WO2011127810A1 - 对通信设备进行认证的方法和装置 - Google Patents

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WO2011127810A1
WO2011127810A1 PCT/CN2011/072651 CN2011072651W WO2011127810A1 WO 2011127810 A1 WO2011127810 A1 WO 2011127810A1 CN 2011072651 W CN2011072651 W CN 2011072651W WO 2011127810 A1 WO2011127810 A1 WO 2011127810A1
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mtc
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mtc device
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张丽佳
许怡娴
黄迎新
刘晓寒
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Huawei Technologies Co Ltd
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    • H04W8/18—Processing of user or subscriber data, e.g. subscribed services, user preferences or user profiles; Transfer of user or subscriber data
    • H04W8/186—Processing of subscriber group data

Definitions

  • MTC devices that is, some MTCs with the same geographical location, or with the same characteristics, or belonging to the same user.
  • Devices can be used as a group.
  • a group of MTC devices can access the network directly or through the gateway.
  • each MTC device has an International Mobile Subscriber Identity (IMSI), and the identity IMSI is unique.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • the network side In the process of mutual authentication with the network side, the network side generates an authentication vector (AV) according to the basic key K: corresponding to the unique IMSI of the MTC device, and completes the mutual relationship between the MTC device and the network side according to the AV. Certification.
  • Different MTC devices use different basic keys K corresponding to different IMSIs to generate different authentication vectors AV to complete the mutual authentication.
  • Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for authenticating a communication device, which can perform effective authentication for each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • a method of authenticating an MTC device including:
  • an attach request including a group identifier, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated is located;
  • the MTC device to be authenticated is authenticated according to the first group of authentication vectors, and the system key of the MTC device to be authenticated is generated.
  • a method of authenticating an MTC device including:
  • a method of authenticating an MTC device including:
  • the primary MTC device in the MTC group sends an attach request to the network side, where the attach request includes the group identifier of the MTC group and device features of other MTC devices to be authenticated in the MTC group;
  • the primary MTC device performs authentication with the network side, and generates a system key for the other MTC devices to be authenticated by using the group authentication vector and the device features of the other MTC devices to be authenticated, where the group authentication a vector generated during the process of authenticating the primary MTC device with the network side; After the primary MTC device successfully authenticates the other MTC devices to be authenticated, the system key is sent to the other MTC devices to be authenticated.
  • a network side entity including:
  • a first receiving unit configured to receive an attach request that includes a group identifier sent by the MTC device to be authenticated, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated is located;
  • a first authentication unit configured to authenticate the MTC device to be authenticated according to the first group of authentication vectors when there is a first group of authentication vectors bound to the group identifier received by the first receiving unit And generating a system key of the MTC device to be authenticated.
  • a device for authenticating an MTC device including:
  • a third receiving unit configured to: after the device and the network side perform the authentication succeeding, receive an attach request sent by the second MTC device in the MTC group where the device is located;
  • a fourth authentication unit configured to authenticate the second MTC device, and generate a system key for the second MTC device by using the group authentication vector generated by the device and the network side to perform the authentication process;
  • a second sending unit configured to send the system key generated by the fourth authentication unit to the second MTC device.
  • a device for authenticating an MTC device including:
  • a third sending unit configured to send an attach request to the network side, where the attach request includes a group identifier of an MTC group where the device is located, and a device feature of the MTC device to be authenticated in the MTC group;
  • a fifth authentication unit configured to perform mutual authentication with the network side, and generate a system key for the MTC device to be authenticated by using a group authentication vector and a device feature of the MTC device to be authenticated, where The group authentication vector is generated during the process of authenticating the device with the network side;
  • a fourth sending unit configured to send the system key generated by the fifth authentication unit to the MTC to be authenticated after the device successfully authenticates the MTC device to be authenticated device.
  • FIG. 1 is a scenario 1 of a group-based MTC device accessing a network
  • FIG. 2 is a scenario 2 of a group-based MTC device accessing a network
  • Figure 3 is a scenario 3 of the group-based MTC device accessing the network
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for authenticating an MTC device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of applying to an UMTS network according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6 is applied to an LTE network according to Embodiment 1 of the present invention; Schematic diagram of the process;
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for authenticating an MTC device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of applying to an UMTS network according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 9 is applied to an LTE network according to Embodiment 2 of the present invention; Schematic diagram of the process;
  • FIG. 10 is a flowchart of a method for authenticating an MTC device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 11 is a schematic flowchart of applying to an UMTS network according to Embodiment 3 of the present invention. Schematic diagram of the process;
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for authenticating an MTC device according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 14 is a schematic flowchart of applying to an UMTS network according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 16 is a schematic structural diagram 1 of a network side entity according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 17 is a schematic diagram 2 of a network side entity structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic structural diagram 3 of a network side entity according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a schematic structural diagram of a first authentication unit 1302 in a schematic diagram of a network side entity structure according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 20 is a schematic structural diagram of an apparatus for authenticating an MTC device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic structural diagram of an apparatus for authenticating an MTC device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a schematic diagram of authenticating an MTC device according to an embodiment of the present invention. Schematic diagram of the fourth authentication unit 1402 in the device;
  • FIG. 23 is a schematic structural diagram of an apparatus for authenticating an MTC device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 24 is a schematic structural diagram of an apparatus for authenticating an MTC device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic structural diagram of a network side entity according to another embodiment of the present invention.
  • 1 , 2 and 3 are three possible scenarios of an MTC group based on an embodiment of the present invention, wherein reference numeral 1 is an MTC device, and reference numeral 2 is an MTC gateway.
  • a group of MTC devices 1 directly accesses a 3GPP network, and an MTC gateway is not required in the network architecture.
  • Each MTC device needs to perform mutual authentication with the network before communicating.
  • a group of MTC devices are connected to the 3GPP network through the MTC gateway 2, but the network side is able to identify each MTC device under the gateway.
  • the MTC gateway is equivalent to an ordinary MTC device, and has all the functions of an ordinary MTC device; from the perspective of each MTC device in the group, the MTC gateway provides an external connection to other MTC devices in the group. aisle. Every MTC device and MTC The gateway needs to be authenticated before it can communicate with the network side.
  • a group of MTC devices are connected to the 3GPP network through the MTC gateway 2, but the network side can only identify the MTC gateway, but cannot identify the MTC device under the gateway.
  • the MTC gateway needs to authenticate with the network before it can communicate.
  • the above MTC gateway 2 can be an MTC device with a gateway function.
  • embodiments of the present invention provide a method and apparatus for authenticating a communication device.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 1 of the present invention includes:
  • Step 101 Receive an attach request that includes a group identifier sent by the MTC device to be authenticated, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated is located.
  • the MTC device to be authenticated is an MTC device in the MTC group that needs to communicate with the network, and needs to authenticate with the network and generate a system key before accessing the network.
  • a group identifier is set for each MTC group.
  • the group identifier is unique and can be represented by Group IMSI. Different MTC groups have different Group IMSIs.
  • Step 102 Determine whether there is a first group of authentication vectors that are bound to the group identifier in the local area.
  • the group authentication vector refers to an authentication vector used to authenticate an MTC device in the MTC group.
  • a plurality of MTC devices to be authenticated may share the set of authentication vectors for authentication.
  • the first group of authentication vectors is generated by the MTC device of the first access network in the MTC group in the mutual authentication process with the network, and the first group of authentication vectors is bound to the group identifier, so as to belong to the same group.
  • the group of authentication vectors can be quickly found without re-generation.
  • the MTC device of the first access network refers to: In the case that no MTC device accesses the network in the current MTC group, the first MTC device that sends the attach request to the network.
  • Step 103 If yes, perform authentication on the MTC device to be authenticated according to the first group of authentication vectors, and generate a system key of the MTC device to be authenticated.
  • the system key of the MTC device to be authenticated includes a network side key and a device side key.
  • the method for authenticating an MTC device obtains a group authentication vector by using a group identifier shared by an MTC group, and authenticates the MTC device to be authenticated in the group by using the group authentication vector, and generates a system key.
  • a group authentication vector In the process of authenticating and generating the system key, it is necessary to generate different authentication vectors for different MTC devices, so that the signaling traffic is greatly reduced, even when a large number of MTC devices access the network in a short time. Underneath, it will not cause network congestion.
  • sharing a group ID also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the large number of MTC devices.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention can effectively authenticate each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the first group of authentication vectors is also required to be obtained, which specifically includes the following steps: Step 1021: According to the group identifier Obtaining the first group of authentication vectors from the server; in this embodiment, the server is a specific server on the network side. For example, in a Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) network, the server is a Home Location Register (HLR); in a Long Term Evolution (LTE) network, the server It is the Home Subscriber System (HSS).
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • HLR Home Location Register
  • LTE Long Term Evolution
  • HSS Home Subscriber System
  • Step 1022 Establish a binding relationship between the group identifier and the obtained first group of authentication vectors.
  • the purpose of establishing the binding relationship is to enable the obtained first group of authentication vectors to be directly used to authenticate and generate system keys for other MTC devices in the same MTC group, without Obtain.
  • the second device feature may also be included in the attach request received in step 101.
  • the device feature can uniquely identify the MTC device within the MTC group within the MTC group.
  • the second device feature is used to identify the parameter of the MTC device to be authenticated; the second device feature may be the location parameter of the MTC device to be authenticated, or may be another MTC device capable of uniquely identifying the to-be-authenticated device. Parameters.
  • the second device feature Determining whether the second device feature is the same as the locally stored first device feature, where the first device feature is a device feature of the MTC device of the first access network in the MTC group, and the group identifier and the first The group authentication vectors are commonly bound together; the second device feature is a device feature of other MTC devices in the group.
  • the MTC device to be authenticated is authenticated according to the first group of authentication vectors.
  • the MTC device to be authenticated is the MTC device of the first access network, according to the group identifier Re-acquiring the group authentication vector, and referencing the re-acquired group authentication vector as the second group of authentication vectors. Since the random number used each time the group authentication vector is obtained is different, the second group of authentication vectors and the first group of authentication vectors are also Different.
  • the MTC device performs authentication; and generates a system key of the MTC device to be authenticated according to the second group of authentication vectors and the second device feature.
  • the method for authenticating an MTC device can be applied to the scenario 1 shown in FIG. 1.
  • a group of MTC devices jointly use an identity group IMIMS and a basic key K corresponding to the identity identifier; when the first MTC device in the group accesses the network, mutual authentication is performed with the network, and a system is generated. Key; when other MTC devices access the network, the group authentication vector obtained by reusing the first MTC device is compared with the network. Mutual authentication and generate a system key.
  • the first MTC device refers to: In the case that no MTC device accesses the network in the current MTC group, the first MTC device that sends an attach request to the network.
  • the method includes the following steps:
  • Step 201 The first MTC device sends an attach request to the Visited Location Register (VLR), where the attach request includes the identity group Group IMSI common to the devices in the group, and the device feature device position 1 of the first MTC device. And timestamp time stamp 1, this timestamp is generated based on the time at which the attach request was sent.
  • device position indicates the location of each device in the MTC device group and is used as the device feature for each device.
  • the device feature may be specified by a user who owns the group of MTC devices, and the operator is notified at the registration stage, or a specific device of the group of MTC devices informs the operator of the information of the group of MTC devices when registering,
  • the device features are assigned by the operator to each MTC device. Of course, other features can also be selected as device features, not listed here.
  • Step 202 After receiving the attach request of the first MTC device, the VLR checks whether there is a binding relationship between the Group IMSI and the group authentication vector, that is, whether the authentication vector bound to the Group IMSI exists.
  • Step 203 The VLR sends an authentication vector request to a Home Location Register (HLR), where the request includes a Group IMSI;
  • HLR Home Location Register
  • the HLR can generate an AV, or generate a set of AV to send to the VLR.
  • the VLR can reuse an AV or use a group of AV to authenticate the MTC device.
  • the HLR sends the AV and the predefined function F to the VLR.
  • the function F can also be directly configured in the VLR, and used in the subsequent steps to calculate parameters such as a system key and a device expected response number.
  • Step 206 The VLR stores the AV and the function F, and establishes a binding relationship between the AV and the device feature device position 1 of the first MTC device and the identity group Group IMSI common to the devices in the group; and then calculates the function function F
  • the expected response number of an MTC device XRES device 1 F(device position 1, time stamp 1, XRES ), where device position 1 is the parameter received in step 202, and XRES is the parameter in the group authentication vector AV;
  • Step 207 the VLR sends the group authentication information to the first MTC device, where the group authentication information is a parameter obtained from the AV, where the random number RAND and the authentication mark AUTH are included;
  • Step 209 the first MTC device sends the device authentication information including the RES device 1 to the VLR;
  • Step 210 The VLR checks whether the XRES device 1 is equal to the received RES device 1, and if they are equal, accepts the attach request of the first MTC device, completes the network authentication of the first MTC device, and calculates the network side of the network.
  • Step 211 The VLR sends a message to the first MTC device to accept the attach request, and complete mutual authentication between the first MTC device and the network.
  • Step 212 The second MTC device sends an attach request to the VLR, where the message includes device position2, time stamp 2, and Group IMSI.
  • Step 213 after receiving the attach request of the second MTC device, the VLR checks whether the existence exists. Group-IMSI and AV binding relationship, if not, request a new AV from the HLR; if it exists, check whether the device position 2 in the attach request is the same as the device position bound to Group-IMSI, AV, If they are not the same, the second MTC device is authenticated by the existing AV, and if it is the same, a new AV is requested from the HLR.
  • Group-IMSI and AV binding relationship if not, request a new AV from the HLR; if it exists, check whether the device position 2 in the attach request is the same as the device position bound to Group-IMSI, AV, If they are not the same, the second MTC device is authenticated by the existing AV, and if it is the same, a new AV is requested from the HLR.
  • the second MTC device since it is the second MTC device, there is no need to apply for a new AV, and the AV requested by the first MTC device is directly used for authentication, and a system key is generated.
  • the method is the same as the method for authenticating the first MTC device, and will not be described here.
  • the method for authenticating the second MTC device is described by taking only the MTC device of the second access network as an example, but the method is not limited to the authentication of the second MTC device that sends the attach request in the current MTC group.
  • the method is applicable to all MTC devices in the MTC group except for the first MTC device that subsequently send an attach request.
  • the VLR may also be performed in the HLR.
  • the VLR needs to save the shutdown record of the first MTC device accessing the network to ensure the first access network.
  • the MTC device is turned off, other MTC devices can obtain new AV. As shown in FIG.
  • the foregoing method may also be applied to a Long Term Evolution (LTE) network, where the VLR in the UMTS network corresponds to a Mobility Management Entity (MME) in the LTE network.
  • MME Mobility Management Entity
  • the HLR in the UMTS network corresponds to a Home Subscriber System (HSS) in the LTE network, and the method includes:
  • Step 301 The first MTC device sends an attach request to the MME, where the attach request includes an identity identifier Group IMSI common to the devices in the group, a device feature device position 1 of the first MTC device, and a time stamp time stamp 1.
  • the stamp is based on when the attachment request is sent Generated
  • Step 302 After receiving the attach request of the first MTC device, the MME checks whether there is a binding relationship between the Group IMSI and the authentication vector AV, that is, whether there is an authentication vector bound to the Group IMSI. Since it is the first MTC device, there is no such binding relationship, and a new authentication vector AV needs to be acquired;
  • Step 303 the MME sends an authentication vector request to the Home Subscriber System (HSS), where the request includes a Group IMSI;
  • HSS Home Subscriber System
  • the MME may reuse an AV or periodically use a group of AV to authenticate the MTC device;
  • step 305 the HSS sends the AV and the predefined function F to the MME.
  • the function F may also be directly configured in the MME;
  • Step 307 the MME sends group authentication information to the first MTC device, where the group authentication information includes a random number RAND and an authentication mark AUTH;
  • Step 309 the first MTC device sends the device authentication information including the RES device 1 to the MME;
  • Step 311 The MME sends a message to the first MTC device to accept the attach request, and complete mutual authentication between the first MTC device and the network.
  • Step 312 the second MTC device sends an attach request to the MME, where the message includes device position2, time stamp 2, and Group IMSI;
  • Step 313 after receiving the attach request of the second MTC device, the MME checks whether there is a binding relationship between the Group-IMSI and the AV, and if not, requests the new AV from the HSS; if yes, checks the attach request. Whether the device position 2 is the same as the device position bound to Group-IMSI and AV. If they are not the same, the existing MVC device is used to authenticate the second MTC device. If they are the same, the new AV is requested from the HSS.
  • the second MTC device since it is the second MTC device, there is no need to apply for a new AV, and the AV requested by the first MTC device is directly used for authentication, and a system key is generated.
  • the method is the same as the method for authenticating the first MTC device, and will not be described here.
  • the method for authenticating the second MTC device is described by taking only the MTC device of the second access network as an example, but the method is not limited to the authentication of the second MTC device that sends the attach request in the current MTC group.
  • the method is applicable to all MTC devices in the MTC group except for the first MTC device that subsequently send an attach request.
  • the MME may also be used to generate the system key.
  • Some functions performed by the MME (such as calculating XRES device, K ASME device, etc. using function F) can also be performed in the HSS.
  • the MME needs to save the shutdown record of the MTC device that accesses the first network to ensure the first access network.
  • the MTC device is turned off, other MTC devices can obtain new AV.
  • the method for authenticating an MTC device passes an MTC group
  • the shared group identifier is used to obtain the group authentication vector
  • the group authentication vector is used to authenticate the MTC device to be authenticated in the group and generate a system key, which avoids the need to be different in the process of authenticating and generating the system key.
  • the problem that the MTC device generates different authentication vectors greatly reduces the signaling traffic, and even if a large number of MTC devices access the network in a short time, it will not cause network congestion.
  • sharing a group identity also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the huge number of MTC devices.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention can effectively authenticate each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 2 of the present invention includes:
  • Step 401 After the primary MTC device in the MTC group successfully authenticates with the network side, receiving an attach request sent by the second MTC device in the MTC group.
  • the primary MTC device may be a gateway in an MTC group, or may be a designated MTC device, after the primary MTC device performs mutual authentication with the network side, and then the primary MTC device pairs Other MTC devices to be authenticated in the group are authenticated.
  • Step 402 Perform authentication on the second MTC device, and use the group authentication vector generated by the primary MTC device and the network side to generate a system key for the second MTC device.
  • the second MTC device is any MTC device other than the primary MTC device in the group; and the system key is generated for the second MTC device by reusing the group authentication vector.
  • Step 403 Send the system key to the second MTC device.
  • the system key includes a network side key and a device side key
  • the primary MTC device sends the device side key of the second MTC device to the second MTC device.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention first performs mutual authentication by the primary MTC device in an MTC group and the network side, and uses the mutual authentication process to produce the intermediate product.
  • the generated group authentication vector generates a system key for the MTC devices that are authenticated by other groups in the group, which avoids the problem that the system needs to generate a system key for different MTC devices by using different authentication vectors in the prior art.
  • the method provided in this embodiment greatly reduces signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the group authentication vector generated in the authentication process is bound to the group identifier, so that other MTC devices in the group are to be authenticated to the primary MTC device.
  • the attach request including the group identifier and the device feature of the MTC device (referred to as the device feature of the second MTC device) is sent, the group authentication vector can be quickly found according to the group identifier, and the group authentication vector and the device of the MTC device are used.
  • the feature is that the MTC device generates a system key.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 2 of the present invention can be applied to scenario 2 and scenario 3 shown in FIG. 2 and FIG. 3.
  • a group of MTC devices jointly use an identity group IMIMS and a corresponding basic key K; when the intra-group MTC gateway accesses the network, mutual authentication is performed with the network, and a system key is generated; the MTC gateway is responsible for The other MTC devices in the group are authenticated and allocated to other MTC devices by reusing the AV generation key obtained by the MTC gateway.
  • Step 501 The MTC gateway sends an attach request to the VLR, where the request includes an identity identifier Group IMSI common to the group device, a device feature device position of the MTC gateway, and a time stamp time stamp.
  • the timestamp is generated based on the time at which the attach request was sent;
  • Step 502 the VLR sends an authentication vector AV request to the HLR, where the request includes a Group IMSI;
  • step 504 the HLR sends the AV and the predefined function F to the VLR.
  • the function F can also be directly configured in the VLR, and used in the subsequent steps to calculate parameters such as the system key and the expected number of responses of the device;
  • Step 505 the VLR stores the AV and the function F, and establishes a binding relationship between the device feature device position of the AV and the MTC gateway and the identity group Group IMSI common to the devices in the group; and then calculates the expected response of the MTC gateway by using the function F.
  • the number XRES device F(device position, time stamp, XRES ), where device position is the parameter received in step 502, and XRES is a parameter in the group authentication vector AV;
  • Step 506 the VLR sends group authentication information to the MTC gateway, where the group authentication information includes a random number RAND and an authentication target i AUTH;
  • RES device F(device position, time stamp, RES)
  • the encryption key CK device F(device position, time stamp, CK) of the MTC gateway
  • IK integrity key
  • Step 508 The MTC gateway sends the device authentication information including the RES device to the VLR.
  • Step 510 The VLR sends a message to the MTC gateway to accept the attach request, and complete mutual authentication between the MTC gateway and the network.
  • Step 511 The other MTC device in the group sends an attach request to the MTC gateway, where the message includes the
  • Step 512 After receiving the attach request of other MTC devices in the group, the MTC gateway performs authentication on the MTC device.
  • Step 513 if the MTC gateway authenticates the MTC device, the MTC gateway sends an attach request of the MTC device to the VLR, where the attach request includes Group IMSI, time stamp2 and device position 2;
  • Step 516 The MTC gateway distributes the generated device side keys CK device 2 and IK device 2 to the MTC device.
  • the foregoing MTC gateway may also be a master device in a group of MTC devices, which first performs authentication access to the network.
  • other parameters such as the random number RAND, can also be used to generate the system key.
  • the foregoing method can also be applied to an LTE network, where the VLR in the UMTS network corresponds to the MME in the LTE network, and the HLR in the UMTS network corresponds to the HSS in the LTE network, and the specific implementation method is as follows: Description:
  • Step 601 The MTC gateway sends an attach request to the MME, where the request includes an identity identifier Group IMSI common to the group device, a device feature device position of the MTC gateway, and a time stamp time stamp, where the time stamp is based on the time when the attach request is sent. Generated;
  • Step 602 the MME sends an authentication vector AV request to the HSS, where the request includes a Group IMSI;
  • Step 605 The MME stores the AV and the function F, and establishes a binding relationship between the AV and the device feature device position of the MTC gateway, and the identity identifier Group IMSI common to the group device. Then, the function function F is used to calculate the expected response number of the MTC gateway.
  • XRES device F(device position, time stamp, XRES );
  • Step 606 the MME sends group authentication information to the MTC gateway, where the group authentication information includes a random number RAND and an authentication mark AUTH;
  • Step 608 The MTC gateway sends the device authentication information of the RES device to the MME.
  • Step 609: The MME checks whether the XRES device is equal to the received RES device. If they are equal, the MTC gateway accepts the attach request and completes the network to the MTC gateway. Authenticate, and calculate the network each K ASME device F (Device position, time stamp, K ASME );
  • Step 610 The MME sends a message to the MTC gateway to accept the attach request, and complete mutual authentication between the MTC gateway and the network.
  • Step 611 The other MTC device in the group sends an attach request to the MTC gateway, where the message includes the device position 2, time stamp 2, and the group IMSI of the MTC device;
  • Step 612 After receiving the attach request of other MTC devices in the group, the MTC gateway authenticates the MTC device.
  • Step 613 if the MTC gateway authenticates the MTC device, the MTC gateway sends an attach request of the MTC device to the MME, where the attach request includes a group IMSI and a device position 2;
  • Step 615: The MTC gateway calculates the K ASME device 2 F (Device position 2, time stamp 2, K ASME ) of the device according to the device feature 2 of the MTC device;
  • Step 616 the device side generated by the MTC gateway
  • the K ASME device 2 is distributed to the MTC device.
  • the foregoing MTC gateway may also be a master device in a group of MTC devices, which first performs authentication access to the network.
  • other parameters such as the random number RAND, can also be used to generate the system key.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention first performs mutual authentication by the primary MTC device in an MTC group and the network side, and uses the group authentication vector generated in the mutual authentication process to pass other authentications in the group.
  • the MTC device generates a system key, which avoids the problem of using a different authentication vector to generate a system key for different MTC devices in the prior art.
  • the method provided in this embodiment greatly reduces the signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 3 of the present invention includes:
  • Step 701 The primary MTC device in the MTC group sends an attach request to the network side, where the attach request includes a group identifier of the MTC group and device features of other MTC devices to be authenticated in the MTC group.
  • the other MTC devices to be authenticated in the MTC group may be one or more.
  • the main MTC device functions as a batch. Different MTC devices correspond to the same group identifier and different device features. In the process of generating the system key in the future, different MTC devices generate different system keys according to different device characteristics, which ensures the security of the system and improves the processing efficiency.
  • Step 702 The primary MTC device performs authentication with the network side, and uses the group authentication vector and the device features of the other MTC devices to be authenticated to set the other MTC to be authenticated. Generating a system key, where the group authentication vector is generated during the process of performing authentication by the primary MTC device and the network side;
  • Step 703 After the primary MTC device successfully authenticates the other MTC devices to be authenticated, the system key is sent to the other MTC devices to be authenticated.
  • the system key includes a network side key and a device side key
  • the main MTC device sends the device side key to the MTC device to be authenticated.
  • the method for authenticating an MTC device obtains a group authentication vector by using a group identifier shared by an MTC group, and generates a system key for all MTC devices to be authenticated in the group through the group authentication vector, and Distributing the generated system key to these MTC devices avoids the problem that in the prior art, different authentication vectors are needed to generate system keys for different MTC devices, thereby generating huge signaling traffic.
  • the method provided in this embodiment greatly reduces the signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • sharing a group ID also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the huge number of MTC devices.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 3 of the present invention is applied to scenario 2 and scenario 3 shown in FIG. 2 and FIG. 3.
  • a group of MTC devices jointly use one identity group IMSI and a corresponding basic key K; when the intra-group MTC gateway accesses the network, mutual authentication is performed with the network, and other groups in the group are to be authenticated at one time.
  • the device feature of the MTC device is sent to the network side, and the authentication vector AV is used to generate a system key for other MTC devices in the group; the MTC gateway is responsible for authenticating other MTC devices in the group, and assigning keys to other MTC devices in the group.
  • the method includes the following steps:
  • Step 801 The MTC gateway sends an attach request to the VLR, where the request includes the identity group Group IMSI common to the group device, the timestamp time stam, and the device of each MTC device in the group.
  • Device position 1, device position 2, device position 3 The time ⁇ is generated based on the time at which the attach request is sent;
  • Step 802 The VLR sends an authentication vector AV request to the HLR, where the request includes a group IMSI and a device feature of each MTC device in the group.
  • device position 1, device position 2, device position 3 is represented by device position n;
  • Step 804 the HLR sends the AV, the predefined function F, and the encryption key CK device and the integrity key IK device on the network side of each MTC device to the VLR.
  • the function F can also be directly configured in the VLR;
  • Step 805 the VLR stores the AV, the function F, and the encryption key CK device and the integrity key IK device of each device network side;
  • Step 806 the VLR sends group authentication information to the MTC gateway, where the group authentication information includes a random number RAND and an authentication target i AUTH;
  • Step 807 After receiving the group authentication information, the MTC gateway checks the authentication mark AUTH. If yes, the MTC gateway completes the authentication on the network side, and calculates the response number RES, the encryption key CK, and the integrity key. IK;
  • Step 808 the MTC gateway sends the device authentication information containing the RES to the VLR;
  • Step 809 the VLR checks whether the XRES is equal to the received RES, and if they are equal, accepts the MTC gateway attach request, and completes the network authentication to the MTC gateway;
  • Step 810 The VLR sends a message to the MTC gateway to accept the attach request, and complete mutual authentication between the MTC gateway and the network.
  • Step 812 The MTC gateway authenticates each MTC device in the group.
  • Step 813 if the authentication is successful, the MTC gateway distributes the CK device n and the IK device n calculated in step 811 to the corresponding MTC device.
  • the foregoing MTC gateway may also be a master device in a group of MTC devices, which first performs authentication access to the network.
  • other parameters such as the random number RAND, can also be used to generate the system key.
  • the foregoing method can also be applied to an LTE network, where the VLR in the UMTS network corresponds to the MME in the LTE network, and the HLR in the UMTS network corresponds to the HSS in the LTE network. Said:
  • Step 901 The MTC gateway sends an attach request to the MME, where the request includes an identity identifier Group IMSI common to the group device, a timestamp time stam, and a device feature of each MTC device in the group.
  • device position 1, device position 2, device position 3 The time ⁇ is generated based on the time at which the attach request is sent;
  • Step 902 The MME sends an authentication vector AV request to the HSS, where the request includes a group IMSI and a device feature of each MTC device in the group.
  • device position 1, device position 2, device position 3 is represented by device position n;
  • K ASME device n F(Device position n, time stamp, K ASME );
  • Step 904 HSS AV, a predefined function function F and a K ASME device on the network side of each MTC device are sent to the MME; Step 905, the MME stores an AV, a function F, and a K ASME device on each device network side;
  • Step 906 the MME sends group authentication information to the MTC gateway, where the group authentication information includes a random number RAND and an authentication mark AUTH;
  • Step 907 After receiving the group authentication information, the MTC gateway checks the authentication mark AUTH. If yes, the MTC gateway completes the authentication on the network side, and calculates the response number RES and the device side K ASME;
  • Step 908 the MTC gateway sends the device authentication information including the RES to the MME;
  • Step 909 The MME checks whether the XRES is equal to the received RES. If they are equal, the MME accepts the attach request of the MTC gateway to complete the network authentication to the MTC gateway.
  • Step 910 The MME sends a message to the MTC gateway to accept the attach request, and complete mutual authentication between the MTC gateway and the network.
  • Step 912 The MTC gateway authenticates each MTC device in the group.
  • Step 913 If the authentication is successful, the MTC gateway distributes the K ASME device n calculated in step 911 to the corresponding MTC device.
  • the foregoing MTC gateway may also be a master device in a group of MTC devices, which first performs authentication access to the network.
  • other parameters such as the random number RAND, can also be used to generate the system key.
  • the method for authenticating an MTC device obtains a group authentication vector by using a group identifier shared by an MTC group, and generates a system key for other MTC devices to be authenticated in the group by using the group authentication vector at one time. And distribute the generated system key to these MTC devices, avoiding the need to use different authentication vectors for different MTCs in the prior art.
  • the device generates a system key, which creates a huge problem of signaling traffic.
  • the method provided in this embodiment greatly reduces signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • sharing a group ID also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the huge number of MTC devices.
  • the method for authenticating an MTC device according to Embodiment 4 of the present invention includes:
  • Step 1001 Receive an attach request that includes a group identifier and a device feature, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated is located, and the device feature is a device feature of the MTC device to be authenticated.
  • Step 1002 Acquire an authentication vector of the MTC device to be authenticated according to the group identifier and the device feature.
  • Step 1003 Perform authentication on the MTC device to be authenticated according to the authentication vector and the device feature, and generate a system key of the MTC device to be authenticated.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention acquires an authentication vector by sharing a group identifier, and solves the problem that the 15-digit IMSI is insufficient due to the huge number of MTC devices.
  • different MTC devices generate different system keys according to different device characteristics, which not only ensures system security but also improves processing efficiency.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention can effectively authenticate each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the method for authenticating an MTC device provided in Embodiment 4 of the present invention can be applied to the scenario 1 shown in FIG.
  • a group of MTC devices jointly use one identity group IMIMS, and the base identity group and the device feature device position correspond to different basic keys K; each MTC device in the group passes the group IMSI and device features.
  • the device position accesses the network, and each MTC device is authenticated based on a different K and a system key is generated.
  • the method includes the following steps:
  • Step 1101 the MTC device sends an attach request to the VLR, where the attach request includes an identity identifier Group IMSI common to the group device and a device feature device position of the MTC device.
  • Step 1102 the VLR sends an authentication vector AV request to the HLR, where the request includes Group IMSI and device position;
  • step 1104 the HLR sends the AV and the predefined function F to the VLR.
  • the function F can also be directly configured in the VLR;
  • Step 1105 the VLR stores the AV and the function F;
  • Step 1106 the VLR sends the authentication information to the MTC device, where the authentication information includes a random number RAND and an authentication mark AUTH;
  • Step 1108 the MTC device sends the device authentication information that includes the RES device to the MTC device.
  • Step 1110 The VLR sends a message to the MTC device to accept an attach request, completing the Mutual authentication between the MTC device and the network.
  • the foregoing method can also be applied to an LTE network, where the VLR in the UMTS network corresponds to the MME in the LTE network, and the HLR in the UMTS network corresponds to the HSS in the LTE network. Said:
  • Step 1201 The MTC device sends an attach request to the MME, where the attach request includes an identity identifier Group IMSI common to the group device and a device feature of the MTC device;
  • Step 1202 The MME sends an authentication vector AV request to the HSS, where the request includes a Group IMSI and a device position;
  • step 1204 the HSS sends the AV and the predefined function F to the MME.
  • the function F may also be directly configured in the MME;
  • Step 1205 the MME stores the AV and the function F;
  • Step 1206 the MME sends the authentication information to the MTC device, where the authentication information includes a random number RAND and an authentication mark AUTH;
  • Step 1208 the MTC device sends the device authentication information including the RES device to the MME;
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention acquires an authentication vector by sharing a group identifier, and solves the problem that the 15-digit IMSI is insufficient due to the huge number of MTC devices.
  • different MTC devices generate different system keys according to different device characteristics, which not only ensures system security but also improves processing efficiency.
  • the method for authenticating an MTC device provided by the embodiment of the present invention can effectively authenticate each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the embodiment of the present invention further provides a network side entity, including:
  • the first receiving unit 1301 is configured to receive, by the MTC device to be authenticated, an attach request that includes a group identifier, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated is located; and the first authentication unit 1302 exists And the first set of authentication vectors bound to the group identifier received by the first receiving unit 1301, configured to authenticate the MTC device to be authenticated according to the first group of authentication vectors, and generate the to-be-authenticated The system key of the MTC device.
  • the network side entity further includes:
  • the first obtaining unit 1303, when the first group of authentication vectors does not exist, is configured to acquire the first group of authentication vectors from a server according to the group identifier received by the first receiving unit 1301; the first establishing unit 1304, Used to establish a binding relationship between the group identifier received by the first receiving unit 1301 and the first group of authentication vectors acquired by the first obtaining unit 1303;
  • the second authentication unit 1305 is configured to authenticate the MTC device to be authenticated according to the first group of authentication vectors acquired by the first acquiring unit 1303, and generate a system key of the MTC device to be authenticated.
  • the network side entity further includes:
  • the determining unit 1306 is configured to determine the second device feature and the local storage when the second device feature for identifying the MTC device to be authenticated is further included in the attach request received by the first receiving unit 1301. Whether the first device feature is the same, where the first device feature is A device feature that is commonly associated with the group identification and the first set of authentication vectors.
  • the network side entity further includes:
  • the second obtaining unit 1307 is configured to acquire, according to the group identifier received by the first receiving unit 1301, the authentication device, when the second device feature of the MTC device to be authenticated is the same as the locally stored first device feature. a second set of authentication vectors of the MTC devices in the MTC group;
  • a second establishing unit 1308, configured to establish a binding relationship between the group identifier received by the first receiving unit 1301, the second device feature, and the second group of authentication vectors acquired by the second acquiring unit 1307;
  • a third authentication unit 1309 configured to generate, according to the second group of authentication vectors acquired by the second acquiring unit 1307 and the expected number of responses generated by the second device feature received by the first receiving unit 1301, according to the expected response And authenticating the MTC device to be authenticated; and generating the MTC to be authenticated according to the second group of authentication vectors acquired by the second obtaining unit 1307 and the second device feature received by the first receiving unit 1301 The system key of the device.
  • the first authentication unit 1302 includes:
  • the first generating unit 13021 is configured to generate an expected response number according to the first group of authentication vectors and the second device feature received by the first receiving unit 1301;
  • the first sending unit 13022 is configured to send group authentication information to the MTC device to be authenticated, so that the MTC device to be authenticated authenticates the network according to the group authentication information, and generates a device according to the second device feature.
  • the group authentication information is information in the first group of authentication vectors;
  • the second receiving unit 13023 is configured to receive a response number generated by the MTC device to be authenticated according to the second device feature.
  • the first authentication subunit 13024 is configured to authenticate the MTC device to be authenticated according to the response number received by the second receiving unit 13023 and the expected response number generated by the first generating unit 13021.
  • a second generating unit 13025 configured to receive, according to the first group of authentication vectors, by the first The second device feature received by unit 1301 generates a network side key.
  • the network side entity provided by the embodiment of the present invention obtains the group authentication vector by using the group identifier shared by the MTC group, and authenticates all the MTC devices to be authenticated in the group by using the group authentication vector, and generates a system key, thereby avoiding In the process of authenticating and generating the system key, different authentication vectors need to be generated for different MTC devices, so that the signaling traffic is greatly reduced, even when a large number of MTC devices access the network in a short time. Will not cause network congestion.
  • sharing a group ID also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the huge number of MTC devices.
  • the network side entity provided by the embodiment of the present invention can also effectively authenticate each MTC device in a case where a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • an embodiment of the present invention further provides an apparatus for authenticating an MTC device, including:
  • the third receiving unit 1401 is configured to: after the device and the network side perform the authentication succeeding, receive an attach request sent by the second MTC device in the MTC group where the device is located;
  • a fourth authentication unit 1402 configured to authenticate the second MTC device, and use the generated system key
  • the second sending unit 1403 is configured to send the system key generated by the fourth authenticating unit 1402 to the second MTC device.
  • the device for authenticating the MTC device further includes: a third establishing unit 1404, configured to: after the device and the network side perform the authentication succeeding, establish the group authentication vector and the Binding relationship between group IDs of MTC groups.
  • the fourth authentication unit 1402 includes:
  • the third obtaining unit 14021 is configured to acquire the group authentication vector bound to the group identifier received by the third receiving unit 1401.
  • the third generating unit 14022 is configured to generate a system secret for the second MTC device by using the group authentication vector acquired by the third obtaining unit 14021 and the device feature of the second MTC device received by the third receiving unit 1401. key.
  • the device for authenticating the MTC device further includes: a forwarding unit 1405, configured to forward, to the network side, an attach request received by the third receiving unit 1401, so that the The network side generates the system key for the second MTC device by using the group authentication vector and the device feature of the second MTC device.
  • a forwarding unit 1405 configured to forward, to the network side, an attach request received by the third receiving unit 1401, so that the The network side generates the system key for the second MTC device by using the group authentication vector and the device feature of the second MTC device.
  • the device for authenticating the MTC device provided by the embodiment of the present invention first performs mutual authentication by the primary MTC device in the MTC group and the network side, and uses the group authentication vector generated in the mutual authentication process to pass other authentications in the group.
  • the MTC device generates a system key, which avoids the problem of using a different authentication vector to generate a system key for different MTC devices in the prior art.
  • the device provided in this embodiment greatly reduces the signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • an embodiment of the present invention further provides an apparatus for authenticating an MTC device, including:
  • the third sending unit 1501 is configured to send an attach request to the network side, where the attach request includes a group identifier of the MTC group where the device is located, and a device feature of the MTC device to be authenticated in the MTC group.
  • a fifth authentication unit 1502 configured to perform mutual authentication with the network side, and generate a system key for the MTC device to be authenticated by using a group authentication vector and a device feature of the MTC device to be authenticated, where The group authentication vector is generated during the process of authenticating the device with the network side;
  • the fourth sending unit 1503, after the device successfully authenticates the MTC device to be authenticated, is configured to send the system key generated by the fifth authenticating unit 1502 to the to-be-recognized Certificate of MTC equipment.
  • the device for authenticating the MTC device further includes:
  • the fourth generating unit 1504 is configured to: when the device request of the device is included in the attach request sent by the third sending unit 1501, generate a system key of the device according to the device feature of the device.
  • the device for authenticating the MTC device acquires a group authentication vector by using a group identifier shared by an MTC group, and generates a system key for all MTC devices to be authenticated in the group through the group authentication vector, and Distributing the generated system key to these MTC devices avoids the problem that in the prior art, different authentication vectors are needed to generate system keys for different MTC devices, thereby generating huge signaling traffic.
  • the device provided in this embodiment greatly reduces the signaling traffic, and does not cause network congestion even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • sharing a group ID also solves the problem that the 15-digit IMSI is not enough due to the huge number of MTC devices.
  • an embodiment of the present invention further provides a network side entity, including:
  • the fourth receiving unit 1601 is configured to receive an attach request that includes a group identifier and a device feature, where the group identifier is a group identifier of an MTC group where the MTC device to be authenticated, and the device feature is the device of the MTC device to be authenticated.
  • the fourth obtaining unit 1602 is configured to acquire an authentication vector of the MTC device to be authenticated according to the group identifier received by the fourth receiving unit 1601 and the device feature.
  • the sixth authentication unit 1603 is configured to authenticate the MTC device to be authenticated according to the authentication vector acquired by the fourth acquiring unit 1602 and the device feature received by the fourth receiving unit 1601, and generate the to-be-certified The system key of the certified MTC device.
  • the embodiment of the present invention provides a network side entity, which acquires an authentication vector by sharing a group identifier, and solves the problem that the 15-digit IMSI is insufficient due to the huge number of MTC devices.
  • different system keys are generated according to different device characteristics for different MTC devices, which not only ensures system security but also improves processing efficiency.
  • the embodiments of the present invention provide a network side entity, which can perform effective authentication for each MTC device even when a large number of MTC devices access the network in a short time.
  • the technical solution provided by the present invention can be applied to the technical field of authenticating an MTC device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

对通信设备进行认证的方法和装置 本申请要求于 2010 年 4 月 12 日提交中国专利局、 申请号为 201010149674.X、发明名称为"对通信设备进行认证的方法和装置"的中国专 利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明涉及无线通信领域， 尤其涉及一种对通信设备进行认证的方法 和装置。 背景技术 机器类通信 ( Machine Type Communication, MTC )设备需要与网络侧 进行相互认证后才能与网络侧进行通信。 在第三代合作伙伴计划 （3rd Generation Partnership Project, 3 GPP )标准中对 MTC设备的分布提出了一种 基于组的特性， 即一些具有相同地理位置， 或者具有相同特性， 或者属于 相同用户的 MTC设备可以作为一组。 一组 MTC设备可以直接接入网络， 也可以通过网关接入网络。
现有技术中， 每个 MTC 设备都有一个国际移动用户身份标识 ( International Mobile Subscriber Identity, IMSI )，这个身份标识 IMSI是唯一 的。在与网络侧进行相互认证的过程中， 网络侧根据 MTC设备唯一的 IMSI 对应的基本密钥 K：， 生成认证向量（Authentication Vector, AV )， 根据该 AV 完成 MTC设备和网络侧之间的相互认证。 不同的 MTC设备利用不同的 IMSI对应的不同的基本密钥 K， 生成不同的认证向量 AV来完成所述相互 认证。
由于 MTC设备数量巨大， 如果采用现有的认证方法， 当大量 MTC设 备在短时间内接入网络时， 认证过程中产生的信令流量会迅速增大， 造成 网络拥塞。 发明内容
本发明的实施例提供一种对通信设备进行认证的方法和装置， 能够在 大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也能对每个 MTC设备进行 有效认证。
为达到上述目的， 本发明的实施例采用如下技术方案：
一种对 MTC设备进行认证的方法， 包括：
接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识的附着请求，所述组标识为 所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识；
确定本地是否存在与所述组标识绑定的第一组认证向量；
如果存在， 则根据所述第一组认证向量， 对所述待认证的 MTC设备进 行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
一种对 MTC设备进行认证的方法， 包括：
MTC组内的主 MTC设备与网络侧进行认证成功后，
接收所述 MTC组内第二 MTC设备发送的附着请求；
对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所述主 MTC设备与网络侧进 行认证过程中产生的组认证向量为所述第二 MTC设备生成系统密钥； 将所述系统密钥发送给所述第二 MTC设备。
一种对 MTC设备进行认证的方法， 包括：
MTC组内的主 MTC设备向网络侧发送附着请求， 其中， 所述附着请 求中包含所述 MTC组的组标识和所述 MTC组内其它待认证的 MTC设备 的设备特征；
所述主 MTC设备与所述网络侧进行认证，并使用组认证向量和所述其 它待认证的 MTC设备的设备特征为所述其它待认证的 MTC设备生成系统 密钥， 其中， 所述组认证向量为所述主 MTC设备与所述网络侧进行认证的 过程中产生的； 所述主 MTC设备对所述其它待认证的 MTC设备进行认证成功后， 将 所述系统密钥发送给所述其它待认证的 MTC设备。
一种网络侧实体， 包括：
第一接收单元，用于接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识的附着 请求， 所述组标识为所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识；
第一认证单元， 当存在与由所述第一接收单元接收的组标识绑定的第 一组认证向量时， 用于根据所述第一组认证向量， 对所述待认证的 MTC设 备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
一种对 MTC设备进行认证的设备， 包括：
第三接收单元， 用于在所述设备与网络侧进行认证成功后， 接收所述 设备所在的 MTC组内第二 MTC设备发送的附着请求；
第四认证单元， 用于对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所述设备 与网络侧进行认证过程中产生的组认证向量为所述第二 MTC设备生成系 统密钥；
第二发送单元， 用于将由所述第四认证单元生成的系统密钥发送给所 述第二 MTC设备。
一种对 MTC设备进行认证的设备， 包括：
第三发送单元， 用于向网络侧发送附着请求， 其中， 所述附着请求中 包含所述设备所在 MTC组的组标识和所述 MTC组内待认证的 MTC设备 的设备特征；
第五认证单元， 用于所述设备与所述网络侧进行相互认证， 并使用组 认证向量和所述待认证的 MTC设备的设备特征为所述待认证的 MTC设备 生成系统密钥， 其中， 所述组认证向量为所述设备与所述网络侧进行认证 的过程中产生的；
第四发送单元， 在所述设备对所述待认证的 MTC 设备进行认证成功 后， 用于将由所述第五认证单元生成的系统密钥发送给所述待认证的 MTC 设备。
MTC组所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过组认证向量对组内待认 证的 MTC设备进行认证， 或者， 通过组认证向量为组内认证过的 MTC设备 生成系统密钥， 避免了在认证或者生成系统密钥的过程中， 需要为不同的 MTC设备生成不同的认证向量的问题， 使得信令流量大大减小， 即使在大 量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。 本发明 的实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法和装置， 在大量 MTC设备在短 时间内接入网络的情况下， 也能够对每个 MTC设备进行有效认证。 附图说明 图 1为基于组的 MTC设备接入网络的场景一；
图 2为基于组的 MTC设备接入网络的场景二；
图 3为基于组的 MTC设备接入网络的场景三；
图 4为本发明实施例一提供的对 MTC设备进行认证的方法流程图； 图 5为本发明实施例一应用于 UMTS网络中的流程示意图； 图 6为本发明实施例一应用于 LTE网络中的流程示意图；
图 7为本发明实施例二提供的对 MTC设备进行认证的方法流程图； 图 8为本发明实施例二应用于 UMTS网络中的流程示意图； 图 9为本发明实施例二应用于 LTE网络中的流程示意图；
图 10为本发明实施例三提供的对 MTC设备进行认证的方法流程图； 图 11为本发明实施例三应用于 UMTS网络中的流程示意图； 图 12为本发明实施例三应用于 LTE网络中的流程示意图；
图 13为本发明实施例四提供的对 MTC设备进行认证的方法流程图； 图 14为本发明实施例四应用于 UMTS网络中的流程示意图； 图 15为本发明实施例四应用于 LTE网络中的流程示意图； 图 16为本发明实施例提供的网络侧实体结构示意图一；
图 17为本发明实施例提供的网络侧实体结构示意图二；
图 18为本发明实施例提供的网络侧实体结构示意图三；
图 19 为本发明实施例提供的网络侧实体结构示意图中第一认证单元 1302的结构示意图；
图 20为本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备结构示意图 图 21为本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备结构示意图 图 22为本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备中第四认证 单元 1402的结构示意图；
图 23为本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备结构示意图 图 24为本发明另一个实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备结构 示意图；
图 25为本发明另一个实施例提供的网络侧实体的结构示意图。 具体实施方式 图 1、 图 2和图 3所示的是本发明实施例所基于的 MTC组的三种可能 的场景， 其中， 标号 1为 MTC设备， 标号 2为 MTC网关。 在图 1中， 一 组 MTC设备 1直接接入 3GPP网络， 网络架构中不需要 MTC网关， 每个 MTC设备需要和网络进行互鉴权后才可以进行通信。在图 2中，一组 MTC 设备通过 MTC网关 2连接到 3GPP网络， 但是网络侧能够识别网关下的每 一个 MTC设备。即从网络侧来看， MTC网关相当于一个普通的 MTC设备， 具有普通的 MTC设备所具有的所有功能；从组内的每一个 MTC设备来看， MTC网关提供了组内其它 MTC设备的外接通道。 每个 MTC设备和 MTC 网关都需要通过认证后才能够与网络侧进行通信。 在图 3中， 一组 MTC设 备通过 MTC网关 2连接到 3GPP网络， 但是网络侧只能识别 MTC网关， 而不能识别网关下的 MTC设备。 MTC 网关需要和网络进行互鉴权后才可 以进行通信。 上述 MTC网关 2可以为一个具备网关功能的 MTC设备。
为了解决现有技术中在大量 MTC设备接入网络的情况下， 由于信令流 量增加而造成的网络拥塞的问题， 本发明实施例提供一种对通信设备进行 认证的方法和装置。
如图 4所示， 本发明实施例一提供的对 MTC设备进行认证的方法， 包 括：
步骤 101， 接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识的附着请求， 所 述组标识为所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识；
在本实施例中， 所述待认证的 MTC设备为一个 MTC组内需要与网络 进行通讯的 MTC设备， 在接入网络之前， 需要与网络进行相互认证并生成 系统密钥。 本实施例对每个 MTC组都设置一个组标识， 这个组标识是唯一 的， 可以用 Group IMSI来表示， 不同的 MTC组有不同的 Group IMSI。
步骤 102， 确定本地是否存在与所述组标识绑定的第一组认证向量； 在本实施例中， 所述组认证向量是指用于认证 MTC组内的 MTC设备 的认证向量， 该 MTC组内的多个待认证的 MTC设备可共用该组认证向量 进行认证。 所述第一组认证向量是由 MTC组内第一个接入网络的 MTC设 备在与网络相互认证过程中产生的， 将此第一组认证向量与所述组标识绑 定， 以便于属于同一个 MTC组的另一个 MTC设备需要接入网络时， 能快 速地找到该组认证向量， 而不需要重新生成。 上述第一个接入网络的 MTC 设备指： 在当前该 MTC组中没有 MTC设备接入上述网络的情况下， 首个 向该网络发送附着请求的 MTC设备。
步骤 103， 如果存在， 则根据所述第一组认证向量， 对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。 在本实施例中，所述待认证的 MTC设备的系统密钥包括网络侧密钥和 设备侧密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 通过一个 MTC组 所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过这个组认证向量对组内待认证 的 MTC设备进行认证并生成系统密钥，避免了在认证和生成系统密钥的过 程中， 需要为不同的 MTC设备生成不同的认证向量的问题， 使得信令流量 大大减小， 即使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造 成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC设备数量巨大而造 成的 15位的 IMSI不够用的问题。本发明的实施例提供的对 MTC设备进行 认证的方法， 在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也能够对每 个 MTC设备进行有效认证。
进一步地， 在步骤 102 中， 如果确定本地不存在与所述组标识绑定的 第一组认证向量， 还需要获取该第一组认证向量， 具体包括以下步骤： 步骤 1021， 根据所述组标识从服务器获取所述第一组认证向量； 在本实施例中， 所述服务器为网络侧的特定服务器。 例如， 在通用移 动通信系统 ( Universal Mobile Telecommunication System, UMTS ) 网各中， 所述服务器为归属位置寄存器（ Home Location Register, HLR ); 在长期演进 (Long Term Evolution, LTE)网络中， 所述服务器为归属用户系统 （Home Subscriber System, HSS )。
步骤 1022， 建立所述组标识和所述获取的第一组认证向量之间的绑定 关系；
在本实施例中， 建立绑定关系的目的是使得获取到的第一组认证向量 能够直接用来对同一个 MTC组中的其它 MTC设备进行认证和生成系统密 钥， 而不需要每次重新获取。
进一步地， 步骤 101 中所接收到的附着请求中还可以包含第二设备特 征。 设备特征能够在 MTC组内唯一标识该 MTC组内的 MTC设备。 上述 第二设备特征是用于标识上述待认证的 MTC设备的参数；所述第二设备特 征可以是所述待认证的 MTC设备的位置参数，也可以是其它能够唯一标识 所述待认证的 MTC设备的参数。 当附着请求中包含所述第二设备特征时， 在确定本地存在第一组认证向量之后， 还包括以下步骤：
确定所述第二设备特征与本地存储的第一设备特征是否相同， 其中， 所述第一设备特征为 MTC组内第一个接入网络的 MTC设备的设备特征， 它与组标识和第一组认证向量共同绑定在一起； 第二设备特征为组内其他 MTC设备的设备特征。当第二设备特征与本地存储的第一设备特征不相同， 即待认证的 MTC设备不是所述第一个接入网络的 MTC设备时， 根据第一 组认证向量， 对待认证的 MTC设备进行认证并生成待认证的 MTC设备的 系统密钥； 当第二设备特征与本地存储的第一设备特征相同， 即待认证的 MTC设备是所述第一个接入网络的 MTC设备时， 根据组标识重新获取组 认证向量， 并把重新获取的组认证向量称为第二组认证向量， 由于每次获 取组认证向量时所用的随机数不一样， 所以第二组认证向量与第一组认证 向量也是不一样的。 然后， 建立组标识、 第二设备特征和获取的第二组认 证向量之间的绑定关系， 并根据第二组认证向量和第二设备特征生成的期 待响应数， 根据该期待响应数对待认证的 MTC设备进行认证； 并根据第二 组认证向量和第二设备特征生成待认证的 MTC设备的系统密钥。
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例一提供的技术 方案， 下面通过具体的应用场景， 对实施例一提供的技术方案进行详细说 明。
如图 5所示， 本发明实施例一提供的对 MTC设备进行认证的方法， 可 以应用于图 1所示的场景一中。 本实施例中， 一组 MTC设备共同使用一个 身份标识 Group IMSI和该身份标识对应的基本密钥 K; 组内第一个 MTC 设备接入网络时， 和网络之间进行相互认证， 并生成系统密钥； 其它 MTC 设备接入网络时，重用第一个 MTC设备所获取的组认证向量与网络进行相 互认证并生成系统密钥。 上述第一个 MTC设备指： 在当前该 MTC组中没 有 MTC设备接入上述网络的情况下， 首个向该网络发送附着请求的 MTC 设备。 在 UMTS网络中， 该方法包括以下步骤：
步骤 201，第一个 MTC设备向拜访位置寄存器（ Visited Location Register, VLR )发送附着请求， 该附着请求中含有组内设备共同的身份标识 Group IMSI、 第一个 MTC设备的设备特征 device position 1、 和时间戳 time stamp 1， 此时间戳是基于发送所述附着请求的时间生成的。 其中， device position 表示每个设备在 MTC 设备组中所处的位置， 用来作为每个设备的设备特 征。 该设备特征可以由拥有这一组 MTC设备的用户指定， 在注册阶段告知 运营商， 或者， 由这一组 MTC设备中的某个特定设备在注册时告知运营商 这一组 MTC设备的信息， 由运营商为每个 MTC设备分配设备特征。 当然， 还可以选用其它的特征作为设备特征， 此处不——列举。
步骤 202， VLR接收到第一个 MTC设备的附着请求后， 检查是否存在 此 Group IMSI和组认证向量的绑定关系， 即确认是否存在与此 Group IMSI 绑定的认证向量。
由于是第一个 MTC设备， 所以不存在此绑定关系， 需要获取新的组认 证向量。
步骤 203， VLR向归属位置寄存器（ Home Location Register, HLR )发 送认证向量请求， 该请求中含有 Group IMSI;
步骤 204， HLR根据 Group IMSI找到对应的基本密钥 K， 生成组认证 向量 AV=(RAND, XRES, CK, IK, AUTH) ,其中， RAND表示随机数， XRES 表示期待响应数， CK表示加密密钥， IK表示完整性密钥， AUTH表示认 证标记。 需要说明的是， HLR可以生成一个 AV， 也可以生成一组 AV发送 给 VLR， VLR可以重复使用一个 AV或者循环使用一组 AV对 MTC设备进 行认证；
步骤 205， HLR将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 VLR。 需要说明的是， 所述功能函数 F也可以直接配置在 VLR中， 用于后续 步骤中计算系统密钥、 设备期待响应数等参数。
步骤 206， VLR存储 AV和功能函数 F， 并将此 AV和第一个 MTC设 备的设备特征 device position 1、 组内设备共同的身份标识 Group IMSI建立 绑定关系；然后，利用功能函数 F计算第一个 MTC设备的期待响应数 XRES device 1= F(device position 1, time stamp 1, XRES ), 其中， device position 1 为在步骤 202中接收到的参数， XRES为组认证向量 AV中的参数；
步骤 207， VLR向第一个 MTC设备发送组认证信息， 所述组认证信息 是从 AV中获取的参数， 其中含有随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 208， 第一个 MTC设备接收到所述组认证信息后， 检查认证标记 AUTH, 若正确， 则完成所述第一个 MTC设备对网络侧的认证。 并计算出 第一个 MTC设备的响应数 RES device l=F(device position 1, time stamp 1, RES), 第一个 MTC设备的加密密钥 CK device l=F(device position 1, time stamp 1, CK)和第一个 MTC设备的完整性密钥 IK device l=F(device position 1, time stamp 1, IK);
步骤 209， 第一个 MTC设备将含有 RES device 1的设备认证信息发送给 VLR;
步骤 210， VLR检查 XRES device 1与接收到的 RES device 1是否相等，如 果相等， 则接受第一个 MTC设备的附着请求， 完成网络对第一个 MTC设备 的认证， 并计算出网洛侧的密钥 CK device 1= F(device position 1 , time stamp 1, CK)和 IK device 1= F(device position 1, time stamp 1, IK);
步骤 211， VLR向第一个 MTC设备发送接受其附着请求的消息， 完成第 一个 MTC设备和网络之间的相互认证；
步骤 212， 第二个 MTC设备向 VLR发送附着请求， 消息中含有 device position2、 time stamp 2和 Group IMSI;
步骤 213， VLR收到第二个 MTC设备的附着请求后， 检查是否存在此 Group-IMSI和 AV的绑定关系， 如果不存在， 则向 HLR请求新的 AV; 如果存 在， 则检查附着请求中的 device position 2是否跟与 Group-IMSI、 AV的绑定 的 device position相同， 如果不相同， 则利用现有的 AV对第二个 MTC设备进 行认证， 如果相同， 则向 HLR请求新的 AV。
此步骤中， 由于是第二个 MTC设备， 所以不需要申请新的 AV， 直接 利用第一个 MTC设备申请的 AV进行认证， 并生成系统密钥。 方法与对第 一个 MTC设备认证的方法相同， 此处不再赘述。
上述对第二个 MTC设备的认证方法， 仅以第二个接入网络的 MTC设 备为例进行说明，但该方法并不局限于对当前 MTC组内第二个发送附着请 求的 MTC设备的认证， 该方法适用于该 MTC组内除第一个 MTC设备外 所有后续发送附着请求的 MTC设备。
需要说明的是， 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参数， 如 随机数 RAND来生成系统密钥。 VLR执行的部分功能（如利用函数 F计算 XRES device、 CK device和 IK device, 以及检查 Group IMSI和 AV的绑定 关系等）也可以在 HLR中执行。 当第一个接入网络的 MTC设备关机、 而 其他 MTC设备仍需要和网络侧进行通信时， 需要 VLR保存第一个接入网 络的 MTC设备的关机记录， 以保证第一个接入网络的 MTC设备在关机的 情况下可以使其他的 MTC设备获得新的 AV。 如图 6所示， 上述方法也可以应用在长期演进 (Long Term Evolution, LTE)网络中， 不同之处在于， UMTS网络中的 VLR对应 LTE网络中的移动管 理实体（ Mobility Management Entity, MME ) , UMTS网络中的 HLR对应 LTE 网络中的归属用户系统（ Home Subscriber System, HSS )， 该方法包括：
步骤 301， 第一个 MTC设备向 MME发送附着请求， 该附着请求中含有 组内设备共同的身份标识 Group IMSI、 第一个 MTC设备的设备特征 device position 1、 和时间戳 time stamp 1， 此时间戳是基于发送所述附着请求的时 间生成的；
步骤 302， MME接收到第一个 MTC设备的附着请求后， 检查是否存 在此 Group IMSI和认证向量 AV的绑定关系， 即确认是否存在与此 Group IMSI绑定的认证向量。 由于是第一个 MTC设备， 所以不存在此绑定关系， 需要获取新的认证向量 AV;
步骤 303， MME向归属用户系统（ Home Subscriber System, HSS )发送 认证向量请求， 该请求中含有 Group IMSI;
步骤 304， HSS根据 Group IMSI找到对应的 K，生成认证向量 AV=(RAND， AUTH, XRES, KASME ), HSS可以生成一个 AV， 也可以生成一组 AV发送给
MME, MME可以重复使用一个 AV或者循环使用一组 AV对 MTC设备进行认 证；
步骤 305， HSS将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 MME。 需要说明 的是， 所述功能函数 F也可以直接配置在 MME中；
步骤 306， MME存储 AV和功能函数 F， 并将此 AV和第一个 MTC设备的 设备特征 device position 1、 组设备共同的身份标识 Group IMSI建立绑定关 系； 然后， 利用功能函数 F计算第一个 MTC设备的期待响应数 XRES device 1= F(device position 1, time stamp 1, XRES );
步驟 307， MME向第一个 MTC设备发送组认证信息， 所述组认证信息 中含有随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 308， 第一个 MTC设备接收到所述组认证信息后， 检查认证标记 AUTH, 若正确， 则完成所述第一个 MTC设备对网络侧的认证。 并计算出 第一个 MTC设备的响应数 RES device l=F(device position 1, time stamp 1, RES)和参数 KASME device l=F(Device position 1, time stamp 1， KASME )；
步骤 309， 第一个 MTC设备将含有 RES device 1的设备认证信息发送给 MME;
步骤 310， MME检查 XRES device 1与接收到的 RES device 1是否相等， 如果相等， 则接受第一个 MTC设备的附着请求， 完成网络对第一个 MTC设 备的认证，并计算出网洛侧 KASME device l=F(Device position 1, time stamp L
KASME)，
步骤 311， MME向第一个 MTC设备发送接受其附着请求的消息， 完成 第一个 MTC设备和网络之间的相互认证；
步骤 312， 第二个 MTC设备向 MME发送附着请求， 消息中含有 device position2、 time stamp 2和 Group IMSI;
步骤 313， MME收到第二个 MTC设备的附着请求后， 检查是否存在此 Group-IMSI和 AV的绑定关系， 如果不存在， 则向 HSS请求新的 AV; 如果存 在， 则检查附着请求中的 device position 2是否跟与 Group-IMSI、 AV的绑定 的 device position相同， 如果不相同， 则利用现有的 AV对第二个 MTC设备进 行认证， 如果相同， 则向 HSS请求新的 AV。
此步骤中， 由于是第二个 MTC设备， 所以不需要申请新的 AV， 直接 利用第一个 MTC设备申请的 AV进行认证， 并生成系统密钥。 方法与对第 一个 MTC设备认证的方法相同， 此处不再赘述。
上述对第二个 MTC设备的认证方法， 仅以第二个接入网络的 MTC设 备为例进行说明，但该方法并不局限于对当前 MTC组内第二个发送附着请 求的 MTC设备的认证， 该方法适用于该 MTC组内除第一个 MTC设备外 所有后续发送附着请求的 MTC设备。
需要说明的是， 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参数， 如 随机数 RAND来生成系统密钥。 MME执行的部分功能 （如利用函数 F计 算 XRES device、 KASME device等）也可以在 HSS中执行。 当第一个接入 网络的 MTC设备关机、 而其他 MTC设备仍需要和网络侧进行通信时， 需 要 MME保存第一个接入网络的 MTC设备的关机记录， 以保证第一个接入 网络的 MTC设备在关机的情况下可以使其他的 MTC设备获得新的 AV。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 通过一个 MTC组 所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过这个组认证向量对组内待认证 的 MTC设备进行认证并生成系统密钥，避免了在认证和生成系统密钥的过 程中， 需要为不同的 MTC设备生成不同的认证向量的问题， 使得信令流量 大大减小， 即使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造 成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC设备数量巨大而造 成的 15位的 IMSI不够用的问题。本发明的实施例提供的对 MTC设备进行 认证的方法， 在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也能够对每 个 MTC设备进行有效认证。 如图 7所示， 本发明实施例二提供的对 MTC设备进行认证的方法， 包 括：
步骤 401， MTC组内的主 MTC设备与网络侧进行认证成功后，接收所 述 MTC组内第二 MTC设备发送的附着请求；
在本实施例中， 所述主 MTC设备可以是一个 MTC组内的网关， 也可 以是一个指定的 MTC设备，由该主 MTC设备先与网络侧进行相互认证后， 再由该主 MTC设备对组内其它待认证的 MTC设备进行认证。
步骤 402， 对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所述主 MTC设备 与网络侧进行认证过程中产生的组认证向量为所述第二 MTC设备生成系 统密钥；
在本实施例中， 所述第二 MTC设备为组内除了主 MTC设备以外的任 一 MTC设备； 通过重用组认证向量来为第二 MTC设备生成系统密钥。
步骤 403， 将所述系统密钥发送给所述第二 MTC设备。
本实施例中， 系统密钥包括网络侧密钥和设备侧密钥， 主 MTC设备向 第二 MTC设备发送的是第二 MTC设备的设备侧密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 首先由一个 MTC 组内的主 MTC设备与网络侧进行相互认证，并利用它们相互认证过程中产 生的组认证向量为组内其它认证通过的 MTC设备生成系统密钥，避免了现 有技术中，需要使用不同的认证向量为不同的 MTC设备生成系统密钥的问 题。 本实施例提供的方法， 使得信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备 在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。
进一步地， 在组内主 MTC设备与网络侧进行认证成功之后， 将它们在 认证过程中生成的组认证向量与组标识建立绑定关系， 以便组内其它 MTC 设备要进行认证而向主 MTC设备发送包含组标识和该 MTC设备的设备特 征（称为第二 MTC设备的设备特征）的附着请求时， 可以快速地根据组标 识找到组认证向量， 并使用该组认证向量和该 MTC设备的设备特征为该 MTC设备生成系统密钥。
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例二提供的技术 方案， 下面通过具体的应用场景， 对实施例二提供的技术方案进行详细说 明。
如图 8所示， 本发明实施例二提供的对 MTC设备进行认证的方法， 可 以应用于图 2和图 3所示的场景二和场景三中。 本实施例中， 一组 MTC设 备共同使用一个身份标识 Group IMSI和对应的基本密钥 K; 组内 MTC网 关接入网络时， 和网络之间进行相互认证， 并生成系统密钥； MTC网关负 责对组内其它 MTC设备进行认证， 通过重用由 MTC网关获取的 AV生成 密钥， 分配给其他 MTC设备。 在 UMTS网络中， 该方法包括以下步骤： 步骤 501， MTC网关向 VLR发送附着请求， 该请求中含有组设备共同 的身份标识 Group IMSI、 MTC网关的设备特征 device position, 和时间戳 time stamp, 此时间戳是基于发送所述附着请求的时间生成的；
步骤 502， VLR向 HLR发送认证向量 AV请求， 该请求中含有 Group IMSI;
步骤 503， HLR 根据 Group IMSI 找到对应的 K， 生成认证向量 AV=(RAND, XRES, CK, IK, AUTH) , 其中， RAND表示随机数， XRES表 示期待响应数， CK表示加密密钥， IK表示完整性密钥， AUTH表示认证 标记；
步骤 504， HLR将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 VLR。 需要说 明的是， 所述功能函数 F也可以直接配置在 VLR中， 用于后续步骤中计算 系统密钥、 设备期待响应数等参数；
步骤 505， VLR存储 AV和功能函数 F， 并将此 AV和 MTC网关的设 备特征 device position、组内设备共同的身份标识 Group IMSI建立绑定关系； 然后，利用功能函数 F计算 MTC网关的期待响应数 XRES device = F(device position, time stamp, XRES )， 其中， device position为在步骤 502中接收到 的参数， XRES为组认证向量 AV中的参数；
步骤 506， VLR向 MTC网关发送组认证信息， 所述组认证信息中含有 随机数 RAND和认证标 i己 AUTH;
步骤 507， MTC网关接收到所述组认证信息后，检查认证标记 AUTH， 若正确， 则完成所述 MTC网关对网络侧的认证。 并计算出 MTC网关的响 应数 RES device =F(device position, time stamp, RES)、 MTC网关的加密密钥 CK device =F(device position , time stamp , CK)和 MTC网关的完整性密钥 IK device =F(device position , time stamp , IK);
步骤 508， MTC网关将含有 RES device 的设备认证信息发送给 VLR; 步骤 509， VLR检查 XRES device 与接收到的 RES device 是否相等， 如 果相等， 则接受 MTC网关的附着请求， 完成网络对 MTC网关的认证， 并计 算出网洛侧的密钥 CK device = F(device position , time stamp, CK)和 IK device = F(device position , time stamp, IK);
步骤 510， VLR向 MTC网关发送接受其附着请求的消息， 完成 MTC网关 和网络之间的相互认证；
步骤 511， 组内其它 MTC设备向 MTC网关发送附着请求， 消息中含有该
MTC设备的 device position 2、 time stamp 2和 Group IMSI; 步骤 512， MTC网关收到组内其它 MTC设备的附着请求后，对该 MTC 设备进行认证；
步骤 513， 如果 MTC网关对所述 MTC设备认证通过， 则 MTC网关向 VLR发送所述 MTC设备的附着请求，该附着请求中含有 Group IMSI, time stamp2和 device position 2;
步骤 514， VLR根据 Group IMSI找到在步骤 505中接收的 AV， 并计 算出网络侧的密钥 CK device 2=F(device position 2, time stamp 2, CK), IK device 2=F(device position 2, time stamp 2, IK);
步骤 515， MTC网关根据所述 MTC设备的设备特征 device position 2 计算出设备侧的密钥 CK device 2=F(device position 2, time stamp 2, CK), IK device 2=F(device position 2, time stamp 2, IK);
步骤 516， MTC网关将生成的设备侧密钥 CK device 2和 IK device 2 分发给所述 MTC设备。
需要说明的是， 上述 MTC网关也可以是一组 MTC设备中的主设备， 它首先进行认证接入网络。 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参 数， 如随机数 RAND来生成系统密钥。
如图 9所示，上述方法也可以应用在 LTE网络中，不同之处在于， UMTS 网络中的 VLR对应 LTE网络中的 MME, UMTS网络中的 HLR对应 LTE网络中 HSS,具体的实现方法如下所述：
步骤 601， MTC网关向 MME发送附着请求， 该请求中含有组设备共 同的身份标识 Group IMSI、 MTC网关的设备特征 device position, 和时间 戳 time stamp, 此时间戳是基于发送所述附着请求的时间生成的；
步骤 602， MME向 HSS发送认证向量 AV请求， 该请求中含有 Group IMSI;
步骤 603， HSS 根据 Group IMSI 找到对应的 K， 生成认证向量 AV=(RAND, AUTH, XRES, KASME ); 步骤 604， HSS将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 MME;
步骤 605， MME存储 AV和功能函数 F， 并将此 AV和 MTC网关的设 备特征 device position, 组设备共同的身份标识 Group IMSI建立绑定关系； 然后，利用功能函数 F计算 MTC网关的期待响应数 XRES device = F(device position, time stamp, XRES );
步骤 606， MME向 MTC网关发送组认证信息， 所述组认证信息中含 有随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 607， MTC网关接收到所述组认证信息后， 检查认证标记 AUTH， 若正确， 则完成所述 MTC网关对网络侧的认证。 并计算出 MTC网关的响应 数 RES device =F(device position, time stamp, RES) 和参数 KA s M device=F(Device position, time stamp, KASME );
步骤 608， MTC网关将含有 RES device 的设备认证信息发送给 MME; 步骤 609， MME检查 XRES device 与接收到的 RES device 是否相等， 如果相等， 则接受 MTC网关的附着请求， 完成网络对 MTC网关的认证， 并 计算出网各则 KASME device =F (Device position, time stamp, KASME );
步骤 610， MME向 MTC网关发送接受其附着请求的消息， 完成 MTC网 关和网络之间的相互认证；
步骤 611， 组内其它 MTC设备向 MTC网关发送附着请求， 消息中含有 该 MTC设备的 device position 2、 time stamp 2和 Group IMSI;
步骤 612， MTC网关收到组内其它 MTC设备的附着请求后， 对该 MTC 设备进行认证；
步骤 613， 如果 MTC网关对所述 MTC设备认证通过， 则 MTC网关向 MME发送所述 MTC设备的附着请求， 该附着请求中含有 Group IMSI和 device position 2；
步骤 614， MME根据 Group IMSI找到在步骤 605中接收的 AV， 并计算 出网各侧的 KASME device 2 =F(Device position 2, time stamp 2, KASME ); 步骤 615， MTC网关根据所述 MTC设备的设备特征 device position 2计算 出设备则的 KASME device 2 =F(Device position 2, time stamp 2, KASME ); 步骤 616， MTC网关将生成的设备侧的 KASME device 2分发给所述 MTC 设备。
需要说明的是， 上述 MTC网关也可以是一组 MTC设备中的主设备， 它首先进行认证接入网络。 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参 数， 如随机数 RAND来生成系统密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 首先由一个 MTC 组内的主 MTC设备与网络侧进行相互认证，并利用它们相互认证过程中产 生的组认证向量为组内其它认证通过的 MTC设备生成系统密钥，避免了现 有技术中，需要使用不同的认证向量为不同的 MTC设备生成系统密钥的问 题。 本实施例提供的方法， 使得信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备 在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。 如图 10所示， 本发明实施例三提供的对 MTC设备进行认证的方法， 包括：
步骤 701， MTC组内的主 MTC设备向网络侧发送附着请求， 其中， 所 述附着请求中包含所述 MTC 组的组标识和所述 MTC 组内其它待认证的 MTC设备的设备特征；
在本实施例中， MTC组内其它待认证的 MTC设备可以为一个或者多 个， 主 MTC设备起到了批量处理的作用， 不同的 MTC设备对应相同的组 标识和不同的设备特征。 在后续生成系统密钥的过程中， 针对不同的 MTC 设备会根据各自不同的设备特征生成不同的系统密钥， 即保证了系统的安 全性， 也提高了处理效率。
步骤 702， 所述主 MTC设备与所述网络侧进行认证， 并使用组认证向 量和所述其它待认证的 MTC设备的设备特征为所述其它待认证的 MTC设 备生成系统密钥， 其中， 所述组认证向量为所述主 MTC设备与所述网络侧 进行认证的过程中产生的；
步骤 703， 所述主 MTC设备对所述其它待认证的 MTC设备进行认证 成功后， 将所述系统密钥发送给所述其它待认证的 MTC设备。
本实施例中， 系统密钥包括网络侧密钥和设备侧密钥， 主 MTC设备向 待认证的 MTC设备发送的是它们的设备侧密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 通过一个 MTC组 所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过这个组认证向量为组内所有待 认证的 MTC设备生成系统密钥， 并将生成的系统密钥分发给这些 MTC设 备， 避免了现有技术中， 需要使用不同的认证向量为不同的 MTC设备生成 系统密钥， 从而产生巨大的信令流量的问题。 本实施例提供的方法， 使得 信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC设备数量 巨大而造成的 15位的 IMSI不够用的问题。
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例三提供的技术 方案， 下面通过具体的应用场景， 对实施例三提供的技术方案进行详细说 明。
如图 11所示， 本发明实施例三提供的对 MTC设备进行认证的方法， 应用于图 2和图 3所示的场景二和场景三中。 本实施例中， 一组 MTC设备 共同使用一个身份标识 Group IMSI和对应的基本密钥 K; 组内 MTC网关 接入网络时，和网络之间进行相互认证，并一次性将组内其它待认证的 MTC 设备的设备特征发送给网络侧， 重用认证向量 AV为组内其它 MTC设备生 成系统密钥； MTC网关负责对组内其它 MTC设备进行认证， 并给组内其 它 MTC设备分配密钥。 在 UMTS网络中， 该方法包括以下步骤：
步骤 801， MTC网关向 VLR发送附着请求， 该请求中含有组设备共同 的身份标识 Group IMSI,时间戳 time stam 和组内每个 MTC设备的设备特 征 device position 1， device position 2， device position 3 所述时间戮是基 于发送所述附着请求的时间生成的；
步骤 802， VLR向 HLR发送认证向量 AV请求， 该请求中含有 Group IMSI和组内每个 MTC设备的设备特征 device position 1， device position 2， device position 3 用 device position n来表示；
步骤 803， HLR 根据 Group IMSI 找到对应的 K， 生成认证向量 AV=(RAND, XRES, CK, IK, AUTH) , 其中， RAND表示随机数， XRES表 示期待响应数， CK表示加密密钥， IK表示完整性密钥， AUTH表示认证 标记。 并利用组内每个设备的设备特征 device position n计算出每个设备的 网各侧加密密钥 CK device n=F(device position n, time stamp, CK)和网洛侧 冗整性密钥 IK device n=F(device position n, time stamp, IK);
步骤 804， HLR将 AV、 预先定义的功能函数 F和每个 MTC设备网络 侧的加密密钥 CK device和完整性密钥 IK device发送给 VLR。 当然， 所述 功能函数 F也可以直接配置在 VLR中；
步骤 805， VLR存储 AV、 功能函数 F和每个设备网络侧的加密密钥 CK device和完整性密钥 IK device;
步骤 806， VLR向 MTC网关发送组认证信息， 所述组认证信息中含有 随机数 RAND和认证标 i己 AUTH;
步骤 807， MTC网关接收到所述组认证信息后， 检查认证标记 AUTH， 若正确， 则完成所述 MTC网关对网络侧的认证， 并计算出响应数 RES、 加 密密钥 CK和完整性密钥 IK;
步骤 808， MTC网关将含有 RES的设备认证信息发送给 VLR;
步骤 809， VLR检查 XRES 与接收到的 RES是否相等， 如果相等， 则接 受 MTC网关的附着请求， 完成网络对 MTC网关的认证；
步骤 810， VLR向 MTC网关发送接受其附着请求的消息， 完成 MTC网关 和网络之间的相互认证； 步骤 811， MTC网关根据步骤 807中计算出的 CK、 IK和每个 MTC设备的 设备特征 device position n计算出每个 MTC设备的加密密钥 CK device n=F(device position n, time stamp, CK)， IK device n=F(device position n, time stamp, IK);
步骤 812， MTC网关对组内的每个 MTC设备进行认证；
步骤 813，如果认证成功， MTC网关将在步骤 811中计算出的 CK device n 和 IK device n分发给相应的 MTC设备。
需要说明的是， 上述 MTC网关也可以是一组 MTC设备中的主设备， 它首先进行认证接入网络。 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参 数， 如随机数 RAND来生成系统密钥。
如图 12所示，上述方法也可以应用在 LTE网络中，不同之处在于， UMTS 网络中的 VLR对应 LTE网络中的 MME, UMTS网络中的 HLR对应 LTE网络中 的 HSS,具体的实现方法如下所述：
步骤 901， MTC网关向 MME发送附着请求， 该请求中含有组设备共 同的身份标识 Group IMSI、时间戳 time stam 和组内每个 MTC设备的设备 特征 device position 1， device position 2， device position 3 所述时间戮是 基于发送所述附着请求的时间生成的；
步骤 902， MME向 HSS发送认证向量 AV请求， 该请求中含有 Group IMSI和组内每个 MTC设备的设备特征 device position 1， device position 2， device position 3 用 device position n来表示；
步骤 903， HSS 根据 Group IMSI 找到对应的 K， 生成认证向量 AV=(RAND, AUTH, XRES, KASME ) , 并利用组内每个设备的设备特征 device position n 计算出每个设备的网各侧的 KASME device n= F(Device position n, time stamp, KASME );
步骤 904， HSS AV, 预先定义的功能函数 F和每个 MTC设备网络 侧的 KASME device发送给 MME; 步骤 905， MME存储 AV、 功能函数 F和每个设备网络侧的 KASME device;
步骤 906， MME向 MTC网关发送组认证信息， 所述组认证信息中含 有随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 907， MTC网关接收到所述组认证信息后，检查认证标记 AUTH， 若正确， 则完成所述 MTC网关对网络侧的认证， 并计算出响应数 RES和 设备侧的 KASME ;
步骤 908， MTC网关将含有 RES的设备认证信息发送给 MME;
步骤 909， MME检查 XRES 与接收到的 RES是否相等， 如果相等， 则接受 MTC网关的附着请求， 完成网络对 MTC网关的认证；
步骤 910, MME向 MTC网关发送接受其附着请求的消息， 完成 MTC 网关和网络之间的相互认证；
步骤 911， MTC网关根据步骤 907中计算出的 KASME和每个 MTC设备 的设备特征 device position n 计算出每个 MTC 设备的 KASME device n=F(device position n, time stamp, KASME );
步骤 912， MTC网关对组内的每个 MTC设备进行认证；
步骤 913， 如果认证成功， MTC网关将在步骤 911 中计算出的 KASME device n分发给相应的 MTC设备。
需要说明的是， 上述 MTC网关也可以是一组 MTC设备中的主设备， 它首先进行认证接入网络。 除了时间戳 time stamp夕卜， 也可以使用其它参 数， 如随机数 RAND来生成系统密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 通过一个 MTC组 所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过这个组认证向量一次性为组内 其它待认证的 MTC 设备生成系统密钥， 并将生成的系统密钥分发给这些 MTC设备， 避免了现有技术中， 需要使用不同的认证向量为不同的 MTC 设备生成系统密钥， 从而产生巨大的信令流量的问题。 本实施例提供的方 法， 使得信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的 情况下， 也不会造成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC 设备数量巨大而造成的 15位的 IMSI不够用的问题。
如图 13所示， 本发明实施例四提供的对 MTC设备进行认证的方法， 包括：
步骤 1001， 接收包含组标识和设备特征的附着请求， 所述组标识为待 认证的 MTC设备所在 MTC 组的组标识， 所述设备特征为所述待认证的 MTC设备的设备特征；
步骤 1002， 根据所述组标识和所述设备特征获取所述待认证的 MTC 设备的认证向量；
步骤 1003， 根据所述认证向量和所述设备特征对所述待认证的 MTC 设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法，通过共用一个组标 识来获取认证向量， 解决了由于 MTC设备数量巨大而造成的 15位 IMSI 不够用的问题。 同时， 针对不同的 MTC设备就会根据不同的设备特征生成 不同的系统密钥， 既保证了系统安全性， 也提高了处理效率。 本发明的实 施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 能够在大量 MTC设备在短时间 内接入网络的情况下， 也能对每个 MTC设备进行有效认证。
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例四提供的技术 方案， 下面通过具体的应用场景， 对实施例四提供的技术方案进行详细说 明。
如图 14所示， 本发明实施例四提供的对 MTC设备进行认证的方法， 可以应用于图 1所示的场景一中。 本实施例中， 一组 MTC设备共同使用一 个身份标识 Group IMSI，基于份标识 Group IMSI和设备特征 device position 对应不同的基本密钥 K; 组内每个 MTC设备通过 Group IMSI和设备特征 device position接入网络， 基于不同的 K对每个 MTC设备进行认证并生成 系统密钥。 在 UMTS网络中， 该方法包括以下步骤：
步骤 1101， MTC设备向 VLR发送附着请求， 该附着请求中含有组设 备共同的身份标识 Group IMSI和该 MTC设备的设备特征 device position; 步骤 1102， VLR向 HLR发送认证向量 AV请求，该请求中含有 Group IMSI和 device position;
步骤 1103， HLR根据 Group IMSI和 device position找到对应的基本 密钥 K,并利用预先定义的功能函数 F生成 AV=(RAND, XRES device, CK, IK, AUTH), 其中， XRES device=F(device position, XRES);
步骤 1104， HLR将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 VLR。 需要 说明的是， 所述功能函数 F也可以直接配置在 VLR中；
步骤 1105， VLR存储 AV和功能函数 F;
步骤 1106， VLR向所述 MTC设备发送认证信息， 所述认证信息中含 有随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 1107， 所述 MTC 设备接收到所述认证信息后， 检查认证标记 AUTH, 若正确， 则完成对所述 MTC 设备对网络侧的认证。 并计算出该 MTC设备的响应数 RES device =F(device position ， RES), MTC设备的加 密密钥 CK device =F(device position , CK)和 MTC设备的完整性密钥 IK device =F(device position , IK);
步骤 1108， 所述 MTC设备将含有 RES device 的设备认证信息发送给
VLR;
步骤 1109， VLR检查 XRES device 与接收到的 RES device 是否相等， 如果相等， 则接受所述 MTC设备的附着请求， 完成网络对所述 MTC设备的 认证，并计算出网络侧的密钥 CK device = F(device position , CK)和 IK device = F(device position , IK);
步骤 1110， VLR向所述 MTC设备发送接受其附着请求的消息， 完成所述 MTC设备和网络之间的相互认证。
如图 15所示，上述方法也可以应用在 LTE网络中，不同之处在于， UMTS 网络中的 VLR对应 LTE网络中的 MME, UMTS网络中的 HLR对应 LTE网络中 的 HSS,具体的实现方法如下所述：
步骤 1201， MTC设备向 MME发送附着请求， 该附着请求中含有组设备 共同的身份标识 Group IMSI和该 MTC设备的设备特征 device position;
步骤 1202， MME向 HSS发送认证向量 AV请求，该请求中含有 Group IMSI 和 device position;
步骤 1203， HSS根据 Group IMSI和 device position找到对应的基本密钥 K, 并利用预先定义的功能函数 F生成 AV=(RAND, AUTH, XRES device,
KASME)， 其中， XRES device=F(device position, XRES);
步骤 1204， HSS将 AV和预先定义的功能函数 F发送给 MME。需要说明的 是， 所述功能函数 F也可以直接配置在 MME中；
步骤 1205， MME存储 AV和功能函数 F;
步骤 1206， MME向所述 MTC设备发送认证信息， 所述认证信息中含有 随机数 RAND和认证标记 AUTH;
步骤 1207，所述 MTC设备接收到所述认证信息后，检查认证标记 AUTH， 若正确， 则完成对所述 MTC设备对网络侧的认证。 并计算出该 MTC设备的 响应数 RES device =F(device position ， RES) , MTC设备的 KAS E device
K
=F(device position, ASME );
步骤 1208， 所述 MTC设备将含有 RES device 的设备认证信息发送给 MME;
步骤 1209， MME检查 XRES device 与接收到的 RES device 是否相等， 如果相等， 则接受所述 MTC设备的附着请求， 完成网络对所述 MTC设备的 认证， 并计算出网络侧的 KASME device =F(device position, KASME ) ; 步骤 1210， MME向所述 MTC设备发送接受其附着请求的消息， 完成所 述 MTC设备和网络之间的相互认证。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的方法，通过共用一个组标 识来获取认证向量， 解决了由于 MTC设备数量巨大而造成的 15位 IMSI 不够用的问题。 同时， 针对不同的 MTC设备就会根据不同的设备特征生成 不同的系统密钥， 既保证了系统安全性， 也提高了处理效率。 本发明的实 施例提供的对 MTC设备进行认证的方法， 能够在大量 MTC设备在短时间 内接入网络的情况下， 也能对每个 MTC设备进行有效认证。
如图 16所示， 本发明实施例还提供一种网络侧实体， 包括：
第一接收单元 1301， 用于接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识 的附着请求，所述组标识为所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识； 第一认证单元 1302，当存在与由所述第一接收单元 1301接收的组标识 绑定的第一组认证向量时， 用于根据所述第一组认证向量， 对所述待认证 的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
进一步地， 如图 17所示， 所述网络侧实体还包括：
第一获取单元 1303， 当所述第一组认证向量不存在时， 用于根据由所 述第一接收单元 1301接收的组标识从服务器获取所述第一组认证向量； 第一建立单元 1304，用于建立由所述第一接收单元 1301接收的组标识 和由所述第一获取单元 1303获取的第一组认证向量之间的绑定关系；
第二认证单元 1305，用于根据由所述第一获取单元 1303获取的第一组 认证向量对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设 备的系统密钥。
进一步地， 如图 18所示， 所述网络侧实体还包括：
判断单元 1306，当由所述第一接收单元 1301接收的附着请求中还包括 用于标识所述待认证的 MTC设备的第二设备特征时，用于判断所述第二设 备特征与本地存储的第一设备特征是否相同， 其中， 所述第一设备特征为 与所述组标识和第一组认证向量共同绑定的设备特征。
进一步地， 如图 18所示， 所述网络侧实体还包括：
第二获取单元 1307， 当所述待认证的 MTC设备的第二设备特征与本 地存储的第一设备特征相同时， 用于根据由所述第一接收单元 1301接收的 组标识获取用于认证所述 MTC组内 MTC设备的第二组认证向量；
第二建立单元 1308，用于建立由所述第一接收单元 1301接收的组标识、 第二设备特征和由所述第二获取单元 1307获取的第二组认证向量之间的绑 定关系；
第三认证单元 1309，用于根据由所述第二获取单元 1307获取的第二组 认证向量和由所述第一接收单元 1301接收的第二设备特征生成的期待响应 数， 根据所述期待响应对所述待认证的 MTC设备进行认证； 并根据由所述 第二获取单元 1307获取的第二组认证向量和由所述第一接收单元 1301接 收的第二设备特征生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
如图 19所示， 所述第一认证单元 1302包括：
第一生成单元 13021，用于根据所述第一组认证向量和由所述第一接收 单元 1301接收的第二设备特征生成期待响应数；
第一发送单元 13022，用于向所述待认证的 MTC设备发送组认证信息， 以使得所述待认证的 MTC设备根据所述组认证信息对网络进行认证并根 据所述第二设备特征生成设备侧密钥， 所述组认证信息是所述第一组认证 向量中的信息；
第二接收单元 13023， 用于接收由所述待认证的 MTC设备根据所述第 二设备特征生成的响应数；
第一认证子单元 13024，用于根据由所述第二接收单元 13023接收的响 应数和由所述第一生成单元 13021生成的期待响应数对所述待认证的 MTC 设备进行认证；
第二生成单元 13025，用于根据所述第一组认证向量和由所述第一接收 单元 1301接收的第二设备特征生成网络侧密钥。
以上各个单元的具体实现方法可以参见步骤 201〜213 或者步骤 301〜313所述的方法部分， 此处不再赘述。
本发明实施例提供的网络侧实体，通过一个 MTC组所共有的组标识来 获取组认证向量，并通过这个组认证向量对组内所有待认证的 MTC设备进 行认证并生成系统密钥， 避免了在认证和生成系统密钥的过程中， 需要为 不同的 MTC设备生成不同的认证向量的问题， 使得信令流量大大减小， 即 使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC设备数量巨大而造成的 15位的 IMSI不够用的问题。 本发明的实施例提供的网络侧实体， 在大量 MTC设 备在短时间内接入网络的情况下， 也能够对每个 MTC设备进行有效认证。
如图 20所示，本发明实施例还提供一种对 MTC设备进行认证的设备， 包括：
第三接收单元 1401， 用于在所述设备与网络侧进行认证成功后， 接收 所述设备所在的 MTC组内第二 MTC设备发送的附着请求；
第四认证单元 1402， 用于对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所 生成系统密钥；
第二发送单元 1403，用于将由所述第四认证单元 1402生成的系统密钥 发送给所述第二 MTC设备。
进一步地， 如图 21所示， 所述对 MTC设备进行认证的设备还包括： 第三建立单元 1404， 用于在所述设备与网络侧进行认证成功之后， 建 立所述组认证向量和所述 MTC组的组标识之间的绑定关系。
进一步地， 如图 22所示， 所述第四认证单元 1402包括：
第三获取单元 14021， 用于获取与由所述第三接收单元 1401接收的组 标识绑定的所述组认证向量； 第三生成单元 14022，用于使用由所述第三获取单元 14021获取的组认 证向量和由所述第三接收单元 1401接收的第二 MTC设备的设备特征为所 述第二 MTC设备生成系统密钥。
进一步地， 如图 23所示， 所述对 MTC设备进行认证的设备还包括： 转发单元 1405，用于向所述网络侧转发由所述第三接收单元 1401接收 的附着请求，以使得所述网络侧使用所述组认证向量和所述第二 MTC设备 的设备特征为所述第二 MTC设备生成所述系统密钥。
以上各单元的具体实现方式可以参见步骤 501〜516或者步骤 601〜616 所述的方法部分， 此处不再赘述。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备， 首先由一个 MTC 组内的主 MTC设备与网络侧进行相互认证，并利用它们相互认证过程中产 生的组认证向量为组内其它认证通过的 MTC设备生成系统密钥，避免了现 有技术中，需要使用不同的认证向量为不同的 MTC设备生成系统密钥的问 题。 本实施例提供的设备， 使得信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备 在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。
如图 24所示，本发明实施例还提供一种对 MTC设备进行认证的设备， 包括：
第三发送单元 1501， 用于向网络侧发送附着请求， 其中， 所述附着请 求中包含所述设备所在 MTC组的组标识和所述 MTC组内待认证的 MTC 设备的设备特征；
第五认证单元 1502， 用于所述设备与所述网络侧进行相互认证， 并使 用组认证向量和所述待认证的 MTC设备的设备特征为所述待认证的 MTC 设备生成系统密钥， 其中， 所述组认证向量为所述设备与所述网络侧进行 认证的过程中产生的；
第四发送单元 1503， 在所述设备对所述待认证的 MTC设备进行认证 成功后， 用于将由所述第五认证单元 1502生成的系统密钥发送给所述待认 证的 MTC设备。
进一步地， 所述对 MTC设备进行认证的设备还包括：
第四生成单元 1504，用于当由所述第三发送单元 1501发送的附着请求 中包含所述设备的设备特征时， 根据所述设备的设备特征生成所述设备的 系统密钥。
以上各单元的具体实现方式可以参见步骤 801〜813或者步骤 901〜913 所述的方法部分， 此处不再赘述。
本发明实施例提供的对 MTC设备进行认证的设备， 通过一个 MTC组 所共有的组标识来获取组认证向量， 并通过这个组认证向量为组内所有待 认证的 MTC设备生成系统密钥， 并将生成的系统密钥分发给这些 MTC设 备， 避免了现有技术中， 需要使用不同的认证向量为不同的 MTC设备生成 系统密钥， 从而产生巨大的信令流量的问题。 本实施例提供的设备， 使得 信令流量大大减小， 即使在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也不会造成网络拥塞。 同时， 共用一个组标识也解决了由于 MTC设备数量 巨大而造成的 15位的 IMSI不够用的问题。
如图 25所示， 本发明实施例还提供一种网络侧实体， 包括：
第四接收单元 1601， 用于接收包含组标识和设备特征的附着请求， 所 述组标识为待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识， 所述设备特征为所 述待认证的 MTC设备的设备特征；
第四获取单元 1602，用于根据由所述第四接收单元 1601接收的组标识 和所述设备特征获取所述待认证的 MTC设备的认证向量；
第六认证单元 1603，用于根据由所述第四获取单元 1602获取的认证向 量和由所述第四接收单元接收 1601接收的设备特征对所述待认证的 MTC 设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
以上各单元的具体实现方式可以参见步骤 1101〜1110 或者步骤 1201〜1210所述的方法部分， 此处不再赘述。 本发明实施例提供网络侧实体， 通过共用一个组标识来获取认证向量， 解决了由于 MTC设备数量巨大而造成的 15位 IMSI不够用的问题。 同时， 针对不同的 MTC设备就会根据不同的设备特征生成不同的系统密钥，既保 证了系统安全性， 也提高了处理效率。 本发明的实施例提供网络侧实体， 能够在大量 MTC设备在短时间内接入网络的情况下， 也能对每个 MTC设 备进行有效认证。
本发明提供的技术方案可以应用在对 MTC设备进行认证的技术领域 中。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于计算机 可读存储介质中， 如 ROM/RAM、 磁碟或光盘等。
以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局 限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可 轻易想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明 的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求
1、 一种对机器类通信 MTC设备进行认证的方法， 其特征在于， 包括： 接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识的附着请求，所述组标识为 所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识；
确定本地是否存在与所述组标识绑定的第一组认证向量， 所述第一组 认证向量为用于认证所述 MTC组内 MTC设备的认证向量；
如果存在与所述组标识绑定的第一组认证向量， 则根据所述第一组认 证向量， 对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设 备的系统密钥。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 如果所述第一组认证向量不存在， 则
根据所述组标识从服务器获取所述第一组认证向量；
建立所述组标识和所述获取的第一组认证向量之间的绑定关系； 根据所述第一组认证向量，对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成 所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于，
所述方法应用于通用移动通信系统 UMTS 网络中， 所述方法由所述 UMTS网络中的拜访位置寄存器 VLR执行，所述服务器为所述 UMTS网络 中的归属位置寄存器 HLR; 或者，
所述方法应用于长期演进 LTE网络中， 所述方法由所述 LTE网络中的 移动管理实体 MME执行， 所述服务器为所述 LTE网络中的归属用户系统 HSS。
4、 根据权利要求 1-3中任意一项所述的方法， 其特征在于， 所述 MTC 组内的每个 MTC设备具有设备特征， 所述设备特征用于在 MTC组内唯一 标识所述 MTC设备； 所述附着请求中还包括用于标识所述待认证的 MTC设备的第二设备 特征；
所述确定本地存在与所述组标识绑定的第一组认证向量之后， 还包括： 确定所述第二设备特征与本地存储的第一设备特征是否相同， 其中， 所述第一设备特征为与所述组标识和第一组认证向量共同绑定的设备特 征；
如果所述第二设备特征与本地存储的第一设备特征不相同， 则执行所 述根据所述第一组认证向量对所述待认证的 MTC 设备进行认证并生成所 述待认证的 MTC设备的系统密钥的步骤。
5、 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 如果所述待认证的 MTC 设备的第二设备特征与本地存储的第一设备 特征相同， 则
根据所述组标识获取用于认证所述 MTC组内 MTC设备的第二组认证 向量；
建立所述组标识、 所述第二设备特征和所述获取的第二组认证向量之 间的绑定关系；
根据由所述获取的第二组认证向量和所述第二设备特征生成的期待响 应数对所述待认证的 MTC设备进行认证， 并生成所述待认证的 MTC设备 的系统密钥。
6、 根据权利要求 4或 5所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述第一 组认证向量，对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC 设备的系统密钥， 包括：
根据所述第一组认证向量和所述第二设备特征生成期待响应数； 向所述待认证的 MTC设备发送组认证信息，以使得所述待认证的 MTC 设备根据所述组认证信息对网络进行认证并根据所述第二设备特征生成设 备侧密钥， 所述组认证信息是所述第一组认证向量中的信息； 接收由所述待认证的 MTC设备根据所述第二设备特征生成的响应数； 根据所述响应数和所述期待响应数对所述待认证的 MTC设备进行认 证；
根据所述第一组认证向量和所述第二设备特征生成网络侧密钥。
7、 一种对 MTC设备进行认证的方法， 其特征在于， 包括：
MTC组内的主 MTC设备与网络侧进行认证成功后，接收所述 MTC组 内第二 MTC设备发送的附着请求， 其中， 所述主 MTC设备与网络侧进行 认证过程中产生的认证向量作为所述 MTC组的组认证向量；
所述主 MTC设备对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所述组认证 向量为所述第二 MTC设备生成系统密钥；
所述主 MTC设备将所述系统密钥发送给所述第二 MTC设备。
8、 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于， MTC组内的主 MTC设 备与网络侧进行认证成功后， 还包括：
建立所述组认证向量和所述 MTC组的组标识之间的绑定关系； 所述接收第二 MTC设备发送的附着请求， 包括：
接收所述第二 MTC设备发送的包含所述组标识和所述第二 MTC设备 的设备特征的附着请求； 量为所述第二 MTC设备生成系统密钥， 包括：
获取与所述附着请求中携带的组标识绑定的所述组认证向量； 使用所述组认证向量和所述第二 MTC 设备的设备特征为所述第二
MTC设备生成系统密钥。
9、根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述接收所述第二 MTC 设备发送的包含所述组标识和所述第二 MTC设备的设备特征的附着请求 之后， 还包括：
向所述网络侧转发所述附着请求， 以使得所述网络侧使用所述组认证 向量和所述第二 MTC设备的设备特征为所述第二 MTC设备生成所述系统 密钥。
10、 一种对 MTC设备进行认证的方法， 其特征在于， 包括：
MTC组内的主 MTC设备向网络侧发送附着请求， 其中， 所述附着请 求中包含所述 MTC组的组标识和所述 MTC组内其它待认证的 MTC设备 的设备特征；
所述主 MTC设备与所述网络侧进行认证，并使用所述认证过程中产生 的组认证向量和所述其它待认证的 MTC设备的设备特征为所述其它待认 证的 MTC设备生成系统密钥；
所述主 MTC设备对所述其它待认证的 MTC设备进行认证成功后， 将 所述系统密钥发送给所述其它待认证的 MTC设备。
11、 根据权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述附着请求中还包 含所述主 MTC设备的设备特征；
所述主 MTC设备与所述网络侧进行认证， 包括：
所述主 MTC设备根据所述主 MTC设备的设备特征与所述网络侧进行 认证， 并生成所述主 MTC设备的系统密钥。
12、 一种网络侧实体， 其特征在于， 包括：
第一接收单元，用于接收待认证的 MTC设备发送的包含组标识的附着 请求， 所述组标识为所述待认证的 MTC设备所在 MTC组的组标识；
第一认证单元， 当存在与由所述第一接收单元接收的组标识绑定的第 一组认证向量时， 用于根据所述第一组认证向量， 对所述待认证的 MTC设 备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统密钥。
13、 根据权利要求 12所述的网络侧实体， 其特征在于， 所述实体还包 括：
第一获取单元， 当所述第一组认证向量不存在时， 用于根据由所述第 一接收单元接收的组标识从服务器获取所述第一组认证向量； 第一建立单元， 用于建立由所述第一接收单元接收的组标识和由所述 第一获取单元获取的第一组认证向量之间的绑定关系；
第二认证单元， 用于根据由所述第一获取单元获取的第一组认证向量 对所述待认证的 MTC设备进行认证并生成所述待认证的 MTC设备的系统 密钥。
14、 根据权利要求 12或 13所述的网络侧实体， 其特征在于， 所述实 体还包括：
判断单元， 当由所述第一接收单元接收的附着请求中还包括用于标识 所述待认证的 MTC设备的第二设备特征时，用于判断所述第二设备特征与 本地存储的第一设备特征是否相同， 其中， 所述第一设备特征为与所述组 标识和第一组认证向量共同绑定的设备特征。
15、 根据权利要求 14所述的网络侧实体， 其特征在于， 所述实体还包 括：
第二获取单元， 当所述待认证的 MTC设备的第二设备特征与本地存储 的第一设备特征相同时， 用于根据由所述第一接收单元接收的组标识获取 用于认证所述 MTC组内 MTC设备的第二组认证向量；
第二建立单元， 用于建立由所述第一接收单元接收的组标识、 第二设 备特征和由所述第二获取单元获取的第二组认证向量之间的绑定关系； 第三认证单元， 用于根据由所述第二获取单元获取的第二组认证向量 和由所述第一接收单元接收的第二设备特征生成的期待响应数， 根据所述 期待响应数对所述待认证的 MTC设备进行认证； 生成所述待认证的 MTC 设备的系统密钥。
16、 根据权利要求 14或 15所述的网络侧实体， 其特征在于， 所述第 一认证单元包括：
第一生成单元， 用于根据所述第一组认证向量和由所述第一接收单元 接收的第二设备特征生成期待响应数； 第一发送单元， 用于向所述待认证的 MTC设备发送组认证信息， 以使 得所述待认证的 MTC 设备根据所述组认证信息对网络进行认证并根据所 述第二设备特征生成设备侧密钥， 所述组认证信息是所述第一组认证向量 中的信息；
第二接收单元，用于接收由所述待认证的 MTC设备根据所述第二设备 特征生成的响应数；
第一认证子单元， 用于根据由所述第二接收单元接收的响应数和由所 述第一生成单元生成的期待响应数对所述待认证的 MTC设备进行认证； 第二生成单元， 用于根据所述第一组认证向量和由所述第一接收单元 接收的第二设备特征生成网络侧密钥。
17、根据权利要求 12-16中任意一项所述的网络侧实体，其特征在于所 述网络侧实体为通用移动通信系统 UMTS网络中的拜访位置寄存器 VLR， 或者长期演进 LTE网络中的移动管理实体 MME。
18、 一种对 MTC设备进行认证的设备， 其特征在于， 包括： 第三接收单元， 用于在所述设备与网络侧进行认证成功后， 接收所述 设备所在的 MTC组内第二 MTC设备发送的附着请求；
第四认证单元， 用于对所述第二 MTC设备进行认证， 并使用所述设备 与网络侧进行认证过程中产生的组认证向量为所述第二 MTC设备生成系 统密钥；
第二发送单元， 用于将由所述第四认证单元生成的系统密钥发送给所 述第二 MTC设备。
19、 根据权利要求 18所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括： 第三建立单元， 用于在所述设备与网络侧进行认证成功之后， 建立所 述组认证向量和所述 MTC组的组标识之间的绑定关系。
20、 根据权利要求 19所述的设备， 其特征在于， 当所述第三接收单元 接收的附着请求中包含所述组标识和所述第二 MTC设备的设备特征时，所 述第四认证单元包括：
第三获取单元， 用于获取与由所述第三接收单元接收的组标识绑定的 所述组认证向量；
第三生成单元， 用于使用由所述第三获取单元获取的组认证向量和由 所述第三接收单元接收的第二 MTC设备的设备特征为所述第二 MTC设备 生成系统密钥。
21、 根据权利要求 20所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括： 转发单元， 用于向所述网络侧转发由所述第三接收单元接收的附着请 求，以使得所述网络侧使用所述组认证向量和所述第二 MTC设备的设备特 征为所述第二 MTC设备生成所述系统密钥。
22、 一种对 MTC设备进行认证的设备， 其特征在于， 包括：
第三发送单元， 用于向网络侧发送附着请求， 其中， 所述附着请求中 包含所述设备所在 MTC组的组标识和所述 MTC组内待认证的 MTC设备 的设备特征；
第五认证单元， 用于所述设备与所述网络侧进行相互认证， 并使用组 认证向量和所述待认证的 MTC设备的设备特征为所述待认证的 MTC设备 生成系统密钥， 其中， 所述组认证向量为所述设备与所述网络侧进行认证 的过程中产生的；
第四发送单元， 在所述设备对所述待认证的 MTC 设备进行认证成功 后， 用于将由所述第五认证单元生成的系统密钥发送给所述待认证的 MTC 设备。
23、 根据权利要求 22所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括： 第四生成单元， 用于当由所述第三发送单元发送的附着请求中包含所 述设备的设备特征时， 根据所述设备的设备特征生成所述设备的系统密钥。
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