[发明专利]机器对机器的通信系统中基于组的认证方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器对机器的通信系统中的认证技术，尤其涉及一种机器对机器(M2M，Machine-to-Machine)的通信系统中基于组的认证方法及系统。

背景技术

在现有的第二代(2G，2nd Generation)和第三代(3G，3rd Generation)移动网络中，只有具有有效国际移动用户识别码(IMSI，International MobileSubscriber Identification Number)的用户才有权得到服务。

鉴权，即识别有效国际移动用户识别码IMSI号码的过程。这是移动网络安全性管理的一部分，用来实现移动网络的保密性、数据完整性。下面简述一下通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)的认证和密钥协商机制(AKA，Authentication and Key Agreement)认证过程。在演进分组系统(EPS，Evolved Packet System)中EPS-AKA与UMTS-AKA本质上没有区别。具体的认证过程包括以下几个步骤：

(1)生成鉴权五元组：终端向归属位置寄存器(HLR，Home LocationRegister)/鉴权中心(AuC，The Authentication Centre)发出接入请求。从收到鉴权数据请求组后，VLR/SGSN生成相应的鉴权向量，每个向量由下列5个元素组成：随机数字RAND、期望响应XRES、密钥CK、完整性密钥IK和鉴权令牌AUTN。

(2)将鉴权五元组发送到请求的VLR/SGSN。

(3)从得到的多个五元组中选择一个，发送RAND(i)、AUTN(i)到用户。

(4)全球用户身份模块(USIM，Universal Subscriber Identity Module)卡检查AUTN(i)可否接受，例如AUTN(i)是由有效的鉴权令牌组成。

(5)终端接收到认证请求后，首先计算消息认证码XMAC，并与认证令牌AUTN中的消息认证码MAC比较，如果不同，则向SGSN/VLR发出拒绝认证消息，并放弃认证过程。同时移动台(MS，Mobile Station)验证接收到的序列号SQN是否在有效的范围内，若不在有效的范围内，MS则向SGSN/VLR发送同步失败消息，放弃认证过程。

(6)当以上验证通过以后，才产生响应RES(i)，并发送到VLR/SGSN；由VLR/SGSN比较RES(i)和XRES(i)。USIM卡同时计算CK和IK，用于在空中接口加密和完整性保护。

但是，现有移动网络优化都是基于人对人(human-to-human)而设计的，而对于machine-to-machine、机器对人(machine-to-human)、或人对机器(human-to-machine)的应用并非最佳。

随着M2M技术的日趋发展和成熟，M2M用途的多元化，M2M终端的数量将会出现爆炸性的增长，据估计，M2M的终端数将达到手持终端数量的两个数量级，如果每个M2M终端独立跟网络鉴权和传送数据，用户签约数据库/鉴权中心即HSS或HLR将为每个接入的机器类型通信MTC(Machine TypeCommunication)设备生成相应的鉴权向量并发送给接入安全管理实体，对现有的网络压力将会非常大，从而对M2M服务的服务质量和用户体验造成很大影响。

当有许多MTC设备被部署为属于同一个MTC用户的MTC设备组，或当所有在同一个地点的MTC设备被分在一个组时，对于组中所有MTC设备的认证代价也是很高的，但也常常是不必要的。没有对组进行优化时，每一个MTC设备都必须单独地被认证，这样，由于系统中认证所需的信令负荷会随着认证被单独执行而增加，甚至可能造成网络拥塞。

由于当前的第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)的网络认证技术难以满足今后数量越来越庞大的MTC设备。所以需要一种优化的MTC设备的鉴权机制来大幅减少所需要的信令数量，尤其是降低核心网的压力。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种机器对机器的通信系统中基于组的认证方法及系统，提高MTC设备认证的效率，能够大幅减少现有网络中的信令数量，同时减轻现有网络的认证负荷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：