CN102625294B - 以usb作为虚拟sim卡的移动业务管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动业务服务技术，旨在提供一种以USB作为虚拟SIM卡的移动业务管理方法。该方法是将USB Key与用户的手机号码进行唯一性匹配，使USB Key成为虚拟SIM卡；在将USB Key通过USB接口连接至一个能够接续移动业务互联网关的互联网应用客户端后，移动业务互联网关作为该USB Key对应的虚拟SIM卡的拜访地登记平台；该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终处于开机状态并受控在该平台下，后续所有相关的移动通信业务都接续至移动业务互联网关，并转接到USB Key所连接的互联网应用客户端。本发明拓展了移动通信的应用领域，只要是能够接入互联网的带有USB接口的任何电子设备，都可能成为应用于本发明的终端设备。在互联网应用环境中，只需携带USB Key就能随时随地能够实现移动通信。

Description

以USB作为虚拟SIM卡的移动业务管理方法

技术领域

本发明涉及在互联网络中以USB作为移动用户的认证身份，通过基于虚拟位置登记技术的移动业务网关，为互联网用户提供移动业务服务的技术实现方案。

背景技术

随着时代与技术的进步，人类对移动性和信息的需求急剧上升，移动通信和互联网成为当今最具发展潜力和市场前景的业务领域。

互联网已经发展成为集交流、资讯、娱乐、搜索、电子商务、协作和服务等为一体的综合化信息平台。除了不断的技术创新以外，互联网应用的指导思想也发生了根本性的变化。互联网已经进入了Web2.0时代，用户既是内容的使用者，同时也是内容的制造者。信息的交互已经成为应用模式创新的方向，以用户分享、信息聚合、兴趣社团、开放平台为特征的互联网应用日新月异，用户的主动创造将给互联网业务的发展注入更多的活力和动力。随着应用和技术在手机客户端的转移和实现，更是为广大用户提供了无缝链接的信息处理能力。

由于用户参与了开放的网络建设工作，用户身份识别的重要性和必要性得到了越来越多的关注。由于互联网应用中通常采用的是最原始的用户名加口令的方式，非常容易由于外部泄漏等原因或通过口令猜测、线路窃听、重放攻击等手段导致合法用户身份被伪造；面来防不胜防的病毒和木马，互联网用户也随时面临ID被盗、隐私泄露等威胁，网站受攻击和密码泄露事件也时有发生，用户面临着日益严峻的信息安全和隐私问题。因此，在电子商务等互联网应用中，越来越多的服务机构采用USB KEY身份认证机制。它采用软硬件相结合、通过冲击-响应的双因子认证方式或者基于数字证书的认证方式，很好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。但由于Usbkey目前都是由专业的服务机构独立发放使用，用途单一，所以无法普遍应用于日益众多的互联网业务服务。

同时，越来越多的用户希望能够在移动的过程中高速地接入互联网，移动与互联网相结合将成为发展的趋势。移动互联网业务正逐渐渗透到人们生活、工作的各个领域，短信、移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、位置服务等丰富多彩的移动互联网应用迅猛发展，正在深刻改变信息时代的社会生活。随着数据业务的不断丰富和多功能智能终端的普及，移动终端已逐步成为个人信息中心。在移动互联网应用中，移动用户号码作为天然的用户身份识别标记，为移动互联网业务和应用提供了便利的身份认证机制。移动终端为业务应用提供客户认证和信息安全的保证的同时，已逐步成为个人的移动商务身份证。

虽然未来空中接口的带宽将不断增加，手持终端的功能将不断完善和增强。但无线的资源毕竟是有限的，移动互联网是传统互联网的延伸，两者之间虽有联系但还是存在者极大的区别。由于网络带宽和终端能力的限制，移动互联网应用更多是着眼于便携性和轻量级应用。

随着技术和应用的发展，移动通信和互联网将会逐渐互相渗透，由于各有特点和优势，两者之间将会是一种长期的互相依存的关系。移动设备用户上网访问应用时，会更多地注重应用的流量和输入量；用户使用互联网，更多的是高效快捷的体验。

鉴于普通用户在大多数的时间内还是处于相对固定的工作或生活场所之中，是否有可能将移动用户的身份引入到互联网的身份认证机制中，提高互联网应用安全性，同时在互联网上为用户提供传统的移动网络业务，以便广大用户能够充分享受到更加无缝和全面的网络信息服务，将会是一个具有相当应用价值的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，通过在移动网络中引入USBKey的认证机制和移动业务互联网关，将USB Key作为虚拟SIM卡与用户号码一一对应，在提高互联网服务安全性的同时，为互联网用户提供移动业务和应用服务。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种以USB作为虚拟SIM卡的移动业务管理方法，是将USB Key与用户的手机号码进行唯一性匹配，使USB Key成为虚拟SIM卡；在将USB Key通过USB接口连接至一个能够接续移动业务互联网关的互联网应用客户端后，移动业务互联网关作为该USBKey对应的虚拟SIM卡的拜访地登记平台；该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终处于开机状态并受控在该平台下，后续所有相关的移动通信业务都接续至移动业务互联网关，并转接到USB Key所连接的互联网应用客户端。

本发明中，所述相关的移动通信业务是指语音通话业务、视频通话业务或短信业务。

本发明中，所述互联网应用客户端是指能够实现语音通话、视频通话或短信收发的终端设备。

本发明中，互联网应用客户端通过USB Key实现在移动通信网络中的登记和接入过程包括：互联网应用客户端首先通过USB Key发起身份认证请求并通过认证，认证服务器接着向移动业务互联网关发起接入请求，移动业务网关进行互联网侧的接入请求与移动网侧通信信令之间的转换和适配，从而实现互联网客户端在移动网络中的用户位置登记操作；具体的接入和登记过程包括：

(1)互联网应用客户端向接入服务器发起接入网络的请求；

(2)接入服务器接受请求同时将自己的证书等信息发给互联网应用客户端，并要求互联网应用客户端进行身份认证；

(3)互联网应用客户端检查服务器的身份合法性，向服务器发起认证请求并提交自己的证书；

(4)接入服务器向认证服务器转发用户认证请求；

(5)认证服务器对用户进行认证并返回认证结果；

(6)接入服务器向互联网应用客户端返回用户身份认证结果；

(7)认证通过后，接入服务器向移动业务网关发起用户接入网络请求；

(8)移动业务网关以与用户ID对应的SIM卡名义，向HLR发起位置登记操作；

(9)HLR归属位置寄存器返回位置登记响应；

(10)移动业务网关收到HLR的响应并回复给接入服务器；

(11)接入服务器给互联网应用客户端返回接入响应。

本发明中，互联网应用客户端的USBKey在移动网络中的呼叫接续方法是：移动业务互联网关作为虚拟VLR是USB Key对应的虚拟SIM卡的拜访地登记平台，在呼叫接续过程中，所有对虚拟SIM卡的呼叫都会自动接续到移动业务互联网关；移动业务互联网关再将呼叫通过互联网转接到用户的互联网应用客户端，从而实现客户端的语音呼叫接续功能；

其中，互联网应用客户端作为被叫时的呼叫流程为：

(1)主叫移动终端发起呼叫请求；

(2)主叫移动交换机根据被叫用户的虚拟SIM卡号码，向被叫HLR归属位置寄存器发送路由查询消息，寻找被叫拜访地；

(3)HLR根据被叫用户的虚拟SIM卡号码登记的位置，要求移动业务网关分配MSRN动态漫游号以便做呼叫接续；

(4)移动业务网关对被叫号码进行鉴权并分配MSRN动态漫游号；

(5)HLR归属位置寄存器将被叫路由信息返回给主叫移动交换机，作话路接续寻址之用；

(6)主叫MSC移动交换机把呼叫接续到移动业务网关；

(7)移动业务网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，通过互联网进行呼叫接续；

(8)互联网应用客户端收到呼叫请求并应答；

(9)双方进入通话状态。

本发明中，互联网应用客户端USB Key在移动网络中的短信应用方法是：在短信业务实现过程中，所有对虚拟SIM卡的短信都会自动转移到移动业务互联网关；移动业务互联网关再将短信通过互联网转接到用户的互联网应用客户端，从而实现互联网应用客户端与移动网络之间的短信互通功能；

其中，短信息接收流程包括：

(1)短消息中心根据被叫用户的虚拟SIM卡号码，向被叫HLR归属位置寄存器发送短信路由查询消息，寻找被叫拜访地；

(2)HLR根据被叫虚拟SIM卡号码登记的位置，将移动业务网关平台地址返回给短消息中心；

(3)短消息中心向移动业务网关发送短消息；

(4)移动业务网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，并将短消息通过互联网转发给互联网应用客户端；

(5)互联网应用客户端返回短消息接收报告；

(6)移动业务网关向短信中心返回短消息状态报告。

本发明的有益效果在于：

本发明大大拓展了移动通信终端的概念，在本发明中，移动终端设备不仅仅局限于手机而已，实际上，只要是能够接入互联网的带有USB接口的任何电子设备，都可能成为应用于本发明的终端设备。例如，台式电脑、移动PC、笔记本电脑、平板电脑，只要具备显示屏及耳麦，就能实现视频通话。即便没有显示设备，只要是能连接互联网且具备耳麦等基本通话设备的电子设备，就能用于语音通话；甚至就算没有耳麦等通话设备，只要有显示装置就能实现短信接收，如配上输入装置就能实现短信互通。如有必要，本发明的应用甚至可以拓展至电视、冰箱等家用电器上。

本发明将移动通信的应用领域拓展至极致，在当今互联网技术发达的应用环境中，用户只需携带USB Key就能随时随地能够实现移动通信。

附图说明

图1为客户端通过USB Key实现在移动网络中的登记和接入过程；

图2为客户端USBKey在移动网络中的呼叫接续应用；

图3为客户端USBKey在移动网络中的短信应用。

具体实施方式

本发明是对现有的移动一机多号业务系统及其应用技术(发明专利号：200610155100.7)的应用扩展。本发明的目的，是通过在移动网络中引入USB Key的认证机制和移动业务互联网关，将USB Key作为虚拟SIM卡与用户号码一一对应(可以将手机号码作为用户名)。在提高互联网服务安全性的同时，通过移动业务互联网关为互联网用户提供移动业务和应用服务。

移动一机多号业务系统及其应用技术：

基于宿主MSC/VLR(移动交换机/拜访位置寄存器)和虚拟位置登记技术的移动一机多号业务系统及其应用技术，实现了一机多号业务中副号码的语音和短信业务。通过宿主MSC/VLR技术，所有一机多号业务用户的副号码都注册登记且永久驻留在移动一机多号业务平台。移动一机多号业务平台相当于这些副号码的拜访地MSC/VLR，从网络上看该副号码始终是开机并受控在该平台下。移动网络在对副号码作用户路由信息查询并发起呼叫或发送短信时，所有与该副号码相关的语音呼叫和短信都会实时转接到本业务平台，再由业务平台实现向用户真实手机号码的语音和短信业务转接。

USB Key身份认证技术

USB KEY是结合了现代密码学技术、智能卡技术和USB技术的新一代身份认证产品，是一种的秘密数据存储设备，它具有以下特点：

1、双因子认证

每一个USB Key都具有硬件PIN码保护，PIN码和硬件构成了用户使用USB Key的两个必要因素，即所谓“双因子认证”。用户只有同时取得了USB Key和用户PIN码，才可以登录网上银行系统。即使用户的PIN码被泄漏，只要用户持有的USB Key不被盗取，合法用户的身份就不会被仿冒；如果用户的USB Key遗失，拾到者由于不知道用户PIN码，也无法仿冒合法用户的身份。

2、带有安全存储空间

USB Key具有8K-64K的安全数据存储空间，可以存储数字证书、用户密钥等秘密数据，对该存储空间的读写操作必须通过程序实现，用户无法直接读取，其中用户私钥是不可导出的，杜绝了复制用户数字证书或身份信息的可能性。

3、硬件实现加密算法

USB Key内置CPU或智能卡芯片，可以实现PKI体系中使用的数据摘要、数据加解密和签名的各种算法，加解密运算在USB Key内进行，保证了用户密钥不会出现在计算机内存中，从而杜绝了用户密钥被黑客截取的可能性。支持RSA，DES，SSF33和3DES算法。

4、便于携带，安全可靠

如拇指般大的USB Key非常方便随身携带，并且密钥和证书不可导出，Key的硬件不可复制，更显安全可靠。

基于冲击-响应的双因子认证方式：

当需要在网络上验证用户身份时，先由客户端向服务器发出一个验证请求。服务器接到此请求后生成一个随机数并通过网络传输给客户端(此为冲击)。客户端将收到的随机数通过USB接口提供给USB Key，由USB Key使用该随机数与存储在USB Key中的密钥进行MD5-HMAC运算并得到一个结果作为认证证据传给服务器(此为响应)。与此同时，服务器也使用该随机数与存储在服务器数据库中的该客户密钥进行MD5-HMAC运算，如果服务器的运算结果与客户端传回的响应结果相同，则认为客户端是一个合法用户。密钥运算分别在USB Key硬件和服务器中运行，不出现在客户端内存中，也不在网络上传输，由于MD5-HMAC算法是一个不可逆的算法，就是说知道密钥和运算用随机数就可以得到运算结果，而知道随机数和运算结果却无法计算出密钥，从而保护了密钥的安全，也就保护了用户身份的安全。

基于数字证书的认证方式：

随着PKI技术日趋成熟，许多应用中开始使用数字证书进行身份认证与数字加密。数字证书是由权威公正的第三方机构即CA中心签发的，以数字证书为核心的加密技术，可以对网络上传输的信息进行加密和解密、数字签名和签名验证，确保网上传递信息的机密性、完整性，以及交易实体身份的真实性，签名信息的不可否认性，从而保障网络应用的安全性。PKI即公共密钥体系，即利用一对互相匹配的密钥进行加密、解密。每个用户拥有一个仅为本人所掌握的私有密钥(私钥)，用它进行解密和签名；同时拥有一个公开密钥(公钥)用于文件发送者加密和接收者验证签名。当发送一份保密文件时，发送方使用接收方的公钥对数据加密，而接收方则使用自己的私钥解密，这样，信息就可以安全无误地到达目的地了，即使被第三方截获，由于没有相应的私钥，也无法进行解密。用户也可以采用自己的私钥对信息进行加密，接收者用发送者的公钥解密，由于私钥仅为用户本人所有，所以就能够确认该信息确实是由该用户发送的，此过程称之为数字签名。USB Key作为数字证书的存储介质，可以保证数字证书不被复制，并可以实现所有数字证书的功能。

下面通过具体实施方式对本发明的实现过程进行阐释。

1、客户端通过USB Key实现在移动网络中的登记和接入过程

互联网应用客户端，首先需要通过USB Key发起身份认证请求并通过认证，认证服务器接着向移动业务互联网关发起接入请求，移动业务网关进行互联网侧的接入请求与移动网侧通信信令之间的转换和适配，从而实现互联网客户端在移动网络中的用户位置登记操作。

由于运营商分配的USB Key与用户的SIM卡一一对应(可以将手机号码作为用户名)，所以移动业务互联网关相当于USB Key对应的SIM卡的拜访地MSC/VLR(移动交换机/拜访位置寄存器)。从移动网络上看，该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终是开机并受控在该平台下，后续所有相关的语音、短信等移动通信业务都会接续移动业务互联网关，并转接到互联网应用客户端。

接入和登记过程(如图1)：

1.客户端向接入服务器发起接入网络的请求；

2.接入服务器接受请求同时将自己的证书等信息发给客户端，并要求客户端进行身份认证；

3.客户端检查服务器的身份合法性，向服务器发起认证请求并提交自己的证书；

4.接入服务器向认证服务器转发用户认证请求；

5.认证服务器对用户进行认证并返回认证结果；

6.接入服务器向客户端返回用户身份认证结果；

7.认证通过后，接入服务器向移动业务网关发起用户接入网络请求；

8.移动业务网关以与用户ID对应的SIM卡名义，向HLR发起位置登记操作；

9.HLR归属位置寄存器返回位置登记响应；

10.移动业务网关收到HLR的响应并回复给接入服务器；

11.接入服务器给客户端返回接入响应。

2、客户端USBKey在移动网络中的呼叫接续应用

由于移动业务网关作为虚拟VLR(拜访位置寄存器)，是USB Key对应的SIM卡的拜访地登记平台。从移动网络上看，该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终是开机并在该平台的管理下的。所以在呼叫接续过程中，所有对虚拟SIM卡的呼叫都会自动接续到移动业务网关；网关再将呼叫通过互联网转接到用户的客户端，从而实现客户端的语音呼叫接续功能。

客户端作被叫时的呼叫流程：(如图2)

呼叫接续过程：

1.主叫移动终端发起呼叫请求；

2.主叫移动交换机根据被叫号码(虚拟SIM卡号码)，向被叫HLR归属位置寄存器发送路由查询消息，寻找被叫拜访地；

3.HLR根据被叫号码(虚拟SIM卡号码)登记的位置，要求移动业务网关分配MSRN动态漫游号以便做呼叫接续；

4.移动业务网关对被叫号码进行鉴权并分配MSRN动态漫游号；

5.HLR归属位置寄存器将被叫路由信息返回给主叫移动交换机，作话路接续寻址之用；

6.主叫MSC移动交换机把呼叫接续到移动业务网关；

7.移动业务网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，通过互联网进行呼叫接续；

8.客户端收到呼叫请求并应答；

9.双方进入通话状态。

3、客户端USBKey在移动网络中的短信应用

由于移动业务网关作为虚拟VLR(拜访位置寄存器)，是USB Key对应的SIM卡的拜访地登记平台。从移动网络上看，该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终是开机并在该平台的管理下的。

所以在短信业务实现过程中，所有对虚拟SIM卡的短信都会自动转移到移动业务网关；网关再将短信通过互联网转接到用户的客户端，从而实现客户端与移动网络之间的短信互通功能。

短信息接收流程(如图3)：

1.短消息中心根据被叫号码(虚拟SIM卡号码)，向被叫HLR归属位置寄存器发送短信路由查询消息，寻找被叫拜访地；

2.HLR根据被叫号码(虚拟SIM卡号码)登记的位置，将移动业务网关平台地址返回给短消息中心；

3.短消息中心向移动业务网关发送短消息；

4.移动业务网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，并将短消息通过互联网转发给客户端；

5.客户端返回短消息接收报告；

6.移动业务网关向短信中心返回短消息状态报告。

以上所述仅为本发明的较佳实施案例，并非用来限定本发明的实施方案；凡是依本发明所作的等效变化和修改，都被本发明技术所涵盖。

Claims (4)

1.一种以USB作为虚拟SIM卡的移动业务管理方法，其特征在于，是将USB Key与用户的手机号码进行唯一性匹配，使USB Key成为虚拟SIM卡；在将USB Key通过USB接口连接至一个能够接续移动业务互联网关的互联网应用客户端后，移动业务互联网关作为该USB Key对应的虚拟SIM卡的拜访地登记平台；该USB Key作为一个虚拟SIM卡始终处于开机状态并受控在该平台下，后续所有相关的移动通信业务都接续至移动业务互联网关，并转接到USB Key所连接的互联网应用客户端；所述相关的移动通信业务是指语音通话业务、视频通话业务或短信业务；所述互联网应用客户端是指能够实现语音通话、视频通话或短信收发的终端设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，互联网应用客户端通过USB Key实现在移动通信网络中的登记和接入过程包括：互联网应用客户端首先通过USB Key发起身份认证请求并通过认证，认证服务器接着向移动业务互联网关发起接入请求，移动业务互联网关进行互联网侧的接入请求与移动网侧通信信令之间的转换和适配，从而实现互联网客户端在移动网络中的用户位置登记操作；具体的接入和登记过程包括：

(1)互联网应用客户端向接入服务器发起接入网络的请求；

(2)接入服务器接受请求同时将自己的证书等信息发给互联网应用客户端，并要求互联网应用客户端进行身份认证；

(3)互联网应用客户端检查服务器的身份合法性，向服务器发起认证请求并提交自己的证书；

(4)接入服务器向认证服务器转发用户认证请求；

(5)认证服务器对用户进行认证并返回认证结果；

(6)接入服务器向互联网应用客户端返回用户身份认证结果；

(7)认证通过后，接入服务器向移动业务互联网关发起用户接入网络请求；

(8)移动业务互联网关以与用户ID对应的SIM卡名义，向HLR发起位置登记操作；

(9)HLR归属位置寄存器返回位置登记响应；

(10)移动业务互联网关收到HLR的响应并回复给接入服务器；

(11)接入服务器给互联网应用客户端返回接入响应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，互联网应用客户端的USBKey在移动网络中的呼叫接续方法是：移动业务互联网关作为虚拟VLR是USB Key对应的虚拟SIM卡的拜访地登记平台，在呼叫接续过程中，所有对虚拟SIM卡的呼叫都会自动接续到移动业务互联网关；移动业务互联网关再将呼叫通过互联网转接到用户的互联网应用客户端，从而实现客户端的语音呼叫接续功能；

其中，互联网应用客户端作为被叫时的呼叫流程为：

(1)主叫移动终端发起呼叫请求；

(2)主叫移动交换机根据被叫用户的虚拟SIM卡号码，向被叫HLR归属位置寄存器发送路由查询消息，寻找被叫拜访地；

(3)HLR根据被叫用户的虚拟SIM卡号码登记的位置，要求移动业务互联网关分配MSRN动态漫游号以便做呼叫接续；

(4)移动业务互联网关对被叫号码进行鉴权并分配MSRN动态漫游号；

(5)HLR归属位置寄存器将被叫路由信息返回给主叫移动交换机，作话路接续寻址之用；

(6)主叫MSC移动交换机把呼叫接续到移动业务互联网关；

(7)移动业务互联网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，通过互联网进行呼叫接续；

(8)互联网应用客户端收到呼叫请求并应答；

(9)双方进入通话状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，客户端USBKey在移动网络中的短信应用方法是：在短信业务实现过程中，所有对虚拟SIM卡的短信都会自动转移到移动业务互联网关；移动业务互联网关再将短信通过互联网转接到用户的互联网应用客户端，从而实现互联网应用客户端与移动网络之间的短信互通功能；

其中，短信息接收流程包括：

(1)短消息中心根据被叫用户的虚拟SIM卡号码，向被叫HLR归属位置寄存器发送短信路由查询消息，寻找被叫拜访地；

(2)HLR根据被叫虚拟SIM卡号码登记的位置，将移动业务互联网关平台地址返回给短消息中心；

(3)短消息中心向移动业务互联网关发送短消息；

(4)移动业务互联网关查询数据库并得到与虚拟SIM卡对应的客户端地址，并将短消息通过互联网转发给互联网应用客户端；

(5)互联网应用客户端返回短消息接收报告；

(6)移动业务互联网关向短信中心返回短消息状态报告。