[发明专利]实现5G网络数据机密性和完整性多级安全的方法

说明书

本发明涉及一种实现5G网络数据机密性和完整性多级安全的方法，包括：在基站对5G网络的每一业务类型分别进行机密性和完整性保护算法映射，形成各业务类型的算法安全等级和优先级列表，并计算出该业务类型使用的机密性和完整性保护算法；基站和用户设备之间通过空口协商业务类型使用的机密性和完整性保护算法，并通过PDCP协议层区分业务类型调用机密性保护算法和完整性保护算法。本发明中，根据5QI、算法安全等级、算法优先级、UE支持的算法类型来综合判断使用的算法，支持不同安全等级算法的配置，能够使得多等级算法使用于多UE间或同一UE的多个业务内，真正实现系统中的多级安全，提升了系统的安全性。

技术领域

本发明属于5G网络数据通信安全技术领域，涉及一种实现5G网络数据机密性和完整性多级安全的方法。

背景技术

5G空口加密和完整性保护，继承了4G的思想，虽然是用户级行为，但在配置算法时，却是基站行为，即该基站下的所有用户，根据加密算法(即机密性保护算法)和完保算法(即完整性保护算法)的优先级选择算法，因为基站侧的优先级设置是固定的，因此所有用户使用相同的加密算法和相同的完整性保护算法。

3GPP协议中现有技术方案，使得同一个基站下所有小区中的所有用户的安全算法(即加密算法和完保算法)是相同的，目前的方案存在以下两个问题：

1)根据TS23.501，不同业务类型有不同的业务特征，进而潜在对安全算法的需求不同，如下表所示为典型的业务类型的5QI值及其应用。而目前3GPP协议不能按照业务类型来选择不同的算法。

2)根据TS33.501，目前都是128bit密钥长度的算法，无法进行不同安全等级算法的选择，而随着密码技术和量子计算的发展，5G及其后续演进中还会有更高安全等级的算法列入3GPP标准(比如256bit甚至更长密钥的对称加密算法)，即未来会有不同密钥长度，不同安全等级的算法并存的情况。目前的标准无法处理这种情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现5G网络数据机密性和完整性多级安全的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实现5G网络数据机密性和完整性多级安全的方法，包括以下步骤：

在基站对5G网络的每一业务类型分别进行机密性保护算法和完整性保护算法映射，形成各业务类型的算法安全等级和优先级列表；

在基站依据业务类型对应的算法安全等级和优先级列表，计算出业务类型使用的机密性保护算法和完整性保护算法；

基站和用户设备之间通过空口协商两者之间的业务使用的机密性保护算法和完整性保护算法；

基站与用户设备建立业务，并通过PDCP协议层区分业务类型分别调用相应的机密性保护算法和完整性保护算法进行加解密和完整性保护。

进一步的，以3GPP协议中的5QI区分5G网络的业务类型。

进一步的，对5G网络的业务类型进行机密性保护算法和完整性保护算法映射，形成该业务类型的算法安全等级和优先级列表包括：

选择多个算法作为该业务类型对应的5QI的机密性保护算法，分别为每一机密性保护算法分配标识ID，并定义每一机密性保护算法的安全等级和优先级；

选择多个算法作为该5QI的完整性保护算法，分别为每一完整性保护算法分配标识ID，并定义每一完整性保护算法的安全等级和优先级，形成完整性保护算法安全等级和优先级列表。

进一步的，计算出该业务使用的机密性保护算法和完整性保护算法的方法为：