[发明专利]一种LTE网络实体认证和密钥更新方法

摘要

本发明属于信息安全技术领域，公开了一种LTE网络实体认证和密钥更新方法，为参与EPS AKA流程的实体UE、MME、HSS分配公钥证书，利用公钥密码体制改进EPS AKA流程，利用随机数取代原协议中的SQN，简化鉴权向量AV，通过UE和HSS周期性生成用于更新密钥K的公私密钥对，利用算法更新UE和HSS之间的公共密钥K。本发明解决了现有技术中UE和HSS之间的公共密钥长期共存无法更新、序列号重同步、信号容易被监听的技术问题，达到了增强LTE无线网络中EPS AKA流程的安全性、可靠性及灵活性的技术效果。

主权项

一种LTE网络实体认证和密钥更新方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：UE与HSS分别周期性生成用于更新公共密钥K的公私密钥对；UE保存私有密钥XUE，公布公开密钥YUE；HSS保存私有密钥XHSS，公布公开密钥YHSS；步骤2：UE生成随机数RESMME；步骤3：UE向MME发送访问请求，所述访问请求通过MME的公钥PKMME加密，所述访问请求包括国际移动客户识别码IMSI、所述随机数RESMME、归属用户服务器标识IDHSS、是否更新公共密钥K的标识UpdateFlag；步骤4：MME接收所述访问请求，并通过MME的私钥SKMME对所述访问请求进行解密；MME向UE对应的HSS发送鉴权信息请求，所述鉴权信息请求通过HSS的公钥PKHHS加密，所述鉴权信息请求包括所述国际移动客户识别码IMSI、服务网络SN ID、所述随机数RESMME、鉴权向量个数n、UE接入网络的类型Network Type；步骤5：HSS接收所述鉴权信息请求，并通过HSS的私钥SKHSS对所述鉴权信息请求进行解密；HSS对所述国际移动客户识别码IMSI、所述服务网络SN ID的合法性进行验证；若合法性验证通过，获得UpdateFlag的值；若UpdateFlag为FALSE，则不更新公共密钥K；若UpdateFlag为TRUE，则更新公共密钥K；HSS生成随机数RAND、基础密钥KASME、预期用户响应XRES，组成鉴权向量组AV＝{AV1,…,AVi,…,AVn}；步骤6：HSS向MME发送鉴权信息响应，所述鉴权信息响应通过MME的公钥PKMME加密，所述鉴权信息响应包含所述鉴权向量组；步骤7：MME接收所述鉴权信息响应，并通过MME的私钥SKMME对所述鉴权信息响应进行解密，存储所述鉴权向量组；MME从所述鉴权向量组中选取一个鉴权向量AVi，提取AVi中的数据，并给AVi中的基础密钥KASME分配一个密钥标识KSIASMEi；步骤8：MME向UE发送鉴权请求，所述鉴权请求通过UE的公钥PKUE加密，所述鉴权请求包括随机数RANDi、密钥标识KSIASMEi、随机数RESMME；步骤9：UE接收所述鉴权请求，并通过UE的私钥SKUE对所述鉴权请求进行解密；比较UE侧保留的随机数RESMME和从MME侧接收的随机数RESMME，若不相等，则核心网认证失败；若相等，则核心网认证通过；若核心网认证通过，获得UpdateFlag的值；若UpdateFlag为FALSE，则不更新公共密钥K；若UpdateFlag为TRUE，则更新密钥公共密钥K；根据公共密钥K计算基础密钥KASMEi、随机数RESi；步骤10：UE向MME发送鉴权响应，所述鉴权响应通过MME的公钥PKMME加密，所述鉴权响应包括随机数RESi；步骤11：MME接收所述鉴权响应，并通过MME的私钥SKMME对所述鉴权响应进行解密；比较MME侧保留的随机数XRESi和从UE侧接收的随机数RESi，若不相等，则UE认证失败；若相等，则UE认证通过。