[发明专利]用于传递密钥信息的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于传递密钥信息的方法和设备，并且具体地但尽 管不是必要的还涉及一种用于传递应用相关的密钥信息的方法及设 备。本发明具体地但尽管不是必要的适用于在通信系统中密钥信息的 分配，该通信系统包括方便用户设备无线接入的通用移动通信系统网 络。

背景技术

第三代伙伴计划(3GPP)作为一个协作协议而成立，召集了若干标 准机构，目的是标准化全球适用的技术规范，用于基于演进的GSM核 心网络和无线接入技术通用陆地无线接入(UTRA)的第三代移动系统。

3GPP已经规定了称为认证和密钥协商(AKA)的协议，用于在通用移 动电信系统(UMTS)网络中执行认证和会话密钥分配。UMTS AKA在3GPP TS.33.102中进行规定并且是基于挑战-响应的机制，该机制使用了对 称加密技术。AKA通常运行在UMTS服务识别模块(USIM)中，该模块 位于智能卡类似设备上(以下称作通用集成电路卡或UICC)，该设备 还提供了共享密钥的禁篡改存储。AKA在用户设备(UE-其中UE是指移 动台(MS)和USIM的结合体)向它的归属网络进行登记和重新登记时 运行。AKA可应用于2G网络(即GSM)，在这种情况下，UICC将被提 供有USIM和用户识别模块(SIM)应用。此外，有可能下一代体系结 构(包括目前正在标准化的长期演进体系结构)将使用AKA或基于AKA 的安全协议。

UMTS AKA的主要目标之一是提供保护用户设备(UE)和执行点(EP) 之间的链路上的数据，其中接入政策在UMTS接入网络中实施。在电路 交换连接例如语音呼叫的情况中，这个EP将在无线网络控制器(RNC) 内，并且在分组交换连接的情况中，它将在服务网关支持节点(SGSN) 内。在GSM网络的情况下，EP将在基站收发站(BTS)中。在LTE网络 中，EP可以例如在用户层面实体(UPE)中，对于单个连接来说可能存 在多个EP。通过向接入网络传递密钥材料，AKA达到适当的安全水平， 该密钥材料是使用在UE上的USIM和归属位置寄存器(HLR)/认证中 心(AuC)之间的共享密钥K生成的。使用IP多媒体子系统功能性增 强的HLR/AUC被称作归属用户服务器(HSS)。

考虑分组交换接入网络，与AKA相关联的信令如图1中所示，其中 该过程由UE(US IM和ME的结合体)发起，UE向接入网络中的SGSN发 送附连请求(attach request)。SGSN然后从UE的归属网络中的HSS 请求认证矢量(AV)，归属网络进而又从认证中心(AuC)请求AV。虽 然图1仅示出了分组交换域，但是应当理解所访问的位置寄存器(VLR) 将执行对应电路交换域中的SGSN功能的功能。其中在下面的讨论中称 作“SGSN”，应当理解VLR将在电路交换域中提供相当的功能性。

两个密钥产生于UMTS AKA运行，即密码本(CK)和完整密钥(IK)。 CK和IK在HSS上在HSS和UE的USIM之间共享的秘密的基础上产生， 以及随机值RAND。通过应用适当的函数到共享秘密和随机值，HSS也 产生预期的结果XRES。密钥，连同RAND值、XRES和认证令牌(AUTN) 一起，由HSS发送到SGSN。SGSN转发RAND和AUTN值到UE，在UE中 它们被传递到USIM。SGSN还传送密钥CK和IK到SGSN中的执行功能。 USIM认证HSS，并且因此使用AUTN值验证归属网络和EP之间的真实 关系。USIM还使用RAND值和共享的秘密产生密钥CK和IK。在密钥CK 和IK的基础上，可以在SGSN内的EP和UE之间建立安全隧道。这保 护了在接入网络尤其是空中接口上的通信。USIM还使用共享的秘密和 RAND值产生结果RES，并将它返回到SGSN。SGSN比较RES与XRES，如 果两者一致，则允许业务量流经安全隧道。

提供特定应用(即服务)给UE，往往会要求该UE向应用服务器认证 并且要求在UE和应用服务器之间建立安全通道，通过安全通道可以进 行业务或者应用程序的传递。例如，我们可能想到移动TV业务的传递， 其中媒体应当仅被传递到已经订阅(并且支付)该业务的用户。