[发明专利]一种基于公钥密码体制的LTE无线网络的安全认证方法

权利要求书

1.一种基于公钥密码体制的LTE无线网络的安全认证方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：UE向MME发起访问请求；请求中包含UE的HSS标识ID_HSS、用MME公钥PKM加密的IMSI和R1，其中R1是UE生成的随机数；其中，HSS表示归属用户服务器；

步骤2：MME收到UE的访问请求消息后，解密得到IMSI和随机数R1，根据ID_HSS向UE对应的HSS发送认证请求，请求中包含用MME与HSS共享的对称密钥K0加密的IMSI、随机数R1以及MME自身的网络标识SNID；

步骤3：HSS收到MME发送的认证请求后，解密获得IMSI、R1和SNID，随后HSS检查自己的数据库，验证IMSI和SNID的合法性；若验证通过，HSS就生成随机数RAND，与随机数R1一同作为输入产生由鉴权向量AV组成的鉴权向量组{AV₁、AV₁……AV_n}，其中n表示生成鉴权向量AV的个数；然后用密钥K0加密鉴权向量组{AV₁、AV₁……AV_n}，并作为应答信息发送给MME；

步骤4：MME收到HSS发送的应答信息后，解密得到鉴权向量组{AV₁、AV₁……AV_n}，然后MME检查鉴权向量组并从鉴权向量组中选取一个鉴权向量AV_i，随后提取鉴权向量AV_i里面的数据，给鉴权向量AV_i中的基础密钥K_ASMEi分配一个密钥标识KSI_ASMEi；然后，MME向UE发起用户认证请求，请求中包含用UE的公钥PKU加密的鉴权向量AV_i、R1和R2，其中R2是MME生成的随机数；下标i表示鉴权向量组中鉴权向量AV的标号；

步骤5：UE收到MME发送的用户认证请求后，解密得到鉴权向量AV_i、R1和R2，然后UE验证R1的正确性；验证通过后向MME发送请求响应消息，消息中包含用MME的公钥PKM加密的随机数R2；

步骤6：MME收到UE发送的请求响应消息后，解密并验证R2的正确性；验证通过后，MME与UE选择一个K_ASMEi作为基础密钥，根据密钥推导函数KDF衍生出后继通信使用的加密密钥CK_i和完整性保护密钥IK_i，至此完成整个安全认证。

2.根据权利要求1所述的基于公钥密码体制的LTE无线网络的安全认证方法，其特征在于：所述鉴权向量AV包括HSS就生成随机数RAND，基础密钥K_ASME和MME自身的网络标识SNID；所述鉴权向量AV表示为：

AV＝RAND||K_ASME||SNID。

3.根据权利要求1或2所述的基于公钥密码体制的LTE无线网络的安全认证方法，其特征在于：所述基础密钥K_ASME通过密钥构造函数KDF计算获得；所述计算公式为：

K_ASME＝KDF(f3_K(RAND)||f4_K(RAND),S)；

式中，函数f3用于生成初始加密密钥CK，函数f4用于生成初始完整性保护密钥IK，式中的下标K表示使用共享密钥K作为函数输入，CK和IK是KDF的输入，RAND为HSS就生成随机数，S为输入的字符组；S包括以下参数：FC、P0、L0、P1、L1；所述FC是一个八位字节，用于区分不同的算法；P0表示SNID的值；L0为P0的长度值，L1为P1的长度值，其中符号表示异或，AK为匿名密钥。