CN112040487A - 一种多优先级高效的5g网络数据服务安全通道管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信领域,本发明公开了一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,包括安全通道建立及使用、安全通道缓存设置和安全通道拆除。移动终端在入网成功或首次访问安全数据服务后,立即与安全网关协商安全通道参数,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道,移动终端通过安全通道访问安全数据服务;安全网关设置安全通道资源和安全通道现场两级缓存,并按需为不同优先级的用户配置不同的通道资源闲置时间门限和通道现场闲置时间门限,根据时间门限判断是否拆除安全通道。本发明可动态地分配和回收安全数据服务通道,基于有限的安全服务通道并发能力,为不同优先级的用户提供不同的保障,并实现安全通道资源的高效循环利用。

Description

一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法。
背景技术
移动通信的数据服务具有用户容量大、业务并发数高、数据流量大等特点,特别对于5G通信系统eMBB场景即增强移动宽带场景,需要面向3D/超清视频等大流量移动宽带业务,对服务质量与可靠性就提出了更高要求。
部署于5G移动网络核心的安全数据服务与普通数据服务不同,需要移动终端先与安全网关协商安全参数,建立安全通道实现安全接入,才能访问其后的安全数据服务。安全数据服务的访问用户数与业务量随时间和用户行为变化,如果安全通道供应不足,导致服务出现访问延迟、数据丢失等现象,会给用户和服务商带来不可挽回的后果与损失;如果安全通道供应过多,导致未有效利用而处于闲置,将增大网络配置的成本,并造成网络资源浪费。
然而,传统的安全通道管理方法不区分用户优先级和活跃度,一刀切地提供统一的安全通道接入,一方面不能保证与网络传输及数据服务相匹配的安全通道接入服务质量,导致安全通道接入成为了网络服务质量的瓶颈;另一方面安全通道资源分配和回收效率不佳,导致需要部署更多安全通道资源,推高了网络建设成本。
移动通信庞大的用户基数以及未来隐私数据等无线安全数据服务访问场景,要求充分利用有限的安全通道资源提供更高效率的安全接入,此外,安全设备的国产化设计也要求在性能相对低的平台上,实现更高效的安全接入。
发明内容
为了解决上述问题,本发明针对5G网络安全数据服务场景下用户容量大、业务并发数高、数据流量大的特点,创造性地提出一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,可关联用户是否在网、授权级别、访问活跃度等多种因素,动态地分配和回收安全数据服务通道。该方法可基于有限的安全服务通道并发能力,为不同优先级的用户提供不同的保障,并实现安全通道资源的高效循环利用。此方法不针对某一特定的安全数据业务,可根据实际应用需求,提供弹性化的动态安全接入管理,应用较为灵活。
本发明的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,包括:
安全通道建立及使用:移动终端在入网成功或首次访问安全数据服务后,立即与安全网关协商安全通道参数,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道;移动终端通过安全通道访问安全数据服务;
安全通道缓存设置:安全网关设置安全通道资源和安全通道现场两级缓存,并按需为不同优先级的用户配置不同的通道资源闲置时间门限和通道现场闲置时间门限,后者远大于前者;
安全通道拆除:移动终端停止访问安全数据业务服务后,若安全网关发现安全通道资源闲置时间超出门限,则主动拆除安全通道并回收安全通道资源,但缓存该安全通道现场;移动终端下一次访问安全数据服务时,不再重新协商安全通道,而是直接进行安全数据服务访问,此时安全网关收到安全业务报文后,根据业务报文携带的标识直接分配安全通道资源,并根据缓存安全通道现场恢复安全通道;若安全网关发现安全通道现场闲置时间超出门限后,则主动释放安全通道现场,移动终端下一次入网或访问安全数据业务服时,则需重新与安全网关建立安全通道。
进一步的,安全通道建立的时机为:
对于高优先级用户,在移动终端在入网成功后建立安全通道,建立过程在后台完成,移动终端的高优先级用户无感;安全网关长期地维持这些通道,高优先级用户访问安全数据服务时无需等待安全通道建立;
对于普通用户,在移动终端首次访问安全数据服务时建立安全通道,安全网关长时间地维持这些通道,移动终端的普通用户仅在首次访问安全数据服务时等待安全通道建立,此后再访问则无需等待。
进一步的,安全通道建立及使用中,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道包括:
安全通道参数协商:高优先级用户通道优先协商,高优先级用户协商需求全部处理后才进行普通用户通道协商处理;
安全通道资源分配:高优先级用户通道优先分配通道资源,高优先级用户全部完成分配后才进行普通用户分配;在通道资源不足的情况下,安全网关将为高优先级用户抢占低优先级用户资源,保障其安全通道的立即建立。
进一步的,安全通道建立及使用中,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道还包括:
安全通道数据传输:对不同优先级的用户采用不同的处理,对高优先级用户提供更好的传输带宽、传输时延和传输抖动控制。
进一步的,安全通道缓存设置中:
在安全网关的业务层和管理层实施两级缓存的安全通道维持机制,业务层的安全通道并发接入能力仍然参照活跃访问用户并发数设计,管理层安全通道现场缓存能力则参照在网用户数设计。
进一步的,所述安全通道维持机制对业务层一级缓存中退出活跃状态的安全通道推至管理层的二级缓存,在其重新活跃后再次推入业务层的一级缓存,仅当用户长期不活跃判定离网时,才自二级缓存淘汰。
进一步的,终端和安全网关维持安全通道并不采用传统的保活协议交互,而是通过双方缓存安全通道参数实现,移动终端不需要在后台运行安全通道保活程序。
本发明的有益效果在于:
第一,实现了5G终端用户的弹性优先级服务,能为不同优先级用户提供可变的接入服务质量。管理机制支持多个用户优先级,移动终端与安全服务网关在协商安全通道参数时交换该优先级属性,以实现不同服务质量的安全通道接入。在安全通道接入机制上,对高优先级用户提供抢占式优先接入,即没有空闲资源时,强行释放用户优先级最低、闲置时间最长的在用通道资源以保障高优先级用户接入;对同级别用户则提供先到先得,超时释放的竞争淘汰接入。在安全通道维持机制上,对高优先级用户提供比低优先级用户更高的通道资源超时门限和通道现场超时门限,且支持动态调整,高优先级用户的超时门限最高可调整至永不超时以实现永久地资源预留。
第二,在常规安全通道资源缓存之外新增安全通道现场缓存,有效降低了系统的安全通道建立频率。移动终端入网成功或首次访问安全数据服务即建立安全通道,安全通道资源闲置超时后释放,但缓存安全通道现场,下次移动终端访问安全数据服务时不再重新协商建立安全通道,而是根据缓存的安全通道现场直接恢复安全通道。相比普通管理方法一次通道资源超时门限时间内(一般设为数分钟到数小时)建立一次安全通道,本发明方法改为一次通道现场超时门限(一般设为数小时到数天)时间内建立一次安全通道,极大降低了安全通道的建立频率。
附图说明
图1是传统安全通道使用流程图;
图2是本发明的安全通道使用流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
传统安全通道使用流程如图1所示,过程如下:
(1)安全通道建立:移动终端在访问安全数据服务时,首先与安全网关在线协商安全通道参数,建立安全通道。
(2)安全通道使用:移动终端通过安全通道访问安全数据服务。
(3)安全通道拆除:移动终端停止访问安全数据服务,安全网关发现安全通道闲置一段时间后,主动拆除安全通道并回收安全通道资源。下一次移动终端访问安全数据服务时再重新与安全网关建立安全通道。
本实施例提供的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,如图2所示,包括:
安全通道建立及使用:移动终端在入网成功或首次访问安全数据服务后,立即与安全网关协商安全通道参数,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道;移动终端通过安全通道访问安全数据服务;
安全通道缓存设置:安全网关设置安全通道资源和安全通道现场两级缓存,并按需为不同优先级的用户配置不同的通道资源闲置时间门限和通道现场闲置时间门限,后者远大于前者;
安全通道拆除:移动终端停止访问安全数据业务服务后,若安全网关发现安全通道资源闲置时间超出门限,则主动拆除安全通道并回收安全通道资源,但缓存该安全通道现场;移动终端下一次访问安全数据服务时,不再重新协商安全通道,而是直接进行安全数据服务访问,此时安全网关收到安全业务报文后,根据业务报文携带的标识直接分配安全通道资源,并根据缓存安全通道现场恢复安全通道;若安全网关发现安全通道现场闲置时间超出门限后,则主动释放安全通道现场,移动终端下一次入网或访问安全数据业务服时,则需重新与安全网关建立安全通道。
本发明的安全通道接入设计与传统安全通道接入设计相比,主要优化提升有以下几个方面:
(1)安全通道建立时机的优化
建立安全通道,需要在移动终端和安全网关之间协商安全参数,一般包含一个证书的交换和验证过程,需要至少三到四个报文交互,耗时至少1~2s。如果安全通道建立时间过长,或者建立过于频繁,将降低用户的安全数据服务体验。
传统设计选择在移动终端访问安全数据服务时触发建立安全通道,且为了保证能够服务更多的在网移动终端用户,安全网关会主动拆除闲置一段时间(一般为数分钟到数小时)的安全通道。因此传统设计中,终端用户通常每次访问安全数据服务,都需要重新建立安全通道,并为此等待1~2s。
在本发明的一个优选实施例中,安全通道建立的时机为:
对于高优先级用户,在移动终端在入网成功后建立安全通道,建立过程在后台完成,移动终端的高优先级用户无感;安全网关长期地(一般为数小时到数天)维持这些通道,高优先级用户访问安全数据服务时无需等待安全通道建立;
对于普通用户,在移动终端首次访问安全数据服务时建立安全通道,安全网关长时间地(一般为数小时到数天)维持这些通道,移动终端的普通用户仅在首次访问安全数据服务时等待1~2s的安全通道建立时间,此后再访问则无需等待。
(2)安全通道的建立QoS
传统设计建立安全通道时不区分优先级,为所有用户提供统一的服务,未实现安全通道建立环节的QoS保障。
在本发明的一个优选实施例中,在建立安全通道时,对不同优先级的用户采用不同的处理,主要体现在以下两个方面:
安全通道参数协商:高优先级用户通道优先协商,高优先级用户协商需求全部处理后才进行普通用户通道协商处理;
安全通道资源分配:高优先级用户通道优先分配通道资源,高优先级用户全部完成分配后才进行普通用户分配;在通道资源不足的情况下,安全网关将为高优先级用户抢占低优先级用户资源,保障其安全通道的立即建立。
(3)安全通道的传输QoS
传统设计在安全通道数据传输时不区分优先级,为所有用户提供统一的服务,未实现安全通道数据传输环节的QoS保障。
在本发明的一个优选实施例中,在安全通道数据传输时,对不同优先级的用户采用不同的处理,对高优先级用户提供更好的传输带宽、传输时延和传输抖动控制。
(4)安全通道的维持优化
安全网关需要基于有限的安全通道资源,为尽可能多的移动终端用户提供安全接入,需要高效的安全通道维持机制。
传统设计一般在安全网关的业务层和管理层实施同步的安全通道维持机制。业务层的安全通道并发接入能力参照活跃访问用户并发数设计(单台可达数万到数十万规模),为了满足更多的在网用户访问,需要频繁地淘汰退出活跃状态的用户通道。
在本发明的一个优选实施例中,在安全网关的业务层和管理层实施两级缓存的安全通道维持机制,业务层的安全通道并发接入能力仍然参照活跃访问用户并发数设计,管理层安全通道现场缓存能力则参照在网用户数设计。
上述安全通道维持机制对业务层一级缓存中退出活跃状态的安全通道推至管理层的二级缓存,在其重新活跃后再次推入业务层的一级缓存,仅当用户长期不活跃判定离网时,才自二级缓存淘汰。
需要特别说明的是,本发明中终端和安全网关维持安全通道并不采用传统的保活协议交互,而是通过双方缓存安全通道参数实现,移动终端不需要在后台运行安全通道保活程序,更加省电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,包括:
安全通道建立及使用:移动终端在入网成功或首次访问安全数据服务后,立即与安全网关协商安全通道参数,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道;移动终端通过安全通道访问安全数据服务;
安全通道缓存设置:安全网关设置安全通道资源和安全通道现场两级缓存,并按需为不同优先级的用户配置不同的通道资源闲置时间门限和通道现场闲置时间门限,后者远大于前者;
安全通道拆除:移动终端停止访问安全数据业务服务后,若安全网关发现安全通道资源闲置时间超出门限,则主动拆除安全通道并回收安全通道资源,但缓存该安全通道现场;移动终端下一次访问安全数据服务时,不再重新协商安全通道,而是直接进行安全数据服务访问,此时安全网关收到安全业务报文后,根据业务报文携带的标识直接分配安全通道资源,并根据缓存安全通道现场恢复安全通道;若安全网关发现安全通道现场闲置时间超出门限后,则主动释放安全通道现场,移动终端下一次入网或访问安全数据业务服时,则需重新与安全网关建立安全通道。
2.根据权利要求1所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,安全通道建立的时机为:
对于高优先级用户,在移动终端在入网成功后建立安全通道,建立过程在后台完成,移动终端的高优先级用户无感;安全网关长期地维持这些通道,高优先级用户访问安全数据服务时无需等待安全通道建立;
对于普通用户,在移动终端首次访问安全数据服务时建立安全通道,安全网关长时间地维持这些通道,移动终端的普通用户仅在首次访问安全数据服务时等待安全通道建立,此后再访问则无需等待。
3.根据权利要求1所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,安全通道建立及使用中,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道,包括:
安全通道参数协商:高优先级用户通道优先协商,高优先级用户协商需求全部处理后才进行普通用户通道协商处理;
安全通道资源分配:高优先级用户通道优先分配通道资源,高优先级用户全部完成分配后才进行普通用户分配;在通道资源不足的情况下,安全网关将为高优先级用户抢占低优先级用户资源,保障其安全通道的立即建立。
4.根据权利要求3所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,安全通道建立及使用中,根据用户优先级建立不同服务质量的安全通道,还包括:
安全通道数据传输:对不同优先级的用户采用不同的处理,对高优先级用户提供更好的传输带宽、传输时延和传输抖动控制。
5.根据权利要求1所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,安全通道缓存设置中:
在安全网关的业务层和管理层实施两级缓存的安全通道维持机制,业务层的安全通道并发接入能力仍然参照活跃访问用户并发数设计,管理层安全通道现场缓存能力则参照在网用户数设计。
6.根据权利要求5所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,所述安全通道维持机制对业务层一级缓存中退出活跃状态的安全通道推至管理层的二级缓存,在其重新活跃后再次推入业务层的一级缓存,仅当用户长期不活跃判定离网时,才自二级缓存淘汰。
7.根据权利要求1所述的一种多优先级高效的5G网络数据服务安全通道管理方法,其特征在于,终端和安全网关维持安全通道并不采用传统的保活协议交互,而是通过双方缓存安全通道参数实现,移动终端不需要在后台运行安全通道保活程序。
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