ES2295336T3 - Sistema, aparato y metodo para la autentificacion y encriptacion basadas en sim (modulo de identificacion del suscriptor) en el acceso de una red de area local inalambrica (wlan). - Google Patents
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Abstract
Un método en un sistema de telecomunicación para permitir una autentificación basada en SIM a usuarios de una red inalámbrica de área local que son abonados de una red pública móvil terrestre, comprendiendo el método los pasos de: (a) acceder un terminal inalámbrico a la red inalámbrica de área local a través de un Punto de Acceso accesible; (b) descubrir un Controlador de Acceso interpuesto entre el Punto de Acceso y la red pública móvil terrestre desde el terminal inalámbrico; (c) realizar un procedimiento de autentificación basada en SIM de pregunta-respuesta entre el terminal inalámbrico y la red pública móvil terrestre a través del Controlador de Acceso, estando el terminal inalámbrico provisto de una tarjeta SIM y adaptado para leer los datos en ella; el método caracterizado porque las transmisiones de la autentificación pregunta-respuesta en el paso (c) tienen lugar antes de haber proporcionado conectividad IP al usuario, y se realizan: - en la parte superior de un protocolo Punto aPunto de capa 2 (PPPoE) entre el terminal inalámbrico y el Controlador de Acceso; y - en un protocolo de autentificación que reside en la capa de aplicación entre la red pública móvil terrestre y el Controlador de Acceso; y el método comprende además un paso de: (d) ofrecer conectividad IP al usuario en el terminal inalámbrico enviando una dirección IP asignada y otros parámetros de configuración de la red una vez que dicho usuario ha sido autentificado válidamente por la red pública móvil terrestre.
Description
Sistema, aparato y método para la
autentificación y encriptación basadas en SIM (módulo de
identificación del suscriptor) en el acceso de una red de área local
inalámbrica (WLAM).
El presente invento se refiere generalmente a
mecanismos de autentificación y encriptación en entornos de Redes
Inalámbricas de Área Local (WLAN). Más particularmente, el invento
pertenece a medios, sistema y métodos para una autentificación
basada en SIM (Módulo de Identificación del Suscriptor) y a un
mecanismo de encriptación de capa 2 para proteger el camino de
comunicación desde el Equipo de terminal en adelante.
En 1999, la especificación 802.11b fue publicada
por el IEEE para el acceso a la Red Inalámbrica de Área Local
(WLAN) a velocidades de 11 Mbps. Esta norma ha sido ampliamente
respaldada por la industria y tiene una gran base instalada en las
compañías comerciales, así como en puntos estratégicos públicamante
accesibles tales como aeropuertos, hoteles, cafés y otros.
Esta especificación 802.11b ofrece en alguna
medida un mecanismo de control de autentificación y acceso así como
confidencialidad, pero solamente en el camino inalámbrico. A este
respecto, en esta norma están definidos dos métodos de
autentificación, es decir el "Sistema Abierto" y el "Clave
Compartida".
Cuando se usa el Sistema Abierto, una tarjeta
WLAN en el Equipo de terminal (TE) anuncia que desea asociarse a un
Punto de Acceso WLAN (de aquí en adelante abreviado como AP). No se
realiza la autentificación y solamente se usan algunos mecanismos
básicos de control de acceso como, por ejemplo, los filtros de
Control de Acceso a los Medios (MAC) y los Identificadores del
Conjunto de Servicios (SSID).
Estos filtros MAC están dispuestos para trabajar
de forma que solamente tarjetas WLAN cuyo acceso MAC pertenece a
una lista conservada por el AP, tal como una Lista de Control de
Acceso (ACL), están permitidas asociarse al AP. Este mecanismo de
control de acceso tiene una utilidad limitada, ya que la identidad
de la entidad que trata de asociarse no pertenece realmente a un
usuario, sino al equipo propiamente dicho. Si un terminal o tarjeta
son robados no existe autentificación con base en el usuario para
impedir el acceso a los recursos por el equipo robado. Además, como
las direcciones MAC de la tarjeta WLAN aparecen siempre en los
encabezamientos de las tramas WLAN, la simulación de la dirección
MAC es un ataque trivial. Esto tiene una importancia especial ya
que la mayoría de las tarjetas WLAN en el mercado pueden cambiar su
dirección MAC solamente usando medios de soporte lógico.
El otro mecanismo de control de acceso es el
anteriormente mencionado Identificador del Conjunto de Servicio
(SSID), que es un código alfanumérico que identifica la instancia de
la WLAN a la que el Equipo de terminal (TE) está tratando de
asociarse. Un AP dado solamente permite la asociación de tarjetas
WLAN que proporcionan un SSID correcto. Sin embargo, como este
identificador es usualmente difundido por los AP, e incluso sin
cambiar el conjunto de valor por defecto fijado por el vendedor,
este mecanismo de control de acceso es, nuevamente, más bien inútil
ya que se puede producir una pluralidad de ataques bien
conocidos.
Un segundo método de autentificación es el
denominado Clave Compartida. Este procedimiento está integrado en
un mecanismo de confidencialidad básico proporcionado por la norma
de Privacidad por Cable Equivalente (WEP), que es un algoritmo de
encriptación simétrico con base en el RC4. La autentificación como
tal se realiza usando un mecanismo de
pregunta-respuesta en el que ambas partes, la WLAN y
el AP, muestran poseer una misma clave. Sin embargo, esta clave
está instalada y almacenada en el Equipo de terminal (TE), y por
tanto adolece de las mismas desventajas que las descritas cuando se
habla sobre los filtros MAC.
Además, varios trabajos publicados recientemente
han mostrado los defectos fundamentales del mecanismo de privacidad
propiamente dicho, o sea los defectos de las normas WEP. Estos
defectos comienzan con el uso de claves WEP estáticas, que permiten
a un atacante averiguar las claves, ya que los vectores de
iniciación de los algoritmos son enviados sin encriptar dentro de
la trama WEP. Varios ataques pasivos, tal como por ejemplo una
tarjeta WLAN que solamente capta el tráfico, permiten también
deducir las claves.
En el comienzo parecía que solamente regenerando
las claves con una mejor gestión de la clave, y por el aumento de
su longitud, por ejemplo de 40 a 128 bits, el algoritmo podría ser
más seguro o, al menos, lo suficientemente seguro para conseguir
una seguridad aceptable. Sin embargo, informes cada vez más
recientes han probado que el diseño del algoritmo como tal no puede
proporcionar una capa de seguridad aceptable.
Actualmente, la industria y foros
representativos han hecho esfuerzos para resolver los defectos de
las normas actualmente aplicables. El IEEE está definiendo
actualmente una nueva norma para mejorar los mecanismos de
autentificación de la 802.11b existente, y los resultados pueden ser
publicados como la norma denominada 802.1x, un "Control con Base
en Puerto de Acceso a Red", pero este trabajo todavía no está
terminado. Además este enfoque solamente tiene en cuenta la
autentificación, de forma que todavía es necesario un algoritmo de
confidencialidad adecuado. A este respecto, las tendencias actuales
aconsejan que un protocolo con base en el denominado Sistema de
Encriptación Avanzado (AES) puede sustituir al WEP. No obstante, el
mecanismo de autentificación con base en puerto aconsejado en la
802.1x tiene un efecto significativo en el sistema operativo TE y en
el soporte lógico aplicable del AP, ya que la 802.1x solamente
busca una sustitución del mecanismo de autentificación con base en
la WEP, y la WEP propiamente dicha.
En un plazo corto, una adopción masiva de esta
nueva norma 802.1x, con los defectos anteriores sin resolver,
llevará a nuevas inversiones en el equipo WLAN, ya que todos los de
los AP de una WLAN dada tendrían que ser sustituidos o, al menos,
mejorados. Adicionalmente, y de alguna forma obvio, cualquier
mecanismo de confidencialidad WLAN solamente proporciona protección
en el camino inalámbrico, esto es entre la tarjeta WLAN y el AP. Sin
embargo, el tráfico Ethernet correspondiente más allá del AP no
está encriptado en absoluto.
Es por tanto un objeto importante del presente
invento en esta fase la provisión de medios y métodos para permitir
un mecanismo de autentificación eficaz de los usuarios de la WLAN
así como un mecanismo de encriptación completo a lo largo de todo
el camino de comunicación que arranca del Equipo de terminal de
dichos usuarios.
En resumen, y como se ha descrito antes
ampliamente, la Autentificación en las normas WLAN actualmente
aplicables, es decir la 802.11, es o no existente, o con base en el
dispositivo cuando la dirección física MAC de la tarjeta WLAN se
usa para autentificar el TE. Esto es aparentemente no factible para
grandes desarrollos dado que una encriptación realizada a través
del protocolo WEP como en la WLAN, que es conocido por sus
debilidades, no es considerado por los diferentes sectores
apropiado para mantener una seguridad aceptable.
A modo de contraste, la autentificación en las
redes móviles públicas convencionales y en las más nuevas como las
GSM, GPRS, o UMT se hace por medio de una tarjeta SIM y de un
conjunto de protocolos y algoritmos de seguridad probada conocidos
como algoritmos de "Acuerdo sobre Autentificación y Claves" (de
aquí en adelante abreviado como AKA). Una denominada
autentificación basada en SIM es con base en el usuario ya que el
SIM está diseñado para uso personal, y protegido por un acceso
PIN.
Actualmente, los operadores móviles desean
ampliar su oferta en redes de acceso que incluye el acceso de banda
ancha, y la tecnología WLAN lo hace posible con velocidades de
acceso de hasta 11 Mbps, a la vez que mantienen un coste de
despliegue muy bajo, en su mayor parte debido al uso de una banda de
espectro no autorizada en la WLAN. Un operador móvil puede realizar
esto instalando su propia WLAN o firmando acuerdos con los
operadores de WLAN existentes, pero en cada caso, los
requerimientos de seguridad serían al menos tan fuertes como en el
caso de un acceso móvil a la red nuclear de los operadores.
Para conseguir esto, un operador WLAN tiene que
ofrecer un mecanismo de autentificación y de encriptación que
implique la posesión de una tarjeta SIM. Esta tarjeta SIM debe ser
emitida por el operador móvil y puede ser el mismo SIM usado para
acceso móvil, o puede ser un SIM emitido a propósito solamente para
acceso a la WLAN.
Una WLAN convencional operada por un tercero
puede también tener sus propios usuarios locales, y la
autentificación que ha de realizarse para dichos usuarios locales
depende completamente del operador de la WLAN. Por ejemplo, esta
autentificación para usuarios locales podría estar sólo basada en la
identidad del usuario más una contraseña, o incluso no seguridad en
absoluto. Sin embargo, para los usuarios que están suscritos a un
operador móvil, la autentificación y otros asuntos de seguridad a
través de dicha WLAN serían comparables a los de la red móvil del
operador. Por otra parte, una WLAN desplegada y operada solamente
por un operador móvil debería negar el acceso a los usuarios que no
pertenecieran a ese operador móvil, y solamente deberían aplicar
mecanismos de autentificación con base en una tarjeta SIM.
No obstante, cualquier intento de introducir
mecanismos nuevos y más seguros para la autentificación y
encriptación en la WLAN deberían estar dirigidos a producir los
menores efectos posibles en los entornos posibles de la WLAN
actuales.
Un intento bastante interesante para resolver
los problemas anteriores se describe en la publicación del documento
de solicitud US 2002/0009199 con el título "Disposición de
Cifrado de Datos en un Sistema de Telecomunicación Inalámbrico".
La enseñanza que aporta esta solicitud también presenta un esquema
de autentificación basada en SIM.
Este esquema de autentificación basada en SIM,
sin embargo, tiene como objeto deducir una clave de cifrado que se
usa como la clave del algoritmo WEP nativo 802.11 para encriptación
de tráfico entre el TE y el AP. La principal ventaja que introduce
esta solicitud sobre las capacidades de las WEP existentes es la
adición de un nuevo mecanismo para renovar las claves una vez por
sesión. Aparte de esto, esta solicitud es básicamente una versión
modificada de las normas WEP actuales y no resuelve los problemas
fundamentales manifestados antes por la versión WEP original.
No obstante, diferentes sectores de la industria
han valorado que los bien conocidos ataques a la WEP pueden
adivinar una clave WEP en menos de dos horas. Obviamente, si la
clave WEP es estática y no se ha renovado nunca, como en la versión
de la WEP original, el problema es mucho más importante. Por lo
tanto, con el enfoque presentado en el documento US 2002/0009199 el
problema está restringido a los límites de la duración de una
sesión dada, y si una sesión dura unas pocas horas, se produce el
mismo problema de antes. Esto es claramente insuficiente para
garantizar capas de seguridad similares a los existentes en las
redes públicas móviles terrestres actuales.
A este respecto, es un objeto del presente
invento la consecución de una capa de seguridad mucho más alto que
permita al operador escoger el algoritmo de encriptación más
apropiado para sus necesidades de seguridad. Se debe tener en
cuenta que usualmente existe un compromiso entre la capa de
seguridad y el funcionamiento. Por lo tanto, las características
adicionales como la admisión de claves con una longitud de 128, 168,
256 bits, etc; así como ser soporte de los últimos algoritmos más
seguros, como el AES por ejemplo, y un procedimiento de rotación de
clave puede ser considerado otro objeto del presente invento.
Además, de acuerdo con esta solicitud anterior,
la US 2002/0009199, el camino encriptado va desde el Terminal Móvil
al AP, ya que la WEP solamente es aplicable al camino por radio. A
este respecto, para establecer el soporte de un camino de
encriptación más allá del AP, y que cubra también la parte por cable
de la WLAN es un objeto adicional del presente invento.
Además, el documento US 2002/0009199 explica que
la asignación de una dirección IP se hace antes de ejecutar el
proceso de autentificación, y por tanto, un usuario maligno puede
potencialmente iniciar un conjunto completo de ataques bien
conocidos. Sin embargo, si un usuario no tuviera medios para
conseguir una conectividad IP antes de haber sido autentificada de
forma efectiva, el riesgo disminuiría grandemente. Por lo tanto, es
un objeto adicional del presente invento la provisión de un
mecanismo de autentificación que sea realizado antes de dar una
conectividad IP a dicho usuario.
Por otra parte, las solicitudes US 2002/01243 y
WO 01/76297 exponen, a través de algunas realizaciones a modo de
ejemplo comunes, un sistema en el que un terminal inalámbrico
adaptado puede conectarse a una red móvil doméstica a través de una
red de acceso IP. Siendo responsable la red móvil doméstica de
autentificar al usuario con una autentificación con base en la SIM,
en tanto que la red de acceso IP inalámbrica permite al usuario
acceder a la red Internet una vez autentificado. El terminal
inalámbrico, la red de acceso IP inalámbrica, y la red móvil están
todas comunicadas con un protocolo IP móvil. El sistema comprende
también un Controlador de Acceso Público para controlar el acceso
desde la red de acceso por radio a los servicios de Internet. Este
Controlador de Acceso Público asigna una dirección IP al terminal
inalámbrico y autentifica el terminal inalámbrico antes de que se
establezca la conexión a Internet, y retransmite mensajes de
autentificación entre el terminal inalámbrico y la red móvil
doméstica. Además, la interfaz entre el terminal inalámbrico y el
Controlador de Acceso Público es una interfaz con base en una IP,
en la que el Controlador de Acceso Público y el terminal
inalámbrico se identifican mutuamente por las respectivas
direcciones IP de uno y otro. El hecho de que el Controlador de
Acceso Público y el terminal inalámbrico hagan uso de un protocolo
con base en una IP hace esencial que al terminal inalámbrico sea
asignada una dirección IP desde el comienzo absoluto, estableciendo
esta dirección IP enviada desde el Controlador de Acceso Público al
terminal inalámbrico antes de establecer una comunicación de canal
seguro. Por lo tanto, ocurre el mismo problema que con la anterior
solicitud, la US 2002/0009199, debido al hecho de que la asignación
de una dirección IP se hace antes de ejecutar el proceso de
autentificación, y por tanto, un usuario maligno puede
potencialmente iniciar un conjunto completo de ataques bien
conocidos.
En resumen, un objeto importante del presente
invento es la provisión de un sistema, de medios y de métodos para
permitir una autentificación efectiva a un usuario basada en SIM y
de establecer un camino de encriptación completo, partiendo del TE,
para los usuarios de la WLAN que son abonados de una red pública
móvil terrestre. Otro objeto particularmente importante es que la
autentificación del usuario basada en SIM podría realizarse antes
de dar conectividad IP a dicho usuario.
Un objeto adicional del presente invento es el
soporte de claves de longitud variable, el uso de algoritmos de
seguridad a elección del operador, y la provisión de un
procedimiento de rotación de clave.
Otro objeto adicional del presente invento es la
consecución de los anteriores objetos con un efecto mínimo sobre
los entornos de WLAN convencionales.
Los objetos del presente invento se consiguen
con un método para permitir una autentificación basada en SIM a los
usuarios de una red inalámbrica de área local que son abonados de
una red pública móvil terrestre por medio de un mecanismo de
autentificación de capa de enlace de datos (capa 2). Un aspecto
importante de este método es que la conectividad IP es solamente
provista al usuario cuando el proceso de autentificación ha sido
realizado con
éxito.
éxito.
Los objetos del invento se consiguen así con un
método en el que un terminal inalámbrico encuentra un Punto de
Acceso accesible y solicita la asociación con la red inalámbrica de
área local, y el Punto de Acceso acepta la solicitud para esto. El
terminal inalámbrico inicia entonces el descubrimiento de un
Controlador de Acceso interpuesto entre el Punto de Acceso y la red
pública móvil terrestre.
Entonces, el terminal inalámbrico envía el
identificador de usuario inmediatamente en la parte superior de un
protocolo Punto a Punto de capa 2 hacia el Controlador de Acceso que
desplaza el identificador de usuario recibido en la parte superior
de un protocolo Punto a Punto de capa 2 hacia arriba a un protocolo
de autentificación que reside en la capa de aplicación.
Después de esto, el Controlador de Acceso envía
el identificador de usuario hacia una Pasarela de Autentificación
en la red terrestre móvil pública para iniciar un procedimiento de
autentificación.
Una vez que ha comenzado el proceso de
autentificación, el Controlador de Acceso recibe una pregunta de
autentificación desde la red pública móvil terrestre a través de la
Pasarela de Autentificación; y desplaza la pregunta de
autentificación recibida en el mismo protocolo en la capa de
aplicación hacia abajo en la parte superior del protocolo Punto a
Punto de capa 2. La pregunta de autentificación es enviada por el
Controlador de Acceso hacia el terminal inalámbrico para deducir
una respuesta de autentificación.
Entonces, el terminal inalámbrico puede enviar
la respuesta de autentificación inmediatamente en la parte
superior de un protocolo Punto a Punto de capa 2 hacia el
Controlador de Acceso que desplaza la respuesta de autentificación
recibida en la capa superior de un protocolo Punto a Punto de capa 2
hacia arriba al protocolo de autentificación en la capa de
aplicación. La respuesta de autentificación es enviada hacia la
Pasarela de Autentificación desde el Controlador de Acceso que
recibe una clave de encriptación desde la red pública móvil
terrestre a través de la Pasarela de Autentificación.
Después de esto, el Controlador de Acceso extrae
la clave de encriptación recibida en el protocolo en la capa de
aplicación para posterior encriptación del camino de comunicación
con el terminal inalámbrico; y el Controlador de Acceso envía una
dirección IP asignada y otros parámetros de configuración de red
hacia el terminal inalámbrico.
Esto proporciona las ventajas de que el terminal
móvil añade un mecanismo de autentificación de seguridad, similar a
los usados en la red de radiocomunicación, en todo el camino de
comunicación, esto significa que obtiene confidencialidad en el
camino inalámbrico y en el camino por cable. Los operadores pueden
ampliar sus redes de acceso, ofreciendo acceso de banda ancha
localizado (11 Mbps) a un coste muy bajo.
También para cumplir los objetos del presente
invento se ha provisto un Controlador de Acceso que comprende un
servidor Punto a Punto que reside en una capa 2 OSI para comunicar
con el terminal inalámbrico; y un protocolo de autentificación que
reside en una capa de aplicación OSI para comunicar con la red
pública móvil terrestre. Además, este Controlador de Acceso
comprende además medios para desplazar la información recibida en la
parte superior del protocolo Punto a Punto de capa 2 hacia arriba a
un protocolo de autentificación apropiado que reside en la capa de
aplicación. Igualmente, el Controlador de Acceso comprende también
medios para desplazar la información recibida en el protocolo de
autentificación que reside en la capa de aplicación hacia abajo en
la parte superior del protocolo Punto a Punto de capa 2.
Con el fin de cumplir completamente los objetos
del invento, también se ha proporcionado un terminal inalámbrico
que comprende la funcionalidad de actuar como un cliente del
protocolo Punto a Punto de capa 2 y que tiene un Protocolo de
Autentificación Ampliable en la parte superior de este protocolo
Punto a Punto de capa 2.
La solución total proporcionada por el invento
da lugar a un sistema de telecomunicación que comprende una red
inalámbrica de área local que incluye al menos un Punto de Acceso,
una red pública móvil terrestre, al menos un terminal inalámbrico
como anteriormente, y el Controlador de Acceso anterior.
Las características, objetos y ventajas del
invento serán evidentes por la lectura de esta descripción
conjuntamente con los dibujos anejos, en los que:
la Figura 1 representa una realización preferida
de cómo un usuario de un acceso a una red móvil convencional a
través de una WLAN, a la que pueden acceder usuarios móviles y no
móviles, puede ser autentificada por su propia red móvil y puede
tener un camino encriptado desde el TE a su propia red móvil;
la Figura 2 muestra una estructura simplificada
comparada con la de la Figura 1, y aplicable a una WLAN a la que
pueden acceder usuarios de una red pública móvil terrestre;
la Figura 3 muestra esquemáticamente una
realización de un Controlador de Acceso que comprende un Servidor
de PPPoE y un Cliente de RADIUS, en el que reside el Protocolo de
Autentificación Ampliable;
la Figura 4 muestra básicamente una secuencia de
un ejemplo de acciones realizadas desde el TE hasta la red móvil y
a través de las entidades WLAN para realizar una autentificación de
usuario basada en SIM.
A continuación se describen las realizaciones
actualmente preferidas de los medios, métodos y sistema para
permitir una autentificación de usuario basada en SIM efectiva y
para establecer un camino de encriptación completo que arranca del
TE para usuarios de WLAN que son abonados de una red pública móvil
terrestre. De acuerdo con un aspecto del presente invento, esta
autentificación de usuario basada en SIM se realiza antes de haber
dado conectividad IP a dicho usuario.
Por lo tanto, en la Figura 1 se expone un esbozo
en conjunto de una realización preferida que muestra una situación
general en el que los abonados de una red pública móvil terrestre
(GSM/GPRS/UMTS), así como otros usuarios locales no móviles,
acceden a una red inalámbrica de área local (WLAN). Este entorno
general expuesto en la Figura 1 propone una estructura
particularmente sencilla dirigida a minimizar los efectos de una
WLAN convencional existente con el fin de conseguir uno de los
objetos del presente invento. En esta estructura más bien sencilla
participan entidades diferentes de una WLAN y de una red pública
móvil terrestre, que se describen más adelante. Además, la Figura 2
muestra una estructura más simplificada aún, de acuerdo con otra
realización del presente invento, de una WLAN que solamente da
acceso a abonados de una red pública móvil terrestre y sin usuarios
de la WLAN local.
Una primera entidad en las Figuras 1 y 2 es el
Equipo Terminal (TE) que está equipado con los equipos lógico y
físico necesarios para hacer de interfaz de la tarjeta SIM del
usuario así como para enviar y recibir la información de la
señalización requerida de acuerdo con el protocolo de Acuerdo de
Autentificación y de Clave (AKA). El TE incluye también el equipo
lógico necesario para aplicar un Protocolo Punto a Punto (PPPoE), en
el lado del cliente, de acuerdo con RFC 2516.
La inclusión de tal cliente de PPPoE permite el
establecimiento de una sesión de Protocolo Punto a Punto (PPP) con
un servidor específico en el dominio de la WLAN. Ésta es una
realización muy conveniente con el fin de influir en los mecanismos
de autentificación existentes, por ejemplo el Protocolo de
Autentificación Ampliable (EAP), y en los protocolos de
encriptación, tales como el Protocolo de Control de Encriptación PPP
(de aquí en adelante denominado "encriptado PPP") de acuerdo
con RFC 1968, que amplía el camino de encriptación a lo largo de la
parte por cable de la WLAN, ofreciendo así una capa de seguridad
mayor. Un componente como este Cliente de PPPoE es una parte
nuclear de la solución propuesta.
Otras entidades en los entornos de las Figuras 1
y 2 son los Puntos de Acceso que funcionan como emisoras de radio
normales directas de acuerdo con la norma 802.11b sin lógica
adicional alguna. Al contrario que otras soluciones posibles, como
se ha explicado con respecto a la próxima norma 802.1x, el enfoque
ofrecido por el presente invento permite la reutilización del
equipo físico existente barato en lugar de tener que sustituir o
mejorar todos los de los AP presentes en la WLAN. Estos de los AP no
cambiados podrían funcionar en esta situación con el soporte del
WEP desconectado, ya que tal WEP ofrece por sí misma una seguridad
pequeña en comparación con los mecanismos de seguridad que están
aplicados en la parte superior de la capa de PPPoE.
De acuerdo con un aspecto del presente invento,
se ha provisto una nueva entidad, el Controlador de Acceso (de aquí
en adelante denominado como AC) en las Figuras 1 y 2 que comprende
la funcionalidad PPPoE del servidor requerida. Este servidor de
PPPoE es descubierto automáticamente por el Equipo de terminal (TE),
por medio de un mecanismo integrado en el protocolo PPPoE, es decir
a través de un saludo iniciado por un mensaje transmitido. Este
Controlador de Acceso (AC) también comprende una funcionalidad
RADIUS del cliente que tiene la responsabilidad de agrupar las
credenciales del cliente, recibidas a través de los atributos EAP
transpotados en la parte superior de un PPP, y enviarlos hacia un
Servidor de Autentificación WLAN (WLAN-AS), también
a través de los atributos EAP transpotados ahora en la parte
superior de los mensajes RADIUS. Un componente tal como este
Controlador de Acceso (AC) es también una parte nuclear para los
objetivos de la presente solución.
Tanto el Controlador de Acceso como el cliente
de PPPoP anteriormente mencionado, que está integrado en el Equipo
de terminal, son entidades que cooperan cuyo fin es la tunelización
de un procedimiento de autentificación de una
pregunta-respuesta así como para establecer un
camino encriptado.
Una entidad posterior presente solamente en el
entorno más general mostrado en la Figura 1 es un Servidor de
Autentificación WLAN (WLAN-AS) que aplica la
funcionalidad de un servidor autentificador local para los usuarios
de WLAN locales, que no pertenecen al operador móvil, y que pueden
ser así autentificados por otros medios, tal como una coincidencia
directa de usuario y contraseña. Este WLAN-AS
también desempeña el papel de un delegado de RADIUS, cuando recibe
los mensajes de autentificación del Controlador de Acceso y los
envía hacia una Pasarela de Autentificación (de aquí en adelante
denominada AG) en el dominio del operador de la red pública móvil
terrestre.
El WLAN-AS solamente es
requerido para el objeto del presente invento con el fin de
autentificar los usuarios de la WLAN propios que no son abonados de
la red pública móvil terrestre. Por lo tanto, una WLAN con el fin
de dar solamente acceso a abonados de una red móvil pueden
deshacerse de tal entidad sin afectar a la autentificación de
dichos abonados móviles y al establecimiento de un camino
encriptado, objeto del presente invento. A este respecto, la Figura
2 muestra una realización de una estructura simplificada de una WLAN
que solamente da acceso a abonados de una red pública móvil
terrestre, como se ha explicado antes, en la que el
WLAN-AS, por lo tanto, no está incluido.
Otra entidad más incluida en los entornos de las
Figuras 1 y 2 es la Pasarela de Autentificación (de aquí en
adelante denominada AG) sola o posiblemente en cooperación con un
Registro de Posición Inicial (HLR) para almacenar datos de usuarios
abonados móviles. Esta Pasarela de Autentificación (AG), sola o en
combinación con un HLR, actúa como un servidor especializado de
autentificación dentro del dominio del operador, y está a cargo de
generar vectores de autentificación de acuerdo con el protocolo AKA
para redes públicas móviles terrestres convencionales y más nuevas
tales como las GSM, GPRS y UMTS. Estos componentes, es decir AG y
HLR, pueden ser entidades físicamente independientes que se
comunican entre sí por el protocolo Parte de Aplicación Móvil
(MAP), o pueden ser una entidad lógica única que actúa como un
servidor RADIUS y con la base de datos del abonado incorporada,
juntamente con la aplicación de los algoritmos necesarios en AKA,
tal como los bien conocidos A5, A8 y otros. En el último enfoque,
la comunicación hacia un HLR es, por tanto, no necesaria como en el
ejemplo mostrado en la Figura 2.
Resumiendo, el Controlador de Acceso, el cliente
de PPPoE antes mencionado, que está integrado en el Equipo de
terminal, y esta Pasarela de Autentificación son las entidades
nucleares para el objeto del presente invento. La descripción
particular de las funciones que residen en tales entidades es
solamente ilustrativa y de ninguna forma restrictiva.
La Figura 3 muestra las diferentes capas de
protocolo implicadas en un Controlador de Acceso (AC) con referencia
al modelo de Interconexión del Sistema Abierto (OSI). El servidor
de PPPoE, que reside debajo de una capa IP, comprende una capa de
protocolo PPPoE que naturalmente reside sobre una capa Ethernet, y
tiene integrado el EAP anteriormente mencionado. Igualmente, el
cliente de RADIUS tiene una capa del protocolo RADIUS, tiene
integrado el EAP, reside sobre una capa UDP, residiendo ambos sobre
una capa IP.
Por otra parte, la forma en la que los
diferentes elementos realizan algunos aspectos del presente invento
de acuerdo con las realizaciones actualmente preferidas se describe
a continuación haciendo referencia a la secuencia de acciones
representadas en la Figura 4.
El Equipo de terminal (TE) anteriormente
mencionado está equipado con un Adaptador de Terminal Móvil (MTA)
que permite el acceso a una tarjeta SIM transportada por un terminal
móvil. Este TE tiene un transceptor para comunicar
(C-401, C-402) con un AP de la WLAN
e incluye la pila de programas informáticos apropiados para aplicar
el protocolo PPPoE de acuerdo con el RFC 2516.
El Controlador de Acceso (AC) tiene un servidor
de PPPoE integrado. El descubrimiento del servidor de PPPoE por el
cliente de PPPoE es una parte integrante del protocolo propiamente
dicho (C-403, C-404,
C-405, C-406). La identidad usada
por el TE en el enlace PPP (C-407,
C-408) es un Identificador de Acceso a Red (NAI), al
que entra el usuario para establecer las sesiones de conmutación
requeridas, y cuyo dominio se usa para identificar al usuario como
un abonado de un operador móvil dado. No es necesaria contraseña ya
que la autentificación se realiza por otros medios.
Alternativamente, en lugar de enviar un NAI, el IMSI podría ser
recogido de la tarjeta SIM y enviado como la identidad del usuario.
Esto solamente se debería usar si enviando el IMSI en texto sin
encrificar es aceptable, que podría no ser el caso.
Habiendo recibido la identidad del usuario con
ayuda de mecanismos EAP, el Controlador de Acceso (AC) tiene un
cliente de RADIUS para enviar (C-409) mensajes de
autentificación al servidor WLAN-AS. El Protocolo de
Autentificación Ampliable (EAP) es ejecutado en la parte superior
del PPP y del RADIUS, con el fin de transportar información de
autentificación entre el TE y el AG. El mecanismo de autentificación
para usar dentro del EAP puede ser el AKA convencional usado en
redes públicas móviles terrestres. Como ya se ha mencionado
anteriormente, el WLAN-AS actúa como un servidor de
autentificación para usuarios regulares de WLAN, cuya
autentificación no tiene SIM como base, y como un delegado de
autentificación para aquellos usuarios cuya parte de dominio del
NAI los identifica como abonados de una red móvil que por tanto usan
una autentificación con base en una SIM. Entonces, cuando actúa
como un delegado de autentificación, el WLAN-AS
envía (C-410) los mensajes de autentificación
recibidos a la Pasarela de Autentificación (AG).
Cuando la Pasarela de Autentificación recibe
(C-410) una petición de autentificacíón, pregunta al
HRL por un vector de autentificación (C-411),
triplete o quinteto, usando una interfaz MAP. Para esta tarea, la
Pasarela de Autentificación (AG) tiene que conocer el IMSI del
abonado cuyos NAI han sido enviados en el mensaje RADIUS. Este IMSI
puede ser descubierto mediante una consulta en una base de datos de
directorio, por ejemplo. Las respuestas HLR son enviadas de vuelta
junto con la información de autentificación (C-412)
para el usuario.
Entonces, el AG encapsula el componente RAND del
vector de autentificación en un atributo EAP y lo reenvía a través
del WLAN-AS (C-413) hacia el AC
(C-414) dentro de un mensaje RADIUS. Se debe
observar que para usuarios de redes más nuevas como la UMTS,
también se podría requerir el envío de un mensaje como AUTN.
El AC entonces envía (C-415) la
información de EAP recibida al TE en un mensaje PPP. Se debe
observar que el AC se comporta aquí como una "transferencia"
de la información EAP entre protocolos "transporte" tales como
PPP y RADIUS.
Cuando el TE recibe la información EAP, extrae
el número RAND y lo usa para preguntar el SIM y generar una
respuesta (RES), que es devuelta (C-416,
C-417, C-418) al AG a través del EAP
transmitido en PPP y RADIUS otra vez. Como antes, para los usuarios
de UMTS el TE primero autentifica la red, con base en la AUTN. En
esta fase, se tiene que tener en cuenta que el TE genera la clave de
encriptación siguiendo los algoritmos normales definidos en AKA. La
clave se usa como una semilla, es decir material para creación de
claves, para deducir una o varias claves de sesión para ser usadas
con el Protocolo de Control de Encriptación PPP formulados en RFC
1968, y cualquiera de los algoritmos de encriptación PPP existentes,
por ejemplo, el protocolo de encriptación PPP triple DES RFC
2420.
El AG recibe (C-418) la
respuesta EAP y comprueba la validez de la pregunta. La clave de
encriptación AKA (Kc) ha sido recibida previamente en el vector de
autentificación del HLR probablemente en cooperación con un Centro
de Autentificación (AuC) no representado. El AG comunica entonces la
clave de encriptación AKA (Kc) al AC (C-419,
C-420) en el que reside el servidor de PPPoE. Esto
puede ser hecho en un mensaje RADIUS
Acceso-Aceptación, en el que se transmite el
EAP-Éxito, pero como esta instrucción EAP no puede transportar
ningún dato adicional, un Atributo Específico del Vendedor (VSA)
puede ser una opción más válida.
En esta fase, el AC recibe
(C-420) un mensaje RADIUS de
Acceso-Aceptación y solicita una dirección IP de un
servidor de Protocolo de Configuración de Ordenador Principal
Dinámico (DH-CP), pudiendo ser posteriormente
enviada al TE esta dirección IP. El AC sigue el mismo algoritmo que
el TE para deducir las claves de sesión de la clave de encriptación
(Kc) para ser usadas con el Protocolo de Control de Encriptación PPP
y el algoritmo de encriptación PPP elegido (por ejemplo, 3DES). El
AC envía eventualmente (C-421) el mensaje del
EAP-éxito al TE, junto con otros parámetros de configuración
destinados a dicho TE, tal como una dirección IP, una máscara de
red IP, servidores DNS, y otros. Entonces, el enlace PPP está
totalmente establecido y preparado para entrar en la fase de la
red.
Claims (25)
1. Un método en un sistema de telecomunicación
para permitir una autentificación basada en SIM a usuarios de una
red inalámbrica de área local que son abonados de una red pública
móvil terrestre, comprendiendo el método los pasos de:
- (a)
- acceder un terminal inalámbrico a la red inalámbrica de área local a través de un Punto de Acceso accesible;
- (b)
- descubrir un Controlador de Acceso interpuesto entre el Punto de Acceso y la red pública móvil terrestre desde el terminal inalámbrico;
- (c)
- realizar un procedimiento de autentificación basada en SIM de pregunta-respuesta entre el terminal inalámbrico y la red pública móvil terrestre a través del Controlador de Acceso, estando el terminal inalámbrico provisto de una tarjeta SIM y adaptado para leer los datos en ella; el método caracterizado porque las transmisiones de la autentificación pregunta-respuesta en el paso (c) tienen lugar antes de haber proporcionado conectividad IP al usuario, y se realizan:
- -
- en la parte superior de un protocolo Punto a Punto de capa 2 (PPPoE) entre el terminal inalámbrico y el Controlador de Acceso; y
- -
- en un protocolo de autentificación que reside en la capa de aplicación entre la red pública móvil terrestre y el Controlador de Acceso; y
- el método comprende además un paso de:
- (d)
- ofrecer conectividad IP al usuario en el terminal inalámbrico enviando una dirección IP asignada y otros parámetros de configuración de la red una vez que dicho usuario ha sido autentificado válidamente por la red pública móvil terrestre.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
el paso b) de descubrir un Controlador de Acceso incluye un paso de
establecer una sesión de Protocolo Punto a Punto entre un cliente
del Protocolo Punto a Punto sobre Ethernet (PPPoE) en el terminal
inalámbrico y un servidor del Protocolo Punto a Punto sobre Ethernet
(PPPoE) en el Controlador de Acceso.
3. El método de la reivindicación 1, en el que
el paso c) de realizar el procedimiento de autentificación
pregunta-respuesta incluye los pasos de:
- (c1)
- enviar un identificador de usuario desde el terminal inalámbrico a la red pública móvil terrestre a través del Controlador de Acceso;
- (c2)
- recibir una pregunta de autentificación en el terminal inalámbrico desde la red pública móvil terrestre a través del Controlador de Acceso;
- (c3)
- deducir la clave de encriptación y la respuesta de autentificación en el terminal inalámbrico de la pregunta recibida;
- (c4)
- enviar la respuesta de autentificación desde el terminal inalámbrico a la red pública móvil terrestre a través del Controlador de Acceso;
- (c5)
- recibir en el Controlador de Acceso una clave de encriptación desde la red pública móvil terrestre; y
- (c6)
- extraer la clave de encriptación recibida para posterior encriptación del camino de comunicación con el terminal inalámbrico.
4. El método de la reivindicación 2, que además
comprende un paso de desplazamiento de información de
autentificación recibida en la parte superior de un protocolo Punto
a Punto (PPPoE) de capa 2 hacia arriba a un protocolo de
autentificación que reside en la capa de aplicación para
transmisiones hacia la red pública móvil terrestre.
5. El método de la reivindicación 4, que además
comprende un paso de desplazar información de autentificación
recibida en un protocolo de autentificación que reside en la capa de
aplicación hacia abajo en la parte superior de un protocolo Punto a
Punto (PPPoE) de capa 2 para transmisiones hacia el terminal
inalámbrico.
6. El método de la reivindicación 3, que además
comprende un paso de establecer en el terminal inalámbrico un
camino de encriptación simétrico usando las claves de encriptación
previamente deducidas en el Controlador de Acceso y en el terminal
inalámbrico.
\newpage
7. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que el paso d) de enviar una dirección IP incluye
un paso previo de solicitar tal dirección IP desde un servidor del
Protocolo de Configuración del Ordenador Principal Dinámico.
8. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que la comunicación entre el Controlador de Acceso
y la red pública móvil terrestre pasa a través de una Pasarela de
Autentificación de dicha red pública móvil terrestre.
9. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que la comunicación entre el Controlador de Acceso
y la Pasarela de Autentificación de una red pública móvil terrestre
pasa a través de un Servidor de Autentificación de la red
inalámbrica de área local encargada de autentificar los usuarios
locales de dicha red inalámbrica de área local que no son abonados
móviles.
10. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que el identificador de usuario en el paso c1)
comprende un Identificador de Acceso a la Red.
11. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que el identificador de usuario en el paso c1)
comprende una Identidad del Abonado Móvil Internacional.
12. El método de cualquier reivindicación
precedente, en el que el protocolo de autentificación que reside en
la capa de aplicación en el paso c) es un Protocolo de
Autentificación Ampliable.
13. El método de la reivindicación 12, en el que
este Protocolo de Autentificación Ampliable es transportado sobre
un protocolo RADIUS.
14. El método de la reivindicación 12, en el que
este Protocolo de Autentificación Ampliable es transportado sobre
un protocolo Diameter.
15. Un Controlador de Acceso en un sistema de
telecomunicación que comprende una red inalámbrica de área local
que incluye al menos un Punto de Acceso, una red pública móvil
terrestre, y al menos un Equipo de Terminal provisto de una tarjeta
SIM y adaptado para leer los datos del abonado en ella, estando el
Controlador de Acceso caracterizado porque comprende:
- (a)
- un servidor de protocolo Punto a Punto (PPPoE) de capa 2 para comunicar con el terminal inalámbrico, y dispuesto para tunelizar el procedimiento de autentificación pregunta-respuesta basada en SIM; y
- (b)
- un protocolo de autentificación que reside en una capa de aplicación OSI para comunicar con la red pública móvil terrestre.
16. El Controlador de Acceso de la
reivindicación 15, que además comprende:
- (a)
- medios para desplazar la información recibida en la parte superior del protocolo Punto a Punto (PPPoE) de capa 2 hacia arriba al protocolo de autentificación que reside en la capa de aplicación; y
- (b)
- medios para desplazar la información recibida en el protocolo de autentificación que reside en la capa de aplicación hacia abajo en la capa superior del protocolo Punto a Punto (PPPoE) de capa 2.
17. El Controlador de Acceso de la
reivindicación 16, que además comprende medios para solicitar una
dirección IP desde un servidor del Protocolo de Configuración del
Ordenador Principal Dinámico después de que un usuario ha sido
autentificado con éxito por su red pública móvil terrestre.
18. Un Controlador de Acceso de acuerdo con la
reivindicación 17, adaptado para comunicar con un terminal
inalámbrico a través de un Punto de Acceso.
19. Un Controlador de Acceso de acuerdo con la
reivindicación 17, adaptado para comunicar con una red pública
móvil terrestre a través de una Pasarela de Autentificación.
20. Un Controlador de Acceso de acuerdo con la
reivindicación 17, adaptado para comunicar con una Pasarela de
Autentificación a través de un Servidor de Autentificación
responsable de autentificar a los usuarios locales de una red
inalámbrica de área local.
21. Un Controlador de Acceso de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en el que el protocolo
de autentificación que reside en la capa de aplicación es un
Protocolo de Autentificación Ampliable.
22. El Controlador de Acceso de la
reivindicación 21, en el que este Protocolo de Autentificación
Ampliable es transportado sobre un protocolo RADIUS.
23. El Controlador de Acceso de la
reivindicación 21, en el que este Protocolo de Autentificación
Ampliable es transportado sobre un protocolo Diameter.
24. Un terminal inalámbrico que tiene una
tarjeta SIM accesible para realizar un procedimiento de
autentificación con base en una SIM, comprendiendo el terminal
inalámbrico una funcionalidad para actuar como un cliente de
protocolo Punto a Punto (PPPoE) de capa 2 y teniendo un Protocolo de
Autentificación Ampliable en la parte superior de este protocolo
Punto a Punto (PPPoE) de capa 2, estando el terminal inalámbrico
caracterizado porque recibe una dirección IP después de
realizar con éxito un procedimiento de autentificación basada en
SIM, siendo la dirección IP útil para ganar la conectividad IP.
25. Un sistema de telecomunicación que comprende
una red inalámbrica de área local que incluye al menos un Punto de
Acceso, una red pública móvil terrestre, y al menos menos un Equipo
de Terminal provisto de una tarjeta SIM y adaptado para leer los
datos del abonado en ella, caracterizado porque comprende
además el Controlador de Acceso de las reivindicaciones 15 a 23
para permitir autentificación de abonado basada en SIM a los
usuarios de la red inalámbrica de área local que son abonados de la
red pública móvil terrestre.
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