CN1747383A - 一种选择加密/完整性算法的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选择加密/完整性算法的方法，该方法包含：网络侧根据国际移动用户标识和国际移动设备标识信息选择加密/完整性算法；网络侧向用户设备提供选定的加密/完整性算法。根据本发明提出的方法，网络侧选择加密/完整性算法时，以国际移动用户标识和国际移动设备标识信息为依据，选择加密/完整性算法，使得安全模式过程中网络侧对加密/完整性算法的选择更为准确，确保用户能够正常使用业务服务，提高用户对网络服务质量的满意度。
Description
技术领域
本发明涉及加密/完整性技术，特别是指一种选择加密/完整性算法的方法。
背景技术
目前，在各种通信系统尤其是移动通信系统中，为确保用户间传送的信息的安全性和保密性，实现保密通信是非常重要的，这就需要对传输的信息进行加密保护。另外，为防止信息在传输过程中被修改，发送方可通过一些算法对即将发送的信息进行一些处理，即对信息进行完整性保护，使接收方能够验证该信息是否被修改过，完整性保护并不保证信息的私密性。通常，发送方使用选定的加密/完整性算法对信息进行加密/完整性保护后发送出去，接收方使用选定的加密/完整性算法对接收的信息进行解密后分析使用。
在第三代宽带码分多址(3G WCDMA)移动通信系统中，用户设备(UE)与接入网，如通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)之间传输信息时，就可进行加密/完整性保护。在保密通信过程中，需要应用的加密/完整性算法分别存储于UE和接入网中的无线网络控制器(RNC，Radio NetworkController)中，RNC中存储的实际是核心网络(CN)所支持的加密/完整性算法，而加密/完整性算法的选择是由RNC根据UE支持的加密/完整性算法能力与CN指定的可用加密/完整性算法进行比较后确定的。
由于每种加密算法对应一个加密算法标识(UEA)，因此，加密算法的选择是RNC通过对UEA进行比较来确定的。根据目前WCDMA移动通信系统标准的规定，加密算法标识为4比特(bit)位，其中，定义“0000”标识不加密，定义“0001”标识国际标准的KASUMI算法，其余14个值均未作定义，作为预留标识可自定义使用。同样地，每种完整性算法也对应一个完整性算法标识(UIA)，完整性算法标识也为4比特位，其中，“0000”保留，定义“0001”标识国际标准的KASUMI算法，其余14个值也未作定义，作为预留标识可自定义使用。在协议中规定，完整性保护在3G网络中是必须执行的，信息的加密是可选择的，即如果没有合适的加密算法，则信息不会被加密，直接由发送方发送出去，但信息的完整性保护是必须进行的，即信息必须经过完整性保护才能发送出去。
出于信息安全性的考虑，某些地方可能不愿意使用国际标准的加密/完整性算法，而更倾向于使用本地生产的加密/完整性算法，这样，可通过对可扩展的加密/完整性算法标识进行定义，来标识本地的加密/完整性算法，如定义加密算法标识中的“0011”标识本地的加密算法，完整性算法标识中的“0011”标识本地的完整性算法。
由于不同地区使用的加密/完整性算法可能会有所不同，使得加密/完整性算法具有地域性，因此，并非各地生产的UE都能够支持某一地方使用的加密/完整性算法，只有在本地使用的UE才需要必须支持本地使用的加密/完整性算法，而其他地方的UE漫游至该地区时，仍然使用国际标准的加密/完整性算法。网络侧根据国际移动用户标识(IMSI)确定用户是本地用户还是漫游用户，如果为本地用户，则为该用户选择本地的加密/完整性算法，如果为漫游用户，则网络侧为了保证不支持本地加密/完整性算法的UE能够使用加密/完整性保护，将为该用户选择国际通用的加密/完整性算法。
图1为现有技术中加密/完整性保护的实现过程示意图，如图1所示，加密/完整性保护的实现过程包括以下步骤：
步骤101：当UE进行业务呼叫或被呼叫时，UE的高层将通知接入层建立无线资源控制(RRC)连接，成功建立RRC连接后，UE向RNC发送自身支持的加密/完整性算法信息，该UE自身支持的加密/完整性算法信息可携带在向RNC发送的成功建立RRC连接的消息RRC Connection Complete中。RNC存储UE支持的加密/完整性算法。
步骤102～步骤103：成功建立RRC连接后，UE与CN之间需要进行鉴权，CN向UE发送鉴权请求(Authentication Request)，该鉴权请求中携带有进行鉴权所需的信息。UE收到鉴权请求后，首先验证网络的真实性，如果UE验证网络具有真实性，则UE根据鉴权所需信息计算出响应值，然后向CN返回鉴权响应(Authentication Response)，该鉴权响应中携带有响应值。CN收到鉴权响应后，将UE返回的响应值与自身根据鉴权所需信息计算的值进行比较，如果一致，则UE通过CN的鉴权，执行步骤104，否则，UE未通过CN的鉴权，拒绝UE接入网络，结束当前处理流程。如果UE验证网络不具有真实性，则UE不响应CN的鉴权请求。
步骤104：CN根据IMSI中的国家码，确定用户是本地用户还是漫游用户，如果确定出用户是本地用户，则CN确定首选的、可用的加密/完整性算法为本地加密/完整性算法，如果确定出用户是漫游用户，则CN确定可用的加密/完整性算法为国际通用的加密/完整性算法。CN可根据建立RRC连接过程中UE提供的信息获取IMSI，也可根据临时移动用户标识(TMSI)获取相应的IMSI。CN可为本地用户选择多个可用的加密/完整性算法，如本地加密/完整性算法和国际通用的加密/完整性算法，可通过设置加密/完整性算法的优先级高低，确定优先选择的加密/完整性算法，例如设置本地加密/完整性算法的优先级最高，国际通用的加密/完整性算法的优先级次高，使得为本地用户优先选择的加密/完整性算法为本地加密/完整性算法。
步骤105～步骤106：CN选定可用的加密/完整性算法后，向RNC发送保密模式命令，该保密模式命令中携带有选定的可用的加密/完整性算法。RNC收到保密模式命令后，将存储的UE支持的加密/完整性算法与CN选定的可用的加密/完整性算法进行比较，确定UE支持的加密/完整性算法与CN选定的可用的加密/完整性算法是否存在相同部分，如果存在相同部分，则选择相同部分的双方都支持的加密/完整性算法，如果存在多个双方都支持的加密/完整性算法，可根据优先级的高低选择出双方都支持的、优先级最高的加密/完整性算法；如果加密算法不存在相同部分，则用户无法实现保密通信，如果完整性算法不存在相同部分，由于完整性保护在3G网络中是必须执行的，如果选择不出相同的完整性算法则会导致用户无法接入网络，则使用户无法使用业务服务。
步骤107～步骤108：RNC选定加密/完整性算法后，向UE发送保密模式命令，该保密模式命令中携带有选定的加密/完整性算法。UE收到保密模式命令后，设置UE的安全保密能力(UE Security Capability)信息为收到的加密/完整性算法标识，然后向RNC返回保密模式完成消息，通知RNC已完成加密/完整性模式的设置。
步骤109：RNC收到保密模式完成消息后，向CN发送保密模式完成消息(Security Mode Complete)，该保密模式完成消息中携带有选定的加密/完整性算法，通知CN已完成加密/完整性模式的设置，以及最终选定的加密/完整性算法。CN中的拜访位置寄存器(VLR)收到保密模式完成消息后，设置CN的对应于UE的安全保密能力信息为收到的加密/完整性算法标识。
步骤110：安全保密模式设置成功后，UE和CN开始等待，等到预先设定的定时器启动后，UE和UTRAN开始进行保密通信，UE和CN使用选定的加密/完整性算法对发送的信息进行加密/完整性保护；使用选定的加密/完整性算法对接收的信息进行解密，然后使用相应信息。
以上所述的加密/完整性算法的选择过程可在同一流程中实现，也可在不同流程中实现，如通过单独的加密算法选择流程实现加密算法的选择，通过单独的完整性算法选择流程实行完整性算法的选择。
根据以上描述可见，在一些情况下，如果只根据IMSI选择加密/完整性算法，将会导致加密/完整性算法的选择流程无法顺利进行。例如，某一用户漫游至本地，出于节省话费的考虑，该用户仅将用户卡更换为本地的，却并未更换其使用的UE。此时，CN在确定可用的加密/完整性算法时，就会根据更换后的IMSI确定本地的加密/完整性算法为可用的加密/完整性算法，而由于UE未更换，仍为非本地的UE，向RNC提供的支持的加密/完整性算法为非本地的加密/完整性算法，如国际标准的加密/完整性算法，这样，UE和CN提供的可用的加密/完整性算法完全不相同，使得RNC根本选择不出UE和CN都支持的加密/完整性算法，从而无法对网络与UE传送的数据进行加密，选择不出UE和CN都支持的完整性算法还将导致UE无法接入网络，进而无法使用业务服务，使得用户对网络服务质量的满意度大大下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种选择加密/完整性算法的方法，确保信息的保密性/完整性保护顺利进行。
为了达到上述目的，本发明提供了一种选择加密/完整性算法的方法，该方法包含：
A、网络侧根据国际移动用户标识和国际移动设备标识信息选择加密/完整性算法，网络侧向用户设备提供选定的加密/完整性算法。
所述步骤A之前进一步包括：
A0、网络侧获取国际移动用户标识和国际移动设备标识信息。
步骤A0中所述网络侧获取国际移动用户标识的过程为：在网络与用户进行业务之前，用户设备向网络侧提供国际移动用户标识；或网络侧根据用户设备提供的临时移动用户标识，确定国际移动用户标识。
步骤A0中所述网络侧获取国际移动设备标识信息的过程为：
A01、网络侧请求用户设备提供国际移动设备标识信息，用户设备向网络侧提供国际移动设备标识信息。
网络侧向用户设备发送的鉴权请求中携带有鉴权所需信息和步骤A01中所述的请求用户设备提供国际移动设备标识信息的标识，
所述步骤A01进一步包括：用户设备与网络之间进行鉴权，
用户设备向网络侧返回的鉴权响应中进一步携带有步骤A01中所述的国际移动设备标识信息，网络侧存储该国际移动设备标识信息。
所述步骤A01之前或之后进一步包括：网络与用户设备之间进行鉴权。
所述国际移动设备标识信息为：国际移动设备标识，或国际移动设备标识与软件版本信息的组合。
所述国际移动设备标识信息中包括：用于标识用户设备产地和使用区域的序列号。
所述步骤A包括以下步骤：
A1、网络侧的核心网络根据国际移动用户标识和国际移动设备标识信息，选择可用的加密/完整性算法，然后向接入网络中的无线网络控制器发送选定的加密/完整性算法标识；
A2、无线网络控制器将用户设备提供的加密/完整性算法和核心网络提供的加密/完整性算法进行比较，选择相同部分的加密/完整性算法，无线网络控制器向用户设备提供选定的加密/完整性算法标识。
步骤A2中所述相同部分的加密/完整性算法为一个以上加密/完整性算法时，所述选择相同部分的加密/完整性算法为：根据设定的优先级，选择相同部分优先级最高的加密/完整性算法。
根据本发明提出的方法，网络侧选择加密/完整性算法时，以国际移动用户标识和国际移动设备标识信息为依据，选择加密/完整性算法，使得安全模式过程中网络侧对加密/完整性算法的选择更为准确，确保用户能够正常使用业务服务，提高用户对网络服务质量的满意度。
附图说明
图1为现有技术中加密/完整性保护的实现过程示意图；
图2为本发明中实施例一示意图；
图3为本发明中实施例二示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明中，网络侧选择加密/完整性算法时，以IMSI和国际移动设备标识(IMEI)信息为依据，选择加密/完整性算法，使得安全模式过程中网络侧对加密/完整性算法的选择更为准确，确保用户能够正常使用业务服务。
IMEI包括占8个阿拉伯数字长度的终端类型(TAC)，占6个阿拉伯数字长度的终端类型下的序列号(SNR)，占1个阿拉伯数字长度的备用号码(Spare)，共15个阿拉伯数字的长度，根据SNR能够确定出UE的产地，但为了适应UE对不同本地加密/完整性算法的需求，通过SNR字段不仅需要标识出产地，还要需要标识出UE能够使用的地区，例如SNR字段中的一部分字段用来表示产地，而另一部分字段用来表示可销售地，如果可销售地是某个使用本地加密/完整性算法的国家，那么该UE就需要支持相应加密/完整性算法。如果UE没有特定的销售地，那么该UE就不必支持某些特殊的本地加密/完整性算法，只需支持国际标准的加密/完整性算法就可以了。这样当CN对IMEI进行检查时，就可以判断出相应UE是否支持本地加密/完整性算法了，如果相应UE支持本地加密/完整性算法，则可将相应UE视作本地UE，如果相应UE不支持本地加密/完整性算法，则可将相应UE视作时漫游至本地的非本地UE。
网络侧根据对用户的IMSI和UE的IMEI的确定结果，选择适当的加密/完整性算法，例如，网络侧根据用户的IMSI确定用户为本地用户，并且根据UE的IMEI确定UE为本地UE，则网络侧可根据以上确定结果，选择本地加密/完整性算法对信息进行保密性/完整性保护；又如，网络侧根据用户的IMSI确定用户为本地用户，并且根据UE的IMEI确定UE为漫游至本地的非本地UE，则网络侧可根据以上确定结果，选择国际标准的加密/完整性算法对信息进行保密性/完整性保护。网络侧将选定的加密/完整性算法通知UE，完成安全模式过程。
图2为本发明中实施例一示意图，如图2所示，本实施例中加密/完整性保护的实现过程包括以下步骤：
步骤201与步骤101相同。
步骤202～步骤203：成功建立RRC连接后，UE与CN之间需要进行鉴权，CN向UE发送鉴权请求(Authentication and Ciphering Request)，该鉴权请求中携带有请求UE提供IMEI的标识和进行鉴权所需的信息。UE收到鉴权请求后，首先验证网络的真实性，如果UE验证网络具有真实性，则UE根据鉴权所需信息计算出鉴权响应值，然后向CN返回鉴权响应(Authentication and Ciphering Response)，该鉴权响应中携带有UE的IMEI和鉴权响应值。CN收到鉴权响应后，将UE返回的响应值与自身根据鉴权所需信息计算的值进行比较，如果一致，则UE通过CN的鉴权，CN存储UE的IMEI，然后执行步骤204，否则，UE未通过CN的鉴权，拒绝UE接入网络，结束当前处理流程。如果UE验证网络不具有真实性，则UE不响应CN的鉴权请求。
步骤204：CN根据IMSI中的国家码，确定用户是本地用户还是漫游用户，然后继续根据获取的IMEI确定UE是本地UE还是漫游至本地的非本地UE，如果CN根据用户的IMSI，确定用户为本地用户，并且根据UE的IMEI，确定UE为本地UE，则CN确定首选的、可用的加密/完整性算法为本地加密/完整性算法；如果CN根据用户的IMSI，确定用户为本地用户，并且根据UE的IMEI，确定UE为漫游至本地的非本地UE，则CN确定首选的、可用的加密/完整性算法为国际标准的加密/完整性算法；如果CN根据用户的IMSI，确定用户为漫游用户，CN可直接确定首选的、可用的加密/完整性算法为国际标准的加密/完整性算法，在允许为漫游用户使用本地加密/完整性算法的情况下，CN也可以进一步根据IMEI来确定UE是否为漫游至本地的非本地UE，如果UE为非本地UE，则CN可直接确定首选的、可用的加密/完整性算法为国际标准的加密/完整性算法，如果UE为本地UE则CN可将本地加密/完整性算法也列在可选范围内。CN可根据建立RRC连接过程中UE提供的信息获取IMSI，也可根据TMSI获取相应的IMSI。CN可选择多个加密/完整性算法，通过加密/完整性算法标识列表发送给UE。各加密/完整性算法的优先级顺序可由运营商根据运营策略制定。
由于UE的软件版本不同，UE所支持的功能也不尽相同，因此，在以上所述过程中，CN可请求UE进一步提供UE的软件版本信息，即UE的IMEI与其软件版本信息的组合IMEISV，UE在鉴权响应中向CN提供IMEISV，CN根据IMEISV确定UE是本地UE还是漫游至本地的非本地UE。
步骤205～步骤210与步骤105～步骤110相同。
图3为本发明中实施例二示意图，如图3所示，本实施例中加密/完整性保护的实现过程包括以下步骤：
步骤301与步骤101相同。
步骤302～步骤303：CN向UE发送身份请求(Identity Request)，请求UE提供其IMEI；UE收到身份请求后，向CN返回身份响应(IdentityResponse)，该身份响应中携带有UE的IMEI，CN收到身份响应后，存储UE的IMEI。
步骤302～步骤303也可为：CN向UE发送身份请求，该身份请求中携带有软件版本信息标识，请求UE提供其IMEISV；UE收到身份请求后，向CN返回身份响应，该身份响应中携带有UE的IMEISV，CN收到身份响应后，存储UE的IMEISV。后续过程中CN根据UE的IMEISV确定UE是本地UE还是漫游至本地的非本地UE。
步骤304～步骤305与步骤102～步骤103相同。
步骤306与步骤204相同。
步骤307～步骤312与步骤105～步骤110相同。
以上处理过程中，步骤302～步骤303与步骤304～步骤305的执行顺序也可对调，即UE与CN之间先进行鉴权过程，UE和CN的鉴权成功后，CN再向UE请求其IMEI或IMEISV。
以上所述的加密/完整性算法的选择过程可在同一流程中实现，也可在不同流程中实现，如通过单独的加密算法选择流程实现加密算法的选择，通过单独的完整性算法选择流程实行完整性算法的选择。
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 (10)
1、一种选择加密/完整性算法的方法，其特征在于，该方法包含：
A、网络侧根据国际移动用户标识和国际移动设备标识信息选择加密/完整性算法，网络侧向用户设备提供选定的加密/完整性算法。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前进一步包括：
A0、网络侧获取国际移动用户标识和国际移动设备标识信息。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A0中所述网络侧获取国际移动用户标识的过程为：在网络与用户进行业务之前，用户设备向网络侧提供国际移动用户标识；或网络侧根据用户设备提供的临时移动用户标识，确定国际移动用户标识。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A0中所述网络侧获取国际移动设备标识信息的过程为：
A01、网络侧请求用户设备提供国际移动设备标识信息，用户设备向网络侧提供国际移动设备标识信息。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
网络侧向用户设备发送的鉴权请求中携带有鉴权所需信息和步骤A01中所述的请求用户设备提供国际移动设备标识信息的标识，
所述步骤A01进一步包括：用户设备与网络之间进行鉴权，
用户设备向网络侧返回的鉴权响应中进一步携带有步骤A01中所述的国际移动设备标识信息，网络侧存储该国际移动设备标识信息。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A01之前或之后进一步包括：网络与用户设备之间进行鉴权。
7、根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述国际移动设备标识信息为：国际移动设备标识，或国际移动设备标识与软件版本信息的组合。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述国际移动设备标识信息中包括：用于标识用户设备产地和使用区域的序列号。
9、根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括以下步骤：
A1、网络侧的核心网络根据国际移动用户标识和国际移动设备标识信息，选择可用的加密/完整性算法，然后向接入网络中的无线网络控制器发送选定的加密/完整性算法标识；
A2、无线网络控制器将用户设备提供的加密/完整性算法和核心网络提供的加密/完整性算法进行比较，选择相同部分的加密/完整性算法，无线网络控制器向用户设备提供选定的加密/完整性算法标识。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤A2中所述相同部分的加密/完整性算法为一个以上加密/完整性算法时，所述选择相同部分的加密/完整性算法为：根据设定的优先级，选择相同部分优先级最高的加密/完整性算法。
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