[发明专利]一种多类型终端接入与切换认证方法、系统、设备及应用

说明书

本发明属于通信网络安全技术领域，公开了一种多类型终端接入与切换认证方法、系统、设备及应用，实体注册；基于地基的普通终端接入认证；基于天基的特殊终端接入认证；Ka终端接入认证；终端切换认证。本发明针对普通终端可以通过执行基于地基的普通终端接入认证过程安全、高效地接入地面网络；针对重要/高速用户等类型的特殊终端可采用基于天基的特殊终端接入认证过程通过提前预置认证向量而无需归属网络参与的情况下快速接入网络，避免由于归属网络故障而无法提供网络服务等问题；针对Ka终端采用基于Ka终端的接入认证过程保障Ka终端接入网络的高可靠性，极大地提高了接入认证效率，实现了多种不同类型终端的接入认证与切换。

技术领域

本发明属于通信网络安全技术领域，尤其涉及一种多类型终端接入与切换认证方法、系统、设备及应用。

背景技术

目前，随着5G通信技术的普及以及物联网设备的高速增长，人们对于移动通信业务的需求不断提升，通过卫星通信网络来覆盖山区、远洋等特殊通信场景，构建卫星网络与地面网络融合的信息网络，有利于实现全球信息网络的深度互连。在现有卫星通信系统中，铱星(Iridium)系统是早期较为成熟的卫星通信系统，铱星系统属于低轨道卫星移动通信系统，由Motorola提出并主导建设，由分布在6个轨道平面上的66颗卫星组成，这些卫星均匀的分布在6个轨道面上，轨道高度为780km。主要为个人用户提供全球范围内的移动通信，采用地面集中控制方式，具有星际链路、星上处理和星上交换功能。铱星系统除了提供电话业务外，还提供传真、全球定位(GPS)、无线电定位以及全球寻呼业务。此外，由美国SpaceX公司推出的星链计划，计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络，其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道，并从2020年开始工作。与此同时，国内正在开展的虹云工程计划发射156颗卫星，它们在距离地面1000公里的轨道上组网运行，致力于构建一个星载宽带全球移动互联网络。在此背景下，如何保证不同类型终端的高效安全接入、移动终端无缝安全切换成为了当前研究重点。

目前，适用于卫星网络的终端接入与切换认证主要面临以下挑战：

(1)卫星通信采用开放链路通信，任何网络实体都可以对通信内容进行监听、篡改和伪造，甚至伪装成合法用户进行非授权访问，进而进行信息窃取，发动网络攻击等。

(2)由于星地通信距离远，卫星通信网络传输时延相对传统通信系统而言将大大增加，需要在尽可能低的交互轮次的前提下完成双向认证，减少交互次数，降低认证时延。

(3)针对不同类型的终端，需要设计差异化的认证协议来保证终端的高效接入认证，减少信令开销。具体地，针对普通终端，需设计安全、高效的接入认证机制确保普通终端接入地面网络；针对重要/高速终端，需设计特殊的接入认证机制减少认证时延，确保终端快速可靠地接入地面网络；针对Ka终端，需设计强安全性的接入认证机制，确保Ka终端安全地接入地面网络。

(4)目前的卫星网络认证标准大多基于地面4G/5G网络认证协议改进，存在一些安全漏洞，例如未实现密钥的完全前向、后向安全以及前、后密钥分离，无法保证终端安全、高效的接入网络和终端的无缝安全切换，要克服当前接入和切换认证安全协议缺陷的同时，实现多类型终端的安全高效地接入与无缝切换。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前卫星通信采用开放链路通信，任何网络实体都可以对通信内容进行监听、篡改和伪造，甚至伪装成合法用户进行非授权访问，进行信息窃取，发动网络攻击等。

(2)目前卫星通信认证机制存在交互次数较多，认证时延过长等问题。

(3)目前卫星通信网络采用的认证机制存在安全漏洞，例如未实现密钥的完全前向、后向安全以及前、后密钥分离，无法保证终端安全、高效的接入网络和终端的无缝安全切换等问题。

解决以上问题及缺陷的难度为：