CN102111733A - 一种短消息通信方法和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短消息通信方法和通信系统。该方法包括：根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号；在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。应用本发明能够保证短消息的正确传输，从而正确实现相应的业务。

Description

一种短消息通信方法和通信系统

技术领域

本发明涉及移动通信中的短消息通信技术领域，尤其涉及一种短消息通信方法和通信系统。

背景技术

短消息(Short Message Service，SMS)是伴随数字移动通信系统而产生的一种电信业务，通过移动通信系统的信令信道和信令网传送文字或数字信息，属于一种非实时的、非语音的数据通信业务。

短消息可以由移动通信终端(例如手机)始发，也可由移动网络运营商的短消息平台服务器始发，还可由与移动运营商短消息平台互联的网络业务提供商(SP)始发。

图1是现有技术中的短消息通信系统架构图。

如图1所示，该短消息通信系统由业务平台(Application Server，AS)、短消息中心(Short Message Service-Service Center，SMS-SC)和移动用户终端(User Equipment)三类实体组成。

图1中的各个实体通过短消息交互业务信息从而实现各种业务。

在采用短消息实现的业务中，发送短消息的实体称为短消息发送方(Sending Entity，SE)，接收短消息的实体称为短消息接收方(ReceivingEntity，RE)。

所述业务所采用的短消息交互模式可以分为命令响应对(Command-Response Pair，CRP)模式和命令响应序列(N-Command-Response Sequence，N-CRS)模式。在CRP模式中，SE向RE发送命令(Command，C)，RE收到命令后向SE返回响应(Response，R)，其中，RE可以对收到的命令进行处理，SE也可以对收到的响应进行处理。在N-CRS模式中，SE向RE发送多个命令，RE每收到SE发送的一个命令之后向SE返回响应，例如，SE向RE发送C(1)，RE返回R(1)，SE向RE发送C(2)，RE返回R(2)，以此类推，SE向RE发送C(N)，RE返回R(N)，其中N是自然数。

SE同RE之间通过一个CRP或一个CRS完成一次或一批数据交换，从而完成一个特定的动作或产生一个特定的结果，称为SE同RE之间完成一笔交易(Transaction，T)或者称SE同RE之间实现一项业务，例如：实现一次余额查询业务，或实现一次空中充值业务等。

SE或RE每收到或发送一次短消息，都相当于改变了该SE或RE的状态，因此，在每项业务的实现过程中，SE或RE都需要完成一次或多次状态变迁，这种状态变迁可以用状态机来描述，具体请参见图2～图5。

图2是利用CRP实现的业务中RE的状态机。

图2中，RE的初始状态为开始(Start)状态，收到C(1)并发出R(1)后进入结束(End)状态，并且，当RE处于End状态时，如果再次收到C(1)且发出R(1)，该RE仍然保持End状态。

图3是利用CRS实现的业务中RE的状态机。

图3中，RE的初始状态为Start状态，收到C(1)后进入状态(State)(1)状态并发出R(1)，当RE处于State(1)状态时收到C(2)后进入State(2)状态并发出R(2)，以此类推，当RE处于State(N-1)状态时收到C(N)后进入End状态并发出R(N)。当RE分别处于State(1)、State(2)、......、State(N-1)、End状态时，分别收到C(1)、C(2)、......、C(N-1)、C(N)后仍然维持现有状态并分别发出R(1)、R(2)、......、R(N-1)、R(N)。当RE处于State(1)、State(2)、......、State(N-1)、End状态时，RE收到C(1)后跳至State(1)状态并发出R(1)。

图4是利用CRP实现的业务中SE的状态机。

图4中，SE的初始状态为Start状态，发出C(1)，若收到R(1)则进入End状态，当SE处于End状态时，收到R(1)后仍然保持End状态。当SE处于Start状态时，若在一定时间内未收到R(1)，可以选择重复发送C(1)。

图5是利用CRS实现的业务中SE的状态机。

SE的初始状态为Start状态，发出C(1)，若收到R(1)则进入State(1)状态，SE处于State(1)状态时发出C(2)，若收到R(2)则进入State(2)状态，以此类推，SE处于State(N-1)状态时发出C(N)，若收到R(N)则进入End状态。当SE分别处于Start、State(1)、State(2)、......、State(N-1)状态时，若在一定时间内未收到R(1)、R(2)、R(3)、......、R(N)，可以分别选择重复发送C(1)、C(2)、C(3)、......、C(N)。

对于采用短消息实现的业务而言，如何保证短消息的正确传输，是保证正确实现相应业务的一个关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种短消息通信方法和通信系统，以保证短消息的正确传输，从而正确实现相应的业务。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种短消息通信方法，该方法包括：

根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号；

在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；

接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

一种短消息通信系统，该系统包括发送方和接收方；

所述发送方，根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号，在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；

所述接收方，根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

由上述技术方案可知，本发明根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号；在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

从传输层讲，由于本发明在短消息中携带了短消息流水号，因此能够防止短消息重放等攻击，保证短消息的正确传输；另外，从逻辑层面讲，本发明在短消息携带业务流水号和当前业务的状态机流水号，能够保证根据短消息携带的业务信息进行业务处理时，是按照业务逻辑进行的，从而在逻辑层面保证短消息的正确传输，进而保证业务的正确进行。

附图说明

图1是现有技术中的短消息通信系统架构图。

图2是利用CRP实现的业务中RE的状态机。

图3是利用CRS实现的业务中RE的状态机。

图4是利用CRP实现的业务中SE的状态机。

图5是利用CRS实现的业务中SE的状态机。

图6是本发明提供的短消息通信方法流程图。

图7是本发明提供的短消息通信系统组成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图6是本发明提供的短消息通信方法流程图。

如图6所示，该方法包括：

步骤601，根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号。

步骤602，在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息。

步骤603，接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

其中，如果接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号无效，则接收方可以停止进行当前业务或者告警。

图6中，从传输层讲，在短消息中携带了短消息流水号，因此能够防止短消息重放等攻击，保证短消息的正确传输；另外，从逻辑层面讲，在短消息携带业务流水号和当前业务的状态机流水号，能够保证根据短消息携带的业务信息进行业务处理时，是按照业务逻辑进行的，从而在逻辑层面保证短消息的正确传输，进而保证业务的正确进行。

为了进一步从传输层保证短消息的正确传输，还可以对短消息进行完整性保护处理。由接收方和发送方约定完整性保护方法，然后发送方和接收方按照该约定的方法对发送的短消息进行完整性保护，从而避免短消息中途被篡改，进而保证短消息内容的真实性。

例如，短消息发送方和接收方均保存相同的密钥Key；发送方利用随机数和Key生成会话密钥Session Key，利用Session Key对短消息中携带的当前业务的信息以及所述随机数、所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号进行加密得到MAC值，将该MAC值和所述随机数携带在短消息中并发送；接收方利用接收的短消息采用与发送方相同的方法重新生成MAC值，如果接收方生成的MAC值与短消息中携带的MAC值相同，则说明短消息内容是真实的，在所述短消息流水号、业务流水号和状态机流水号有效的前提下，根据所述短消息进行业务处理，如果接收方生成的MAC值与短消息中携带的MAC值不相同则停止进行当前业务或者告警。

其中，预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的流水号可以是：为后发送的短消息生成的短消息流水号大于为先发送的短消息生成的短消息流水号，不同业务的业务流水号不同。

下面分别对图6涉及的短消息加密方法、短消息流水号处理方法、业务流水号处理方法和状态机流水号号处理方法进行示例性地详细说明。

为了避免短消息被恶意篡改、伪造或传输出错，可以通过在短消息中增加MAC值来对短消息进行完整性保护，具体流程包括：

步骤11：发送方(SE)和接收方(RE)均保存相同的密钥Key，或者SE和RE通过约定的分散机制推倒出相同的密钥。

步骤12，SE在发送短消息前生成随机数(Rand)，利用Rand和Key生成会话密钥(Session Key)。

步骤13：SE利用Session Key对短消息内容进行计算得到MAC值。其中的短消息内容包括该短消息中携带的业务信息、短消息流水号、业务流水号、状态机流水号和Rand。

步骤14：SE将短消息内容及MAC值发送给RE。

步骤15：RE接收到短消息后，利用Rand得到Session Key。

步骤16：RE利用Session Key计算接收的短消息的MAC值，将计算出的MAC值与该短消息中携带的MAC值进行比对，若两者相同则进行后续业务处理，若两者不相同则丢弃该短消息不进行后续处理。

特别地，为了保护短消息内容的私密性，可以采取加密措施，具体的加密方法及加密流程由SE和RE双方定义。

短消息流水号(Message Sequence number，M-SEQ)处理方法中，SE和RE分别维护各自的短消息流水号，其中，SE维护短消息流水号1(M-SEQ1)的值，RE维护短消息流水号2(M-SEQ2)的值。M-SEQ处理方法具体包括：

步骤21：由SE生成M-SEQ1的值，例如，M-SEQ1的初始值为0，每次发送携带命令的短消息时，该短消息的M-SEQ1均增加，例如每次递增1。

步骤22：RE在收到携带命令的短消息后，若MAC值校验通过，且命令中包含的M-SEQ1值大于本地保存的M-SEQ1值，则利用命令中包含的M-SEQ1值更新本地保存的M-SEQ1值，并进行命令的后续处理，否则丢弃该命令不进行后续处理。其中，RE保存的M-SEQ1的初始值为0。

其中，若RE保存的M-SEQ1值达到最大值，则RE拒收后续SE发送的命令。该最大值是短消息流水号所占用的字节数能够表示的最大数。

步骤23：由RE生成M-SEQ2的值，例如，M-SEQ2的初始值为0，每次发送携带响应的短消息时，该短消息的M-SEQ2均增加，例如每次递增1。

步骤24：SE在收到响应后，若MAC校验通过，且响应中包含的M-SEQ2值大于本地保存的M-SEQ2值，则利用响应中包含的M-SEQ2值更新本地保存的M-SEQ2值，并进行响应的后续处理，否则丢弃该响应不进行后续处理。其中，SE保存的M-SEQ2的初始值为0。

其中，若SE保存的M-SEQ2值达到最大值，则SE拒收后续RE发送的响应。

业务流水号，或者称交易流水号(Transaction Sequence number，T-SEQ)处理方法中，由SE维护T-SEQ的值，该方法具体包括：

步骤31：由SE生成T-SEQ的值，例如，T-SEQ的初始值为0，T-SEQ的值在每次成功完成一次业务后增加，例如每次递增1。其中，如果SE成功接收到该业务最后一条响应，且该响应指示执行成功为标准，则SE判断出完成该业务。

步骤32：RE在收到命令后，若短消息中的MAC值校验通过、M-SEQ1校验通过，且命令中包含的T-SEQ值大于或等于本地保存的T-SEQ值，则利用命令中包含的T-SEQ值更新本地保存的T-SEQ值，并进行命令的后续处理，否则丢弃该命令不进行后续处理。其中，RE保存的T-SEQ的初始值为0；RE每次发送响应中包含的T-SEQ的值为本地保存的T-SEQ值。

步骤33：SE在收到响应后，若短消息中的MAC值校验通过、M-SEQ2校验通过，且命令中包含的T-SEQ值等于本地保存的T-SEQ值，则进行响应的后续处理，否则丢弃该响应不进行后续处理。

其中，如果T-SEQ不采用循环使用的机制，则若RE保存的T-SEQ值达到最大值，RE拒收后续SE发送的命令，若SE保存的T-SEQ值达到最大值，SE拒收后续RE发送的响应。T-SEQ也可以采用循环使用的机制，即当T-SEQ值达到最大值时，可以重新将T-SEQ初始化为0。

其中，不同的业务的T-SEQ值彼此独立互不影响。

在状态机流水号(State Sequence number，S-SEQ)处理方法中，SE和RE分别维护各自的状态机流水号，其中，SE维护状态机流水号1(S-SEQ1)的值，RE维护状态机流水号2(S-SEQ2)的值。SE和RE分别根据各自当前所处的状态生成状态机流水号，例如，当RE分别处于Start、State(1)、State(2)、......、State(N-1)和End状态时，S-SEQ2的值分别对应0、1、2、......、N-1、N，当SE分别处于Start、State(1)、State(2)、......、State(N-1)和End状态时，S-SEQ1的值分别对应0、1、2、......、N-1、N。

SE在发送携带命令的短消息时，将该SE当前所处状态的状态机流水号携带在短消息中发给RE，RE在收到该短消息后，如果该短消息中携带的状态机流水号表示的发送方状态与当前RE所处状态符合业务逻辑，则进行后续处理，例如进行状态变迁并更新S-SEQ1的值，否则可以丢弃该命令不进行处理，或者直接进行告警。

相应地，RE在发送携带响应的短消息时，将该RE当前所处状态的状态机流水号携带在短消息中发给SE，SE在收到该短消息后，如果该短消息中携带的状态机流水号表示的接收方状态与当前SE所处状态符合业务逻辑，则进行后续处理，例如进行状态变迁并更新S-SEQ2的值，否则可以丢弃该命令不进行处理，或者直接进行告警。

图7是本发明提供的短消息通信系统组成示意图。

如图7所示，该系统包括发送方701和接收方702。

发送方701，根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号，在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息。

接收方702，根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

其中的短消息发送方701和接收方702均保存相同的密钥Key，发送方701利用随机数和Key生成会话密钥Session Key，利用Session Key对短消息中携带的当前业务的信息以及所述随机数、所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号进行加密得到MAC值，将该MAC值和所述随机数携带在短消息中并发送，接收方702利用接收的短消息采用与发送方相同的方法重新生成MAC值，在接收方生成的MAC值与短消息中携带的MAC值相同时，验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效。

接收方702根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号无效，停止进行当前业务或者告警。

对于采用短消息实现的业务而言，如果丢失短消息，或者短消息中途被篡改，或者在业务实现过程中的状态转换发生错误，或者将某一业务的短消息发给另一业务的通信终端，都将导致无法实现相应的业务。

本发明从传输层次或逻辑层次两方面着手保证短消息正确传输，其一，从传输层次而言，短消息在传输过程中不被篡改，即保证短消息是真实而非伪造的，其二，从逻辑层次而言，短消息的发送是符合业务逻辑的，即保证收到或发送的短消息是当前业务的短消息，其SE和RE的状态转换是符合当前业务逻辑的，通过在传输层次和逻辑层次两个层面保证正确传输短消息，来实现相应的业务。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，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 (7)

1.一种短消息通信方法，其特征在于，该方法包括：

根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号；

在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；

接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：

短消息发送方和接收方均保存相同的密钥Key；

发送方利用随机数和Key生成会话密钥Session Key，利用Session Key对短消息中携带的当前业务的信息以及所述随机数、所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号进行加密得到MAC值，将该MAC值和所述随机数携带在短消息中并发送；

接收方利用接收的短消息采用与发送方相同的方法重新生成MAC值，在接收方生成的MAC值与短消息中携带的MAC值相同时，根据所述短消息进行业务处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号无效，停止进行当前业务或者告警。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号包括：

为后发送的短消息生成的短消息流水号大于为先发送的短消息生成的短消息流水号；

不同业务的业务流水号不同。

5.一种短消息通信系统，其特征在于，该系统包括发送方和接收方；

所述发送方，根据预先约定的机制生成短消息流水号和当前业务的业务流水号，依据当前业务所处状态生成各通信方的状态机流水号，在短消息中携带所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号，发送所述短消息；

所述接收方，根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效，根据所述短消息进行业务处理。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

短消息发送方和接收方均保存相同的密钥Key；

发送方利用随机数和Key生成会话密钥Session Key，利用Session Key对短消息中携带的当前业务的信息以及所述随机数、所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号进行加密得到MAC值，将该MAC值和所述随机数携带在短消息中并发送；

接收方利用接收的短消息采用与发送方相同的方法重新生成MAC值，在接收方生成的MAC值与短消息中携带的MAC值相同时，验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号有效。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

接收方根据所述预先约定的机制验证出所述短消息流水号、所述业务流水号和所述状态机流水号无效，停止进行当前业务或者告警。

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