数作为这n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给与OLT相连接的光网络单元ONU；ONU接收组播密钥更新通告分组，提取组播密钥更新通告分组中秘密通告的ONU所属的组播业务组对应的新的组播通告主密钥，得到ONU所属的组播业务组对应的新的组播密钥。该方法解决了组播密钥更新过程的繁琐和占用带宽的缺点。本发明还提供了与组播密钥的安全更新方法相对应的组播密钥的安全更新系统、光线路终端OLT和光网络单元ONU。

Description

一种组播密钥的安全更新方法、系统及设备

技术领域

本发明属于网络安全领域，涉及一种组播密钥的安全更新方法、系统及设备。

背景技术

以太无源光网络EPON(Ethernet Passive Optical Network)是一种新型的光纤接入网技术，它通过一个单一的光纤接入系统，实现数据、语音及视频的综合业务接入，并具有良好的经济性。

EPON是一种媒质共享的网络，在局端的EPON设备叫光线路终端OLT(Optical Network Terminal)；在用户端的系统则叫光网络单元ONU(Optical Network Unit)。ONU向OLT的上行数据传输，按时分复用原理进行，每一帧的数据都会被安排在特定的时隙中传输，且上行数据不会到达其它终端；但被从OLT传送到ONU的下行数据传输是广播进行的，分光器同时将数据包传送给所有的ONU。当ONU处于混杂模式下，凡是有意接收的终端站点都能接收其下行传输信息。

在EPON网络中，从OLT到ONU的组播业务数据，有一个发送方和一组特定的接收方。为保证组播业务报文的保密和信息隔离，OLT对组播业务报文的保密处理方式有两种模式：

一种是将组播业务报文拷贝多份，分别使用与每一个组内ONU之间的单播密钥进行保护通过单播逻辑通道进行发送。这种方式将占用大量的带宽。

一种是将组播业务在广播逻辑链路通道上进行传输，这种方式需要组播业务特定的一组接收方ONU与OLT之间建立共享的对应于该组播业务的组播密钥，以确保只有拥有组播密钥的ONU才能正确接收组播业务包。这就需要有一种有效的组播密钥建立和更新机制，以实现组播业务的保密和信息隔离。

组播密钥的更新通常和组播密钥的建立一样，由OLT采用单播逐一通告方式向ONU进行更新通告，OLT对每一个组内ONU的通告过程中分别使用OLT和ONU之间的单播密钥加密新的组播密钥信息。这种单播逐一通告的方式虽然安全，但过程繁琐，并且当组播业务特定的一组ONU数量较大时，将占用大量的带宽。

发明内容

为了解决背景技术中组播密钥更新过程的繁琐和占用带宽的缺点，本发明提供一种组播密钥的安全更新方法、系统及设备。

本发明提供了一种组播密钥的安全更新方法，该方法包括以下步骤：

1)光线路终端OLT首先获取与需要更新组播密钥的n个组播业务组对应的组播更新密钥列表，其中，n为不小于1的整数；

2)OLT本地生成n个随机数作为这n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，利用这n个组播业务组对应的组播更新密钥列表构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给与OLT相连接的光网络单元ONU；

3)ONU接收组播密钥更新通告分组，获取该ONU所属组播业务组对应的组播更新密钥，利用所属组播业务组对应的组播更新密钥提取组播密钥更新通告分组中秘密通告的ONU所属的组播业务组对应的新的组播通告主密钥，得到对应的组播业务组的新的组播密钥。

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相对应的组播密钥的安全更新系统，所述组播密钥更新系统包括光线路终端OLT以及光网络单元ONU，所述光线路终端OLT首先获取需要更新组播密钥的多个组播业务组对应的组播更新密钥MEK列表，之后构造组播密钥更新通告分组，并在广播逻辑通道上发送给所有与OLT相连接的ONU；所述光网络单元ONU收到组播密钥更新通告分组后，获取组播密钥更新通告分组中秘密通告的且对该光网络单元ONU有效的新的组播密钥；

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相对应的光线路终端OLT，所述光线路终端OLT包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取需要更新组播密钥的组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

组播密钥更新通告模块，用于构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给所有与光线路终端OLT相连接的光网络单元ONU；

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相对应的光网络单元ONU，其特征在于：所述光网络单元ONU包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

组播密钥更新响应模块，用于接收光线路终端OLT发送的组播密钥更新通告分组，获取对所述光网络单元ONU有效的新的组播密钥；

本发明的优点是：

1、可以为EPON产品所支持的多个组播业务组更新组播密钥，且利用组播更新密钥，将组播更新过程与组播的分发过程相关联，确保只有组播业务组内的ONU才能获取组播业务组对应的新的组播密钥；

2、利用列表的形式，实现了在一次组播密钥更新过程中完成对多个组播业务组的组播密钥的更新；有效的解决了现有组播密钥更新机制中大量占用带宽的问题；

3、充分了利用了EPON的广播逻辑通道，将组播密钥更新通告分组在广播逻辑通道中传输，实现了在一次组播密钥更新过程中对所有ONU的通告，有效的解决了现有组播密钥更新机制中大量占用带宽的问题。

附图说明

图1为本发明所提供的EPON网络示意图；

图2为本发明所提供的组播密钥的安全更新流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

本发明中组播密钥记为MSK；当前组播密钥记为MSK_cur；新的组播密钥记为MSK_new；组播更新密钥记为MEK；组播通告主密钥记为NMK；每个组播业务组内的ONU与OLT共享当前组播密钥MSK_cur。

OLT发送给组播业务组内的ONU的组播业务包使用组播业务组对应的当前组播密钥MSK_cur进行加密和/或完整性保护；该组播业务组内的ONU使用当前组播密钥MSK_cur对OLT发送的组播业务数据帧进行解密和/或对完整性保护进行校验，获取组播业务包信息。

如图2所示，本发明具体实施例所述一种组播密钥的安全更新方法的主要过程包括如下具体步骤：

1)OLT首先获取与需要更新组播密钥的n个组播业务组对应的组播更新密钥列表；

所述组播更新密钥MEK是组播业务组内ONU及OLT之间均共享的一个密钥；所述组播更新密钥列表用{MEK_G1、MEK_G2、……、MEK_Gn}表示，包括n(n为不小于1的整数)个组播更新密钥MEK，每个组播更新密钥MEK_Gi(Gi∈{G1、……、Gn})与OLT需要更新的组播业务组Gi对应；

例如，图1所述的第一组播业务组中ONU1、ONU2与OLT共享第一组播更新密钥MEK₁；第二组播业务组中的ONU3、ONU4与OLT共享第二组播更新密钥MEK₂；

具体实施时，组播更新密钥MEK可以等于当前组播密钥MSK_cur；

具体实施时，组播更新密钥MEK可以通过单向杂凑算法f(MSK_cur，text)计算得到，其中text是一个常数参数；

具体实施时，组播更新密钥MEK可以是在当前组播密钥MSK_cur建立过程中，和当前组播密钥MSK_cur一起由OLT秘密通告给ONU的；

具体实施时，组播更新密钥MEK可以是在当前组播密钥MSK_cur建立过程中，OLT和ONU均本地通过单向杂凑函数对随机数计算得到的；

2)OLT本地生成n个随机数作为这n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，利用这n个组播业务组对应的组播更新密钥列表构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给与OLT相连接的ONU；

步骤2)的具体过程如下：

2.1)OLT本地生成n个随机数作为这n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，用新的组播通告主密钥列表{NMK_newG1、NMK_newG2、……、NMK_newGn}表示；

所述新的组播通告主密钥列表{NMK_newG1、NMK_newG2、……、NMK_newGn}包括n个组播通告主密钥NMK，每个组播通告主密钥NMK_Gi与OLT需要更新的组播业务组Gi对应；

2.2)OLT构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道将组播密钥更新通告分组发送给与OLT相连接的ONU；

组播密钥更新通告分组包括密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、Infor_Gn}；

其中密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、Infor_Gn}包括n个密钥更新信息，Infor_Gi表示组播业务组Gi的密钥更新信息，包括KN_Gi、MSID_Gi、E(NMK_newGi)、MIC1_Gi；

其中：

KN_Gi：表示密钥通告标识，标识对组播业务组Gi对应的infor_Gi的新鲜性；

MSID_Gi字段：表示组播业务组Gi的组播业务组标识；

E(NMK_newGi)字段：表示组播业务组Gi的密钥加密数据，是OLT利用MSID_Gi所标识组播业务组Gi对应的组播更新密钥MEK_Gi对组播业务组Gi对应的新的组播通告主密钥NMK_newGi加密后的数据；

MIC1_Gi字段：表示消息鉴别码，是OLT利用MSID_Gi所标识组播业务组Gi对应的组播更新密钥MEK_Gi对infor_Gi中除MIC1_Gi字段外所有字段进行杂凑计算得到的；

具体实施时，KN_Gi可以初始化为一个整数，在每次组播业务组Gi对应的密钥更新通告时该字段值加1，若通告的组播通告主密钥不变，则该字段值保持不变；

具体实施时，KN_Gi可以是OLT为组播业务组Gi本地生成的一个新的随机数；若通告的组播通告主密钥不变，则该字段值保持不变；

3)ONU接收组播密钥更新通告分组，获取该ONU所属组播业务组对应的组播更新密钥，利用所属组播业务组对应的组播更新密钥提取组播密钥更新通告分组中秘密通告的ONU所属的组播业务组对应的新的组播通告主密钥，得到对应的组播业务组的新的组播密钥；

步骤3)的具体过程如下：

3.1)ONU接收组播密钥更新通告分组，根据ONU所属的组播业务组信息，提取密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、Infor_Gn}中对该ONU有效的密钥更新信息；若对该ONU有m(0＜＝m＜＝n)个密钥更新信息有效，则用{infor_GE1、Infor_GE2、……、Infor_GEm}表示对该ONU有效的密钥更新信息列表；其中GEj(GEj∈{GE1、GE2、……、GEm})的取值属于{G1、G2、……、Gn}范围；并逐一记录Infor_GEj中的KN_GEj字段值，执行步骤3.2)；

所述密钥更新信息infor_Gi对该ONU有效是指ONU属于infor_Gi中MSID_Gi字段所标识的组播业务组，且infor_Gi中的KN_Gi取值与之前该ONU保存的KN_Gi不同；

3.2)若对该ONU有效的密钥更新信息个数m＝0，则丢弃该分组；否则ONU重复执行m次步骤3.2.1)至3.2.3)获取对该ONU有效的每个密钥更新信息infor_GEj对应新的组播密钥MSKnew_GEj；

3.2.1)ONU获取密钥更新信息infor_GEj中MSID_GEj字段所标识的组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj；组播更新密钥MEK_GEj的获取方法与步骤1)相同；

3.2.2)ONU利用组播更新密钥MEK_GEj验证密钥更新信息infor_GEj中MIC1_GEj字段的正确性，若正确，则infor_GEj验证通过，执行3.2.3)；否则，infor_GEj验证不通过，丢弃该密钥更新信息inforGEj；

3.2.3)ONU利用组播更新密钥MEK_GEj解密密钥更新信息infor_GEj中的E(NMK_newGEj)字段，得到新的组播通告主密钥NMK_newGEj；将NMK_newGEj直接作为新的组播密钥MSK_newGEj，或者通过单向杂凑算法扩展NMK_newGEj得到新的组播密钥MSK_newGEj；

当m大于0时，上述步骤3)之后还包括步骤4)和步骤5)：

4)ONU构造组播密钥更新确认分组，通过单播逻辑通道发送给OLT；

所述组播密钥更新确认分组包括密钥确认信息列表{ACKinfor_GE1、ACKinfor_GE2、……、ACKinfor_GEm}；

其中密钥确认信息列表{ACKinfor_GE1、ACKinfor_GE2、……、ACKinfor_GEm}包括m个密钥确认信息，ACKinfor_GEj表示组播业务组GEj的密钥确认信息，包括KN_GEj、MSID_GEj；

其中：

KN_GEj字段：表示密钥通告标识，若Infor_GEj验证通过，该字段值与收到的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段值一致；若Infor_GEj验证没有通过，该字段值取infor_GEj中的KN_GEj字段值以外的值；

KN_GEj字段取值不同于infor_GEj中的KN_GEj字段的值，用于告知OLT infor_GEj验证没有通过；

MSID_GEj字段：表示组播业务组标识，该字段值与收到的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的MSID_GEj字段值一致；

5)OLT接收组播密钥更新确认分组；

5.1)OLT收到组播密钥更新确认分组后，重复执行步骤5.2)m次逐一验证ACKinfor_GEj；

5.2)验证ACKinfor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段是否与之前发送的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段值一致，若不一致或不完全一致，则说明ONU对infor_GEj验证不通过，继续确认下一个ACKinfor；若完全一致，说明ONU对infor_GEj验证通过，则继续验证下一个ACKinfor；

5.3)m次执行后，OLT确认完成此次对该ONU的密钥更新通告。

所述步骤4)中组播密钥更新确认分组中的ACKinfor_GEj还包括MIC2_GEj字段；其中MIC2_GEj字段表示消息鉴别码，是ONU利用组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj对ACKinfor_GEj除MIC2_GEj字段外所有字段进行杂凑计算得到的；

对应的步骤5)具体过程如下：

5.1)OLT收到组播密钥更新确认分组后，重复执行步骤5.2)-5.3)m次逐一确认ACKinfor_GEj；

5.2)验证ACKinfor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段是否与之前发送的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段值一致，若不一致或不完全一致，则说明ONU对infor_GEj验证不通过，执行步骤5.1)继续确认下一个ACKinfor；若完全一致，说明ONU对infor_GEj验证通过，则执行步骤5.3)；

5.3)OLT利用组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj验证ACKinfor_GEj中的MIC2_GEj字段的正确性，若不正确，则根据本地策略丢弃该ACKinfor_GEj，执行步骤5.1)继续确认下一个；若正确，则继续验证下一个ACKinfor；

5.4)m次验证完成后，OLT确认完成此次对该ONU的密钥更新通告。

OLT对收到的ONU发送的组播密钥更新确认分组中的m个密钥确认信息ACKinfor逐一确认，若都确认成功，则表示该ONU成功收到对其所有有效的新的组播通告主密钥；若有部分密钥确认信息ACKinfor确认不成功，则OLT对这些确认不成功的密钥确认信息ACKinfor对应的密钥更新信息infor，根据本地策略或重发此次的组播密钥更新通告分组，或在新的组播密钥更新通告分组中包括这些密钥更新信息infor_GEj；本发明对该策略不予限定；

当OLT收到所有ONU的组播密钥更新确认分组并确认完成后，完成此次组播密钥的安全更新过程。

具体实施时，OLT一次通告n个密钥更新信息infor；对一个特定的ONU有m个密钥更新信息infor有效；ONU在构造密钥更新确认分组时，若有部分密钥更新信息infor验证不通过，根据本地策略在构造密钥更新确认分组时，还可以在密钥更新确认分组中只包括验证不通过的密钥更新信息infor对应的密钥确认信息ACKinfor；或者只包括验证通过的密钥更新信息infor对应的密钥确认信息ACKinfor。

本发明所提供的一种组播密钥的安全更新方法，OLT以列表的形式通过将组播密钥更新通告分组在广播逻辑通道中发送给所有与OLT连接的ONU，在一次更新过程中实现了OLT将多个组播业务组对应的组播密钥对各组播业务组内所有的ONU的同时更新通告；确保安全更新的同时，有效地减少了组播密钥更新过程中OLT和ONU之间带宽占用的问题。

如图1所示EPON网络中，OLT通过分光器将光信号分成多路和四个ONU相连接；ONU1、ONU2属于第一组播业务组，ONU3、ONU4属于第二组播业务组。第一组播业务组内的ONU1、ONU2以及OLT共享第一当前组播密钥MSK_cur1；第二组播业务组内的ONU3、ONU4以及OLT共享第二当前组播密钥MSK_cur2。

针对图1所示的EPON网络，均以OLT需要更新第一组播业务组和第二组播业务组为例进行进一步说明：

具体实施例1：

OLT分别更新第一组播业务组、第二组播业务组；

1)OLT获取第一组播业务组的组播更新密钥MEK₁；

2)OLT本地生成一随机数作为第一组播业务组的组播通告主密钥NMK₁；构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给ONU1-4；该组播密钥更新通告分组包括infor₁；infor₁包括KN₁、MSID₁、E(NMK_new1)、MIC1₁；

3)ONU接收OLT发送的组播密钥更新通告分组：

ONU1：获取第一组播业务组的组播更新密钥MEK₁；利用MEK₁验证MIC1₁字段正确性；利用MEK₁解密E(NMK_new1)字段，得到NMK_new1；将NMK_new1直接作为第一组播业务组的新的组播密钥MSK_new1；

ONU2：操作如ONU1；

ONU3：ONU3不属于第一组播业务组，丢弃组播密钥更新通告分组；

ONU4：操作如ONU3；

上述过程是OLT更新第一组播业务组组播密钥的过程，更新第二组播业务组组播密钥的过程与更新第一组播业务组组播密钥的过程相同。

具体实施例2：

OLT同时更新第一组播业务组、第二组播业务组；

1)OLT获取第一组播业务组、第二组播业务组的组播更新密钥{MEK₁、MEK₂}；

2)OLT本地生成两个随机数作为第一组播业务组、第二组播业务组的组播通告主密钥{NMK₁、NMK₂}；构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给ONU1-4；该组播密钥更新通告分组包括{infor₁、infor₂}；infor₁包括KN₁、MSID₁、E(NMK_new1)、MIC1₁；infor₂包括KN₂、MSID₂、E(NMK_new2)、MIC1₂；

3)ONU接收OLT发送的组播密钥更新通告分组：

ONU1：获取第一组播业务组的组播更新密钥MEK₁；利用MEK₁验证MIC1₁字段正确性；利用MEK₁解密E(NMK_new1)字段，得到NMK_new1；通过单向杂凑算法扩展NMK_new1得到新的组播密钥MSK_new1；

ONU2：操作如ONU1；

ONU3：获取第二组播业务组的组播更新密钥MEK₂；利用MEK₂验证MIC1₂字段正确性；利用MEK₂解密E(NMK_new2)字段，得到NMK_new2；通过单向杂凑算法扩展NMK_new2得到新的组播密钥MSK_new2；

ONU4：操作如ONU3；

4)ONU发送组播密钥更新确认分组给OLT；

ONU1：构造组播密钥更新确认分组发送给OLT；所述组播密钥更新确认分组包括ACKinfor₁；ACKinfor₁包括KN₁、MSID₁；

ONU2：操作如ONU1；

ONU3：构造组播密钥更新确认分组发送给OLT；所述组播密钥更新确认分组包括ACKinfor₂；ACKinfor₂包括KN₂、MSID₂；

ONU4：操作如ONU3；

5)OLT接收组播密钥更新确认分组；

OLT接收ONU1的组播密钥更新确认分组，确认ACKinfor₁中KN₁字段、MSID₁字段与infor₁中KN₁字段、MSID₁字段都一致，确认ONU1已收到新的组播密钥；

OLT接收ONU2、ONU3、ONU4的组播密钥更新确认分组，操作和OLT接收ONU1的组播密钥更新确认分组处理过程相同。

具体实施例3：

OLT同时更新第一组播业务组、第二组播业务组；

1)OLT获取第一组播业务组、第二组播业务组的组播更新密钥{MEK₁、MEK₂}；

2)OLT本地生成两个随机数作为第一组播业务组、第二组播业务组的组播通告主密钥{NMK₁、NMK₂}；构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给ONU1-4；该组播密钥更新通告分组包括{infor₁、infor₂}；infor₁包括KN₁、MSID₁、E(NMK_new1)、MIC1₁；infor₂包括KN₂、MSID₂、E(NMK_new2)、MIC1₂；

3)ONU接收OLT发送的组播密钥更新通告分组：

ONU1：获取第一组播业务组的组播更新密钥MEK₁；利用MEK₁验证MIC1₁字段正确性；利用MEK₁解密E(NMK_new1)字段，得到NMK_new1；通过单向杂凑算法扩展NMK_new1得到新的组播密钥MSK_new1；

ONU2：操作如ONU1；

ONU3：获取第二组播业务组的组播更新密钥MEK₂；利用MEK₂验证MIC1₂字段正确性；利用MEK₂解密E(NMK_new2)字段，得到NMK_new2；通过单向杂凑算法扩展NMK_new2得到新的组播密钥MSK_new2；

ONU4：操作如ONU3；

4)ONU发送组播密钥更新确认分组给OLT；

ONU1：构造组播密钥更新确认分组发送给OLT；所述组播密钥更新确认分组包括ACKinfor₁；ACKinfor₁包括KN₁、MSID₁、MIC2₁；

ONU2：操作如ONU1；

ONU3：构造组播密钥更新确认分组发送给OLT；所述组播密钥更新确认分组包括ACKinfor₂；ACKinfor₂包括KN₂、MSID₂、MIC2₂；；

ONU4：操作如ONU3；

5)OLT接收组播密钥更新确认分组；

OLT接收ONU1的组播密钥更新确认分组，确认ACKinfor₁中KN₁字段、MSID₁字段与infor₁中KN₁字段、MSID₁字段都一致，进一步确认MIC2₁字段的正确，即确认ONU1已收到新的组播密钥；

OLT接收ONU2、ONU3、ONU4的组播密钥更新确认分组，操作和OLT接收ONU1的组播密钥更新确认分组处理过程相同。

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相应的组播密钥的安全更新系统，所述的组播密钥更新系统包括光线路终端OLT以及光网络单元ONU，所述光线路终端OLT首先获取需要更新组播密钥的多个组播业务组对应的组播更新密钥MEK列表，之后构造组播密钥更新通告分组，并在广播逻辑通道上发送给所有与OLT相连接的ONU；所述光网络单元ONU收到组播密钥更新通告分组后，获取组播密钥更新通告分组中秘密通告的且对该ONU有效的新的组播密钥。所述光网络单元ONU可选地构造组播密钥更新确认分组，并在单播逻辑通道上发送给光线路终端OLT；所述光线路终端OLT接收组播密钥更新确认分组，确认ONU收到新的组播密钥。

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相应的光线路终端OLT，所述光线路终端OLT包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取需要更新组播密钥的组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

通告主密钥生成模块，用于生成需要更新组播密钥的组播业务组对应的通告主密钥NMK；

组播密钥更新通告模块，用于构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道将需要更新组播密钥的组播业务组对应的通告主密钥列表秘密发送给所有与OLT相连接的ONU；

所述光线路终端OLT还包括组播密钥更新确认模块，用于接收ONU发送的组播密钥更新确认分组，确认ONU已获得新的组播密钥；

本发明还提供一种与组播密钥的安全更新方法相应的光网络单元ONU，所述光网络单元ONU包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

组播密钥更新响应模块，用于接收OLT发送的组播密钥更新通告分组，提取对所述ONU有效的密钥更新信息列表，获取新的组播密钥；

所述光网络单元ONU的组播密钥更新响应模块还可以用于构造组播密钥更新确认分组发送给OLT，通知OLT所述光网络单元ONU已收到新的组播密钥。

Claims (13)

1.一种组播密钥的安全更新方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)光线路终端OLT首先获取与需要更新组播密钥的n个组播业务组对应的组播更新密钥列表，其中，n为不小于1的整数；

2)OLT本地生成n个随机数作为n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，且利用这n个组播业务组对应的组播更新密钥列表构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道发送给与OLT相连接的光网络单元ONU；

3)ONU接收组播密钥更新通告分组，获取该ONU所属组播业务组对应的组播更新密钥，利用所属组播业务组对应的组播更新密钥提取组播密钥更新通告分组中秘密通告的ONU所属的组播业务组对应的新的组播通告主密钥，得到对应的组播业务组新的组播密钥。

2.根据权利要求1所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：步骤1)中，所述组播更新密钥列表用{MEK_G1、MEK_G2、……、MEK_Gn}表示，包括n个组播更新密钥MEK，每个组播更新密钥MEK_Gi与OLT需要更新的组播业务组Gi对应；所述组播更新密钥MEK是组播业务组内ONU及OLT之间均共享的一个密钥，其中，Gi∈{G1、……、Gn}；

步骤2)具体包括：

2.1)OLT本地生成n个随机数作为这n个组播业务组对应的新的组播通告主密钥，用新的组播通告主密钥列表{NMK_newG1、NMK_newG2、……、NMK_newGn}表示；

所述新的组播通告主密钥列表{NMK_newG1、NMK_newG2、……、NMK_newGn}包括n个组播通告主密钥NMK，每个组播通告主密钥NMK_Gi与OLT需要更新的组播业务组Gi对应；

2.2)OLT构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道将组播密钥更新通告分组发送给与OLT相连接的ONU；

组播密钥更新通告分组包括密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、 Infor_Gn}；

密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、Infor_Gn}包括n个密钥更新信息，Infor_Gi表示组播业务组Gi的密钥更新信息，包括KN_Gi、MSID_Gi、E(NMK_newGi)、MIC1_Gi；

其中：

KN_Gi：表示密钥通告标识，标识对组播业务组Gi对应的infor_Gi的新鲜性；

MSID_Gi字段：表示组播业务组Gi的组播业务组标识；

E(NMK_newGi)字段：表示组播业务组Gi的密钥加密数据，是OLT利用MSID_Gi所标识组播业务组Gi对应的组播更新密钥MEK_Gi对组播业务组Gi对应的新的组播通告主密钥NMK_newGi加密后的数据；

MIC1_Gi字段：表示消息鉴别码，是OLT利用MSID_Gi所标识组播业务组Gi对应的组播更新密钥MEK_Gi对infor_Gi中除MIC1_Gi字段外所有字段进行杂凑计算得到的。

3.根据权利要求2所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：步骤3)具体包括：

3.1)ONU接收组播密钥更新通告分组，根据ONU所属的组播业务组信息，提取密钥更新信息列表{infor_G1、Infor_G2、……、Infor_Gn}中对该ONU有效的密钥更新信息；若对该ONU有m个密钥更新信息有效，其中0＜＝m＜＝n，则用{infor_GE1、Infor_GE2、……、Infor_GEm}表示对该ONU有效的密钥更新信息列表；其中，GEj∈{GE1、GE2、……、GEm}，GEj的取值属于{G1、G2、……、Gn}范围；并逐一记录Infor_GEj中的KN_GEj字段值，执行步骤3.2)；

所述密钥更新信息infor_Gi对该ONU有效是指ONU属于infor_Gi中MSID_Gi字段所标识的组播业务组，且infor_Gi中的KN_Gi取值与之前该ONU保存的KN_Gi不同；

3.2)若对该ONU有效的密钥更新信息个数m＝0，则丢弃该分组；否则ONU重复执行m次步骤3.2.1)至3.2.3)获取对该ONU有效的每个密钥更新信息infor_GEj对应的新的组播密钥MSKnew_GEj；

3.2.1)ONU获取密钥更新信息infor_GEj中MSID_GEj字段所标识的组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj； 

3.2.2)ONU利用组播更新密钥MEK_GEj验证密钥更新信息infor_GEj中MIC1_GEj字段的正确性，若正确，则infor_GEj验证通过，执行3.2.3)；否则，infor_GEj验证不通过，丢弃该密钥更新信息inforGEj；

3.2.3)ONU利用组播更新密钥MEK_GEj解密密钥更新信息infor_GEj中的E(NMK_newGEj)字段，得到新的组播通告主密钥NMK_newGEj；将NMK_newGEj直接作为新的组播密钥MSK_newGEj，或者通过单向杂凑算法扩展NMK_newGEj得到新的组播密钥MSK_newGEj。

4.根据权利要求3所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：步骤3)之后还包括步骤4)和步骤5)：

4)ONU构造组播密钥更新确认分组，通过单播逻辑通道发送给OLT；

5)OLT接收组播密钥更新确认分组。

5.根据权利要求4所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：上述步骤4)中，

所述组播密钥更新确认分组包括密钥确认信息列表{ACKinfor_GE1、ACKinfor_GE2、……、ACKinfor_GEm}；

其中密钥确认信息列表{ACKinfor_GE1、ACKinfor_GE2、……、ACKinfor_GEm}包括m个密钥确认信息，ACKinfor_GEj表示组播业务组GEj的密钥确认信息，包括KN_GEj、MSID_GEj；

其中：

KN_GEj字段：表示密钥通告标识，若Infor_GEj验证通过，该字段值与收到的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段值一致；若Infor_GEj验证没有通过，该字段值取infor_GEj中的KN_GEj字段值以外的值；

MSID_GEj字段：表示组播业务组标识，该字段值与收到的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的MSID_GEj字段值一致；

上述步骤5)具体包括：

5.1)OLT收到组播密钥更新确认分组后，重复执行步骤5.2)m次逐一验证ACKinfor_GEj；

5.2)验证ACKinfor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段是否与之前发送的组播 密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段值一致，若不一致或不完全一致，则说明ONU对infor_GEj验证不通过，继续确认下一个ACKinfor；若完全一致，说明ONU对infor_GEj验证通过，则继续验证下一个ACKinfor；

5.3)m次执行后，OLT确认完成此次对该ONU的密钥更新通告。

6.根据权利要求5所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：所述步骤4)中组播密钥更新确认分组中的ACKinfor_GEj还包括MIC2_GEj字段；其中MIC2_GEj字段表示消息鉴别码，是ONU利用组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj对ACKinfor_GEj除MIC2_GEj字段外所有字段进行杂凑计算得到的；

则上述步骤5.2)具体包括：

5.2.1)验证ACKinfor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段是否与之前发送的组播密钥更新通告分组中infor_GEj中的KN_GEj字段、MSID_GEj字段值一致，若不一致或不完全一致，则说明ONU对infor_GEj验证不通过，执行步骤5.1)继续确认下一个ACKinfor；若完全一致，说明ONU对infor_GEj验证通过，则执行步骤5.2.2)；

5.2.2)OLT利用组播业务组GEj对应的组播更新密钥MEK_GEj验证ACKinfor_GEj中的MIC2_GEj字段的正确性，若不正确，则根据本地策略丢弃该ACKinfor_GEj，执行步骤5.1)继续确认下一个ACKinfor；若正确，则执行步骤5.1)继续确认下一个ACKinfor。

7.根据权利要求5或6所述的组播密钥的安全更新方法，其特征在于：OLT一次通告n个密钥更新信息infor；对一个特定的ONU有m个密钥更新信息infor有效；ONU在构造密钥更新确认分组时，若有部分密钥更新信息infor验证不通过，根据本地策略在构造密钥更新确认分组时，还可以在密钥更新确认分组中只包括验证不通过的密钥更新信息infor对应的密钥确认信息ACKinfor；或者只包括验证通过的密钥更新信息infor对应的密钥确认信息ACKinfor。

8.一种组播密钥的安全更新系统，其特征在于：所述组播密钥更新系统包括光线路终端OLT以及光网络单元ONU，所述OLT首先获取需要更新组播密钥的多个组播业务组对应的组播更新密钥MEK列表，之后构造组播密钥更新通告分组，并在广播逻辑通道上发送给所有与OLT相连接的ONU；所述ONU收到组播密钥更新通告分组后，获取组播密钥更新通告分组中秘密通告的且对该ONU有 效的新的组播密钥。

9.根据权利要求8所述的组播密钥的安全更新系统，其特征在于，所述组播密钥的安全更新系统还包括所述ONU构造组播密钥更新确认分组，并在单播逻辑通道上发送给OLT；所述OLT接收组播密钥更新确认分组，确认ONU收到新的组播密钥。

10.一种光线路终端OLT，其特征在于：所述OLT包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取需要更新组播密钥的组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

通告主密钥生成模块，用于生成需要更新组播密钥的组播业务组对应的通告主密钥NMK；

组播密钥更新通告模块，用于构造组播密钥更新通告分组，通过广播逻辑通道将需要更新组播密钥的组播业务组对应的通告主密钥列表秘密发送给所有与OLT相连接的光网络单元ONU。

11.根据权利要求10所述的光线路终端OLT，其特征在于，所述光线路终端OLT还包括组播密钥更新确认模块，用于接收ONU发送的组播密钥更新确认分组，确认ONU已获得新的组播密钥。

12.一种光网络单元ONU，其特征在于：所述ONU包括：

组播更新密钥管理模块，用于获取组播业务组对应的组播更新密钥MEK；

组播密钥更新响应模块，用于接收光线路终端OLT发送的组播密钥更新通告分组，提取对所述ONU有效的密钥更新信息列表，获取新的组播密钥。

13.根据权利要求12所述的光网络单元ONU，其特征在于：所述光网络单元ONU的组播密钥更新响应模块还用于构造组播密钥更新确认分组发送给OLT，通知OLT所述ONU已收到新的组播密钥。 

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