WO2014075561A1 - 一种基于sip的mtc设备间安全通信方法、装置及系统 - Google Patents

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WO2014075561A1
WO2014075561A1 PCT/CN2013/086373 CN2013086373W WO2014075561A1 WO 2014075561 A1 WO2014075561 A1 WO 2014075561A1 CN 2013086373 W CN2013086373 W CN 2013086373W WO 2014075561 A1 WO2014075561 A1 WO 2014075561A1
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sip server
session
target
source
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余万涛
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless communication technologies, and in particular, to a SIP-based MTC device secure communication method, device and system. Background technique
  • Machine Type Communication is a general term for a series of technologies and combinations that use wireless communication technology to realize data communication and communication between machines and machines, machines and people.
  • MTC includes two meanings: one refers to the machine itself, called the smart device in the embedded field; the other refers to the connection between the machine and the machine, connecting the machines together through the network.
  • MTC's wide range of applications such as intelligent measurement, remote monitoring, tracking, medical, etc., make human life more intelligent. Compared with traditional human-to-human communication, MTC devices have a large number of applications and a wide range of applications, which has great market prospects.
  • the Session Initiation Protocol is a network based on an IP network, especially the Internet, proposed by the Internet Engineering Task Force (IETF) in 1999.
  • IETF Internet Engineering Task Force
  • the so-called session refers to the exchange of data between users.
  • each session can be a variety of different types of content, which can be ordinary text data, digitally processed audio, video data, or data such as games, etc.
  • the application has great flexibility.
  • the components of the SIP network include: SIP User Agent and SIP Server. Differentiated by the logical function, the SIP network system consists of four elements: SIP User Agent, SIP Proxy Server, Redirect Server, and SIP Registration Server.
  • SIP User Agent Also known as SIP Terminal, is the end user in the SIP system, in the protocol They are defined as an application in RFC3261. According to their different roles in the session, they can be divided into User Agent Client (UAC) and User Agent Server (UAS). The former is used to initiate a call request and the latter is used to respond to a call request.
  • UAC User Agent Client
  • UAS User Agent Server
  • SIP Proxy Server is an intermediate element. It is both a client and a server. It has the ability to resolve names. It can proxy the user to make a call request to the next hop server, and then the server determines the address of the next hop. .
  • Redirect Server A server that plans a SIP call path. After obtaining the address of the next hop, it immediately tells the user to let it directly request the next hop address and then withdraw control of the call. .
  • SIP Register Server Used to complete the login to the UAS.
  • all UASs must log in to a login server so that UAC can find them through the server.
  • SIP mainly supports the following functions:
  • User Positioning Determine the location of the end system used for communication.
  • Call setup Invite and prompt the called party to pass the call parameters between the calling party and the called party.
  • call processing including call termination and call forwarding.
  • the SIP protocol can be used for the session establishment process in the MTC system.
  • an MTC device can communicate with other MTC servers or MTC devices through a 3GPP network. Based on security considerations, when the MTC device communicates through the 3GPP network, a secure connection needs to be established between the MTC device and the MTC server or between the MTC device and the MTC device.
  • the secure connection between the MTC device and the MTC server or other MTC device belongs to the application layer.
  • the general bootstrapping architecture (GBA) or The generic boot architecture push (GBA-push) method establishes an application layer session key between the communicating MTC device and the MTC server.
  • the communication between the MTC devices may be the data communication of the direct application layer, as shown in FIG. 1 below; the communication between the MTC devices may also be the data communication of the indirect application layer through the MTC server, as shown in FIG. 2 .
  • the application layer session key between the MTC devices cannot be established directly through the GBA or GBA-push mode, because both sides of the communication are MTC devices, so the MTC device When communicating with an MTC device, a secure connection cannot be established through GBA or GBA-push.
  • the SIP protocol can be used for the session establishment process between MTC devices, but the SIP is only used for session establishment between MTC devices. In this case, the MTC device established through SIP is not established because the application layer session key is not established during the session establishment process. Inter-sessional connections do not guarantee secure communication. Then, how to establish an application layer session key between MTC devices during the session establishment process between MTC devices, so as to establish a secure session connection between the communication MTC devices is a problem to be solved. Summary of the invention
  • the main purpose of the embodiments of the present invention is to provide a method, device, and system for secure communication between MTC devices based on SIP, so as to solve the problem that a session connection between MTC devices established through SIP cannot ensure secure communication.
  • the embodiment of the invention provides a method for secure communication between machine class communication (MTC) based on Session Initiation Protocol (SIP), the method comprising:
  • the SIP server generates an application layer session key; through the SIP server and the source MTC device The secure connection between the application layer session key is sent to the source MTC device; the application layer session key is sent to the target MTC device through a secure connection between the SIP server and the target MTC device.
  • GBA GBA-push
  • the source MTC device sends a session request message to the SIP server;
  • the SIP server After receiving the session request message, the SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the source MTC device through GBA or GBA-push.
  • the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message, and establishes a secure connection between the SIP server and the target MTC device through GBA or GBA-push.
  • GBA GBA-push
  • the source MTC device establishes a secure connection with the SIP server through GBA.
  • the source MTC device sends a session request message to the SIP server through a secure connection between the source MTC device and the SIP server;
  • the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message, and establishes a secure connection between the SIP server and the target MTC device through GBA or GBA-push.
  • the method further includes:
  • the SIP server forwards the session request message to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device;
  • the target MTC device sends a session response message to the SIP server through a secure connection with the SIP server.
  • the SIP server receives the session response message through a secure connection with the target MTC device, and determines whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device according to the session response message. If yes, the SIP server generates an application according to the key generation algorithm stored therein. Layer session key.
  • the secure connection between the SIP server and the source MTC device and the SIP server and the target MTC device is established by using the GBA or the GBA-push mode, including:
  • the source MTC device sends a session request message to the SIP server;
  • the SIP server After receiving the session request message, the SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the source MTC device through GBA or GBA-push.
  • the SIP server receives the session request message, queries the address of the target MTC device according to the session request message, and forwards the session request message to the target MTC device;
  • the target MTC device sends a session response message to the SIP server;
  • the SIP server receives the session response message, and determines whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device according to the session response message. If yes, the SIP server establishes a secure connection with the target MTC device through the GBA mode or the GBA-push mode.
  • GBA GBA-push
  • the source MTC device establishes a secure connection with the SIP server through GBA.
  • the source MTC device sends a session request message to the SIP server through a secure connection between the source MTC device and the SIP server;
  • the SIP server receives the session request message, queries the address of the target MTC device according to the session request message, and forwards the session request message to the target MTC device;
  • the target MTC device sends a session response message to the SIP server;
  • the SIP server receives the session response message, and determines whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device according to the session response message. If yes, the SIP server establishes a secure connection with the target MTC device through the GBA mode or the GBA-push mode.
  • the SIP server generates an application layer session key, including:
  • the SIP server After the secure connection with the target MTC device is established, the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored therein.
  • the source MTC device sends a session request message to the SIP server;
  • the SIP server receives the session request message, queries the address of the target MTC device according to the session request message, and forwards the session request message to the target MTC device;
  • the target MTC device sends a session response message to the SIP server;
  • the SIP server receives the session response message, and determines whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device according to the session response message. If yes, the SIP server establishes a relationship with the source MTC device and the target MTC device by using the GBA mode or the GBA-push mode, respectively. Secure connection.
  • the SIP server generates an application layer session key, including:
  • the SIP server After the secure connection with the source MTC device and the target MTC device is established, the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • the method further includes: the source MTC device encrypts the session confirmation information by using the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device.
  • the embodiment of the invention further provides a SIP-based MTC device-to-device secure communication system, the system comprising: a SIP server, a source MTC device and a target MTC device; wherein:
  • the SIP server is configured to establish a secure connection with the source MTC device and the target MTC device by using the GBA mode or the GBA-push mode, and configured to generate an application layer session key and secure the source MTC device.
  • the connection sends the application layer session key to the source MTC device; the application layer session key is sent to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • the source MTC device is configured to send a session request message
  • the target MTC device is configured to feed back a session response message
  • the SIP server is further configured to forward the session request message to the target MTC device, and forward the session response message to the source MTC device.
  • the SIP server is further configured to: after receiving the session response message, determine, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device.
  • a further embodiment of the present invention provides a SIP-based MTC device-to-device secure communication device, the device comprising: a secure connection establishment module and a session key generation module, wherein:
  • the secure connection establishing module is configured to establish a secure connection between the SIP server and the source MTC device and between the SIP server and the target MTC device by using GBA or GBA-push;
  • the session key generation module is configured to generate an application layer session key, and send the application layer session key to the source MTC device by using a secure connection between the SIP server and the source MTC device; The secure connection between the server and the target MTC device sends the application layer session key to the target MTC device.
  • the device further includes: a determining module, configured to forward the session request message sent by the source MTC device to the target MTC device, and forward the session response message fed back by the target MTC device to the source MTC device; and configured to determine the target according to the session response message Whether the MTC device accepts the session invitation of the source MTC device.
  • a determining module configured to forward the session request message sent by the source MTC device to the target MTC device, and forward the session response message fed back by the target MTC device to the source MTC device; and configured to determine the target according to the session response message Whether the MTC device accepts the session invitation of the source MTC device.
  • the SIP-based MTC device security communication method, system and device provided by the embodiment of the present invention: establish a secure connection between the SIP server and the source MTC device and the SIP server and the target MTC device by using the GBA mode or the GBA-push mode;
  • the server generates an application layer session key and sends the application layer session key to the source MTC device and the target MTC device respectively through a secure connection with the source MTC device and the target MTC device.
  • the session connection is established through the SIP to implement communication between the MTC devices, and in the process of establishing the session connection, the application layer session key between the source MTC device and the target MTC device is generated, thereby establishing security between the MTC devices of the communication.
  • Session connection solves the security problem of communication between MTC devices.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of direct communication between MTC devices; 2 is a schematic diagram of communication between MTC devices through an MTC server; FIG. 3 is a SIP-based MTC device secure communication method according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a SIP-based MTC device security according to Embodiment 1 of the present invention; Communication implementation process;
  • FIG. 5 is a flowchart of implementing a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of implementing a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of implementing a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart of implementing a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a SIP-based secure communication system between MTC devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a SIP-based MTC device security communication device according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • the solution for secure communication between the MTC devices in the embodiment of the present invention In the session establishment process between the SIP-based MTC devices, the secure connection between the SIP server and the source MTC device and the SIP server are respectively established by the GBA mode or the GBA-push mode. The secure connection between the target MTC device and the application layer session key generated by the SIP server is sent to the source MTC device and the target MTC device respectively, and the establishment of a secure session connection between the MTC devices is completed.
  • the MTC device refers to a device for machine-to-machine communication in a mobile communication network
  • a mobile communication user identity card (UICC) is installed on the MTC device, and the user is
  • the identification module (such as Subscriber Identity Module (SIM), USIM, ISIM, etc.) is located on the UICC.
  • the SIP-based MTC device security communication method includes:
  • Step 301 Establish a SIP server and a source separately by using GBA or GBA-push
  • a secure connection between MTC devices and a secure connection between the SIP server and the target MTC device is provided.
  • Step 302 The SIP server generates an application layer session key, and sends an application layer session key to the source MTC device through a secure connection between the SIP server and the source MTC device and a secure connection between the SIP server and the target MTC device.
  • Target MTC device The SIP server generates an application layer session key, and sends an application layer session key to the source MTC device through a secure connection between the SIP server and the source MTC device and a secure connection between the SIP server and the target MTC device.
  • the flow of secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 1 of the present invention includes the following steps:
  • Step S401 The source MTC device sends a session request message (INVITE) to the target MTC device, and the session request message is first sent to the SIP server.
  • INVITE session request message
  • Step S402 After receiving the session request message, the SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the source MTC device through the GBA mode (also in the GBA-push mode).
  • Step S403 the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message.
  • Step S405 the SIP server forwards the session request message to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S406 The target MTC device sends a session response message to the source MTC device, where the session response message is first sent to the SIP server through a secure connection between the target MTC device and the SIP server.
  • Step S407 the SIP server receives the session response message, and determines, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device. If yes, go to step S408; Otherwise, the SIP server directly forwards the session response message to the source MTC device, and the process ends. Step S408, the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • Step S409 the SIP server sends an application layer session key and a session response message to the source MTC device through a secure connection with the source MTC device.
  • Step S410 The SIP server sends the application layer session key to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S411 The source MTC device encrypts the session confirmation information by using the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device, so that the secure session connection establishment between the source MTC device and the target MTC device is completed.
  • Step S412 the source MTC device and the target MTC device start to exchange data based on the secure session connection, and perform a secure session.
  • the flow of secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 2 of the present invention includes the following steps:
  • Step S501 The source MTC device establishes a secure connection with the SIP server by using the GBA method.
  • Step S502 The source MTC device sends a session request message (INVITE) to the target MTC device, where the session request message is first sent to the SIP server through a secure connection between the source MTC device and the SIP server.
  • INVITE session request message
  • Step S503 the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message.
  • Step S504 The SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the target MTC device through the GBA mode (also in the GBA-push mode).
  • Step S505 The SIP server forwards the session request message to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S506 The target MTC device sends a session response message to the source MTC device, where the session response message is first sent to the SIP server through a secure connection between the target MTC device and the SIP server.
  • Step S507 the SIP server receives the session response message, and determines, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device. If yes, go to step S508; otherwise, the SIP server directly forwards the session response to the source MTC device, and the process ends.
  • Step S508 the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • Step S509 The SIP server sends the application layer session key and the session response message to the source MTC device through a secure connection with the source MTC device.
  • Step S510 the SIP server sends the application layer session key to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S511 The source MTC device encrypts the session confirmation information by using the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device, so that the secure session connection establishment between the source MTC device and the target MTC device is completed.
  • Step S512 the source MTC device and the target MTC device start to exchange data based on the secure session connection, and perform a secure session.
  • FIG. 6 is a flowchart of a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 3 of the present invention, including the following steps:
  • Step S601 The source MTC device sends a session request message (INVITE) to the target MTC device, and the session request message is first sent to the SIP server.
  • INVITE session request message
  • Step S602 After receiving the session request message, the SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the source MTC device through the GBA mode (also in the GBA-push mode).
  • Step S603 the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message.
  • Step S604 the SIP server forwards the session request message to the target MTC device.
  • Step S605 The target MTC device sends a session response message to the source MTC device, and the session response message is first sent to the SIP server.
  • Step S606 the SIP server receives the session response message, and determines, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device. If yes, go to step S607; Otherwise, the SIP server forwards the session response directly to the source MTC device, and the process ends.
  • Step S607 The SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the target MTC device through the GBA mode (also in the GBA-push mode).
  • Step S608 the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • Step S609 the SIP server sends the application layer session key and the session response message to the source MTC device through a secure connection with the source MTC device.
  • Step S610 the SIP server sends the application layer session key to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S611 The source MTC device encrypts the session confirmation information by using the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device, so that the secure session connection establishment between the source MTC device and the target MTC device is completed.
  • Step S612 the source MTC device and the target MTC device start to exchange data based on the secure session connection, and perform a secure session.
  • FIG. 7 is a flowchart of a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 4 of the present invention, including the following steps:
  • Step S701 The source MTC device establishes a secure connection with the SIP server by using the GBA method.
  • INVITE session request message
  • Step S703 the SIP server queries the address of the target MTC device according to the session request message.
  • Step S704 the SIP server forwards the session request message to the target MTC device.
  • Step S705 The target MTC device sends a session response message to the source MTC device, and the session response message is first sent to the SIP server.
  • Step S706 the SIP server receives the session response message, and determines, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device. If yes, go to step S707; Otherwise, the SIP server forwards the session response directly to the source MTC device, and the process ends.
  • Step S707 The SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the target MTC device through the GBA mode (also through the GBA-push mode).
  • Step S708 the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • Step S709 the SIP server sends the application layer session key and the session response message to the source MTC device through a secure connection with the source MTC device.
  • Step S710 The SIP server sends the application layer session key to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S711 The source MTC device encrypts the session confirmation information through the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device, so that the secure session connection establishment between the source MTC device and the target MTC device is completed.
  • Step S712 the source MTC device and the target MTC device start to exchange data based on the secure session connection, and perform a secure session.
  • FIG. 8 is a flowchart of a secure communication between SIP-based MTC devices according to Embodiment 5 of the present invention, including the following steps:
  • Step S801 the source MTC device sends a session request message (INVITE) to the target MTC device, and the session request message is first sent to the SIP server.
  • INVITE session request message
  • Step S802 After receiving the session request message, the SIP server queries the address of the target MTC device according to the message.
  • Step S803 the SIP server forwards the session request message to the target MTC device.
  • Step S804 the target MTC device sends a session response message to the source MTC device, and the session response message is first sent to the SIP server.
  • Step S805 the SIP server receives the session response message, and determines, according to the session response message, whether the target MTC device accepts the session invitation of the source MTC device. If yes, go to step S506; otherwise, the SIP server directly forwards the session response to the source MTC device, and the process ends.
  • Step S806 the SIP server establishes a secure connection between the SIP server and the source MTC device through the GBA mode (also in the GBA-push mode). At the same time, the SIP server also establishes a secure connection.
  • Step S807 the SIP server generates an application layer session key according to the key generation algorithm stored by itself.
  • Step S808 the SIP server sends the application layer session key and the session response message to the source MTC device through a secure connection with the source MTC device.
  • Step S809 the SIP server sends the application layer session key to the target MTC device through a secure connection with the target MTC device.
  • Step S810 The source MTC device encrypts the session confirmation information by using the application layer session key, and directly sends the session confirmation information to the target MTC device, so that the secure session connection establishment between the source MTC device and the target MTC device is completed.
  • Step S811 the source MTC device and the target MTC device start to exchange data based on the secure session connection, and perform a secure session.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a SIP-based MTC inter-device secure communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the system includes: a SIP server 10, a source MTC device 20, and a target MTC device 30. among them:
  • the SIP server 10 is configured to establish a secure connection with the source MTC device 20 and the target MTC device 30 by using the GBA mode or the GBA-push mode, and is configured to generate an application layer session key and pass the source MTC device 20
  • the secure connection between the application layer sends the application layer session key to the source MTC device 20; the application layer session key is sent to the target MTC device 30 through a secure connection with the target MTC device 30.
  • the source MTC device 20 is configured to send a session request message.
  • the target MTC device 30 is configured to feed back a session response message.
  • the SIP server 10 is further configured to forward the session request message to the target MTC device 30, and forward the session response message to the source MTC device 20.
  • the SIP server 10 is further configured to, after receiving the session response message, determine whether the target MTC device 30 accepts the session invitation of the source MTC device 20 based on the session response message.
  • the SIP server 10 may be a SIP registration server or another type of SIP server.
  • FIG. 10 is a structural block diagram of a device for secure communication between SIP-based MTC devices according to an embodiment of the present invention.
  • the device is applied to a SIP server 10.
  • the device includes: a determining module 101, security The connection establishment module 102 and the session key generation module 103. among them:
  • the determining module 101 is configured to forward the session request message sent by the source MTC device 20 to the target MTC device 30, and forward the session response message fed back by the target MTC device 30 to the source MTC device 20; and configured to determine the target according to the session response message. Whether the MTC device 30 accepts the session invitation of the source MTC device 20.
  • the secure connection establishing module 102 is configured to establish a secure connection between the SIP server and the source MTC device 20 and between the SIP server and the target MTC device 30 by way of GBA or GBA-push;
  • the session key generation module 103 is configured to generate an application layer session key, and send the application layer session key to the source MTC device 20 through a secure connection between the SIP server and the source MTC device 20; through the SIP server and the target The secure connection between the MTC devices 30 sends the application layer session key to the target MTC device 30.
  • the foregoing determining module 101, the secure connection establishing module 102, and the session key generating module 103 may each be a central processing unit (CPU) in a device for secure communication between SIP-based MTC devices, and a processor (MPU, Micro) Processing Unit ), Digital Signal Processor (DSP) or Programmable Logic Array (FPGA, Field) - Programmable Gate Array) implementation.
  • CPU central processing unit
  • MPU Micro
  • DSP Digital Signal Processor
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the session connection is established through the SIP to implement the communication between the MTC devices.
  • the application layer session key between the source MTC device and the target MTC device is generated, thereby establishing between the communication MTC devices.
  • Secure session connection which solves the security problem of communication between MTC devices.
  • modules or steps of the present invention can be implemented by a general-purpose computing device, which can be concentrated on a single computing device or distributed over a network composed of multiple computing devices. Alternatively, they may be implemented by program code executable by the computing device, such that they may be stored in the storage device by the computing device and, in some cases, may be different from the order herein.
  • the steps shown or described are performed, or they are separately fabricated into individual integrated circuit modules, or a plurality of modules or steps are fabricated as a single integrated circuit module.
  • the invention is not limited to any specific combination of hardware and software.

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Abstract

本发明公开了一种基于会话初始协议（SIP）的机器类通信（MTC）设备间安全通信方法，包括：SIP服务器通过通用引导架构（GBA）方式或通用引导架构推送（GBA-push）方式分别建立与源MTC设备和目标MTC设备之间的安全连接；SIP服务器生成应用层会话密钥；通过SIP服务器与源MTC设备之间的安全连接，将应用层会话密钥发送给源MTC设备；通过SIP服务器与目标MTC设备之间的安全连接，将应用层会话密钥发送给目标MTC设备。本发明还公开了一种基于SIP的MTC设备间安全通信系统和装置。通过本发明能实现基于SIP协议在MTC设备间建立安全连接。

Description

一种基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法、 装置及系统 技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种基于 SIP的 MTC设备间 安全通信方法、 装置及系统。 背景技术
机器类通信 ( Machine Type Communication, 简称为 MTC )是指应用无 线通信技术实现机器与机器、 机器与人之间的数据通信和交流的一系列技 术及其组合的总称。 MTC包括两层含义： 一是指机器本身， 在嵌入式领域 称为智能设备； 一是指机器和机器之间的连接， 通过网络把机器连接在一 起。 MTC的应用范围非常广泛， 例如智能测量、 远程监控、 跟踪、 医疗等， 使人类生活更加智能化。与传统的人与人之间的通信相比， MTC设备（ MTC Device )数量巨大， 应用领域广泛， 具有巨大的市场前景。
会话初始协议 ( Session Initiation Protocol, 简称为 SIP )是由互联网工 程任务组 （ Internet Engineering Task Force, 简称为 IETF ) 于 1999年提出 的一个在基于 IP网络中、 特别是在 Internet这样一种结构的网络环境中， 实现实时通讯应用的一种信令协议。 而所谓的会话 （Session )就是指用户 之间的数据交换。 在基于 SIP协议的应用中， 每一个会话可以是各种不同 类型的内容， 可以是普通的文本数据， 也可以是经过数字化处理的音频、 视频数据， 还可以是诸如游戏等应用的数据， 其应用具有巨大的灵活性。
SIP网络的组成包括： SIP用户代理（User Agent )和 SIP服务器。 按逻 辑功能区分， SIP网络系统由四种元素组成： SIP用户代理、 SIP代理服务 器、 重定向服务器以及 SIP注册服务器。
SIP用户代理： 又称为 SIP终端， 是 SIP 系统中的最终用户， 在协议 RFC3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的角色的不同， 又可分为用户代理客户机（ User Agent Client, 简称为 UAC )和用户代理服 务器（User Agent Server, 简称为 UAS ) 两种。 其中， 前者用于发起呼叫请 求， 后者用于响应呼叫请求。
SIP代理服务器 （ SIP Proxy Server ): 是一个中间元素， 它既是一个客 户机又是一个服务器， 具有解析名字的能力， 能够代理用户向下一跳服务 器发出呼叫请求， 然后服务器决定下一跳的地址。
重定向服务器（Redirect Server ): 是一个规划 SIP呼叫路径的服务器， 在获得了下一跳的地址后， 立刻告诉用户， 让其直接向下一跳地址发出请 求而自己则退出对这个呼叫的控制。
SIP注册服务器（ SIP Register Server ):用来完成对 UAS的登录，在 SIP 系统的网元中， 所有 UAS都要在某个登录服务器中登录， 以便 UAC通过 服务器找到它们。
SIP主要支持以下功能：
1、 用户定位： 确定通信所用的端系统的位置。
2、 用户能力交换： 确定所用的媒体类型和媒体参数。
3、 用户可用性判定： 确定被叫方是否空闲和是否愿意加入通信。
4、 呼叫建立： 邀请和提示被叫， 在主被叫之间传递呼叫参数。
5、 呼叫处理： 包括呼叫终结和呼叫转交等。
在实际应用中， SIP协议可以用于 MTC系统中的会话建立过程。
在 MTC通信系统中， MTC设备可以通过 3GPP网络与其他 MTC服务 器或 MTC设备进行通信。 基于安全考虑， 当 MTC设备通过 3GPP网络进 行通信时，需要在 MTC设备与 MTC服务器之间或在 MTC设备与 MTC设 备之间建立安全连接。 MTC设备与 MTC服务器或其他 MTC设备之间的安 全连接属于应用层的功能。 针对 MTC设备与 MTC服务器之间的通信， 可 以通过通用弓 I导架构（ General Bootstrapping Architecture， 简称为 GBA )或 通用引导架构推送（ GBA-push )的方式在通信的 MTC设备与 MTC服务器 之间建立应用层会话密钥。 从而在 MTC设备与 MTC服务器之间建立安全 连接， 实现 MTC设备与 MTC服务器之间的安全信息交互。 MTC设备间通 信可以是直接应用层的数据通信， 如下图 1所示； MTC设备间通信也可以 是通过 MTC服务器进行的间接应用层的数据通信， 如图 2所示。
针对 MTC设备与 MTC设备之间通信的场景， 在会话建立过程中， 无 法直接通过 GBA或 GBA-push的方式建立 MTC设备间应用层会话密钥， 因为通信的双方都是 MTC设备， 因此 MTC设备与 MTC设备通信时， 无 法通过 GBA或 GBA-push的方式建立安全连接。 SIP协议可以用于 MTC设 备间会话建立过程， 但是 SIP仅仅用于 MTC设备间的会话建立， 此种情况 下， 由于会话建立过程中不存在应用层会话密钥建立， 因此通过 SIP 建立 的 MTC设备间的会话连接无法保证安全通信。 那么， 如何在 MTC设备间 的会话建立过程中同时建立 MTC设备间的应用层会话密钥，从而在通信的 MTC设备间建立安全会话连接是需要解决的问题。 发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种基于 SIP的 MTC设 备间安全通信方法、 装置及系统， 以解决通过 SIP建立的 MTC设备间的会 话连接无法保证安全通信的问题。
为达到上述目的， 本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种基于会话初始协议 （SIP ) 的机器类通信 ( MTC )设备间安全通信方法， 该方法包括：
通过通用引导架构 （GBA )方式或通用引导架构推送（GBA-push )方 式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备、 以及 SIP服务器与目标 MTC设备 之间的安全连接；
SIP服务器生成应用层会话密钥； 通过所述 SIP服务器与源 MTC设备 之间的安全连接， 将所述应用层会话密钥发送给源 MTC设备； 通过 SIP服 务器与目标 MTC设备之间的安全连接，将所述应用层会话密钥发送给目标 MTC设备。
通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与源 MTC设备之间建立安全连接；
SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址，并通过 GBA 方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接。
通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接；
通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接， 源 MTC设备向 SIP 服务器发送会话请求消息；
SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址，并通过 GBA 方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接。
所述在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接之后，该方法还 包括：
SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将会话请求消息转发 给目标 MTC设备；
目标 MTC设备通过与 SIP服务器之间的安全连接向 SIP服务器发送会 话响应消息。
SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成应用层会话密钥。 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与源 MTC设备间建立安全连接；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设备 的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC设 备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA方式 或 GBA-push方式建立与目标 MTC设备之间的安全连接。
通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接；
通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接， 源 MTC设备向 SIP 服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设备 的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC设 备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA方式 或 GBA-push方式建立与目标 MTC设备之间的安全连接。
所述 SIP服务器生成应用层会话密钥， 包括：
在所述与目标 MTC设备之间的安全连接建立后， SIP服务器根据自身 存储的密钥生成算法生成应用层会话密钥。
通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设备 的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC设 备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA方式 或 GBA-push方式分别建立与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连 接。
所述 SIP服务器生成应用层会话密钥， 包括：
在所述与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连接建立后， SIP 服务器根据自身存储的密钥生成算法生成应用层会话密钥。
将所述应用层会话密钥分别发送给源 MTC设备和目标 MTC设备之后， 该方法还包括： 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并直 接发送给目标 MTC设备。
本发明实施例还提供了一种基于 SIP的 MTC设备间安全通信系统，该 系统包括： SIP服务器、 源 MTC设备和目标 MTC设备； 其中：
所述 SIP服务器， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立与 源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连接； 还配置为生成应用层会话 密钥，通过与源 MTC设备之间的安全连接将所述应用层会话密钥发送给源 MTC设备； 通过与目标 MTC设备之间的安全连接将所述应用层会话密钥 发送给目标 MTC设备。
所述源 MTC设备， 配置为发送会话请求消息；
所述目标 MTC设备， 配置为反馈会话响应消息；
所述 SIP服务器， 还配置为转发所述会话请求消息给目标 MTC设备， 以及转发所述会话响应消息给源 MTC设备。 所述 SIP服务器， 还配置为在接收到会话响应消息后， 根据会话响应 消息判断目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。
本发明还实施例提供了一种基于 SIP的 MTC设备间安全通信装置，该 装置包括： 安全连接建立模块和会话密钥生成模块， 其中：
所述安全连接建立模块， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分别 建立 SIP服务器与源 MTC设备之间、 以及 SIP服务器与目标 MTC设备之 间的安全连接；
所述会话密钥生成模块， 配置为生成应用层会话密钥， 并通过所述 SIP 服务器与源 MTC 设备之间的安全连接将所述应用层会话密钥发送给源 MTC设备； 通过所述 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接将所述 应用层会话密钥发送给目标 MTC设备。
该装置还包括： 判断模块， 配置为将源 MTC设备发送的会话请求消息 转发给目标 MTC设备， 以及将目标 MTC设备反馈的会话响应消息转发给 源 MTC设备； 还配置为根据会话响应消息判断目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。
本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法、 系统和装 置： 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备 和 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接； SIP服务器生成应用层会 话密钥， 并通过与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥分别发送给源 MTC设备和目标 MTC设备。 在上述方案中， 通过 SIP建立会话连接实现 MTC设备间的通信， 在建立会话连接的过程中， 生 成源 MTC设备和目标 MTC设备间的应用层会话密钥，从而在通信的 MTC 设备间建立安全会话连接， 解决了 MTC设备间通信的安全性问题。 附图说明
图 1为 MTC设备间直接通信的示意图； 图 2为 MTC设备间通过 MTC服务器进行通信的示意图； 图 3为本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法； 图 4为本发明实施例一提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信的实现 流程；
图 5为本发明实施例二提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信的实现 流程；
图 6为本发明实施例三提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信的实现 流程；
图 7为本发明实施例四提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信的实现 流程；
图 8为本发明实施例五提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信的实现 流程；
图 9为本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信系统示意 图；
图 10为本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信装置示 意图。 具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。 本发明实施例关于 MTC设备间安全通信的方案： 在基于 SIP的 MTC 设备间的会话建立过程中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP 服务器与源 MTC设备之间的安全连接和 SIP服务器与目标 MTC设备之间 的安全连接， 并将 SIP服务器生成的应用层会话密钥分别发送给源 MTC设 备和目标 MTC设备， 完成 MTC设备间安全会话连接的建立。
本发明实施例中， MTC设备是指移动通信网络中用于机器到机器通信 的设备， 移动通信用户身份识别卡（UICC )安装在 MTC设备上， 用户身 份识别模块（如客户识别模块（ Subscriber Identity Module， 简称为 SIM )、 USIM及 ISIM等）位于 UICC上。
如图 3所示，本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信方 法流程包括：
步骤 301， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源
MTC设备之间的安全连接和 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接。
步骤 302， SIP服务器生成应用层会话密钥， 并通过 SIP服务器与源 MTC设备之间的安全连接和 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接 分别将应用层会话密钥发送给源 MTC设备和目标 MTC设备。
下面通过具体的实施例来说明上述技术方案。
如图 4所示是本发明实施例一提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的流程， 包括以下步骤：
步骤 S401，源 MTC设备向目标 MTC设备发送会话请求消息（ INVITE )， 该会话请求消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S402， SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式（也可以 通过 GBA-push方式）在 SIP服务器与源 MTC设备之间建立安全连接。
步骤 S403， SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址。 步骤 S404， SIP服务器通过 GBA方式（也可以通过 GBA-push方式） 在 SIP服务器与目标 MTC设备间建立安全连接。
步骤 S405， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将会话请 求消息转发给目标 MTC设备。
步骤 S406， 目标 MTC设备向源 MTC设备发送会话响应消息， 该会话 响应消息首先通过目标 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接发送到 SIP 服务器。
步骤 S407， SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断 目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。如果是，执行步骤 S408; 否则， SIP服务器直接将会话响应消息转发到源 MTC设备， 流程结束。 步骤 S408， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成一个应用层 会话密钥。
步骤 S409， SIP服务器通过与源 MTC设备之间的安全连接将应用层会 话密钥和会话响应消息发送给源 MTC设备。
步骤 S410， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
步骤 S411， 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并 直接发送给目标 MTC设备， 如此， 源 MTC设备和目标 MTC设备之间的 安全会话连接建立完成。
步骤 S412， 源 MTC设备和目标 MTC设备基于安全的会话连接开始交 互数据， 进行安全会话。
如图 5所示是本发明实施例二提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的流程， 包括以下步骤：
步骤 S501， 源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接。 步骤 S502，源 MTC设备向目标 MTC设备发送会话请求消息（ INVITE )， 该会话请求消息首先通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接发送到 SIP服务器。
步骤 S503， SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址。 步骤 S504， SIP服务器通过 GBA方式（也可以通过 GBA-push方式） 在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接。
步骤 S505， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将会话请 求消息转发给目标 MTC设备。
步骤 S506， 目标 MTC设备向源 MTC设备发送会话响应消息， 该会话 响应消息首先通过目标 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接发送到 SIP 服务器。 步骤 S507， SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断 目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。如果是，执行步骤 S508; 否则， SIP服务器直接将会话响应转发到源 MTC设备， 流程结束。
步骤 S508， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成一个应用层 会话密钥。
步骤 S509， SIP服务器通过与源 MTC设备之间的安全连接将应用层会 话密钥和会话响应消息发送给源 MTC设备。
步骤 S510， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
步骤 S511， 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并 直接发送给目标 MTC设备， 如此， 源 MTC设备和目标 MTC设备之间的 安全会话连接建立完成。
步骤 S512， 源 MTC设备和目标 MTC设备基于安全的会话连接开始交 互数据， 进行安全会话。
如图 6所示是本发明实施例三提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的流程， 包括以下步骤：
步骤 S601，源 MTC设备向目标 MTC设备发送会话请求消息（ INVITE )， 该会话请求消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S602， SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式（也可以 通过 GBA-push方式）在 SIP服务器与源 MTC设备之间建立安全连接。
步骤 S603， SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址。 步骤 S604， SIP服务器将会话请求消息转发给目标 MTC设备。
步骤 S605， 目标 MTC设备向源 MTC设备发送会话响应消息， 该会话 响应消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S606， SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断 目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。如果是，执行步骤 S607; 否则， SIP服务器直接将会话响应转发到源 MTC设备， 流程结束。
步骤 S607， SIP服务器通过 GBA方式（也可以通过 GBA-push方式） 在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接。
步骤 S608， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成一个应用层 会话密钥。
步骤 S609， SIP服务器通过与源 MTC设备之间的安全连接将应用层会 话密钥和会话响应消息发送给源 MTC设备。
步骤 S610， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
步骤 S611， 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并 直接发送给目标 MTC设备， 如此， 源 MTC设备和目标 MTC设备之间安 全的会话连接建立完成。
步骤 S612， 源 MTC设备和目标 MTC设备基于安全的会话连接开始交 互数据， 进行安全会话。
如图 7所示是本发明实施例四提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的流程， 包括以下步骤：
步骤 S701， 源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接。 步骤 S702，源 MTC设备向目标 MTC设备发送会话请求消息（ INVITE )， 该会话请求消息首先通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接发送到 SIP服务器。
步骤 S703， SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址。 步骤 S704， SIP服务器将会话请求消息转发给目标 MTC设备。
步骤 S705， 目标 MTC设备向源 MTC设备发送会话响应消息， 该会话 响应消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S706， SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断 目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。如果是，执行步骤 S707; 否则， SIP服务器直接将会话响应转发到源 MTC设备， 流程结束。
步骤 S707， SIP服务器通过 GBA方式（也可以通过 GBA-push方式） 在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接。
步骤 S708， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成一个应用层 会话密钥。
步骤 S709， SIP服务器通过与源 MTC设备之间的安全连接将应用层会 话密钥和会话响应消息发送给源 MTC设备。
步骤 S710， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
步骤 S711， 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并 直接发送给目标 MTC设备， 如此， 源 MTC设备和目标 MTC设备之间安 全的会话连接建立完成。
步骤 S712， 源 MTC设备和目标 MTC设备基于安全的会话连接开始交 互数据， 进行安全会话。
如图 8所示是本发明实施例五提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的流程， 包括以下步骤：
步骤 S801，源 MTC设备向目标 MTC设备发送会话请求消息（ INVITE )， 该会话请求消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S802， SIP服务器接收会话请求消息后，根据该消息查询目标 MTC 设备的地址。
步骤 S803， SIP服务器将会话请求消息转发给目标 MTC设备。
步骤 S804， 目标 MTC设备向源 MTC设备发送会话响应消息， 该会话 响应消息首先发送到 SIP服务器。
步骤 S805， SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断 目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。如果是，执行步骤 S506; 否则， SIP服务器直接将会话响应转发到源 MTC设备， 流程结束。 步骤 S806， SIP服务器通过 GBA方式（也可以通过 GBA-push方式） 在 SIP服务器与源 MTC设备之间建立安全连接。 同时， SIP服务器还通过 间建立安全连接。
步骤 S807， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成一个应用层 会话密钥。
步骤 S808， SIP服务器通过与源 MTC设备之间的安全连接将应用层会 话密钥和会话响应消息发送给源 MTC设备。
步骤 S809， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
步骤 S810， 源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并 直接发送给目标 MTC设备， 如此， 源 MTC设备和目标 MTC设备之间安 全的会话连接建立完成。
步骤 S811， 源 MTC设备和目标 MTC设备基于安全的会话连接开始交 互数据， 进行安全会话。
通过上述的技术方案， 可以实现 MTC设备间进行通信时， 基于 SIP协 议在 MTC设备间建立安全连接。
如图 9所示为本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信系 统的示意图， 该系统包括： SIP服务器 10、 源 MTC设备 20和目标 MTC设 备 30。 其中：
SIP 务器 10， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立与源 MTC设备 20和目标 MTC设备 30之间的安全连接； 还配置为生成应用层 会话密钥， 并通过与源 MTC设备 20之间的安全连接将应用层会话密钥发 送给源 MTC设备 20; 通过与目标 MTC设备 30之间的安全连接将应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备 30。
源 MTC设备 20， 配置为发送会话请求消息。 目标 MTC设备 30， 配置为反馈会话响应消息。
相应的， SIP服务器 10， 还配置为转发会话请求消息给目标 MTC设备 30， 以及转发会话响应消息给源 MTC设备 20。 SIP服务器 10， 还配置为在 接收到会话响应消息后， 根据会话响应消息判断目标 MTC设备 30是否接 受源 MTC设备 20的会话邀请。
本发明实施例中， SIP服务器 10可以是 SIP注册服务器， 也可以是其 他类型的 SIP服务器。
如图 10所示为本发明实施例提供的基于 SIP的 MTC设备间安全通信 的装置结构框图， 优选地， 该装置应用于 SIP服务器 10， 如图所示， 该装 置包括： 判断模块 101、 安全连接建立模块 102和会话密钥生成模块 103。 其中：
判断模块 101， 配置为将源 MTC设备 20发送的会话请求消息转发给 目标 MTC设备 30， 以及将目标 MTC设备 30反馈的会话响应消息转发给 源 MTC设备 20; 还配置为根据会话响应消息判断目标 MTC设备 30是否 接受源 MTC设备 20的会话邀请。
安全连接建立模块 102， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分别 建立 SIP服务器与源 MTC设备 20之间、以及 SIP服务器与目标 MTC设备 30之间的安全连接；
会话密钥生成模块 103， 配置为生成应用层会话密钥， 并通过 SIP服务 器与源 MTC设备 20之间的安全连接将所述应用层会话密钥发送给源 MTC 设备 20; 通过 SIP服务器与目标 MTC设备 30之间的安全连接将应用层会 话密钥发送给目标 MTC设备 30。
另外， 上述判断模块 101、安全连接建立模块 102和会话密钥生成模块 103均可由基于 SIP的 MTC设备间安全通信的装置中的中央处理器（CPU， Central Processing Unit ), 处理器（MPU， Micro Processing Unit )、 数字信 号处理器（DSP， Digital Signal Processor )或可编程逻辑阵列（FPGA， Field - Programmable Gate Array ) 实现。
本发明实施例中， 通过 SIP建立会话连接实现 MTC设备间的通信， 在 建立会话连接的过程中， 生成源 MTC设备和目标 MTC设备间的应用层会 话密钥， 从而在通信的 MTC设备间建立安全会话连接， 解决了 MTC设备 间通信的安全性问题。
显然， 本领域的技术人员应该明白， 上述的本发明的各模块或各步骤 可以用通用的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 或者 分布在多个计算装置所组成的网络上， 可选地， 它们可以用计算装置可执 行的程序代码来实现， 从而， 可以将它们存储在存储装置中由计算装置来 执行， 并且在某些情况下， 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的 步骤， 或者将它们分别制作成各个集成电路模块， 或者将它们中的多个模 块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。 这样， 本发明不限制于任何特 定的硬件和软件结合。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims

权利要求书
1、 一种基于会话初始协议（SIP ) 的机器类通信（MTC )设备间安 全通信方法， 该方法包括：
通过通用引导架构 （GBA ) 方式或通用引导架构推送（GBA-push ) 方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设备、 以及 SIP服务器与目标 MTC 设备之间的安全连接；
SIP服务器生成应用层会话密钥； 通过所述 SIP服务器与源 MTC设 备之间的安全连接， 将所述应用层会话密钥发送给源 MTC设备； 通过 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 将所述应用层会话密钥发 送给目标 MTC设备。
2、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设 备以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式或 GBA-push方式 在 SIP服务器与源 MTC设备之间建立安全连接；
SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址， 并通过 GBA方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全 连接。
3、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设 备以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接；
通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接，源 MTC设备向 SIP 服务器发送会话请求消息； SIP服务器根据会话请求消息查询目标 MTC设备的地址， 并通过 GBA方式或 GBA-push方式在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全 连接。
4、根据权利要求 2或 3所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其中， 所述在 SIP服务器与目标 MTC设备之间建立安全连接之后， 该方 法还包括：
SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接将会话请求消息转 发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备通过与 SIP服务器之间的安全连接向 SIP服务器发送 会话响应消息。
5、 根据权利要求 4所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， SIP服务器通过与目标 MTC设备之间的安全连接接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀 请， 如果是， SIP服务器根据自身存储的密钥生成算法生成应用层会话密 钥。
6、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设 备以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息后， 通过 GBA方式或 GBA-push方式 在 SIP服务器与源 MTC设备间建立安全连接；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设 备的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC 设备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA 方式或 GBA-push方式建立与目标 MTC设备之间的安全连接。
7、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设 备以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备通过 GBA方式与 SIP服务器建立安全连接；
通过源 MTC设备与 SIP服务器之间的安全连接，源 MTC设备向 SIP 服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设 备的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC 设备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA 方式或 GBA-push方式建立与目标 MTC设备之间的安全连接。
8、根据权利要求 6或 7所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其中， 所述 SIP服务器生成应用层会话密钥， 包括：
在所述与目标 MTC设备之间的安全连接建立后， SIP服务器根据自 身存储的密钥生成算法生成应用层会话密钥。
9、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 SIP服务器与源 MTC设 备以及 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接， 包括：
源 MTC设备向 SIP服务器发送会话请求消息；
SIP服务器接收会话请求消息， 根据会话请求消息查询目标 MTC设 备的地址， 并将会话请求消息转发给目标 MTC设备；
目标 MTC设备向 SIP服务器发送会话响应消息；
SIP服务器接收会话响应消息， 并根据会话响应消息判断目标 MTC 设备是否接受源 MTC设备的会话邀请， 如果是， SIP服务器通过 GBA 方式或 GBA-push方式分别建立与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的 安全连接。
10、 根据权利要求 9所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 所述 SIP服务器生成应用层会话密钥， 包括：
在所述与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连接建立后， SIP 服务器根据自身存储的密钥生成算法生成应用层会话密钥。
11、 根据权利要求 1所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信方法， 其 中， 将所述应用层会话密钥分别发送给源 MTC设备和目标 MTC设备之 后，该方法还包括：源 MTC设备通过应用层会话密钥加密会话确认信息， 并直接发送给目标 MTC设备。
12、 一种基于 SIP的 MTC设备间安全通信系统， 该系统包括： SIP 服务器、 源 MTC设备和目标 MTC设备； 其中：
所述 SIP服务器， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分别建立 与源 MTC设备和目标 MTC设备之间的安全连接； 还配置为生成应用层 会话密钥，通过与源 MTC设备之间的安全连接将所述应用层会话密钥发 送给源 MTC设备； 通过与目标 MTC设备之间的安全连接将所述应用层 会话密钥发送给目标 MTC设备。
13、 根据权利要求 12所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信系统， 其中，
所述源 MTC设备， 配置为发送会话请求消息；
所述目标 MTC设备， 配置为反馈会话响应消息；
所述 SIP服务器，还配置为转发所述会话请求消息给目标 MTC设备， 以及转发所述会话响应消息给源 MTC设备。
14、 根据权利要求 13所述基于 SIP的 MTC设备间安全通信系统， 其中， 所述 SIP服务器， 还配置为在接收到会话响应消息后， 根据会话 响应消息判断目标 MTC设备是否接受源 MTC设备的会话邀请。
15、 一种基于 SIP的 MTC设备间安全通信装置， 该装置包括： 安全 连接建立模块和会话密钥生成模块， 其中：
所述安全连接建立模块， 配置为通过 GBA方式或 GBA-push方式分 别建立 SIP服务器与源 MTC设备之间、 以及 SIP服务器与目标 MTC设 备之间的安全连接；
所述会话密钥生成模块， 配置为生成应用层会话密钥， 并通过所述 SIP服务器与源 MTC设备之间的安全连接将所述应用层会话密钥发送给 源 MTC设备； 通过所述 SIP服务器与目标 MTC设备之间的安全连接将 所述应用层会话密钥发送给目标 MTC设备。
16、根据权利要求 15所述的基于 SIP的 MTC设备间安全通信装置， 其中， 该装置还包括： 判断模块， 配置为将源 MTC设备发送的会话请求 消息转发给目标 MTC设备， 以及将目标 MTC设备反馈的会话响应消息 转发给源 MTC设备； 还配置为根据会话响应消息判断目标 MTC设备是
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11381608B2 (en) 2018-08-31 2022-07-05 Nordic Semiconductor Asa Radio communication

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105282789A (zh) * 2014-07-24 2016-01-27 中兴通讯股份有限公司 一种m2m通信方法和系统以及m2m网络中的管理节点
CN105635078A (zh) * 2014-11-07 2016-06-01 中兴通讯股份有限公司 一种实现sip会话传输的方法及系统
CN106162631A (zh) * 2015-04-14 2016-11-23 中兴通讯股份有限公司 一种安全通信的方法、装置和系统
CN106911638B (zh) * 2015-12-23 2019-12-27 中兴通讯股份有限公司 一种用户注册信息的处理方法、装置及ePDG设备
KR101997065B1 (ko) * 2017-10-12 2019-07-05 아주대학교산학협력단 Sip 연동 세션 관리 장치 및 방법
CN109348479B (zh) * 2018-11-21 2021-07-13 长沙理工大学 电力集抄系统的数据通信方法、装置、设备及系统
CN111404867A (zh) * 2019-01-02 2020-07-10 中国移动通信有限公司研究院 基于会话密钥的处理方法、装置、相关设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011098150A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Machine-to-machine device triggering using session initiation protocol uniform resourse identifier
CN102469455A (zh) * 2010-11-08 2012-05-23 中兴通讯股份有限公司 基于通用引导架构的机器类通信设备分组管理方法及系统
CN102572818A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 中兴通讯股份有限公司 一种mtc组设备的应用密钥管理方法及系统
CN102571717A (zh) * 2010-12-17 2012-07-11 中国移动通信集团福建有限公司 基于原语的m2m终端通信方法和系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5881949B2 (ja) * 2007-11-29 2016-03-09 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） Ｉｍｓシステムにおけるエンド・ツー・エッジのメディア保護のための方法および装置
EP2215769B1 (en) * 2007-11-30 2016-06-29 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Key management for secure communication
US8386767B2 (en) * 2008-08-15 2013-02-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Methods and systems for bootstrapping security key information using session initiation protocol
CN101719825A (zh) * 2009-04-30 2010-06-02 中兴通讯股份有限公司 Ip多媒体子系统中实现安全分叉呼叫会话的方法及系统
US8301883B2 (en) * 2009-08-28 2012-10-30 Alcatel Lucent Secure key management in conferencing system
CN102215474B (zh) * 2010-04-12 2014-11-05 华为技术有限公司 对通信设备进行认证的方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011098150A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Machine-to-machine device triggering using session initiation protocol uniform resourse identifier
CN102469455A (zh) * 2010-11-08 2012-05-23 中兴通讯股份有限公司 基于通用引导架构的机器类通信设备分组管理方法及系统
CN102572818A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 中兴通讯股份有限公司 一种mtc组设备的应用密钥管理方法及系统
CN102571717A (zh) * 2010-12-17 2012-07-11 中国移动通信集团福建有限公司 基于原语的m2m终端通信方法和系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2911432A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11381608B2 (en) 2018-08-31 2022-07-05 Nordic Semiconductor Asa Radio communication

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