专利名称：一种无线城域网系统及其鉴别认证方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线城域网系统及其鉴别认证方法。
背景技术：
无线城域网作为目前宽带无线接入技术的主要技术之一，备受各界广泛关注。 然而，安全问题一直制约着其进一步的推广与发展。IEEE 802. 16d标准中定义了基于公 开密钥加密算法(RSA)和数字证书的认证协议，可以实现BS(Base Station，基站)对 SS (Subscriber Station，用户站)的认证，然而，IEEE802. 16d存在的主要缺点是只提供 了 BS对SS的单向认证，而没有提供SS对BS的认证，假冒BS欺骗SS非常容易。此外，授权 密钥(AK)和会话密钥(TEK)都是由BS—方产生的，在这种单向认证的条件下，使得SS很 难对会话密钥TEK的质量产生信任。IEEE 802. 16e标准对IEEE 802. 16d进行了安全的增 强性的修改，引入了可扩展认证协议(Extensible Authentication Protocol，简称ΕΑΡ)， 但是，其仍然只包含了 BS对SS的单向身份认证。申请人:在申请号为200810027930. 0、发明名称为《一种无线城域网的安全接入方 法》的专利申请中提供了一种无线城域网的安全接入方法(以下简称为WMAN-SA)，其是在 认证授权过程中，采用SS和BS的双向认证代替了原有的单向认证，从而使攻击者冒充合法 BS骗取SS的信任成为不可能，避免了中间人攻击的可能性。在密钥的协商过程中，密钥由 SS和BS共同产生，代替了由BS分配，保证了密钥的质量，增强了无线城域网的安全性。因 此，改进的协议同样可以满足原无线城域网的功能、性能要求，并且更安全。然而，在上述申请号为200810027930. 0的专利申请公开的方案中，BS证书和SS 证书的颁发和鉴别均是由认证服务器完成的，认证服务器既充当证书颁发服务器(CA)，又 充当身份鉴别服务器(AS)；而目前的网络中证书颁发服务器(CA)是独立的设施，申请号为 200810027930. 0的专利申请公开的方案并没有考虑到WMAN-SA大规模运用时是否能兼容 现有网络，即证书颁发服务器和身份鉴别服务器需要分离的情形。WMAN-SA的大规模运营势 必要利用现有的网络设施，因此需要分离证书颁发服务器(CA)和身份鉴别服务器(AS)。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无线城域网系统以 及无线城域网的鉴别认证方法，其将证书颁发和身份鉴别分布式部署，以兼容现有的证书 颁发服务器CA等基础设施，可以满足大规模运营的需求。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案—种无线城域网系统，包括证书颁发服务器CA、身份鉴别服务器AS，所述证书颁 发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服务器AS、BS和SS颁发证书，BS安装有 BS签名证书、信任的AS签名证书、CA签名证书，SS安装有SS签名证书、SS加密证书、信任 的AS签名证书和CA签名证书，身份鉴别服务器AS安装有AS签名证书、CA签名证书，所述身份鉴别服务器AS使用CA签名证书公钥对BS和SS的证书进行鉴别。一种无线城域网的鉴别认证方法，所述无线城域网包括证书颁发服务器CA、身份 鉴别服务器AS，所述证书颁发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服务器AS、BS 和SS颁发证书，所述鉴别认证方法包括BS向SS发送接入鉴别激活消息，该接入鉴别激活消息中包括BS签名证书、BS信 任的AS列表和BS的消息签名；SS接收接入鉴别激活消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通 过，判断是否有与BS相同的信任的AS，若有，构造接入鉴别请求消息并发送至BS，该接入鉴 别请求消息中包括SS签名证书、SS加密证书、SS信任的AS列表和SS的消息签名；BS接收接入鉴别请求消息，利用SS签名证书的公钥验证SS的消息签名，若验证通 过，构造证书鉴别请求消息，并选定BS和SS共同信任的一个AS发送，该证书鉴别请求消息 中包括SS签名证书、SS加密证书、BS签名证书、SS信任的AS列表和BS的消息签名；AS接收证书鉴别请求消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通 过，判断自己是否在SS信任的AS列表中，若在，验证BS签名证书、SS签名证书和SS加密 证书，并利用CA签名证书公钥验证BS证书和SS证书的签名，构造证书鉴别响应消息发送 至BS，证书鉴别响应消息中包括SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证 书验证结果和AS的消息签名；BS接收证书鉴别响应消息，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通 过，根据证书鉴别响应消息判断SS的合法性，若合法，生成授权密钥材料，使用SS加密证书 的公钥加密授权密钥材料，构造接入鉴别响应消息并发送至SS，该接入鉴别响应消息中包 括SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证结果、AS的消息签名、更 新的授权密钥信息、加密的授权密钥材料和BS的消息签名；SS接收接入鉴别响应消息，利用BS签名证书公钥验证BS的消息签名，若验证通 过，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过，根据接入鉴别响应消息验证BS 的合法性，若BS合法，利用SS加密证书的私钥解密授权密钥材料，构造接入鉴别确认消息 并发送至BS，该接入鉴别确认消息中包括更新的授权密钥信息和消息鉴别码；BS接收接入鉴别确认消息，根据消息鉴别码校验数据完整性，若校验通过，启用更 新的授权密钥材料。根据本发明的方案，是对证书颁发与身份鉴别进行了有效分离，由统一的证书颁 发服务器为各身份鉴别服务器AS、BS和SS颁发管理证书，由身份鉴别服务器AS统一实现 对BS、SS鉴别认证，使得无线城域网WMAN-SA系统可以兼容现有的证书颁发服务器CA等基 础设施，可以满足大规模运营的需求。
图1是本发明无线城域网的鉴别认证方法的流程示意图。
具体实施例方式以下以一个具体实施方式
为例对本发明方案进行详细阐述。本发明的根本目的，是要将证书颁发与身份鉴别相分离，从而使WMAN-SA大规模运用时可以兼容现有网络，以满足WMAN-SA发展的需要。本发明的方案，是将证书颁发与身份鉴别分离开来，由独立的证书颁发服务器CA 利用自身的证书(CA签名证书)和私钥为身份鉴别服务器AS、BS、SS颁发所有的证书。BS 需安装BS签名证书、信任的AS签名证书和CA签名证书。SS需安装SS签名证书、SS加密 证书、信任的AS签名证书和CA签名证书。身份鉴别系统AS需安装AS签名证书和CA签名 证书，利用CA签名证书公钥对BS和SS证书进行鉴别。BS可以根据安装的CA签名证书初 步验证BS签名证书的有效性，同理，SS可以根据安装的CA签名证书初步验证SS签名证书 的有效性，在进行具体的身份鉴别等过程时，由身份鉴别服务器AS来对基站BS、用户站SS 的证书进行验证。此外，出于对WMAN-SA大规模发展、以及有效分担处理任务量的考虑，证书颁发服 务器CA可以有多个，身份鉴别服务器AS也可以是具有多个，一个证书颁发服务器CA可以 对应多个身份鉴别服务器AS，相应地，一个基站BS也可以与多个身份鉴别服务器AS相对 应、安装多个身份鉴别服务器AS的AS签名证书，即一个基站BS可以信任多个身份鉴别服 务器AS，信任身份鉴别服务器AS的身份鉴别结果，实现这种信任的方式，可以通过安装签 名证书来实现，即BS安装了某个身份鉴别服务器AS的签名证书，就说明该BS信任该AS，同 理，一个用户站SS也可以信任多个身份鉴别服务器AS。据此，本发明提供的无线城域网系统，包括有证书颁发服务器CA、身份鉴别服务器 AS、BS和SS，证书颁发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服务器AS、BS和SS颁 发证书，BS安装有BS签名证书、信任的AS签名证书、CA签名证书，SS安装有SS签名证书、 SS加密证书、信任的AS签名证书和CA签名证书，身份鉴别服务器AS安装有AS签名证书、 CA签名证书，身份鉴别服务器AS使用CA签名证书公钥对BS和SS的证书进行鉴别。其中， BS安装有至少一个信任的AS签名证书，SS安装有至少一个信任的AS签名证书。在此基础上，本发明还提供一种无线城域网的鉴别认证方法，在身份鉴别服务器 AS、基站BS、用户站SS均安装了所需的证书之后，可以进入后续的鉴别认证过程。如图1所示，是本发明的无线城域网的鉴别认证方法的流程示意图，其具体包括 步骤BS向SS发送接入鉴别激活消息，该接入鉴别激活消息包括BS签名证书、BS信任 的AS列表和BS的消息签名；SS接收到接入鉴别激活消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验 证通过，判断BS信任的AS列表中是否有与其共同信任的AS，若无，则丢弃该接入鉴别激活 消息，若有，则构造接入鉴别请求消息并发送至BS，该接入鉴别请求消息中包括SS签名证 书、SS加密证书、SS信任的AS列表和SS的消息签名；BS接收到接入鉴别请求消息，利用SS签名证书的公钥验证SS的消息签名，若验证 通过，构造证书鉴别请求消息，并向选定的BS与SS共同信任的一个身份鉴别服务器AS发 送，该证书鉴别请求消息中包括SS签名证书、SS加密证书、BS签名证书、SS信任的AS列 表和BS的消息签名；身份鉴别服务器AS接收到证书鉴别请求消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的 消息签名，若验证通过，判断自己是否在SS信任的AS列表中，若在列表中，则验证BS签名 证书、SS签名证书和SS加密证书(可以是按照RFC3280的流程进行验证)，并利用CA签名证书公钥验证BS证书和SS证书的签名，验证通过后，构造证书鉴别响应消息并发送至BS， 该证书鉴别响应消息中包括SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验 证结果和AS的消息签名；BS接收到证书鉴别响应消息，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通 过，根据证书鉴别响应消息判断SS的合法性，若SS合法，生成授权密钥材料，使用SS加密 征书的公钥加密授权密钥材料，然后构造接入鉴别响应消息发送至SS，该接入鉴别响应消 息中包括SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证结果、AS的消息 签名、更新的授权密钥信息、加密的授权密钥材料和BS的消息签名；SS接收到接入鉴别响应消息，利用BS签名证书公钥验证BS的消息签名，若验证通 过，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过，根据接入鉴别响应消息验证BS 的合法性，若BS合法，利用SS加密证书的私钥解密授权密钥材料，然后构造接入鉴别确认 消息发送至BS，该接入鉴别确认消息中包括更新的授权密钥信息和消息鉴别码；BS接收到接入鉴别确认消息，根据消息鉴别码校验数据完整性，若校验通过，启用 更新的授权密钥材料，否则解除与SS的连接。以上所述的本发明实施方式，仅仅是对本发明的一个具体实施例的详细说明，并 不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换 和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
一种无线城域网系统，其特征在于，包括证书颁发服务器CA、身份鉴别服务器AS，所述证书颁发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服务器AS、BS和SS颁发证书，BS安装有BS签名证书、信任的AS签名证书、CA签名证书，SS安装有SS签名证书、SS加密证书、信任的AS签名证书和CA签名证书，身份鉴别服务器AS安装有AS签名证书、CA签名证书，所述身份鉴别服务器AS使用CA签名证书公钥对BS和SS的证书进行鉴别。
2.根据权利要求1所述的无线城域网系统，所述BS安装有至少一个AS签名证书，使该 些AS成为该BS信任的AS，所述SS安装有至少一个AS签名证书，使该些AS成为该SS信任 的AS。
3.根据权利要求1或2所述的无线城域网系统，其特征在于，所述身份鉴别服务器AS 对基站BS和用户站SS进行鉴别认证，所述鉴别认证过程包括BS向SS发送接入鉴别激活消息，该接入鉴别激活消息中包括BS签名证书、BS信任的 AS列表和BS的消息签名；SS接收接入鉴别激活消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通过， 判断是否有与BS相同的信任的AS，若有，构造接入鉴别请求消息并发送至BS，该接入鉴别 请求消息中包括=SS签名证书、SS加密证书、SS信任的AS列表和SS的消息签名；BS接收接入鉴别请求消息，利用SS签名证书的公钥验证SS的消息签名，若验证通过， 构造证书鉴别请求消息，并选定BS和SS共同信任的一个AS发送，该证书鉴别请求消息中 包括有SS签名证书、SS加密证书、BS签名证书、SS信任的AS列表和BS的消息签名；AS接收证书鉴别请求消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通过， 判断自己是否在SS信任的AS列表中，若在，验证BS签名证书、SS签名证书和SS加密证书， 并利用CA签名证书公钥验证BS证书和SS证书的签名，构造证书鉴别响应消息发送至BS， 证书鉴别响应消息中包含SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证 结果和AS的消息签名；BS接收证书鉴别响应消息，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过，根 据证书鉴别响应消息判断SS的合法性，若SS合法，生成授权密钥材料，使用SS加密证书的 公钥加密授权密钥材料，构造接入鉴别响应消息并发送至SS，该接入鉴别响应消息中包括 SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证结果、AS的消息签名、更新 的授权密钥信息、加密的授权密钥材料和BS的消息签名；SS接收接入鉴别响应消息，利用BS签名证书公钥验证BS的消息签名，若验证通过，利 用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过，根据接入鉴别响应消息验证BS的合 法性，若BS合法，利用SS加密证书的私钥解密授权密钥材料，构造接入鉴别确认消息并发 送至BS，该接入鉴别确认消息中包括有更新的授权密钥信息和消息鉴别码；BS接收接入鉴别确认消息，根据消息鉴别码校验数据完整性，若校验通过，启用更新的 授权密钥材料。
4.根据权利要求3所述的无线城域网系统，其特征在于，身份鉴别服务器AS按照 RFC3280的流程验证BS签名证书、SS签名证书和SS加密证书。
5.一种无线城域网的鉴别认证方法，其特征在于，所述无线城域网包括证书颁发服务 器CA、身份鉴别服务器AS，所述证书颁发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服 务器AS、BS和SS颁发证书，所述鉴别认证方法包括BS向SS发送接入鉴别激活消息，该接入鉴别激活消息中包括BS签名证书、BS信任的 AS列表和BS的消息签名；SS接收接入鉴别激活消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通过， 判断是否有与BS相同的信任的AS，若有，构造接入鉴别请求消息并发送至BS，该接入鉴别 请求消息中包括=SS签名证书、SS加密证书、SS信任的AS列表和SS的消息签名；BS接收接入鉴别请求消息，利用SS签名证书的公钥验证SS的消息签名，若验证通过， 构造证书鉴别请求消息，并选定BS和SS共同信任的一个AS发送，该证书鉴别请求消息中 包括SS签名证书、SS加密证书、BS签名证书、SS信任的AS列表和BS的消息签名；AS接收证书鉴别请求消息，利用BS签名证书的公钥验证BS的消息签名，若验证通过， 判断自己是否在SS信任的AS列表中，若在，验证BS签名证书、SS签名证书和SS加密证书， 并利用CA签名证书公钥验证BS证书和SS证书的签名，构造证书鉴别响应消息发送至BS， 证书鉴别响应消息中包括SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证 结果和AS的消息签名；BS接收证书鉴别响应消息，利用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过， 根据证书鉴别响应消息判断SS的合法性，若合法，生成授权密钥材料，使用SS加密证书的 公钥加密授权密钥材料，构造接入鉴别响应消息并发送至SS，该接入鉴别响应消息中包括 SS签名证书验证结果、SS加密证书验证结果、BS签名证书验证结果、AS的消息签名、更新 的授权密钥信息、加密的授权密钥材料和BS的消息签名；SS接收接入鉴别响应消息，利用BS签名证书公钥验证BS的消息签名，若验证通过，利 用AS签名证书公钥验证AS的消息签名，若验证通过，根据接入鉴别响应消息验证BS的合 法性，若BS合法，利用SS加密证书的私钥解密授权密钥材料，构造接入鉴别确认消息并发 送至BS，该接入鉴别确认消息中包括更新的授权密钥信息和消息鉴别码；BS接收接入鉴别确认消息，根据消息鉴别码校验数据完整性，若校验通过，启用更新的 授权密钥材料。
6.根据权利要求5所述的无线城域网的鉴别认证方法，其特征在于，所述BS安装有至 少一个AS签名证书，使该些AS成为该BS信任的AS，所述SS安装有至少一个AS签名证书， 使该些AS成为该SS信任的AS。
7.根据权利要求5或6所述的无线城域网的鉴别认证方法，其特征在于，还包括SS在 判断出与BS不具有相同的信任的AS时，丢弃该接入鉴别激活消息。
8.根据权利要求5或6所述的无线城域网的鉴别认证方法，其特征在于，身份鉴别服务 器AS按照RFC3280的流程验证BS签名证书、SS签名证书和SS加密证书。
全文摘要
无线城域网系统及无线城域网的鉴别认证方法，该无线城域网系统包括证书颁发服务器CA、身份鉴别服务器AS，证书颁发服务器CA利用CA签名证书和私钥为身份鉴别服务器AS、BS和SS颁发证书，BS安装有BS签名证书、信任的AS签名证书、CA签名证书，SS安装有SS签名证书、SS加密证书、信任的AS签名证书和CA签名证书，身份鉴别服务器AS安装有AS签名证书、CA签名证书，身份鉴别服务器AS使用CA签名证书公钥对BS和SS的证书进行鉴别。本发明的方案对证书颁发与身份鉴别进行了有效分离，使该无线城域网系统可以兼容现有的证书颁发服务器CA等基础设施。
文档编号H04W12/04GK101931952SQ20101026418
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者张永强, 林凡, 王胜男 申请人:广州杰赛科技股份有限公司