[发明专利]空口密钥处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及空口密钥处理方法及系统。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP)在版本(Release)7中采用了正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，简称为OFDM)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO)技术完成高速下行链路分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称为HSDPA)和高速上行链路分组接入(High Speed Uplink PacketAccess，简称为HSUPA)的未来演进道路HSPA+。HSPA+是3GPPHSPA(包括HSDPA和HSUPA)的增强技术，为HSPA运营商提供低复杂度、低成本的从HSPA向LTE平滑演进的途径。

相比较于HSPA，HSPA+在系统架构上将RNC的功能下放到基站Node B，形成完全扁平化的无线接入网络架构，图1是根据相关技术中采用HSPA+技术的无线接入网络的架构示意图，如图1所示，集成了完全RNC功能的Node B为Evolved HSPA Node B(简称NodeB+)。SGSN+为进行了升级能支持HSPA+功能的服务GPRS支持节点(Serving GPRS Supporting Node，简称为SGSN)。ME+为能支持HSPA+功能的用户设备。演进的HSPA系统能够使用3GPP Rel-5和以后的空口版本，对空口的HSPA业务没有任何修改。采用这种方案后，每个Node B+都成为一个相当于RNC的节点，具有Iu-PS接口能够直接与PS CN连接，Iu-PS用户面在SGSN终结，其中，如果网络支持直通隧道功能，Iu-PS用户面也可以在GGSN终结。演进的HSPA Node B之间的通信通过Iur接口执行。Node B+具有独立组网的能力，并支持完整的移动性功能，包括系统间和系统内切换。扁平化后用户面数据可以不经过RNC，直接到达网关通用分组无线业务支持节点(Gateway General Packet Radio ServiceSupporting Node，简称为GGSN)，这意味着用户平面的加密和完整性保护功能必须前移至Node B+。图2是根据相关技术中增强的安全密钥层次结构的示意图，如图2所示，K、加密密钥(Ciphering Key，简称为CK)和完整性密钥(Integrity Key，简称为IK)的定义与通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称为UMTS)中完全一致。即K是存储于AuC(Authentication Center，鉴权中心)和USIM(UNIVERSAL SUB SCRIBER IDENTITYMODULE，通用订阅者身份模块)中的根密钥，CK和IK是用户设备与HSS进行认证和密钥协定(Authentication and Key Agreement，简称为AKA)时由K计算出的加密密钥和完整性密钥。在UMTS中，RNC即使用CK和IK对数据进行加密和完整性保护。

由于HSPA+架构中，将RNC的功能全部下放到基站Node B+，则加解密都需在Node B+处进行。而Node B+位于不安全的环境中，安全性不是特别高。因此，HSPA+引入了一个类似于演进的通用陆地无线接入网络(Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork，简称为E-UTRAN)的密钥层次，即UTRAN密钥层次(UTRAN Key Hierarchy)。

在UTRAN密钥层次结构中，CK_U和IK_U是HSPA+新引入的密钥，由CK和IK推导生成。其中CK_U用于加密用户面数据和控制面信令，IK_U用于对控制面信令进行完整性保护。为了区分，可以将CK_U和IK_U称为增强的空口密钥，CK和IK称为传统的空口密钥。

在HSPA+中，可以将Node B+看做Node B和RNC的结合。二者是一个物理实体，但是仍然是2个不同的逻辑实体。因此下文中提及的支持增强的密钥层次的Node B+也可以等同为UMTS中进行了增强的RNC。为了区分，在下文中可以称之为RNC+。