专利名称：高适用轻型sip安全方案的制作方法
技术领域：
本发明属于计算机网络安全领域，具体为一种高适用轻型SIP安全方案。
背景技术：
随着VoIP (Voice over IP)网络的发展，SIP (Session Initiation Protocol)作 为其中最主要的协议之一，得到越来越广泛的应用。但SIP的设计理念，以及其承载网络的 不可靠性，为SIP的大规模应用带来极大的安全隐患。SIP参考了 HTTP、 SMTP等互联网上 成熟的协议，具有开放、简易等优点，其自身并没有制定相应安全策略。
SIP采用文本形式表示消息的词法和语法，而对文本形式的分析比较简单，因此 SIP容易被攻击者模仿、篡改，加以非法利用。此外，SIP用户广泛分布在公用IP网上，IP 地址不可知，安全防范的范围比较大，又使得访问控制列表等安全措施较难部署，并且也不 利于攻击发生事后追查。 SIP通信过程中的安全性是一个至关重要的问题，包括保证消息的机密性和完整 性，防止重放攻击和信息欺骗，提供会话中对参与者的鉴别，防止拒绝服务攻击、应用的安 全性等，比较典型的针对基于目前针对SIP协议的安全威胁很多，包括注册攻击、服务器 伪装、篡改消息体、断开会话、拒绝服务和服务放大等。 应用于SIP中的安全机制可以分成两大类端到端(end-to-end)的保护和点对点 (hop-by-hop)的保护。端到端机制主要涉及呼叫者和被呼叫者的SIP用户代理，如SIP认 证和SIP消息体加密等；点对点机制是为了保证在消息的传送路径上两个连续的SIP实体 之间的通信安全。SIP并没有专门提供用于点对点安全保护的功能，主要还是依赖网络层 (IPSec)或传输层(TLS)的安全。这些安全机制应用特点和使用范围均有不同，也各自存在 自身的优缺点，在一定程度下，并不能完整的解决SIP协议在IP公网上的安全传输，或多或 少存在一些缺陷，并且大部分依赖于PKI体系，由于受限于PKI体系实现的困难，很难得到 广泛应用。
发明内容
本发明提供一种SIP安全方案，克服已存在的SIP安全方案难以广泛应用的缺点， 同时保证SIP通信的安全性。 SIP通信加密前的身份鉴别和密钥交换是确保信令安全的关键。本发明在用户与 服务器间采用共享密钥方式实现身份鉴别。用户与服务器间实现共享密钥很容易，因为各 个VoIP运营商都能通过用户名和密码来管理用户帐号。通信密钥的交换方案采用MIKEY 协议的DHHMAC(HMAC-authenticated Diff ie-Hellman key agreement)密钥管理策略，以 使过程既简单又安全。获得通信密钥后，通话双方可以采用S/MIME加密进行SIP消息的安 全传输，这样即保证信令传输的安全，也省略服务器的加、解密过程。 在点对点的保护中，本发明采用逐跳回应鉴别的策略保证服务器可信。逐跳回应 鉴别策略直接在SIP消息中添加一些首部字段，即可通过下一跳服务器的回应消息对其进行鉴别，不额外添加任何步骤。逐跳回应鉴别策略给服务器带来的额外开销非常少，没有改 变SIP的正常通信过程，可以抵御中间人攻击、拒绝服务攻击等。
图1是SIP安全方案整体架构图 图2是MIKEY-DHHMAC策略的身份鉴别及密钥交换过程图。
图3是SIP逐跳回应鉴别示意图。
具体实施例方式
本发明的SIP安全方案整体框架如图1所示。 SIP用户代理(SIP UA)IO向SIP用户代理15发起呼叫，要经过SIP服务器(SIP Server) 11、 12、 13、 14以及12和13之间22省略的若干SIP服务器逐跳传递SIP消息。
SIP用户代理10和SIP服务器11之间的交互20包含了 lO与ll互相的身份鉴别 和密钥交换，以及之后的加密通信。20的身份鉴别采用共享密钥的方式，由11管理共享密 钥。IO与11间实现共享密钥很容易，因为各个VoIP运营商都能通过用户名和密码来管理 用户帐号。20的密钥交换采用MIKEY-DHHMAC密钥管理策略，可以使交换过程既简单又安 全。20的加密通信采用S/MME加密方式。由于S/MME只加密SIP消息体，而不加密SIP 消息首部字段，这样即保证信令传输的安全，也省略服务器的加、解密过程。SIP用户代理 15和SIP服务器14之间的交互24也包含了相同的身份鉴别、密钥交换和通信加密方式。
SIP服务器11、12之间的交互21，13、14之间的交互23，以及12和13之间22省 略的若干SIP服务器相邻之间的交互，采用逐跳回应鉴别的策略保证相互之间可信。逐跳 回应鉴别策略只在SIP消息中添加一些首部字段，即可通过下一跳服务器的回应消息对其 进行鉴别，不额外添加任何步骤。MIKEY-DHHMAC策略的身份鉴别及密钥交换过程如图2所示。 DHHMAC策略基于DH加密算法，只需要一次交互就可以完成身份鉴别和密钥交换。 图2中A生成DH算法需要的参数K，然后对K和共享密钥auth-key进行散列生成鉴别信息 A' ， A将K和A'传给B ;B根据K和共享密钥auth-key对A进行鉴别，然后生成DH算法需 要的参数K'以及B的鉴别信息B' ， B将K'和B'传给A ;A根据K'和auth-key对B进行鉴 别；最后A、B根据K和K'生成通信密钥kp。 SIP交互中，用户发送REGISTER请求，服务器 返回407challenge，用户在SIP消息的扩展里加入K， A'再发送REGISTER,服务器返回200 消息中加入K' ， B'，即可完成DHHMAC的流程。 DHHMAC策略独立于PKI体系，仅用一次交互即可实现双向鉴别，具有很高的性能；
由双方共同决定通信密钥的生成，比单纯的共享通信密钥具有更高的安全性。 SIP实体的逐跳回应鉴别如图3所示。 第一跳服务器在发送的INVITE消息中添加Request-Authentication字段，字 段中定义了鉴别算法和随机数nl ;第二跳服务器转发该INVITE消息到第三跳时，先记录 Request-Authentication字段的内容，然后重写其内容，定义自己使用的鉴别算法和随机 数n2 ;第三跳服务器收到消息后，在回应的200消息中添加Response-Authentication字 段，其中包含使用接收到的指定算法，根据随机数n2和其他信息计算出来的digest摘要信息；第二跳服务器收到200消息后验证digest信息对第三跳服务器进行鉴别；然后第二跳 服务器查看发送INVITE之前的记录，根据第一跳服务器指定的算法和nl计算出digest信 息赋给200消息中的Response-Authentication字段；第一跳服务器收到200消息后验证 digest信息对第二跳服务器进行鉴别。 计算策略中的digest摘要信息需要认证参数，此认证参数可以是共享密钥，也可 以是基于PKI体系的数字证书。本方案采用共享密钥作为认证参数，把对PKI体系的依赖 降至最小。在实际应用中，同一个运营商的服务器之间完全可以采用共享密钥。
权利要求
一种高适用轻型SIP安全方案。其特征是用户与服务器之间采用共享密钥方式实现身份鉴别，MIKEY协议的DHHMAC策略交换密钥，S/MIME加密通信；服务器之间采用逐跳回应鉴别的策略保证互相可信。
2. 根据权利要求1所述的方案，其特征是用户通过SIP用户代理访问SIP服务器，服 务器管理用户的帐号信息，帐号密码作为身份鉴别的共享密钥，采用MIKEY协议的DHHMAC 策略一次交互实现用户和服务器相互间的身份鉴别和密钥交换。
3. 根据权利要求l所述的方案，其特征是用户代理与服务器交换通信密钥之后，采用 S/MME加密SIP消息进行通信，只加密SIP消息体，不加密消息首部字段。
4. 根据权利要求1所述的方案，其特征是服务器之间采用逐跳回应鉴别的策略保证 互相可信，在SIP消息首部加入鉴别字段，采用共享密钥作为认证参数。
全文摘要
公开了一种高适用轻型SIP安全方案。该方案包括SIP用户代理与SIP服务器之间通信安全，以及SIP服务器之间的通信安全。用户与服务器之间采用共享密钥方式实现身份鉴别，MIKEY协议的DHHMAC策略交换密钥，S/MIME加密通信；服务器之间采用逐跳回应鉴别的策略保证互相可信。方案很大程度地减少对PKI体系的依赖，在保证SIP通信安全性的同时提高了可用性。
文档编号H04W12/00GK101754201SQ20081018264
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者钟锐 申请人:钟锐