CN1132374C - 用于用户鉴别和/或信息加密的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

由移动无线网为其它网的用户通过连接两个网的接口准备安全参数，而并不对在移动无线网中的用户在至少一个移动无线电网的用户数据库进行用户登记。它网的用户利用其用户站的用户识别模件进行自我标识并存储在其它网的用户数据库内。通过接口为在专用网中设置的用户提出安全参数请求，安全参数由移动无线电网的鉴别装置准备并通过接口传输给专用网。故不必在移动无线电网的用户数据库内进行用户登记，其优点是，在移动无线电网中不必预先给定移动用户电话号码。

Description

用于用户鉴别和/或信息加密的方法和系统
本发明涉及一种依照权利要求1及权利要求8的前序部分的、用于用户鉴别和/或信息加密的方法和系统，其中移动用户利用一在用户站内含有的用户识别模件对应于移动无线电网进行自我标识并设置在移动无线电网的用户数据库内并登记在一个鉴别装置中，由该鉴别装置为保护用户数据，为移动用户准备出安全参数和安全算法。
在文章“安全第一的全欧移动通信”，电信通讯16(1993)，第6期，326至329页中记载了一种防止非法调用和滥用一根据国际GSM—标准(全球移动通信)的蜂窝数字移动无线电网移动用户的个人用户信息、对用户数据进行保护的方法和系统。其中可跨国界在不同经营者的网中进行联通的移动用户，利用在无线用户站内含有的识别模件—也被称作SIM—卡(用户识别模件)，对应于某个网进行自我标识。在移动用户获得SIM卡后，被登记在一鉴别装置(鉴别中心)中，该鉴别装置为保护移动用户的用户数据负责准备安全参数和安全算法。为此，鉴别装置有一保护单元(安全盒)，在该保护单元中自动进行安全算法自动编码。另外，还可对传输的信息加密(Ciphering)。
由于安全相关性很高，故GSM—安全措施，尤其是安全参数和安全算法仅供在一共同的协议(“谅解备忘录”)中采用跨国移动无线电网标准的网经营者和基本设施制造厂家使用。故这些安全措施仅能用于移动无线网，而不能在其它网，例如在专用网(公司网)中得到应用。而且在GSM—标准与一其它无线电标准，例如DECT标准(数字增强无线通信)间的应用绝对是不可能的，或在一多用通信网(多用个人通信，UPT)中的应用也绝对不可能，甚至在GSM—移动无线电网的网经营者与一其它网经营者就支持用户在网间移动(漫游)达成共同协议的情况下，也是如此。因而或者仅在支持GSM标准的移动无线电网间存在协议，或者仅通过在两个网的用户数据库进行双重用户登记才能在不同的无线电标准的网中得以应用并因而仅不同的鉴别方法是可行的。
本发明的任务在于提出一种用于用户识别和/或信息加密的方法和系统，通过此方法和系统在其它的分别与移动无线电网连接的网中用尽可能少的代价也能应用安全措施。
完成该任务的方法是通过接口与移动无线网连接的其它网的用户利用用户识别模件进行自我标识并至少存储在其它网的用户数据库内；通过接口对设置在其它网内的用户的安全参数提出请求，由移动无线电网的鉴别装置对安全参数进行准备并通过接口传输给其它网，而不必其中在移动无线电网的用户数据库中进行用户登记，并且利用由移动无线电网接收的安全参数在该其它网对其它网用户进行用户鉴别和/或对信息加密。
完成该任务的系统是：移动无线电网通过接口与一其它网连接，该网的用户用其用户站的用户识别模件进行自我标识并至少存储在网络的用户数据库内；在其它网中设有装置，该装置通过接口为在其它网中设置的用户提出安全参数请求，并在移动无线电网的某鉴别装置中设有装置，该装置用于准备安全参数，并在移动无线电网中设有装置，该装置通过接口向其它网发送安全参数，而其中对用户并不在移动无线电网用户数据库中进行登记并且在其它网中设有装置，该装置利用由移动无线电网接收到的安全参数对其它网的用户进行用户鉴别和/或对信息加密。
由移动无线电网为其它网的用户通过一将两个网连接在一起的接口准备安全参数，而不必对这些在移动无线电网中的用户在移动无线电网的至少一个数据库中进行用户登记。其中其它网的用户分别用用户识别模件进行自我标识并存储在其它网的至少一个数据库内。通过接口为设置在其它网中的用户提出安全参数请求，由移动无线电的鉴别装置加以准备并通过接口传输给其它网。用户不必在移动无线电网的用户数据库内进行用户登记，此点尤其具有的优点是，在移动无线电网中不必给定移动用户电话号码并因此不必对其它网的用户进行管理。利用由移动无线电网提供的并在其它网中接收的安全参数，对登记在其它网中的用户进行用户鉴别和/或进行信息加密。其它的网，即例如带有分机装置的专用网可以采用此方式独立地采取防止非法调取用户数据及滥用单独的用户数据的安全措施和/或进行对信息加密，而除了发送安全参数外与移动网无关而且其它网也不必在其它网中对用于确定安全参数的非常秘密的安全算法自动编码。
其优点在于，在激活对移动无线电网提出准备其它网的进一步的安全参数组请求前，首先通过接口提出至少一组安全参数请求并传输该组参数和进行用户鉴别及加密。用于用户鉴别和优选用于在基站与无线电用户站之间无线发送的信息加密的安全参数和安全算法的应用因此既可以通过其它网—例如支持DECT—无线电标准的专用网通联时，又可以在用户将其停留位置由其它网一个范围内变换到移动无线电覆盖范围的情况下通联时得以实现。
下面对照附图中所示的实施例对本发明做进一步的说明。图中示出：
图1在一与移动无线电网连接的专用网中用户鉴别的方框图，
图2用于用户鉴别的专用网与移动无线电网间的信息流。
图1示出在一专用网CN中用于用户鉴别及信息加密的方框图，专用网通过接口DSS1+与移动无线电网PLMN，例如根据GSM标准的移动无线电网连接。蜂窝结构的数字移动无线电网PLMN已知具有一无线电分系统和一交换分系统。其中在原位用户数据库(原位登记器)并视停留位置在交换分系统的来访者一用户数据库(来访者登记器)登记的移动用户通过一无线接口分别与无线电分系统的多个基本一发/收站中的一个联通并且反之亦然。基本一发/收站控制多个无线电小区，由这些无线电小区构成移动无线电网PLMN，以便向尽可能多的用户提供无线电覆盖。
用于实施与交换有关的并且移动专用的功能的交换分系统与无线电分系统相连接。交换分系统具有多个带有配属的来访者登记器VLR的移动交换站MSC，在来访者登记器内分散暂时存储有实时的分别由移动交换站MSC控制的覆盖范围内停留的用户的用户数据。因此只有在移动用户位于某一被服务的覆盖范围内时，则其用户数据才保存在来访者登记器VLR内，该登记器在移动无线电网PLMN起着分散用户数据库的作用。移动无线电网PLMN除了来访者登记器VLR外还拥有至少一个图中未示出的原位登记器HLR。在该登记器内集中存储有在移动无线电网PLMN登记期内所有移动用户的所有用户数据。鉴别装置AC与原位登记器HLR相连接，鉴别装置具有一带一固有的处理器和一固有的操作系统的保护单元(保密盒)。在鉴别装置AC中移动用户用一分配给其的移动用户标识登记，其中还存储有准备SIM卡产生的秘密的用户密钥KI。SIM卡卡用户识别模件SIM，对应于移动无线电网PLMN用户采用用户识别模件进行自我标识。
在用用户识别模件SIM进行用户识别后进行用户鉴别，以便对移动用户的入网权进行检验。为实现此目的，在鉴别装置AC中准备安全参数SPAR并作为预定安全算法—例如根据国际GSM标准定义的安全算法A3/A8的输入信号加以应用，该鉴别装置输出用于鉴别的及用于对信息加密(例如KC，见下面的说明)的保护参数(例如SRES，见下面的说明)。但跨国GSM一移动无线电网的网络经营者并不受此安全算法的约束并可以编写自己的安全算法。鉴别装置AC中的保护单元采用随机变量(RAND)和存储的参数IMSI、KI输出一个作为安全算法A3的信号(SRES，签收应答)同样用户识别模件SIM根据其中自动编码的安全算法A3对照预先传输的随机变量和存储的参数IMSI、KI产生信号(SRES、签收应答)。由移动无线电网PLMN的网络装置，优选由移动变换站MSC就识别对两个信号进行比较。如果两个信号一致，则用户鉴别是成功的。根据鉴别在用户识别模件SIM中按照安全算法A8计算出对信息加密的密钥。为了与移动无线电网PLMN的各个装置进行联通，备有一个中央信令系统CCS7(7号信令系统)，该系统具有一用于处理与移动性有关的功能的用户部分MAP。
专用网CN具有至少一个分机装置PBX，用户通过用户站与分机装置有线连接或通过无线电用户站DM，例如通过一符合GSM标准和DECT标准的双模式无线电用户站经一基站BS与分机装置连接。其中用户站UPTS支持在一管理有线用户和/或移动用户电信网(多用个人电信，UPT)中的多用个人通信。两个用户站UPTS、DM是在一起的，从而网络利用在用户站内含有的或插入用户站内的用户识别模件SIM对专用网的用户进行识别。用户识别模件为用户存储有用户标识IMSI和保密的用户密钥KI。保密的用户密钥KI仅用于例如根据自动编码的安全算法A3进行用户鉴别。同时用户标识IMSI也用于移动无线电网PLMN中鉴别装置的确定，为对专用网CN的用户进行鉴别和/或加密由鉴别装置准备安全参数。专用网CN例如由一设在多处的公司内部网(CorporateNetwork)，这些处所交织在一起并由分机装置通过有线或无线路径，例如DECT无绳系统的连接对用户进行管理。
分机装置PBX分别具有一用户数据库DB，在数据库内存储有被登记的用户的用户数据。例如用于选择经接口DSS1+可联通的移动交换站(MSC)的地址MSCA、用户号码SNR、用于确定用户可以利用的电信服务的业务图SPRO、用于推断鉴别装置AC推断的由用户站UPTS、DM中的用户识别模件SIM接收的用户标识IMSI、以及由鉴别装置AC提供的安全参数SPAR都属于用户数据，利用鉴别装置在专用网CN中可独立进行鉴别过程和/或加密过程。通过位于分机装置PBX和移动交换站MSC之间的接口DSS1+采用接口规程，该接口规程可实现包括移动专用和保护专用功能的安全参数SPAR的交换。接口DSS1+例如利用一已有的规程，将分机装置连接在移动交换站上，并扩展用于传输安全参数SPAR的信息。这样例如可以在专用网CN中使安全算法和准备好的安全参数用于采取对无线用户站DM与基站BS之间采用无线方式发送的诸如话音和数据等信息加密的措施。为此需要有无线接口的特殊的密钥(KC)，由移动无线电网提出作为安全参数SPAR一部分的密钥请求并由鉴别装置AC准备出并通过接口DSS1+接收。
图2示出通过由移动无线电网发送安全参数SPAR进行对专用网CN中登记的用户的用户鉴别过程，而不必为此在移动无线电网PLMN的原位登记器中进行用户登记。在对用户站DM或UPTS的用户识别后，将向分机装置PBX发送一个其中包含有用户标识IMSI的信息LUR，用户通过其用户数据在用户数据库DB中的登记，被分机装置登记。每次或者是首次，或者进入另一分机装置范围，需要进行停留登记时，总是由用户站发出信息(位置更新请求)。
由专用网CN的分机装置PBX发送一个带有作为信息内容的用户标识IMSI的信息通过图1所示的接口至移动交换站MSC，该信息通知为在专用网CN中登记的用户的用户鉴别和/或鉴别过程中的信息加密，请求传输安全参数。移动交换站MSC接着向相应的鉴别装置AC发送一个含有作为信息内容的用户标识IMSI的信息SAUI。利用信息SAUI(发送鉴别信息)提出对在鉴别装置中计算出和准备好的安全参数SPAR的请求。其中提出安全参数SPAR请求，而不必存储通常含有标识IMSI的用户登记。尤其是并不象通常在网中的GSM用户那样分配移动用户电话号码(MSISDN)。因此专用网CN的用户仅在负责管理其的分机装置PBX中作为用户加以登记，同时在原位登记器HLR中该用户并不存在并且对于其仅由鉴别装置AC存储作为瞬时数据的安全参数并将此安全参数发送给作为原位分机装置对用户进行登记的分机装置PBX。
故可以将用户识模件SIM分发给诸如专用网等其它网的网经营者，这些网经营者仅需负责将用户登记在用户数据库中，在本实施例中登记在分机装置PB的用户数据库DB中。用户在其无线电用户站DM及用户站UPTS中采用由网经营者或由服务提供者向用户站的使用者分发的SIM卡，以便对应于某个网进行自我标识。在本实施例中设定，由鉴别装置AC准备作为用户进入专用网CN所需的安全参数的随机变量RAND、用于对无线电传输的信息加密的密钥KC和用于对应于网的用户识别模件SIM授权审查所需要的信号SRES(签收应答)并在信息RSAUI(最终发送鉴别信息)中发送给移动交换站。其中优选准备一组或多组安全参数，这些参数，在提出其它组安全参数请求之前，在专用网CN中首先为用于对用户的鉴别被处理。因此可以由移动无线电网的鉴别装置调取多个和不同的安全参数组并依次在专用网中，在本实施例中由带有配属的用户数据库DB的分机装置进行处理。移动交换站MSC在接收到信息RSAUI后通过接口将在信息RSP(最终安全参数)中的到达的参数RAND、SRES、KC发送给专用网，在专用网中这些参数作为安全参数SPAR存储在分配装置PBX的用户数据库DB内。每当鉴别装置AC准备出事先请求的一组安全参数并传递时，这个过程就重复一次。对在分机装置PBX中登记的专用网CN的用户的用户鉴别接着以如下方式自动进行，由分机装置PBX向某用户站DM及UPTS发送带有作为信息内容的随机变量RAND的信息AUR。为对信息加密，或者由与分机装置连接的基站，或者由用户站采用特殊的密钥KC，发送加密的有效或信令信息。
分机装置PBX采用信息AUR通知需要鉴别的希望，由用户站DM及UPTS反向传输带有作为信息内容的信号SRES的信息RAU对比希望应答。某个用户站根据到达的随机变量RAND利用由SIM卡准备时产生的保密的用户密钥计算出信号SRES，由分机装置PBX对该信号与存储在用户数据库DB内的SRES就其同一性进行比较。当两个信号一致时，对在专用网CN中登记的用户的用户鉴别是成功的，而不必对此在用户网中对安全算法自动编码。因而也不必对移动无线电网(PLMN)的移动用户和其它网CN的用户分别进行鉴别。安全参数，在本实施例中为用于专用网CN的用户的用户鉴别的GSM安全参数首先被请求并被传输，而不必将专用网的用户在移动无线电网的用户数据库中进行用户登记。在本实施例涉及的是对GSM安全参数的准备，对该GSM安全参数根据GSM安全算法进行处理，但也可以考虑用于其它网用户的用户鉴别及用于对信息加密的其它安全参数和安全算法。对传输安全参数必要的是，接口连接配备有移动无线电网和每个其它网间的接口规程。

Claims (8)

1、用于对用户进行鉴别和/或对信息加密的方法，其中移动用户利用一在用户站内含有的用户识别模件(SIM)对应于移动无线电网(PLMN)进行自我标识并设置在移动无线电网(PLMN)的用户数据库内并登记在一个鉴别装置(AC)中，由该鉴别装置为保护用户数据，为移动用户准备出安全参数和安全算法，其特征在于：
—通过接口(DSS1+)与移动无线网(PLMN)连接的其它网(CN)的用户利用用户识别模件(SIM)进行自我标识并至少存储在其它网(CN)的用户数据库(DB)内，
—通过接口(DSS1)对设置在其它网(CN)内的用户的安全参数(SPAR)提出请求，由移动无线电网(PLMN)的鉴别装置(AC)对安全参数进行准备并通过接口(DSS1+)传输给其它网(CN)，而不必其中在移动无线电网(PLMN)的用户数据库(HLR)中进行用户登记，并且
—利用由移动无线电网(PLMN)接收的安全参数在该其它网(CN)对其它网(CN)用户进行用户鉴别和/或对信息加密。
2、依照权利要求1所述的方法，其特征在于：通过用户标识(IMSI)推断出移动无线电网(PLMN)中准备安全参数的鉴别装置(AC)，用户站(UPTS、DM)由用户识别模件(SIM)读出用户标识并通过接口(DSS1+)发送出去。
3、依照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：除用户数据外，到达其它网(CN)的安全参数(SPAR)也进入用户数据库(DB)中。
4、依照权利要求3的方法，其特征在于：用户数据库(DB)是在其它网(CN)登记的用户的原位数据库。
5、依照权利要求1所述的方法，其特征在于：在提供其它的安全参数前，通过接口提出对一组或多组参数(SPAR)的请求并进行传输及进行用户鉴别和/或加密。
6、依照权利要求1所述的方法，其特征在于：移动无线电网(PLMN)是一个根据GSM标准的蜂窝移动无线电网，由该蜂窝移动无线电网为其它网(CN)的用户准备GSM一安全参数。
7、依照权利要求1所述的方法，其特征在于：在为其它网(CN)的用户采用无线电用户站(DM)时，安全算法含有对在无线电用户站和基站(BS)间无线电发送的信息加密的措施。
8、用于用户鉴别和/或用于对信息加密的系统，在该系统中移动无线电用户利用在用户站内含有的用户标识模件(SIM)对应于移动无线电网(PLMN)进行自我标识并存储在至少一个移动无线电网(PLMN)用户数据库内和登记在一鉴别装置(AC)内，为保护用户数据由鉴别装置为移动用户准备安全参数和安全算法，其特征在于：
—移动无线电网(PLMN)通过接口(DSS1+)与一其它网连接，该网的用户用其用户站(UPTS、DM)的用户识别模件(SIM)进行自我标识并至少存储在网络(CN)的用户数据库(DB)内，
—在其它网(CN)中设有装置(PBX)，该装置通过接口(DSS1+)为在其它网(CN)中设置的用户提出安全参数请求，并在移动无线电网(PLMN)的某鉴别装置(AC)中设有装置，该装置用于准备安全参数(SPAR)，并在移动无线电网中设有装置(MSC)，该装置通过接口(DSS1+)向其它网(CN)发送安全参数，而其中对用户并不在移动无线电网(PLMN)用户数据库中进行登记并且
—在其它网(CN)中设有装置(PBX)，该装置利用由移动无线电网(PLMN)接收到的安全参数对其它网(CN)的用户进行用户鉴别和/或对信息加密。
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