CN112565302A - 基于安全网关的通信方法、系统及设备 - Google Patents

基于安全网关的通信方法、系统及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于安全网关的通信方法、系统及设备，包括通信终端和安全网关，通信终端与安全网关进行初始化，并分别导入相对应的数字证书和加密密钥；通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书进行身份认证，若认证通过，通信终端与安全网关建立安全隧道；通信终端通过加密密钥对通信数据包进行加密，并通过通信基站将加密数据包发送至安全网关；安全网关接收加密数据包，并判断此数据包来源的通信终端是否与自身建立对应安全隧道；安全网关根据判断结果对数据包进行处理。减轻了系统网关和核心网的业务压力，在传统的安全网关的基础上，引入加密密钥和数字证书等身份认证，增强了传统安全网关的安全性，保证通信数据的安全、准确传输。

Description

基于安全网关的通信方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及通信技术技术领域，具体为基于安全网关的通信方法、系统及设备。
背景技术
随着互联网的飞速发展，普通通信终端通过固网宽带接入到移动核心网，大大拓展了移动通信信号的覆盖范围，使得用户通过通信终端能够很好地进行日常通信，通信过程中，系统网关和核心网需要对大量的通信数据包进行处理，给系统网关和核心网带来较大的业务压力，导致系统网关和核心网的处理能力大幅下降，甚至出现丢包现象，造成通信业务质量较差的问题，且随着互联网数据传输的便捷性，且传输的安全性也会受到攻击，容易导致通信数据的泄露和误传，为此我们提出基于安全网关的通信方法、系统及设备用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供基于安全网关的通信方法、系统及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于安全网关的通信方法，包括如下步骤：
S1、通信终端与安全网关进行初始化，并分别导入相对应的数字证书和加密密钥；
S2、通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书进行身份认证，若认证通过，通信终端与安全网关建立安全隧道；
S3、通信终端通过加密密钥对通信数据包进行加密，并通过通信基站将加密数据包发送至安全网关；
S4、安全网关接收加密数据包，并判断此数据包来源的通信终端是否与自身建立对应安全隧道；
S5、安全网关根据S4的判断结果对数据包进行处理：
S501、若根据身份认证判定通信数据包来源的通信终端没有与自身建立对应的安全隧道，则直接将通信数据包发送到核心网；
S502、若根据身份认证判定此通信数据包来源的通信终端与自身建立有对应的安全隧道，则通过加密密钥对数据包进行解密，并通过另一组加密密钥将数据包加密成目标通信终端相匹配的对应加密数据包，并将其发送至目标通信终端，实现安全通信。
优选的一种实施案例，步骤S1中，所述通信终端与安全网关进行初始化的方法为，所述通信终端与所述安全网关分别在专用密钥服务器中生成密钥对、证书请求、证书签发，以及量子密钥分发，所述通信终端导入终端证书及网关证书、量子密钥，所述安全网关导入网关证书及终端证书、量子密钥。
优选的一种实施案例，一个所述安全网关至少与两个通信终端间分别形成一个对应加密密钥和数字证书，从而实现两个通信终端间的安全通信。
优选的一种实施案例，步骤S2中，所述安全隧道为通信终端与安全网关通过预置的数字证书进行基于SSL协议的单向身份认证或双向身份认证，并建立VPN加密安全隧道，建立的安全隧道只允许访问指定服务和特定操作，且所述安全网关的宽带制式和与所述安全网关建立了安全隧道的通信终端的宽带制式相同。
优选的一种实施案例，步骤S4中，所述安全网关与通信终端间的安全隧道判断方法为：
所述通信终端在发送通信数据包时，在预置加密密钥服务器中随机选择加密密钥并发送加密密钥编号至安全网关；
所述安全网关根据密钥编号认证终端身份的合法性，验证通过返回密钥编号对应的加密密钥的前半段值；
所述通信终端验证安全网关身份的合法性，验证通过后发送量子密钥后半段值，所述安全网关再次验证终端身份的合法性，从而确定安全网关与通信终端间是否建立安全隧道。
优选的一种实施案例，步骤S5中，所述安全网关将通信数据包发送至目标通信终端后，所述安全网关将包含源通信终端标识和目标通信终端标识的通知消息通过系统网关发送至核心网，通知核心网当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的通信数据包的传输过程。
基于安全网关的通信系统，包括：
初始化模块，所述初始化模块用于终端与安全网关的初始化，导入相对应的数字证书和加密密钥；
身份认证模块，所述身份认证模块用于通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书的身份认证，以及通信终端与安全网关通过已建立的安全隧道进行基于加密密钥的身份认证；
隧道建立模块，所述隧道建立模块通信终端与安全网关建立安全隧道；
数据传输模块，所述数据传输模块用于通过安全隧道进行数据安全传输。
基于安全网关的通信装置，包括：
通信终端，所述通信终端用于客户发送和接收通信数据包，并通过加密密钥对数据进行加密和解密；
通信基站，所述通信基站用于数据的传输；
安全网关，所述安全网关用于和通信终端之间建立安全隧道，接收源通信终端发送的通信数据包，并在确定通信终端是与自身建立了安全隧道的终端时，将所述通信数据包发送至目标通信终端；
核心网，所述核心网用于接收安全网关传输的无效通信数据包，以及确定当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的源通信终端和目标通信终端之间的通信数据包的传输过程。
优选的一种实施案例，所述安全网关包括秘钥接口和接收单元，所述秘钥接口用于调取加密密钥服务器内的秘钥，所述接收单元用于接收源通信终端发送的数据包，所述秘钥接口连接认证单元，所述接收单元连接判断单元，所述判断单元连接认证单元用于对数据包来源和目标是否与安全网关建立安全隧道进行判断，所述发送单元，用于将数据包进行发送。
优选的一种实施案例，所述认证单元包括加密密钥认证和数字证书认证，对通信数据包进行全面认证判定，确保通信安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在通信数据传输的两个通信终端处于同一个安全网关中的情况下，由安全网关完成通信数据包从源通信终端到目标通信终端的发送过程，使得通信业务中的部分通信数据包的传输过程无需经过系统网关和核心网，大大减轻了系统网关和核心网的业务压力，在传统的安全网关的基础上，引入加密密钥和数字证书等身份认证，增强了传统安全网关的安全性，保证通信数据的安全、准确传输。
附图说明
图1为本发明装置示意图；
图2为本发明中系统示意图；
图3为本发明中安全网关结构示意图；
图4为本发明中认证单元结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：基于安全网关的通信方法，包括如下步骤：
S1、通信终端与安全网关进行初始化，并分别导入相对应的数字证书和加密密钥；
S2、通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书进行身份认证，若认证通过，通信终端与安全网关建立安全隧道；
S3、通信终端通过加密密钥对通信数据包进行加密，并通过通信基站将加密数据包发送至安全网关；
S4、安全网关接收加密数据包，并判断此数据包来源的通信终端是否与自身建立对应安全隧道；
S5、安全网关根据S4的判断结果对数据包进行处理：
S501、若根据身份认证判定通信数据包来源的通信终端没有与自身建立对应的安全隧道，则直接将通信数据包发送到核心网；
S502、若根据身份认证判定此通信数据包来源的通信终端与自身建立有对应的安全隧道，则通过加密密钥对数据包进行解密，并通过另一组加密密钥将数据包加密成目标通信终端相匹配的对应加密数据包，并将其发送至目标通信终端，实现安全通信。
优选的一种实施案例，步骤S1中，通信终端与安全网关进行初始化的方法为，通信终端与安全网关分别在专用密钥服务器中生成密钥对、证书请求、证书签发，以及量子密钥分发，通信终端导入终端证书及网关证书、量子密钥，安全网关导入网关证书及终端证书、量子密钥。
优选的一种实施案例，一个安全网关至少与两个通信终端间分别形成一个对应加密密钥和数字证书，从而实现两个通信终端间的安全通信。
优选的一种实施案例，步骤S2中，安全隧道为通信终端与安全网关通过预置的数字证书进行基于SSL协议的单向身份认证或双向身份认证，并建立VPN加密安全隧道，建立的安全隧道只允许访问指定服务和特定操作，且安全网关的宽带制式和与安全网关建立了安全隧道的通信终端的宽带制式相同。
优选的一种实施案例，步骤S4中，安全网关与通信终端间的安全隧道判断方法为：
通信终端在发送通信数据包时，在预置加密密钥服务器中随机选择加密密钥并发送加密密钥编号至安全网关；
安全网关根据密钥编号认证终端身份的合法性，验证通过返回密钥编号对应的加密密钥的前半段值；
通信终端验证安全网关身份的合法性，验证通过后发送量子密钥后半段值，安全网关再次验证终端身份的合法性，从而确定安全网关与通信终端间是否建立安全隧道。
优选的一种实施案例，步骤S5中，安全网关将通信数据包发送至目标通信终端后，安全网关将包含源通信终端标识和目标通信终端标识的通知消息通过系统网关发送至核心网，通知核心网当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的通信数据包的传输过程。
基于安全网关的通信系统，包括：
初始化模块，初始化模块用于终端与安全网关的初始化，导入相对应的数字证书和加密密钥；
身份认证模块，身份认证模块用于通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书的身份认证，以及通信终端与安全网关通过已建立的安全隧道进行基于加密密钥的身份认证；
隧道建立模块，隧道建立模块通信终端与安全网关建立安全隧道；
数据传输模块，数据传输模块用于通过安全隧道进行数据安全传输。
基于安全网关的通信装置，包括：
通信终端，通信终端用于客户发送和接收通信数据包，并通过加密密钥对数据进行加密和解密；
通信基站，通信基站用于数据的传输；
安全网关，安全网关用于和通信终端之间建立安全隧道，接收源通信终端发送的通信数据包，并在确定通信终端是与自身建立了安全隧道的终端时，将通信数据包发送至目标通信终端；
核心网，核心网用于接收安全网关传输的无效通信数据包，以及确定当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的源通信终端和目标通信终端之间的通信数据包的传输过程。
优选的一种实施案例，安全网关包括秘钥接口和接收单元，秘钥接口用于调取加密密钥服务器内的秘钥，接收单元用于接收源通信终端发送的数据包，秘钥接口连接认证单元，接收单元连接判断单元，判断单元连接认证单元用于对数据包来源和目标是否与安全网关建立安全隧道进行判断，发送单元，用于将数据包进行发送。
优选的一种实施案例，认证单元包括加密密钥认证和数字证书认证，对通信数据包进行全面认证判定，确保通信安全。
综上所述，在通信数据传输的两个通信终端处于同一个安全网关中的情况下，由安全网关完成通信数据包从源通信终端到目标通信终端的发送过程，使得通信业务中的部分通信数据包的传输过程无需经过系统网关和核心网，大大减轻了系统网关和核心网的业务压力，在传统的安全网关的基础上，引入加密密钥和数字证书等身份认证，增强了传统安全网关的安全性，保证通信数据的安全、准确传输。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于安全网关的通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通信终端与安全网关进行初始化，并分别导入相对应的数字证书和加密密钥；
S2、通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书进行身份认证，若认证通过，通信终端与安全网关建立安全隧道；
S3、通信终端通过加密密钥对通信数据包进行加密，并通过通信基站将加密数据包发送至安全网关；
S4、安全网关接收加密数据包，并判断此数据包来源的通信终端是否与自身建立对应安全隧道；
S5、安全网关根据S4的判断结果对数据包进行处理：
S501、若根据身份认证判定通信数据包来源的通信终端没有与自身建立对应的安全隧道，则直接将通信数据包发送到核心网；
S502、若根据身份认证判定此通信数据包来源的通信终端与自身建立有对应的安全隧道，则通过加密密钥对数据包进行解密，并通过另一组加密密钥将数据包加密成目标通信终端相匹配的对应加密数据包，并将其发送至目标通信终端，实现安全通信。
2.根据权利要求1所述的基于安全网关的通信方法，其特征在于：步骤S1中，所述通信终端与安全网关进行初始化的方法为，所述通信终端与所述安全网关分别在专用密钥服务器中生成密钥对、证书请求、证书签发，以及量子密钥分发，所述通信终端导入终端证书及网关证书、量子密钥，所述安全网关导入网关证书及终端证书、量子密钥。
3.根据权利要求2所述的基于安全网关的通信方法，其特征在于：一个所述安全网关至少与两个通信终端间分别形成一个对应加密密钥和数字证书，从而实现两个通信终端间的安全通信。
4.根据权利要求1所述的基于安全网关的通信方法，其特征在于：步骤S2中，所述安全隧道为通信终端与安全网关通过预置的数字证书进行基于SSL协议的单向身份认证或双向身份认证，并建立VPN加密安全隧道，建立的安全隧道只允许访问指定服务和特定操作，且所述安全网关的宽带制式和与所述安全网关建立了安全隧道的通信终端的宽带制式相同。
5.根据权利要求1所述的基于安全网关的通信方法，其特征在于：步骤S4中，所述安全网关与通信终端间的安全隧道判断方法为：
所述通信终端在发送通信数据包时，在预置加密密钥服务器中随机选择加密密钥并发送加密密钥编号至安全网关；
所述安全网关根据密钥编号认证终端身份的合法性，验证通过返回密钥编号对应的加密密钥的前半段值；
所述通信终端验证安全网关身份的合法性，验证通过后发送量子密钥后半段值，所述安全网关再次验证终端身份的合法性，从而确定安全网关与通信终端间是否建立安全隧道。
6.根据权利要求1所述的基于安全网关的通信方法，其特征在于：步骤S5中，所述安全网关将通信数据包发送至目标通信终端后，所述安全网关将包含源通信终端标识和目标通信终端标识的通知消息通过系统网关发送至核心网，通知核心网当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的通信数据包的传输过程。
7.基于安全网关的通信系统，其特征在于，包括：
初始化模块，所述初始化模块用于终端与安全网关的初始化，导入相对应的数字证书和加密密钥；
身份认证模块，所述身份认证模块用于通信终端与安全网关利用预置的数字身份证书的身份认证，以及通信终端与安全网关通过已建立的安全隧道进行基于加密密钥的身份认证；
隧道建立模块，所述隧道建立模块通信终端与安全网关建立安全隧道；
数据传输模块，所述数据传输模块用于通过安全隧道进行数据安全传输。
8.基于安全网关的通信装置，其特征在于，包括：
通信终端，所述通信终端用于客户发送和接收通信数据包，并通过加密密钥对数据进行加密和解密；
通信基站，所述通信基站用于数据的传输；
安全网关，所述安全网关用于和通信终端之间建立安全隧道，接收源通信终端发送的通信数据包，并在确定通信终端是与自身建立了安全隧道的终端时，将所述通信数据包发送至目标通信终端；
核心网，所述核心网用于接收安全网关传输的无效通信数据包，以及确定当前安全网关执行了一次源通信终端标识和目标通信终端标识对应的源通信终端和目标通信终端之间的通信数据包的传输过程。
9.根据权利要求8所述的基于安全网关的通信装置，其特征在于：所述安全网关包括秘钥接口和接收单元，所述秘钥接口用于调取加密密钥服务器内的秘钥，所述接收单元用于接收源通信终端发送的数据包，所述秘钥接口连接认证单元，所述接收单元连接判断单元，所述判断单元连接认证单元用于对数据包来源和目标是否与安全网关建立安全隧道进行判断，所述发送单元，用于将数据包进行发送。
10.根据权利要求9所述的基于安全网关的通信装置，其特征在于：所述认证单元包括加密密钥认证和数字证书认证，对通信数据包进行全面认证判定，确保通信安全。
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