CN1427635A - 一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法，该方法是：预先在核心网(CN)中设置一MCC码表，并存储所有与本国使用相同自主开发加密算法国家或运营商的MCC码；当用户发起呼叫或被呼叫时，其将自身的国家移动用户识别码信息发送给CN，CN从中提取出该用户的MCC码；CN将所提取的MCC码与MCC码表中的元素逐个比较，如果有相同的，则CN选择本国自主开发的加密算法；如果没有相同的或MCC码表为空，则CN选择一种标准的加密算法；然后，CN将选定加密算法所对应的加密算法标识发送给接入网；接入网再将该加密算法标识发送给用户终端。该方法既允许标准加密算法与自主开发加密算法共存，又简化了加密算法选定过程，进而保证用户利益和服务质量。

Description

一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法

技术领域

本发明涉及3G系统保密通信中加密算法的选择，尤指一种利用移动国家码(MCC)由核心网(CN)来确定保密通信中加密算法的方法。

发明背景

目前，在各种通信系统尤其是移动通信系统中，为了确保用户间信息的安全保密性，保密通信的实现是非常重要的，这就需要对所传输的数据进行加密保护。通常，对信息进行加密保护就是在通信双方采用加密算法，发送方将要传输的数据按选定的加密算法加密后传输，接收方收到后再按选定的加密算法解密后分析使用。

在第三代(3G)移动通信系统中，空中接口的加密功能通常在终端用户设备(UE)和地面无线接入网(RAN)之间实现。按照现有协议的规定，每一种加密算法均对应一个加密算法标识，现有加密算法的选择是通过比较UE支持的加密算法能力和核心网(CN)许可使用的加密算法得到的，是在接入网中根据加密算法标识的比较选定的。参见图1所示，现有移动通信系统中用于空中接口加密保护的具体实现过程是这样的：

1)UE将自身的安全能力通知接入网。

UE与接入网成功建立连接后，UE会通过发向接入网的消息A携带UE具备的加密算法能力参数，通知接入网该终端所能支持的加密算法，接入网收到后存储该终端支持的加密算法信息。

2)核心网(CN)发起安全模式过程。

当CN发起建立安全模式时，CN根据预先的设置确定许可选用哪些加密算法，并向接入网发送携带有网络所支持的加密算法信息的消息B。

3)由接入网确定用于保密通信的加密算法。

接入网收到消息B后，根据所接收的核心网许可使用的加密算法标识和预先存储的UE所支持的加密算法标识，来确定一种终端与接入网都支持的加密算法，作为保密通信的加密算法。然后，接入网向UE发送携带有选定加密算法指示的消息C，通知核心网最终确定的加密算法。

4)UE设置本地使用的安全算法。

UE接收到消息C后，先设置本地使用的终端安全加密算法为所接收消息C中所指定的加密算法，然后，向接入网发送UE设置安全模式成功的消息D。

5)接入网向核心网指示安全模式成功设置。

接入网接收到消息D后，向核心网发送携带有选定加密算法参数的消息E，该消息表示安全模式设置成功。

6)核心网完成安全模式设置过程。

核心网接收到安全模式成功完成的消息后，完成自身安全模式的设置过程，然后等待，等到达指定时间后，终端和接入网开始保密通信，按照选定的加密算法进行加解密。

上述过程中应用于空中接口加解密的加密算法分别放在终端和接入网中，CN许可使用的加密算法必须是接入网支持的加密算法。通常加密算法不是唯一的，可以定义多种不同的加密算法，且每种加密算法对应一个加密算法标识，运营商可支持选择不同的加密算法。但是由于空中接口加密是在接入网和终端中对等实现的，考虑到不同接入网和终端设备之间必须互连互通，不同运营商之间的接入网和终端之间也必须为互连互通，因此目前所有的加密算法要求必须是协议规定的标准化加密算法。

如果规范中有多种标准加密算法，为了支持全球漫游，则系统中必须包含所有的标准算法，CN也将许可使用所有的标准加密算法。若经过比较，在终端和接入网有多个相同的可用标准加密算法时，接入网可以在可用算法中选择任意一种共同支持的加密算法，标准规范中并未规定选择加密算法的方法以及选择优先级，只要保证终端和接入网中采用相同的算法即可。如果终端和接入网没有相同的加密算法可选，但核心网要求必须进行加密，终端则不能进行正常的保密通信。

由于密码应用的特殊性，出于对自己国家或自己网络信息安全性和保密性考虑，不同国家或运营商更希望使用自主开发的独立加密算法，以防止密钥易于被破解而造成不可预测的损失。如此，当用户漫游时就会产生两种问题：

1)如果终端和接入网双方，一方支持自主开发的加密算法，而另一方不能支持，则会由于通信双方不能选定共同支持的加密算法，导致其不能进行正常的保密通信。

2)对于某些必须采用自己开发的加密算法进行空中接口加密的国家或运营商，现有的移动通信系统中预留了一些加密算法标识来对应不同的自主开发的加密算法，但是，目前对于预留加密算法标识值的选用没有统一的标准，每个国家或运营商都可以任选预留标识值的其中之一，这样在移动用户漫游时，就很可能发生加密算法冲突。比如：两个不同的国家采用了不同的自主开发的加密算法，而两个国家为该加密算法选择了相同的加密算法标识，那么，按照现有安全模式设置的过程，当某个国家的用户到另一个国家漫游，协商加密算法时，由于加密算法标识值相同，双方会建立正常的连接，但实际上加密算法是不同的，则由于加密算法标识的冲突会导致双方不能进行正常的通信。

有鉴于此，曾在另一专利申请中对上述问题提出一种解决方案，该方法是：增加用户标识(CI)比特，并增加对该CI和当前用户及网络所支持的加密算法的判断，当为国外用户且用户和网络都支持标准加密算法时，或为国内用户且用户和网络均支持标准加密算法以外的同一种自主开发的加密算法时，可进行正常的保密通信；否则，双方不能进行保密通信。但是，由于该方案增加了新定义比特和判别过程，使整个消息结构、消息传递、参数值设定以及控制流程都需要有相应的增加或改变，对现有的处理流程会有一定的影响，实现不是很方便。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法，使得用户在任何地方均可采用有效的加密算法进行正常的保密通信，既允许标准加密算法与自主开发加密算法共存，又简化了加密算法选定过程，进而保证用户的利益和服务的质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法，该方法至少包括以下的步骤：

a.预先在核心网(CN)中设置一MCC码表，并存储所有与本国使用相同自主开发加密算法国家或运营商的MCC码；

b.当用户设备(UE)发起呼叫或被呼叫时，该UE将当前用户的国家移动用户识别码(IMSI)信息发送给CN，CN收到IMSI信息后，解析并提取出其中的MCC码；

c.如果CN中的MCC码表为空，即表示当前用户支持所有许可使用的标准加密算法，则CN直接选择一种许可使用的标准加密算法作为保密通信许可的加密算法；否则，CN将所提取的当前用户的MCC码与MCC码表中的元素逐个进行比较，如果当前用户MCC码与CN中MCC码表的某个MCC码相同，则CN选择本国自主开发的加密算法作为保密通信许可的加密算法；如果当前用户MCC码与CN中MCC码表的所有MCC码均不相同，则CN选择一种许可使用的标准加密算法作为保密通信许可的加密算法。

该方法还可以进一步包括：当CN选定加密算法后，CN将选定加密算法所对应的加密算法标识发送给接入网；接入网收到后，设置自身的安全模式，同时将该选定加密算法所对应的加密算法标识发送给UE，UE设置自身的安全模式。

所述当前用户的MCC码提取出来后可存储于一寄存器中。

由上述方案可以看出，本发明的关键在于：在CN网中设置一个MCC码表，直接根据MCC码在CN网中选定进行保密通信的加密算法。

可见，本发明所提供的基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法，具有以下的优点和特点：

1)本发明的方法只是将最终加密算法选择的决策权由核心网完成，不需要改变任何现有的安全实施流程，不会影响整个处理流程，而且简化了加密算法的选定过程。

2)本发明过程中增加了从国家移动用户识别码(IMSI)提取MCC的处理，但是用于提取当前用户MCC码的IMSI，是由处理流程中现有消息提供的，无需增加额外的比特或消息，实现简单、方便。

3)由于本发明的方法在核心网中预先设置了MCC码表，将所有使用相同自主开发加密算法的国家或运营商对应的MCC码存于该MCC码表中，当用户漫游时，核心网可通过对当前用户MCC码与预存MCC码表中元素的比较，来选择加密算法，这样，不仅避免了用户漫游时可能出现的冲突；同时，可以保证多个具有特殊要求的友好运营商之间在采用相同自主加密算法时的互连互通。

4)本发明的方法将原来固定的加密算法选择方式改变为依据MCC码进行判断选择的方法，同时将选择过程从接入网移到核心网，不仅实现简单、灵活，而且适用于各种移动通信网络，具有相当的通用性。

5)本发明所增加的预存MCC码表中，包括所有与本国使用相同自主开发加密算法的友好国家或运营商，那么，当所有国家或运营商均使用标准加密算法时，则MCC码表可设置为空，如此，无论用户是在本地通话或是漫游，核心网均可直接通过当前用户MCC码与预存MCC码表中元素的比较，来确定相应的加密算法。因此，本发明不仅有效解决了漫游时自主加密算法需求与标准加密算法选择之间存在的冲突，而且完全符合只采用标准算法运营商的需求。

附图说明

图1为现有技术中确定加密算法的信令流程图；

图2为本发明确定加密算法的实现方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明实现的前提为：如果标准中定义了多种许可的标准加密算法时，为了支持在全球所有国家的国际漫游，要求系统支持所有的标准加密算法，这正是现有所有3G移动通信系统中必须满足的条件。

对于具有特殊加密算法要求的国家或运营商系统，除了支持上述所有标准加密算法以外，核心网还必须支持至少一套自主开发的非标准加密算法。而且对于必须采取特殊非标准加密算法的系统用户，提供服务的终端和接入网中都必须同时拥有所有标准加密算法和该非标准加密算法。

基于上述前提，本发明提出了一种在核心网内进行有效加密算法许可选择的方案，参见图2所示，该加密算法选择方案的具体实现过程至少包括以下步骤：

1)首先在核心网中设置一MCC码表，并将所有与本国使用相同自主开发加密算法的国家或运营商的MCC码预先存储于该MCC码表中。

2)当某个用户发起呼叫或被呼叫时，该用户将自身的IMSI信息传送到CN中，当CN接收到IMSI信息后，解析并提取出其中的MCC码，该MCC码可暂存于一寄存器中。

3)CN将所提取的当前用户的MCC码与MCC码表中预存的元素逐个进行比较，如果当前MCC码与CN中预存的MCC码表内的某一个MCC码相同，则CN认为该用户为国内用户或者特殊许可用户，CN选择自主开发的加密算法作为进行保密通信许可的加密算法。

4)如果当前MCC码与CN中预存的MCC码表内的MCC码均不同或者MCC码表为空时，则CN认为该用户为国外用户或者漫游用户，则CN从许可使用的标准加密算法中选择其一作为进行保密通信许可的加密算法。

5)当CN选定加密算法后，CN将选定加密算法所对应的加密算法标识，通过相关的安全控制消息发送给接入网。

6)接入网收到该消息后，设置自身的安全模式，同时也将选定加密算法所对应的加密算法标识，通过相关的安全控制消息发送给UE，UE按该信息设置自身安全模式后，双方按照选定加密算法进行保密通信。

上述步骤主要涉及保密通信中加密算法的选择过程，其余安全模式实施过程与现有技术完全类似。

依据上述方法，如果IMSI中提取的MCC码包含在MCC码表中，说明该用户采用本国非标准加密算法；如果IMSI中提取的MCC码不包含在MCC码表中，说明该用户支持所有的标准加密算法；如果MCC码表为空值，也完全等同于只支持使用标准加密算法的情况。换句话说就是：当本国用户在国内应用时，根据MCC码的选择将选取该特殊的加密算法加密；如果本国用户到拥有相同非标准加密算法的国家或运营商系统中应用时，根据MCC码的选择将选取该特殊的加密算法加密；如果本国用户漫游到其它只支持标准加密算法的国家或运营商系统时，通过MCC码的比较选择可以选定一种标准的加密算法加密。同样地，如果其它只支持标准加密算法的用户漫游到支持非标准加密算法的国家或运营商系统时，通过MCC码的比较选择也同样选定一种标准的加密码算法加密，如果支持某种非标准加密算法的用户漫游到拥有相同非标准加密算法的国家或运营商系统中应用时，根据MCC码的选择将选取该特殊的加密算法加密。

通过上述方法，既可解决漫游时加密算法需求和标准加密算法选择之间的问题，又保证了国内、国外用户可在不同的地域选择相应不同的加密算法进行保密通信。

Claims (4)

1、一种基于移动国家码确定保密通信中加密算法的方法，其特征在于该方法至少包括以下的步骤：

a.预先在核心网(CN)中设置一MCC码表，并存储所有与本国使用相同自主开发加密算法国家或运营商的MCC码；

b.当用户设备(UE)发起呼叫或被呼叫时，该UE将当前用户的国家移动用户识别码(IMSI)信息发送给CN，CN收到IMSI信息后，解析并提取出其中的MCC码；

c.如果CN中的MCC码表为空，则CN直接选择一种许可使用的标准加密算法作为保密通信许可的加密算法；否则，CN将所提取的当前用户的MCC码与MCC码表中的元素逐个进行比较，如果当前用户MCC码与CN中MCC码表的某个MCC码相同，则CN选择本国自主开发的加密算法作为保密通信许可的加密算法；如果当前用户MCC码与CN中MCC码表的所有MCC码均不相同，则CN选择一种许可使用的标准加密算法作为保密通信许可的加密算法。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：

当CN选定加密算法后，CN将选定加密算法所对应的加密算法标识发送给接入网，接入网收到后，设置自身的安全模式；接入网将该选定加密算法所对应的加密算法标识发送给UE，UE设置自身的安全模式。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述当前用户的MCC码提取出来后可存储于一寄存器中。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的MCC码表为空时，当前用户支持所有许可使用的标准加密算法。

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