專利名稱：一種ip多媒體子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IP多媒體子系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種IP多媒體子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，IP多媒體子系統(tǒng)(IMS，IP Multimedia Subsystem)網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中定義采用AKAv1-MD5算法對用戶進行鑒權(quán)，因此，用戶要想使用IMS網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，就必須具有支持此算法的IMS用戶識別(ISIM，IMSSubscriber Identity Model)卡。而由于用戶識別模塊(UIM，User IdentityModule)卡或SIM卡只支持傳統(tǒng)的鑒權(quán)算法，而不支持AKAv1-MD5算法，因此，那些使用UIM卡或SIM卡的用戶無法通過IMS域的鑒權(quán)。
為了使只能使用SIM卡的GPRS用戶能夠接入IMS網(wǎng)絡(luò)，3GPP制定的IMS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議定義了一種名為Early IMS的過程(具體參見3GPP協(xié)議TR33.878)。它通過對給移動臺(MS，Mobile Station)分配的用戶IP地址和MS的國際移動用戶識別碼(IMSI，International Mobile Subscriber Identity)或移動臺國際ISDN碼(MSISDN)進行綁定實現(xiàn)了將只支持SIM卡的GPRS用戶接入IMS網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，具體過程如下a、MS向GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起接入請求，請求消息中帶有IMSI或MSISDN，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(GGSN，Gateway GPRS Support Node)給MS分配用戶IP地址。
b、GGSN通過一個新定義的Gi接口將用戶IP地址和對應(yīng)的MS的IMSI或MSISDN通知IMS網(wǎng)絡(luò)的歸屬用戶服務(wù)器(HSS，Home Subscriber Server)，由HSS進行保存。
c、MS向IMS網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)呼叫會話控制功能(S-CSCF，Serving Call SessionControl Function)發(fā)起注冊請求，注冊請求消息中帶有IMS私有用戶標(biāo)識(IMPI，IM Private Identity)和MS的接入IP地址。
IMPI是MS自身具有的參數(shù)，且注冊請求消息帶有該參數(shù)。
d、S-CSCF根據(jù)接收到的IMPI向HSS查詢與之對應(yīng)的IMSI或MSISDN，進而查找到對應(yīng)的用戶IP地址。
在MS開戶時，HSS保存用戶的IMSI或MSISDN和IMPI，并建立IMSI或MSISDN和IMPI的對應(yīng)關(guān)系。
e、S-CSCF判斷注冊請求消息中攜帶的MS的接入IP地址和步驟d中查到的HSS保存的對應(yīng)用戶IP地址是否一致，若是，判定鑒權(quán)通過、MS注冊成功；否則，判定鑒權(quán)沒通過、MS注冊失敗。
這種簡單地使用用戶IP地址對用戶進行合法性判斷的方法只是一種很初級的安全措施，實際上沒有執(zhí)行任何鑒權(quán)算法，非法終端只要使用與HSS中保存的用戶IP地址相同的IP地址發(fā)起注冊請求，且在請求消息中帶有與該IP地址對應(yīng)的IMPI，就可以很容易地接入IMS網(wǎng)絡(luò)，這樣會對被假冒的用戶造成經(jīng)濟損失；另外，IMS網(wǎng)絡(luò)要求MS的接入IP地址必須為公網(wǎng)IP地址，若是私網(wǎng)IP地址，那么IMS網(wǎng)絡(luò)會對其進行地址轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的地址與MS的接入IP地址不同，這樣HSS查找對應(yīng)關(guān)系就會失敗，從而MS注冊失敗，所以該方法要求接入IP地址必須為公網(wǎng)IP地址，在現(xiàn)有IP地址資源有限的情況下，其應(yīng)用會受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)對只支持傳統(tǒng)鑒權(quán)算法的MS進行鑒權(quán)，以避免用戶的經(jīng)濟損失，同時保證MS鑒權(quán)成功。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種IP多媒體子系統(tǒng)IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)，包括移動臺MS和IMS網(wǎng)絡(luò)，進一步包括歸屬位置寄存器HLR，且在IMS網(wǎng)絡(luò)增加一個支持鑒權(quán)相關(guān)信令的接口，所述IMS網(wǎng)絡(luò)通過所述接口連接到所述HLR，其中，HLR用于在接收到IMS網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)請求消息后，進行鑒權(quán)計算，將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；MS進一步用于接收IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，進行鑒權(quán)計算，并將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；IMS網(wǎng)絡(luò)進一步用于轉(zhuǎn)發(fā)鑒權(quán)必要參數(shù)，并比較來自HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，若兩者一致，判定鑒權(quán)成功；否則，判定鑒權(quán)失敗。
所述IMS網(wǎng)絡(luò)包括呼叫會話控制功能CSCF用于在接收到MS的注冊請求消息后，向歸屬用戶服務(wù)器HSS獲取鑒權(quán)集，并將HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)傳遞給MS，同時用于接收并保存HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，并將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較；HSS用于在接收到CSCF獲取鑒權(quán)集的消息后，向HLR發(fā)送鑒權(quán)請求消息，同時用于將HLR發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)和鑒權(quán)計算結(jié)果傳遞給CSCF。
所述CSCF包括代理CSCF用于接收MS的注冊請求消息和鑒權(quán)計算結(jié)果，將它們傳遞給問訊CSCF，并用于接收問訊CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給MS；問訊CSCF用于接收代理CSCF發(fā)送來的MS的注冊請求消息和鑒權(quán)計算結(jié)果，將它們傳遞給服務(wù)CSCF，并用于接收服務(wù)CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給代理CSCF；服務(wù)CSCF用于在接收到問訊CSCF傳遞來的MS的注冊請求消息后向HSS獲取鑒權(quán)集，并用于接收HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給問訊CSCF，同時用于接收和保存HSS傳遞來的HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收問訊CSCF傳遞來的MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，然后將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較。
一種在IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)中進行的IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)方法，所述系統(tǒng)包括MS、HLR和IMS網(wǎng)絡(luò)，該方法包括A、IMS網(wǎng)絡(luò)接收到MS發(fā)送的注冊請求消息后向HLR獲取鑒權(quán)集，HLR進行鑒權(quán)計算，將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS網(wǎng)絡(luò)保存該鑒權(quán)計算結(jié)果，并將鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給MS；B、MS得到鑒權(quán)必要參數(shù)后，進行鑒權(quán)計算，并將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；C、IMS網(wǎng)絡(luò)比較MS和HLR發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果，若一致，判定鑒權(quán)成功；否則，判定鑒權(quán)失敗。
所述IMS網(wǎng)絡(luò)包括CSCF和HSS，其中步驟A所述IMS網(wǎng)絡(luò)接收到MS發(fā)送的注冊請求消息為CSCF接收，步驟A所述HLR將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)為向HSS發(fā)送，步驟A所述IMS網(wǎng)絡(luò)保存鑒權(quán)計算結(jié)果為HSS保存，步驟B所述MS將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)為發(fā)送給CSCF，同時，步驟C所述比較MS和HLR發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果是在CSCF中進行的。
所述進行鑒權(quán)計算采用CDMA系統(tǒng)的CAVE算法。
步驟A所述HLR自身保存的參數(shù)或步驟B所述MS自身保存的參數(shù)包括共享加密數(shù)據(jù)SSD。
所述方法進一步包括更新SSD的步驟，所述更新SSD的步驟包括a、HLR向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起SSD更新請求，請求消息中帶有鑒權(quán)隨機數(shù)、鑒權(quán)計算結(jié)果和SSD更新隨機數(shù)，IMS網(wǎng)絡(luò)接收到更新請求后保存HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果，然后給MS發(fā)送要求重新注冊的消息，并將SSD更新隨機數(shù)發(fā)送給MS；
b、MS根據(jù)自身產(chǎn)生的基站查詢隨機數(shù)計算并保存基站查詢結(jié)果，然后向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起注冊請求，請求消息中帶有基站查詢隨機數(shù)，IMS網(wǎng)絡(luò)接收到消息后要求HLR進行基站查詢，HLR根據(jù)基站查詢隨機數(shù)計算基站查詢結(jié)果，將該結(jié)果通過HSS返回給MS；c、MS判斷自身計算得到的基站查詢結(jié)果和HLR返回的基站查詢結(jié)果是否一致，若是，根據(jù)SSD更新隨機數(shù)更新SSD，并根據(jù)此SSD和鑒權(quán)隨機數(shù)計算鑒權(quán)計算結(jié)果，將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；d、IMS網(wǎng)絡(luò)判斷MS和HLR的發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果是否一致，若是，通知HLR，HLR更新自身的SSD；否則，本流程結(jié)束。
步驟a所述IMS網(wǎng)絡(luò)將更新隨機數(shù)發(fā)送給MS是通過IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)的CSCF的注銷消息攜帶的，然后由CSCF傳遞給MS。
步驟a所述IMS網(wǎng)絡(luò)將更新隨機數(shù)發(fā)送給MS是通過IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS給IMS網(wǎng)絡(luò)的CSCF發(fā)送的多媒體鑒權(quán)響應(yīng)消息攜帶的，然后由CSCF傳遞給MS，同時，所述步驟a在IMS網(wǎng)絡(luò)給MS發(fā)送要求重新注冊的消息之后、給MS發(fā)送更新隨機數(shù)之前進一步包括，MS向CSCF發(fā)送注冊請求消息，CSCF接收到該消息后向HSS發(fā)送MAR消息，然后HSS將更新隨機數(shù)通過MAA消息發(fā)送給CSCF。
所述進行鑒權(quán)計算采用GSM系統(tǒng)的A3或A8算法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對原有電路域的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有改動，只通過在IMS網(wǎng)絡(luò)增加一個支持鑒權(quán)相關(guān)信令的接口，將HLR發(fā)送來的鑒權(quán)相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換為IMS網(wǎng)絡(luò)自身支持的參數(shù)，使得傳統(tǒng)鑒權(quán)算法所需參數(shù)能夠在IMS網(wǎng)絡(luò)上傳遞，而鑒權(quán)算法仍然在MS和HLR上實現(xiàn)，不需IMS網(wǎng)絡(luò)實體支持傳統(tǒng)鑒權(quán)算法，實現(xiàn)簡單，同時本發(fā)明與MS的接入IP地址無關(guān)，通過傳統(tǒng)鑒權(quán)算法實現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)，保證了鑒權(quán)的可靠性和成功率。


圖1為IMS網(wǎng)絡(luò)對GPRS用戶進行鑒權(quán)的Early IMS過程示意圖；圖2為本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)的組成圖；圖3是本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)對只支持UIM卡的CDMA用戶進行鑒權(quán)的流程圖；圖4為網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的SSD更新的具體實施例一的流程圖；圖5為網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的SSD更新的具體實施例二的流程圖；圖6為本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)對只支持SIM卡的GSM用戶進行鑒權(quán)的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
圖2是本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)的組成圖，如圖2所示，該系統(tǒng)主要包括MS用于向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送注冊請求消息，在本系統(tǒng)中進一步用于接收IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，并將自身計算出的鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)。
HLR在本系統(tǒng)中進一步用于在接收到IMS網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)請求消息后，將自身保存的鑒權(quán)必要參數(shù)和自身計算出的鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)。
HLR屬于電路域的設(shè)備，在本發(fā)明中與IMS網(wǎng)絡(luò)和MS一起共同實現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)。
IMS網(wǎng)絡(luò)用于接收MS的注冊請求消息，在本系統(tǒng)中進一步用于在接收到MS的注冊請求消息后向HLR發(fā)起鑒權(quán)請求，并將HLR發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)傳遞給MS，同時用于接收和保存HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，并將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較。
IMS網(wǎng)絡(luò)主要包括
CSCF用于接收MS的注冊請求消息，在本系統(tǒng)中進一步用于在接收到MS的注冊請求消息后向HSS獲取鑒權(quán)集，并將HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)傳遞給MS，同時用于接收并保存HSS發(fā)送來的HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，并將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較。
HSS在本系統(tǒng)中進一步用于在接收到CSCF獲取鑒權(quán)集的消息后，向HLR發(fā)送鑒權(quán)請求消息，同時用于將HLR發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)和鑒權(quán)計算結(jié)果傳遞給CSCF。
其中，CSCF主要包括代理CSCF(P-CSCF)用于接收MS的注冊請求消息，將其傳遞給I-CSCF，在本系統(tǒng)中進一步用于接收I-CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給MS，同時用于接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，將其傳遞給I-CSCF。
I-CSCF用于接收P-CSCF傳遞來的MS的注冊請求消息，將其傳遞給S-CSCF，在本系統(tǒng)中進一步用于接收S-CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給P-CSCF，并接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，將其傳遞給S-CSCF。
S-CSCF用于接收I-CSCF傳遞來的MS的注冊請求消息，在本系統(tǒng)中進一步用于在接收到MS的注冊請求消息后向HSS獲取鑒權(quán)集，并用于接收HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給I-CSCF，并接收和保存HSS傳遞來的HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，然后將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較。
由圖2可以看出，本發(fā)明需要在IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS上新增加一個網(wǎng)絡(luò)接口，該接口上運行MAP信令，遵循MAP協(xié)議，以與電路域的歸屬位置寄存器(HLR，Home Location Register)進行鑒權(quán)相關(guān)信令和數(shù)據(jù)的交換，從而在IMS域?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)鑒權(quán)算法。通過這個接口，HSS充當(dāng)電路域拜訪位置寄存器(VLR，Visitor Location Register)的地位。
對于CDMA系統(tǒng)，該新增接口遵循CDMA的MAP協(xié)議TIA/EIA-41D；對于GSM系統(tǒng)，該新增接口遵循GSM的MAP協(xié)議TS 29.002。
要在IMS域?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)鑒權(quán)算法，IMS網(wǎng)絡(luò)必須能夠傳遞實現(xiàn)算法的關(guān)鍵參數(shù)，具體實現(xiàn)過程是一、對于CDMA系統(tǒng)，其UIM卡支持的傳統(tǒng)鑒權(quán)算法即CAVE算法中的關(guān)鍵參數(shù)有鑒權(quán)密鑰(A_Key)、電子序列號(ESN，Electronic Serial Number)、IMSI和一個隨機數(shù)Rand，其中1、A_Key在MS和HLR中已經(jīng)存在，不需要也不允許在IMS網(wǎng)絡(luò)中傳遞。
2、ESN和IMSI可在MS開戶時保存在IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS中，并與用戶的IMPI建立起一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用戶發(fā)起鑒權(quán)流程時，HSS根據(jù)用戶的IMPI查找到對應(yīng)ESN和IMSI填入到發(fā)送給HLR的鑒權(quán)消息中。
3、Rand參數(shù)在IMS網(wǎng)絡(luò)支持的會話發(fā)起協(xié)議(SIP，Session InitiationProtocol)中已有對應(yīng)參數(shù)。
二、對于GSM系統(tǒng)，其SIM卡支持的傳統(tǒng)鑒權(quán)算法即A3/A8算法中的關(guān)鍵參數(shù)有鑒權(quán)密鑰(Ki)、IMSI和一個隨機數(shù)Rand，其中1、Ki在MS和HLR中已經(jīng)存在，不需要也不允許在IMS網(wǎng)絡(luò)中傳遞。
2、IMSI可在MS開戶時保存在IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS中，并與用戶的IMPI建立起一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用戶發(fā)起鑒權(quán)流程時，HSS根據(jù)用戶的IMPI查找到對應(yīng)IMSI填入到發(fā)送給HLR的鑒權(quán)消息中。
3、Rand在IMS網(wǎng)絡(luò)支持的SIP中已有對應(yīng)參數(shù)。
通過上述過程，傳統(tǒng)鑒權(quán)算法的關(guān)鍵參數(shù)已經(jīng)具備在IMS網(wǎng)絡(luò)中傳遞的基礎(chǔ)。
需要注意的是，在CDMA系統(tǒng)中，A_Key并不直接參與CAVE算法，而是由其生成的共享加密數(shù)據(jù)SSD(SSD，Shared Secret Data)參與CAVE算法。
以下是本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)方法的具體實施例，為便于理解，將具體實施例中的信令消息羅列如下SIP信令注冊請求消息(REGISTER)，401 Unauthorized消息，200 OK消息，403 Forbidden消息，NOTIFY消息；
Diameter信令多媒體鑒權(quán)消息(MAR)，多媒體鑒權(quán)響應(yīng)消息(MAA)，SAR，SAA，注銷消息(RTR)，注銷響應(yīng)消息(RTA)；MAP信令鑒權(quán)請求消息(AUTHREQ)，鑒權(quán)請求響應(yīng)消息(authreq)，鑒權(quán)狀態(tài)報告消息(ASREPORT)，鑒權(quán)狀態(tài)報告響應(yīng)消息(asreport)，基站查詢消息(BSCHALL)，基站查詢響應(yīng)消息(bschall)，鑒權(quán)指示消息(AUTHDIR)，鑒權(quán)指示響應(yīng)消息(authdir)，鑒權(quán)請求消息(MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO Request)，鑒權(quán)請求響應(yīng)消息(MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO Response)。
在以下描述中提到的MS向S-CSCF發(fā)送的消息都是經(jīng)P-CSCF和I-CSCF傳遞給S-CSCF的，同樣S-CSCF向MS發(fā)送的消息都是經(jīng)I-CSCF和P-CSCF傳遞給MS的。
圖3是本發(fā)明提供的IMS網(wǎng)絡(luò)對只支持UIM卡的CDMA用戶進行鑒權(quán)的流程圖，如圖3所示，具體步驟如下aMS通過REGISTER消息向IMS網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF發(fā)起注冊請求，消息中帶有參數(shù)IMPI。
bS-CSCF接收到REGISTER消息后，向HSS發(fā)送MAR消息以獲取鑒權(quán)集，消息中帶有參數(shù)IMPI。
cHSS接收到MAR消息，通過該消息攜帶的IMPI檢索到對應(yīng)的ESN和IMSI，然后向HLR發(fā)送AUTHREQ消息，消息中帶有參數(shù)IMSI和ESN，但不帶有鑒權(quán)計算結(jié)果參數(shù)AUTHR。
dHLR接收到AUTHREQ消息后，由于AUTHREQ消息中不帶AUTHR參數(shù)，HLR根據(jù)自身保存的參數(shù)SSD和隨機數(shù)RANDU以及AUTHREQ消息攜帶的參數(shù)ESN和IMSI，計算出獨特查詢結(jié)果AUTHU，然后給HSS返回authreq響應(yīng)消息以指示HSS發(fā)起獨特查詢請求，消息中帶有鑒權(quán)集參數(shù)獨特查詢隨機數(shù)RANDU和獨特查詢結(jié)果參數(shù)AUTHU。
eHSS接收到authreq響應(yīng)消息后，將該消息攜帶的鑒權(quán)集參數(shù)RANDU和AUTHU進行轉(zhuǎn)換，分別映射為IMS域的鑒權(quán)集參數(shù)RAND和XRES，并將它們通過MAA消息返回給S-CSCF。
fS-CSCF接收到MAA消息，保存HLR的獨特查詢結(jié)果XRES，并給MS返回401 Unauthorized響應(yīng)消息以指示MS進行鑒權(quán)，消息中帶有參數(shù)RAND。
gMS得到RAND之后，結(jié)合自身保存的參數(shù)SSD以及ESN和IMSI，通過CAVE算法計算出鑒權(quán)計算結(jié)果，填入SIP信令的RES參數(shù)中，并通過新的REGISTER消息通知IMS網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF。
hS-CSCF判斷MS返回的鑒權(quán)計算結(jié)果RES和HLR生成的獨特查詢結(jié)果XRES是否一致，若是，認(rèn)為鑒權(quán)通過，通過SAR消息向HSS報告并要求下載用戶數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟i；否則，認(rèn)為鑒權(quán)沒通過，向HSS發(fā)送MAR消息通知HSS鑒權(quán)失敗，并給MS返回403 Forbidden響應(yīng)消息，本流程結(jié)束。
iHSS接收到SAR消息后，向HLR發(fā)送ASREPORT消息，消息中的參數(shù)獨特查詢報告UCREPORT＝SUCCESS以表明獨特查詢成功。
jHLR接收到ASREPORT消息后，返回給HSS一個不帶任何參數(shù)的asreport消息，以表明鑒權(quán)通過。
kHSS接收到asreport消息，更新用戶狀態(tài)信息，并通過SAA消息給S-CSCF返回用戶簽約數(shù)據(jù)。
lS-CSCF接收到SAA消息給MS返回200 OK響應(yīng)消息，表明用戶注冊成功。
由于CAVE算法中，A_Key并不直接參與運算，而是由通過A_Key計算出的SSD來參與運算，而MS和HLR中的SSD是有可能會出現(xiàn)不一致的情況，因此網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要發(fā)起SSD的更新流程。
圖4是網(wǎng)絡(luò)側(cè)主動發(fā)起SSD更新的具體實施例一的流程圖，如圖4所示，其具體步驟如下aHLR通過AUTHDIR消息向HSS發(fā)起SSD更新請求，消息中帶有SSD更新的隨機數(shù)RANDSSD以及獨特查詢隨機數(shù)RANDU和獨特查詢結(jié)果AUTHU。
bHSS接收到AUTHDIR消息后，保存獨特查詢隨機數(shù)RANDU和獨特查詢操作結(jié)果AUTHU，并通過RTR消息通知S-CSCF注銷用戶，RTR中帶有HLR上報的參數(shù)RANDSSD。
RTR是由DIAMETER協(xié)議制定的消息，在這里，需擴展DIAMETER協(xié)議，在RTR中增加RANDSSD參數(shù)。
cS-CSCF接收到RTR消息后，通過NOTIFY消息通知MS進行重注冊，消息中的參數(shù)Require＝SSDUpdate用以指示MS發(fā)起SSD更新，且消息中帶有SSD更新隨機數(shù)RANDSSD，其中，Authorization＝RANDSSD。
dMS給S-CSCF返回200 OK響應(yīng)消息。
eS-CSCF給HSS返回RTA響應(yīng)消息，RTA消息是步驟b中RTR消息的響應(yīng)消息。
fHSS給HLR返回不帶任何參數(shù)的authdir響應(yīng)消息，authdir消息是步驟a中AUTHDIR消息的響應(yīng)消息。
g由于網(wǎng)絡(luò)要求MS進行SSD更新，MS會先對網(wǎng)絡(luò)進行鑒權(quán)，MS產(chǎn)生一個基站查詢隨機數(shù)RANDBS，根據(jù)此隨機數(shù)和自身保存的SSD、ESN和IMSI，通過CAVE算法計算出一個基站查詢結(jié)果，并保存該結(jié)果，然后通過REGISTER消息向S-CSCF發(fā)起重注冊請求，消息中帶有參數(shù)IMPI，同時帶有基站查詢隨機數(shù)RANDBS，以指示IMS網(wǎng)絡(luò)進行基站查詢。
hS-CSCF接收到帶有RANDBS的REGISTER消息，通過MAR消息將RANDBS發(fā)送給HSS，消息中同時帶有參數(shù)IMPI，并且在消息中通過參數(shù)SIP-Authentication-Scheme指示HSS發(fā)起基站查詢，其中，SIP-Authorization＝RANDBS。
iHSS接收到MAR消息后，根據(jù)IMPI查找到對應(yīng)的ESN和IMSI，然后向HLR發(fā)送BSCHALL消息，消息中帶有參數(shù)ESN、IMSI和RANDBS。
jHLR根據(jù)自身保存的參數(shù)SSD以及BSCHALL消息攜帶的參數(shù)ESN、IMSI和RANDBS，通過CAVE算法計算得到基站查詢結(jié)果AUTHBS，將該結(jié)果通過bschall響應(yīng)消息返回給HSS。
kHSS接收到bschall響應(yīng)消息，通過MAA消息向S-CSCF返回基站查詢結(jié)果AUTHBS，消息中同時帶有獨特查詢隨機數(shù)RANDU和獨特查詢結(jié)果AUTHU，以要求S-CSCF同時對MS進行獨特查詢。
lS-CSCF接收到MAA消息后，保存HLR的獨特查詢結(jié)果AUTHU，并向MS返回401 Unauthorized響應(yīng)消息，消息中帶有基站查詢結(jié)果AUTHBS，同時帶有獨特查詢隨機數(shù)RANDU以告知MS在SSD更新完畢之后需要進行獨特查詢。
mMS判斷HLR計算出的基站查詢結(jié)果AUTHBS是否與步驟d中自身計算得到的基站查詢結(jié)果相匹配，若是，則根據(jù)A_Key、RANDSSD、ESN和IMSI通過CAVE算法更新MS中的SSD，然后用新的SSD執(zhí)行獨特查詢操作，通過CAVE算法計算出獨特查詢結(jié)果AUTHU，在新發(fā)送的REGISTER消息中帶給S-CSCF，執(zhí)行步驟n；否則，認(rèn)為鑒權(quán)沒通過，本流程結(jié)束。
在這里，在MS判定HLR計算出的基站查詢結(jié)果AUTHBS與步驟d中自身計算得到的基站查詢結(jié)果不匹配時，MS也可能重新通過REGISTER消息向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起注冊請求，消息中不攜帶鑒權(quán)計算結(jié)果以表明網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)沒通過、需要重新進行鑒權(quán)。
nS-CSCF判斷MS上報的AUTHU和步驟k中HSS上報的AUTHU是否一致，若是，則表示獨特查詢通過，S-CSCF向HSS發(fā)送SAR消息以表明鑒權(quán)成功并取用戶數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟o；否則，S-CSCF向HSS發(fā)送MAR消息以表明鑒權(quán)失敗，并給MS返回403 Forbidden消息，本流程結(jié)束。
oHSS接收到SAR消息后，通過ASREPORT消息將獨特查詢成功和SSD更新成功的結(jié)果報告給HLR，其中參數(shù)獨特查詢結(jié)果報告UCREPORT＝SUCCESS表示獨特查詢成功，SSD更新結(jié)果報告SSDUPRPT＝SUCCESS表示SSD更新成功。
pHLR接收到ASREPORT消息，認(rèn)為SSD更新成功，刷新自身保存的SSD，然后給HSS返回不帶任何參數(shù)的asreport響應(yīng)消息，表示鑒權(quán)過程結(jié)束。
在這里，HLR已經(jīng)根據(jù)自身保存的A_Key、RANDSSD以及ESN和IMSI計算出SSD。
qHSS接收到asreport響應(yīng)消息，更新用戶狀態(tài)信息，并通過SAA消息給S-CSCF返回用戶簽約數(shù)據(jù)。
rS-CSCF接收到SAA消息給MS返回200 OK響應(yīng)，表明用戶注冊成功。
在SSD更新的流程中，也可以不擴展DIAMETER協(xié)議，即在圖4所示流程圖的步驟b中的RTR消息中不攜帶告知MS需要進行SSD更新的參數(shù)RANDSSD，而是在MS發(fā)起重注冊時通過401 Unauthorized消息來告知，圖5為本實施例的流程圖，如圖5所示，具體步驟如下步驟a、d～f與圖4的對應(yīng)步驟相同。
步驟b改為HSS接收到AUTHDIR消息后，通過RTR消息通知CSCF的S-CSCF注銷用戶，消息中不需帶有RANDSSD。
步驟c的NOTIFY消息不帶有參數(shù)RANDSSD。
在這里，NOTIFY消息中的參數(shù)RANDSSD是可選的。
步驟g～j為gMS通過REGISTER消息向S-CSCF發(fā)起注冊請求，消息中帶有IMPI參數(shù)。
hS-CSCF接收到REGISTER消息，向HSS發(fā)送MAR消息以獲取鑒權(quán)集，消息中帶有IMPI參數(shù)。
iHSS接收到MAR消息后，向S-CSCF發(fā)送MAA消息，消息中帶有參數(shù)RANDSSD以指示S-CSCF對MS發(fā)起SSD更新流程。
jS-CSCF接收到MAA消息，向MS發(fā)送401 Unauthorized消息，消息中帶有參數(shù)RANDSSD以通知MS發(fā)起SSD更新流程。
步驟k～v與圖4的步驟g～r相同。
在IMS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對只支持SIM卡的GSM用戶進行鑒權(quán)的流程，即如圖6所示與圖3基本相似，不同之處在于1、由于GSM的傳統(tǒng)鑒權(quán)算法A3/A8算法中的關(guān)鍵參數(shù)不包括ESN，所以步驟c中HSS接收到MAR消息后，通過該消息攜帶的IMPI檢索到的是對應(yīng)的IMSI，向HLR發(fā)送MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO Request消息，消息中只需帶有參數(shù)IMSI。
GSM系統(tǒng)的鑒權(quán)請求消息和鑒權(quán)請求響應(yīng)消息與CDMA系統(tǒng)的不同。
2、步驟d中HLR給HSS返回MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFOResponse消息，消息中帶有的獨特查詢結(jié)果參數(shù)為SRES，而不是AUTHU，獨特查詢隨機數(shù)為RAND，而不是RANDU。
3、步驟e中HSS接收到MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO Response消息后，只將該消息攜帶的鑒權(quán)集參數(shù)SRES映射為IMS域的鑒權(quán)集參數(shù)XRES即可，這是因為在GSM系統(tǒng)中獨特查詢隨機數(shù)RAND與IMS網(wǎng)絡(luò)的RAND一致，不必再進行轉(zhuǎn)換。
4、步驟d和g中參與鑒權(quán)算法的參數(shù)是Ki、IMSI和RAND。
5、不包括圖3所示的步驟i和j，圖6的步驟i和j分別對應(yīng)圖3的步驟k和l，且步驟i中HSS是在接收到SAR消息后給S-CSCF返回帶有用戶簽約數(shù)據(jù)的SAA響應(yīng)消息。
在GSM系統(tǒng)的鑒權(quán)算法A3/A8中，Ki是直接參與運算的。
以上所述僅為本發(fā)明的過程及方法實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種IP多媒體子系統(tǒng)IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)，包括移動臺MS和IMS網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，進一步包括歸屬位置寄存器HLR，且在IMS網(wǎng)絡(luò)增加一個支持鑒權(quán)相關(guān)信令的接口，所述IMS網(wǎng)絡(luò)通過所述接口連接到所述HLR，其中，HLR用于在接收到IMS網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)請求消息后，進行鑒權(quán)計算，將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；MS進一步用于接收IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，進行鑒權(quán)計算，并將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；IMS網(wǎng)絡(luò)進一步用于轉(zhuǎn)發(fā)鑒權(quán)必要參數(shù)，并比較來自HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，若兩者一致，判定鑒權(quán)成功；否則，判定鑒權(quán)失敗。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述IMS網(wǎng)絡(luò)包括呼叫會話控制功能CSCF用于在接收到MS的注冊請求消息后，向歸屬用戶服務(wù)器HSS獲取鑒權(quán)集，并將HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)傳遞給MS，同時用于接收并保存HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，并將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較；HSS用于在接收到CSCF獲取鑒權(quán)集的消息后，向HLR發(fā)送鑒權(quán)請求消息，同時用于將HLR發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)和鑒權(quán)計算結(jié)果傳遞給CSCF。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CSCF包括代理CSCF用于接收MS的注冊請求消息和鑒權(quán)計算結(jié)果，將它們傳遞給問訊CSCF，并用于接收問訊CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給MS；問訊CSCF用于接收代理CSCF發(fā)送來的MS的注冊請求消息和鑒權(quán)計算結(jié)果，將它們傳遞給服務(wù)CSCF，并用于接收服務(wù)CSCF發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給代理CSCF；服務(wù)CSCF用于在接收到問訊CSCF傳遞來的MS的注冊請求消息后向HSS獲取鑒權(quán)集，并用于接收HSS發(fā)送來的鑒權(quán)必要參數(shù)，將其傳遞給問訊CSCF，同時用于接收和保存HSS傳遞來的HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果以及接收問訊CSCF傳遞來的MS的鑒權(quán)計算結(jié)果，然后將HLR和MS的鑒權(quán)計算結(jié)果進行比較。
4.一種在IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)中進行的IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)方法，所述系統(tǒng)包括MS、HLR和IMS網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，該方法包括A、IMS網(wǎng)絡(luò)接收到MS發(fā)送的注冊請求消息后向HLR獲取鑒權(quán)集，HLR進行鑒權(quán)計算，將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS網(wǎng)絡(luò)保存該鑒權(quán)計算結(jié)果，并將鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給MS；B、MS得到鑒權(quán)必要參數(shù)后，進行鑒權(quán)計算，并將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；C、IMS網(wǎng)絡(luò)比較MS和HLR發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果，若一致，判定鑒權(quán)成功；否則，判定鑒權(quán)失敗。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述IMS網(wǎng)絡(luò)包括CSCF和HSS，其中步驟A所述IMS網(wǎng)絡(luò)接收到MS發(fā)送的注冊請求消息為CSCF接收，步驟A所述HLR將鑒權(quán)計算結(jié)果和鑒權(quán)必要參數(shù)發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)為向HSS發(fā)送，步驟A所述IMS網(wǎng)絡(luò)保存鑒權(quán)計算結(jié)果為HSS保存，步驟B所述MS將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)為發(fā)送給CSCF，同時，步驟C所述比較MS和HLR發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果是在CSCF中進行的。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述進行鑒權(quán)計算采用CDMA系統(tǒng)的CAVE算法。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟A所述HLR自身保存的參數(shù)或步驟B所述MS自身保存的參數(shù)包括共享加密數(shù)據(jù)SSD。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括更新SSD的步驟，所述更新SSD的步驟包括a、HLR向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起SSD更新請求，請求消息中帶有鑒權(quán)隨機數(shù)、鑒權(quán)計算結(jié)果和SSD更新隨機數(shù)，IMS網(wǎng)絡(luò)接收到更新請求后保存HLR的鑒權(quán)計算結(jié)果，然后給MS發(fā)送要求重新注冊的消息，并將SSD更新隨機數(shù)發(fā)送給MS；b、MS根據(jù)自身產(chǎn)生的基站查詢隨機數(shù)計算并保存基站查詢結(jié)果，然后向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起注冊請求，請求消息中帶有基站查詢隨機數(shù)，IMS網(wǎng)絡(luò)接收到消息后要求HLR進行基站查詢，HLR根據(jù)基站查詢隨機數(shù)計算基站查詢結(jié)果，將該結(jié)果通過HSS返回給MS；c、MS判斷自身計算得到的基站查詢結(jié)果和HLR返回的基站查詢結(jié)果是否一致，若是，根據(jù)SSD更新隨機數(shù)更新SSD，并根據(jù)此SSD和鑒權(quán)隨機數(shù)計算鑒權(quán)計算結(jié)果，將鑒權(quán)計算結(jié)果發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)；d、IMS網(wǎng)絡(luò)判斷MS和HLR的發(fā)送來的鑒權(quán)計算結(jié)果是否一致，若是，通知HLR，HLR更新自身的SSD；否則，本流程結(jié)束。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟a所述IMS網(wǎng)絡(luò)將更新隨機數(shù)發(fā)送給MS是通過IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)的CSCF的注銷消息攜帶的，然后由CSCF傳遞給MS。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟a所述IMS網(wǎng)絡(luò)將更新隨機數(shù)發(fā)送給MS是通過IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS給IMS網(wǎng)絡(luò)的CSCF發(fā)送的多媒體鑒權(quán)響應(yīng)消息攜帶的，然后由CSCF傳遞給MS，同時，所述步驟a在IMS網(wǎng)絡(luò)給MS發(fā)送要求重新注冊的消息之后、給MS發(fā)送更新隨機數(shù)之前進一步包括，MS向CSCF發(fā)送注冊請求消息，CSCF接收到該消息后向HSS發(fā)送MAR消息，然后HSS將更新隨機數(shù)通過MAA消息發(fā)送給CSCF。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述進行鑒權(quán)計算采用GSM系統(tǒng)的A3或A8算法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)系統(tǒng)，在IMS網(wǎng)絡(luò)增加一個支持鑒權(quán)相關(guān)信令的接口，系統(tǒng)包含用于進行鑒權(quán)計算的MS和HLR以及用于傳遞鑒權(quán)相關(guān)參數(shù)和比較鑒權(quán)計算結(jié)果的IMS網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明同時提供了一種IMS網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)方法，IMS網(wǎng)絡(luò)在接收到MS發(fā)起的注冊請求后，向HLR獲取鑒權(quán)計算結(jié)果或鑒權(quán)相關(guān)參數(shù)，保存該鑒權(quán)計算結(jié)果并將鑒權(quán)相關(guān)參數(shù)發(fā)送給MS，MS根據(jù)此參數(shù)計算出鑒權(quán)計算結(jié)果并將其發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS網(wǎng)絡(luò)判斷MS和HLR發(fā)送的鑒權(quán)計算結(jié)果是否一致。本發(fā)明對原有電路域的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有改動，只在IMS網(wǎng)絡(luò)上增加一個與HLR進行通信的接口，不需IMS網(wǎng)絡(luò)實體支持傳統(tǒng)鑒權(quán)算法，實現(xiàn)簡單，且保證了鑒權(quán)的可靠性和成功率。
文檔編號H04L9/32GK1801706SQ200510006629
公開日2006年7月12日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者徐杰 申請人:華為技術(shù)有限公司