[发明专利]在基于基础结构的无线多跳网络中的安全认证和密钥管理

说明书

技术领域

本发明一般地涉及无线通信，并且更具体地涉及在基于基础结构 的无线多跳网络中的安全认证和密钥管理。

背景技术

基于基础结构的无线网络通常包括具有固定和有线的网关的通信 网络。许多基于基础结构的无线网络使用移动单元或者主机，所述移 动单元或者主机与耦接到有线网络的固定基站通信。所述移动单元可 以在其通过无线链路与基站通信的同时在地理上移动。当移动单元移 出一个基站的范围时，它可以连接或者“切换”到新的基站，并且开 始通过所述新的基站与所述有线网络通信。

与基于基础结构的无线网络(诸如蜂窝网络或者卫星网络)相比 较，自组织(ad hoc)网络是可以在没有任何固定基础结构的情况下工 作的自行形成的网络，并且在一些情况下，所述自组织网络完全由移 动节点形成。自组织网络通常包括多个地理上分布的、可能移动的单 元，所述多个地理上分布的、可能移动的单元有时被称为“节点”， 它们通过一个或多个链路(例如，射频通信信道)而彼此无线地连接。 所述节点可以通过无线媒体在没有基于基础结构的或者有线的网络的 支持的情况下彼此通信。

随着无线通信网络变得更为普遍，安全对于通信网络提供商和终 端用户双方而言继续成为主要的关注问题。当使用移动无线网络时， 这一点最明显，在所述移动无线网络中，安全环境可以提供最大的挑 战，因为许多节点可以很容易地接收和操纵数据。在无线网络中使用 的无线链路将穿越所述网络的信令和数据暴露于窃听者和/或将要成为 的黑客。在多跳无线网络中，这要求在网状装置中的每个链路具有通 过多跳认证和密钥管理处理而建立的唯一安全关联。于是，可以利用 所建立的安全关联来保护在链路上的空中的帧。

附图说明

在附图中，在全部单独的视图中，相同的附图标号表示相同或者 功能上类似的元件，并且所述附图与下面的详细说明一起被包含在说 明书中并且形成说明书的一部分，用于进一步图示各种实施例，并且 解释所有根据本发明的各种原理和优点。

图1图示了根据本发明的一些实施例的示例性的基于基础结构的 多跳无线网络。

图2图示了根据本发明的一些实施例的示例性消息格式。

图3是图示根据本发明的一些实施例的密钥分发和角色授权处理 的流程图。

图4图示了根据本发明的一些实施例的认证过程。

图5是图示根据本发明的一些实施例的在图1的网络的各种元件之 间交换的认证消息的消息流图。

图6图示了根据本发明的一些实施例的图5的消息交换的更多细 节。

技术人员将理解，为了简单和清楚而图示附图中的元件，并且在 附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可 能相对于其他元件被放大，以有助于改善对于本发明的实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应当观察到，所述实施例 主要存在于与安全认证和密钥管理相关的方法步骤和设备部件的组合 中。因此，已经在适当的位置通过在附图中的常规的符号表示了所述 设备部件和方法步骤，所述常规符号仅仅示出了与理解本发明的实施 例相关的那些具体细节，以便不将本公开与受益于在此的描述的本领 域中的技术人员容易显而易见的细节混淆。

在本文中，诸如第一和第二、上和下等的关系术语可以唯一用于 将一个实体或者行为与另一个实体或者行为相区别，而不一定要求或 者暗示在这样的实体或者行为之间的任何实际的这样的关系或者顺 序。术语“包括”或者其任何变化形式旨在涵盖非独占性包括，以便 包括一列元素的处理、方法、制品或者设备不仅仅包括那些元素，而 且可以包括未明确地列出或者这样的处理、方法、制品或者设备固有 的其他元素。由“包括”开始的元素没有更多的限制地不排除在包括 所述元素的处理、方法、制品或者设备中存在另外的相同的元素。