CN102546574A

CN102546574A - 基于ip多媒体子系统的流媒体点播方法和装置

Info

Publication number: CN102546574A
Application number: CN2010106211489A
Authority: CN
Inventors: 卢山; 常辉; 彭华熹; 路晓明
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102546574B

Abstract

本发明公开了基于IMS的流媒体点播方法和装置，其中，UE利用自身保存的token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密，生成token_2，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF；MF将接收到的token_2和UE ID发送给DC；DC找到与接收到的UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密，若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的Session ID发送给MF；MF确定自身保存有该解密得到的Session ID，向UE播放流媒体内容。应用本发明所述方案，能够提高流媒体业务的安全性。

Description

基于IP多媒体子系统的流媒体点播方法和装置

技术领域

本发明涉及IP多媒体子系统(IMS)技术，特别涉及基于IMS的流媒体点播方法和装置。

背景技术

IMS是在第三代合作伙伴计划(3GPP)版本5(R5)阶段已有分组域之上叠加的一个子系统，采用分组域作为上层控制信令和媒体传输的承载通道，并引入初始会话协议(SIP)作为业务控制协议，利用SIP协议简单、易扩展、媒体组合方便等特点，使业务控制与承载控制分离，提供丰富的多媒体业务。

随着IMS的逐步完善，基于IMS的流媒体业务，如基于IMS的IP互联网电视(IMS based IPTV)业务得到了快速发展。

图1为现有基于IMS的流媒体系统的组成结构示意图。如图1所示，其中，媒体服务器(MF)负责媒体流的控制与交付，业务控制功能实体(SCF)负责业务逻辑的控制和执行。

图2为现有基于IMS的流媒体点播方法的流程图。如图2所示，包括以下步骤：

步骤21：用户终端(UE)向IMS核心网(Core)发送点播请求，请求点播某一流媒体内容，其中携带有UE标识(ID)，所述点播请求通常为邀请(INVITE)请求。

步骤22：IMS Core将接收到的点播请求转发给SCF。

步骤23：SCF对接收到的点播请求进行业务鉴权，以确定UE是否可以点播相应的流媒体内容，鉴权通过，根据UE请求点播的流媒体内容选择合适的MF。

如果鉴权不通过，可通过IMS Core通知UE，并结束流程。

步骤24：SCP构造新的点播请求，其中携带有UE ID，发送给IMS Core。

步骤25：IMS Core将接收到的新的点播请求转发给相应的MF。

步骤26：MF生成一个会话标识(Session ID)。

并可记录该Session ID与UE ID之间的对应关系。

步骤27：MF将Session ID以及由控制通道信息和媒体通道信息组成的会话描述协议(SDP)信息携带在200OK消息中发送给IMS Core；其中，控制通道信息即指实时传输流媒体协议(RTSP)信息，媒体通道信息即指实时传输协议(RTP)或实时传输控制协议(RTCP)信息。

步骤28：IMS Core将接收到的200OK消息转发给SCF。

步骤29～210：SCF构造新的200OK消息，其中同样携带有Session ID和SDP信息，发送给IMS Core；IMS Core将接收到的新的200OK消息转发给UE。

步骤211～212：UE解析接收到的200OK消息中携带的Session ID和SDP信息，并向IMS Core发送确认(ACK)消息；IMS Core将接收到的ACK消息转发给SCF。

步骤213～214：SCF构造新的ACK消息，发送给IMS Core；IMS Core将接收到的新的ACK消息转发给MF。

步骤215～216：UE根据RTSP信息建立与MF之间的RTSP连接，并向MF发送播放(Play)请求，其中携带有Session ID。

步骤217：MF从接收到的播放请求中解析出Session ID，对其进行检查，即确定自身是否保存有该Session ID，如果没有，则向UE发送否认(NACK)消息，然后结束流程，如果是，则执行步骤218。

步骤218：MF向UE发送200OK消息。

步骤219：MF向UE播放流媒体内容，UE根据媒体通道信息接收所述流媒体内容。

上述流程中，UE将SCF作为背对背用户代理(B2B UA)，利用SIP协议完成与MF之间的流媒体点播会话的建立以及媒体资源的协商(步骤21～214)；利用RTSP协议完成与MF之间的RTSP连接的建立，并请求MF播放所点播的流媒体内容(步骤215～218)；利用RTP协议或RTCP协议完成流媒体内容的播放和接收(步骤219)。

对于图1所示流程，当UE与MF之间利用RTSP协议进行通信时，现有技术中还没有一种方式能够较好地确保往来数据的安全性，那么，如果步骤216中UE发送给MF的Session ID被攻击者截获，攻击者就可伪装成UE重新构造播放请求，相应地，后续MF就会向攻击者播放流媒体内容，从而影响流媒体业务的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于IP多媒体子系统的流媒体点播方法，能够提高流媒体业务的安全性。

本发明的另一目的在于提供一种用户终端、一种数据业务中心和一种媒体服务器，能够提高流媒体业务的安全性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于IP多媒体子系统IMS的流媒体点播方法，包括：

A、用户终端UE确定自身是否保存有令牌token_1，如果是，则执行步骤C，否则，执行步骤B；

B、UE随机生成token_1，进行保存，并连同自身标识UE ID一起，通过IMS核心网Core发送给数据业务中心DC；DC保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系，然后执行步骤C；

C、UE通过IMS Core和业务控制功能实体SCF向媒体服务器MF发送点播请求；MF生成一个会话标识Session ID，连同会话描述协议SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE；

D、UE利用token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密，生成token_2；并建立与MF之间的实时传输流媒体协议RTSP连接，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF；MF将接收到的token_2和UE ID通过IMS Core发送给DC；

DC找到与接收到的UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密；若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的Session ID通过IMS Core发送给MF；

MF确定自身保存有该解密得到的Session ID，向UE播放流媒体内容。

一种用户终端，包括：

第一处理单元，用于确定自身是否保存有令牌token_1，如果是，则通知第二处理单元执行自身功能，否则，随机生成token_1，进行保存，并连同自身标识UE ID一起，通过IP多媒体子系统核心网IMS Core发送给数据业务中心DC，然后通知所述第二处理单元执行自身功能；

所述第二处理单元，用于通过IMS Core和业务控制功能实体SCF向媒体服务器MF发送点播请求，并接收MF通过IMS Core和SCF发送来的会话标识Session ID和会话描述协议SDP信息；利用token_1对UE ID、SessionID和SDP信息进行加密，生成token_2；建立与MF之间的实时传输流媒体协议RTSP连接，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF；接收来自MF的流媒体内容。

一种数据业务中心，包括：

第三处理单元，用于接收用户终端UE通过IP多媒体子系统核心网IMS Core发送来的令牌token_1和UE ID，保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系；

第四处理单元，用于接收MF通过IMS Core发送来的token_2和UE ID，找到与UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密，若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的Session ID通过IMS Core发送给MF。

一种媒体服务器，包括：

第五处理单元，用于接收用户终端UE通过IP多媒体子系统核心网IMS Core和业务控制功能实体SCF发送来的点播请求，生成一个会话标识Session ID，将其连同会话描述协议SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE；

第六处理单元，用于建立与UE之间的实时传输流媒体协议RTSP连接，并接收来自UE的播放请求，获取其中携带的令牌token_2和UE ID，通过IMS Core发送给数据业务中心DC；接收DC通过IMS Core发送来的对token_2进行解密后得到的Session ID，当确定自身保存有该解密得到的Session ID后，向UE播放流媒体内容。

可见，采用本发明的技术方案，UE利用自身保存的token_1对UE ID、SessionID和SDP信息进行加密，生成token_2，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF，MF将接收到的token_2和UE ID发送给DC，DC找到与接收到的UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密，若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的Session ID发送给MF，MF确定自身保存有该解密得到的Session ID，向UE播放流媒体内容。与现有技术相比，本发明所述方案通过加密和验证等方式降低了Session ID被攻击者截获的可能性，进而提高了流媒体业务的安全性。

附图说明

图1为现有基于IMS的流媒体系统的组成结构示意图。

图2为现有基于IMS的流媒体点播方法的流程图。

图3为本发明基于IMS的流媒体系统的组成结构示意图。

图4为本发明基于IMS的流媒体点播方法实施例的流程图。

图5为本发明用户终端实施例的组成结构示意图。

图6为本发明数据业务中心实施例的组成结构示意图。

图7为本发明媒体服务器实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中对图1所示基于IMS的流媒体系统进行一定的改进，即增加一个数据业务中心(DC)，从而得到如图3所示的基于IMS的流媒体系统；其中，DC与IMS Core之间存在SIP接口，DC和UE均支持DC注册功能，可完成UE与DC之间的令牌(token)协商，另外，DC还支持对播放请求的发送方的身份验证等。

基于图3所示系统，图4为本发明基于IMS的流媒体点播方法实施例的流程图。如图4所示，包括以下步骤：

步骤41：UE确定自身是否保存有token_1，如果是，则执行步骤43，否则，执行步骤42。

当UE要发起点播请求时，会首先确定自身是否保存有token_1，并根据确定结果的不同后续执行不同的操作。

步骤42：UE随机生成token_1，进行保存，并连同自身标识UE ID一起，通过IMS Core发送给DC；DC保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系，然后执行步骤43。

本步骤中，UE发起DC注册流程，将随机生成的token_1和UE ID携带在DC注册请求中发送给DC；DC保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系。只要token_1在有效期内，后续每次执行图4所示流程时，均可省略步骤42。

另外，在实际应用中，UE与IMS Core之间的传输通道可能有互联网协议安全性(IPSec)保护，也可能没有。IPSec能够在网络层上对数据包进行安全处理，从而保证无连接的数据完整性、数据机密性和抗重播等。IPSec的核心为基于全球用户识别卡(USIM)的IMS认证和密钥协商(AKA)机制，由于实际情况所限，比如UE中可能没有USIM卡，因此UE与IMS Core之间可能没有IPSec保护。

当UE与IMS Core之间没有IPSec保护时，为保证token_1的安全性，本步骤中，UE可在随机生成token_1，并进行保存之后，利用预先设置的公钥(PubKey)对token_1进行加密，得到token_3，将token_3连同UE ID一起，通过IMS Core发送给DC；相应地，DC利用预先保存的私钥(PriKey)对接收到的token_3进行解密，得到token_1，并保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系。

其中，DC可预先生成1024比特(bits)的公私钥对(通常为RSA公私钥对)PubKey和PriKey，自身秘密保存PriKey，将PubKey公开给IMS客户端开发厂商，预置在UE中。

步骤43：UE通过IMS Core向SCF发送点播请求。

本步骤中，UE首先向IMS Core发送点播请求，请求点播某一流媒体内容，所述点播请求通常为INVITE请求；之后，IMS Core将接收到的点播请求转发给SCF。

步骤44：SCF对接收到的点播请求进行业务鉴权，鉴权通过，选择合适的MF，并构造新的点播请求，通过IMS Core发送给相应的MF。

SCF先将新的点播请求发送给IMS Core，之后，IMS Core将新的点播请求转发给MF。

无论是新的点播请求还是之前的点播请求，其中均需携带UE ID。

步骤45：MF生成一个Session ID，连同SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE。

本步骤中，首先，MF将Session ID和SDP信息携带在200OK消息发送给IMS Core；然后，IMS Core将接收到的200OK消息转发给SCF；之后，SCF构造新的200OK消息，其中同样携带有Session ID和SDP信息，并发送给IMSCore；IMS Core将接收到的新的200OK消息转发给UE。

步骤46：UE利用token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密，得到token_2；并建立与MF之间的RTSP连接，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF。

步骤47：MF将接收到的token_2和UE ID通过IMS Core发送给DC。

在实际应用中，MF可将接收到的token_2和UE ID携带在订购(SUBSCRIBE)请求中，通过IMS Core发送给DC。

步骤48：DC找到与接收到的UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密，若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的SessionID通过IMS Core发送给MF。

如果不一致，可通过MF通知UE，结束流程。

DC可将解密得到的Session ID携带在200OK消息中，通过IMS Core发送给MF。

步骤49：MF对解密得到的Session ID进行检查，若确定自身保存有该解密得到的Session ID，则向UE播放流媒体内容。

如果检查未通过，则向UE发送NACK消息，然后结束流程，如果通过，则向UE发送200OK消息，并向UE播放流媒体内容。

可以看出，采用图4所示流程，当UE与MF之间利用RTSP协议进行通信时，增加了对Session ID等信息进行加密和验证的过程，从而降低了Session ID等信息被攻击者截获的可能性，进而提高了流媒体业务的安全性。

另外，步骤45中IMS Core发送给UE的200OK消息中携带的Session ID和SDP等信息也可能被攻击者截获，尤其是当UE与IMS Core之间的传输通道无IPSec保护时，从而影响流媒体业务的安全性。

为此，可进行以下处理：

步骤45中，当MF生成Session ID后，可先将Session ID、UE ID以及SDP信息通过IMS Core发送给DC，具体来说，可将Session ID、UE ID以及SDP信息携带在SUBSCRIBE请求中，通过IMS Core发送给DC。

然后，DC找到与UE ID对应的token_1，并确定UE与IMS Core之间的传输通道是否存在IPSec保护，如果存在，则利用token_1对Session ID进行加密(认为SDP信息的安全性已经能够得到保证)，得到token_4，否则，利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密，得到token_5，将token_4或token_5通过IMS Core发送给MF，具体来说，可将token_4或token_5携带在通知(NOTIFY)消息中，通过IMS Core发送给MF。

之后，MF将接收到的token_5通过IMS Core和SCF发送给UE，或者，将token_4和SDP信息通过IMS Core和SCF发送给UE。

相应地，步骤46中UE利用token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密之前，需要先利用token_1对token_4或token_5进行解密，得到Session ID或Session ID和SDP信息。

至此，即完成了关于本发明方法实施例的介绍。

基于上述介绍，图5为本发明用户终端实施例的组成结构示意图。如图5所示，包括：

第一处理单元51，用于确定自身是否保存有token_1，如果是，则通知第二处理单元52执行自身功能，否则，随机生成token_1，进行保存，并连同自身标识UE ID一起，通过IMS Core发送给DC，然后通知第二处理单元52执行自身功能；

第二处理单元52，用于通过IMS Core和SCF向MF发送点播请求，并接收MF通过IMS Core和SCF发送来的Session ID和SDP信息；利用token_1对UEID、Session ID和SDP信息进行加密，生成token_2；建立与MF之间的RTSP连接，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF；接收来自MF的流媒体内容。

其中，第一处理单元51可进一步用于，利用预先设置的PubKey对token_1进行加密，得到token_3，将token_3连同UE ID一起，通过IMS Core发送给DC。

第二处理单元52可进一步用于，利用token_1对MF通过IMS Core和SCF发送来的token_4或token_5进行解密，得到Session ID或Session ID和SDP信息。

图6本发明数据业务中心实施例的组成结构示意图。如图6所示，包括：

第三处理单元61，用于接收UE通过IMS Core发送来的token_1和UE ID，并保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系；

第四处理单元62，用于接收MF通过IMS Core发送来的token_2和UE ID，找到与UE ID对应的token_1，利用token_1对token_2进行解密，若解密得到的UE ID与接收到的UE ID一致，则将解密得到的Session ID通过IMS Core发送给MF。

其中，第三处理单元61可进一步用于，接收UE通过IMS Core发送来的token_3，利用预先保存的PriKey对token_3进行解密，得到token_1。

第四处理单元62可进一步用于，接收MF通过IMS Core发送来的SessionID、UE ID以及SDP信息，找到与UE ID对应的token_1，并确定UE与IMS Core之间的传输通道是否存在IPSec保护，如果存在，则利用token_1对Session ID进行加密，得到token_4，否则，利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密，得到token_5，将token_4或token_5通过IMS Core发送给MF。

图7为本发明媒体服务器实施例的组成结构示意图。如图7所示，包括：

第五处理单元71，用于接收UE通过IMS Core和SCF发送来的点播请求，生成一个Session ID，连同SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE；

第六处理单元72，用于建立与UE之间的RTSP连接，并接收来自UE的播放请求，获取其中携带的token_2和UE ID，通过IMS Core发送给DC；接收DC通过IMS Core发送来的对token_2进行解密后得到的Session ID，当确定自身保存有该解密得到的Session ID后，向UE播放流媒体内容。

所述点播请求中通常携带有UE ID；第五处理单元71可进一步用于，将Session ID、UE ID以及SDP信息通过IMS Core发送给DC，接收DC通过IMSCore发送来的token_4或token_5；其中，token_4是DC利用token_1对SessionID进行加密得到的，token_5是DC利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密得到的。

图5～7所示装置实施例的具体工作流程请参照图4所示方法实施例中的相应说明，不再赘述。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种基于IP多媒体子系统IMS的流媒体点播方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当UE与IMS Core之间的传输通道无互联网协议安全性IPSec保护时；

所述UE随机生成token_1，进行保存之后，进一步包括：UE利用预先设置的公钥PubKey对token_1进行加密，得到token_3；将token_3连同UE ID一起，通过IMS Core发送给DC；

所述DC保存token_1、UE ID以及两者之间的对应关系之前，进一步包括：DC利用预先保存的私钥PriKey对接收到的token_3进行解密，得到token_1。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前，进一步包括：

DC生成公私钥对PubKey和PriKey，自身秘密保存PriKey，将PubKey公开给IMS客户端开发厂商，预置在UE中。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述点播请求中携带有UE ID；

所述MF生成一个Session ID之后，进一步包括：MF将Session ID、UE ID以及SDP信息通过IMS Core发送给DC；DC找到与UE ID对应的token_1，并确定UE与IMS Core之间的传输通道是否存在IPSec保护，如果存在，则利用token_1对Session ID进行加密，得到token_4，否则，利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密，得到token_5，将token_4或token_5通过IMS Core发送给MF；

所述连同SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE包括：将token_5，或token_4和SDP信息通过IMS Core和SCF发送给UE；

所述利用token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密之前，进一步包括：利用token_1对token_4或token_5进行解密，得到Session ID或Session ID和SDP信息。

5.一种用户终端UE，其特征在于，包括：

所述第二处理单元，用于通过IMS Core和业务控制功能实体SCF向媒体服务器MF发送点播请求，并接收MF通过IMS Core和SCF发送来的会话标识Session ID和会话描述协议SDP信息；利用token_1对UE ID、Session ID和SDP信息进行加密，生成token_2；建立与MF之间的实时传输流媒体协议RTSP连接，将token_2和UE ID携带在播放请求中发送给MF；接收来自MF的流媒体内容。

6.根据权利要求5所述的UE，其特征在于，所述第一处理单元进一步用于，利用预先设置的公钥PubKey对token_1进行加密，得到token_3，将token_3连同UE ID一起，通过IMS Core发送给DC。

7.根据权利要求5或6所述的UE，其特征在于，所述第二处理单元进一步用于，利用token_1对MF通过IMS Core和SCF发送来的token_4或token_5进行解密，得到Session ID或Session ID和SDP信息。

8.一种数据业务中心DC，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的DC，其特征在于，所述第三处理单元进一步用于，接收UE通过IMS Core发送来的token_3，利用预先保存的私钥PriKey对token_3进行解密，得到token_1。

10.根据权利要求8或9所述的DC，其特征在于，所述第四处理单元进一步用于，接收MF通过IMS Core发送来的Session ID、UE ID以及SDP信息，找到与UE ID对应的token_1，并确定UE与IMS Core之间的传输通道是否存在IPSec保护，如果存在，则利用token_1对Session ID进行加密，得到token_4，否则，利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密，得到token_5，将token_4或token_5通过IMS Core发送给MF。

11.一种媒体服务器MF，其特征在于，包括：

第五处理单元，用于接收用户终端UE通过IP多媒体子系统核心网IMS Core和业务控制功能实体SCF发送来的点播请求，生成一个会话标识Session ID，连同会话描述协议SDP信息一起，通过IMS Core和SCF发送给UE；

12.根据权利要求11所述的MF，其特征在于，所述点播请求中携带有UEID；所述第五处理单元进一步用于，将Session ID、UE ID以及SDP信息通过IMS Core发送给DC，接收DC通过IMS Core发送来的token_4或token_5；其中，token_4是DC利用token_1对Session ID进行加密得到的，token_5是DC利用token_1对Session ID和SDP信息进行加密得到的。