本發(fā)明涉及安全通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種LTE系統(tǒng)安全通信方法及基于該方法的專用網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

LTE(Long Term Evolution，長期演進(jìn))是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃)組織制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng))技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，于2004年12月在3GPP多倫多會議上正式立項并啟動。LTE系統(tǒng)引入了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)和MIMO(Multi-Input&Multi-Output，多輸入多輸出)等關(guān)鍵技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，并支持多種帶寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化簡單化，減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和系統(tǒng)復(fù)雜度，從而減小了系統(tǒng)時延，也降低了網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)成本。

LTE系統(tǒng)包含兩種網(wǎng)元，即EPC(Evolved Packet Core，演進(jìn)分組核心網(wǎng))和eNode B(Evolved Node B，演進(jìn)接點B)。其中，EPC負(fù)責(zé)核心網(wǎng)部分，eNode B負(fù)責(zé)接入網(wǎng)部分。根據(jù)一般習(xí)慣，也可以將EPC稱作核心網(wǎng)，將eNode B稱作基站，而將接入LTE系統(tǒng)的用戶設(shè)備(User Equipment，UE)稱作終端。

LTE系統(tǒng)的安全性在設(shè)計時考慮的是民用需求，具體來說，用戶設(shè)備開機(jī)后首先進(jìn)行小區(qū)選擇，然后接收系統(tǒng)信息并開始附著，這期間基站作為中轉(zhuǎn)設(shè)施主要是作為用戶設(shè)備與核心網(wǎng)之間的通信管道，并不起到對用戶設(shè)備進(jìn)行鑒權(quán)的作用。此時，如果用戶設(shè)備為偽造的非法終端，則其只需要提供正確的SIM卡信息即可接入LTE核心網(wǎng)，而核心網(wǎng)只鑒定SIM卡的IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，國際移動用戶識別碼)信息，這就使核心網(wǎng)的安全鑒定存在被暴力破解的可能，因此現(xiàn)有技術(shù)中LTE系統(tǒng)的安全性較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種LTE系統(tǒng)安全通信方法及基于該方法的專用網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明可以提前對終端進(jìn)行安全驗證，為核心網(wǎng)屏蔽非法終端，從而提高LTE系統(tǒng)無線通信的安全性水平。

基于上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種LTE系統(tǒng)安全通信方法，該方法應(yīng)用于LTE系統(tǒng)的基站上，其包含以下步驟：

與終端建立無線資源控制連接；

接收終端發(fā)來的連網(wǎng)請求信息；

對終端進(jìn)行安全驗證；

若安全驗證通過，則將終端的連網(wǎng)請求信息發(fā)送給核心網(wǎng)，并在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道；若安全驗證未通過，則拒絕將終端的連網(wǎng)請求信息發(fā)送給核心網(wǎng)。

具體地，上述安全驗證的方式可以為：

獲取終端的終端能力信息；

將終端能力信息與預(yù)設(shè)的安全信息進(jìn)行匹配，若匹配成功則安全驗證通過。

具體地，上述與終端建立無線資源控制連接的步驟可以包括以下分步驟：

接收終端發(fā)出的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列；

對隨機(jī)接入前導(dǎo)序列做出響應(yīng)；

接收終端的無線資源控制連接請求；

對終端進(jìn)行無線資源控制連接設(shè)置。

具體地，上述在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道的方式可以為：

作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)協(xié)助完成核心網(wǎng)對終端的鑒權(quán)；

接收核心網(wǎng)發(fā)來的初始環(huán)境設(shè)置請求；

向核心網(wǎng)發(fā)送終端能力信息指示消息；

與終端建立安全通信渠道；

重新配置與終端之間的無線資源控制連接；

向核心網(wǎng)發(fā)送初始環(huán)境建立響應(yīng)。

具體地，上述在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道之后還包括：

監(jiān)測終端的狀態(tài)，若檢測到終端停止活動，則向核心網(wǎng)發(fā)送終端環(huán)境釋放請求。

具體地，連網(wǎng)請求信息可以包括附著請求和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)連接請求。

具體地，上述安全信息可以包含預(yù)先設(shè)定的合法終端的終端能力信息。

具體地，上述安全信息可以以配置文件的形式存儲于基站中。

一種基于LTE系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)，其包括LTE系統(tǒng)和作為終端接入LTE系統(tǒng)的專用設(shè)備，其中LTE系統(tǒng)包括LTE核心網(wǎng)和LTE基站，而LTE基站包含：

終端通信模塊，用于與專用設(shè)備通信；

核心網(wǎng)通信模塊，用于與核心網(wǎng)通信；

判定模塊，用于判定專用設(shè)備的合法性，還用于為核心網(wǎng)屏蔽來自于非法終端的連網(wǎng)請求信息；

控制模塊，用于建立并維護(hù)專用設(shè)備與核心網(wǎng)之間的通信管道。

具體地，判定模塊可以包含記錄有所有合法專用設(shè)備的終端能力信息的安全文件。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的LTE系統(tǒng)安全通信方法及基于LTE系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)的LTE基站上加設(shè)了安全驗證環(huán)節(jié)，從而提高了整個LTE系統(tǒng)的安全性，避免了非法終端對核心網(wǎng)的沖擊和暴力破解，使得基于LTE系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)成為可能，擴(kuò)展了LTE系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。并且，本發(fā)明對LTE系統(tǒng)的改進(jìn)集中在基站上，這就保證了本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的兼容性，降低了本發(fā)明的實現(xiàn)成本和難度，并且使得對安全文件的維護(hù)和更新變得非常方便，因而安全規(guī)則可以更加靈活?？傊?，本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)中的LTE系統(tǒng)的安全性做出了重要改進(jìn)，具有良好的應(yīng)用前景和可觀的社會效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖3為圖2中基站的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明提供了一種LTE系統(tǒng)安全通信方法，該方法應(yīng)用于LTE系統(tǒng)的基站上，其包含以下步驟：

與終端建立無線資源控制連接(Radio Resource Control Connection，RRC Connection)；

接收終端發(fā)來的連網(wǎng)請求信息；

對終端進(jìn)行安全驗證；

若安全驗證通過，則將終端的連網(wǎng)請求信息發(fā)送給核心網(wǎng)，并在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道；若安全驗證未通過，則拒絕將終端的連網(wǎng)請求信息發(fā)送給核心網(wǎng)。

具體地，上述安全驗證的方式可以為：

獲取終端的終端能力信息(User Equipment Capability Information，UE Capability Information)；

將終端能力信息與預(yù)設(shè)的安全信息進(jìn)行匹配，若匹配成功則安全驗證通過。

具體地，上述與終端建立無線資源控制連接的步驟可以包括以下分步驟：

接收終端發(fā)出的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列(Random Access Preamble)；

對隨機(jī)接入前導(dǎo)序列做出響應(yīng)；

接收終端的無線資源控制連接請求；

對終端進(jìn)行無線資源控制連接設(shè)置。

具體地，上述在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道的方式可以為：

作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)協(xié)助完成核心網(wǎng)對終端的鑒權(quán)，所謂“鑒權(quán)”即核心網(wǎng)對終端的IMSI信息進(jìn)行鑒定；

接收核心網(wǎng)發(fā)來的初始環(huán)境設(shè)置請求(Initial Context Setup Request)；

向核心網(wǎng)發(fā)送終端能力信息指示消息(User Equipment Capability Information Indication，UE Capability Info Indication)；

與終端建立安全通信渠道，即設(shè)置安全模式(Security Mode)；

重新配置與終端之間的無線資源控制連接；

向核心網(wǎng)發(fā)送初始環(huán)境建立響應(yīng)(Initial Context Setup Response)。

具體地，上述在終端與核心網(wǎng)之間建立數(shù)據(jù)通道之后還包括：

監(jiān)測終端的狀態(tài)，若檢測到終端停止活動，則向核心網(wǎng)發(fā)送終端環(huán)境釋放請求(User Equipment Context Release Request，UE Context Release Request)。

具體地，連網(wǎng)請求信息可以包括附著請求(Attach Request)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(Public Data Network，PDN)連接請求。

具體地，上述安全信息可以包含預(yù)先設(shè)定的合法終端的終端能力信息。

具體地，上述安全信息可以以配置文件的形式存儲于基站中。

本發(fā)明還提供了一種基于LTE系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)，其包括LTE系統(tǒng)和作為終端接入LTE系統(tǒng)的專用設(shè)備，其中LTE系統(tǒng)包括LTE核心網(wǎng)和LTE基站，而LTE基站包含：

終端通信模塊，用于與專用設(shè)備通信；

核心網(wǎng)通信模塊，用于與核心網(wǎng)通信；

判定模塊，用于判定專用設(shè)備的合法性，還用于為核心網(wǎng)屏蔽來自于非法終端的連網(wǎng)請求信息；

控制模塊，用于建立并維護(hù)專用設(shè)備與核心網(wǎng)之間的通信管道。

具體地，判定模塊可以包含記錄有所有合法專用設(shè)備的終端能力信息的安全文件。

作為一個實施例，如圖1所示，該LTE系統(tǒng)安全通信方法主要包含如下步驟：

步驟101，接收終端發(fā)出的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列；

步驟102，對終端做出響應(yīng)；

步驟103，接收終端發(fā)出的無線資源控制連接請求；

步驟104，向終端返回RRC連接設(shè)置；

步驟105，終端方面RRC連接設(shè)置完成，基站接收終端發(fā)來的附著請求和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)連接請求；

步驟106～107，通過要求并讀取終端的終端能力信息對終端的安全性進(jìn)行驗證，驗證的具體方式是向終端請求其終端能力信息，將終端能力信息與預(yù)存在基站配置文件中的安全信息進(jìn)行匹配，若匹配成功即表示該終端為基站的備案終端，則安全驗證通過，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟；否則拒絕對該終端進(jìn)行響應(yīng)，同時也不將該終端的任何信息傳送給核心網(wǎng)，從而達(dá)到為核心網(wǎng)屏蔽不安全終端的目的；

步驟108，將終端的附著請求和PDN連接請求傳遞給核心網(wǎng)；

步驟109，在終端和核心網(wǎng)之間完成核心網(wǎng)對終端的鑒權(quán)；

步驟110，接收核心網(wǎng)的初始環(huán)境設(shè)置請求，該請求中包含核心網(wǎng)發(fā)出的激活默認(rèn)承載環(huán)境請求(Activate Default Evolved Packet System Bearer Context Request，Activate Default EPS Bearer Context Request)，此時核心網(wǎng)已接受了終端的附著請求；

步驟111，將終端能力信息指示消息發(fā)送給核心網(wǎng)；

步驟112，與終端建立安全通信渠道；

步驟113，與終端完成RRC連接的重新配置；

步驟114，向核心網(wǎng)反饋初始環(huán)境設(shè)置響應(yīng)；

步驟115，完成終端到核心網(wǎng)的附著和默認(rèn)承載，建立數(shù)據(jù)通道；

步驟116，維護(hù)終端與核心網(wǎng)之間的上下行數(shù)據(jù)通道；

步驟117，判斷終端是否停止活動，若是則釋放終端環(huán)境(UE Context)，否則繼續(xù)維護(hù)數(shù)據(jù)通道。

對于上述方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，一個完整的LTE通信過程從終端的開機(jī)開始通常包含小區(qū)選擇、隨機(jī)接入、附著、建立默認(rèn)承載等等過程，其中附著和承載是終端接入核心網(wǎng)的實質(zhì)性過程。本實施例是整個LTE通信過程中應(yīng)用于基站的通信方法，其中，步驟101～102是終端隨機(jī)接入基站的過程，步驟103～105是在終端和基站之間建立RRC連接，步驟106～107是本發(fā)明所提出的安全驗證過程，步驟108～115是建立附著和默認(rèn)承載的過程，至此，終端到基站的RRC通道和基站到核心網(wǎng)的NAS(Non-Access Stratum，非接入層)傳輸通道均已建立，也就是說終端到核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)通道建立完成。

可以看到，該方法中基站起到了一種安全屏障的作用，它優(yōu)先對終端的終端能力信息進(jìn)行安全驗證，從而避免非法終端的任何信息傳入核心網(wǎng)中，大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)的安全性。并且，將安全信息存儲在基站上也有利于實現(xiàn)對安全信息的維護(hù)和更新，使得安全規(guī)則可以更加靈活。

作為基于LTE系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)的一個實施例，如圖2和圖3所示，其包含核心網(wǎng)201、基站202和專用設(shè)備203，其中基站202包含終端通信模塊301、核心網(wǎng)通信模塊302、判定模塊303和控制模塊304，判定模塊303中存儲有記載著專用設(shè)備203的能力信息的安全文件313。

該專用網(wǎng)絡(luò)安全性高，其建構(gòu)于現(xiàn)有的LTE系統(tǒng)之上，因此具有成本低廉、易于實現(xiàn)的特點。在實際使用中，只要在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置載有安全文件的基站，或在現(xiàn)有基站中加載安全文件并增設(shè)安全判定過程，就可以快速實現(xiàn)本實施例的專用網(wǎng)絡(luò)。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細(xì)節(jié)中提供。

另外，為簡化說明和討論，并且為了不會使本發(fā)明難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(IC)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本發(fā)明難以理解，并且這也考慮了以下事實，即關(guān)于這些框圖裝置的實施方式的細(xì)節(jié)是高度取決于將要實施本發(fā)明的平臺的(即，這些細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細(xì)節(jié)(例如，電路)以描述本發(fā)明的示例性實施例的情況下，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下或者這些具體細(xì)節(jié)有變化的情況下實施本發(fā)明。因此，這些描述應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。

盡管已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(gòu)(例如，動態(tài)RAM(DRAM))可以使用所討論的實施例。

本發(fā)明的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、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)。