CN1956443A - 一种ngn业务的加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及网络通信技术领域中一种NGN业务的加密方法,加密双方在IP承载网上端到端协商加密参数,根据协商的加密参数对所要传输的媒体流的特定部分进行加密传输,降低了对设备的能力要求,有利于不同设备之间的兼容互通和大规模的商业运营。本发明通过支持加密参数的端到端协商功能,可以在使用IP承载的媒体设备间灵活协商是否支持加密功能、加密的算法、密钥和加密对象等加密参数,软交换等控制设备不需要控制此协商过程,增加了加密传输的灵活性,也提高了IP网络的业务安全性。

Description

一种NGN业务的加密方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域,尤其涉及一种NGN业务的加密方法。
背景技术
NGN(下一代网络)是一种基于分组网络,能够提供电信业务,利用多种宽带能力和QoS(服务质量)保证的传送技术,其典型的组网应用如图1所示,其中软交换是负责呼叫控制的设备;媒体网关是负责TDM-IP(时分复用互联网协议)承载媒体转换的设备;MRS(媒体资源服务器)是提供放音、收号、多方会议等功能;应用服务器提供各种NGN业务;
这些设备连接在IP网络上,相互间通过IP承载媒体进行通信。主要的媒体格式为:
IP协议层——UDP(用户数据报协议)协议层——RTP(实时传输协议)协议层——语音数据部分。
在IP网络上传输的用户业务信息包括语音、视频、数据、带内信令如DTMF(双音多频)等。由于IP网络相对于TDM网络上的信息更容易被监听、窃取,直接在IP网络上传输用户业务信息存在很大的安全隐患。这种安全隐患存在两个方面:一方面是用户的语音、视频、数据信息可能被监听;另一方面是用户的机密信息被窃取,如用户的电话银行帐号和密码被窃取。即使是专门的IP网络,连接在IP网络上的网管等设备,也能盗取用户的机密信息。
因此,为了保证NGN业务传输的安全性,必须对NGN用户的业务信息提供加密传输功能。现有的关于加密传输的技术主要包括如下三种:
第一种为IPSec(IP加密协议)加密传输技术:
IPSec加密技术是IP网络上的通用加密传输技术,对I P协议层以上层的所有内容进行加密,加密算法和密钥可以在设备上配置,或者通过IKE(密钥交换)协议交换双方的密钥,祥见RFC2401等协议中的定义;
由于这种加密技术是纯IP传输层的加密,不是专门针对NGN业务的加密技术,因此,该IPSec加密传输技术存在如下缺点:
1、需要对整个IP协议层以上的数据全部加密,加密和解密的数据量巨大,对系统处理能力要求很高,一般IPSec加密处理后,系统性能至少降低一半;
2、同一IP地址上的呼叫始终使用相同的密钥和加密算法,不够安全。
针对上述IPSec加密传输技术的不足,目前,提出了另一种只对用户数据加密的传输技术:
这种技术只对用户业务数据进行加密,对如下格式的语音报文:
IP协议层——UDP协议层——RTP协议层——语音数据部分,只加密“语音数据部分”,其加密算法是在NGN设备上固定配置;加密密钥可以动态分配,由软交换在呼叫建立时传递给加密双方设备。
以媒体网关和IP终端的通信为例,流程如图2所示,在呼叫开始时,软交换生成密钥,在通过H.248协议控制媒体网关分配媒体资源时,同时指定加密密钥,使用默认的加密算法,加密所有数据;然后在和IP终端建立呼叫过程中,同时通知IP终端加密密钥,一般用SIP(会话起始协议)协议;呼叫建立完成后,媒体网关和IP终端都获得密钥,就可以对媒体流进行加密和解密。
可以看出,上述对用户数据加密传输的技术虽然相对于IPSec加密技术,每个呼叫都可以用不同的加密密钥,安全性提高,而且只加密数据部分,加密量减少,但是,仍存在以下缺点:
1、只能使用固定的加密算法,要求系统所有设备使用相同的加密算法,不够安全;
2、对呼叫媒体流中的每个数据包都加密,对系统的处理能力要求较高,不能有选择的对部分关键信息进行加密,加密和解密的数据量大,对系统处理能力要求高;
3、加密过程要受软交换的控制,要求软交换了解不同媒体网关、IP终端设备的加密能力,增加了软交换的复杂度,而且IP终端多种多样,很难完全统一。
目前,提供的第三种方法为RFC3711定义的RTP(实时传送协议)加密方法称为SRTP,是专门用于RTP承载的语音业务的端到端加密和认证方法。它使用AES(高级数据加密算法)加密算法对报文内容进行加密,同时支持在RTP协议层对报文进行认证。
该现有技术三的缺点和现有技术二的缺点基本相同:固定的加密算法,要求所有系统都支持此解密算法才可使用;对每个报文都进行加密,加密量大,影响效率。
因此,需要提供一种方法可以更有效的保证NGN业务传输的安全性。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题,本发明的目的在于提供一种NGN业务的加密方法,加密双方在IP承载网上端到端协商加密参数,采用两端都支持的加密参数进行媒体流的加密传输,提高了网络传输的安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种NGN业务的加密方法,包括:
在IP设备间端到端协商加密参数,根据协商确认的加密参数对媒体流中需要加密的部分进行加密传输。
所述方法具体包括:
A、呼叫方发起加密参数协商;
B、被叫方接收到上述协商后,选择本端支持的加密参数,并返回至呼叫方;
C、呼叫方确认上述被叫方选择的加密参数,加密协商成功,采用协商的加密参数对媒体流中的特定部分进行加密传输。
所述步骤A在发起加密参数协商前还包括:
呼叫双方配置或使用密钥交换协议IKE设定用于对加密协商过程中信令中的密钥信息进行加密的密钥a及所述密钥a的加密算法a。
所述步骤A还包括:
呼叫方为呼叫业务分配IP资源,同时预留加密资源。
所述步骤A还包括:
软交换接收呼叫方的加密参数协商消息,将其透传给被叫方,软交换不参与协商处理。
所述步骤A中呼叫方发起加密参数协商中的加密参数是多个可供被叫方选择的加密参数序列。
所述加密参数包括:确认加密、确认不加密、加密算法、密钥和/或加密对象。
所述方法还包括:
D、确定呼叫任一方要求修改加密参数,则重新发起加密参数协商过程。
所述方法还包括:
若重协商不成功,则保留原来的加密参数。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明通过支持加密参数的端到端协商功能,可以在使用IP承载的媒体设备间灵活协商是否支持加密功能、加密的算法、密钥和加密对象等加密参数,软交换等控制设备不需要控制此协商过程,增加了加密传输的灵活性,提高了IP网络的业务安全性。
附图说明
图1为现有技术NGN网络组网示意图;
图2为现有技术二操作流程图;
图3为本发明所述方法操作流程图。
具体实施方式
本发明的核心思想是提供一种NGN业务加密方法,加密双方在IP承载网上端到端协商是否加密、加密算法、密钥和加密的对象,增加了加密的可靠性和灵活性,通过只加密敏感数据降低了对设备的能力要求,有利于不同设备之间的兼容互通和大规模的商业运营。
本发明提供了一种NGN业务加密方法,以媒体网关和IP终端通讯为例对本方法进行说明,该方法适用于NGN和IMS域中的各种出IP接口承载媒体流的设备之间的通讯,该方法操作流程如图3所示,具体包括如下步骤:
步骤10:配置密钥的加密算法a和密钥a,用于对呼叫协商过程中的加密密钥进行加密;
在媒体网关和IP终端等设备上配置加密算法a和密钥a,或者使用RFC2409定义的IKE(密钥交换)协议协商密钥a;
所述密钥a是用来对加密协商过程中信令中的密钥b信息进行加密,因为协商过程信令中的密钥和加密算法如果被窃取,对媒体流的加密就可能被破解;
软交换不参与此加密过程;
步骤11:开始呼叫,软交换接收到呼叫时,通知媒体网关分配IP资源,媒体网关在应答消息中,发起加密参数的协商;
软交换和媒体网关一般使用H.248/MGCP(媒体网关控制协议)协议通讯,软交换和IP终端一般使用SIP/H.323协议通讯;以下以常用的H.248和SIP协议为例说明;使用这些协议的呼叫建立过程都遵从标准协议;
软交换在接收到呼叫后,利用H.248协议通知媒体网关分配IP资源,即分配一个IP地址和端口号,用于接收和发送媒体流,软交换还需要通知媒体网关预留加密资源;
媒体网关在接收到上述软交换发送的消息后,预留加密资源,发送应答消息,同时发起加密参数协商,可以通过在应答消息的SDP(会话描述协议)中携带加密参数来实现,SDP协议中携带的加密参数包括:加密算法b、密钥b、加密对象,该媒体网关可以提供多个可供对方选择的所述加密参数序列;
所述的加密算法可以是RSA(公开密钥算法)、DES(数据加密标准算法)、AES(高级数据加密算法)、RC4等加密算法;
所述密钥b是按加密算法的要求配套生成的;
所述加密对象是指对媒体流中哪部分内容进行加密,可以是:加密2833报文、加密T38传真数据、加密Modem数据,加密G.711 A律语音等,所述加密对象可以按PT(载荷类型)来区别,所述PT是媒体流中区分不同报文类型的参数,不同的加密对象可以按PT进行标识;
上述的密钥b,其字段是按步骤10中配置的加密算法a和密钥a加密后传输的,加密算法a和加密算法b可以是不同的算法,密钥a和密钥b应当不同;
本实施例所述的是媒体网关侧发起的呼叫,若是IP终端首先发起的呼叫,则在请求消息的SDP中携带加密参数,发起协商,该过程和媒体网关侧发起的协商过程原理相同;
步骤12:软交换接收到媒体网关的加密参数协商消息后,把协商的加密参数透传给IP终端;
此过程软交换只是透传参数,不参与协商,协商过程由媒体网关和IP终端之间端到端进行;
媒体网关使用H.248协议,IP终端使用SIP协议时,软交换只需要把H.248协议消息中SDP通过SIP协议发送给IP终端;
步骤13:IP终端接收到上述协商请求消息后,在SDP中携带的加密参数中选择本设备支持的加密参数,通过SIP协议在应答消息中把选择的加密参数返回给软交换:
IP终端根据本设备支持的加密算法和加密能力,从请求SDP中选择本次呼叫使用的加密参数,若不使用加密,则不返回任何加密参数;
IP终端选择的加密参数包括:加密算法b、密钥c、加密对象。密钥c和密钥b可以不同,这里的密钥c指解密密钥,指呼叫的上下行媒体流使用不同的密钥;
步骤14:软交换接收到IP终端的应答消息后,将协商结果通知给媒体网关;
软交换通过H.248协议的Modify(修改)消息确认协商的加密参数,媒体网关若接受协商结果,则协商成功,发送确认消息给软交换;若不接受协商结果,即协商不成功,则根据用户业务要求,可以中止业务或者不加密进行通话;
步骤15:呼叫进行过程中,按协商的加密参数,对媒体流中的特定部分进行加密及解密传输;
步骤16:呼叫进行过程中,任一方可以根据需要修改加密参数;
在呼叫进行过程中,若一方要求修改加密参数,则可以重新发起加密参数协商过程;
以IP终端发起重协商为例,若IP终端要求改变加密参数,则通过SIP协议发送加密参数协商请求给软交换,软交换再把加密参数协商请求通过H.248协议发送给媒体网关,媒体网关选择在接收到的加密参数中选择本端支持的加密参数,修改当前的加密参数,并将修改后的加密参数返回给软交换,最后发送到IP终端,重协商完成;
若重协商不成功,即媒体网关不接受重协商过程中IP终端提供的加密参数,则保留原来的加密参数。
若是媒体网关主动发起重协商,则通过H.248的Notify(通知)消息通知软交换,该过程和IP终端发起的重协商过程相同;
综上所述,本发明通过支持加密参数的端到端协商功能,可以在使用IP承载的媒体设备间灵活协商是否支持加密功能、加密的算法、密钥和加密对象等加密参数,软交换等控制设备不需要控制此协商过程,增加了加密传输的灵活性,提高了IP网络的业务安全性。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1、一种NGN业务的加密方法,其特征在于,包括:
在IP设备间端到端协商加密参数,根据协商确认的加密参数对媒体流中需要加密的部分进行加密传输。
2、如权利要求1所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述方法具体包括:
A、呼叫方发起加密参数协商;
B、被叫方接收到上述协商后,选择本端支持的加密参数,并返回至呼叫方;
C、呼叫方确认上述被叫方选择的加密参数,加密协商成功,采用协商的加密参数对媒体流中的特定部分进行加密传输。
3、如权利要求2所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述步骤A在发起加密参数协商前还包括:
呼叫双方配置或使用密钥交换协议IKE设定用于对加密协商过程中信令中的密钥信息进行加密的密钥a及所述密钥a的加密算法a。
4、如权利要求2所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述步骤A还包括:
呼叫方为呼叫业务分配IP资源,同时预留加密资源。
5、如权利要求2所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述步骤A还包括:
软交换接收呼叫方的加密参数协商消息,将其透传给被叫方,软交换不参与协商处理。
6、如权利要求2所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述步骤A中呼叫方发起加密参数协商中的加密参数是多个可供被叫方选择的加密参数序列。
7、如权利要求1至6中任一项所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述加密参数包括:确认加密、确认不加密、加密算法、密钥和/或加密对象。
8、如权利要求2所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述方法还包括:
D、确定呼叫任一方要求修改加密参数,则重新发起加密参数协商过程。
9、如权利要求8所述的一种NGN业务的加密方法,其特征在于,所述方法还包括:
若重协商不成功,则保留原来的加密参数。
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