TWI493952B - 基地台自行配置方法及裝置 - Google Patents

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Description

基地台自行配置方法及裝置
本發明涉及無線通信。更特別地，本發明涉及無線通信中的基地台的自配置和安全特性。
為了提供改善的頻譜效率和更快的使用者體驗，第三代合作夥伴計畫(3GPP)已經啟動了長期演進(LTE)項目以將新的技術、新的網路架構、新的配置、新的應用和新的服務引入到無線行動網路中。
雖然對更強功能性的需求在繼續，但也同時需要低維護LTE系統，特別是在網路部署和操作時間優化方面。
在LTE、3GPP通用移動電信系統(UMTS)系統前使用的通用移動電信系統地面無線接取網路(UTRAN)架構如第1圖所示。核心網100與包括多個無線電網路系統(RNS)120的UTRAN 110進行通信。每一個RNS包括無線電網路控制器(RNC)130和一個或多個Node-B 135。所部署的Node-B 135的配置和操作完全由RNC 130通過Iub鏈路140並用顯式命令來控制。Iub 140是先前已經定義的RNC到Node-B介面。Node-B的配置和服務升級取決於RNC和其他胞元工程和計畫上的努力。在LTE之前，在UTRAN Node-B 135之間不存在連接，並且不存在自配置和優化的需要。不存在Node-B之間操作的自配置的裝置和被定義的過程。
在新的LTE網路系統中，如第2圖所示，E-UTRAN 架構已經被改變。以前的RNC節點不再存在。演進型Node-B(eNB)200、205執行用於E-UTRAN 210的無線電存取網路功能，直接與核心網(EPC)220鏈結，並且在其自身之間被鏈結。在E-UTRAN中，新的eNB 200、205承擔RAN配置、操作和管理控制功能以及無線電介面配置和操作。更進一步地，每一個新的eNB，如200，現在通過S1介面直接與LTE核心網220交互作用，同時也通過X2介面240和X2連接控制(X2C)介面(未示出)與相鄰eNB 205交互作用，用以代表新的E-UTRAN來處理無線傳輸/接收單元(WTRU)移動性管理任務。
當新被部署的eNB 200、205加電時，其執行自配置任務，包括通過X2C介面操作以與相鄰操作的eNB交互作用。這一初始交互作用被用於採集資訊來認證eNB並當eNB自身準備好進入E-UTRAN操作模式以服務在其覆蓋區域中的WTRU時，啟動配置和協作。
本發明涉及在自配置階段通過基地台之間的連接的操作過程。
公開了用於自配置基地台以及與相連的相鄰基地台之間通信的操作。新近被部署的基地台執行自配置以將其自身與其相鄰操作的基地台或胞元相關聯。安全過程被執行以保護網路免受特定的攻擊。
下文引用的術語“無線傳輸/接收單元(WTRU)”包 括但不局限於使用者設備(UE)、移動站、固定或移動使用者單元、傳呼機、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦或能在無線環境中工作的其他任何類型的使用者設備。下文引用的術語“基地台”包括但不局限於Node-B、站點控制器、存取點(AP)或是能在無線環境中工作的其他任何類型的周邊設備。
儘管這裏描述的實施方式是以LTE為實施環境的，但這些實施方式應該被作為示例，並且不限於這一特定的無線技術。
第3-6圖描述了發生在自配置eNB、連接到該自配置eNB的(也就是“相鄰的”)eNB及存取閘道中的事件的時間序列。序列按時間進度從最上面向下開始。在相同水準級別的事件是同時發生的。
參考第3圖，當自配置eNB加電時，其S1介面較佳地被首先加電305。通用網際協議(IP)功能或eNB特定IP地址解析功能通過S1介面獲得用於自配置eNB的唯一的IP地址300。然後，自配置eNB將以其主要運營商的服務存取閘道(aGW)310來執行eNB網路驗證。
當自配置eNB已經成功通過網路驗證時，隨後該eNB加電並用其IP位址初始化320，該IP位址通過S1介面或X2介面配置或者獲得，其中S1介面或X2介面將自配置eNB與其他相鄰LTE eNB相連接。
如可選的早期動作，eNB隨後獲取其連接X2的相鄰eNB的標識，例如，其eNB-Id和/或胞元-Id、公共陸地移 動網路(PLMN)-Id330和諸如當前操作狀態330的其他的非機密資訊。然後eNB可以通知服務aGW以便eNB獲得與連接X2的相鄰eNB相關的必要的網路指示和/或驗證，以用於驗證和許可操作，如WTRU切換或eNB測量和報告重獲。儘管這一可選的早期動作330在第3圖中以“同步交換(handshake)”顯示，其也可以是如第7圖中顯示的一對請求和回應消息或任何其他合適的過程。將為這樣的資訊聯繫的相鄰eNB是那些被配置在默認相鄰eNB列表中的eNB，例如那些保存在UMTS積體電路卡(UICC)設備中的eNB。
這一用於早期動作的方法使得網路在多賣方/多運營商環境中通過E-UTRAN間的操作來維持特定的輸入或控制。首先，這種處理允許eNB從那些在與預先配置的相鄰eNB列表比較而作出回應的eNB處收集精確的相鄰eNB資訊，以便eNB可以通知網路/EPC關於新的eNB和其連接的鄰居以及它們實際的操作狀態。第二，eNB可以從網路獲取關於相鄰LTE eNB的X2C介面的策略的操作指南，這是因為相鄰eNB可能或不可能屬於相同的網路提供商/運營商。eNB也可以獲取其他重要的操作資訊。
通過其相鄰非機密資訊的自配置eNB的單向可選收集不包括敏感資訊重獲。當eNB間的驗證和安全鑰匙關聯已經發生時，由eNB從其鄰居進行的敏感資訊的收集發生在一個較晚階段。
在初始資料收集後，eNB將隨後通過S1發送 E-UTRAN參數請求340和其在上面早期X2C步驟公開的資訊。可替換地，如果不採取早期的X2C動作，eNB將通過S1發送請求(Request)。在E-UTRAN參數請求被傳輸到服務aGW後，自配置eNB獲取350需要的操作參數以用於E-UTRAN，包括通過X2C的用於eNB間驗證和安全鑰匙協議過程，例如通用eNB證書、通用eNB共用密鑰、將使用的eNB間安全演算法以及通用eNB安全鑰匙集。
在X2C上對驗證、完整性和機密性保護的需要已經在先前被存檔。輕權重的驗證，這裏定義為eNB間驗證，並且完整性和/或加密鑰匙協議，在這裏被定義為安全鑰匙關聯過程，這些在下面被描述以用於在任何一對eNB之間的LTE eNB間驗證和安全鑰匙關聯，包括在自配置eNB和其已部署的可操作的相鄰eNB之間。
注意到在eNB自配置中的eNB間驗證過程需要確定在節點級別處eNB對的可靠性。下面執行的沒有節點級別控制的驗證和節點級別參數的參與將不能保證相同級別的eNB可靠性。
公開了兩種實施方式，一種利用有改進的基本的網際協議安全(IPsec)，及一種用於在“手動”模式下與基本的IPsec在eNB級別上直接進行交互作用作用。
第一種實施方式利用用於LTE的基本的網際協議安全eNB-eNB通信，並且在標準TCP/IP協定組周圍被構造。對現有的網際協議安全和其潛在的弱勢的理解對於這 一實施方式的新穎性評價有幫助，並且因此這裏隨後進行了描述。
在TCP/IP協定中，IP標頭資訊的域保護在阻止導致位址欺騙和經常引發會話劫持的典型攻擊方面是十分重要的。這樣，網路層驗證和機密性利用一組網際網路工程任務組(IETF)標準化的過程被應用，該過程被稱為網際協議安全(IPSec)。驗證，在上下文中意味著資料完整性和源位址保護，當沒有機密性(加密)來說時，驗證對於IPSec來說是強制的。
IPSec的三個基本組成為驗證保護、機密保護和安全關聯。驗證和機密保護機制經由在IP封包中的附加欄位被實施。在IPSec中是強制的用於驗證的欄位為驗證標頭(AH)。該欄位被放置在緊接著IP標頭。這一欄位包括說明將使用的加密演算法、用於重新阻止的序列號和提到的作為完整性校驗值(ICV)的完整性散列的各種子欄位。
跟著驗證欄位的機密性欄位是可選的並且被稱為封裝安全有效載荷(ESP)。它包括與AH相似的子欄位：唯一加密演算法的說明，如DES、AES、3DES或BLOWFISH，序列號子欄位，被加密的有效載荷資料，以及包括用以完整性保護被加密的資料的散列的子欄位。用於ESP使用的散列保護了僅被加密資料的完整性，而AH散列保護整個IP封包，如為IPSec所指示的，該IP封包總是包括AH欄位並有時包括ESP欄位。
與僅驗證相反，為確定是否驗證和機密性被使用，安 全關聯(SA)在IPSec中被設置。SA包括三部分：安全演算法其他參數的說明、IP目的地位址和用於AH或ESP的識別符。SA通過網際鑰匙交換(IKE)協議被實施，如下所述。
在任何驗證/完整性和機密性可以在IPSec中被使用之前，密碼鑰匙、演算法和參數必須被協商。IKE協定包括需要的協商的許多協定，並且IKE協定在多種情形中被使用。IKE協定簡化的觀點被描述並且與以下的本發明所公開的相關。
在發起方和回應方之間的初始交換建立了初始的安全關聯。這些交換包括兩組請求/回應對或總共的四個消息。
第一對建立了密碼演算法的使用並且執行Diffie-Hellman交換以得出種子，從該種子中完整性和機密性鑰匙被推導出來。第二對使用從第一交換中生成的鑰匙來驗證第一組消息，交換標識並認證，並且提供用於接下來的子SA的建立。
協議的發起方(I)發送以下的有效載荷：
1. I → R：HDRI ,SAI ,,NI
回應方(R)用以下來回應：
2. R → I：HDRR ,SAR ,,NR
這是初始安全關聯中的第一對消息。HDR包括標頭資訊，該標頭資訊主要維持在兩個實體之間的通信的狀態。SAI和SAR是安全演算法和參數協商機制，其中發起方提出 一組選擇，從該組選擇中由回應方來選擇。為了處理Diffie-Hellman協議，值和被交換以產生共用的秘密值，該值作為種子來使用先前協商的演算法生成完整性和機密性鑰匙。品質g是迴圈組(階次p-1)的生成元，其中p是非常大的起始號碼。值p和g是公知的，並且所有的計算以模p執行。最後，現時NR和NI被交換以阻止重複。
第二對消息是
3. I → R：HDRI ,SK{IDI ,CertI ,AUTH,SA2I ,...，其他欄位以創造子SA}
4. R → I：HDRR ,SK{IDR ,CertR ,SigR ,AUTH,SA2R ,...，其他欄位以創建子SA}
消息3和4是從在IETF協議中規定的稍微簡化而來。該第二對使用從第一消息對得出的安全鑰匙資訊，如上面所陳述的。SK指定在括弧(brace)內所顯示的變元上的安全鑰匙操作。兩個安全鑰匙，SK_a(驗證，這裏意味著完整)和SK_e(加密)從gxy (來自Diffie-Hellman)中被生成。它們分別被用於保護交換的完整和機密。發起方和回應方標識(IDI 和IDR )和它們的相應標識秘密通過每一實體證明給其他；AUTH包括用於每一方向的完整校驗值。認證(CertI 和CertR )提供與SK_a和SK_e分離的鑰匙資訊，以雙向檢驗AUTH。
只要沒有消息1和2的偷聽發生，在發起方和回應方之間建立的SA對於將要發生的後來的子交換是安全的。 然而，這一初始消息對可能易受一種公知的“中間人攻擊(man-in-the-middle attack)”的侵襲，該攻擊者可以強迫每一有效實體使用它可以採用的鑰匙種子。這裏描述發起方和回應方之間的攻擊包括整個通信過程，其中攻擊器能夠假冒為每一個。
一種典型的在I和R之間的初始IKE交換的中間人攻擊如第6圖所示。在步驟1到4，A從I接收和從R接收；另外A發送(其Diffie-Hellman值)到I和R，其中兩者都假設另外的一個而不是真正的創始方A是那值的創始方。已知每一方的資訊，則很容易顯示A分別與有效的交流者I和R共用Diffie-Hellman種子gmx 和gmy 。當I使用gmx 並且相似地有R使用gmy 時，A現在計算相同的加密(SK_e)和驗證/完整(SK_a)鑰匙。
在步驟5到8的SK功能不保護發送消息的完整或機密，假定A已經通過擾亂鑰匙的使用欺騙了通信，並且成功假冒了I和R。任何預先共用的密鑰資訊的缺席阻止在I和R之間的前兩個交換的保護。用於阻止這種類型的攻擊的方法和設備的實施方式在下面被描述。
第一種實施方式如第7圖所示，特徵600。在節點級別eNB1 和eNB2 (如自配置eNB和相鄰eNB，如上面所描述的和在第7圖種顯示的)，eNB共用網路分佈的密鑰KS ，該密鑰僅由eNB1 和eNB2 已知。
有這樣一個節點級別強壯密鑰，在I(發起方)和R(回應方)之間的初始交換可以通過以下的消息對600來 保護：
1. eNB1 → eNB2 ：HDR1 ,SA1 ,,N1 ,{HDR 1 ,SA 1 ,,N 1 } Ks
2. eNB2 → eNB1 ：HDR2 ,SA2 ,,N2 ,{HDR 2 ,SA 2 , ,,N 2 } Ks
這些符號對應那些上面所定義的。對於IPsec消息1和2，括弧符號標識消息驗證碼(MAC)值被增加，每一個分別代表使用每一消息的所有元件的驗證/完整鑰匙，即，共用秘密KS ，的散列。每一個使用KS 的散列保護其對應的IPsec消息。如果，第6圖所示的攻擊之後，也就是中間人攻擊，攻擊者嘗試發送或到I，在相應消息中的散列(MAC)將不與由消息的接收方計算的相一致。作為結果，這樣的嘗試，或者任何欺騙嘗試，將被檢測和擊敗。第7圖說明了這一關於X2C驗證和鑰匙關聯操作的改進的IPsec安全關聯。
在第7圖中630指示的和在第4圖中詳述的第二種實施方式，直接eNB驗證通過X2C被完成。為了保護免受可能的劫持/置換或周圍eNB的其他損害，這裏公開了輕量化驗證以確保eNB間驗證在節點級別被保證。這與相鄰eNB都是被保護的端點的假定相反，如第4圖所示，在LTE中任何兩對eNB之間。
參考第4圖，LTE網路為所有LTE eNB準備通用共用密鑰K和通用共用eNB證書C用於eNB間驗證。在eNB被網路驗證後，自配置eNB通過S1通道從網路獲取420 參數。LTE也使驗證演算法Fx和Fy標準化，下面進一步描述。
在步驟400，自配置eNB使用鑰匙K和安全演算法Fx來加密證書C。結果的加密證書C’被傳輸410到相鄰eNB並且由相鄰eNB使用以驗證自配置eNB。自配置eNB也選擇亂數(RAND)400並使用Fx演算法來從RAND 400中計算被加密的驗證值X-RES。C’和RAND被傳輸410到相鄰eNB(一個或多個)。
然後，接收的相鄰eNB(一個或多個)使用430共用的密鑰K和Fx來解碼C’並且將結果與通用eNB證書C進行比較，該證書已在其記憶體中。同時使用接收到的RAND來計算使用Fy功能430的被解密的驗證值RES。然後，RES被往回發送440到自配置eNB以為其來驗證相鄰eNB(一個或多個)450。
這一簡化的輕量化eNB間驗證避免了LTE之前的目前的UMTS UE驗證過程中的在SQN、AK、AMF和MAC上的長度計算，以便減少安全計算負荷，同時通過X2C來減少信令消息大小。
同時也有通過X2C的eNB安全鑰匙關聯630。假設IPsec將被配置以用於LTE X2連接，IPsec的使用和帶有LTE eNB提供的安全鑰匙的在“手動”模式的其相關的IKE-v2，被用僅通過IPsec的加密公開。這確保了經由eNB通過LTe的X2C安全和鑰匙的控制，確保了高安全門限。
為了LTE eNB受控制的安全鑰匙關聯(用於完整性 保護和加密)，提出了下面的選擇：首先，LTE可以標準化所有LTE eNB中的X2C安全保護演算法Fa。演算法Fa可以是目前使用的演算法，如UMTS f8或允許資訊的加密和解密的具有共用密鑰的新的演算法，例如X2C-鑰匙。
第二，LTE可以通過X2C介面標準化安全密鑰的通用集(這可以被選擇以用於Fa的最佳安全結果)以用於eNB之間的安全應用(完整保護和加密)，也就是，所有LTE eNB站點已知的一組被索引的N個鑰匙可以被定義。
第三，在網路驗證過程之後，如在信令交換“E-UTRAN參數回應”時間350，這一用於LTE X2C安全操作的通用鑰匙集可以從服務aGW下載到自配置eNB。當eNB在預操作模式時，下載到每一個LTE eNB的安全鑰匙集可以在eNB自配置階段發生，並且因此能夠提供信令負荷處理。現有的操作的eNB已經具有保存的鑰匙集。
第四，如果存在一個用於完整保護並且另一個用於解密，則一個或多個安全鑰匙可以在自配置階段、關聯階段或在稍後的用於重新關聯的操作階段通過X2C介面被單獨地選擇或在兩個eNB對之間被關聯。在關聯階段，只有鑰匙索引需要被相互確定來啟動所同意的單一安全鑰匙的使用。這一過程通過不在消息交換中發送安全鑰匙的根值而使被增加的安全門限有利，如現有技術，通過直接導出安全鑰匙而減少計算負荷以及在鑰匙協定消息交換 中減少信令大小。
第五，在鑰匙協定步驟中，對於相同的一組X2C-鑰匙的N個號碼，Diffie-Hellman鑰匙索引方法可以被用於交互作用地達到相同的鑰匙索引I，以便安全鑰匙X2C-鑰匙[i]將被用於意指的完整保護和/或加密操作。這在第5圖中顯示。
第六，導出的安全鑰匙可以被用於完整保護和加密兩者。可替換地，對每一操作期望不同的安全鑰匙。在那種情況下，一種選擇是單獨地以串列或並行的方式對其他的鑰匙操作相同的鑰匙索引交換過程。可替換的選擇是將偏移號碼添加到已經獲取的鑰匙索引，並隨後又採取模N操作以達到新的索引[0,N-1]。偏移可以通過使用僅兩個站點已知的號碼而被獲得，例如自配置eNB-Id之類的標識號碼。
所有的選擇(和其他的在本發明的範圍內選擇)也可以週期性地操作，即使當eNB處於可操作模式中時，以便重新選擇(重新關聯)安全鑰匙。這將減少在長持續攻擊嘗試下被破壞的安全的可能性。
eNB間驗證和在自配置eNB和其相鄰eNB之間的安全鑰匙關聯可以被一起結合以達到eNB間驗證和在一次交換中的安全關聯兩方面，如第7圖所示，該圖說明瞭關於被連接的相鄰eNB的通過X2C的總體的自配置eNB操作。
第7圖中的eNB間操作看似是點到點操作，但是， 從eNB方面來看，它是點到多點操作。因此，如果基本的IP層支援這樣的操作，則組播可以由自配置eNB使用。但是每一個相鄰eNB必須單獨地響應於自配置eNB。
注意到在第7圖中，X2C同步交換620是可選的，如上面關於第3圖的描述。同時，在eNB間的驗證和安全鑰匙協議600中的Alt-1是在上面所描述的，其中前兩個IPsec_Init_SA消息是被完整性保護的。剩下的IPsec步驟隨後可以如IPsec正常需要一樣被執行。
如果驗證或鑰匙交換失敗，並且失敗決定是基於幾個連續失敗的嘗試，自配置eNB應該考慮X2C介面無效並且報告給網路。
接下來的E-UTRAN(eNB)參數可以從相鄰eNB參數交換操作610獲取：GPS定位資訊；eNB操作的胞元數量和胞元-Id；服務運營商的標識或本地PLMN Id；eNB測量或測量組/關聯資訊；用於胞元的無線電參數，如頻段和中心頻率、胞元傳輸帶寬值、功率控制資訊、基線胞元公共通道配置、MIMO和方向性天線資訊、MBMS SFN資訊及MBMS資源資訊；以及用於胞元的服務參數，如MBMS資訊、LCS資訊和在eNB間共用的公共SI資訊。
實施例
1‧一種用於第一無線基地台的操作的方法。
2‧根據實施例1所述的方法，其中第一基地台是自配置的。
3‧根據實施例1或2所述的方法，該方法包括使得第一基地台和第二基地台之間交互作用。
4‧根據實施例3所述的方法，其中第二基地台是第一基地台的相鄰基地台。
5‧根據任一前述實施例所述的方法，該方法包括驗證第一和第二基地台。
6‧根據實施例5所述的方法，所述驗證包括：第一基地台將參數請求信號傳送到存取閘道；所述存取閘道接收該參數請求信號並將參數回應信號傳送到第一基地台；第一基地台用鑰匙編碼第一證書以創建第二證書；第一基地台生成亂數；第一基地台使用亂數來生成加密的驗證值；第一基地台將授權請求傳送到第二基地台；第二基地台用鑰匙解碼第二證書；第二基地台使用亂數來生成解密的驗證值；第二基地台將第二證書與第一證書進行比較；第二基地台將授權回應傳送到第一基地台；以及第一基地台加密的和解密的驗證值進行比較。
7‧根據實施例5或6所述的方法，其中所述參數請求信號包括第二基地台資訊。
8‧根據實施例5-7中任一實施例所述的方法，其中所述參數回應信號包括第一證書、鑰匙和編碼資訊。
9、根據實施例5-8中任一實施例所述的方法，其中 所述授權請求信號包括第二證書和亂數。
10‧根據實施例5-9中任一實施例所述的方法，其中所述授權回應信號包括被解密的驗證值。
11‧根據實施例5-10中任一實施例所述的方法，該方法還包括第一基地台：從存取閘道接收IP位址；用存取閘道執行網路驗證；加電並開啟站間介面；以及從第二基地台接收標識資訊。
12‧根據實施例5-11中任一實施例所述的方法，該方法還包括：第一基地台和第二基地台傳送和接收與網際協議安全(IPsec)過程相適應的資訊。
13‧根據實施例5-12中任一實施例所述的方法，其中所述鑰匙是由整個無線通信系統使用的共用鑰匙。
14‧根據實施例5-13中任一實施例所述的方法，其中第一證書是在整個無線通信系統上使用的通用證書。
15‧根據實施例12-14所述的方法，該方法還包括在IPsec中建立安全關聯(SA)。
16‧根據實施例15所述的方法，其中所述SA包括安全演算法的說明、IP目的地地址和用於驗證標頭(AH)或封裝安全有效載荷(ESP)。
17‧根據實施例16所述的方法，其中所述AH或ESP包含散列以保護資料的完整性。
18‧根據實施例5-17中任一實施例所述的方法，包 括使用Diffie-Hellman演算法生成用於驗證的第一密鑰和用於加密的第二密鑰。
19‧根據實施例5-18中任一實施例所述的方法，該方法還包括所述網路準備通用的共用密鑰和用於所有基地台的通用的共用基地台證書以用於站間驗證，其中在相鄰基地台被網路驗證後，第一基地台從相鄰基地台獲取參數。
20‧根據實施例19所述的方法，其中所述證書由第一基地台加密並且被傳送到相鄰基地台以用於驗證第一基地台。
21‧根據實施例20所述的方法，該方法還包括相鄰基地台解碼所述證書並且將該證書與通用基地台證書進行比較。
22‧根據實施例5-21中任一實施例所述的方法，其中第一基地台使用組播信號來與第二基地台通信。
23‧一種基地台，該基地台被配置成執行如實施例1-22中任一實施例所述的方法。
24‧一種用於驗證在第一無線基地台和第二無線基地台之間的通信的方法，該方法包括：第一基地台和第二基地台從存取閘道接收多個鑰匙；第一基地台選擇多個鑰匙中的第一個；第一基地台使用多個鑰匙中的第一個計算第一個值；第一基地台將第一個值傳送到第二基地台；第二基地台選擇多個鑰匙中的第二個； 第二基地台使用多個鑰匙中的第二個計算第二個值；第二基地台使用第一個值和第二個值來計算第一鑰匙索引；第二基地台將鑰匙關聯回應傳送到第一基地台；以及第一基地台使用第一個值和第二個值來計算第二鑰匙索引。
25‧一種用於無線通信的第一基地台，該基地台包括：傳輸機，該傳輸機用於將參數請求信號傳送到存取閘道和用於將授權請求傳輸到第二基地台；接收機，該接收機用於從存取閘道接收參數回應信號和從第二基地台接收授權回應；編碼器，該編碼器用於使用鑰匙來編碼證書；亂數生成器，該亂數生成器用於生成亂數；以及比較器，該比較器用於將被解碼的驗證值和被編碼的驗證值進行比較。
26‧根據實施例25所述的第一基地台，該基地台被配置成使用亂數來生成被編碼的驗證值。
27‧根據實施例25或26所述的第一基地台，其中所述驗證請求包括被編碼的證書和亂數。
28‧根據實施例25-27中任一實施例所述的第一基地台，其中所述驗證回應包括被解碼的驗證值。
29‧根據實施例25-28中任一實施例所述的第二基地台，該基地台還包括：解碼器，該解碼器用於使用所述鑰匙來解碼被編碼的證 書；生成器，該生成器用於使用亂數來生成被解碼的驗證值；以及比較器，該比較器用於將被編碼的證書和所述證書進行比較。
30‧一種無線通信系統，該系統包括第一基地台和第二基地台，第一基地台包括：接收機，該接收機用於從存取閘道接收一組被編入索引的鑰匙；密鑰導出單元，該密鑰導出單元用於根據該組被編入索引的鑰匙來導出密鑰；以及傳輸機，該傳輸機用於將鑰匙關聯請求傳送到第二基地台；接收機，該接收機用於從第二基地台接收鑰匙關聯回應。
雖然本發明的特徵和元素在較佳的實施方式中以特定的結合進行了描述，但每個特徵或元素可以在沒有所述較佳實施方式的其他特徵和元素的情況下單獨使用，或在與或不與本發明的其他特徵和元素結合的各種情況下使用。本發明提供的方法或流程圖可以在由通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施，其中所述電腦程式、軟體或韌體是以有形的方式包含在電腦可讀存儲介質中的。關於電腦可讀存儲介質的實例包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體存儲設備、內部硬碟和可移動磁片之類的磁介 質、磁光介質以及CD-ROM碟片和數位多功能光碟(DVD)之類的光介質。
舉例來說，恰當的處理器包括：通用處理器、專用處理器、常規處理器、數位信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一個或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、任何一種積體電路(IC)和/或狀態機。
與軟體相關聯的處理器可以用於實現一個射頻收發機，以便在無線傳輸接收單元(WTRU)、使用者設備(UE)、終端、基地台、無線網路控制器(RNC)或是任何主機電腦中加以使用。WTRU可以與採用硬體和/或軟體形式實施的模組結合使用，例如相機、攝像機模組、可視電話、揚聲器電話、振動設備、揚聲器、麥克風、電視收發機、免提耳機、鍵盤、藍牙®模組、調頻(FM)無線單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發光二極體(OLED)顯示單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視頻遊戲機模組、網際網路流覽器和/或任何無線區域網(WLAN)模組。
100、220、EPC‧‧‧核心網
110‧‧‧UTRAN
120、RNS‧‧‧無線電網路系統
130、RNC‧‧‧無線電網路控制器
135‧‧‧Node B
140、Iub‧‧‧鏈路
200、205、eNB‧‧‧演進型Node B
210‧‧‧E-UTRAN
230‧‧‧S1
240‧‧‧X2
I‧‧‧發起方
R‧‧‧回應方
A‧‧‧攻擊方
第1圖是現有的無線通信系統的方塊圖；第2圖是現有的LTE架構的說明；第3圖是本發明公開的方法的一種實施方式的流程圖；第4圖是本發明公開的方法的第二種實施方式的流程圖；第5圖是本發明公開的方法的第三種實施方式的流程圖；第6圖顯示了安全漏洞的已知類型；第7圖是本發明公開的方法的第四種實施方式的流程圖。

Claims (45)

  1. 一種用於無線通信中的一基地台的操作的方法，該方法包括：將所述基地台加電；獲取用於所述基地台的一唯一的IP地址；執行一網路驗證；將一站間介面初始化；通過所述介面開啟站間同步；傳輸對網路參數的一請求；以及接收網路參數使得能夠與一核心網交互作用。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該方法還包括：通過所述站間介面獲取關於一鄰近基地台的資訊；傳輸包含所述資訊的一參數請求；以及回應於所述請求來接收參數而能夠與所述鄰近基地台交互作用。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中關於所述鄰近基地台的該資訊為以下中的至少一者：一基地台識別符、一胞元識別符、公共陸地移動網路識別符和當前操作狀態。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中獲取關於該鄰近基地台的資訊包括一同步交換或成對的請求和回應消息。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該方法還包括接收安全參數用於以下中的至少一者： 驗證所傳輸和所接收的消息；以及通過所述站間介面執行安全密鑰協定過程。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中所述安全參數包括一通用證書、一通用共用密鑰、一安全演算法和一通用安全鑰匙集中的至少一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該方法還包括到達基地台和來自基地台的安全通信，所述安全通信包括：獲取由所述基地台和一相鄰基地台共用的一密鑰；傳輸包含第一標頭資訊、一第一安全關聯、一第一鑰匙生成值和一第一現時的散列的一第一消息，所述散列使用所述密鑰；以及接收包含一第二標頭資訊、一第二安全關聯、一第二鑰匙生成值和一第二現時的散列的一第二消息，所述散列使用所述密鑰。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述第一和第二鑰匙生成值為Diffie-Helman參數，該參數用於產生用來生成完整性鑰匙和機密性鑰匙中的至少一者的一種子。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，包括通過所述站間介面來執行直接的基地台驗證。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中所述驗證包括：接收在基地台之中共用的密鑰； 接收在基地台之中共用的一證書；接收共用的多個驗證演算法；使用所述密鑰和來自所述驗證演算法的一第一演算法來加密所述證書；選擇一亂數並且使用所述第一演算法從該亂數中生成被一加密的驗證值；傳送被加密的證書、該亂數和被加密的驗證值；接收一被解密的驗證值；以及將所述被解密的和所述被加密的驗證值進行比較。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述被解密的驗證值是使用所述亂數和來自所述驗證演算法的一第二演算法計算出的。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該方法還包括用於完整性保護和加密的受控制的安全鑰匙的關聯，其包括以下的至少一者：標準化用於所有基地台的一站間安全保護演算法，以允許用一共用安全鑰匙進行加密和解密；以及標準化對於所有基地台已知的被編入索引的安全鑰匙組。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，該方法還包括在網路驗證之後於該基地台接收所述被編入索引的安全鑰匙組。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中接收所述被編入索引的安全鑰匙組在接收網路參數的期間發生。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中安全鑰匙被單獨地選擇或者通過相互確定鑰匙索引從而與所述基地台及鄰近基地台相關聯。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中相互確定鑰匙索引包括使用一Diffie-Helman方法。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的方法，該方法包括使用用於完整性保護的一鑰匙和用於加密的一不同的鑰匙。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中所述完整性保護鑰匙和加密鑰匙通過為兩個鑰匙分別地操作一單獨的鑰匙索引交換過程而獲取。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中所述完整性保護鑰匙和加密鑰匙通過一過程被獲取，該過程包括：獲取所述鑰匙中的一個；增加一偏移數；以及執行一模操作以獲取另一個鑰匙。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中獲取所述偏移數包括使用僅所述基地台和鄰近基地台已知的數。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的方法，該方法還包括：傳送與相鄰基地台相關的參數的請求；以及接收所述參數以回應所述請求。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中接收到的參數為以下中的至少一者：GPS定位資訊；由所述相鄰基地台操作的胞元的數量；所述胞元中的每一個的 Id、服務運營商的標識或本地PLMN Id；測量中的資訊、測量組、或用於所述鄰近基地台的測量關聯；所述胞元的無線電參數；以及所述胞元的服務參數。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的方法，其中所述無線電參數是以下中的至少一者：頻率波段、中心-頻率、胞元傳輸帶寬值、功率控制資訊、基線胞元公共通道配置、MIMO和方向性天線資訊、MBMS SFN資訊以及MBMS資源資訊。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的方法，其中所述服務參數為以下中的至少一者：MBMS資訊、LCS資訊和在鄰近基地台之中共用的公共SI資訊。
  25. 一種無線基地台，該無線基地台包含：一接收機，其被配置以從一核心網獲取一唯一的IP地址；一處理器，其被配置以執行一網路驗證、將一站間介面初始化以及通過所述介面開啟站間同步；以及一傳輸機，其配置以傳送對網路參數的一請求；該接收機被配置以接收網路參數使得能夠與所述核心網交互作用。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的基地台，其中該處理器被配置以通過所述站間介面獲取關於一鄰近基地台的資訊；該傳輸機被配置以傳送包含所述資訊的一參數請求；以及 該接收機被配置以接收參數使得能夠與所述鄰近基地台交互作用。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的基地台，該處理器被配置以處理接收的安全參數用於以下中的至少一者：驗證所傳輸和所接收的消息；以及通過所述站間介面執行安全密鑰協定過程。
  28. 如申請專利範圍第25項所述的基地台，其中該接收機被配置以獲取由一相鄰基地台共用的一密鑰；該傳輸機被配置以傳送包含一第一標頭資訊、一第一安全關聯、一第一鑰匙生成值和一第一現時的散列的一第一消息，所述散列使用所述密鑰；以及該接收機被配置以使用所述密鑰接收包含一第二標頭資訊、一第二安全關聯、一第二鑰匙生成值和一第二現時的散列的一第二消息，所述散列使用所述密鑰。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的基地台，其中所述第一和第二鑰匙生成值為Diffie-Helman參數，該參數用於產生用來生成完整性鑰匙和機密性鑰匙中的至少一者的種子。
  30. 如申請專利範圍第25項所述的基地台，其中該接收機被配置以接收在基地台之中共用的密鑰、接收在基地台之中共用的證書以及接收共用的多個驗證演算法； 該處理器被配置以使用所述密鑰和來自所述驗證演算法的一第一演算法來加密所述證書、選擇一亂數並且使用所述第一演算法從該亂數中生成一被加密的驗證值；該傳輸機被配置以傳送被加密的證書、亂數和被加密的驗證值；該接收機更被配置以接收被解密的驗證值；以及該處理器被配置以將所述被解密的和所述被加密的驗證值進行比較。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的基地台，該處理器被配置以當所述被解密的驗證值使用所述亂數和來自所述驗證演算法的第二演算法計算出時，比較被解密的驗證值。
  32. 一種基地台，包括：一處理器，被配置成在所述基地台的加電後立即發起一自配置過程，其中：所述基地台在所述自配置過程期間被驗證；所述基地台被配置成在所述自配置過程期間從與所述基地台相關的網路接收一第一組配置參數；以及所述基地台被配置成在所述自配置過程期間從另一基地台接收一第二組配置參數。
  33. 如申請專利範圍第32項所述的基地台，其中：所述基地台被配置成從所述網路請求所述第一組配置參數；以及 所述基地台被配置成從所述另一基地台請求所述第二組配置參數。
  34. 如申請專利範圍第32項所述的基地台，其中所述基地台被配置成建立與所述網路的一介面以請求所述第一組配置參數並接收所述第一組配置參數。
  35. 如申請專利範圍第34項所述的基地台，其中所述基地台被配置成使用一網際協議(IP)地址來建立所述介面。
  36. 如申請專利範圍第32項所述的基地台，其中所述第二組配置參數包括由所述另一基地台所操作之胞元的一指示。
  37. 如申請專利範圍第36項所述的基地台，其中所述第二組配置參數還包括從所述另一基地台來的通過單一頻率網路(SFN)之多媒體廣播多撥服務(MBMS)資訊。
  38. 如申請專利範圍第37項所述的基地台，其中從所述另一基地台來的所述通過SFN之MBMS資訊當作同步交換或成對的請求和回應消息而被接收。
  39. 一種通過一基地台用於自配置的方法，所述方法包括：在所述基地台的加電後立即通過所述基地台，發起一自配置過程；在所述自配置過程期間，驗證所述基地台；在所述自配置過程期間通過所述基地台從與所述基地台相關的網路，接收一第一組配置參數；以及 在所述自配置過程期間通過所述基地台從另一基地台，接收一第二組配置參數。
  40. 如申請專利範圍第39項所述的方法，還包括：通過所述基地台從所述網路，請求所述第一組配置參數；以及通過所述基地台從所述另一基地台，請求所述第二組配置參數。
  41. 如申請專利範圍第39項所述的方法，還包括：建立與所述網路的一介面以請求所述第一組配置參數並接收所述第一組配置參數。
  42. 如申請專利範圍第41項所述的方法，其中所述介面是使用一網際協議(IP)地址而建立。
  43. 如申請專利範圍第39項所述的方法，其中所述第二組配置參數包括由所述另一基地台所操作之胞元的一指示。
  44. 如申請專利範圍第43項所述的方法，其中所述第二組配置參數還包括從所述另一基地台來的通過單一頻率網路(SFN)之多媒體廣播多撥服務(MBMS)資訊。
  45. 如申請專利範圍第44項所述的方法，其中從所述另一基地台來的所述通過SFN之MBMS資訊當作同步交換或成對的請求和回應消息而被接收。
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