專利名稱：一種派生空口密鑰的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言涉及一種派生空口密鑰的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴計(jì)劃)在Release7 中采用了正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，簡(jiǎn)稱OFDM)禾口多 輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,簡(jiǎn)稱MIM0)技術(shù)完成HSDPA (High Speed Downlink Packet Access,高速下行鏈路分組接入)和HSUPA(High Speed Uplink Packet Access,高速上行鏈路分組接入)的未來演進(jìn)道路HSPA+。 HSPA+是3GPP HSPA(包括HSDPA 和HSUPA)的增強(qiáng)技術(shù)，為HSPA運(yùn)營(yíng)商提供低復(fù)雜度、低成本的從HSPA向LTE平滑演進(jìn)的 途徑。 HSPA+通過采用高階調(diào)制(例如下行64QAM(Quadrature AmplitudeModulation， 正交幅度調(diào)制)和上行16QAM) 、MM0以及高階段調(diào)制與MMO的結(jié)合等技術(shù)，提升了峰值數(shù) 據(jù)速率與頻譜效率。另一方面，為了更好的支持分組業(yè)務(wù)，HSPA+還采用了一系列其它增強(qiáng) 技術(shù)來達(dá)到增加用戶容量、降低時(shí)延、降低終端耗電，更好地支持IP語(yǔ)音通信(VOIP)以及 提升系統(tǒng)的多播/廣播能力等目標(biāo)。 相比較于HSPA， HSPA+在系統(tǒng)架構(gòu)上將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RadioNetwork Controller,簡(jiǎn)稱RNC)的功能下放到基站節(jié)點(diǎn)B (Node B)，形成完全扁平化的無(wú)線接入網(wǎng) 絡(luò)架構(gòu)，如圖l所示。此時(shí)稱集成了完全RNC功能的Node B為Evolved HSPA Node B，或者 簡(jiǎn)稱增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B(Node B+)。 SGSN+為進(jìn)行了升級(jí)能支持HSPA+功能的SGSN(Service GPRS SupportNode，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)；GPRS :General Packet Radio System,通用分組無(wú)線系 統(tǒng))。ME+為能支持HSPA+功能的用戶終端設(shè)備。演進(jìn)的HSPA系統(tǒng)能夠使用3GPP Rel-5 和以后的空口版本，對(duì)空口的HSPA業(yè)務(wù)沒有任何修改。采用這種方案后，每個(gè)Node B+都 成為一個(gè)相當(dāng)于RNC的節(jié)點(diǎn)，具有Iu-PS接口能夠直接與PS CN(Core Network，核心網(wǎng)) 連接，Iu-PS用戶面在SGSN終結(jié)，其中如果網(wǎng)絡(luò)支持直通隧道功能，Iu-PS用戶面也可以在 GGSN(Gateway GPRS Support Node,網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))終結(jié)。演進(jìn)的HSPA Node B之間 的通信通過Iur接口執(zhí)行。Node B+具有獨(dú)立組網(wǎng)的能力，并支持完整的移動(dòng)性功能，包括 系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)切換。 由于扁平化后，用戶面數(shù)據(jù)可以不經(jīng)過RNC，直接到達(dá)GGSN，這意味著用戶平 面的加密和完整性保護(hù)功能必須前移至Node B+。目前愛立信提出的HSPA+安全密鑰 層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，根密鑰(Key,簡(jiǎn)稱K)、加密密鑰(Ciphering Key，簡(jiǎn)稱 CK)和完整性密鑰(Integrity Key，簡(jiǎn)稱IK)的定義與通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System,簡(jiǎn)稱UMTS)中完全一致。即K是存儲(chǔ)于鑒權(quán)中心 (Authentication Center,簡(jiǎn)稱AuC)禾口通用訂閱者身份模塊(Universal Subscriber Identity Module,簡(jiǎn)稱USM)中的根密鑰，CK和IK是用戶設(shè)備與HSS進(jìn)行認(rèn)證和密鑰協(xié)定 (Authentication and Key Agreement,簡(jiǎn)稱AKA)時(shí)由K計(jì)算出的加密密鑰和完整性密鑰。在UMTS中，RNC即使用CK和IK對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和完整性保護(hù)。由于HSPA+架構(gòu)中，將RNC的功能全部下放到基站Node B+，則加解密都需在Node B+處進(jìn)行，而Node B+位于不安全的環(huán)境中，安全性不是特別高。因此^ 八+引入了一個(gè)類似于演進(jìn)的通用陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network,簡(jiǎn)稱EUTRAN)的密鑰層次，即UTRAN密鑰層次(UTRAN Key Hierarchy)。在UTRAN密鑰層次結(jié)構(gòu)中，中間密鑰KASMEU是HSPA+新引入的密鑰，由CK和IK推導(dǎo)生成。進(jìn)一步地，KASMEU生成CKu和1&，其中CKu用于加密用戶面數(shù)據(jù)和控制面信令，IKu用于對(duì)控制面信令進(jìn)行完整性保護(hù)。
在WCDMA系統(tǒng)中，由于Iur接口的引入而產(chǎn)生了 SRNC(ServingRNC)/DRNC(DriftRNC)的概念。SRNC和DRNC都是對(duì)于某一個(gè)具體的UE來說的，是邏輯上的一個(gè)概念。簡(jiǎn)單的說，對(duì)于某一個(gè)UE來說，其與CN之間的連接中，直接與CN相連，并對(duì)UE的所有資源進(jìn)行控制的RNC叫該UE的SRNC ;UE與CN之間的連接中，與CN沒有連接，僅為UE提供資源的RNC叫該UE的DRNC。處于連接狀態(tài)的UE必須而且只能有一個(gè)SRNC，可以有0個(gè)或者多個(gè)DRNC。 在HSPA+中可以將Node B+視為Node B和RNC的結(jié)合。二者是一個(gè)物理實(shí)體，但是仍然是兩個(gè)不同的邏輯實(shí)體。因此本發(fā)明中支持HSPA+密鑰層次的Node B+也可以等同為UMTS中進(jìn)行了升級(jí)的RNC。為了區(qū)分，可以稱之為RNC+。 現(xiàn)有技術(shù)中，有使用隨機(jī)數(shù)或計(jì)數(shù)器值來派生KASMEU、 CKu和IKu的方法。但是隨機(jī)數(shù)和計(jì)數(shù)器值需要在網(wǎng)絡(luò)和用戶間進(jìn)行傳遞，這需要對(duì)現(xiàn)有的UMTS協(xié)議進(jìn)行修改，無(wú)疑增加了系統(tǒng)開銷，加大了復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種派生空口密鑰的方法及系統(tǒng)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，并且降低系統(tǒng)開銷。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種派生空口密鑰的方法，包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B根據(jù)中間密鑰和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。
進(jìn)一步地，上述方法還可以具有以下特點(diǎn)
所述密鑰分發(fā)消息為安全模式命令消息。
進(jìn)一步地，上述方法還可以具有以下特點(diǎn) 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將所述密鑰分發(fā)消息發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的觸發(fā)條件為所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)成功完成一次認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程后，或所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)完成所述中間密鑰更新后，或所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要改變安全設(shè)置時(shí)，或用戶退出空閑模式且建立無(wú)線資源控制連接后。
進(jìn)一步地，上述方法還可以具有以下特點(diǎn) 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)，或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心和增強(qiáng)拜訪位置寄存器。
進(jìn)一步地，上述方法還可以具有以下特點(diǎn) 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)派生出所述中間密鑰K^M皿的生成參數(shù)除了加密密鑰CK和完整性密鑰IK外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型，序列號(hào)，隱藏密鑰，用戶身份標(biāo)識(shí)。
進(jìn)一步地，上述方法還可以具有以下特點(diǎn) 所述通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合增強(qiáng) 節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)FRESH，加密算法標(biāo)識(shí)，完整性算法標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物理小區(qū) 標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼，用戶標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B標(biāo) 識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的完整性序列號(hào)參數(shù)， 通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)參數(shù)。 —種派生空口密鑰的系統(tǒng)，包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于 通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B ;所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，用于根據(jù)中間密鑰 和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可以具有以下特點(diǎn) 所述的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)；或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心 和增強(qiáng)拜訪位置寄存器。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可以具有以下特點(diǎn) 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，還用于派生所述中間密鑰K^,使用的生成參數(shù)除了加密密鑰 CK和完整性密鑰IK外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 類型，序列號(hào)，隱藏密鑰，用戶身份標(biāo)識(shí)。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可以具有以下特點(diǎn) 所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B使用的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任
意幾個(gè)的組合增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)FRESH，加密算法標(biāo)識(shí)，完整性算法標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)
節(jié)點(diǎn)B的物理小區(qū)標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼，用戶
標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B標(biāo)識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的
完整性序列號(hào)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)參數(shù)。 針對(duì)目前HSPA+安全中的空口密鑰的派生存在增加復(fù)雜度的問題。本發(fā)明提出的
空口密鑰派生方法，不需要引入其它參數(shù)，直接利用現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)即可派生空口密鑰
CKu和IKu。本發(fā)明利用現(xiàn)有參數(shù)來進(jìn)行密鑰推導(dǎo)，不僅可以解決密鑰生成的安全問題，提高
系統(tǒng)的安全性降低安全風(fēng)險(xiǎn)，還可以減少系統(tǒng)開銷，降低復(fù)雜度，提高用戶體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)商的
運(yùn)營(yíng)效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用HSPA+技術(shù)的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中HSPA+安全密鑰層次結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是具體實(shí)施例中無(wú)線通信系統(tǒng)中空口密鑰更新的信令流程示例。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例中派生空口密鑰的系統(tǒng)，包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B。
核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B 。此 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以是增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN+);或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心 (Mobile Switching Centre,簡(jiǎn)稱MSC) /拜訪位置寄存器(Visitor Location Register,
6VLR)。 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，還用于派生所述中間密鑰^，u，使用的生成參數(shù)除了加密密鑰CK和完整性密鑰IK外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(PLMNidentifier)，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型(包括電路交換CS或者分組交換PS)，序列號(hào)(SQN)，隱藏密鑰(AK)，用戶身份標(biāo)識(shí)(如MSI， MEI， TMSI)。所述序列號(hào)和隱藏密鑰均是在認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程中由用戶和歸屬用戶服務(wù)器分別生成的參數(shù)。 增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，用于根據(jù)中間密鑰^，u和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。 所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，使用的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)(FRESH)，加密算法標(biāo)識(shí)，完整性算法標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物理小區(qū)標(biāo)識(shí)(PCI)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼，用戶標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B標(biāo)識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的完整性序列號(hào)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)參數(shù)。
實(shí)施例中派生空口密鑰的方法，包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將中間密鑰^，u發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B根據(jù)中間密鑰和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算更新后的加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。 UMTS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)(FRESH)，加密算法標(biāo)識(shí)enc-alg-ID，完整性算法標(biāo)識(shí)int-alg-ID，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物理小區(qū)標(biāo)識(shí)(PCI)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)(UMTSAbsolute Radio Frequency ChannelNumber,簡(jiǎn)稱UARFCN)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼(ScramblingCode)，用戶標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B標(biāo)識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始(START)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的完整性序列號(hào)(COUNT-I)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)(RRC SN) 以下給出派生加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu的幾種示例，其中括號(hào)內(nèi)的參數(shù)排列
不分前后順序，其中的多個(gè)參數(shù)可以以"II "的形式進(jìn)行連接 CKu = F2 (K細(xì)，F(xiàn)RESH， enc-alg-ID)， 和IKu = F2 (KASMEU， FRESH， int-alg-ID); 或(CKu， IKu) = F2 (KASMEU， FRESH); 或(CKu， IKu) = F2(KASMEU， PCI， UARFCN); 或(CKu， IKu) = F2(KASMEU， PCI， UARFCN， ScramblingCode); 或CKu = F2 (KASMEU， PCI ， UARFCN， enc-alg-ID)， 和IKu = F2 (K簡(jiǎn)，PCI， UARFCN， int-alg-ID); 或CKu = F2 (KASMEU， START, enc-alg-ID)， 和IKu = F2(K簡(jiǎn)，START, int-alg-ID); 或CKu = F2 (KASMEU， COUNT—I ， enc—alg—ID)， 和IKu = F2(KASMEU， COUNT-I， int-alg-ID); 或CKu = F2 (KASMEU， RRC SN， enc—alg—ID)， 和IKu = F2(K簡(jiǎn)，RRC SN， int-alg-ID); 其中F為任意密鑰生成算法，例如可以為3GPP定義的KDF算法。
7
其中，所述的隨機(jī)數(shù)FRESH是UMTS中已經(jīng)定義的一個(gè)參數(shù)。該隨機(jī)數(shù)長(zhǎng)度為32
位。在連接建立時(shí)，由RNC(對(duì)應(yīng)到HSPA+中，即為Node B+)為每一個(gè)用戶生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)
FRESH，并通過安全模式命令消息下發(fā)給用戶。在整個(gè)連接的持續(xù)時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)和用戶使用該
隨機(jī)數(shù)計(jì)算消息驗(yàn)證碼(MAC-I)，用于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受用戶信令消息的重放攻擊。 其中，開始參數(shù)(START)是UMTS中已經(jīng)定義的一個(gè)參數(shù)，存儲(chǔ)于用戶設(shè)備(UE)和
全球用戶識(shí)別卡(Universal Subscriber Identity Module,簡(jiǎn)稱USM)中，用于管理加密
密鑰和完整性密鑰的生命周期，在一次成功的認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程之中，與新生成的密鑰
關(guān)聯(lián)的START值在ME和USIM中被初始化為0。在建立無(wú)線連接時(shí)，用戶設(shè)備通過無(wú)線鏈路
控制連接建立完成消息將開始參數(shù)的值發(fā)送至無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，在無(wú)線連接維持過程中，
用戶設(shè)備與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)則遞增開始參數(shù)值。當(dāng)START值達(dá)到規(guī)定的門限值
后，密鑰被無(wú)效掉。 完整性序列號(hào)(COUNT-I)長(zhǎng)度為32位，由4位的RRC序列號(hào)(RRCSN)和28位的 超幀號(hào)組成。超幀號(hào)在每一個(gè)RRC SN周期遞增，RRC序列號(hào)(RRC SN)在每個(gè)完整性保護(hù) 的無(wú)線鏈路控制消息中遞增。 增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物理小區(qū)標(biāo)識(shí)(PCI)和絕對(duì)頻點(diǎn)在增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的系統(tǒng)廣播消息中會(huì) 進(jìn)行廣播。增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼是用戶與網(wǎng)絡(luò)建立無(wú)線連接前從網(wǎng)絡(luò)側(cè)獲得 的。 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將密鑰分發(fā)消息發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的觸發(fā)條件為所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)成 功完成一次認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程后，或所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)完成所述中間密鑰更新后，或所述 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要改變安全設(shè)置時(shí)，或用戶退出空閑模式且建立無(wú)線資源控制連接后。核心 網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過密鑰分發(fā)消息(可以是安全模式命令消息)將所述中間密鑰^，u發(fā)送給增強(qiáng) 節(jié)點(diǎn)B。核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)；或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心/拜訪 位置寄存器。 核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)派生所述中間密鑰KASMEU的生成參數(shù)除了加密密鑰CK和完整性密鑰IK 外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(PLMN identifier)，核心網(wǎng)節(jié) 點(diǎn)類型(分組交換或者電路交換，TYPE)，序列號(hào)(SQN)，隱藏密鑰(AK)，用戶身份標(biāo)識(shí)(如 IMSI， MEI， TMSI);所述序列號(hào)和隱藏密鑰均是在認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程中由用戶和歸屬用 戶服務(wù)器分別生成的參數(shù)。 以下給出派生K^m皿的幾種示例，其中括號(hào)內(nèi)的參數(shù)排列不分前后順序，其中的多 個(gè)參數(shù)可以以"II "的形式進(jìn)行連接Kasmeu —F1(CK， IK， Type, SQN， AK);
或K八s腳=Fl(CK，IK，PLMN identifier, SQN， AK);或K八s腳=Fl(CK，IK，PLMN identifier, Type, SQN， AK);或K八s腳=Fl(CK，IK，Type,頂SI， SQN， AK);或K八s腳=Fl(CK，IK，PLMN identifier, Type, MSI， SQN， AK)或K八s腳=Fl(CK，IK，PLMN identifier, SQN， AK);或K八s腳=Fl(CK，IK，PLMN identifier, SQN);或K八s腳=Fl(CK，IK，P腦identifier, AK);或Kasmeu=Fl(CK，IK，SQN，AK);
或KASMEU = Fl (CK， IK， TYPE, AK); 其中Fl為任意密鑰生成算法，例如可以為3GPP定義的KDF算法。
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例 本實(shí)施例說明了用戶設(shè)備和基站通過安全模式命令流程分發(fā)空口密鑰的一種示例，如圖3所示。HSPA+的加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu在NodeB+處生成。此時(shí)，SGSN+或MSC/VLR+需要將KASMEU在安全模式命令消息中發(fā)送給NodeB+。步驟說明如下
步驟301， SGSN+或MSC/VLR+確定允許的加密算法集和完整性算法集，根據(jù)從HSS處接收到的加密密鑰CK和完整性密鑰IK計(jì)算KASMEU。
KASMEU的計(jì)算方法與實(shí)施例中相同，此處不再贅述。 對(duì)于由用戶設(shè)備空閑模式移動(dòng)性觸發(fā)的安全模式命令流程，該步驟可選。若SGSN+
或MSC/VLR+處還存儲(chǔ)有有效的KASMEU，則可以直接使用該KASMEU，而不用重新計(jì)算。 步驟302， SGSN+或1^0/￥1^+向NodeB+發(fā)送安全模式命令消息，該消息攜帶KASMEU，
還可以攜帶以下參數(shù)之一或其任意組合用戶設(shè)備安全能力，密鑰集標(biāo)識(shí)，選擇的完整性算
法集和/或加密算法集。 步驟303， NodeB+接收到安全模式命令消息后，生成刷新隨機(jī)數(shù)FRESH，從完整性算法集和/或加密算法集中選擇完整性和/或加密算法。NodeB+根據(jù)KASMEU并使用所述參數(shù)計(jì)算HSPA+的完整性密鑰IKu和/或加密密鑰CKu。 IKu和/或加密密鑰CKu的計(jì)算方法與實(shí)施例中相同，此處不再贅述。
步驟304， NodeB+向用戶設(shè)備發(fā)送安全模式命令消息。 該消息攜帶用IKu計(jì)算的消息驗(yàn)證碼(MAC-I)，并攜帶以下參數(shù)之一或其任意組合用戶設(shè)備安全能力，密鑰集標(biāo)識(shí)，選擇的完整性算法和/或加密算法，隨機(jī)數(shù)FRESH。
步驟305，用戶設(shè)備收到安全模式命令消息后，存儲(chǔ)加密算法和完整性算法，根據(jù)AKA過程生成的加密密鑰CK和完整性密鑰IK計(jì)算KASMEU(該過程也可發(fā)生于收到安全模式命令消息之前)，根據(jù)KASMEU計(jì)算HSPA+的加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。對(duì)所述參數(shù)的使用和完整性密鑰IKu和/或加密密鑰CKu的生成實(shí)施例中相同。此時(shí)，用戶設(shè)備和NodeB+共享相同的完整性密鑰IKu和/或加密密鑰CKu，可以使用所屬密鑰對(duì)雙方之間的通信進(jìn)行保護(hù)。 對(duì)于由用戶設(shè)備空閑模式移動(dòng)性觸發(fā)的安全模式命令流程，若用戶設(shè)備處還存儲(chǔ)有有效的K
ASMEU，
則可以直接使用該K
ASMEU 而不用重新計(jì)算。
步驟306，用戶設(shè)備用IKu驗(yàn)證接收到的安全模式命令消息。 步驟307，如果安全模式命令消息驗(yàn)證成功，則用戶設(shè)備向NodeB+發(fā)送安全模式完成消息。該消息攜帶用IKu計(jì)算的消息驗(yàn)證碼(MAC-I)，或者同時(shí)用CKu對(duì)該消息進(jìn)行加密。 步驟308， NodeB+用驗(yàn)證接收到的安全模式完成消息，或者先用CKu對(duì)該消息進(jìn)行解密，再用IKu對(duì)接收到的安全模式完成消息進(jìn)行驗(yàn)證。 步驟309，如果安全模式完成消息驗(yàn)證成功，則NodeB+向SGSN+或MSC/VLR+發(fā)送安全模式完成消息。該消息攜帶參數(shù)選擇的完整性算法和/或加密算法。
步驟310，此后用戶設(shè)備和NodeB+即可以開始加解密操作。 本發(fā)明利用現(xiàn)有參數(shù)來進(jìn)行密鑰推導(dǎo)，不僅可以解決密鑰生成的安全問題，提高系統(tǒng)的安全性降低安全風(fēng)險(xiǎn)，還可以減少系統(tǒng)開銷，降低復(fù)雜度，提高用戶體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)效率。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已。本發(fā)明方案并不限于HSPA+系統(tǒng)，可以將它的相關(guān)模式應(yīng)用于其它無(wú)線通信系統(tǒng)中。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種派生空口密鑰的方法，其特征在于，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B根據(jù)中間密鑰和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKU和完整性密鑰IKU。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于， 所述密鑰分發(fā)消息為安全模式命令消息。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將所述密鑰分發(fā)消息發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的觸發(fā)條件為所述核心網(wǎng)節(jié) 點(diǎn)成功完成一次認(rèn)證和密鑰協(xié)定過程后，或所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)完成所述中間密鑰更新后，或 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要改變安全設(shè)置時(shí)，或用戶退出空閑模式且建立無(wú)線資源控制連接后。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)，或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心和增強(qiáng) 拜訪位置寄存器。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)派生出所述中間密鑰Kn皿的生成參數(shù)除了加密密鑰CK和完整性密鑰 IK外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型，序列號(hào)，隱藏密鑰，用戶身份標(biāo)識(shí)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合 增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)FRESH，加密算法標(biāo)識(shí)，完整性算法標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物 理小區(qū)標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼，用戶標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié) 點(diǎn)B標(biāo)識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的完整性序列 號(hào)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)參數(shù)。
7. —種派生空口密鑰的系統(tǒng)，包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，其特征在于， 所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，用于通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B ; 所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，用于根據(jù)中間密鑰和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKu和完整性密鑰IKu。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為增強(qiáng)服務(wù)通用分組無(wú)線系統(tǒng)支持節(jié)點(diǎn)；或增強(qiáng)移動(dòng)交換中心和增 強(qiáng)拜訪位置寄存器。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，還用于派生所述中間密鑰^，u，使用的生成參數(shù)除了加密密鑰CK和 完整性密鑰IK外還包括以下參數(shù)之一或任意幾個(gè)的組合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型，序列號(hào)，隱藏密鑰，用戶身份標(biāo)識(shí)。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B使用的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)包括以下參數(shù)之一或任意幾 個(gè)的組合增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B生成的刷新隨機(jī)數(shù)FRESH，加密算法標(biāo)識(shí)，完整性算法標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的物 理小區(qū)標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B的絕對(duì)頻點(diǎn)，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B為用戶設(shè)備分配的擾碼，用戶標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)節(jié) 點(diǎn)B標(biāo)識(shí)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的開始參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的完整性序列號(hào)參數(shù)，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中定義的無(wú)線鏈路控制序列號(hào)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種派生空口密鑰的方法及系統(tǒng)，此方法包括核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過密鑰分發(fā)消息將中間密鑰KASMEU發(fā)送給增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)B根據(jù)中間密鑰和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有參數(shù)計(jì)算加密密鑰CKU和完整性密鑰IKU。針對(duì)目前HSPA+安全中的空口密鑰的派生存在增加復(fù)雜度的問題。本發(fā)明提出的空口密鑰派生方法，不需要引入其它參數(shù)，直接利用現(xiàn)有UMTS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)即可派生空口密鑰CKU和IKU。本發(fā)明利用現(xiàn)有參數(shù)來進(jìn)行密鑰推導(dǎo)，不僅可以解決密鑰生成的安全問題，提高系統(tǒng)的安全性降低安全風(fēng)險(xiǎn)，還可以減少系統(tǒng)開銷，降低復(fù)雜度，提高用戶體驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)效率。
文檔編號(hào)H04W12/04GK101742500SQ201010001080
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者馮成燕, 甘露 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司