專利名稱：一種改善無線ip系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線IP技術(shù)，尤其是一種改善移動終端越區(qū)切換性能的方法。
背景技術(shù)：
無線IP網(wǎng)絡(luò)(Wireless IP Network)不僅支持移動計算，而且具有構(gòu)架的靈活性、快捷性及可擴(kuò)展性。它主要由移動終端MT(Mobile Terminal)、接入節(jié)點AP(Access Point)及認(rèn)證服務(wù)器AS(Authentication Server)等設(shè)備構(gòu)成，其中移動終端可在網(wǎng)中任意移動，接入節(jié)點實現(xiàn)包括越區(qū)切換在內(nèi)的小區(qū)管理、對移動終端的管理及橋接功能，認(rèn)證服務(wù)器實現(xiàn)無線接入終端的認(rèn)證和網(wǎng)間漫游管理。無線IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常廣泛，在商務(wù)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)構(gòu)用戶網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測或集中監(jiān)控、臨時網(wǎng)絡(luò)、戶外移動用戶、布線不易的場合和需要經(jīng)常變動的場合等都非常有用。
對于無線IP網(wǎng)絡(luò)而言，其安全問題遠(yuǎn)比有線以太網(wǎng)嚴(yán)重的多。無線局域網(wǎng)是無線IP系統(tǒng)的重要實現(xiàn)形式，無線局域網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.11是目前我國在無線IP系統(tǒng)領(lǐng)域惟一獲得批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中包含了全新的無線局域網(wǎng)鑒別與保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)WAPI(WLAN Authentication and Privacy Infrastructure)，這種安全機(jī)制由無線局域網(wǎng)鑒別基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)WAI(WLAN AuthenticationInfrastructure)和無線局域網(wǎng)保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)WPI(WLAN PrivacyInfrastructure)兩部分組成，分別實現(xiàn)對用戶身份的鑒別和對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)保密。
WAI的工作過程如下1)移動終端關(guān)聯(lián)到接入節(jié)點后，接入節(jié)點把鑒別激活消息發(fā)給移動終端。
2)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送接入鑒別請求消息，消息包括移動終端的證書和接入鑒別請求時間。
3)接入節(jié)點收到消息后，將移動終端的證書、接入鑒別請求時間和自己的證書一起用自己的私鑰形成簽名，并將這個簽名連同移動終端的證書、接入鑒別請求時間和接入節(jié)點的證書一起形成證書鑒別請求消息發(fā)給認(rèn)證服務(wù)器。
4)當(dāng)認(rèn)證服務(wù)器收到接入節(jié)點發(fā)來的證書鑒別請求消息后，驗證接入節(jié)點的簽名證書以及移動終端的證書。驗證完成之后，構(gòu)造證書鑒別響應(yīng)消息，包括接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息、移動終端的證書鑒別結(jié)果信息和認(rèn)證服務(wù)器對前兩者的簽名，發(fā)送給接入節(jié)點。
5)接入節(jié)點驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷證書鑒別響應(yīng)消息中的移動終端的證書鑒別結(jié)果信息，若證書鑒別結(jié)果成功，則根據(jù)證書鑒別響應(yīng)消息生成接入鑒別響應(yīng)消息，消息內(nèi)容和證書鑒別響應(yīng)消息相同，發(fā)送給移動終端，然后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與移動終端的鏈路驗證。
6)移動終端收到消息后，驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息，成功后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與接入節(jié)點的鏈路驗證。
7)移動終端和接入節(jié)點進(jìn)行單播密鑰協(xié)商；8)接入節(jié)點向移動終端通告組播密鑰。
一個無線IP系統(tǒng)一般包含多個接入節(jié)點，構(gòu)成一個擴(kuò)展服務(wù)集ESS(Extended Service Set)，移動終端在擴(kuò)展服務(wù)集ESS中工作時，可以從當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入節(jié)點APi切換到另一個接入節(jié)點APj，這就是越區(qū)切換(Handoff)。按照無線局域網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.11的規(guī)定，移動終端在切換時要進(jìn)行重新認(rèn)證，也就是要完成WAI過程。對于語音和多媒體流等連續(xù)業(yè)務(wù)而言，它們要求的切換時延很小，一般在50毫秒左右，而在目前常用的軟硬件環(huán)境下，完成一個完整的WAI過程用時大約為1秒，這會造成在切換時通信中斷時間過長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了背景技術(shù)中的無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換時延過長的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟1)未與任何接入節(jié)點關(guān)聯(lián)的移動終端和接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后，進(jìn)行WAI過程；
2)完成WAI過程后，接入節(jié)點將它的鄰接接入節(jié)點列表發(fā)送給移動終端；3)移動終端與收到的鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點通過當(dāng)前接入節(jié)點進(jìn)行預(yù)認(rèn)證。預(yù)認(rèn)證完成后，移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰各自在本地存儲；4)當(dāng)移動終端從當(dāng)前接入節(jié)點切換到鄰接接入節(jié)點列表中的某個鄰接接入節(jié)點AP*時，該鄰接接入節(jié)點AP*向移動終端通告組播密鑰。
上述步驟1)中移動終端和接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后進(jìn)行WAI過程的步驟如下1.1)移動終端關(guān)聯(lián)到接入節(jié)點后，接入節(jié)點把鑒別激活消息發(fā)給移動終端。
1.2)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送接入鑒別請求消息，消息包括移動終端的證書和接入鑒別請求時間。
1.3)接入節(jié)點收到消息后，將移動終端的證書、接入鑒別請求時間和自己的證書一起用自己的私鑰形成簽名，并將這個簽名連同移動終端的證書、接入鑒別請求時間和接入節(jié)點的證書一起形成證書鑒別請求消息發(fā)給認(rèn)證服務(wù)器。
1.4)當(dāng)認(rèn)證服務(wù)器收到接入節(jié)點發(fā)來的證書鑒別請求消息后，驗證接入節(jié)點的簽名和證書以及移動終端的證書。驗證完成之后，構(gòu)造證書鑒別響應(yīng)消息，包括接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息、移動終端的證書鑒別結(jié)果信息和認(rèn)證服務(wù)器對前兩者的簽名，發(fā)送給接入節(jié)點。
1.5)接入節(jié)點驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷證書鑒別響應(yīng)消息中的移動終端的證書鑒別結(jié)果信息，若證書鑒別結(jié)果成功，則根據(jù)證書鑒別響應(yīng)消息生成接入鑒別響應(yīng)消息，消息內(nèi)容和證書鑒別響應(yīng)消息相同，發(fā)送給移動終端，然后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與移動終端的鏈路驗證。
1.6)移動終端收到消息后，驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息，成功后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與接入節(jié)點的鏈路驗證。
1.7)移動終端和接入節(jié)點進(jìn)行單播密鑰協(xié)商；1.8)接入節(jié)點向移動終端通告組播密鑰。
上述步驟2)的具體流程如下2.1)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送鄰接接入節(jié)點列表請求；2.2)接入節(jié)點向移動終端發(fā)送它的鄰接接入節(jié)點列表。
上述步驟3)的具體流程如下3.1)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點進(jìn)行步驟1.2)-1.7)，這些步驟中的消息都通過移動終端當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)；3.2)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點都將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰本地存儲下來。
上述步驟4)的具體流程如下4.1)當(dāng)移動終端移動到鄰接接入節(jié)點列表中的某個接入節(jié)點AP*的服務(wù)范圍內(nèi)或需要關(guān)聯(lián)至接入節(jié)點(AP*)時，移動終端關(guān)聯(lián)到該接入節(jié)點AP*；4.2)接入節(jié)點AP*檢查自己的緩存，若移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果為有效，則接入節(jié)點AP*直接和移動終端進(jìn)行組播密鑰通告，組播密鑰通告成功后，允許移動終端接入；若緩存中沒有移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果或結(jié)果為無效，則接入節(jié)點AP*向移動終端發(fā)送鑒別激活消息，進(jìn)行步驟1.1)-1.8)。
本發(fā)明基于中國無線局域網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.11，并兼容無線局域網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.11。鄰接接入節(jié)點關(guān)系由接入節(jié)點進(jìn)行維護(hù)，移動終端向接入節(jié)點發(fā)送鄰接接入節(jié)點列表請求，并從AP處獲得該列表，使得移動終端不需使用復(fù)雜的方法去感知鄰接接入節(jié)點，同時保證了鄰接接入節(jié)點關(guān)系的全面性。本發(fā)明分為四個階段，在進(jìn)行接入節(jié)點間的越區(qū)切換時，只需進(jìn)行第四階段的過程。這使得切換時的安全控制過程不必經(jīng)過接入節(jié)點和認(rèn)證服務(wù)器之間的長時延鏈路，也不必進(jìn)行具有大量的耗時公鑰運(yùn)算的單播密鑰協(xié)商，從而在發(fā)生接入節(jié)點區(qū)切換時，切換時延在可預(yù)知的范圍內(nèi)，有效地降低了越區(qū)切換時延。
四

附圖為應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖。
五具體實施例方式
參見附圖，MT是移動終端，AP是接入節(jié)點，虛線表示物理的鄰接關(guān)系，即移動終端可以在有虛線連接的接入節(jié)點之間切換，接入節(jié)點之間的鄰接關(guān)系可以通過自動學(xué)習(xí)或管理員手工管理的方法來建立。
本發(fā)明的方法是1)未與任何接入節(jié)點關(guān)聯(lián)的移動終端和當(dāng)前接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后，進(jìn)行WAI過程；2)完成WAI過程后，接入節(jié)點將它的鄰接接入節(jié)點列表發(fā)送給移動終端；3)移動終端與收到的鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點通過當(dāng)前接入節(jié)點進(jìn)行預(yù)認(rèn)證。預(yù)認(rèn)證完成后，MT和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰各自在本地存儲；4)當(dāng)移動終端從當(dāng)前接入節(jié)點切換到某個鄰接接入節(jié)點AP*(在鄰接接入節(jié)點列表中)時，該鄰接接入節(jié)點AP*向移動終端通告組播密鑰。
其具體過程分為四個階段。
第一階段1.1)移動終端關(guān)聯(lián)到接入節(jié)點后，接入節(jié)點把鑒別激活消息發(fā)給移動終端。
1.2)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送接入鑒別請求消息，消息包括移動終端的證書和接入鑒別請求時間。
1.3)接入節(jié)點收到消息后，將移動終端的證書、接入鑒別請求時間和自己的證書一起用自己的私鑰形成簽名，并將這個簽名連同移動終端的證書、接入鑒別請求時間和接入節(jié)點的證書一起形成證書鑒別請求消息發(fā)給認(rèn)證服務(wù)器。
1.4)當(dāng)認(rèn)證服務(wù)器收到接入節(jié)點發(fā)來的證書鑒別請求消息后，驗證接入節(jié)點的簽名和證書以及移動終端的證書。驗證完成之后，構(gòu)造證書鑒別響應(yīng)消息，包括接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息、移動終端的證書鑒別結(jié)果信息和認(rèn)證服務(wù)器對前兩者的簽名，發(fā)送給接入節(jié)點。
1.5)接入節(jié)點驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷證書鑒別響應(yīng)消息中的移動終端的證書鑒別結(jié)果信息，若證書鑒別結(jié)果成功，則根據(jù)證書鑒別響應(yīng)消息生成接入鑒別響應(yīng)消息，消息內(nèi)容和證書鑒別響應(yīng)消息相同，發(fā)送給移動終端，然后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與移動終端的鏈路驗證。
1.6)移動終端收到消息后，驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息，成功后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與接入節(jié)點的鏈路驗證。
1.7)移動終端與接入節(jié)點進(jìn)行單播密鑰協(xié)商；1.8)接入節(jié)點向移動終端通告組播密鑰。
第二階段
2.1)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送鄰接接入節(jié)點列表請求；2.2)接入節(jié)點向移動終端發(fā)送鄰接接入節(jié)點列表。
第三階段3.1)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點進(jìn)行步驟1.2)-1.7)，這些步驟中的消息都通過移動終端當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)；3.2)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點都將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰本地存儲下來。
第四階段4.1)當(dāng)移動終端移動到鄰接接入節(jié)點列表中的某個接入節(jié)點AP*的服務(wù)范圍內(nèi)或需要關(guān)聯(lián)至AP*時，移動終端關(guān)聯(lián)到該接入節(jié)點AP*；4.2)接入節(jié)點AP*檢查自己的緩存，若移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果為有效，則接入節(jié)點AP*直接和移動終端進(jìn)行組播密鑰通告，組播密鑰通告成功后，允許移動終端接入；若緩存中沒有移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果或結(jié)果為無效，則接入節(jié)點AP*向移動終端發(fā)送鑒別激活消息，進(jìn)行步驟1.1)-1.8)。
權(quán)利要求
1.一種改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)未與任何接入節(jié)點關(guān)聯(lián)的移動終端和接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后，進(jìn)行WAI過程；2)完成WAI過程后，接入節(jié)點將它的鄰接接入節(jié)點列表發(fā)送給移動終端；3)移動終端與收到的鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點通過當(dāng)前接入節(jié)點進(jìn)行預(yù)認(rèn)證。預(yù)認(rèn)證完成后，移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰各自在本地存儲；4)當(dāng)移動終端從當(dāng)前接入節(jié)點切換到鄰接接入節(jié)點列表中的某個鄰接接入節(jié)點(AP*)時，該鄰接接入節(jié)點(AP*)向移動終端通告組播密鑰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特征在于所述步驟1)中移動終端和接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后進(jìn)行WAI過程的步驟如下1.1)移動終端關(guān)聯(lián)到接入節(jié)點后，接入節(jié)點把鑒別激活消息發(fā)給移動終端。1.2)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送接入鑒別請求消息，消息包括移動終端的證書和接入鑒別請求時間。1.3)接入節(jié)點收到消息后，將移動終端的證書、接入鑒別請求時間和自己的證書一起用自己的私鑰形成簽名，并將這個簽名連同移動終端的證書、接入鑒別請求時間和接入節(jié)點的證書一起形成證書鑒別請求消息發(fā)給認(rèn)證服務(wù)器。1.4)當(dāng)認(rèn)證服務(wù)器收到接入節(jié)點發(fā)來的證書鑒別請求消息后，驗證接入節(jié)點的簽名和證書以及移動終端的證書。驗證完成之后，構(gòu)造證書鑒別響應(yīng)消息，包括接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息、移動終端的證書鑒別結(jié)果信息和認(rèn)證服務(wù)器對前兩者的簽名，發(fā)送給接入節(jié)點。1.5)接入節(jié)點驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷證書鑒別響應(yīng)消息中的移動終端的證書鑒別結(jié)果信息，若證書鑒別結(jié)果成功，則根據(jù)證書鑒別響應(yīng)消息生成接入鑒別響應(yīng)消息，消息內(nèi)容和證書鑒別響應(yīng)消息相同，發(fā)送給移動終端，然后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與移動終端的鏈路驗證。1.6)移動終端收到消息后，驗證認(rèn)證服務(wù)器的簽名并判斷接入節(jié)點的證書鑒別結(jié)果信息，成功后進(jìn)入密鑰協(xié)商階段；否則解除與接入節(jié)點的鏈路驗證。1.7)移動終端和接入節(jié)點進(jìn)行單播密鑰協(xié)商；1.8)接入節(jié)點向移動終端通告組播密鑰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特征在于所述步驟2)的具體流程如下2.1)移動終端向接入節(jié)點發(fā)送鄰接接入節(jié)點列表請求；2.2)接入節(jié)點向移動終端發(fā)送它的鄰接接入節(jié)點列表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特征在于所述步驟3)的具體流程如下3.1)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點進(jìn)行步驟1.2)-1.7)，這些步驟中的消息都通過移動終端當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)；3.2)移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點都將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰本地存儲下來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法，其特征在于所述步驟4)的具體流程如下4.1)當(dāng)移動終端移動到鄰接接入節(jié)點列表中的某個接入節(jié)點(AP*)的服務(wù)范圍內(nèi)或需要關(guān)聯(lián)至接入節(jié)點(AP*)時，移動終端關(guān)聯(lián)到該接入節(jié)點(AP*)；4.2)接入節(jié)點(AP*)檢查自己的緩存，若移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果為有效，則接入節(jié)點(AP*)直接和移動終端進(jìn)行組播密鑰通告，組播密鑰通告成功后，允許移動終端接入；若緩存中沒有移動終端的預(yù)認(rèn)證結(jié)果或結(jié)果為無效，則接入節(jié)點(AP*)向移動終端發(fā)送鑒別激活消息，進(jìn)行步驟1.1)-1.8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換性能的方法。其包括以下步驟1)未與任何接入節(jié)點關(guān)聯(lián)的移動終端和接入節(jié)點關(guān)聯(lián)后，進(jìn)行WAI過程；2)完成WAI過程后，接入節(jié)點將它的鄰接接入節(jié)點列表發(fā)送給移動終端；3)移動終端與收到的鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點通過當(dāng)前接入節(jié)點進(jìn)行預(yù)認(rèn)證。預(yù)認(rèn)證完成后，移動終端和鄰接接入節(jié)點列表中的每一個接入節(jié)點將預(yù)認(rèn)證的結(jié)果和協(xié)商出的單播密鑰各自在本地存儲；4)當(dāng)移動終端從當(dāng)前接入節(jié)點切換到鄰接接入節(jié)點列表中的某個鄰接接入節(jié)點AP*時，該鄰接接入節(jié)點AP＊向移動終端通告組播密鑰。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中的無線IP系統(tǒng)移動終端越區(qū)切換時延過長的技術(shù)問題。
文檔編號H04W12/04GK1602109SQ20041007323
公開日2005年3月30日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者郭宏, 賴曉龍, 葉續(xù)茂, 黃振海, 張變玲, 曹軍 申請人:西安西電捷通無線網(wǎng)絡(luò)通信有限公司