CN103702328A - Uim卡接入epc网络的认证方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UIM卡接入EPC网络的认证方法及系统，涉及通信技术领域。在该认证方法中，认证设备收到终端消息后，向HSS发送认证信息请求；HSS根据用户是否为2G UIM卡用户，确定是否与HLR/AC交互，生成认证向量，发送给认证设备；认证设备向终端发送认证请求消息；终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡，通过不同指令与UIM卡交互获取参数并生成RES参数后返回给认证设备；认证设备将RES与从HSS获取的XRES参数对比，判断用户是否通过认证并允许接入网络。通过该方法，可以实现2G、3G UIM卡用户不换卡使用LTE/eHRPD网络服务。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种UIM（User IdentityModel，用户识别模块）卡接入EPC（Evolved Packet Core，演进的分组核心）网络的认证方法和系统。
背景技术
当CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）网络运营商网络向LTE（Long Term Evolution,长期演进）和eHRPD(Evolved High Rate Packet Data，演进的高速分组数据)网络演进时，原有2G（2nd Generation，第2代）或3G（3rdGeneration，第3代）的用户若要继续使用LTE/eHRPD网络的服务，需要到运营商处将原有的CDMA网络2G或3G的UIM卡更换为USIM卡。此问题一方面会给用户带来不便，另一方面也会减慢运营商将2G、3G用户向LTE用户迁移，实现CDMA网络向LTE的快速过渡的过程。
如图1所示，对于接入EPC核心网的LTE网络和CDMA eHRPD网络，用户的认证数据都存储在HSS（Home Subscriber Server,归属用户服务器）设备11中，对于通过LTE网络接入的用户，由MME（Mobility Management Entity,移动管理实体）12与HSS11配合完成网络与用户间的认证和密钥协商（AKA）过程，对于通过eHRPD等非3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）网络接入的用户，由3GPP AAA（Authentication,Authorization,Accounting，认证、授权、计费）服务器13与HSS11配合完成网络与用户间的AKA过程。
前期CDMA网络在从2G的1X网络向3G的EVDO（Evolution、Data Only，演进数据）网络演进时，通过终端和网络侧的适配，实现了2G用户可以不换卡使用3G的EVDO网络。
图2所示为EVDO网络的架构示意图，对于3G UIM卡用户，用户的HRPD接入认证数据同时存储在接入终端21的UIM卡及AN-AAA22中，由AN-AAA设备22采用基于MD5算法的CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol，询问握手认证协议）协议完成用户接入认证，当用户为2G UIM卡用户时，卡内不存在HRPD接入认证数据，由AN-AAA22与HLR（Home LocationRegister，归属位置寄存器）/AC（Access Controller，接入控制器）设备23交互，利用UIM卡及HLR/AC23中的1X接入认证数据以及CAVE算法，采用基于CAVE算法的CHAP协议完成对用户的接入认证。
由于UIM卡与LTE/eHRPD网络所用的认证算法及参数不同，目前来说，2G、3G用户的UIM卡如何接入LTE/eHRPD网络进行认证，是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
本发明的一个目的是提供一种用于UIM卡接入EPC网络的认证的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种UIM卡接入EPC网络的认证方法，包括：EPC核心网认证设备收到终端接入请求；认证设备向HSS发送认证信息请求，携带用户标识；HSS根据用户签约信息判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户；如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；HSS将生成的EPC认证向量发送给认证设备；认证设备向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN参数；认证设备接收来自终端的RES参数，RES参数由终端响应于认证请求消息、根据UIM卡内的预定标识位判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡、为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K、根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证并生成；认证设备对比来自终端的RES参数和EPC认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过。
可选地，为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K包括：如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IP Authentication（计算IP认证）指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K；如果该卡为2GUIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key（生成密钥）指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K。
可选地，用户标识为IMSI。
可选地，终端为LTE终端，认证设备为MME设备。
可选地，终端为eHRPD终端，认证设备为3GPP AAA服务器设备。
根据本发明的另一方面，提供一种UIM卡接入EPC网络的认证系统，包括：认证设备，用于接收终端接入请求；向HSS发送认证信息请求，携带用户标识；接收来自HSS的EPC认证向量；向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN参数；接收来自终端的RES参数，RES参数由终端响应于认证请求消息、根据UIM卡内的预定标识位判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡、为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K、根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证并生成；对比来自终端的RES参数和EPC认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过；HSS，用于接收来自认证设备的认证信息请求，根据用户签约信息判断用户为2GUIM卡用户还是3G UIM卡用户；如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；将生成的EPC认证向量发送给认证设备。
可选地，该系统还包括：HLR/AC设备，用于完成与HSS设备的交互，接收HSS设备的请求消息，并提供HSS设备所需的参数。
可选地，该系统还包括：终端，用于发送终端接入请求；在收到来自认证设备认证请求消息时，根据UIM卡内的预定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡；如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IP Authentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUNCAVE指令和生成密钥指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备。
可选地，用户标识为IMSI。
可选地，终端为LTE终端，认证设备为MME设备。
可选地，终端为eHRPD终端，认证设备为3GPP AAA服务器设备。
本发明的一个优点在于，将用户认证数据导入HSS设备中，当用户利用2G、3G UIM卡通过LTE或eHRPD终端接入EPC核心网时，由HSS（3G UIM卡时）或HSS与HLR/AC设备交互（2G UIM卡时），完成网络与用户的AKA认证及密钥协商流程，能够实现2G、3G UIM卡用户不换卡使用LTE/eHRPD网络服务。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1为现有技术中的LTE、eHRPD无线网接入EPC核心网的架构示意图。
图2为现有技术中的2G或3G UIM卡接入CDMA HRPD网络的架构示意图。
图3为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法一个实施例的示意图。
图4A-4B为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。
图5为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法再一个实施例的示意图。
图6为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法又一个实施例的示意图。
图7为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法又一个实施例的示意图。
图8为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法又一个实施例的示意图。
图9为本发明UIM卡接入EPC网络的认证系统一个实施例的示意图。
图10为本发明UIM卡接入EPC网络的认证统另一实施例的示意图。
图11为本发明UIM卡接入EPC网络的认证统又一实施例的示意图。
图12为本发明UIM卡接入EPC网络的认证统再一实施例的示意图。
图13为LTE/EPC认证向量生成方法例子示意图。
图14为RES、CK、IK参数的生成方式例子示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图3为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法一个实施例的示意图。
如图3所示，步骤301中，EPC核心网认证设备（MME或3GPPAAA服务器）收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求。
步骤302中，认证设备确认需要对用户进行认证，向HSS发送认证信息请求，消息中携带用户标识，如IMSI（International MobileSubscriber Identification Number，国际移动用户识别码）等参数。
步骤303中，HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户,并做不同的处理。
步骤304中，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤305中，如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR/AC设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤306中，HSS将生成的认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）发送给认证设备。
步骤307中，认证设备向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数。
步骤308中，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2GUIM卡还是3G UIM卡，并做不同的处理。
步骤309中，如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IPAuthentication指令与UIM卡交互获取参数,并生成RES参数。
步骤310中，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE（运行CAVE）指令和Generate Key（生成密钥）指令与UIM卡交互获取参数，并生成RES参数；
步骤311中，终端向认证设备发送RES参数。
步骤312中，认证设备对比收到的RES参数和XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
基于本发明上述实施例提供的UIM卡接入EPC网络的认证方法，通过EPC核心网认证设备收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求后，认证设备确认需要对用户进行认证，向HSS发送认证信息请求，携带用户的标识，如IMSI等参数；HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户,并做不同的处理；如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；HSS将生成的认证向量发送给认证设备；认证设备向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN；终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡，并做不同的处理；如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IP Authentication指令与UIM卡交互获取参数,并生成RES参数；如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key指令与UIM卡交互获取参数，并生成RES参数；终端向认证设备发送RES参数；认证设备对比收到的RES参数和XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络，从而实现UIM卡接入EPC网络的认证。
在一个实施例中，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）的一个具体构造方法如下：
设置CHAP-ID为SQN参数的低8比特，或设置为一个固定参数，与终端侧保持一致即可；令CHAP-SS等于HSS中存储的用户HRPD-AA-SS（HRPD接入认证共享密钥）参数；令CHAP-Challenge（CHAP挑战）等于HSS随机生成的RAND参数；HSS利用下述公式生成CHAP-Response（CHAP响应）参数：
CHAP-Response=MD5(CHAP-ID||CHAP-SS‖CHAP-Challenge)
（1）
令K等于CHAP-Response；HSS使用图13所示的3GPPLTE/EPC网络标准方法生成认证向量AV=（KASME、RAND、AUTN、XRES）：
S=FC‖P0‖L0‖P1‖L1
其中：
FC=0x10,
P0=SN id,
L0=SN id的长度(i.e.0x000x03),SN id包含了MCC和MNC；
P1=SQN AK;
L1=length of SQNAK(i.e.0x000x06);
AUTN:=SQN AK‖AMF‖MAC;
KASME=HMAC-SHA-256(CK||IK,S)
AV:=RAND‖XRES‖KASME‖AUTN。
根据本发明的一个实施例，终端与UIM卡交互获取参数,并生成RES参数认证向量的具体方法如下：
终端设置CHAP-ID为SQN的低8比特，或设置为一个固定参数，与HSS设备保持一致即可，其中SQN从认证设备发送过来的AUTN参数中获取；
令CHAP-Challenge等于从认证设备中获取的RAND参数；
终端向UIM卡发送Compute IP Authentication指令，输入参数为CHAP-Challenge、CHAP-ID；
UIM卡利用CHAP-Challenge、CHAP-ID及UIM卡存储的HRPD-AA-SS参数及MD5算法，计算得到CHAP-Response参数，并返回给终端；
终端令K等于CHAP-Response；
终端利用3GPP LTE/EPC网络标准流程，完成对网络的认证，并生成RES参数，此流程与标准流程的区别在这里将所有在USIM卡内完成的处理都在手机中完成，简要说明如下：
首先终端完成对AUTN参数的验证，包括两部分，一部分是对AUTN的验证，一部分是对AUTN中AMF域的“separation bit”的验证。USIM（Universal Subscriber Identity Module，全球用户识别卡）卡首先对网络进行认证，通过AUTN中的
和AMF字段，利用上述方法计算得到的参数K和终端存储的f1函数，计算XMAC-A，并和AUTN中的MAC字段进行比较，如果相同，则对网络的认证通过；同时验证AMF域中的分离位（Separation Bit）是否为1。
完成对网络的认证后，终端利用图14所示方式计算响应参数RES，以及CK、IK。图中所示的f1、f2、f3、f4、f5为终端上存储的密码算法，在标准的LTE/EPC网络中，这些算法存储在USIM卡中。
USIM使用图13所示方法，利用密钥推导函数，用CK、IK、SN id参数计算得到密钥KASME。
图4A-4B为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。
如图4A-4B所示，步骤401中，EPC核心网认证设备EPC认证设备（MME或3GPP AAA服务器）收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求。
步骤402a-402b中，认证设备确认需要对用户进行认证，并向HSS发送认证信息请求，消息中携带用户标识，如IMSI等参数。
步骤403中，HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，如果是3G UIM卡用户，继续步骤404，如果是2G UIM卡用户，继续步骤405a。
步骤404中，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤405a中，如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR/AC设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），HSS与HLR/AC的交互流程及认证向量的具体构造方法如下：
405b、HSS设备向HLR/AC设备发送AUTHREQ认证请求消息，消息中携带IMSI、ESN、COUNT参数，其中COUNT参数为0，SYSACCTYPE系统接入类型参数设置为Flash Request（闪动请求）；
405c、HLR/AC设备向HSS设备发送authreq认证响应消息，消息中携带RAND1和AUTHU1参数；
405d、HSS设备利用RANDU1参数和用户MIN2号码中的最低8比特串成RAND1参数，即RAND1=RANDU1‖MIN2最低8比特，并令AUTHR1参数等于AUTHU1参数；
405e、HSS设备向HLR/AC设备发送AUTHREQ认证请求消息，消息中携带RAND1、AUTHR1、COUNT参数，其中COUNT参数为0，SYSACCTYPE系统接入类型参数设置为Page Response（寻呼响应）；
405f、HLR/AC设备向HSS设备发送authreq认证响应消息，消息中携带信令消息加密密钥SMEKEY1参数和CDMA公共长码扰码CDMAPLCM1参数；
405g、HSS设备利用SMEKEY1、CDMAPLCM1和AUTHR1参数串成KEYSN1参数，即KEYSN1=SMEKEY1||CDMAPLCM1||AUTHR1；
405h、HSS设备向HLR/AC设备发送AUTHREQ认证请求消息，消息中携带IMSI、ESN、COUNT参数，其中COUNT参数为0，SYSACCTYPE系统接入类型参数设置为Flash Request（闪动请求）；
405i、HLR/AC设备向HSS设备发送authreq认证响应消息，消息中携带RAND2和AUTHU2参数；
405j、HSS设备利用RANDU2参数和用户MIN2号码中的最低8比特串成RAND2参数，即RAND2=RANDU2‖MIN2最低8比特，并令AUTHR2参数等于AUTHU2参数；
405k、HSS设备向HLR/AC设备发送AUTHREQ认证请求消息，消息中携带RAND2、AUTHR2、COUNT参数，其中COUNT参数为0，SYSACCTYPE系统接入类型参数设置为Page Response(寻呼响应)；
405l、HLR/AC设备向HSS设备发送authreq认证响应消息，消息中携带信令消息加密密钥SMEKEY2参数和CDMA公共长码扰码CDMAPLCM2参数；
405m、HSS设备利用SMEKEY2、CDMAPLCM2和AUTHR2参数串成KEYSN2参数，即KEYSN2=SMEKEY2||CDMAPLCM2||AUTHR2；
405n、HSS设备利用KEYSN1和KEYSN2生成K，令K等于KEYSN1和KEYSN2哈希值得最低128比特，即K=最低128比特(SHA-256(KEYSN1‖KEYSN2))；
405o、HSS生成一个长80比特的随机数RANDHSS，并另RAND=RANDU1||RANDU2||RANDHSS，HSS利用K和RAND，使用图13所示的3GPP LTE/EPC网络标准方法生成认证向量AV=（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤406中，HSS将生成的认证向量发送给认证设备。
步骤407中，认证设备向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数。
步骤408a-408e中，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为3G UIM卡，通过Compute IP Authentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并生成RES参数，具体如下：
408a、发现UIM卡位3G UIM卡，设置CHAP-ID为SQN参数的低8比特，或设置为一个固定参数，与网络侧保持一致即可，令CHAP-Challenge等于从网络下发的RAND参数；
408b、终端向UIM卡发送Compute IP Authentication指令，输入参数为CHAP-Challenge和CHAP-ID；
408c、UIM卡利用CHAP-Challenge、CHAP-ID及UIM卡存储的HRPD-AA-SS参数和MD5算法计算CHAP-Response；
408d、UIM卡向终端返回CHAP-Response参数；
408e、终端令K等于CHAP-Response，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并根据图14所示方法生成RES参数，详细说明参见上一实施例，此处不再赘述；
步骤409a-409m中，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并生成RES参数，具体如下：
409a、终端发现UIM卡为2G UIM卡，从认证设备发送的RAND参数中提取出RANDU1和RANDU2参数；
409b、终端利用RANDU1参数和用户MIN2号码中的最低8比特串成RAND1参数，即RAND1=RANDU1‖MIN2最低8比特；
409c、终端向UIM卡发送RUN CAVE指令，携带输入参数RAND1；
409d、UIM卡向终端返回响应，携带AUTHR1参数；
409e、终端向UIM卡发送Generate Key/PLCM指令，携带输入参数RAND1和AUTHR1；
409f、UIM卡向终端返回响应，携带SMEKEY1和CDMAPLCM1参数；
409g、终端利用RANDU2参数和用户MIN2号码中的最低8比特串成RAND2参数，即RAND2=RANDU2‖MIN2最低8比特；
409h、终端向UIM卡发送RUN CAVE指令，携带输入参数RAND2；
409i、UIM卡向终端返回响应，携带AUTHR2参数；
409j、终端向UIM卡发送Generate Key/PLCM指令，携带输入参数RAND2和AUTHR2；
409k、UIM卡向终端返回响应，携带SMEKEY2和CDMAPLCM2参数；
409l、终端令KEYSN1=SMEKEY1||CDMAPLCM1||AUTHR1，令KEYSN2=SMEKEY2||CDMAPLCM2||AUTHR2，令K=最低128比特(SHA-256(KEYSN1||KEYSN2))；
409m、终端根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并根据图14所示方法生成RES参数，详细说明参见上一实施例，此处不再赘述；
步骤410中，终端向认证设备发送认证响应消息，携带RES参数。
步骤411中，认证设备对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
图5为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。在该实施例中，终端为LTE终端，认证设备为MME设备，LTE终端及MME设备之间设有eNB设备，LTE终端与MME设备通过eNB设备进行信息交互。
如图5所示，步骤501，EPC核心网认证设备MME收到来自LTE终端或者其他设备转发的终端接入请求，其中携带用户标识。
步骤502，认证设备MME确认需要对用户进行认证。
步骤503，认证设备MME向HSS发送认证信息请求，消息中携带用户标识，如IMSI等参数。
步骤504，HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，如果是3G UIM卡用户，继续步骤505，如果是2G UIM卡用户，继续步骤506。
步骤505，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤506a，如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR/AC设备交互获取密钥参数（步骤506b），生成针对2G用户的EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）（步骤506c）。
步骤507，HSS通过认证信息应答将生成的认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）发送给认证设备MME。
步骤508，认证设备MME向LTE终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN、KSIASME等参数。
步骤509a，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为3GUIM卡，提取CHAP参数。
步骤509b，终端向UIM卡发送Compute IP Authentication指令，输入参数为CHAP-Challenge和CHAP-ID。
步骤509c，UIM卡利用CHAP-Challenge、CHAP-ID及UIM卡存储的HRPD-AA-SS参数和MD5算法计算CHAP-Response。
步骤509d，UIM卡通过Compute IP Authentication指令响应向终端返回CHAP-Response参数。
步骤509e，终端令K等于CHAP-Response，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并生成RES参数。
步骤510a，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2GUIM卡。
步骤510b，终端向UIM卡发送RUN CAVE指令，携带输入参数RAND；
步骤510c，UIM卡向终端返回响应，携带AUTHR参数；
步骤510d，终端向UIM卡发送Generate Key/PLCM指令，携带输入参数RAND和AUTHR；
步骤510e，UIM卡向终端返回响应，携带SMEKEY和CDMAPLCM参数；
步骤510f，终端生成RES参数，详细说明参见上一实施例，此处不再赘述。
步骤511，LTE终端向认证设备MME发送认证响应消息，携带RES参数。
步骤512，认证设备对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
图6为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。在该实施例，终端为eHRPD终端，认证设备为3GPP AAA服务器，eHRPD终端及3GPP AAA服务器之间设有HRPD BTS、eAN/ePCF、HSGW和3GPP2AAA Proxy设备，eHRPD终端与3GPPAAA服务器设备通过HRPD BTS、eAN/ePCF、HSGW和3GPP2AAA Proxy设备进行信息交互。
如图6所示，步骤601，EPC核心网认证设备3GPP AAA服务器收到来自eHRPD终端或者其他设备转发的终端接入请求，其中携带用户标识。
步骤602，认证设备3GPP AAA服务器确认需要对用户进行认证。
步骤603，认证设备3GPP AAA服务器向HSS发送认证信息请求，消息中携带用户标识，如IMSI等参数。
步骤604，HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，如果是3G UIM卡用户，继续步骤605，如果是2G UIM卡用户，继续步骤606。
步骤605，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤606a，如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR/AC设备交互获取密钥参数（步骤606b），生成针对2G用户的EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）（步骤606c）。
步骤607，HSS通过认证信息应答将生成的认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）发送给认证设备3GPP AAA服务器。
步骤608，认证设备3GPP AAA服务器向eHRPD终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN、KSIASME等参数。
步骤609a，eHRPD终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为3G UIM卡，提取CHAP参数。
步骤609b，eHRPD终端向UIM卡发送Compute IPAuthentication指令，输入参数为CHAP-Challenge和CHAP-ID。
步骤609c，UIM卡利用CHAP-Challenge、CHAP-ID及UIM卡存储的HRPD-AA-SS参数和MD5算法计算CHAP-Response。
步骤609d，UIM卡通过Compute IP Authentication指令响应向终端返回CHAP-Response参数。
步骤609e，eHRPD终端令K等于CHAP-Response，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并生成RES参数。
步骤610a，eHRPD终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡。
步骤610b，终端向UIM卡发送RUN CAVE指令，携带输入参数RAND；
步骤610c，UIM卡向终端返回响应，携带AUTHR参数；
步骤610d，终端向UIM卡发送Generate Key/PLCM指令，携带输入参数RAND和AUTHR；
步骤610e，UIM卡向终端返回响应，携带SMEKEY和CDMAPLCM参数；
步骤610f，终端生成RES参数，详细说明参见上一实施例，此处不再赘述。
步骤611，eHRPD终端向认证设备3GPP AAA服务器发送认证响应消息，携带RES参数。
步骤612，认证设备对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
图7为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。
如图7所示，步骤701，EPC核心网认证设备MME收到来自终端ME的NAS消息，其中携带用户标识IMSI。
步骤702，认证设备MME确认需要对用户进行认证。
步骤703，认证设备MME向HSS发送认证信息请求，消息中携带IMSI、SN ID、Network Type（网络类型））等参数。
步骤704，HSS根据用户签约信息，判断用户为3G UIM卡用户，生成针对3G UIM卡用户的EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤705，HSS通过认证信息应答将生成的认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）发送给认证设备MME。
步骤706，认证设备MME向ME发送认证请求消息，携带RAND、AUTN、KSIASME等参数。
步骤707，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为3GUIM卡，提取CHAP参数。
步骤708，终端向UIM卡发送Compute IP Authentication指令，输入参数为CHAP-Challenge和CHAP-ID。
步骤709，UIM卡利用CHAP-Challenge、CHAP-ID及UIM卡存储的HRPD-AA-SS参数和MD5算法计算CHAP-Response。
步骤710，UIM卡通过Compute IP Authentication指令响应向终端返回CHAP-Response参数。
步骤711，终端令K等于CHAP-Response，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，并生成RES参数。
步骤712，终端向认证设备MME发送认证响应消息，携带RES参数。
步骤713，认证设备MME对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
图8为本发明UIM卡接入EPC网络的认证方法另一个实施例的示意图。
如图8所示，步骤801，EPC核心网认证设备MME收到来自终端ME的NAS消息，其中携带用户标识IMSI。
步骤802，认证设备MME确认需要对用户进行认证。
步骤803，认证设备MME向HSS发送认证信息请求，消息中携带用户标识IMSI、SN ID、网络类型（Network Type）等参数。
步骤804，HSS根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户。
步骤805，HSS与HLR/AC设备交互获取密钥参数。
步骤806，生成针对2G用户的EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）。
步骤807，HSS通过认证信息应答将生成的认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）发送给认证设备MME。
步骤808，认证设备MME向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN、KSIASME等参数。
步骤809，终端根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2GUIM卡。
步骤810，终端向UIM卡发送RUN CAVE指令，携带输入参数RAND；
步骤811，UIM卡向终端返回RUN CAVE指令响应，携带AUTHR参数；
步骤812，终端向UIM卡发送Generate Key/PLCM指令，携带输入参数RAND和AUTHR；
步骤813，UIM卡向终端返回Generate Key/PLCM指令响应，携带SMEKEY和CDMAPLCM参数；
步骤814，终端生成RES参数。
步骤815，终端向认证设备MME发送认证响应消息，携带RES参数。
步骤816，认证设备对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络。
图9为本发明UIM卡接入EPC网络的认证系统一个实施例的示意图。如图9所示，UIM卡接入EPC网络的认证系统包括：
终端901，用于在收到认证设备发送的认证请求消息时，根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡，并做不同的处理；如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IPAuthentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备；
认证设备902，用于在收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求，确认需要对用户进行认证时，向HSS发送认证信息请求，携带用户的标识，如IMSI等参数；用于在收到HSS发送的认证向量时，向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数；用于在收到终端发送的RES参数时，对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络；
HSS设备903，用于在收到认证设备的认证信息请求消息时，根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，并做不同的处理，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），并将生成的认证向量发送给认证设备；
HLR/AC设备904，用于完成与HSS设备的交互，接收HSS设备的请求消息，并提供HSS设备所需的参数。
图10为本发明UIM卡接入EPC网络的认证统另一实施例的示意图。如图10所示，UIM卡接入EPC网络的认证系统包括：
终端1001，用于在收到认证设备发送的认证请求消息时，根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为3G UIM卡，终端通过ComputeIP Authentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备；
认证设备1002，用于在收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求，确认需要对用户进行认证时，向HSS发送认证信息请求，携带用户的标识，如IMSI等参数；用于在收到HSS发送的认证向量时，向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数；用于在收到终端发送的RES参数时，对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络；
HSS设备1003，用于在收到认证设备的认证信息请求消息时，根据用户签约信息，判断用户为3G UIM卡用户，利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），并将生成的认证向量发送给认证设备；
图11为本发明认证统另一实施例的示意图。如图10所示，UIM卡接入EPC网络的认证系统包括：
LTE终端1101，用于在收到MME设备发送的认证请求消息时，根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡，并做不同的处理；如果该卡为3G UIM卡，终端通过Compute IPAuthentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给MME设备，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给MME设备；
MME设备1102，用于在收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求，确认需要对用户进行认证时，向HSS发送认证信息请求，携带用户的标识，如IMSI等参数；用于在收到HSS发送的认证向量时，向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数；用于在收到终端发送的RES参数时，对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络；
HSS设备1103，用于在收到MME设备的认证信息请求消息时，根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，并做不同的处理，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），并将生成的认证向量发送给MME设备；
HLR/AC设备1104，用于完成与HSS设备的交互，接收HSS设备的请求消息，并提供HSS设备所需的参数。
图12为本发明认证统另一实施例的示意图。
eHRPD终端1201，用于在收到网络转发的来自3GPP AAA服务器设备的认证请求消息时，根据UIM卡内的特定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡，并做不同的处理；如果该卡为3GUIM卡，终端通过Compute IP Authentication指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并通过网络转发给3GPP AAA服务器设备，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和Generate Key指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并通过网络转发给3GPP AAA服务器设备；
3GPP AAA服务器设备1202，用于在收到来自终端或者其他设备转发的终端接入请求，确认需要对用户进行认证时，向HSS发送认证信息请求，携带用户的标识，如IMSI等参数；用于在收到HSS发送的认证向量时，向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN等参数；用于在收到终端发送的RES参数时，对比收到的RES参数和认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过，否则拒绝用户接入网络；
HSS设备1203，用于在收到3GPP AAA服务器设备的认证信息请求消息时，根据用户签约信息，判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户，并做不同的处理，如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），如果用户为2G UIM卡用户，HSS与HLR设备交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES），并将生成的认证向量发送给3GPP AAA服务器设备；
HLR/AC设备1204，用于完成与HSS设备的交互，接收HSS设备的请求消息，并提供HSS设备所需的参数。
上述方法和系统，将用户认证数据导入HSS设备中，当用户利用2G、3G UIM卡通过LTE或eHRPD终端接入EPC核心网时，由HSS（3G UIM卡时）或HSS与HLR/AC设备交互（2G UIM卡时），完成网络与用户的AKA认证及密钥协商流程，能够实现2G、3G UIM卡用户不换卡使用LTE/eHRPD网络服务。
至此，已经详细描述了根据本发明的UIM卡接入EPC网络的认证方法和系统。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种用户识别模块UIM卡接入演进的分组核心EPC网络的认证方法，其特征在于，包括：
EPC核心网认证设备收到终端接入请求；
认证设备向归属用户服务器HSS发送认证信息请求，携带用户标识；
HSS根据用户签约信息判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户；
如果用户为3G UIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；
如果用户为2G UIM卡用户，HSS与归属位置寄存器交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；
HSS将生成的EPC认证向量发送给认证设备；
认证设备向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN参数；
认证设备接收来自终端的RES参数，RES参数由终端响应于认证请求消息、根据UIM卡内的预定标识位判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡、为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K、根据密钥K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证并生成；
认证设备对比来自终端的RES参数和EPC认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K包括：
如果该卡为3G UIM卡，终端通过计算IP认证指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K；
如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和生成密钥指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户标识为国际移动用户识别码。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，终端为长期演进终端，认证设备为移动管理实体设备。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，终端为演进的高速分组数据终端，认证设备为第三代合作伙伴计划认证、授权、计费服务器。
6.一种用户识别模块UIM卡接入演进的分组核心EPC网络的认证系统，其特征在于，包括：
认证设备，用于接收终端接入请求；向归属用户服务器HSS发送认证信息请求，携带用户标识；接收来自HSS的EPC认证向量；向终端发送认证请求消息，携带RAND、AUTN参数；接收来自终端的RES参数，RES参数由终端响应于认证请求消息、根据UIM卡内的预定标识位判断该卡为2G UIM卡还是3G UIM卡、为3G UIM卡用户或2G UIM卡用户生成密钥K、根据密钥K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证并生成；对比来自终端的RES参数和EPC认证向量中的XRES参数，如果两者一致则用户认证通过；
HSS，用于接收来自认证设备的认证信息请求，根据用户签约信息判断用户为2G UIM卡用户还是3G UIM卡用户；如果用户为3GUIM卡用户，HSS利用HRPD-AA-SS参数和MD5算法构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；如果用户为2G UIM卡用户，HSS与归属位置寄存器/接入控制器交互获取参数并构造EPC认证向量（KASME、RAND、AUTN、XRES）；将生成的EPC认证向量发送给认证设备。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
归属位置寄存器/接入控制器，用于完成与HSS设备的交互，接收HSS设备的请求消息，并提供HSS设备所需的参数。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
终端，用于发送终端接入请求；在收到来自认证设备认证请求消息时，根据UIM卡内的预定标识位，判断该卡为2G UIM卡还是3GUIM卡；如果该卡为3G UIM卡，终端通过计算IP认证指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据密钥K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备，如果该卡为2G UIM卡，终端通过RUN CAVE指令和生成密钥指令与UIM卡交互获取参数，生成密钥K，根据K、AUTN及终端存储的密码算法完成对网络的认证，生成RES参数，并发送给认证设备。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，用户标识为国际移动用户识别码。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，终端为长期演进终端，认证设备为移动管理实体设备。
11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，终端为演进的高速分组数据终端，认证设备为第三代合作伙伴计划认证、授权、计费服务器。
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