ES2293316T3 - Autenticacion de acceso transparente en nucleos de redes gprs. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la autenticación de acceso transparente de abonados conectados a un dominio de red de autenticación por un núcleo de red GPRS o una red UMTS, en el que el procedimiento usa datos que son ensamblados por una capa de red durante el establecimiento de un contexto PDP en redes GPRS, por el cual cuando un Nodo de Soporte de la Pasarela GPRS (1) recibe una solicitud de creación de contexto consulta un servidor de registro (2) para obtener una dirección IP asignada al contexto PDP particular, y dentro del contexto el servidor de registro (2) recibe un Número RDSI Internacional de la Estación Móvil, MSISDN y/o una Identidad de Abonado Móvil Internacional, IMSI, del abonado, y almacena para cada contexto PDP un par de dirección IP e IMSI/MSISDN en una base de datos de sesión (3), caracterizado porque se proporciona un servidor proxy (5) que comprueba el IMSI/MSISDN de una base de datos de sesión (3) del servidor de registro (2) y el IMSI/MSISDN de una base de datos (4) del dominio de aplicación para que coincidan, porque si los pares IMSI/MSISDN coinciden, el servidor proxy (5) comprueba una dirección IP de abonado asignada en la capa de red IP para que coincida con la dirección IP asignada por el servidor de registro (2), y porque el servidor proxy (5) analiza la capa de aplicación para direcciones IP dadas en las cabeceras de los mensajes de registro y comprueba que coincida con la dirección IP de la capa de red que ya se comprobó que coincidiera con la dirección IP asignada por el servidor de registro (2).
Description
Autenticación de acceso transparente en núcleos
de redes GPRS.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y sistema para la autenticación de acceso transparente
en Redes de Acceso Móvil 2G y 2,5G. Esto incluye las redes de
comunicación de la norma GSM, GPRS y UMTS bien conocidas para las
personas expertas.
En la normalización del Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles (UMTS, Versión 5) se prevén medios
exhaustivos para realizar la autenticación en la capa de aplicación
sin necesidad de interfuncionar con las redes de radio y transporte
subyacentes. Los mecanismos se basan en la asunción de que se
prepara un entorno específico para el despliegue de servicios de
Subsistema IP Multimedia (IMS). Esto incluye el uso de la aplicación
IMS SIM (ISIM), que a su vez requiere el de la Versión 99UICC en
los dispositivos terminales conectados para tratar la autenticación
y gestión de claves (AKA). En el caso del despliegue de servicios
basados en IMS e IMS en un entorno de red que esté caracterizado
por el uso de tarjetas SIM, el mecanismo de autenticación
normalizado no será
aplicable.
aplicable.
La especificación técnica de 3GPP TS 33.203:
"Access Security for IP-based Services",
Versión 5, V5.6.0, junio de 2003, XP-002264085,
describe un procedimiento para la autenticación de acceso
transparente de abonados conectados a un dominio de red de
autenticación por un núcleo de red GPRS o una red UMTS, usando el
procedimiento datos que son ensamblados por una capa de red durante
el establecimiento de un contexto PDP en redes GPRS.
Es el objeto de la invención proporcionar un
procedimiento y sistema para la autenticación de acceso transparente
que le permita ejecutar la autenticación de forma transparente al
dispositivo terminal, sin que requiera extensiones de propiedad
exclusiva y funciones en red o en el cliente.
Este objeto se consigue proporcionando un
procedimiento y sistema como se describe en las reivindicaciones
independientes.
Otros rasgos que son considerados
característicos para la invención se exponen en las reivindicaciones
subordinadas.
La presente invención describe un procedimiento
para la autenticación de la capa de aplicación de abonados,
conectados al dominio de red de autenticación por un núcleo de red
del Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS) 2G o 2,5G o una
red UMTS 3G. La autenticación se basará en datos que sean
ensamblados por la capa de red durante el establecimiento de un
contexto PDP en redes GPRS. Esta información es obtenida por la
aplicación de la tarjeta SIM estándar. Ya que se usan los mismos
mecanismos para la autenticación en redes 3G, el otro mecanismo
descrito también es aplicable aquí. No se debería tocar de ningún
modo ninguna norma mientras se use una red de acceso 2G o 2,5G,
puesto que no se prevé ninguna autenticación en la capa de
aplicación en la norma. Para normas UMTS Versión 5 y siguientes, la
norma prevé procedimientos específicos. El uso del otro
procedimiento descrito sería posible, aunque el mecanismo de
autenticación normalizado necesita ser desconectado. La desconexión
del mecanismo de autenticación normalizado se podría interpretar
como sensible a la norma, pero el uso posterior del mecanismo
descrito sería una vez más conforme a la norma.
Además, se describe una ruta de migración a la
autenticación normalizada de UMTS Versión 5 y el concepto para el
uso paralelo de ambos mecanismos.
La invención se describirá ahora en mayor
detalle con referencia a los dibujos.
la Fig. 1 representa la arquitectura general del
sistema para llevar a cabo la invención;
la Fig. 2 representa una forma de realización de
la invención con una arquitectura conforme a la migración a
IMS.
Con referencia a la Fig. 1, durante el
establecimiento del contexto PDP el Nodo de Soporte de Servicio GPRS
(SGSN) está autenticando al abonado que usa el algoritmo A3/A8
basado en la tarjeta SIM de dispositivos terminales en caso de red
de acceso GSM y GPRS 2,5G y EDGE.
El Nodo de Soporte de la Pasarela GPRS 1 (GGSN)
recibe una solicitud de creación de contexto y consulta un servidor
Radius (de Registro) 2 (Servicio de Usuario de Acceso Telefónico de
Autenticación Remota) para obtener una dirección IP asignada al
contexto PDP particular. Dentro del contexto el servidor Radius 2
recibe el MSISDN y/o el IMSI del abonado. De ese modo en la base de
datos de sesión 3 del servidor Radius 2 hay almacenado para cada
contexto PDP un par dirección IP e IMSI/MSISDN. Basándose en el
Identificador del punto final del túnel (TEID) el GGSN 1 filtra
todos los paquetes que se ejecutan a través del contexto PDP una vez
establecido, para la correcta dirección IP de origen. Esto
significa que el GGSN 1 comprueba los pares TEID/dirección IP
coincidentes, impidiendo de ese modo la falsificación de direcciones
de origen y el llamado "spoofing de IP" para el ciclo vital
completo del contexto PDP. El TEID identifica de modo inequívoco un
punto final del túnel en la entidad de protocolo receptora
GTP-U (Protocolo de Túnel GPRS - Usuario) o
GTP-C (Protocolo de Túnel GPRS - Control). El lado
de recepción de un túnel GTP asigna localmente el valor de TEID para
el lado de transmisión que usar. Los valores de TEID son
intercambiados entre puntos finales del túnel usando mensajes
GTP-C (o RANAP (Parte de Aplicación de Red de
Acceso de Radio) en la UTRAN (Red de Acceso de Radio Terrestre
UMTS).
En el dominio de aplicación existe una base de
datos de abonado 4 que almacena todas las PubIDs que está usando el
abonado en el dominio, haciendo referencia a su PrivID, que es única
en el dominio de aplicación respectivo. La PrivID está
correlacionada con un MSISDN y/o IMSI.
En la solicitud el usuario da su PrivID para
registrarse. Al recibir la solicitud de registro, el proxy de
registro 5 consulta la base de datos del abonado 4 que contiene las
identificaciones de los abonados (tanto públicas como privadas)
junto con el MSISDN/IMSI. Estos datos son almacenados en una tabla
en la plataforma del servidor proxy.
Posteriormente el servidor proxy 5 consulta la
base de datos de sesión 3 del servidor Radius 2 para obtener la
dirección IP asignada de esa sesión y el IMSI/IMSISDN ya autenticado
por el Registro de Posiciones Base (HLR) de la red.
La autenticación del HLR garantiza aún más que
la dirección IP se pueda considerar autenticada también. Además
esta información es almacenada en la tabla en la plataforma del
servidor proxy.
Ahora el servidor proxy 5 comienza el
procedimiento de autenticación según la invención.
Primero, el servidor proxy 5 comprueba el
IMSI/MSISDN de la base de datos 3 del servidor Radius 2 y la base
de datos 4 del dominio de aplicación para que coincidan. Si los
pares no coinciden, el abonado ha intentado registrarse con una
PrivID incorrecta, que no está correlacionada con su IMSI/MSISDN, si
los pares coinciden se realiza la siguiente etapa.
La segunda etapa es comprobar la dirección IP de
los abonados en la capa de red IP, que significa que el campo de
encabezado de paquetes IP para la dirección de origen coincida con
la dirección IP asignada por el servidor Radius 3. Ya que la
dirección IP fue asignada a una sesión autenticada por IMSI/MSISDN,
también la dirección IP se puede considerar como autenticada.
Si los pares no coinciden, el abonado usó una
dirección IP incorrecta, si los pares coinciden se realiza la etapa
posterior.
El servidor proxy 5 analiza la capa de
aplicación para las direcciones IP dadas en las cabeceras de por
ejemplo el mensaje de registro SIP, los cuerpos de mensajes SDP,
etc. y comprueba que coincida con la dirección IP, la cual ya se
comprobó que coincidiera con la dirección IP asignada por el
servidor Radius 2. Si los pares no coinciden el abonado usó una
información de señalización incorrecta, por ejemplo direcciones de
respuesta, etc. Si los pares coinciden, la configuración de la
sesión se puede considerar como autenticada.
En todos los mensajes posteriores que llegan al
servidor proxy 5, comprueba la coincidencia de la dirección IP en
el campo de encabezado de paquetes IP para la dirección de origen
con la de los campos de encabezado del protocolo de la capa de
aplicación y verifica los pares coincidentes en comparación con la
dirección IP asignada por el servidor Radius 2.
Si se usan PubIDs en la siguiente sesión, las
PubIDs se cotejan con la PrivID que fue almacenada en una tabla en
la plataforma del servidor proxy tras consultar la base de datos 4
de los dominios de aplicación.
La funcionalidad descrita da al operador de red
la oportunidad de ejecutar la autenticación de forma transparente
al dispositivo terminal, sin que requiera extensiones de propiedad
exclusiva y funciones en red o en el cliente. En caso de
señalización basada en SIP, es necesaria la migración a mecanismos
UMTS Versión 5 conformes completamente a la norma y una estrategia
para la operación paralela, esto se describirá ahora.
Ya que el dominio IMS normalizado para UMTS
Versión 5 incluirá su propio mecanismo de autenticación, es
necesario que sea compatible con un escenario donde los abonados
migran a dispositivos terminales habilitados para ISIM. Para sacar
provecho de los beneficios del mecanismo de autenticación
normalizado, se debe dar soporte a ambos mecanismos al mismo
tiempo. Esto se hace mediante una función adicional que comprueba
cada mensaje de señalización entrante, primero para el protocolo,
si es cualquier otro protocolo que SIP, la sesión es encaminada al
servidor proxy 5.
Con referencia a la Fig. 2, se toma la misma
decisión de encaminado si el mensaje se basa en SIP, pero el
cliente no es compatible con una autenticación de UMTS Versión 5
normalizado. Si el cliente es compatible con el procedimiento de
autenticación normalizado, por ejemplo está habilitado para ISIM, el
mensaje es encaminado a la Función de Control de Estado de Llamada
Proxy (P-CSCF) conforme a la norma. El primer
disparador para decisiones de encaminado es el tipo de protocolo,
como se describe anteriormente.
Disparadores adicionales podrían ser el
mecanismo de intercambio de claves usado para configurar la conexión
asegurada entre UE y P-CSCF (si el dispositivo
terminal está comenzando la gestión de claves, se puede considerar
como conforme a la norma y la solicitud es encaminada al
P-CSCF), u otros elementos incluidos en la cabecera
de UMTS Versión 5 así como cualquier extensión privada, que sea, sin
embargo, posible pero no necesaria. Si los puntos del disparador
disponibles en la señalización fueran insuficientes, también se
pueden usar búsquedas de bases de datos en las que basar las
decisiones de encaminado.
El procedimiento de autenticación es como
sigue.
Primero, se requiere una decisión sobre porqué
nodo P-CSCF 6 o servidor proxy 5 se debería
encaminar el registro.
Para esto, se proporciona un módulo de
encaminado 7 que será el punto de entrada estándar para todos los
mensajes. El módulo de encaminado 7 decide mediante la evaluación
de la PrivID qué nodo tratará el mensaje. El módulo de encaminado 7
se refiere a los subdominios (por ejemplo user@gprs.tmo.de y
user@tmo.umts.de) dentro de la parte de dominio del Identificador
de Acceso de Red (NAI), véase la especificación de 3GPP 23.228. Esto
requiere que los NAIs para los abonados de 3G tengan que
proporcionar subdominios.
El módulo de encaminado 7 deberá fijar una
entrada de encaminado, al usar sólo la PrivID, los mensajes
posteriores se deberán identificar por la dirección IP de origen
listada en la tabla de encaminado.
El módulo de encaminado 7 identifica la función
de proxy responsable, es decir el servidor proxy 5 o
P-CSCF 6, evaluando la PrivID (subdominios URI).
Esto aumenta la solicitud hacia los IMSI/MSISDN y URIs que elegir
según esta funcionalidad.
En caso de que se deban usar otros protocolos
además de SIP, como por ejemplo SMTP, HTTP, SOAP (.NET), etc., el
servidor proxy 5 se debe extender, y autenticar a los abonados por
el uso de la dirección IP, resolviendo posteriormente el
IMSI/MSISDN y la coincidencia del identificador particular del
protocolo, que se almacena en el perfil de abonado de la base de
datos del abonado 4. Esto requiere que la población del perfil de
abonado con los elementos de datos requeridos y la extensión del
módulo de encaminado permitan el encaminado dependiente del
protocolo.
En caso de que se usen redes de acceso por
separado, la plataforma de aplicación debe conocer qué tipo de red
de acceso se usa para adaptar la prestación de servicios como
corresponda. Esto requiere que se deba manifestar una solicitud de
cambio frente al SGSN para permitirle enviar el tipo de acceso al
GGSN que lo incluye en la solicitud radius, de modo que el tipo de
red de acceso estará disponible en la base de datos de sesión 3.
Esto permite que todas las aplicaciones soliciten el tipo de red de
acceso y lo usen, por ejemplo para medios de Calidad de Servicio
(QoS).
2,5G segunda generación y media (por ejemplo,
GPRS, EDGE)
2G segunda generación (por ejemplo GSM)
3G tercera generación (por ejemplo UMTS)
AKA (autenticación y gestión de claves)
CC Circuito Conmutado
IMS Subsistema IP Multimedia
IMSI Identidad de Abonado Móvil
Internacional
ISIM IMS SIM
MSISDN Número RDSI Internacional de la Estación
Móvil
NAI Identificador de Acceso de Red
P-CSCF Función de Control de
Estado de Llamada Proxy
(Tarjeta) SIM (Tarjeta) de Módulo de
Identificación de Usuario (GSM)
SIP Protocolo de Iniciación de Sesión
TEID Identificador del punto final del túnel
UE Equipo de Usuario
UICC Tarjeta de Circuito Integrado UMTS
UMTS Sistema Universal de Telecomunicaciones
Móviles
URI Localizador de Recursos Uniforme
Claims (11)
1. Procedimiento para la autenticación de acceso
transparente de abonados conectados a un dominio de red de
autenticación por un núcleo de red GPRS o una red UMTS, en el que el
procedimiento usa datos que son ensamblados por una capa de red
durante el establecimiento de un contexto PDP en redes GPRS,
por el cual cuando un Nodo de Soporte de la
Pasarela GPRS (1) recibe una solicitud de creación de contexto
consulta un servidor de registro (2) para obtener una dirección IP
asignada al contexto PDP particular, y dentro del contexto el
servidor de registro (2) recibe un Número RDSI Internacional de la
Estación Móvil, MSISDN y/o una Identidad de Abonado Móvil
Internacional, IMSI, del abonado, y almacena para cada contexto PDP
un par de dirección IP e IMSI/MSISDN en una base de datos de sesión
(3),
caracterizado porque se proporciona un
servidor proxy (5) que comprueba el IMSI/MSISDN de una base de datos
de sesión (3) del servidor de registro (2) y el IMSI/MSISDN de una
base de datos (4) del dominio de aplicación para que coincidan,
porque si los pares IMSI/MSISDN coinciden, el
servidor proxy (5) comprueba una dirección IP de abonado asignada
en la capa de red IP para que coincida con la dirección IP asignada
por el servidor de registro (2), y
porque el servidor proxy (5) analiza la capa de
aplicación para direcciones IP dadas en las cabeceras de los
mensajes de registro y comprueba que coincida con la dirección IP de
la capa de red que ya se comprobó que coincidiera con la dirección
IP asignada por el servidor de registro (2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende la etapa en la que durante el establecimiento del
contexto PDP un Nodo de Soporte de Servicio GPRS (SGSN) está
autenticando al abonado que usa el algoritmo A3/A8 basado en una
tarjeta SIM de dispositivos terminales.
3. Procedimiento según cualquier reivindicación
precedente, que comprende la etapa en la que en todos los mensajes
posteriores que llegan al servidor proxy (5), comprueba la
coincidencia de la dirección IP en el campo de encabezado de
paquetes IP para la dirección de origen con la de los campos de
encabezado del protocolo de la capa de aplicación y verifica los
pares coincidentes en comparación con la dirección IP asignada por
el servidor de registro (2).
4. Procedimiento según cualquier reivindicación
precedente, en el que se proporciona un módulo de encaminado (7)
que es un punto de entrada estándar para todos los mensajes y decide
mediante la evaluación de la Identificación Privada, PrivID, qué
nodo de red tratará el mensaje.
5. Sistema de unidades en una red de
telecomunicaciones móviles, caracterizado porque al menos una
primera unidad de autenticación (2) se conecta a través de una
línea de datos a una segunda unidad (5; 6) que ensambla los datos
según el procedimiento de la reivindicación 1.
6. Sistema según la reivindicación 5, en el que
la primera unidad de autenticación comprende un servidor de
registro (2).
7. Sistema según la reivindicación 5 ó 6, en el
que la primera unidad de autenticación (2) se conecta a una base de
datos de sesión (3).
8. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que la segunda unidad comprende un
servidor proxy (5).
9. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 8, en el que la segunda unidad comprende una
Función de Control de Estado de Llamada Proxy (6).
10. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 9, en el que la segunda unidad (5; 6) se
conecta a una base de datos de abonado (4).
11. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, en el que se proporciona un módulo de
encaminado (7) que decide mediante la evaluación de la
Identificación Privada, PrivID, qué nodo de red tratará el
mensaje.
Applications Claiming Priority (2)
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