CN1601943A - 一种选择安全通信算法的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择安全通信算法的方法，用户终端和核心网分别通过消息将自身支持的安全通信算法指示发送至接入网，由接入网选定最终使用的安全通信算法，选定算法的过程还包括：a)接入网判断核心网所支持的安全通信算法是否包括自主安全通信算法，如果不包括，则执行步骤b；否则，再判断用户终端和接入网是否都支持自主安全通信算法，如果支持，则选定自主安全通信算法；否则执行步骤b；b)判断用户终端和接入网是否都支持至少一种标准安全通信算法，如果是，则选定一种用户终端和接入网都支持的标准安全通信算法；否则，结束当前安全通信流程。该方法使不同运营商系统或国家可优先选择采用自主安全算法，进而提高移动用户的安全保密性。

Description

一种选择安全通信算法的方法 

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的加密技术，尤指一种优先选择自主安全通信算法的方法。

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。

上述过程中应用于无线链路信息加解密的加密算法分别放在终端和接入网中，CN中许可使用的加密算法必须是接入网支持的加密算法，CN中指定的具体可用算法通常由运营商进行配置。由于在3G应用中，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。

在目前的通信系统中，允许采用多套加密算法。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，算法的选择是通过比较UE支持的算法能力和CN指定的可用算法得到的。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，考虑到不同制造商的接入网和终端必须互连互通，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标准化的算法。而针对密码应用的特殊性，对于某些必须采用自主开发的加密算法进行空中接口加密的国家或运营商，移动通信系统中使用的加密算法又不能进行标准化。故此，如果某一运营商的移动通信系统中使用了非标准化的加密算法，按照现有的安全模式设置过程，将导致该运营系统和其它未实现该非标准化加密算法的运营系统存在漫游不兼容问题。一般，在这种情况下，也应该要求优先采用本国支持的自主加密算法。但是在现有技术中，并没有提供如何进行加密算法优先选择的方案。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种选择安全通信算法的方法，使不同运营商系统或国家可优先选择采用自己支持的自主安全算法，进而提高移动通信用户的安全保密性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种选择安全通信算法的方法，用户终端和核心网分别通过消息将自身支持的安全通信算法指示发送至接入网，由接入网选定最终使用的安全通信算法，接入网选定安全通信算法还包括以下步骤：

a.接入网根据核心网发来的安全通信算法指示，判断核心网所支持的安全通信算法是否包括自主安全通信算法，如果不包括，则执行步骤b；如果包括，则再判断用户终端和接入网是否都支持该自主安全通信算法，如果支持，则选定自主安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法，执行步骤c；否则，执行步骤b；

b.判断用户终端和接入网是否都支持至少一种标准安全通信算法，如果是，则选定一种用户终端和接入网都支持的标准安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法；否则，结束当前安全通信流程；

c.接入网将选定的安全通信算法通知用户终端。

其中，所述由接入网选定安全通信算法为：由接入网的基站控制器根据收到的核心网安全通信算法指示、自身存储的用户终端安全能力算法指示选定用户终端和接入网都支持的安全通信算法。

当核心网支持一种以上自主安全通信算法时，预先为所有核心网支持的自主安全通信算法设置优先级，则步骤a中选定自主安全通信算法为：按优先级顺序选择优先级最高的自主安全通信算法。

在核心网向接入网发送自身支持的安全通信算法指示的同时，指示接入网只能采用自主安全通信算法与用户终端进行通信，则步骤a中，用户终端和接入网一方或双方不支持自主安全通信算法时，立即结束当前的安全通信流程。

当核心网所支持的安全通信算法中包括非标准安全通信算法时，步骤a中，用户终端和接入网一方或双方不支持自主安全通信算法时，进一步包括，判断用户终端和接入网是否支持非标准安全通信算法，如果支持，则选定非标准安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法，然后执行步骤c；如果不支持，则执行步骤b。

步骤b中结束当前安全通信流程之前进一步包括：判断核心网是否支持不加密通信状态，如果是，则用户终端和接入网之间使用不加密的通信方式，然后结束当前安全通信流程；否则，直接结束当前通信流程。

该方法进一步包括：预先为所有核心网支持的标准安全通信算法设置优先级；则步骤b中，接入网按优先级顺序选择优先级最高的标准安全通信算法。

上述方案中，所述的安全通信算法为加密算法，或为完整性算法。

上述方案中，所设置的优先级存储在接入网的基站控制器中。

可见，本发明所提供的选择安全通信算法的方法，具有以下的优点和特点：

1)本发明的方法不需要改变现有的安全通信实施流程，只是在实现选定安全通信算法的部分稍加改动，增加了优先选择某种安全通信算法的判断和选择过程，修改少，对整个系统影响小，易于实现。

2)在本发明中，针对有自主安全通信算法的运营商系统或国家，优先选择自主安全通信算法，如此能满足安全算法特殊应用的选择需求。

3)本发明方法只是在接入网，如基站控制器的算法选择中补充一个优先选择过程，对核心网和终端的结构设计没有任何影响。该方法通过在接入网，如基站控制器中配置不同安全通信算法的优先级，可便于根据不同需求进行算法选择，既满足特殊需求的运营商要求，也满足标准需求的运营商要求。

4)由于本发明在安全通信的总处理流程上没有大的改动，所以对已有的终端应用以及漫游应用不会产生任何影响。

5)本发明对安全通信算法的选择，既包括空中接口加密算法的选择，也包括完整性算法的选择，不仅实现简单、灵活，具有相当的通用性。

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

本发明所提到的安全通信算法可以是加密算法，或是完整性算法，下面以加密算法为例，结合附图和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。

并且，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，该移动通信系统还必须支持至少一套自主开发的非标准加密算法。而且，对于必须采用特殊非标准加密算法的系统用户，为该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。

基于上述条件，本发明的关键就是：在现有流程中确定当前通信所采用的加密算法时，增加优先选择某种加密算法的步骤。本发明安全通信的实现流程包括以下步骤：

步骤1：初始UE发送算法能力信息。

当用户终端发起呼叫或被呼叫后，用户终端通过发向接入网的消息A携带用户终端具备的加密算法能力参数，通知接入网的基站控制器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。

步骤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根据预先的配置确定许可选用哪些加密算法，并向接入网发送消息B，该消息B中携带有网络许可选用的加密算法。

步骤3：接入网确定用于安全通信的加密算法。

接入网收到消息B后，根据收到的网络许可选用加密算法指示、以及自身存储的用户终端安全能力算法指示和自身拥有的安全算法能力，确定终端和接入网之间当前进行安全通信所要采用的加密算法。

其中，接入网选定当前所采用加密算法的过程如图2所示，具体包括：

步骤201：判断核心网是否只许可使用自主加密算法，如果是，则执行步骤202；否则，执行步骤207。

步骤202～204：判断核心网许可使用的加密算法中是否包括自主加密算法，如果不包括自主加密算法，则执行步骤205；如果包括，则再判断用户终端和接入网自身是否都支持该自主加密算法，如果都支持，则选定该自主加密算法作为当前实现安全通信的加密算法，然后执行步骤212；如果终端或接入网有一方不支持或双方都不支持该自主加密算法，则执行步骤205。这里，判断用户终端和接入网是否支持加密算法实际就是：接入网查询用户终端和自身中基站控制器的安全能力。

也就是说，核心网指示可以支持多种加密算法时，当然，所述的多种加密算法中包括国家或运营商许可应用的特殊加密算法，应对该指定的特殊自主加密算法进行优选，即：首先查询用户终端和基站控制器的安全能力，是否都支持该特殊的自主加密算法。

如果核心网在向接入网发送许可使用的加密算法时，还指示接入网只能使用自主加密算法与用户终端进行通信，那么，在步骤202的判断中如果用户终端和接入网有一方或双方都不支持自主加密算法，则马上结束当前的安全通信流程。

如果核心网支持一种以上的自主加密算法，可以预先为所有支持的自主加密算法设置优先级，选择时按优先级选择；也可以不设定优先级，任意选择用户终端和接入网双方均支持的自主加密算法中的一种。

步骤205～206：判断用户终端和接入网自身是否都支持某种或某几种核心网许可使用的标准加密算法，如果是，则任意选择一种标准加密算法或按预先设定的优先级选择一种优先级高的标准加密算法，作为当前实现安全通信的加密算法，然后执行步骤212；否则，执行步骤209。这里，判断用户终端和接入网是否支持加密算法实际就是：接入网查询用户终端和自身中基站控制器的安全能力。

对于核心网所支持的一种以上标准加密算法，也可以预先设置优先级，选择时按优先级选；或者，不设定优先级，任意选择用户终端和接入网双方均支持的一种标准加密算法。

步骤207～208：判断用户终端和接入网自身是否都支持核心网许可使用的该自主加密算法，如果有一方不支持或双方都不支持，则执行步骤209；否则，选定该自主加密算法作为当前实现安全通信的加密算法，然后执行步骤212。

同样，如果核心网支持一种以上的自主加密算法，可以预先为所有支持的自主加密算法设置优先级，选择时按优先级选择；也可以不设定优先级，任意选择用户终端和接入网双方均支持的自主加密算法中的一种。

步骤209～211：核心网是否指示支持不加密通信状态，如果是，则结束当前安全通信流程，用户终端和接入网之间使用不加密的通信方式；否则，直接结束当前通信流程，即：用户终端和接入网不能正常通信。

步骤212：接入网成功选择加密算法后，发送携带有所选定加密算法标识的相关安全模式命令给用户终端，通知用户终端当前选定的加密算法。

在上述选择过程中，还可能存在一种情况：当前的运营商或国家支持其它运营商或国家的自主加密算法，这里，将当前运营商或国家支持的、其它运营商或国家的自主加密算法称为非标准加密算法。那么，在选定加密算法时，仍是优先选择自主加密算法；如果没有自主加密算法可选而且当前用户终端为漫游用户，也可以接下来判断用户终端和接入网双方是否均支持非标准加密算法，如果是可优先选择非标准加密算法；如果没有非标准加密算法可选，再考虑选择一种标准加密算法。对于这种选择方案，就相当于在本发明的安全通信算法选择过程中设置了一个明确的优先级顺序，即：给自主加密算法、非标准加密算法、标准加密算法顺序排列，以利存在多套加密算法时方便算法选择，如此，既满足了国内用户的特殊需求，也满足了国外漫游用户对空口加密的特殊需求。至于非标准加密算法是否得到当前用户终端和当前接入网的支持，可根据当前用户终端的移动国家码(MCC)来判定，不同的漫游用户可采用核心网支持的、不同的非标准加密算法。

步骤4～6：与现有技术中步骤4～步骤6完全相同。

上述过程中，用户终端与接入网进行通信在实际应用中通常是指：用户终端与接入网的基站控制器进行通信。

本发明适合于移动通信的应用，尤其适合于目前应用的WCDMA/CDMA2000等第三代(3G)移动通信系统；并且，本发明可同时涵盖加密保护和完整性保护应用，也就是说，既适用于空中接口加密算法的选择，也适用于完整性算法的选择。

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，又可保证用户在不同的地域选择相应不同的加密算法进行保密通信。总之，以上所述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。

Claims (9)

1、一种选择安全通信算法的方法，用户终端和核心网分别通过消息将自身支持的安全通信算法指示发送至接入网，由接入网选定最终使用的安全通信算法，其特征在于，接入网选定安全通信算法还包括以下步骤：

a.接入网根据核心网发来的安全通信算法指示，判断核心网所支持的安全通信算法是否包括自主安全通信算法，如果不包括，则执行步骤b；如果包括，则再判断用户终端和接入网是否都支持该自主安全通信算法，如果支持，则选定自主安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法，执行步骤c；否则，执行步骤b；

b.判断用户终端和接入网是否都支持至少一种标准安全通信算法，如果是，则选定一种用户终端和接入网都支持的标准安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法；否则，结束当前安全通信流程；

c.接入网将选定的安全通信算法通知用户终端。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述由接入网选定安全通信算法为：由接入网的基站控制器根据收到的核心网安全通信算法指示、自身存储的用户终端安全能力算法指示选定用户终端和接入网都支持的安全通信算法。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网支持一种以上自主安全通信算法时，预先为所有核心网支持的自主安全通信算法设置优先级，则步骤a中选定自主安全通信算法为：按优先级顺序选择优先级最高的自主安全通信算法。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网向接入网发送自身支持的安全通信算法指示的同时，指示接入网只能采用自主安全通信算法与用户终端进行通信，则步骤a中，用户终端和接入网一方或双方不支持自主安全通信算法时，立即结束当前的安全通信流程。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，核心网所支持的安全通信算法中包括非标准安全通信算法时，步骤a中，用户终端和接入网一方或双方不支持自主安全通信算法时，进一步包括，判断用户终端和接入网是否支持非标准安全通信算法，如果支持，则选定非标准安全通信算法作为当前安全通信所采用的算法，然后执行步骤c；如果不支持，则执行步骤b。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中结束当前安全通信流程之前进一步包括：判断核心网是否支持不加密通信状态，如果是，则用户终端和接入网之间使用不加密的通信方式，然后结束当前安全通信流程；否则，直接结束当前通信流程。

7、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：预先为所有核心网支持的标准安全通信算法设置优先级；则步骤b中，接入网按优先级顺序选择优先级最高的标准安全通信算法。

8、根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述的安全通信算法为加密算法，或为完整性算法。

9、根据权利要求3或7所述的方法，其特征在于，所设置的优先级存储在接入网的基站控制器中。

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