CN1663168B - 接入网之间互配中可传递的认证、授权和记帐 - Google Patents

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Abstract

一种用于允许已由第一通信网络认证过的用户设备(240)获得对第二通信网络的访问权、而不经过第二通信网络认证的方法和系统。第一通信网络和第二通信网络之间具有预先建立的信任关系。第二网络经由第一网络(210)从包括用户设备公钥的用户设备(240)接收分组。当与分组相关联的源因特网协议(IP)地址落入分配给第一网络(210)的范围时，通过第一网络(210)将会话密钥从第二网络(220)发送给用户设备(240)。利用用户设备公钥对会话密钥进行加密。用户设备利用私钥解密会话密钥，此后使用会话密钥访问第二网络(220)。还产生将用户设备(240)身份和会话密钥相关的映射，以便第二通信网络产生与用户设备(240)相关的使用数据，并传送给第一通信网络，这产生指明用户设备(240)访问第二通信网络的记帐信息。

Description

接入网之间互配中可传递的认证、授权和记帐
发明领域
一般来讲，本发明涉及联网，更具体地讲，涉及接入网之间互配中的用于可传递的认证、授权和记帐(AAA)的方法。
发明背景
通常，需要认证、授权和记帐(AAA)，以便接入和利用如蜂窝网络和无线局域网(WLAN)之类的网络。在移动终端具有多个网络接入机制的环境中，在这些网络之间提供AAA互配是非常重要的。但是，通常是这样的情形，即，一个或多个所涉及的网络具有一种封闭的AAA方案，而其中一个网络很难利用另一个网络的AAA结构，反之亦然。例如，蜂窝网络具有与基于因特网的AAA不相容的AAA基础结构，而且无法容易地通过因特网协议接入，即使所涉及的网络(包括蜂窝网络)具有外部IP连接性。
用于提供AAA互配的常规方法都需要网络之间的特殊互配功能，即使对于在网络自身之间已经预先建立信任关系的网络之间的AAA互配。利用这种互配功能，例如，网络B接着将访问网络A的AAA基础结构来认证已经被网络A认证的用户(通过封闭的网络AAA机制)。常规方法并不利用这种事实，即，网络A与网络B已经建立信任关系，而网络A已经认证过该用户。
因此，希望并且非常有利的是具有一种将一个网络对用户的信任从该网络传递到另一个网络的方法，特别是不需要任何特殊的互配功能来完成同一目的。
发明概述
通过本发明，即接入网之间互配中可传递认证、授权和记帐(AAA)的方法，解决上述问题以及先有技术的其它相关问题。
根据本发明的一个方面，提供一种用于允许已由第一网络认证过的用户设备获得对第二网络的访问权的方法。第一网络和第二网络之间具有预先建立的信任关系。通过第二网络从用户设备接收包括用户设备公钥的分组。当与分组相关联的源因特网协议(IP)地址落入分配给第一网络的范围时，则将会话密钥从第二网络发送给用户设备。利用用户设备公钥对会话密钥进行加密。会话密钥是用于许可用户设备对第二网络进行访问。
结合附图阅读以下优选实施例的详细描述，本发明的这些及其它方面、特征和优点将变得显而易见。
附图简介
图1是说明根据本发明的说明性实施例、可应用本发明的计算机系统100的框图；
图2是说明根据本发明的说明性实施例、可应用本发明的可传递AAA结构的框图；
图3是说明根据本发明的说明性实施例、用于允许已由3G蜂窝网络认证过的用户设备获得对无线局域网WLAN的访问权的AAA方法的流程图；以及
图4是说明根据本发明的说明性实施例、用于为图3的方法的用户设备的用户执行记帐的记帐方法的流程图。
发明的详细描述
本发明针对用于接入网之间互配的可传递认证、授权和记帐(AAA)方案。可以理解，本发明可应用于任何接入网的组合。但是，本发明特别适用于蜂窝网络和无线局域网(WLAN)互配。
本发明把第一接入网对于用户的信任传递到第二接入网，其中，第一和第二接入网具有预先建立的信任关系。跟现有技术对比，本发明不需要两个网络之间的任何特殊的互配功能，而是依靠IP寻址和路由方案来验证用户访问权限。可以理解，本发明在这里也称为可传递AAA。
可以理解，本发明可以硬件、软件、固件、专用处理器或者它们的组合的各种形式来实现。本发明最好是以硬件和软件的组合来实现。而且，软件最好是以确实地包含在程序存储设备中的应用程序来实现。应用程序可上载到包括任何适当体系结构的机器上并由该机器所执行。该机器最好是在具有诸如一个或多个中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口之类硬件的计算机平台上实现。计算机平台也包括操作系统和微指令代码。这里所述的各种过程和功能可能是经由操作系统执行的部分微指令代码或部分应用程序(或它们的组合)。而且，各种其它外围设备可连接到诸如附加数据存储设备和打印设备之类的计算机平台。
还应理解，因为附图所说明的一些构成系统组件和方法步骤最好以软件来实现，所以系统组件(或处理步骤)之间的实际连接可能随本发明编程方式而有所不同。这里给出这些教义，相关领域的普通技术人员能够设想出本发明的这些及相似的实现或配置。
图1是说明根据本发明的说明性实施例、可应用本发明的计算机系统100的框图。计算机处理系统100包括至少一个通过系统总线104有效连接到其它组件的处理器(CPU)102。只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、显示适配器110、I/O适配器112、用户接口适配器114、声音适配器199以及网络适配器198有效连接到系统总线104。
显示设备116通过显示适配器110有效连接到系统总线104。盘存储设备(例如磁盘或光盘存储设备)118通过I/O适配器112有效连接到系统总线104。鼠标120和键盘122通过用户接口适配器114有效连接到系统总线104。利用鼠标120和键盘122将信息输入系统100以及从系统100输出。
至少一个扬声器(下文用“扬声器”)197通过声音适配器199有效连接到系统总线104。
(数字和/或模拟)调制解调器196通过网络适配器198有效连接到系统总线104。
图2是说明根据本发明的说明性实施例、可应用本发明的可传递AAA结构的框图。在图2的说明性实施例中，可传递AAA结构包括：第一网络210；第二网络220；因特网230以及用户设备240。第二网络220包括AAA服务器220a。用户设备240包括第一网络接口240a和第二网络接口240b。可以理解，虽然这里针对两个网络来描述本发明，但本发明可与任何数量和任何类型的网络一起应用，而保持本发明的实质和范围。
为了说明本发明，以下作出的描述针对两种网络、即3G蜂窝网络和无线局域网(WLAN)。但是，可以理解，本发明可应用于组合的任何数量的网络以及任何类型的网络，而保持本发明的实质和范围。
在说明性例子中，用户设备240具有用于接入3G网络和WLAN的双无线电接口。根据本发明，用户设备240能够通过如下的3G网络210的AAA机制访问WLAN 220。在检测WLAN 220的时候，用户设备240确定WLAN 220是否支持可传递AAA。如果支持的话，则用户设备240通过路径212将登记消息发送给3G网络。登记消息包括用户公钥。登记消息如路径216和222所指示的那样通过因特网传送给WLAN服务器230a。收到登记消息时，WLAN服务器230a检查源IP地址来确定所接收的地址是否在可传递AAA所支持的地址范围内。如果在该范围内，则WLAN服务器230提供利用用户设备公钥加密的会话密钥，并如路径224和218所指示的那样通过因特网将会话密钥传送给3G网络210。3G网络如路径214所示将会话密钥传送给用户设备240。然后用户设备240利用用户设备私钥将会话密钥解密，并且能够利用会话密钥获得对WLAN 220的访问权。
以这种方式，用户设备240能够通过3G网络210的AAA机制获得对WLAN 220的访问权，只要WLAN 220支持可传递AAA并具有与3G网络210的预先存在的信任关系。通过直接使用3G网络的AAA机制，而不是使WLAN联系3G AAA认证服务或利用与各个WLAN相关联的AAA机制，本发明提供允许用户设备240在与3G网络有预先存在的关系的WLAN之间“漫游”的机制。
为3G蜂窝网络分配了IP地址范围；当用户使用3G蜂窝网络来进行IP访问时，源IP地址将落入此范围。给定因特网的路由方案，但是任何探听者可伪造这样的源IP地址，当发送返回的IP分组时，只有实际上具有该IP地址的用户能接收分组，除非探听者可闯入转发IP分组的路由器。因此，本发明可提供附加的安全措施。
图3是说明根据本发明的说明性实施例、允许已由3G蜂窝网络认证过的用户设备获得对无线局域网WLAN的访问权的AAA方法的流程图。用户设备具有双无线电接入接口(3G蜂窝和WLAN)。3G蜂窝网络和WLAN之间具有预先建立的信任关系。
在用户设备进入WLAN覆盖的区域中时，(例如，通过用户设备的WLAN接口)确定WLAN是否支持可传递AAA以及3G蜂窝网络是否具有与WLAN预先建立的信任关系(例如，通过广播或动态主机配置协议(DHCP))(步骤302)。如果并非如此，则终止该方法。否则，如下所述，执行步骤304，接着方法进行到步骤305。在步骤305，用户设备获得WLAN的AAA服务器(下文中称为WLAN AAA服务器)的IP地址(步骤305)。
例如通过用户设备的3G蜂窝接口，从用户设备向WLAN AAA服务器发送包括登记消息的用户数据报协议(UDP)分组(步骤310)。可以理解，虽然步骤310是就UDP分组来描述的，但是可采用任何类型的分组，包括但不限于传输控制协议(TCP)分组。登记消息包括用户设备的WLAN地址(例如，WLAN接口的媒体接入控制(MAC)地址或IP地址)以及用户设备的公钥。
在收到登记消息时，WLAN AAA服务器确定登记消息的源IP地址(例如，3G接口的IP地址)是否落入分配给与WLAN网络有预先建立的关系的3G蜂窝网络的范围(步骤315)。如果没有落入该范围，则终止该方法。否则，WLAN AAA服务器将确认消息发回给用户设备的3G蜂窝接口(步骤320)。确认消息包括用于用户设备和WLAN之间的会话密钥(会话密钥许可用户设备访问WLAN)；会话密钥利用用户设备的公钥进行加密。WLAN AAA服务器还登记用户设备的WLAN地址和(分配的)会话密钥之间的映射(步骤325)。执行步骤325以便给出的会话密钥与对应的用户相关联。
在收到确认消息时(例如，通过用户设备的3G蜂窝接口)，利用用户设备的私钥对会话密钥进行解密(步骤328)。利用会话密钥，用户设备获得对WLAN的访问权(步骤330)。
现在给出对图3方法可能的合作黑客攻击的描述。可以理解，由于使用IP寻址和IP路由而没有来自3G蜂窝网络的附加认证支持，因此以下攻击是可能的。黑客发送具有落入3G蜂窝网络的范围的伪IP地址的登记消息。然后黑客在沿着WLAN和3G蜂窝核心网之间路由的某处截听确认消息。黑客向WLAN覆盖内的另一个黑客通报关于所发现的密钥。
但是，要实现以上攻击是非常困难的，特别是截听确认消息的步骤。黑客必须获得对沿着WLAN和3G网络之间路径的路由器的访问权，只是为了获得会话密钥的目的，而且两个黑客必须合作来实施攻击(假设WLAN覆盖内的一个黑客无法取得对以上讨论的任何路由器的访问权，因为如果黑客能获得访问权，那么既然黑客本来已经具有因特网访问权，则不会有实施攻击的问题)。
为了防止上述合作黑客攻击，图3的方法中执行步骤304。在步骤304，在WLAN AAA服务器和3G蜂窝网络的网关通用分组无线电业务(GPRS)在服务/支持节点(GGSN)之间建立安全IP信道(例如，因特网协议(IP)安全(IPSec)隧道)。因为路径在用户和3G蜂窝网络的GGSN之间也是安全的(因为通过3G网络安全性来确保)，因此可以打击以上攻击。
根据本发明的说明性实施例，现在给出可与图3的方法一起使用的记帐方法的描述。图4是说明根据本发明的说明性实施例、用于为图3的方法的用户设备的用户执行记帐的记帐方法的流程图。
确定用户设备的3G蜂窝接口的IP地址是否是静态IP地址(步骤405)。如果是静态地址，则根据3G蜂窝接口的IP地址来确定用户身份(步骤410)，并且方法进行到步骤450。否则(IP地址是动态的)，从3G蜂窝接口的(临时)IP地址与用户实际ID之间的映射来确定用户身份(步骤415)，并且方法进行到步骤450。在步骤450，根据3G蜂窝接口的IP地址(静态IP地址)或映射(动态IP地址)，执行关于用户的记帐步骤。
可以理解，为了本发明的目的，将网络地址翻译(NAT)视为就象3G蜂窝接口的IP地址是动态的一样。而且，关于以上步骤415中提到的映射，可将这些映射存储在例如DHCP服务器，或者如果使用NAT的话，则存储在NAT服务器。还可以理解，本发明不限于在非静态IP地址的情况中使用映射来确定用户身份，而且因此可能使用其它方法，而保持本发明的实质和范围。
虽然在这里已经参照附图描述了说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于那些确切的实施例，而且在不背离发明的范围或实质的情况下，本领域的技术人员可对本发明进行各种其它变更和修改。所有这些变更和修改都要包括在所属权利要求所定义的发明范围之内。

Claims (16)

1.一种用于允许用户设备获得对无线局域网的访问权的方法，包括以下步骤：
由无线局域网接收登记消息，该登记消息从用户设备经由蜂窝网络发送，其中该登记消息由所述无线局域网经由连接到所述蜂窝网络的互联网接收，该登记消息包括用户设备公钥，蜂窝网络已认证过所述用户设备，所述无线局域网与所述蜂窝网络具有预先建立的信任关系并且支持可传递认证、授权和记帐；
确定从所述蜂窝网络接收的与所述登记消息相关联的源因特网协议地址是否在源因特网协议地址的预定范围内，而且如果在该范围内；
产生会话密钥来响应所述用户设备公钥，所述会话密钥适合利用用户设备私钥进行解密；
将所述会话密钥从所述无线局域网经由所述因特网传送给所述蜂窝网络；以及
允许所述用户设备利用所述会话密钥访问所述无线局域网。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收步骤之前，还包括在所述无线局域网和所述蜂窝网络之间建立安全因特网协议信道的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述登记消息还包括与所述用户设备相关联的接口的地址，以及在传送步骤之后在允许步骤之前还包括登记所述接口的地址和所述会话密钥之间的映射的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接口的地址包括媒体接入控制(MAC)地址和因特网协议(IP)地址其中之一。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：由所述用户设备产生使用数据来响应对所述无线局域网的访问，以及将所述使用数据传送给所述蜂窝网络，其中响应所述使用数据而产生用于所述用户设备的记帐信息。
6.一种利用用户设备访问无线局域网的方法，包括以下步骤：
建立与蜂窝网络的通信以及通过所述蜂窝网络执行认证步骤；
将包括用户设备公钥的登记消息传送给所述蜂窝网络，其中所述登记消息被进一步从所述蜂窝网络传送给所述无线局域网，所述无线局域网与所述蜂窝网络具有预先建立的信任关系，而且所述无线局域网支持可传递认证、授权和记帐，其中所述无线局域网在确定与所述登记消息相关联的源因特网协议地址在预定的源因特网协议地址的范围内之后向所述蜂窝网络发送会话密钥；
从所述蜂窝网络接收所述会话密钥；以及
利用私钥对所述会话密钥进行解密；以及
利用所述会话密钥建立对所述无线局域网的访问。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述登记消息包括用于与所述无线局域网通信的接口相关的地址，从而产生对于所述相关的地址和所述会话密钥的映射。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相关的地址包括媒体接入控制(MAC)地址和因特网协议(IP)地址其中之一。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：经由所述无线局域网或所述蜂窝网络接收关于所述用户设备访问所述无线局域网的记帐信息。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：最初确定所述蜂窝网络是否与所述无线局域网具有预先建立的信任关系。
11.一种用于允许与蜂窝网络进行通信的用户设备获得对无线局域网的访问权的方法，该无线局域网支持可传递认证、授权和记帐，所述蜂窝网络和所述无线局域网之间具有预先建立的信任关系，所述方法包括以下步骤：
在所述蜂窝网络内认证所述用户设备；
从所述用户设备接收包括用户设备公钥的登记消息；
经由因特网将包括所述用户设备公钥和落入分配给所述蜂窝网络的预定范围的源地址的消息发送给所述无线局域网；
经由因特网从所述无线局域网接收会话密钥；以及
经由因特网将所述会话密钥传送给所述用户设备，其中所述会话密钥允许所述用户设备访问所述无线局域网。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在认证所述用户设备的步骤之前还包括以下步骤：在所述蜂窝网络和所述无线局域网之间建立安全因特网协议信道来防止非法截听所述会话密钥。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述登记消息还包括与所述用户设备相关联的接口的地址，以及在将所述会话密钥传送给所述用户设备的步骤之后还包括登记所述接口的地址与所述会话密钥之间的映射的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述接口的所述地址包括媒体接入控制(MAC)地址和因特网协议(IP)地址其中之一。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：从所述无线局域网接收指明所述无线局域网的用户设备访问的使用数据，并且根据所述使用数据产生与所述用户设备相关联的记帐信息。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述会话密钥利用所述用户设备公钥进行加密，并且适合利用用户设备私钥进行解密。
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