[发明专利]一种面向蜂窝基站的去中心化可信接入方法

说明书

本申请属于通信领域，具体涉及一种面向蜂窝基站的去中心化可信接入方法；所述方法包括向区块链网络上传注册信息，以将蜂窝基站作为成员加入所述区块链网络中；向区块链网络上传主信息块，接收来自所述区块链网络的区块标识信息；广播所述主信息块和所述区块标识信息至覆盖范围内的蜂窝用户；接收来自蜂窝用户的接入请求，响应于所述接入请求，基于随机接入过程与发出所述接入请求的所述蜂窝用户上行同步；本申请基于区块链网络所具备的去中心化防篡改特性，设计了系统信息安全保护方案，克服了现有非密广播安全隐患和集中式加密方案的单点故障风险，降低了篡改的威胁，提升了系统安全性能，并使蜂窝用户能够在初始接入阶段即可验证系统的可靠性。

技术领域

本申请属于通信领域，具体涉及一种面向蜂窝基站的去中心化可信接入方法。

背景技术

在5G移动网络通信的众多攻击行为中，伪基站攻击是一种典型的攻击方式。攻击者常伪装成合法运营商的基站，依据相关协议向附近的目标移动设备发送信令或吸引用户被迫接入基站，从而达到网络诈骗、隐私信息获取等目的。

此外，通过网络双向认证鉴权以及5G对用户永久标识符(SubscriptionPermanent Identifier,SUPI)加密等方法虽能在一定程度上降低伪基站影响。但是，在完成双向认证及安全模式加密步骤之前，用户与蜂窝基站之间的传输信息却是直接暴露在无线环境中。尤其是作为用户接入基站的基本信息，即系统信息的非密广播是一个重要的问题。

3GPP在TR 33.809中针对现存的系统信息非加密广播的问题，提出了几种基于加密算法的解决方案，包括基于数字签名、基于证书、基于身份的解决方案。以上三种方案如下问题：

1、对于基于数字签名的加密方案，面对现今兴起的多方治理和去中心化的无线网络(例如：物联网、边缘计算、工业互联网)，密钥管理缺乏统一的信任传递，即不同供应商之间的密钥管理存在互不信任问题。

2、对于基于证书的加密方案，由于根证书在生产阶段写入用户终端生产，运营商无法及时更新和收回老旧根证书。

3、对于基于身份的加密方案，用户终端必须首先相信一个授权的第三方，该第三方作用是产生和管理用户密钥，而当该第三方失效时，系统信息加密存在单点故障风险。

作为一场数据记录系统的革命，区块链在金融和工业领域显示出了巨大的潜力，这启发我们探索区块链在系统信息安全保护领域的可用性。区块链基于其去中心化、防篡改性和可扩展性的优势，可为系统信息提供一种新的分布式安全保护方法。基于区块链的系统信息保护方案无需任何授权的第三方的帮助，但仍然具有密码学的功能和优势，可有效解决上述基于密码学的集中式管理方案面临的困境。然而，虽然众多研究者致力于探索区块链网络在无线接入网中应用模式，但是大多集中于资源分配与多方协作，仍缺乏在面向系统信息安全性保护领域的区块链与无线接入流程匹配机制，以及面向基于区块链的系统信息安全保护能效提升分析方案。

发明内容

针对现阶段5G R16版本系统信息的非密广播带来的伪基站攻击威胁，以及基于中心化加密等安全保护模式存在的单点故障风险与依赖于核心网辅助验证的性能限制，本申请旨在利用区块链技术的分布式、去中心化、全网共识与防篡改特性，设计基于区块链的去中心化安全接入机制，提供一种面向蜂窝基站的去中心化可信接入方法，以实现以下目的：

1.在去中心化信任缺乏环境下利用全网共识保障基站广播的系统信息真实有效、不被篡改，提升系统信息安全性；

2.使得蜂窝用户对伪基站捕获系统信息进而实现篡改、重放等攻击具备抵抗能力；

3.使得蜂窝用户在初始接入阶段验证系统信息真实性、可靠性与新鲜性，摆脱核心网辅助验证依赖。

基于如上技术目的，在本申请的第一方面，本申请提供了一种面向蜂窝基站的去中心化可信接入方法，其应用于蜂窝基站，所述方法包括：