201027961 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種用於一無線通訊系統之方法及其通訊裝置，尤 指一種用於一無線通訊系統用來處理關於跨系統交遞保密之方法及 其通訊裝置。 【先前技術】 ® 在行動通訊系統中，資訊保密技術甩來保護信令及使用者平面 (UserPlane ’ up)訊息，以避免資料竊取及惡意修改。在通用移 動通信系統（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS ) 或凟進封包系統（Evolved Packet System，EPS )中，資訊保密技術 使用加密及辨證保護（Integrityprotecti〇n)機制，其配合多種金鑰 及計數器等方式實現。演進封包系統包含一長期演進（1〇ngterm ⑩ evolution ’ LTE)無線存取系統及一演進式封包核心（Ev〇lvedpacket ore EPC)糸統。一般來說，一用戶端（userEqUipment，UE) 利用保氆内文，只現使用者平面、非存取層（Non Access Stratum， NAS)及存取層（AccessStratum，AS)保護機制，其中，保密内文 包含有保密金鑰、加密/辨證保護演算法，以及金鑰推衍函數等。 投推與金餘δ忍迅（authentication and key agreement，AKA) 4 201027961 程序用於一通用陸地全球無線存取網路(UMTS Terrestrial Radi〇 • Access Network ’ UTRAN)或一演進式通用陸地全球無線存取網路 (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network ’ E-UTRAN )中， 用來產生全新的保密金鑰。在UTRAN中之授權與金鑰認證程序， 或稱為UMTS授權與金鑰認證程序，主要是用來產生一加密金鑰 CK及一辨證金鑰IK，而在E-UTRAN中之授權與金鑰認證程序， 或稱為EPS授權與金鍮認證程序，主要是用來產生用戶端與一行動 ❹管理單元（Mobility Management Entity，MME ))之間共享的一中介 金餘（Intermediate Key )。 在上述之授權與金鑰認證程序中，當用戶端具有已正在使用之 金鍮時，用戶端可能不會立即啟騎的金^換句話說，用戶端在 啟用新的保密金鑰組前，具有二組保密金鑰組。二組保密金錄組的 存在會造成用戶端在進行跨無線存取技術（inter_Radi〇 Ac·
Technology，inter_RAT)交遞，或跨系統（inter system)交遞時，啟 _始保密功能的問題。 在UTRAN至E-UTRAN之跨無線存取技術交遞中，一中介金 鑰k，asme需透過-單向金鑰推衍函數，從與utran共享之加密金 鑰ck及辨證金输ικ得出，接著用戶端f使用中介金餘kw得 出與E-UTRAN共享之—域金鑰及—辨證金输。—用戶端在 UTRAN t (Radio Resource Control » RRC) 式U對應於網路領域（封包交換或線路交換領域） 之二組 201027961 保密金鑰組，每-組皆包含—加密麵ck及—辨證金鑰11中 -保密金鍮_於目前與OTRAN_加密及辨證保護，另一保密 金鑰組則縣近_肅3授顧錢紐轉獅，其尚未 被使用（或未被啟幻。當用戶雜指示進行跨無線存取技術交遞， 交遞至OUTRAN巾之i進絲地㈣，f知猶絲詳細說明 用戶端應使賴述兩組金射的何組金鍮，得出交遞之中介金 鑰K，ASME。因此，用戶端可能會選擇不同於画（一目標網路端） 所使用之金鍮組（即使用不同的加密金輪CK及讎金输ικ)。若 用戶端與ΜΜΕ使用不同之保密金鑰組得出中介金鑰κ，，則用 戶端及演進絲地台會仙不同之加密及辨證金料行加密及辨證 保遵’造成在交遞至E-UTRAN後，用戶端與演進式基地台之間通 訊連結中斷。 在E-UTRAN至UTRAN之跨無線存取技術交遞中，用戶端必 須透過一中介金鑰kasme得出一加密金鑰CK，及辨證金鍮ΙΚ，。一用 戶端在E-UTRAN中之RRC連線模式，且具有二中介金鑰Kasme。 其中一中介金鑰KASME使用於目前與E_UTRAN間的加密及辨證保 護，而另一中介金鑰KASME透過最近期的EPS授權與金鑰認證程序 得出，其尚未被使用（或未被啟用）。在此情況下，當用戶端進行此 跨無線存取技術’從E-UTRAN交遞至UTRAN時，習知技術並未 詳細說明用戶端應使用二中介金鍮中的何把中介金輪，得出用於交 遞之加密金鑰CK'及辨證金鍮IK'。若用戶端與MME使用不同的中 介金鍮
Kasme付出加饮金输CK及辨證金输IK ’則用戶端與UTRAN 201027961 會使用不同的加役及辨證金鑰，進而造成在交遞至後，用 戶端與UTRAN之間的通訊連結中斷。 【發明内容】 因此，本發明提供一種用於一無線通訊系統用來處理跨系統交 遞保祕功π之方法及其通訊裝置，以避免由用戶端與網路端使用不 ❹同保密金鑰組所造成之通訊連結中斷。 本發明揭露一種處理跨系統交遞保密之方法，用於一無線通訊 系統中之-通訊裝置，該方法包含有：產生用於與一伺服網路進行 保密功能的-第-絲金雜；產生―未啟錄g之—第二保密金 錄組；接收-跨系統交遞指令，該跨系統交遞指令請求該通訊裝置 進行從該魏_交遞至一目標網路m贼遞；在跨系統交 遞期間，選擇該第-保密金鑰組及該第二保密金鑰組的其中之一， β其中被選擇之保密金鑰組與—第三保密金鑰組相同，該目標網路使 用該第二絲麵減該通訊裝置進行絲功能；以及使用被選擇 之保密金鑰組於與該目標網路進行保密功能。 本發明另揭露-種處理跨系統交遞保密之方法，用於一無線通 訊系統中之-通訊裝置，該方法包含有：接收一跨系統交遞指令， §亥跨系統交遞指令請求該通訊裳置進行從一伺服網路交遞至一目標 網路之-交遞程序；以及當用於與該飼服網路進行保密功能的一第 201027961 -保进金鑰組在使靴態巾’且—未啟用狀態之—第二保密金输組 已產生時’傳朝來回應該跨系統交遞指令之—交遞失敗訊息至該 伺服網路。 本發明另揭露-種祕—無線通訊系統之—通訊裝置，用來正 確地處理跨线交雜密，顧訊裝置包含有-計算機可讀取記錄 媒體及-處理②。該計算機可讀取記錄媒體聽儲存_—流程之 -程式碼。該處理n输該計算機可讀取記錄雜，用來處理該程 气馬、執行該机程。其中，該流程包含有：產生用於與一伺服網 路2行保密魏的—第—贿金軌H未啟用狀態之一第二 保密讀組’触—跨緖交魅令，該跨緣交触令請求該通 λ裝，進仃從該伺服網路交遞至—目標網路之—跨祕交遞；在跨 系、先又遞細’選擇該第—保密金鍮組及該第二保密金鑰組的其中 之其中被選擇之保密金輸組與一第三保密金输組相同，該目標 纟 =用該帛繼麵__峨職輸；以及使用 被選擇之保密金鑰組於與該目標網路進行保密功能。 ，發明另揭露—種用於—無線通訊系統之—通訊 通訊裝置包含有-計算機可_ -程式碼W异機可4取錢媒體用來儲存關於-流程戈 式=執==計算機可讀取記錄媒體，用來處_ 令，該跨’該流程包含有：接收—跨系統交遞相 父遞^言月求該通訊裝置進行從-飼服網路交遞至- 201027961 目標網路之一交遞程序；以及當用於與該伺服網路進行保密功能的 一第一保密金鑰組在使用狀態中，且一未啟用狀態之一第二保密金 鑰組已產生時，傳送用來回應該跨系統交遞指令之一交遞失敗訊息 至該伺服網路。 【實施方式】 Φ 請參考第1圖’第1圖為一無線通訊系統10之示意圖。簡單地 來說’無線通訊系統1 〇包含有一核心網路12、一無線存取網路(radi〇 access network，RAN) 14及一通訊裝置20。無線存取網路14可為 一第二代行動通訊網路（2G)，如增強數據率GSM演進無線接取網 路（GSM/EDEG Radio Access Network，GERAN)，一 第三代行動通 訊網路（3G)，如通用陸地全球無線存取網路_丁8 TerrestdalRad记 Access Network ’ UTRAN) ’ 或一演進式第三代網路(ev〇Wed3G)， 如次進式通用陸地全球無線存取網路（Ev〇lved U^ts Terrestrial Radio Access Network，E_UTRAN) ’且包含有複數個基地台，如一 般基地台(Node-Bs)或加強式基地台(ev〇lvedN〇de Bs，e廳）。根 據不同系統，核心網路12具有不同之架構，例如：3G系統之核心 網路12包含-服務全球封包無線電服務（G1〇balpacketRadi〇
Service ’ GPRS)支援節點（Serving GPRS Support Node，SK3SN)， 或廣進式3G系統之核心纟轉12包含—行動管理單元（她匕卿
ManagementEntity ’ 。通訊裝置2〇可為行動電話或個人數位 助理（pers〇nalDigitalAssistant，PDA)，可稱為用戶端 (user 201027961 equipment ’ UE)或行動台扭此如stations，MS)，JL支援多個無線 存取技術（Radio Access Technologies，RATs)，如前述之全球行動 通 系統(Global System for Mobile Communications，GSM ) /通用 移動通 js 糸統(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS ) / 長期演進（Long Term Evolution，LTE )系統。 通訊裝置20可進行從RAN 14至另一 RAN之跨系統交遞。在 跨系統交遞中，RAN 14視為一伺服網路，而通訊裝置進行交遞所 欲進入之RAN視為一目標網路。通訊裝置2〇與RAN 14、目標網 路或核心網路之間的保密是依據多種保密演算法及包含多種不同層 級金鑰之一保密金鑰組來實現，例如：基地台層級金鑰 (base-station-level key )及行動管理層級金鑰 (mobility-management-level key)。通訊裝置 20 與 RAN 14、目標網 路或核心網路二者需使用相同的保密金鑰組及保密演算法，以確保 保密成功。若二者使用不同金鑰，則會造成保密功能失敗。此外， 通訊裝置20、核心網路12及RAN 14可共同進行一金鑰更新程序，© 如授權與金输 §忍證（authentication and key agreement，AKA)程 序，以產生全新之金鑰組。 請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一通訊裝置2〇之示意 圖。通訊裝置20包含有一處理器200，一計算機可讀取記錄媒體 210，一通訊介面單元220，以及一控制單元23〇。計算機可讀取記 錄媒體210可為任一資料儲存裝置，用以儲存一程式碼214，並由 10 201027961 處理器200讀取及處理。計算機可讀取記錄媒體2l〇可為用戶識別 模組（Subscriber Identity Module，SIM)、通用用戶識別模組 (Universal Subscriber Identity Module，USIM)、唯讀式記憶體 (read-only memory，ROM)、隨機存取記憶體（random-access memory ’ RAM)、光碟唯讀記憶體（CD-ROMs)、磁帶（magnetic tapes)、硬碟（harddisks)或光學資料儲存裝置（opticaldatast〇rage devices)。控制單元230用來根據該處理器200之處理結果，控制通 0 訊介面單元220及通訊裝置20之狀態與相關運作。通訊介面單元 220可較佳地為一無線接收器，用以根據處理器2〇〇的處理結果， 與網路端進行無線通訊。 較佳地，通訊裝置20支援LTE及UMTS系統，其相關保密金 输組包含有： 用於LTE系統（亦如E-UTRAN)之保密金鑰組包含有一中介 ❹金鑰KASME (用於用戶端與行動管理單元之間之一行動管理層級金 鑰）、一加強式金錄組識別（evolved Key Set Identifier，eKSI)、一 無線負源控制辨證保護金餘KRRCint、一無線資源控制加密金鑰 KRRCenc及一使用者平面加密金鍮KUPenc ;以及 用於UMTS系統（亦如UTRAN)之保密金鑰組包含有一加密 金鑰（CipheringKey，CK)及一辨證金鑰（IntegrityKey，κ)，其 對應於一封包交換（Packet Switched，PS)領域或一線路交換 (Circuited Switched，CS)領域。 11 201027961 上述之保密金鑰組，若存在時，可儲存於計算機可讀取記錄媒 體210中’並透過程式碼214由處理器200處理。 請參考第3圖’第3圖為本發明實施例之程式碼214之示意圖。 程式碼214包含多個通訊協定層之程式碼，由上至下為一第二声 300、一第二層310及一第一層320。第三層300用來根據資訊子件 (informationelements，IEs)及從網路端所接收之無線資源控制 (radio resource control，RRC )訊息（或無線資源（Radio Res〇urce， RR)訊息），設定保密金鑰’且第三層300管理多個RRC程序，如 跨系統交遞程序及RRC重建程序。第二層310用於UMTS系統時， 包含有一無線鏈結控制（radio linkcontro卜RLC)層及一媒體存取 控制（mediaaccess contro卜MAC)層，而用於LTE系統時，則包 含有一封包資料聚合協定（Packet Data Convergence Protocol，PDCP ) 層、一RLC層及一 MAC層。第一層320為一實體層（physical， PHY)。第二層31〇及第三層3〇〇之功能為本發明領域者所熟知之技 術，在此不再贅述。 請參考第4圖，第4圖為本發明第一實施例一流程40之示意 圖。流程40用於用戶端中，用來處理跨系統交遞保密。流程40可 編譯為程式碼214且包含以下步驟： 步驟400 :開始。 步驟410 :產生用於與一伺服網路進行保密功能的一第一保密 金鑰組。 12 201027961 步驟420 :產生一未啟用狀態之一第二保密金鑰紕。 . 步驟43G :接收—跨祕交遞指令’從該価網路跨系統交遞 至一目標網路。 步驟柳：在跨系統交遞期間，選擇該第—保密金鑰組及該第 二保密金鍮組的其中之一。 步驟45G .使用被選擇之保密金錄組於與該目標網路進行保密 功能。 ❹ 步驟460:結束。 根據流程40,已產生第一保密金鑰組及未啟用狀態之第二保密 金鑰組之用戶端接絲自錬網路之交遞指令，以進行跨系統交 遞。未啟用狀知之第二保密金鑰組表示所產生之保密金输組尚未被 使用，其可透過金鑰更新程序產生。在此情況下，用戶端在跨系統 交遞期間’選擇第-保密金鑰組及第二保密金錄組的其中之一。被 _選擇之保密金鍮組必需與目標網路所使用於與用戶端進行保密功能 之-保密金鑰_同。最後，用戶端使職選擇之保密錄組於與 目標網路進行絲魏，如猶所娜絲密錢組，產生目標網 =所需之金鑰。因此’透過流程4G，用戶端與目標網路根據相同保 密金鑰組’進行保密功能，以避免跨系統交遞期間或跨系統 的連接失敗。 在流程4〇中’目標網路所使用之保密金触可在跨系統交遞期 曰’從伺服網路轉送至目標網路。另外，交遞指令可用來指示目標 13 201027961 網路所使用之保密金鑰組’使用戶端得知應選擇何組保密金錄組。 、以流程4〇之概念舉例說明，其關於用戶端從UTRAN跨系統交 遞至E-UTRAN。用戶端在町膽令之舰連接模式，例如·細 胞專屬通道（CELL_DCH)狀態或細胞制通道（CELL—FACH) 狀態’且具有對應於相同網路領域（]^cs領域）之二—組保密金 鑰組其中每-保密金鑰組包含有一加冑金錄⑶及一辨證金餘 IK。其中-保密金錄組是用戶端與utran目前共享之加密及辨證 ，而另一保密金鑰組是從最近期的UMTS授權與金鍮認證程序€ 得出’其尚未被啟用。接著，用戶端接收一交遞指令，此交遞指令 請求用戶端進行跨系統交遞至仏聰顧。在交遞期間，犯版從 UTRAN接收與UTRAN目前共享之加密金鑰ck及辨證金瑜沉， 並傳送此加密金鑰CK及辨證金鑰ΙΚ至行動管理單元。此外，交遞 指令可包含-錢舰麵（keyChangeIndieatw) #鮮件或其他 可使用之魏子件，絲指示與UTRAN目職享之加密金鑰CK 及辨證金餘IK。或者’交遞齡可直接时傳送目前共享之加密金❾ 鑰ck及辨證金鑰IK。根據交遞指令，用戶端選擇使用與utran 目前共享之加密金鑰ck及辨證金鑰Ικ，進行與E_UTRAN之加密 及辨證保護。在此情況下，用戶端及行動管理單元皆使用與otran 目前共享之加密金鑰ck及辨證金鑰ικ，得出中介金鑰k，a_。接 著，用戶端從中介金鑰K’ASME得出基地台層級金鑰，並使用基 地台層級金鑰得出用於與e—utran進行保密功能之加密及辨 證金鍮’如無線資源控制辨證保護金鍮K_nt、一無線資源控制加 · 14 201027961 - 密金鑰KRRCenc及一使用者平面加密金鑰KuPenc。 舉另-例綱’制於用戶魏跨纽交遞至 E-UTRAN。用戶端在UTRAN中之咖連接模式時，且具有與上 述例子之相同使用狀況的兩組保密金鑰。上述最近躺丽§授權 與金賴證程序可透過SGSN觸發，藉以得出尚未被用戶端啟用之 加密金鑰CK及辨證金鑰IK。接著，用戶端接收交遞指令，其要求 ❹Τ戶端進行跨系統交遞至Ε__Ν。在交遞期間，sgsn傳送透過 最近期的UMTS授權與金鑰認證⑽所得丨之加密麵ck及辨證 金鑰IK至行動管理單元。在此情況下，交遞指令可包含 _‘‘keyChangeIndiea㈣鮮件或其他可使狀資訊子件，用來指 不透過最近期的UMTS授權與金鎗認證程序所得出之加密金矯ck 及辨證金鑰ικ。或者’交遞指令可直接傳送此組加密金输ck及辨 證金鍮ικ。接著，用戶端選擇被指示之加密金鍮CK及辦登金餘瓜。 睿在此情況下’用戶端及行動管理單元皆使用透過最近期的漏^授 權與金鑰認證程序所得出之加密金鍮CK及驗金鍮沉，得出中介 金鑰k，asme。用戶端再從中介金鑰k,asme得出基地台層級金鑰 KeNB ’並使用基地台層級金錄得出用於與e_Utran進行保密 功能之加密及辨證金鍮。 根據流程40之概念，另舉一例說明，其關於用戶端從e_UTRan 跨系統交遞至UTRAN。用戶端在E-UTRAN中之rrc連接模式， 且具有二組保密金鑰組，每一保密金鍮組包含有一中介金瑜 15 201027961 kasme。其中一中介金鑰Kasme在使用狀態中且用於目前與 Ε-UTRAN之加密及辨證保護’而另一中介金鑰Ka_透過最近期 的EPS授權與金鑰認證程序而得出且尚未被使用。接著，用戶端接 收-父遞指令，其指示在制狀財之t介金駭編，並請求用妾 戶端進行跨系統交遞至UTRAN。根據交遞指令，用戶端選擇在使 用狀態中之中介金鑰KASME。在此情況下，用戶端及行動管理單元 皆使用用於加密及辨證保護之中介金鑰Κα_，得出用於與 進行保密功能之加密金鑰及辨證金鑰。 € 在上述例子中，另—種方式U_UTRAN可產生—交遞指令， 其指示有透過最近_ EPS漏與金鑰認證程序所得出之中介金输 ΚΑ_。在此情況下’用戶端及行動管理單元皆使用透過最近期的 哪授權與金鑰認證程序所得丨之巾介金鑰κ_於加密及辨證保 護’以得出加密金錄及辨證金鑰。 請參考第5圖，第5圖為本發明第二實施例一流程如之示意❹ 圖。流程50祕用戶端中，提供砰於流程4()處理跨系統交遞保 密之方法。流程50可編譯為程式碼214且包含以下步驟： 步驟500 :開始。 步驟別.接收-跨系統交遞指令，從一祠服網路跨系統交遞 至一目標網路。 步驟520 :當用於與該錬網路進行保密功能的一第一保密金 鑰組在使用狀態中，且—未啟用狀態之一第二保密 16 201027961 金鑰組已產生時，傳朝來回賴跨純交遞指令 、 之一交遞失敗訊息至該伺服網路。 步驟530 :結束。 根據流程50，於接收交遞指令之後，當用戶端具有二組保密 金鑰組，一組在使用狀態中且用於與伺服網路進行保密功能，而另 -組則在未啟職_，_戶端傳送交敎敗訊息關服網路。 ❹另外’父遞失敗訊息可指示交遞失敗原因為「保密功能啟動失敗」。 當交遞指令未指示目標網路所使用之保密金錄組時，流程5〇可避 免用戶端與目標網路使財同的金鑰，触防止跨线交遞後的保 密失敗。 μ 根據流程50之概念，舉一用戶端&UTRAN跨系統交遞至 E-UTRAN關子。用戶端在抓麵巾之跳連減式時，且具 有二組對應於相同網路領域（PS或CS領域）之保密金鑰組，每二 保密金鑰組包含有一加密金鑰0尺及一辨證金鑰沉。其中一保密 金鎗組之减麵CK及繼錄IK使驗加紐繼保護，而 另一保密金鑰組之加密金鑰CK及辨證金鑰瓜是透過最近期的 UMTS授軸金戦證程相㈣且尚未概肖，彳端接收交遞 指令，其請求用戶端進行跨系統交遞至E_UTRAN。根據流程5〇， 用戶端判斷跨系統交遞失敗，並傳送-交遞失敗訊息至UTRAN。 因此，當用戶端具有二組同時對應於一服務領域之加密金鑰ck及 辨證金鎗IK 0f，用戶端不會進行交遞，藉崎免·不同於 17 201027961 E-UTRAN/行動管理單元（目標網路）之金鑰組。 根據流程50之概念，再舉一用戶端從E-UTRAN跨系統交遞 至UTRAN的例子。用戶端在E-UTRAN中之RRC連接模式，且 具有二組保密金鑰組，每一保密金鑰組包含有一中介金鑰 其中一保密金鑰組使用於加密及辨證保護，而另一保密金鑰組透過 最近期的EPS授權與金鑰認證程序而得出且尚未被使用。當用戶 端接收交遞指令，需進行跨系統交遞至UTRAN時，用戶端判斷跨 系統交遞失敗，並傳送交遞失敗訊息至。因此，當用戶 鈿在E-UTRAN中具有二中介金鑰κΑ_時，用戶端不會進行交 遞’藉以避免使用不同於UTRAN/SGSN (目標網路）之金鍮。 綜上所述，本發明實施例可防止用戶端與目標網路使用不同的 保密金鑰組，以避免通訊連結中斷。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本伽之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為一無線通訊系統之示意圖。 第2圖為本發明實施例一通訊裝置之示責圖。 第3圖為第2圖所示之一程式碼之示意圖。 201027961 第4〜5圖為本發明實施例之流程圖。 【主要元件符號說明】 10 12 14 20 200 210 212 214 220 230 300 ® 310 320 40、50 400、410、420、430、440 無線通訊系統 核心網路 無線存取網路 通訊裝置 處理器 計算機可讀取記錄媒體 儲存貢料 程式碼 通訊介面單元 控制單元 第三層 第二層 第一層 流程 450、460、500、510、520、530 步驟 19