TWI452887B - 無線通訊系統之加密保護方法及其相關裝置 - Google Patents

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Description

無線通訊系統之加密保護方法及其相關裝置
本發明係指一種無線通訊系統之加密保護方法及其相關裝置，尤指一種可正確執行加密保護而提高資訊安全的方法及其相關裝置。
第三代行動通訊技術可提供高度頻譜利用效率、無遠弗屆的覆蓋率及高品質、高速率的多媒體資料傳輸，同時更能同時滿足各種不同的QoS服務要求，提供具彈性的多樣化雙向傳輸服務，並提供較佳的通訊品質，有效降低通訊中斷率。根據習知第三代行動通訊系統之通訊規範可知，第三代行動通訊系統的通訊協定堆疊可切割分為接取層(Access Stratum，AS)和非接取層(Non－Access Stratum，NAS)。接取層包含無線資源控制(Radio Resource Control，RRC)、無線鏈結控制(Radio Link Control，RLC)、媒體存取控制(Media Access Control，MAC)、封包資料聚合協定(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)、廣播及多重播送控制(Broadcast/Multicast Control，BMC)等數個功能不同的子層。上述各子層的運作，係業界所習知，在此不再贅述。
長期演進(Long Term Evolution，LTE)無線通訊系統，即是一種建立於第三代行動通訊系統(如全球行動電信系統)之上的先進式高速無線通訊系統，其只需支援封包交換傳輸，且無線鏈結控制通訊協定層與媒體存取控制通訊協定層可被整合於同一通訊網路單元，如基地台之中，而不需分開位於基地台(Nobe B)及無線網路管控台(RNC)之中，因此系統架構較簡單。
完整的通訊規範需要許多人長時間的討論、制訂及不斷的修改，而目前長期演進無線通訊系統的部份架構仍處於技術報告(Technical Report)階段，尚未有正式的協定規範。因此，許多協定單元的功能尚待研究(For Further Study)，業界也針對不同問題提出相關實施或改進方法。
根據目前長期演進無線通訊系統的部分架構，可歸納出以下幾點：1、用戶層面(User Plane)之通訊協定架構，由下至上，為實體層(Physical Layer)、媒體存取控制層、無線鏈結控制層、封包資料聚合協定層。
2、控制層面(Control Plane)之通訊協定架構，由下至上，為實體層、媒體存取控制層、無線鏈結控制層、無線資源控制層、封包資料聚合協定層、非接取層。
3、對於用戶層面，資料的加密(Ciphering)保護係由封包資料聚合協定層所提供。
4、對於控制層面，無線資源控制訊息的加密保護及辨證保護(Integrity Protection)係由無線資源控制層所提供，而非接取層訊息的加密保護及辨證保護則由封包資料聚合協定層提供。
5、非接取層訊息可(或不)與無線資源控制訊息連結。
6、對於未連結訊息(Non－concatenated Message)，無線資源控制層不提供辨證保護。
7、對於連結訊息(Concatenated Message)，無線資源控制層提供辨證保護之運作尚待研究。
8、無線鏈結控制層執行協定錯誤偵測及回復之功能。
因此，由上述可知，關於無線資源控制層對連結訊息提供加密保護的運作方式，習知技術中並無明確而完整的規範。
因此，本發明主要提供一種無線通訊系統之安全驗證方法及其相關裝置。
本發明揭露一種用於一無線通訊系統之加密保護方法，包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該第二非接取層訊息與該無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息之第二非接取層訊息與該無線資源控制訊息進行一第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之加密保護方法，包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該第二非接取層訊息與一無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息中之該無線資源控制訊息進行第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。該方法之特徵更包含有：於該連結訊息中，形成一第一欄位，用來指示該連結訊息之一序號；於該連結訊息中，形成一第二欄位，用來指示該第二非接取層訊息對應於該連結訊息之位置；以及不對該第一欄位及該第二欄位進行該第二加密流程。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以正確執行加密保護，該通訊裝置包含有：一控制電路，用來實現該通訊裝置的功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼中包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該第二非接取層訊息與該無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息，除了一序號欄位以外之全部資料進行一第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以正確執行加密保護，該通訊裝置包含有：一控制電路，用來實現該通訊裝置的功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼中包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該第二非接取層訊息與一無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息中之該無線資源控制訊息進行第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。該通訊裝置之該程式碼之特徵更包含有：於該連結訊息中，形成一第一欄位，用來指示該連結訊息之一序號；於該連結訊息中，形成一第二欄位，用來指示該第二部分對應於該連結訊息之位置；以及不對該第一欄位及該第二欄位進行該加密保護流程。
請參考第1圖，第1圖為一無線通訊系統之無線通訊裝置100之功能方塊圖，該無線通訊系統較佳地為一長期演進無線通訊系統。為求簡潔，第1圖僅繪出無線通訊裝置100之一輸入裝置102、一輸出裝置104、一控制電路106、一中央處理器108、一儲存裝置110、一程式碼112及一收發器114。在無線通訊裝置100中，控制電路106透過中央處理器108執行儲存於儲存裝置110中的程式碼112，從而控制無線通訊裝置100之運作，其可透過輸入裝置102(如鍵盤)接收使用者輸入之訊號，或透過輸出裝置104(如螢幕、喇叭等)輸出畫面、聲音等訊號。收發器114用以接收或發送無線訊號，並將所接收之訊號傳送至控制電路106，或將控制電路106所產生之訊號以無線電方式輸出。換言之，以通訊協定之架構而言，收發器114可視為第一層的一部分，而控制電路106則用來實現第二層及第三層的功能。
請繼續參考第2圖，第2圖為第1圖中程式碼112之示意圖。程式碼112包含有一非接取層介面200、一第三層介面202及一第二層介面206，並與一第一層介面218連接。非接取層介面200可產生非接取訊息，用以實現非接取應用。第三層介面202較佳地包含一無線資源控制層介面及一封包資料聚合協定層介面，用來實現資源控制。第二層介面206用來實現鏈結控制，而第一層介面218則用來實現實體連結。
為了提高資訊安全，程式碼112可對訊息執行加密保護，以避免無關人員之仿冒信令而造成安全度降低。在此情形下，本發明實施例提供一安全驗證程式碼220，用以正確執行加密保護。請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一流程30之示意圖。流程30用於一無線通訊系統執行加密保護，其可被編譯為安全驗證程式碼220。流程30包含以下步驟：步驟300：開始。
步驟302：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息。
步驟304：一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密。
步驟306：連結該第二非接取層訊息與該無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息。
步驟308：對該第一連結訊息之第二非接取層訊息與該無線資源控制訊息進行一第二加密流程，成為一第二連結訊息。
步驟310：傳送該第二連結訊息。
步驟312：結束。
根據流程30，當一包含有無線資源控制訊息及非接取訊息之連結訊息形成後，本發明實施例係對該連結訊息，除了一序號欄位以外之全部資料進行一第二加密流程。較佳地，該一第一加密流程係由無線資源控制層之上層執行。該第二加密流程係由無線資源控制層或其下層執行。
在此情形下，第二加密流程不論連結訊息之欄位為非接取層訊息或無線資源控制訊息均予以加密，因此連結訊息不需有額外的欄位來分別哪一部分為非接取層訊息哪一部分為無線資源控制訊息，使第二加密流程之程序簡單化，而且少了那個額外的欄位。接收端之解密流程亦因而簡化，減少了發生錯誤的機率。
因此，透過流程30，本發明實施例可對包含有無線資源控制訊息及非接取訊息之連結訊息進行正確的加密保護流程，簡化解密流程，減少不必要的額外指示欄位，以提高資訊安全的可靠度，同時增加傳輸效率。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一流程40之示意圖。流程40用於一無線通訊系統執行加密保護，其可被編譯為安全驗證程式碼220。流程40包含以下步驟：步驟400：開始。
步驟402：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息。
步驟404：一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密。
步驟406：連結該第二非接取層訊息與一無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息。
步驟408：於該連結訊息中，形成一第一欄位，用來指示該連結訊息之一序號。
步驟410：於該連結訊息中，形成一第二欄位，用來指示該第二非接取層訊息對應於該連結訊息之位置。
步驟412：對該第一連結訊息中之該無線資源控制訊息進行第二加密流程，成為一第二連結訊息。
步驟414：不對該第一欄位及該第二欄位進行該第二加密流程。
步驟416：結束。
根據流程40，當一包含有無線資源控制訊息及非接取訊息之連結訊息形成後，本發明實施例係僅對連結訊息中的無線資源控制訊息部分加密，對非接取訊息部分則不再進行第二次的加密流程。如此可以避免非接取訊息部分不必要的二次加密。流程40之特徵為該連結訊息必需有一第二欄位來指示非接取訊息在該連結訊息的位置。如此，接收端才能正確解密，還原出原來的無線資源控制訊息及非接取訊息。較佳地，該一第一加密流程係由無線資源控制層之上層執行。該第二加密流程係由無線資源控制層或其下層執行。
因此，透過流程40，本發明實施例可對包含有無線資源控制訊息及非接取訊息之連結訊息進行加密保護流程，使接收端能夠正確解密，以提高資訊安全。
綜上所述，本發明實施例針對連結訊息之加密保護，提供不同之實施方式，以正確執行加密保護，進而提高資訊安全。
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，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．無線通訊裝置
102．．．輸入裝置
104．．．輸出裝置
106．．．控制電路
108．．．中央處理器
110．．．儲存裝置
112．．．程式碼
114．．．收發器
200．．．應用程式層
202．．．第三層介面
206．．．第二層介面
218．．．第一層介面
220．．．安全驗證程式碼
30、40、50．．．流程
300、302、304、306、、308、310、312、400、402、404、406、408、410、412、414、416．．．步驟
第1圖為一無線通訊裝置之功能方塊圖。
第2圖為第1圖中一程式碼之示意圖。
第3圖及第4圖為本發明實施例之流程圖。
30．．．流程
300、302、304、306、308、310、312．．．步驟

Claims (16)

  1. 一種用於一無線通訊系統之加密保護方法，包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該已加密之第二非接取層訊息與該未加密之無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息之已加密之第二非接取層訊息與該未加密之無線資源控制訊息進行一第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。
  2. 如請求項1所述之加密保護方法，其中該第一加密流程係由該無線資源控制層之上層執行。
  3. 如請求項1所述之加密保護方法，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層執行。
  4. 如請求項1所述之加密保護方法，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層之下層執行。
  5. 一種用於一無線通訊系統之加密保護方法，包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該已加密之第二非接取層訊息與該未加密之無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息中之該無線資源控制訊息進行第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。該方法之特徵更包含有：於該連結訊息中，形成一第一欄位，用來指示該連結訊息之一序號；於該連結訊息中，形成一第二欄位，用來指示該第二非接取層訊息對應於該連結訊息之位置；以及不對該第一欄位及該第二欄位進行該第二加密流程。
  6. 如請求項5所述之加密保護方法，其中該第一加密流程係由該無線資源控制層之上層執行。
  7. 如請求項5所述之加密保護方法，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層執行。
  8. 如請求項5所述之加密保護方法，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層之下層執行。
  9. 一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以正確執行加密保護，該通訊裝置包含有：一控制電路，用來實現該通訊裝置的功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼中包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該已加密之第二非接取層訊息與該未加密之無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息，除了一序號欄位以外之全部已加密及未加密之欄位進行一第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。
  10. 如請求項9所述之通訊裝置，其中其中該第一加密流程係由該無線資源控制層之上層執行。
  11. 如請求項9所述之通訊裝置，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層執行。
  12. 如請求項9所述之通訊裝置，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層之下層執行。
  13. 一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以正確執行加密保護，該通訊裝置包含有：一控制電路，用來實現該通訊裝置的功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼中包含有：對一第一非接取層訊息進行一第一加密流程，成為一第二非接取層訊息；一無線資源控制層產生一無線資源控制訊息，該無線資源控制訊息未加密；連結該已加密之第二非接取層訊息與該未加密之無線資源控制訊息，形成一第一連結訊息；對該第一連結訊息中之該無線資源控制訊息進行第二加密流程，成為一第二連結訊息；以及傳送該第二連結訊息。 該通訊裝置之該程式碼之特徵更包含有：於該連結訊息中，形成一第一欄位，用來指示該連結訊息之一序號；於該連結訊息中，形成一第二欄位，用來指示該第二部分對應於該連結訊息之位置；以及不對該第一欄位及該第二欄位進行該加密保護流程。
  14. 如請求項13所述之通訊裝置，其中其中該第一加密流程係由該無線資源控制層之上層執行。
  15. 如請求項13所述之通訊裝置，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層執行。
  16. 如請求項13所述之通訊裝置，其中該第二加密流程係由該無線資源控制層之下層執行。
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