CN104038930A - 一种端到中心ip数据分组加密的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种端到中心IP数据分组加密的方法，包括：密钥管理中心为无线终端生成密钥，密钥索引使用无线终端标识，密钥管理中心将密钥分发给对应的无线终端，并且将密钥、无线终端标识分发给IP网关密码机；无线终端支持动态IP地址分配协议，并且启用所述协议中的扩展字段来携带无线终端标识信息，IP网关密码机解析动态IP地址分配协议分组，动态建立IP地址与无线终端标识的对应关系；针对IP数据分组，IP网关密码机根据IP数据分组中的IP地址查找到无线终端标识，进而根据无线终端标识索引到对应的密钥。本发明配置灵活，不需要密钥协商的专用控制信令交互，不会增加网络设备交互负荷。

Description

一种端到中心IP数据分组加密的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种端到中心IP数据分组加密的方法。

背景技术

随着移动通信系统的发展，移动通信技术已经进入第三代数字移动通信技术的应用时期，核心网络的技术与架构也在进一步演进和发展，无线网络传输速率和带宽有了大幅度提高，从而为更多的基于IP的应用提供了无线传输通道，相应的高层应用的安全问题也亟需解决。

在有线网络中，针对IP数据分组的安全技术有很多，比如：IPSec，这些技术中的密钥索引都是IP地址。但是在移动通信系统中，加密功能都是在移动终端中实现，所以密钥索引要求使用移动终端的标识信息，这样就要求建立IP地址与移动终端标识的对应关系（记作映射关系表），以便根据IP数据分组中的IP地址查找到移动终端标识，进而索引到对应的密钥。目前建立映射关系表所采用的方法有以下两种：第一：映射关系表作为一个静态数据配置在网络侧加密设备中；第二：网络侧加密设备周期性向其他设备查询映射关系表。这些方法不足之处在于：第一：配置复杂，不灵活；第二：增加了网络设备的交互流程，增加网络设备交互负荷，且不能及时更新映射关系表。

发明内容

为了解决现有技术的将无线终端标识作为密钥索引的IP数据分组加密方法的问题，本发明提出了一种新的IP数据分组加密方法，该方法为：

密钥管理中心为无线终端生成密钥，密钥索引使用无线终端标识，密钥管理中心将密钥分发给对应的无线终端，并且将密钥、无线终端标识分发给IP网关密码机；

无线终端支持动态IP地址分配协议，并且启用所述协议中的扩展字段来携带无线终端标识信息，IP网关密码机解析动态IP地址分配协议分组，动态建立IP地址与无线终端标识的对应关系；

针对IP数据分组，IP网关密码机根据IP数据分组中的IP地址查找到无线终端标识，进而根据无线终端标识索引到对应的密钥。

优选的，上述方法所述的IP地址分配协议可以是DHCP协议、PPPoE协议等。

对于上行IP数据分组，无线终端首先在IP地址分配协议分组中的扩展字段中填写无线终端标识，同时使用本地保存的密钥对需要加密的数据分组进行加密，然后将IP数据分组通过基站发到IP网关密码机；IP网关密码机接收IP数据分组后，获取IP地址分配协议分组中的扩展字段中的无线终端标识，建立或者更新IP地址与无线终端标识的对应关系，同时使用密钥对加密后的数据分组进行解密，这里，IP网关密码机可以根据IP数据分组中的源IP地址查询对应的无线终端标识，再根据查询到的无线终端标识索引到对应的密钥，也可以由来自无线终端的IP数据分组直接获取无线终端标识，进而索引到对应的密钥。

对于下行IP数据分组，IP网关密码机根据需要加密的IP数据分组中的目的IP地址查询对应的无线终端标识，再根据查询到的无线终端标识索引到对应的密钥，使用此密钥对IP数据分组进行加密，然后通过基站将IP数据分组发到无线终端；无线终端收到IP数据分组后，使用本地保存的密钥对需要解密的数据分组进行解密。

综上所述，本发明相比于现有技术的优点主要在于：无线终端支持动态IP地址分配协议，配置灵活；IP网关密码机动态建立IP地址与无线终端标识的对应关系，便于及时更新；不需要密钥协商的专用控制信令交互，不会增加网络设备交互负荷。

附图说明

图1是本发明实施例一的实现IP数据分组加密的网络架构图；

图2是本发明实施例一的无线终端针对上行IP数据分组加密的流程图；

图3是本发明实施例二的IP网关密码机针对上行IP数据分组解密的流程图；

图4是本发明实施例三的IP网关密码机针对下行IP数据分组加密的流程图；

图5是本发明实施例四的无线终端针对下行IP数据分组解密的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一：无线终端针对上行IP数据分组的加密

本实施例对应的实现IP数据分组加密的网络架构图如图1所示，各组成部分的功能说明如下：

无线终端：实现宽带多媒体集群系统网络的终端功能模块，集成了IP数据分组加解密功能、DHCP中继代理功能、PPPoE中继代理功能。

基站：实现宽带多媒体集群系统的空中接口功能，包括空中接口物理层、MAC层和网络层功能，并将用户接入到不同的业务服务网络；

IP网关密码机：串联在基站与应用服务器之间，为双网口设备，完成IP数据分组加解密功能、解析DHCP协议包或者PPPoE协议包。规定与基站侧连接的为网口1，与应用服务器连接的为网口2；

DHCP/PPPoE服务器：标准设备，完成IP地址的动态分配。

本实施例假设管理中心分配了密钥K，并且将K分发给终端A，将K和终端A标识ID的对应关系分发给IP网关密码机。

图2为本实施例的无线终端针对上行IP数据分组加密的实现方法流程图，该流程具体如下：

步骤101、终端A接收到高层应用的一个标准以太网包。

步骤102、终端A针对以太网包执行协议过滤策略，如果需要进行加密处理，则转为步骤105；否则，转为步骤103。

所述协议过滤策略是指：判断是否需要进行加密处理，包括分析以太网包包头或者IP包头来识别某些不需要进行加密处理的管理协议。

步骤103、终端A判断是否为IP地址分配的协议分组，本实施例中为DHCP Request或者PPPoE搜索报文，如果是，则转为步骤104；如果不是，则转为步骤107。

步骤104、将终端A的标识ID填写到IP地址分配协议分组中的扩展字段中，本实施例为DHCP中继代理信息选项82处或者PPPoE协议扩展字段中，然后转为步骤107。

步骤105、终端A使用本地保存的密钥对IP分组的净载荷进行加密处理。

步骤106、终端A将加密后的IP分组净载荷重新封装到以太网包中，然后转为步骤107。

步骤107：终端A将以太网包通过空中接口发送到基站侧，基站转发到IP网关密码机。

实施例二：IP网关密码机针对上行IP数据分组的解密

本实施例在实施例一的基础上，描述IP网关密码机针对上行数据分组解密的实现方法，其流程如图3所示，该流程包括：

步骤201、IP网关密码机从网口1接收一个标准以太网包。

步骤202、IP网关密码机针对以太网包执行协议过滤策略，如果需要进行解密处理，则转为步骤203；否则，转为步骤205。

所述协议过滤策略是指：判断是否需要进行解密处理，包括分析以太网包包头或者IP包头来识别某些不需要进行解密处理的管理协议。

步骤203、IP网关密码机根据以太网包中的源IP地址查询对应的无线终端ID，从而索引到对应的解密密钥，然后使用此密钥对IP分组的净载荷进行解密处理。

步骤204、IP网关密码机将解密后的IP分组净载荷重新封装到以太网包中，然后转为步骤207。

步骤205、IP网关密码机判断是否为IP地址分配协议请求分组，比如：DHCP Request或者PPPoE搜索报文，如果是，则转为步骤206，如果否，则转为步骤207。

步骤206、获取协议报文的IP地址和协议扩展字段中的终端A的标识ID，建立或者更新IP地址与终端A的标识ID的对应关系；

步骤207、IP网关密码机将以太网包通过网口2发出。

实施例三：IP网关密码机针对下行IP数据分组的加密

本实施例在实施例二的基础上，描述IP网关密码机针对下行数据分组加密的实现方法，其流程如图4所示，该流程包括：

步骤301、IP网关密码机从网口2接收到标准以太网包。

步骤302、IP网关密码机针对以太网包执行协议过滤策略，如果需要进行加密处理，则转为步骤303；否则，转为步骤305。

步骤303、IP网关密码机根据目的IP地址查询无线终端ID，从而索引到对应的密钥，然后使用密钥对IP分组的净载荷进行加密处理。

步骤304、IP网关密码机将加密后的IP分组净载荷重新封装到以太网包中。

步骤305、IP网关密码机将以太网包通过网口1发出。

实施例四：无线终端针对下行IP数据分组的解密

本实施例在实施例三的基础上，描述无线终端针对下行数据分组解密的实现方法，其流程如图4所示，该流程包括：

步骤401、终端A接收到空中接口的标准以太网包。

步骤402、终端A针对以太网包执行协议过滤策略，如果需要进行解密处理，则转为步骤403；否则，转为步骤405。

步骤403、终端A使用本地保存的密钥对IP分组的净载荷进行解密处理。

步骤404、终端A将解密后的IP分组净载荷重新封装到以太网包中。

步骤405、终端A将以太网包发送到高层应用。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种端到中心IP数据分组加密的方法，其特征在于，该方法包括：

密钥管理中心为无线终端生成密钥，密钥索引使用无线终端标识，密钥管理中心将密钥分发给对应的无线终端，并且将密钥、无线终端标识分发给IP网关密码机；

无线终端支持动态IP地址分配协议，并且启用所述协议中的扩展字段来携带无线终端标识信息，IP网关密码机解析动态IP地址分配协议分组，动态建立IP地址与无线终端标识的对应关系；

针对IP数据分组，IP网关密码机根据IP数据分组中的IP地址查找到无线终端标识，进而根据无线终端标识索引到对应的密钥。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述IP地址分配协议为DHCP协议、PPPoE协议。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，无线终端针对上行IP数据分组的加密步骤为：

a，无线终端接收到高层应用的IP数据分组，判断是否需要进行加密处理，如果需要，则进入步骤d，否则，进入步骤b，所述判断是否需要进行加密处理包括：通过分析IP数据分组的包头来识别不需要进行加密处理的管理协议；

b，判断是否为IP地址分配协议分组，如果是，则进入步骤c，否则，进入步骤e；

c，将无线终端标识填写到IP地址分配协议分组中的扩展字段中，然后进入步骤e；

d，使用本地保存的密钥对IP数据分组的净载荷进行加密处理，并将加密后的IP数据分组净载荷重新封装到IP数据分组中，然后进入步骤e；

e，无线终端将IP数据分组发送到基站，基站再转发到IP网关密码机。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，IP网关密码机针对上行IP数据分组的解密步骤为：

a，IP网关密码机接收IP数据分组，判断是否需要进行解密处理，如果需要，则进入步骤d，否则，进入步骤b，所述判断是否需要进行解密处理包括：通过分析IP数据分组的包头来识别不需要进行解密处理的管理协议；

b，判断是否为IP地址分配协议分组，如果是，则进入步骤c，否则，进入步骤e；

c，获取IP地址分配协议分组中的扩展字段中的无线终端标识，建立或者更新IP地址与无线终端标识的对应关系，然后进入步骤e；

d，根据IP数据分组中的源IP地址查询对应的无线终端标识，再根据查询到的无线终端标识索引到对应的密钥，使用此密钥对IP数据分组的净载荷进行解密处理，并将解密后的IP分组净载荷重新封装到IP数据分组中，然后进入步骤e；

e，IP网关密码机将IP数据分组发送到IP承载网。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，IP网关密码机针对下行IP数据分组的加密步骤为：

a，IP网关密码机接收到IP承载网的IP数据分组，判断是否需要进行加密处理，如果需要，则进入步骤b，否则，进入步骤c，所述判断是否需要进行加密处理包括：通过分析IP数据分组的包头来识别不需要进行加密处理的管理协议；

b，根据IP数据分组中的目的IP地址查询对应的无线终端标识，再根据查询到的无线终端标识索引到对应的密钥，使用此密钥对IP数据分组的净载荷进行加密处理，并将加密后的IP分组净载荷重新封装到IP数据分组中，然后进入步骤c；

c，IP网关密码机将IP数据分组发送到基站，基站再转发到无线终端。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，无线终端针对下行IP数据分组的解密步骤为：

a，无线终端接收到空中接口的IP数据分组，判断是否需要进行解密处理，如果需要，则进入步骤b，否则，进入步骤c，所述判断是否需要进行解密处理包括：通过分析IP数据分组的包头来识别不需要进行解密处理的管理协议；

b，使用本地保存的密钥对IP数据分组的净载荷进行解密处理，并将解密后的IP数据分组净载荷重新封装到IP数据分组中，然后进入步骤c；

c，无线终端将IP数据分组发送到高层应用。