CN1905734B - 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用户站点(MSS，Mobile Subscriber Station)。其中，鉴权服务器用于完成MSS的认证、授权和计费功能，以及产生并分发成对主密钥(PMK，Pairwise Master Key)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 (10)
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：
移动用户站点MSS需要切换到的目标基站BS所属目标鉴权者和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所属服务鉴权者和密钥提供者的地址信息，向该服务鉴权者和密钥提供者发送密钥请求；
目标鉴权者和密钥提供者接收服务鉴权者和密钥提供者自身保存的、根据密钥请求消息携带的MSS标识发送的MSS的成对主密钥PMK，目标鉴权者和密钥提供者根据该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，所述目标鉴权者和密钥提供者收到目标BS发送的AK请求之前进一步包括：
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和密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者和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和密钥提供者发送AK请求。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务鉴权者和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：服务鉴权者和密钥提供者向服务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，所述目标鉴权者和密钥提供者收到目标BS发送的AK请求为：目标鉴权者和密钥提供者收到目标BS上的密钥接收者发送的AK请求。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标BS提供MSS切换前的服务BS所属服务鉴权者和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所属服务鉴权者和密钥提供者的地址信息发送给目标鉴权者和密钥提供者。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标鉴权者和密钥提供者接收服务鉴权者和密钥提供者发送的MSS的PMK为：目标鉴权者和密钥提供者通过已建立的服务鉴权者和密钥提供者和目标鉴权者和密钥提供者之间的安全通道接收服务鉴权者和密钥提供者发送的MSS的PMK。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标鉴权者和密钥提供者将AK发送给目标BS包括：目标鉴权者和密钥提供者通过已建立的目标鉴权者和密钥提供者和目标BS之间的安全通道，将AK发送给目标BS。
8.一种目标基站BS获取鉴权密钥AK的系统，其特征在于，该系统包括：服务BS、服务鉴权者和密钥提供者、目标BS和目标鉴权者和密钥提供者，其中，
服务BS：用于在收到移动用户站点MSS发送的切换请求后，向自身所属服务鉴权者和密钥提供者发送切换请求；
服务鉴权者和密钥提供者：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和密钥提供者发送的密钥请求后，给目标鉴权者和密钥提供者返回成对主密钥PMK；
目标BS：用于和服务鉴权者和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和密钥提供者发送AK请求，并用于接收目标鉴权者和密钥提供者返回的AK；
目标鉴权者和密钥提供者：用于在收到目标BS发送的AK请求后，向服务鉴权者和密钥提供者发送密钥请求，并在收到服务鉴权者和密钥提供者返回的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，
所述服务鉴权者和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，接收服务鉴权者和密钥提供者返回的切换响应。
10.一种用于目标基站BS获取鉴权密钥AK的目标鉴权者和密钥提供者，其特征在于，所述目标鉴权者和密钥提供者为移动用户站点MSS需要切换到的目标BS所属的目标鉴权者和密钥提供者，该目标鉴权者和密钥提供者包括：
用于在收到目标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所属服务鉴权者和密钥提供者的地址信息，向该服务鉴权者和密钥提供者发送密钥请求的模块；
用于接收服务鉴权者和密钥提供者自身保存的、根据密钥请求消息携带的MSS标识发送的MSS的成对主密钥PMK，并根据该PMK产生AK，然后将该AK发送给目标BS的模块。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100505 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |