CN108965262B - 专网的mptcp鉴权方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种专网的MPTCP鉴权方法和系统，其中方法包括：公用数据网网关PGW预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，所述UE和所述MP_GW分别在需要向对方发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给对方，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对接收到的会话密钥进行解密，获得对方的会话密钥。采用本发明，可以有效克服MPTCP协议所存在的安全隐患。

Description

专网的MPTCP鉴权方法和系统
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种专网的多路传输控制协议(MPTCP)鉴权方法和系统。
背景技术
在专网应用场景下，引入MPTCP协议可有效解决网络间切换的平顺性、可靠性问题。
图1为专网引入MPTCP后的组网示意图。如图1所示，新增网元多路网关(MP_GW)支持MPTCP，支持与核心网的公用数据网网关(PGW)之间自定义接口，在UE与MP_GW之间建立MPTCP链接，包括多条TCP子流。
与此同时，MPTCP协议在其安全性上存在缺陷，可能被中间人攻击窃取双方会话密钥，而进一步发起子流增加或子流删除等操作。具体分析如下：
MPTCP通过扩展TCP三次握手机制，在MP_CAPABLE选项中携带并交换两侧主机会话密钥，同时协商加密算法。由于MPTCP三次握手消息中，会明文携带双方主机会话密钥，所以存在较大中间人攻击的风险，如图2所示，Attacker在双方主机间截获三次握手消息，则可发起后续的子流删除、子流增加流程，从而对安全造成威胁。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种专网的MPTCP鉴权方法和系统，可以有效克服MPTCP协议所存在的安全隐患。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种专网的MPTCP鉴权方法，包括：
公用数据网网关PGW预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；
当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，所述UE和所述MP_GW分别在需要向对方发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给对方，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对接收到的会话密钥进行解密，获得对方的会话密钥。
较佳地，将UE的ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给MP_GW包括：
所述PGW在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UE_ACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
较佳地，所述方法进一步包括：
所述UE和所述MP_GW各自在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息。
较佳地，所述UE和所述MP_GW利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
较佳地，按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，SysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey，其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，SysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法。
一种专网的MPTCP鉴权系统，包括：
公用数据网网关PGW，用于预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；
UE，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述MP_GW发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述MP_GW，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述MP_GW发送的会话密钥进行解密，获得所述MP_GW的会话密钥；
MP_GW，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述UE发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述UE，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述UE发送的会话密钥进行解密，获得所述UE的会话密钥。
较佳地，所述PGW，用于在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UE_ACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
较佳地，所述UE，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息；
所述MP_GW，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息。
较佳地，所述UE，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥；
所述MP_GW，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
较佳地，所述UE，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey，其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，SysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法；
所述MP_GW，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey。
综上所述，本发明提出的专网的MPTCP鉴权方法和系统，PGW需要将UE的ISDN号码和IP地址通知给MP_GW，使得UE与MP_GW都同时拥有了ISDN与UE映射关系，从而在MPTCP三次握手过程中在协商会话密钥时，UE与MP_GW可以采用加密方式发送各自的会话密钥，进而可以有效克服MPTCP协议所存在的安全隐患。
附图说明
图1为专网引入MPTCP后的组网示意图；
图2为MPTCP三次握手过程中中间人攻击示意图；
图3为本发明实施例的方法流程示意图；
图4为利用UE的附着过程将UE的ISDN号码和IP地址发送给MP_GW的过程示意图；
图5为本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图3为本发明实施例的方法流程示意图，如图3所示，该实施例实现的专网的MPTCP鉴权方法主要包括：
步骤301、公用数据网网关PGW预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW。
本步骤中，为了使得UE和MP_GW能够对需要发送给对方的会话密钥进行加密，以确保会话密钥的安全，PGW需要将UE的ISDN号码和为所述UE分配的IP地址通知给MP_GW。这样，UE和MP_GW均可以利用UE的ISDN号码和IP地址生成加密密钥，从而可以在后续过程中实现两者之间会话密钥的加密传输。
较佳地，可以采用下述方法，在UE的网络附着过程中，将UE的ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给MP_GW：
所述PGW在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UE_ACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
图4为上述利用UE的附着过程将UE的ISDN号码和IP地址发送给MP_GW的过程示意图。如图4所示，UE在附着过程中，PGW在返回CREATE SESSION RESPONSE消息给SGW的同时，构建激活报告UE_ACTIVATE_REPORT发给MP_GW，其中将包括两个关键信元(IE)：PGW刚分配的UE IP地址，以及UE的号码ISDN，这样在MP_GW中则可以保存所有UE的ISDN与UE IP对应关系。由此，利用UE的附着过程，UE与MP_GW都同时拥有了ISDN与UE映射关系，从而为后续进一步安全协商增强做准备。
步骤302、当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，所述UE和所述MP_GW分别在需要向对方发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给对方，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对接收到的会话密钥进行解密，获得对方的会话密钥。
本步骤中，与现有MPTCP协议所不同的是，在需要发送会话密钥时(现有协议中仅在首次MPTCP三次握手过程中需要交互会话密钥)，需要先对会话密钥进行加密，以避免明文密钥传输而存在的中间人攻击问题，确保会话密钥的安全性。
较佳地，为了便于UE和所述MP_GW对接收到的经过加密的会话密钥进行正确解密，所述UE和所述MP_GW各自在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息，以通知接收方采用解密的方式获得相应的会话密钥。
较佳地，所述UE和所述MP_GW利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
进一步地，可以采用哈希算法生成所述加密密钥，较佳地，可以采用下述方法实现：
按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，SysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey。
其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，SysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法。
图5为与上述方法相对应的专网的MPTCP鉴权系统结构示意图，如图5所示，该系统包括：
公用数据网网关PGW，用于预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；
UE，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述MP_GW发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述MP_GW，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述MP_GW发送的会话密钥进行解密，获得所述MP_GW的会话密钥；
MP_GW，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述UE发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述UE，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述UE发送的会话密钥进行解密，获得所述UE的会话密钥。
较佳地，所述PGW，用于在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UEACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
较佳地，所述UE，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息；
所述MP_GW，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息。
较佳地，所述UE，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥；
所述MP_GW，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
较佳地，所述UE，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey，其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，sysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法；
所述MP_GW，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey。
综上所述，以上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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种专网的MPTCP鉴权方法，其特征在于，包括：
公用数据网网关PGW预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；
当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，所述UE和所述MP_GW分别在需要向对方发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给对方，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对接收到的会话密钥进行解密，获得对方的会话密钥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将UE的ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给MP_GW包括：
所述PGW在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UE_ACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述UE和所述MP_GW各自在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE和所述MP_GW利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，SysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey，其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，SysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法。
6.一种专网的MPTCP鉴权系统，其特征在于，包括：
公用数据网网关PGW，用于预先将用户设备UE的综合业务数字网ISDN号码和为所述UE分配的IP地址发送给多路网关MP_GW；
UE，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述MP_GW发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述MP_GW，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述MP_GW发送的会话密钥进行解密，获得所述MP_GW的会话密钥；
MP_GW，用于当所述UE与所述MP_GW之间建立MPTCP链接时，在MPTCP三次握手过程中，在需要向所述UE发送会话密钥时，利用所述ISDN号码和所述IP地址生成加密密钥，利用所述加密密钥对需要发送的会话密钥加密后发送给所述UE，并利用所述ISDN号码和所述IP地址对所述UE发送的会话密钥进行解密，获得所述UE的会话密钥。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述PGW，用于在所述UE的网络附着过程中，在向服务网关SGW发送创建会话响应消息之后，向所述MP_GW发送用户激活报告UE_ACTIVATE_REPORT，所述用户激活报告携带所述ISDN号码和所述IP地址。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述UE，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息；
所述MP_GW，用于在发送所述会话密钥时，携带会话密钥已经过加密的指示信息。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述UE，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥；
所述MP_GW，用于利用当前的系统时刻以及所述ISDN号码和所述IP地址，采用预设的密钥生成方法，生成所述加密密钥。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述UE，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey，其中，ISDNa为UE的ISDN号码，UEIPa为UE的IP地址，sysTime为当前的系统时刻；所述系统时刻的单位为小时、分或秒，||为拼接符号，HMAC-SHA-256()为HMAC-SHA-256加密算法；
所述MP_GW，用于按照BaseKey＝HMAC-SHA-256(ISDNa，sysTime||ISDNa||UEIPa)，生成所述加密密钥BaseKey。
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