CN1905734A - 一种目标基站获取鉴权密钥的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种目标BS获取AK的方法，包括：在MSS进行BS切换引起鉴权者/密钥提供者改变时，由切换后的目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者向切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者请求PMK，并在收到PMK后产生AK，将AK发送给目标BS。本发明同时公开了一种目标BS获取AK的系统，包括MSS、服务BS、服务鉴权者/密钥提供者、目标BS和目标鉴权者/密钥提供者。本发明保证目标BS可成功获取AK，且不需鉴权者/密钥提供者保留已切换到非自身管辖的BS上的MSS的PMK及相关信息；当MSS切换到目标BS并在目标鉴权者/密钥提供者上进行了重认证后，或MSS发生异常突然离开网络时，也不需通知最近一次进行认证的服务鉴权者/密钥提供者删除该MSS的PMK及相关信息。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络鉴权领域，具体涉及一种在移动终端进行基站切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标基站获取鉴权密钥的方法及系统。
背景技术
随着因特网业务的蓬勃发展和无线网络的广泛应用，如何提高用户的安全性对无线网络提出了越来越多的要求。除设备鉴权、用户鉴权和服务授权外，无线用户与接入点(AP)或基站(BS)之间、BS和鉴权者(Authenticator)之间以及鉴权者和鉴权服务器之间的安全通道的建立、保密信息的交换等都是以往无线网络所不需考虑、而目前必须极为关注的问题。
图1是集中式微波接入全球互操作(WiMAX)安全网络架构体系，如图1所示，在这种架构下，鉴权者与BS属于不同的物理实体，鉴权者所在的实体实现鉴权和密钥提供功能，其中，鉴权由鉴权者实现，密钥由密钥提供者(Key Distributor)提供；BS所在实体实现鉴权中继和密钥接收功能，其中，鉴权中继由鉴权中继(Authentication Relay)单元实现，密钥由密钥接收者(Key Receiver)接收。图中的鉴权中继单元和鉴权者之间交互的是可扩展认证协议(EAP，Extensible Authentication Protocol)认证过程中的EAP消息，支持EAP认证中继协议；密钥提供者和密钥接收者之间交互的是鉴权密钥(AK)及相关信息，支持AK传送协议；图中的鉴权者向密钥提供者发送的是AK及相关信息。从图1中还可以看出，不同的BS可以共享一个鉴权者/密钥提供者，一个鉴权者/密钥提供者和共享它的所有BS组成一个鉴权域，属于不同鉴权域的鉴权者/密钥提供者之间可能会交互AK及相关信息。
图2是分布式WiMAX安全网络架构体系，如图2所示，该图与图1的区别是：鉴权者与BS属于同一物理实体，即鉴权者位于BS中，因此，该实体同时实现鉴权、鉴权中继、密钥提供和密钥接收功能。
另外，作为一个完整的安全网络架构体系，还应包括后端网络的鉴权服务器和移动终端(MSS)。其中，鉴权服务器用于完成MSS的认证、授权和计费功能，以及产生并分发根密钥(PMK)及相关信息到鉴权者/密钥提供者，以便鉴权者/密钥提供者根据该PMK为自身管辖的BS上的MSS产生空口保密所需的AK及相关信息；MSS用于发起认证、授权，与鉴权服务器交互产生PMK所需信息，产生PMK，根据PMK产生空口保密所需的AK及相关信息。
从上述安全架构体系可以看出，当MSS发生BS切换时，可能出现以下两种情况：
1、鉴权者不变。该情况只会在集中式安全网络架构体系中出现。此时切换后的目标BS只需从自身与切换前的服务BS共享的鉴权者/密钥提供者上获取新的AK即可。BS和鉴权者/密钥提供者之间的安全通道可保证AK分发的安全。
2、鉴权者改变。对分布式安全网络架构体系来说，这种情况是必然的。对于集中式安全网络架构体系，只有当目标BS和服务BS不共享同一个鉴权者/密钥提供者时才会出现这种情况。此时，目标BS如何获取AK及相关信息，以及AK及相关信息迁移的安全性，就成为一个必须解决的问题。
图3是现有技术提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的消息流程时序图，如图3所示，其具体步骤包括：
301：MSS向自身所属服务BS发送切换请求(MOB_HO_IND)，该请求消息携带MSS标识(MSSID)和目标BS标识。
302：服务BS收到该请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求(HO_Request)，该请求消息携带MSS标识和目标BS标识。
303：服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，为该请求消息携带的MSS标识对应的MSS产生AK。
当MSS进行BS的切换时，MSS会根据自身的PMK产生一个用于和目标BS进行对话的AK；同时，目标BS也需要向自身所属的目标鉴权者/密钥提供者获取一个用于和该MSS进行对话的AK，具体地，是由服务鉴权者/密钥提供者根据自身保存的该MSS的PMK，产生一个用于该MSS和该目标BS对话的AK，然后将该AK发送给目标鉴权者/密钥提供者，再发送给目标BS的。
304：服务鉴权者/密钥提供者与目标BS交互切换准备(HO_Preparation)消息。
305：交互完毕，服务鉴权者/密钥提供者向服务BS发送切换响应(HO_Response)。
306：交互完毕，目标BS上的密钥接收者向目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者发送密钥请求(AK Request)，该请求消息携带MSS标识。
307：目标鉴权者/密钥提供者收到该请求后，检测到自身没有保存该请求消息携带的MSS标识对应的MSS的AK，向服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求(AK Request)，以请求其提供AK。
鉴权者/密钥提供者会保存自身所管辖的BS上的所有MSS的AK，目标鉴权者/密钥提供者在自身没有查找到该MSS的AK，就说明MSS在进行BS的切换过程中发生了鉴权者/密钥提供者的改变。
308：服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，将步骤303中产生的AK携带在密钥传送(AK Transfer)消息中，并通过已建立的安全通道发送给目标鉴权者/密钥提供者。
该消息同时还携带MSS标识，AKID，AK生命周期及其它AK相关信息。其中，AKID用于标识AK。
309：目标鉴权者/密钥提供者收到该消息后，将该消息通过已建立的安全通道转发给目标BS。
310：目标BS收到该消息后，根据该消息携带的AK，恢复切换前对话。
从上述过程可以看出，当鉴权者/密钥提供者改变时，切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者并不将PMK及相关信息发送给目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者，因此，目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者必须向服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者请求AK。这样就会带来以下问题：
一、上述过程有可能失败，即目标BS可能无法从服务鉴权者/密钥提供者获取到AK。这是因为：上述过程的成功必须有一个前提：服务鉴权者/密钥提供者必须是最近一次进行认证的鉴权者/密钥提供者，否则，服务鉴权者/密钥提供者就没有保存PMK及相关信息，当然也就无法产生AK了。
二、进行认证的鉴权者/密钥提供者必须保留已切换到非自身所管辖的BS上的MSS的PMK及相关信息。
三、当MSS切换到目标BS，并在目标BS所属的目标鉴权者/密钥提供者上进行了重认证后，或者MSS发生异常突然离开网络时，目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者需通知最近一次进行认证的服务鉴权者/密钥提供者删除该MSS的PMK及相关信息。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种BS获取AK的方法及系统。以保证在MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS能成功获取AK，且不必要求进行认证的鉴权者/密钥提供者保留已非自身管辖的BS上的MSS的PMK及相关信息；在目标BS进行了重认证后，或者MSS发生异常突然离开网络时，目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者也不必通知最近一次进行认证的服务鉴权者/密钥提供者删除该MSS的PMK及相关信息。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种目标BS获取AK的方法，该方法包括：
A、MSS需要切换到的目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者收到目标BS发送的AK请求，且在自身没有查找到该请求消息指定的MSS的AK后，根据目标BS提供的MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息，向该服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求；
B、服务鉴权者/密钥提供者收到该密钥请求后，根据该请求消息携带的MSS标识，将自身保存的该MSS的PMK发送给目标鉴权者/密钥提供者；
C、目标鉴权者/密钥提供者收到该PMK后，根据该PMK产生AK，然后将该AK发送给目标BS。
所述步骤A之前进一步包括：
MSS向自身所属服务BS发送切换请求，该请求消息携带MSS标识和目标BS标识；
服务BS收到该请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，根据该请求消息携带的目标BS标识，与该目标BS交互切换准备消息；
切换准备消息交互完毕后，该目标BS向自身所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求。
所述服务鉴权者/密钥提供者在和目标BS交互完切换准备消息之后，进一步包括：服务鉴权者/密钥提供者向服务BS返回切换响应。
步骤A所述AK请求由目标BS上的密钥接收者发送给目标鉴权者/密钥提供者。
步骤A所述目标BS提供MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息为：目标BS通过所述AK请求将MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息发送给目标鉴权者/密钥提供者。
步骤B所述PMK通过已建立的服务鉴权者/密钥提供者和目标鉴权者/密钥提供者之间的安全通道发送给目标鉴权者/密钥提供者。
步骤C所述AK通过已建立的目标鉴权者/密钥提供者和目标BS之间的安全通道发送给目标BS。
一种目标BS获取AK的系统，该系统包括：MSS、服务BS、服务鉴权者/密钥提供者、目标BS和目标鉴权者/密钥提供者，其中，
MSS：用于向自身所属服务BS发起切换请求；
服务BS：用于在收到MSS发送的切换请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者/密钥提供者：用于在收到服务BS发送的切换请求后，和目标BS交互切换准备消息，并用于在收到目标鉴权者/密钥提供者发送的密钥请求后，给目标鉴权者/密钥提供者返回PMK；
目标BS：用于和服务鉴权者/密钥提供者交互切换准备消息，交互完毕后，向自身所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求，并用于接收目标鉴权者/密钥提供者返回的AK；
目标鉴权者/密钥提供者：用于在收到目标BS发送的AK请求后，向服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求，并在收到服务鉴权者/密钥提供者返回的PMK后，根据该PMK产生AK，并将该AK发送给目标BS。
所述服务鉴权者/密钥提供者进一步用于，在和目标BS交互完切换准备消息后，向服务BS返回切换响应；
所述服务BS进一步用于，接收服务鉴权者/密钥提供者返回的切换响应。
与现有技术相比，本发明在MSS进行BS切换并引起鉴权者/密钥提供者改变时，由切换后的目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者向切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者请求PMK，并在收到该PMK后，由切换后的目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者根据该PMK产生AK，并发送给目标BS。
本发明保证了目标BS能成功获取AK，且，不论是分布式还是集中式安全网络架构体系，该体系下的服务鉴权者/密钥提供者都不必是最近一次进行认证的鉴权者/密钥提供者，也不需进行认证的鉴权者/密钥提供者保留已切换到非自身管辖的BS上的MSS的PMK及相关信息；
当MSS切换到目标BS并在目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者上进行了重认证后，或MSS发生异常突然离开网络时，也不需通知最近一次进行认证的服务鉴权者/密钥提供者删除该MSS的PMK及相关信息。
附图说明
图1为集中式WiMAX安全网络架构体系示意图；
图2是分布式WiMAX安全网络架构体系示意图；
图3是现有技术提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的消息流程时序图；
图4是本发明提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的系统框图；
图5是本发明提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的流程图；
图6是本发明提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的具体实施例的消息流程时序图。
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。
本发明的核心思想是：在MSS进行BS切换引起鉴权者/密钥提供者改变时，切换前服务BS所属的服务鉴权者/密钥提供者将该MSS的PMK发送给切换后目标BS所属的目标鉴权者/密钥提供者，然后由目标鉴权者/密钥提供者根据该PMK，为该MSS产生新的AK，并发送给目标BS。
图4是本发明提供的BS获取AK的系统框图，如图4所示，其主要包括：
MSS：用于向自身所属服务BS发起切换请求。
服务BS：用于在收到MSS发送的切换请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求。
进一步地，服务BS用于接收服务鉴权者/密钥提供者返回的切换响应。
服务鉴权者/密钥提供者：用于在收到服务BS发送的切换请求后，和目标BS交互切换准备消息，并用于在收到目标鉴权者/密钥提供者发送的密钥请求(Key Request)后，给目标鉴权者/密钥提供者返回PMK。
进一步地，服务鉴权者/密钥提供者用于，在和目标BS交互完切换准备消息后，给服务BS返回切换响应。
目标BS：用于和服务鉴权者/密钥提供者交互切换准备消息，交互完毕，向自身所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求(AK Request)，并在收到目标鉴权者/密钥提供者返回的AK后，恢复切换前对话。
目标鉴权者/密钥提供者：用于在收到目标BS发送的AK请求后，向服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求，并在收到服务鉴权者/密钥提供者返回的PMK后，根据该PMK产生AK，并将该AK发送给目标BS。
图5是本发明提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的流程图，如图5所示，其具体步骤包括：
501：MSS需要切换到的目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者收到目标BS发送的AK请求后，在自身没有查找到该请求消息携带的MSS标识对应的MSS的AK。
鉴权者/密钥提供者会保存自身管辖的BS上的MSS的AK。
502：根据目标BS提供的MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息，目标鉴权者/密钥提供者向该服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求(Key Request)，请求消息携带MSS标识。
503：服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，根据该请求消息携带的MSS标识，将自身保存的该MSS的PMK携带在密钥传送(Key Transfer)消息中，发送给目标鉴权者/密钥提供者。
504：目标鉴权者/密钥提供者收到该消息后，根据该PMK为该MSS产生AK，并将AK通过AK传送(AK Transfer)消息发送给目标BS。
图6是本发明提供的MSS进行BS切换而引起鉴权者/密钥提供者改变时，目标BS获取AK的具体实施例的消息流程时序图，如图6所示，其具体步骤包括：
601：MSS向自身所属服务BS发送切换请求，该请求消息携带MSS标识和目标BS标识。
602：服务BS收到该请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求，该请求消息携带MSS标识和目标BS标识。
603：服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，与目标BS交互切换准备消息。
目标BS可通过切换准备消息得知服务鉴权者/密钥提供者的地址。
604：交互完毕，服务鉴权者/密钥提供者向服务BS发送切换响应。
605：交互完毕，目标BS上的密钥接收者向目标BS所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求(AK Request)，该请求消息携带MSS标识和服务鉴权者/密钥提供者的地址信息。
606：目标鉴权者/密钥提供者收到该请求，且在自身没有查找到该请求消息携带的MSS标识对应的MSS的AK，向服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求(Key Request)，以请求其提供AK。该请求消息携带MSS标识、消息过程标识(Transaction ID)。
目标鉴权者/密钥提供者没保存该MSS的AK，就说明MSS在BS切换过程中发生了鉴权者/密钥提供者的改变。
607：服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，将自身保存的该MSS的PMK携带在密钥传送(Key Transfer)消息中，通过已建立的安全通道发送给目标鉴权者/密钥提供者。
该消息同时还携带MSS标识、PMK生命周期、消息过程标识。
608：目标鉴权者/密钥提供者收到该消息后，根据该PMK为该MSS产生AK。
609：目标鉴权者/密钥提供者将该AK携带在AK传送(AK Transfer)消息中，并通过已建立的安全通道发送给目标BS。
610：目标BS收到该消息后，根据该消息携带的AK，恢复切换前对话。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种目标基站获取鉴权密钥的方法，其特征在于，该方法包括：
A、移动终端MSS需要切换到的目标基站BS所属目标鉴权者/密钥提供者收到目标BS发送的鉴权密钥AK请求，且在自身没有查找到该请求消息指定的MSS的AK后，根据目标BS提供的MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息，向该服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求；
B、服务鉴权者/密钥提供者收到该密钥请求后，根据该请求消息携带的MSS标识，将自身保存的该MSS的根密钥PMK发送给目标鉴权者/密钥提供者；
C、目标鉴权者/密钥提供者收到该PMK后，根据该PMK产生AK，然后将该AK发送给目标BS。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前进一步包括：
MSS向自身所属服务BS发送切换请求，该请求消息携带MSS标识和目标BS标识；
服务BS收到该请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者/密钥提供者收到该请求后，根据该请求消息携带的目标BS标识，与该目标BS交互切换准备消息；
切换准备消息交互完毕后，该目标BS向自身所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务鉴权者/密钥提供者在和目标BS交互完切换准备消息之后，进一步包括：服务鉴权者/密钥提供者向服务BS返回切换响应。
4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤A所述AK请求由目标BS上的密钥接收者发送给目标鉴权者/密钥提供者。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述目标BS提供MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息为：目标BS通过所述AK请求将MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者/密钥提供者的地址信息发送给目标鉴权者/密钥提供者。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述PMK通过已建立的服务鉴权者/密钥提供者和目标鉴权者/密钥提供者之间的安全通道发送给目标鉴权者/密钥提供者。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述AK通过已建立的目标鉴权者/密钥提供者和目标BS之间的安全通道发送给目标BS。
8、一种目标BS获取AK的系统，其特征在于，该系统包括：MSS、服务BS、服务鉴权者/密钥提供者、目标BS和目标鉴权者/密钥提供者，其中，
MSS：用于向自身所属服务BS发起切换请求；
服务BS：用于在收到MSS发送的切换请求后，向自身所属服务鉴权者/密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者/密钥提供者：用于在收到服务BS发送的切换请求后，和目标BS交互切换准备消息，并用于在收到目标鉴权者/密钥提供者发送的密钥请求后，给目标鉴权者/密钥提供者返回PMK；
目标BS：用于和服务鉴权者/密钥提供者交互切换准备消息，交互完毕后，向自身所属目标鉴权者/密钥提供者发送AK请求，并用于接收目标鉴权者/密钥提供者返回的AK；
目标鉴权者/密钥提供者：用于在收到目标BS发送的AK请求后，向服务鉴权者/密钥提供者发送密钥请求，并在收到服务鉴权者/密钥提供者返回的PMK后，根据该PMK产生AK，并将该AK发送给目标BS。
9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述服务鉴权者/密钥提供者进一步用于，在和目标BS交互完切换准备消息后，向服务BS返回切换响应；
所述服务BS进一步用于，接收服务鉴权者/密钥提供者返回的切换响应。
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