專利名稱：通信安全性保護(hù)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及通信安全性保護(hù)方法和裝置。
技術(shù)背景隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)通信安全性越來越重視。目前， 一般通過 加密保護(hù)和完整性保護(hù)來保證通信安全性。在目前正處于研究階段的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)網(wǎng)絡(luò)中，尚未提供對(duì)非接入 層(NAS)信令以及對(duì)分組數(shù)據(jù)會(huì)聚協(xié)議(PDCP)層的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密 和完整性保護(hù)的具體方案，并且也沒有提供對(duì)無線資源控制(RRC)信令進(jìn) 行加密保護(hù)的具體方案；這顯然會(huì)降低LTE網(wǎng)絡(luò)中的通信安全性，通信安 全性的降低將導(dǎo)致用戶滿意度明顯下降。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通信安全性保護(hù)方法和裝置， 使LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCP層能對(duì)NAS信令和用戶數(shù)據(jù)中的至少一種進(jìn)行加密保 護(hù)和/或完整性保護(hù)，以提高LTE網(wǎng)絡(luò)中的通信安全性，提高用戶滿意度。本發(fā)明的另一目的在于提供另一種通信安全性保護(hù)方法和裝置，使LTE網(wǎng) 絡(luò)中的RRC層能對(duì)RRC信令進(jìn)行加密保護(hù)，以提高LTE網(wǎng)絡(luò)中的通信安全性，提高用戶滿意度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種通信安全性保護(hù)方法，該方法包括 LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCP層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù) 值COUNT,對(duì)NAS信令和/或用戶數(shù)椐進(jìn)行通信安全性保護(hù)。 所述通信安全性保護(hù)包括加密保護(hù)和/或完整性保護(hù)。 進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)的COUNT是加密保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-C,該加密^呆護(hù) 的方法為發(fā)送端對(duì)COUNT-C、方向DIRECTION,承載BEARER、長(zhǎng)度LENGTH和加密密鑰CK用加密算法計(jì)算，生成密鑰流數(shù)據(jù)塊KEYSTREAM BLOCK; 并對(duì)生成的KEYSTREAM BLOCK與要發(fā)送給接收端的原始文本塊 PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，再將經(jīng)過異或計(jì)算所得到的密碼塊 CIPHERTEXT BLOCK向接收端發(fā)送。 該方法進(jìn)一步包括接收端對(duì)COUNT-C 、 DIRECTION 、 BEARER、 LENGTH和CK用加密算 法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;之后，接收端對(duì)通過計(jì)算所生成的 KEYSTREAM BLOCK與來自發(fā)送端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算， 通過該異或計(jì)算恢復(fù)出發(fā)送端所發(fā)送的PLAINTEXT BLOCK。進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí)的COUNT是完整性保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-I,該完整 性保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)完整性保護(hù)密鑰IK、 COUNT-I、要發(fā)送給接收端的消息 MESSAGE 、 DIRECTION和隨機(jī)數(shù)FRESH用完整性算法計(jì)算，生成MAC-I, 并將MAC-I向接收端發(fā)送。該方法進(jìn)一步包括接收端對(duì)IK、 COUNT-I、 MESSAGE, DIRECTION和FRESH用完整性算 法計(jì)算，生成XMAC-I;之后，接收端用XMAC-I與來自發(fā)送端的MAC-I相比 較，如果XMAC-I與MAC-I相同，接收端確定來自發(fā)送端的信息具有完整性； 否則，接收端確定來自發(fā)送端的信息不具有完整性。進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)作為COUNT的COUNT-C與進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí) 作為COUNT的COUNT-I相同或不同；并且，所述COUNT-C/I是針對(duì)上下行 各只有一個(gè)的一對(duì)COUNT-C/I。所述COUNT-C/I中包含超幀和序列號(hào)。進(jìn)行所述加密保護(hù)和所述完整性保護(hù)時(shí)所應(yīng)用的BEARER,是業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng)
的無線承栽(RB)，或是缺省RB,或是通過信令協(xié)商確定的RB; 所述BEARER的值為RB標(biāo)識(shí)ID - 1 。 本發(fā)明還公開了一種通信安全性保護(hù)方法，該方法包括 LTE網(wǎng)絡(luò)中的RRC層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT,對(duì)RRC信令進(jìn)行通信安全性保護(hù)。所述通信安全性保護(hù)包括加密保護(hù)和/或完整性保護(hù)。進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)的COUNT是COUNT-C，該加密保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)COUNT-C、 DIRECTION 、 BEARER、 LENGTH和CK用加密算法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;并對(duì)生成的KEYSTREAM BLOCK與要發(fā)送給接收端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，再將經(jīng)過異或計(jì)算所得到的CIPHERTEXT BLOCK向接收端發(fā)送。 該方法進(jìn)一步包括接收端對(duì)COUNT-C、 DIRECTION, BEARER、 LENGTH和CK用加密算 法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;之后，接收端對(duì)通過計(jì)算所生成的 KEYSTREAM BLOCK與來自發(fā)送端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算， 通過該異或計(jì)算恢復(fù)出發(fā)送端所發(fā)送的PLAINTEXT BLOCK。進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí)的COUNT是COUNT-I,該完整性保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)IK、 COUNT-I、要發(fā)送給接收端的MESSAGE、 DIRECTION和 FRESH用完整性算法計(jì)算，生成MAC-I，并將MAC-I向接收端發(fā)送。該方法進(jìn)一步包括接收端對(duì)IK、 COUNT-I、 MESSAGE, DIRECTION和FRESH用完整性算 法計(jì)算，生成XMAC-I;之后，接收端用XMAC-I與來自發(fā)送端的MAC-I相比 較，如果XMAC-I與MAC-I相同，接收端確定來自發(fā)送端的信息具有完整性； 否則，接收端確定來自發(fā)送端的信息不具有完整性。進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)作為COUNT的COUNT-C與進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí) 作為COUNT的COUNT-I相同或不同；并且，所述COUNT-C/I是針對(duì)上下行 各只有一個(gè)的一對(duì)COUNT-C/L所述COUNT-C/I中包含導(dǎo)頻和序列號(hào)。進(jìn)行所述加密保護(hù)和所述完整性保護(hù)時(shí)所應(yīng)用的BEARER,是業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng) 的RB，或是缺省RB，或是通過信令協(xié)商確定的RB; 所述BEARER的值為RBID-1。本發(fā)明還公開了 一種通信安全性保護(hù)裝置，該裝置包括相連的加密算法模塊和數(shù)據(jù)算法模塊；其中，加密算法模塊，用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT進(jìn)行加密算法計(jì)算，將計(jì)算所得的密鑰流數(shù)據(jù)塊發(fā)送給數(shù)據(jù)算法模塊；數(shù)據(jù)算法模塊，用于對(duì)收到的密鑰流數(shù)據(jù)塊和要發(fā)送給接收端的原始丈本塊進(jìn)行數(shù)據(jù)算法計(jì)算，生成密碼塊；或者，對(duì)收到的密鑰流數(shù)據(jù)塊和密碼塊進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)算法計(jì)算，生成發(fā)送端所發(fā)送的原始文本塊。所述加密算法模塊是f8算法模塊，其進(jìn)行加密算法計(jì)算所用到的參數(shù)包括COUNT、 DIRECTION、 BEARER、 LENGTH和CK。 所述數(shù)據(jù)算法模塊是異或模塊。所述加密算法模塊和數(shù)據(jù)算法模塊設(shè)置于PDCP層，所述COUNT是 COUNT-C,所述原始文本塊中包含NAS信令或用戶數(shù)據(jù)。所述加密算法模塊和數(shù)據(jù)算法模塊設(shè)置于RRC層，所述COUNT是 COUNT-C，所述原始文本塊中包含RRC信令。本發(fā)明還公開了一種通信安全性保護(hù)裝置，該裝置包括完整性算法模塊， 用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT進(jìn)行完整性算法計(jì)算，生成用于確 定完整性的內(nèi)容。所述完整性算法模塊是f9算法模塊，其進(jìn)行完整性算法計(jì)算所用到的參數(shù) 包括IK、 COUNT、 MESSAGE、 DIRECTION和FRESH。所述完整性算法模塊設(shè)置于PDCP層，所述COUNT是COUNT-I,所述 MESSAGE中包含NAS信令或用戶數(shù)據(jù)。所述完整性算法4莫塊設(shè)置于RRC層，所述COUNT是COUNT-I,所述 MESSAGE中包含RRC信令。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的兩種通信安全性保護(hù)方法和裝置，可以由LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCP層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù) 計(jì)數(shù)值，對(duì)NAS信令和/或用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行通信安全性保護(hù)；還可以由LTE網(wǎng) 絡(luò)中的RRC層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值，對(duì) RRC信令進(jìn)行通信安全性保護(hù)。本發(fā)明方法和裝置能夠明顯提高LTE網(wǎng)絡(luò) 中的通信安全性，并提高用戶滿意度。


圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的加密保護(hù)原理圖； 圖2為本發(fā)明 一較佳實(shí)施例的完整性保護(hù)原理圖； 圖3為本發(fā)明的NAS COUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的PDCP COUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的RRC COUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明。本發(fā)明所提供的一種通信安全性保護(hù)方法，由LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCP層 根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值，對(duì)NAS信令和/或用 戶數(shù)據(jù)進(jìn)行通信安全性保護(hù)。本發(fā)明所提供的另一種通信安全性保護(hù)方法，由LTE網(wǎng)絡(luò)中的RRC層 根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值，對(duì)RRC信令進(jìn)行通 信安全性保護(hù)。本發(fā)明所提供的一種通信安全性保護(hù)裝置，包括相連的加密算法模塊和 數(shù)據(jù)算法模塊；其中，加密算法模塊，用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的 COUNT進(jìn)行加密算法計(jì)算，將計(jì)算所得的密鑰流數(shù)據(jù)塊發(fā)送給數(shù)據(jù)算法模 塊；數(shù)據(jù)算法模塊，用于對(duì)收到的密鑰流數(shù)椐塊和要發(fā)送給接收端的原始文 本塊進(jìn)行數(shù)椐算法計(jì)算，生成密碼塊；或者，對(duì)收到的密鑰流數(shù)據(jù)塊和密碼
塊進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)算法計(jì)算，生成發(fā)送端所發(fā)送的原始文本塊。本發(fā)明所提供的另一種通信安全性保護(hù)裝置包括完整性算法模塊，用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT進(jìn)行完整性算法計(jì)算，生成用于確 定完整性的內(nèi)容。具體而言，通信安全性保護(hù)通常包括加密保護(hù)和/或完整性保護(hù)，在進(jìn) 行加密保護(hù)時(shí)，可以參照?qǐng)Dl所示的加密保護(hù)原理。由圖l可見，發(fā)送端可 以對(duì)加密保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-C、方向DIRECTION、承載BEARER、長(zhǎng)度 LENGTH和加密密鑰CK以f8方法計(jì)算，生成密鑰流數(shù)據(jù)塊KE YSTRE AM BLOCK;并對(duì)生成的KEYSTREAM BLOCK與要發(fā)送給接收端的原始文本 塊PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，再將經(jīng)過異或計(jì)算所得到的密碼塊 CIPHERTEXT BLOCK向接收端發(fā)送。與發(fā)送端一樣，接收端同樣對(duì)COUNT-C、 DIRECTION、 BEARER、 LENGTH和CK以f8方法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;之后，接收 端對(duì)通過計(jì)算所生成的KEYSTREAM BLOCK與來自發(fā)送端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，通過該異或計(jì)算恢復(fù)出發(fā)送端所發(fā)送的PLAINTEXT BLOCK。在上述操作中，DIRECTION用于指明數(shù)據(jù)的收發(fā)方向，使收到數(shù)據(jù)的 實(shí)體能夠根據(jù)獲知的方向繼續(xù)后續(xù)的操作；BEARER指明用于傳輸數(shù)據(jù)的具 體承載，使接收端能夠從相應(yīng)承載中順利獲取數(shù)據(jù)；LENGTH用于指明數(shù) 據(jù)長(zhǎng)度；CK是發(fā)送端與接收端協(xié)商好的加密保護(hù)密鑰，用于對(duì)數(shù)據(jù)加密； COUNT-C是用于對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)的計(jì)數(shù)值，目前也參與到加 密保護(hù)的過程中。與圖1所示的加密保護(hù)一樣，圖2所示的完整性保護(hù)原理同樣有助于通 信安全性的實(shí)現(xiàn)。由圖2可見，發(fā)送端可以對(duì)完整性保護(hù)密鑰IK、完整性 保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-I、要發(fā)送給接收端的消息MESSAGE、方向DIRECTION 和隨機(jī)數(shù)FRESH以f9方法計(jì)算，生成MAC-I,并將MAC-I攜帶于所述 MESSAGE中向接收端發(fā)送。
可以將COUNT-I和COUNT-C統(tǒng)稱為通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT; 由于COUNT相對(duì)于加密保護(hù)、完整性保護(hù)中的其他參數(shù)而言具有變化頻繁 的特點(diǎn)，所以將COUNT應(yīng)用于加密保護(hù)和完整性保護(hù)中可以明顯增加攻擊 者解密的難度，進(jìn)而提高了通信安全性。與發(fā)送端一樣，接收端同樣對(duì)IK、 COUNT-1、 MESSAGE、 DIRECTION 和FRESH以f9方法計(jì)算，生成XMAC-I。之后，接收端用XMAC-I與來自 發(fā)送端的MAC-I相比較，如果XMAC-I與MAC-I相同，接收端確定來自發(fā) 送端的信息具有完整性；否則，接收端確定來自發(fā)送端的信息不具有完整性。當(dāng)然，可以將圖1中所示的f8方法替換為其它計(jì)算方法；同理，也可 以將圖2中所示的f9方法替換為其它計(jì)算方法。通常，可以將圖1、圖2 中用于進(jìn)行f8、 f9計(jì)算的參數(shù)統(tǒng)稱為輸入?yún)?shù)。再有，f8只是目前所應(yīng)用 的加密算法中的 一種，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以用其它加密算法對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行加 密計(jì)算；同理，f9只是目前所應(yīng)用的完整性算法中的一種，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可 以用其它完整性算法對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行完整性計(jì)算。具體而言，圖i中的f8等加密算法可以由加密算法模塊實(shí)現(xiàn)，異或等 數(shù)據(jù)算法可以由與加密算法模塊相連的數(shù)據(jù)算法模塊實(shí)現(xiàn)；并且，所述加密 算法模塊和數(shù)據(jù)算法模塊設(shè)置于PDCP層或RRC層，以對(duì)相應(yīng)協(xié)議層中的 內(nèi)容進(jìn)行加密保護(hù)。同理，圖2中的f9等完整性算法可以由完整性算法模 塊實(shí)現(xiàn)；并且，所述完整性算法模塊設(shè)置于PDCP層或RRC層，以對(duì)相應(yīng) 協(xié)議層中的內(nèi)容進(jìn)行完整性保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，基于圖1、圖2所示原理，可以由LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCP 層對(duì)NAS信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)；這時(shí)的PLAINTEXT BLOCK和MESSAGE中所包舍的內(nèi)容就是NAS信令或用戶數(shù)據(jù)。再有， 還可以由LTE網(wǎng)絡(luò)中的RRC層對(duì)RRC信令進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)； 這時(shí)的PLAINTEXT BLOCK和MESSAGE中所包含的內(nèi)容就是RRC信令。在上述操作中，DIRECTION用于指明數(shù)據(jù)的收發(fā)方向，使收到數(shù)據(jù)的 實(shí)體能夠根據(jù)獲知的方向繼續(xù)后續(xù)的操作；BEARER指明用于傳輸數(shù)據(jù)的具體承栽，使接收端能夠從相應(yīng)承栽中順利獲取數(shù)據(jù)；LENGTH用于指明數(shù) 椐長(zhǎng)度；IK是發(fā)送端與接收端協(xié)商好的完整性保護(hù)密鑰，用于對(duì)數(shù)據(jù)加密； COUNT-I是用于對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)的計(jì)數(shù)值，目前也參與到完 整性保護(hù)的過程中。針對(duì)NAS信令和用戶數(shù)據(jù)而言，用于對(duì)NAS信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密 保護(hù)和完整性保護(hù)的輸入?yún)?shù)均被控制在PDCP層；為NAS信令和用戶數(shù) 椐進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)所使用的CK和IK可以相同，并且由PDCP 對(duì)CK和IK進(jìn)行管理；再有，為NAS信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和完整 性保護(hù)所使用的FRESH可以相同，并且由PDCP對(duì)FRESH進(jìn)行管理。NAS 信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)所使用的CK和IK也可以不同； 再有，NAS信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)所使用的FRESH也 可以不同。對(duì)于NAS信令來說，可能會(huì)存在一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的RB和一個(gè)高優(yōu)先級(jí) 的RB，并且低優(yōu)先級(jí)的RB不一定存在，因此NAS無法確定當(dāng)前由哪個(gè) RB作為承載；在這種情況下，可以將缺省RB作為NAS信令的承載，還可 以通過信令協(xié)商確定一個(gè)RB作為傳輸承載。至于由PDCP層處理的用戶數(shù) 據(jù)，則可以將不同業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng)的無線接入承載作為進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保 護(hù)時(shí)的承載。另外，針對(duì)用戶數(shù)據(jù)的加密保護(hù)而言，可以在對(duì)PDCP層進(jìn)行 業(yè)務(wù)配置時(shí)就為不同業(yè)務(wù)配置相對(duì)應(yīng)的RBID，并固定使用一個(gè)或者幾個(gè)業(yè) 務(wù)承載；這樣，BEARER = RB ID-1的設(shè)置方式就是比較可行的了 。顯而易見的是DIRECTION的設(shè)置根據(jù)目前通信的上下行方向確定即 可，LENGTH的設(shè)置則可以根據(jù)NAS信令的實(shí)際長(zhǎng)度確定。需要說明的是對(duì)NAS信令而言，NAS COUNT-C和NAS COUNT-I 的取值可以相同，并且只為NAS信令設(shè)置一對(duì)NAS COUNT-C/I值，使得 NAS COUNT-C/I針對(duì)上下行各只有一個(gè)。另外，對(duì)NAS信令而言，NAS COUNT-C和NAS COUNT-I的取值也可以不相同，并且可以使用不同的 START值初始化NAS HFN;再有，可以由NAS層設(shè)置并管理NAS SN， PDCP
層只是使用NAS SN而并不對(duì)其管理。NASCOUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，其中NAS超幀(HFN)占 20~28比特，NAS序歹寸號(hào)(SN)占12~4比特。NAS HFN的初始4匕由PDCP 控制，可以使用來自用戶終端的START初始化NAS HFN的高20比特。對(duì) 所有NAS信令而言，NAS SN只有一對(duì)，上下行各一個(gè)；并且，上行或下 行每發(fā)送一個(gè)消息時(shí)，相應(yīng)的NAS SN加1，并在NAS SN達(dá)到最大值之后 將相應(yīng)的NAS HFN加1 。 NAS SN的值通常是由PDCP設(shè)置的。在實(shí)際應(yīng)用中，PDCP層可以對(duì)NAS信令先進(jìn)行加密保護(hù)再進(jìn)行完整 性保護(hù)；也可以對(duì)NAS信令先進(jìn)行完整性保護(hù)，再進(jìn)行加密保護(hù)。對(duì)用戶數(shù)據(jù)而言，PDCP COUNT-C和PDCP COUNT-I取值通常也是相 同的。并且，由于為PDCP層針對(duì)不同業(yè)務(wù)配置了相對(duì)應(yīng)的RB ID,所以PDCP COUNT-C/I的取值會(huì)因RB ID的不同而有所不同；但是對(duì)于同一個(gè)RB ID 則只有一對(duì)PDCP COUNT-C/I值，并且上下行各一個(gè)。PDCP COUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，其中HFN占20~28比特， SN占12~4比特。PDCP HFN的初始化由PDCP控制，可以使用來自用戶終 端的START初始化PDCP HFN的高20比特。對(duì)PDCP用戶數(shù)據(jù)而言，可 以根據(jù)RB的個(gè)數(shù)設(shè)置相對(duì)組數(shù)的PDCP SN，每組PDCP SN包括上下行各 一個(gè)；并且，上行或下行每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，相應(yīng)的PDCPSN加1，并 在PDCP SN達(dá)到最大值之后將相應(yīng)的PDCP HFN加1。 PDCP SN的值通常 是由PDCP設(shè)置的。對(duì)用戶數(shù)據(jù)而言，PDCP COUNT-C和PDCP COUNT-I的取值也可以不 相同，并且可以使用不同的START值初始化PDCP HFN。在實(shí)際應(yīng)用中，PDCP層可以對(duì)用戶數(shù)據(jù)先進(jìn)行加密保護(hù)再進(jìn)行完整性 保護(hù)，也可以對(duì)用戶數(shù)據(jù)先進(jìn)行完整性保護(hù)再進(jìn)行加密保護(hù)。針對(duì)RRC信令而言，對(duì)RRC信令進(jìn)行的加密保護(hù)是由RRC層控制的。 RRC層使用和NAS、 PDCP不同的CK、 IK進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)；并 且，RRC層使用和NAS、 PDCP不同的FRESH進(jìn)行完整性保護(hù)。 與NAS、 PDCP相同的是在RRC層進(jìn)行加密保護(hù)和完整性保護(hù)所要 應(yīng)用到的輸入?yún)?shù)中，BEARER = RB ID - 1 ， DIRECTION的設(shè)置根據(jù)目前 通信的上下行方向確定即可，LENGTH的設(shè)置則可以根據(jù)NAS信令的實(shí)際 長(zhǎng)度確定。RRC COUNT-C/I的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，其中RRC HFN占20~28 比特，RRC SN占12~4比特。對(duì)RRC信令而言，RRC COUNT-C和RRC COUNT-I通常是相同的，并且每個(gè)RB分別對(duì)應(yīng) 一 對(duì)上下行RRC COUNT-C/I; RRC HFN的初始化由RRC控制，可以使用來自用戶終端的 START初始化RRC HFN的高20比特。再有，每發(fā)送一個(gè)RRC信令時(shí)都要 將對(duì)應(yīng)的RRCSN加1，當(dāng)RRCSN達(dá)到最大值時(shí)將相應(yīng)的RRCHFN力口 1。對(duì)RRC信令而言，RRC COUNT-C和RRC COUNT-I的取值也可以不 相同，并且可以使用不同的START值初始化RRC HFN。 RRC層可以對(duì)RRC 信令先進(jìn)行加密保護(hù)再進(jìn)行完整性保護(hù)，或者先進(jìn)行完整性保護(hù)再進(jìn)行加密 保護(hù)。在圖3至圖5中，無論HFN和NAS各占用多少比特，HFN和NAS總 共占用的比特?cái)?shù)通常為36比特。所述RRC層通常是設(shè)置在用戶終端和演進(jìn)基站(eNB )中的，所述PDCP 層和NAS層則通常設(shè)置于演進(jìn)無線接入網(wǎng)關(guān)(aGW)中。由以上所述可以看出，本發(fā)明所提供的兩種通信安全性保護(hù)方法和裝 置，均可明顯提高LTE網(wǎng)絡(luò)中的通信安全性，并有效提高用戶滿意度。
權(quán)利要求
1、一種通信安全性保護(hù)方法，其特征在于，該方法包括長(zhǎng)期演進(jìn)LTE網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)據(jù)會(huì)聚協(xié)議PDCP層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT，對(duì)非接入層NAS信令和/或用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行通信安全性保護(hù)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述通信安全性保護(hù)包括加 密保護(hù)和/或完整性保護(hù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)的COUNT 是加密保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-C，該加密保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)COUNT-C、方向DIRECTION、承載BEARER、長(zhǎng)度LENGTH 和加密密鑰CK用加密算法計(jì)算，生成密鑰流數(shù)據(jù)塊KEYSTREAM BLOCK; 并對(duì)生成的KEYSTREAM BLOCK與要發(fā)送給接收端的原始文本塊 PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，再將經(jīng)過異或計(jì)算所得到的密碼塊 CIPHERTEXT BLOCK向接收端發(fā)送。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 接收端對(duì)COUNT-C、 DIRECTION、 BEARER、 LENGTH和CK用加密算法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;之后，接收端對(duì)通過計(jì)算所生成的 KEYSTREAM BLOCK與來自發(fā)送端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算， 通過該異或計(jì)算恢復(fù)出發(fā)送端所發(fā)送的PLAINTEXTBLOCK。
5、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí)的 COUNT是完整性保護(hù)計(jì)數(shù)值COUNT-I,該完整性保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)完整性保護(hù)密鑰IK、 COUNT-I、要發(fā)送給接收端的消息 MESSAGE、 DIRECTION和隨機(jī)數(shù)FRESH用完整性算法計(jì)算，生成MAC-I， 并將MAC-I向接收端發(fā)送。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 接收端對(duì)IK、 COUNT-I、 MESSAGE、 DIRECTION和FRESH用完整性算 法計(jì)算，生成XMAC-I;之后，接收端用XMAC-I與來自發(fā)送端的MAC-I相比 較，如果XMAC-I與MAC-I相同，接收端確定來自發(fā)送端的信息具有完整性； 否則，^接收端確定來自發(fā)送端的信息不具有完整性。
7、 如權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密保護(hù) 時(shí)作為COUNT的COUNT-C與進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí)作為COUNT的 COUNT-I相同或不同；并且，所述COUNT-C/I是針對(duì)上下行各只有一個(gè)的一 對(duì)COUNT-C/I。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述COUNT-C/I中包含超幀 HFN和序列號(hào)SN。
9、 如權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密保護(hù) 和所述完整性保護(hù)時(shí)所應(yīng)用的BEARER,是業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng)的無線承載RB，或是 缺省RB，或是通過信令協(xié)商確定的RB;所述BEARER的值為RB標(biāo)識(shí)ID-1。
10、 一種通信安全性保護(hù)方法，其特征在于，該方法包括LTE網(wǎng)絡(luò)中的無線資源控制RRC層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT, 對(duì)RRC信令進(jìn)行通信安全性保護(hù)。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述通信安全性保護(hù)包才舌 加密保護(hù)和/或完整性保護(hù)。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密保護(hù)時(shí)的 COUNT是COUNT-C，該加密保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)COUNT-C、 DIRECTION, BEARER、 LENGTH和CK用加密算 法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;并對(duì)生成的KEYSTREAM BLOCK與要 發(fā)送給接收端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算，再將經(jīng)過異或計(jì)算所得 到的CIPHERTEXT BLOCK向接收端發(fā)送。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 接收端對(duì)COUNT-C、 DIRECTION、 BEARER、 LENGTH和CK用加密算法計(jì)算，生成KEYSTREAM BLOCK;之后，'接收端對(duì)通過計(jì)算所生成的 KEYSTREAM BLOCK與來自發(fā)送端的PLAINTEXT BLOCK進(jìn)行異或計(jì)算， 通過該異或計(jì)算恢復(fù)出發(fā)送端所發(fā)送的PLAINTEXT BLOCK。
14、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述完整性保護(hù)葉的 COUNT是COUNT-I,該完整性保護(hù)的方法為發(fā)送端對(duì)IK、 COUNT-I、要發(fā)送給接收端的MESSAGE、 DIRECTION和 FRESH用完整性算法計(jì)算，生成MAC-I，并將MAC-I向接收端發(fā)送。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 接收端對(duì)IK、 COUNT-I、 MESSAGE、 DIRECTION和FRESH用完整性算法計(jì)算，生成XMAC-I;之后，接收端用XMAC-I與來自發(fā)送端的MAC-I相比 較，如果XMAC-I與MAC-I相同，接收端確定來自發(fā)送端的信息具有完整性； 否則，接收端確定來自發(fā)送端的信息不具有完整性。
16、 如權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密 保護(hù)時(shí)作為COUNT的COUNT-C與進(jìn)行所述完整性保護(hù)時(shí)作為COUNT的 COUNT-I相同或不同；并且，所述COUNT-C/I是針對(duì)上下行各只有一個(gè)的一 對(duì)COUNT-C/I 。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述COUNT-C/I中包含HFN 和SN。
18、 如權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行所述加密 保護(hù)和所述完整性保護(hù)時(shí)所應(yīng)用的BEARER,是業(yè)務(wù)所對(duì)應(yīng)的RB,或是缺省 RB，或是通過信令協(xié)商確定的RB;所述BEARER的值為RBID-1。
19、 一種通信安全性保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包括相連的加密算法模塊和數(shù)據(jù)算法模塊；其中，加密算法模塊，用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT進(jìn)行加密算法計(jì)算，將計(jì)算所得的密鑰流數(shù)據(jù)塊發(fā)送給數(shù)據(jù)算法模塊；數(shù)據(jù)算法模塊，用于對(duì)收到的密鑰流數(shù)據(jù)塊和要發(fā)送給接收端的原始文本塊進(jìn)行數(shù)據(jù)算法計(jì)算，生成密碼塊；或者，對(duì)收到的密鑰流數(shù)據(jù)塊和密碼塊進(jìn) 行進(jìn)行數(shù)據(jù)算法計(jì)算，生成發(fā)送端所發(fā)送的原始文本塊。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述加密算法模塊是f8算 法模塊，其進(jìn)行加密算法計(jì)算所用到的參數(shù)包括COUNT、 DIRECTION、 BEARER、 LENGTH和CK。
21、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)算法模塊是異或模塊。
22、 如權(quán)利要求19至21任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述加密算法 模塊和數(shù)據(jù)算法模塊設(shè)置于PDCP層，所述COUNT是COUNT-C,所述原始文 本塊中包含NAS信令或用戶數(shù)據(jù)。
23、 如權(quán)利要求19至21任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述加密算法 模塊和數(shù)據(jù)算法模塊設(shè)置于RRC層，所述COUNT是COUNT-C，所述原始文 本塊中包含RRC信令。
24、 一種通信安全性保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包括完整性算法模塊， 用于根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT進(jìn)行完整性算法計(jì)算，生成用于確 定完整性的內(nèi)容。
25、 如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述完整性算法模塊是f9 算法模塊，其進(jìn)行完整性算法計(jì)算所用到的參數(shù)包括IK、 COUNT、 MESSAGE、 DIRECTION和FRESH。
26、 如權(quán)利要求24或25所述的裝置，其特征在于，所述完整性算法模塊 設(shè)置于PDCP層，所述COUNT是COUNT-I,所述MESSAGE中包含NAS信 令或用戶數(shù)據(jù)。
27、 如權(quán)利要求24或25所述的裝置，其特征在于，所述完整性算法模塊 設(shè)置于RRC層，所述COUNT是COUNT-I，所述MESSAGE中包含RRC信令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通信安全性保護(hù)方法和裝置，可以由長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)據(jù)會(huì)聚協(xié)議(PDCP)層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的通信安全性保護(hù)計(jì)數(shù)值(COUNT)，對(duì)非接入層(NAS)信令和/或用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行通信安全性保護(hù)；本發(fā)明還公開了另一種通信安全性保護(hù)方法和裝置，可以由LTE網(wǎng)絡(luò)中的無線資源控制(RRC)層根據(jù)符合LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式的COUNT，對(duì)RRC信令進(jìn)行通信安全性保護(hù)。本發(fā)明所提供的兩種通信安全性保護(hù)方法和裝置，能夠明顯提高LTE網(wǎng)絡(luò)中的通信安全性，并提高用戶滿意度。
文檔編號(hào)H04L9/00GK101155026SQ20061013580
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者李亞娟 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司