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CN101378591B - 终端移动时安全能力协商的方法、系统及装置 - Google Patents

终端移动时安全能力协商的方法、系统及装置 Download PDF

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CN101378591B CN2007101517000A CN200710151700A CN101378591B CN 101378591 B CN101378591 B CN 101378591B CN 2007101517000 A CN2007101517000 A CN 2007101517000A CN 200710151700 A CN200710151700 A CN 200710151700A CN 101378591 B CN101378591 B CN 101378591B
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Abstract

本发明公开了一种终端移动时安全能力协商的方法，当用户设备(UE)从2G/3G网络移动到长期演进(LTE)网络时，包括：移动管理实体(MME)获取UE支持的非接入信令(NAS)安全算法，及鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥；选择NAS安全算法；根据鉴权矢量相关密钥或所述根密钥推导出NAS保护密钥；向UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；UE根据自身的鉴权矢量相关密钥，推导出NAS保护密钥。本发明还公开了一种终端移动时安全能力协商的系统、UE及MME。本发明中UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，实现了UE和MME之间的安全能力协商。

Description

终端移动时安全能力协商的方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术，具体涉及一种终端移动时安全能力协商的方法、系统及装置。
背景技术
无线网络包括无线接入网和核心网两部分。未来演进的无线网络核心网包括移动管理实体(MME，Mobile Management Entity)，其功能与2G/3G网络的服务通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)支持节点(SGSN，Service GPRS Support Node)类似，主要完成移动性管理、用户鉴权等。当用户设备(UE，User Equipment)在2G/3G或未来演进的无线网络中处于空闲态时，需要分别与SGSN或MME之间进行非接入信令(NAS，Non-Access Signaling)安全能力的协商，包括NAS信令加密算法、对应的NAS完整性保护密钥Knas-int、NAS完整性保护算法及对应的NAS机密性保护密钥Knas-enc，供UE与系统传输信令时使用，以保证UE信令的正常接收及通信系统的安全。
当通过2G的全球移动通信边缘无线接入网(GERAN，GSM Edge RadioAccess Network)或3G的通用陆地无线接入网(UTRAN，UMTS TerrestrialRadio Access Network)接入网络的UE在空闲态移动时，可能会移动到未来演进无线接入网(LTE，Long Term Evolution)的跟踪区域中，从而可能重新通过LTE接入网络，此时会发生跟踪区域更新(TAU，Tracking AreaUpdate)过程，即发生了异种网络之间的TAU过程。由于此过程中，为该UE执行安全能力协商的实体了发生了变化，例如由SGSN变为MME，而且这些实体的安全能力不一定是一致的，因此需要重新执行安全能力协商过程，以保证后续过程中UE和网络交互时的安全。注意这里的安全能力协商对LTE网络来说包括：NAS机密性保护算法和NAS完整性保护算法、无线资源控制(RRC，Radio Resource Control)机密性保护算法和RRC完整性保护算法、用户面(UP，User Plane)机密性保护算法。
对于空闲态的UE发起的TAU过程而言，需要解决NAS机密性保护算法、NAS完整性保护算法协商，以及相应的NAS保护密钥的协商。
现有技术不存在这样的异种网络之间TAU过程中安全能力协商的方法，因此在UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，无法进行安全能力协商，从而无法保证后续UE与网络交互时的安全。
发明内容
本发明实施例提供一种终端移动时安全能力协商的方法，使得处于空闲态的UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，能够进行安全能力协商。
本发明实施例还提供一种终端移动时安全能力协商的系统，使得处于空闲态的UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，能够进行安全能力协商。
本发明实施例还提供一种MME装置，使得处于空闲态的UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，能够进行安全能力协商。
本发明实施例还提供一种UE装置，使得处于空闲态的UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，能够进行安全能力协商。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种终端移动时安全能力协商的方法，包括：
移动管理实体MME接收用户设备UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取UE支持的非接入信令NAS安全算法，及鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥；
MME根据所述UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法；根据所述鉴权矢量相关密钥或所述根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥；向所述UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；
UE根据自身的鉴权矢量相关密钥及接收到的所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
一种终端移动时安全能力协商的系统，包括用户设备UE和移动管理实体MME，所述UE，用于向MME发送跟踪区域更新请求消息；接收MME发送的携带所选择非接入信令NAS安全算法的消息；根据鉴权矢量相关密钥及接收到的所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥；
所述MME，用于接收UE发送的跟踪区域更新请求消息；获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的NAS安全算法，根据所述UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成并向UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；根据获取的鉴权矢量相关密钥或所述根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
一种移动管理实体MME，包括获取模块、选择模块和密钥推导模块，
所述获取模块，用于接收用户设备UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的非接入信令NAS安全算法；
所述选择模块，用于根据所述获取模块获取的UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成携带所述选择的NAS安全算法的消息，发送到UE；
所述密钥推导模块，用于根据所述获取模块获取的鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，及所述选择模块选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
一种用户设备UE，包括更新模块、密钥推导模块、存储模块和检查模块，
所述更新模块，用于向移动管理实体MME发送跟踪区域更新请求消息，其中携带存储模块保存的UE支持的安全能力；接收MME发送的携带所选择非接入信令NAS安全算法的消息；
所述密钥推导模块，用于根据鉴权矢量相关密钥，及所述更新模块接收到的NAS安全算法，推导NAS保护密钥；
所述存储模块，用于保存UE支持的安全能力；
所述检查模块，用于根据从MME接收到的UE支持的安全能力，检查与存储模块保存的自身支持的安全能力不一致时，判断存在降质攻击。
本发明实施例所提供的技术方案，MME接收UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，及UE支持的NAS安全算法；然后根据UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法；并生成携带所选择的NAS安全算法的消息，发送到UE，从而实现UE与MME共享NAS安全算法的目的。并且，MME根据鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥推导得到NAS保护密钥，UE根据鉴权矢量相关密钥推导得到NAS保护密钥，实现共享NAS保护密钥的目的。最终使得UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，可以与MME协商NAS安全算法及NAS保护密钥，从而实现异种网络之间TAU过程中的安全能力协商过程，保证后续UE与网络交互时的安全。
同时，本发明实施例也可以应用于UE在LTE网络内部移动时的安全能力协商过程。
附图说明
图1为本发明实施例一终端移动时安全能力协商的方法流程图；
图2为本发明实施例二终端移动时安全能力协商的方法流程图；
图3为本发明实施例三终端移动时安全能力协商的方法流程图；
图4为本发明实施例中终端移动时安全能力协商的系统结构图。。
具体实施方式
本发明实施例提供的终端移动时安全能力协商的方法，当UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，MME接收UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取UE支持的NAS安全算法，及鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥；然后根据UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法；MME根据所述鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，推导得到NAS保护密钥；向UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；UE根据鉴权矢量相关密钥，推导得到NAS保护密钥。
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
假设UE在空闲态时已经通过UTRAN/GERAN接入网络，当移动到LTE的跟踪区域时，UE发起TAU过程。
图1为本发明实施例一终端移动时安全能力协商的方法流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤100：UE向MME发送TAU请求。
本步骤中，UE通过未来演进的无线接入网的演进基站(eNB，evolutionNode B)向新MME发送跟踪区域更新请求。为了描述方便，以下描述都将UE与MME之间通过eNB进行通信简化为UE与MME之间进行通信。
本步骤UE向MME发送的TAU请求中，除携带本领域技术人员均知的一些参数，例如临时移动用户识别号码(TMSI，Temporary MobileSubscriber Identity)之外，还可以携带UE支持的安全能力，包括NAS安全算法(NAS完整性保护算法和/或NAS机密性保护算法)，还可以包括RRC安全算法(RRC完整性保护算法和/或RRC机密性保护算法)/UP安全算法(UP机密性保护算法)。
步骤101～步骤102：MME获取UE支持的NAS安全算法，并向SGSN发送移动性管理上下文请求(context request)消息；SGSN收到后，向MME发送携带鉴权矢量相关密钥的移动性管理上下文响应(context response)消息。
如果步骤100中UE在向MME发送的TAU请求中没有携带UE支持的NAS安全算法，则SGSN在接收到移动性管理上下文请求消息后，查询UE支持的NAS安全算法，并在发送给MME的移动性管理上下文响应消息中携带该查询到的UE支持的NAS安全算法。其中，NAS安全算法为NAS完整性保护算法和/或NAS机密性保护算法。
当UE从2G网络移动到LTE网络的跟踪区域时，本流程中SGSN为2G网络的SGSN，其中的鉴权矢量相关密钥至少包括加密密钥Kc，或者Kc经单向变换后得到的值Kc’；当UE从3G网络移动到LTE网络的跟踪区域时，本流程中SGSN为3G网络的SGSN，其中的鉴权矢量相关密钥至少包括完整性密钥IK和加密密钥CK，或IK和CK经单向变换后得到的值IK’和CK’。
单向变换是指通过某种算法将原参数变换后得到目的参数，但是无法从目的参数返推得到原参数的变换过程。以Kc为例，如果通过算法f(Kc)可以得到Kc’，但是无法从Kc’通过任何逆算法反向推导出Kc，这种变换就是单向变换。
步骤103：MME根据UE支持的NAS安全算法、自身支持的NAS安全算法及系统允许的NAS安全算法，选择新的NAS安全算法；根据鉴权矢量相关密钥推导出根密钥Kasme；然后根据Kasme推导出NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和/或NAS机密性保护密钥Knas-enc。
步骤104：MME生成携带所选择的NAS安全算法的跟踪区域更新接受(TAU accept)消息。
本步骤中MME还可以对该TAU accept消息进行NAS完整性保护，例如，利用步骤103中推导得到的NAS完整性保护密钥Knas-int、TAU accept中的信息及所选择NAS安全算法中的NAS完整性保护算法，推导得到NAS完整性保护的消息认证码(NAS-MAC)值，然后将该值附在TAU accept消息中，发送至UE。
本步骤的TAU accept消息中还可以携带UE支持的安全能力。
步骤105：UE接收携带MME选择的NAS安全算法的TAU accept消息，获得协商好的NAS安全算法；然后根据自身当前的鉴权矢量相关密钥(例如，源网络是3G时的IK和CK或根据IK和CK推导出的IK’和CK’，或者源网络是2G时的Kc或根据Kc推导出的Kc’)推导得到根密钥Kasme，再从根密钥推导得到NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和/或NAS机密性保护密钥Knas-enc。
本步骤还可以包括UE检查TAU accept消息的完整性保护是否正确，如果发现不正确，则确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程。例如，UE根据推导得到的NAS机密性保护密钥Knas-enc、TAUaccept中的信息及TAU accept消息中携带的NAS完整性保护算法推导得到NAS-MAC，然后UE比较推导得到的NAS-MAC与TAU accept消息中携带的NAS-MAC是否相同，是则表明该消息在传输过程没有被更改，否则认为该消息在传输过程中被更改，从而确定本次安全能力协商失败。
如果步骤104在TAU accept消息中还携带UE支持的安全能力，则本步骤还可以进一步包括UE根据TAU accept消息中携带的UE支持的安全能力与自身支持的安全能力相比较，如果一致，则确定不存在降质攻击，如果不一致则确定存在降质攻击，确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程，从而可以达到防止降质攻击的目的。
其中，降质攻击是指：假设UE同时支持两种安全性算法：高强度算法A1和低强度算法A2，MME也同时支持这两种算法。这样，UE和MME之间协商的应该是高强度算法A1，但是如果UE在发送自身支持的安全能力到MME的路径中，攻击者修改了UE的安全能力，例如只保留低强度算法A2，或者在MME选择NAS安全算法时，UE支持的安全能力被攻击者修改过，只保留低强度算法A2，那么MME将只能选择低强度算法A2，并发给UE。即UE和MME之间协商得到的是低强度算法A2，而不是高强度算法A1，从而使得攻击者更容易攻破，即达到所谓的降质攻击。而本发明实施例通过MME将UE支持的安全能力发送到UE，供UE检查是否与自身支持的安全能力一致，从而达到检测进而防止降质攻击的目的。
步骤103中MME根据鉴权矢量相关密钥最终推导得到NAS保护密钥的过程与步骤104及步骤105的执行不限定时间顺序，该过程可以步骤104之前执行，也可以在步骤104与步骤105之间执行，也可以在步骤105之后执行。
以上所述的流程中，MME和UE也可以根据鉴权矢量相关密钥直接推导得到NAS保护密钥，而不必首先推导根密钥，再根据根密钥推导NAS保护密钥。
本领域技术人员应该清楚：以上所述的流程中，UE根据鉴权矢量相关密钥推导得到NAS保护密钥的推导方法须与网络侧根据鉴权矢量相关密钥推导得到NAS保护密钥的推导方法相同。该推导方法可以采用任意一种单向变换，例如，Kasme＝f(IK，CK，其他参数)，Knas-enc＝f(Kasme，NAS机密性保护算法，其他参数)，Knas-int＝f(Kasme，NAS完整性保护算法，其他参数)。
另外，为突出说明本发明，上述流程中步骤102和104之间忽略了与安全无关的流程。
通过以上所述的流程UE可以与MME共享NAS安全算法及NAS保护密钥，从而实现NAS安全能力的协商。
图2为本发明实施例二终端移动时安全能力协商的方法流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤200与步骤100相同，在此不再赘述。
步骤201～步骤203：MME获取UE支持的NAS安全算法，并向SGSN发送context request消息；SGSN收到后，根据自身的鉴权矢量相关密钥推导得到根密钥，然后向MME发送携带根密钥的context response消息。
在本发明其它实施例中，如果步骤200中UE在向MME发送的TAU请求中没有携带UE支持的NAS安全算法，则SGSN在接收到移动性管理上下文请求消息后，查询UE支持的NAS安全算法，并在发送给MME的移动性管理上下文响应消息中携带该查询到的UE支持的NAS安全算法。其中，NAS安全算法为NAS完整性保护算法和/或NAS机密性保护算法。
当UE从2G网络移动到LTE网络的跟踪区域时，本流程中SGSN为2G网络的SGSN，根密钥是由SGSN根据Kc或者Kc经单向变换后得到的Kc’，推导出的根密钥Kasme；当UE从3G网络移动到LTE网络的跟踪区域时，本流程中SGSN为3G网络的SGSN，根密钥是由SGSN根据IK和CK，或者IK和CK经单向变换后得到的IK’和CK’，推导出的Kasme。
步骤204：MME根据UE支持的NAS安全算法、自身支持的NAS安全算法及系统允许的NAS安全算法，选择新的NAS安全算法；根据根密钥推导出NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和/或NAS机密性保护密钥Knas-enc。
步骤205：MME生成携带所选择的NAS安全算法的TAU accept消息。
本步骤中MME还可以对该TAU accept消息进行NAS完整性保护。本步骤的TAU accept消息中还可以携带UE支持的安全能力。
步骤206：UE接收携带MME选择的NAS安全算法的TAU accept消息，获得协商好的NAS安全算法；然后根据自身当前的鉴权矢量相关密钥(例如，源网络是3G时的IK和CK或根据IK和CK推导出的IK’和CK’，或者源网络是2G时的Kc或根据Kc推导出的Kc’)推导得到根密钥Kasme，再从根密钥推导得到NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和/或NAS机密性保护密钥Knas-enc。
本步骤还可以包括UE检查TAU accept消息的完整性保护是否正确，如果发现不正确，则确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程。
在本发明其它实施例中，如果步骤205在TAU accept消息中还携带UE支持的安全能力，则本步骤还可以进一步包括UE根据TAU accept消息中携带的UE支持的安全能力与自身支持的安全能力相比较，如果一致，则确定不存在降质攻击，如果不一致则确定存在降质攻击，确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程，从而可以达到防止降质攻击的目的。
在本发明其它实施例中，步骤204中MME根据根密钥推导得到NAS保护密钥的过程与步骤205及步骤206的执行不限定时间顺序，该过程可以步骤205之前执行，也可以在步骤205与步骤206之间执行，也可以在步骤206之后执行。
本领域技术人员应该清楚：以上所述的流程中，UE根据鉴权矢量相关密钥推导得到NAS保护密钥的推导方法须与网络侧根据鉴权矢量相关密钥推导得到NAS保护密钥的推导方法相同。
通过以上所述的流程UE可以与MME共享NAS安全算法及NAS保护密钥，从而实现NAS安全能力的协商。
图3为本发明实施例三终端移动时安全能力协商的方法流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤300与步骤100相同，在此不再详述。
步骤301～步骤302：MME通过移动性管理上下文请求和响应消息从SGSN获取UE支持的NAS安全算法。
在本发明其它实施例中，如果步骤300中UE在向MME发送的TAU请求中没有携带UE支持的NAS安全算法，则SGSN在接收到移动性管理上下文请求消息后，查询UE支持的NAS安全算法，并在发送给MME的移动性管理上下文响应消息中携带该查询到的UE支持的NAS安全算法。其中，NAS安全算法为NAS完整性保护算法和/或NAS机密性保护算法。
步骤303：MME通过认证与密钥协商(AKA，Authentication and KeyAgreement)过程，从HSS获取根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥Kasme。
步骤304：MME根据UE支持的NAS安全算法、自身支持的NAS安全算法及系统允许的NAS安全算法，选择新的NAS安全算法；根据Kasme推导出其他NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和NAS机密性保护密钥Knas-enc。
步骤305：MME生成携带所选择的NAS安全算法的NAS安全模式命令(SMC，Security Mode Command)请求消息，发送到UE。该SMC请求消息可能包含在TAU accept消息中。
本步骤中MME还可以对该SMC请求消息进行NAS完整性保护，例如，利用步骤304中推导得到的NAS完整性保护密钥Knas-int、SMC请求消息中的信息及所选择NAS安全算法中的NAS完整性保护算法，推导得到NAS完整性保护的消息认证码(NAS-MAC)值，然后将该值附在SMC请求消息中，发送至UE。
本步骤的SMC请求消息中还可以携带UE支持的安全能力。
步骤306：UE接收携带MME选择的NAS安全算法的SMC请求消息，获得其自身支持的由MME选择的NAS安全算法；然后根据自身AKA过程中获取的当前的鉴权矢量相关密钥推导得到根密钥，再从根密钥推导得到NAS保护密钥，包括NAS完整性保护密钥Knas-int和NAS机密性保护密钥Knas-enc。
在本实施例中，本步骤还可以包括UE检查TAU accept消息的完整性保护是否正确，如果发现不正确，则确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程。例如，UE根据推导得到的NAS机密性保护密钥Knas-enc、TAU accept中的信息及TAU accept消息中携带的NAS完整性保护算法推导得到NAS-MAC，然后UE比较推导得到的NAS-MAC与TAUaccept消息中携带的NAS-MAC是否相同，是则表明该消息在传输过程没有被更改，否则认为该消息在传输过程中被更改，从而确定本次安全能力协商失败。
在本发明其它实施例中，如果步骤305在SMC请求消息中还携带UE支持的安全能力，则本步骤还可以进一步包括UE根据SMC请求消息中携带的UE支持的安全能力与自身支持的安全能力相比较，如果相同，则确定不存在降质攻击，如果不相同则确定存在降质攻击，确定本次安全能力协商失败，可能重新发起安全能力协商过程，从而可以达到防止降质攻击的目的。
步骤307：UE向MME发送SMC完成响应消息。该SMC完成响应消息可能包含在TAU完成(complete)消息中。
步骤308：MME回复TAU accept消息。
在本发明其它实施例中，当在步骤305中将SMC请求消息包含在TAUaccept中发送给UE时，本步骤和步骤305合并。
步骤309：UE回复TAU complete消息。
在本发明其它实施例中，当在步骤307中将SMC完成响应消息包含在TAU complete消息中时，本步骤和步骤307合并。
通过上述流程实现NAS安全能力的协商。
图4为本发明实施例中终端移动时安全能力协商的系统结构图。如图4所示，该系统包括UE和MME。
其中，UE用于向MME发送跟踪区域更新请求消息；接收MME发送的携带所选择NAS安全算法的消息；根据鉴权矢量相关密钥及接收到的所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
MME用于接收UE发送的跟踪区域更新请求消息；获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的NAS安全算法，根据UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成并向UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；根据获取的鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
该系统中MME进一步获取UE支持的安全能力，在向UE发送的携带所选择的NAS安全算法的消息中进一步携带UE支持的安全能力；UE进一步根据MME发送的UE支持的安全能力，检查与自身支持的安全能力是否一致，判断是否存在降质攻击。
具体来说，该MME包括获取模块、选择模块和密钥推导模块。
其中，获取模块，用于接收UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的NAS安全算法。选择模块，用于根据获取模块获取的UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成携带所选择的NAS安全算法的消息，发送到UE。密钥推导模块，用于根据获取模块获取的鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
获取模块进一步获取UE支持的安全能力，选择模块在携带所选择的NAS安全算法的消息中进一步携带获取模块获取的UE支持的安全能力。
该UE包括更新模块、密钥推导模块、存储模块和检查模块。
其中，更新模块，用于向移动管理实体MME发送跟踪区域更新请求消息；其中携带存储模块保存的UE支持的安全能力；接收MME发送的携带所选择NAS安全算法的消息；密钥推导模块，用于根据鉴权矢量相关密钥，及更新模块接收到的所选择的NAS安全算法，推导NAS保护密钥；存储模块用于保存UE支持的安全能力；检查模块，用于检查从MME接收到的UE支持的安全能力与存储模块保存的自身支持的安全能力不一致时，确定存在降质攻击。
由以上所述可以看出，本发明实施例所提供的技术方案，MME接收UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取UE支持的NAS安全算法，以及鉴权矢量相关密钥或者根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥；然后根据UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法；并生成携带所选择的NAS安全算法的消息，发送到UE，从而实现UE与MME共享NAS安全算法的目的。然后，UE和MME根据鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥推导得到NAS保护密钥，实现NAS保护密钥共享的目的。最终使得UE从2G/3G网络移动到LTE网络时，可以与MME协商NAS安全算法及NAS保护密钥，从而实现异种网络之间TAU过程中的安全能力协商过程，保证后续UE与网络交互时的安全。
本发明还可以进一步防止降质攻击：MME通过TAU accept消息的同时也返回UE支持的安全能力，供UE检查是否与当前自身支持的安全能力一致，一致时本次安全能力协商成功，协商得到的NAS安全算法和NAS保护密钥可以使用；如果不一致则确定发生了降质攻击，本次安全能力协商失败，可能需要重新进行安全能力协商。通过上述方案可以检测MME在获取到UE支持的安全能力之前，UE支持的安全能力是否已经受到了攻击，从而防止降质攻击，保证后续UE与网络交互时的安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种终端移动时安全能力协商的方法，其特征在于，当用户设备UE从2G/3G网络移动到长期演进LTE网络时，该方法包括：
移动管理实体MME接收UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取UE支持的非接入信令NAS安全算法，及鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥；
MME根据所述UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法；根据所述鉴权矢量相关密钥或所述根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥；向所述UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；
UE根据自身的鉴权矢量相关密钥及接收到的所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME获取UE支持的NAS安全算法的步骤为：
MME从UE发送的跟踪区域更新请求消息中，获取UE支持的安全能力，其中包括UE支持的NAS安全算法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME获取UE支持的NAS安全算法的步骤为：
MME从来自服务通用分组无线业务支持节点SGSN的移动管理上下文响应消息中获取UE支持的安全能力，其中包括UE支持的NAS安全算法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME获取鉴权矢量相关密钥的步骤为：MME从来自SGSN的移动管理上下文响应消息中获取鉴权矢量相关密钥；
所述MME获取根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥的步骤为：
MME从来自SGSN的移动管理上下文响应消息中获取根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述SGSN为2G网络的SGSN时，所述鉴权矢量相关密钥至少包括加密密钥Kc或Kc经单向变换后得到的值；
或者当所述SGSN为3G网络的SGSN时，所述鉴权矢量相关密钥至少包括完整性密钥IK和加密密钥CK，或者IK和CK分别经单向变换后得到的值。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述SGSN为2G网络的SGSN时，所述根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥由SGSN根据Kc或Kc经单向变换后得到的值推导得到，然后发送给MME；
或者当所述SGSN为第三代移动通信网络的SGSN时，所述根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥由SGSN根据IK和CK，或者IK和CK分别经单向变换后得到的值推导得到，然后发送给MME。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME获取根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥为：MME通过认证与密钥协商AKA过程直接获取根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，MME和UE根据所述鉴权矢量相关密钥及所选择的NAS安全算法推导得到NAS保护密钥包括：
MME根据所述鉴权矢量相关密钥推导得到根密钥，然后再根据所述推导的根密钥及所选择的NAS安全算法推导得到NAS保护密钥；
UE根据所述鉴权矢量相关密钥推导得到根密钥，然后再根据所述推导的根密钥及接收到的MME所选择的NAS安全算法推导得到NAS保护密钥。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MME向所述UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息之前，该方法进一步包括：
MME对所述携带所选择的NAS安全算法的消息进行完整性保护；
UE接收到所述携带所选择的NAS安全算法的消息后，根据推导得到的NAS保护密钥，检查所述携带所选择的NAS安全算法的消息的完整性保护。
10.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述携带所选择的NAS安全算法的消息中进一步携带所述UE支持的安全能力，
该方法进一步包括：UE根据接收到的所述UE支持的安全能力与自身支持的安全能力是否一致，判断是否存在降质攻击。
11.一种终端移动时安全能力协商的系统，其特征在于，该系统包括用户设备UE和移动管理实体MME，
所述UE，用于向MME发送跟踪区域更新请求消息；接收MME发送的携带所选择非接入信令NAS安全算法的消息；根据鉴权矢量相关密钥及接收到的所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥；
所述MME，用于接收UE发送的跟踪区域更新请求消息；获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的NAS安全算法；根据所述UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成并向UE发送携带所选择的NAS安全算法的消息；根据获取的鉴权矢量相关密钥或所述根密钥，及所选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述MME进一步获取UE支持的安全能力，在所述向UE发送的携带所选择的NAS安全算法的消息中进一步携带所述UE支持的安全能力；
所述UE进一步根据所述MME发送的UE支持的安全能力与自身支持的安全能力是否一致，判断是否存在降质攻击。
13.一种移动管理实体MME，其特征在于，该MME包括获取模块、选择模块和密钥推导模块，
所述获取模块，用于接收用户设备UE发送的跟踪区域更新请求消息，获取鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，以及UE支持的非接入信令NAS安全算法；
所述选择模块，用于根据所述获取模块获取的UE支持的NAS安全算法，选择NAS安全算法，生成携带所述选择的NAS安全算法的消息，发送到UE；
所述密钥推导模块，用于根据所述获取模块获取的鉴权矢量相关密钥或根据鉴权矢量相关密钥推导出的根密钥，及所述选择模块选择的NAS安全算法，推导得到NAS保护密钥。
14.如权利要求13所述的MME，其特征在于，所述获取模块进一步获取UE支持的安全能力，所述选择模块在所述携带所选择的NAS安全算法的消息中进一步携带所述获取模块获取的UE支持的安全能力。
15.一种用户设备UE，其特征在于，该UE包括更新模块、密钥推导模块、存储模块和检查模块，
所述更新模块，用于向移动管理实体MME发送跟踪区域更新请求消息，其中携带存储模块保存的UE支持的安全能力；接收MME发送的携带所选择非接入信令NAS安全算法的消息；
所述密钥推导模块，用于根据鉴权矢量相关密钥，及所述更新模块接收到的NAS安全算法，推导NAS保护密钥；
所述存储模块，用于保存UE支持的安全能力；
所述检查模块，用于根据从MME接收到的UE支持的安全能力，检查与存储模块保存的自身支持的安全能力不一致时，判断存在降质攻击。
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