CDMA和WiFi双模数据卡接入方案_ZTE

CDMA和WiFi双模数据卡接入方案1 术语AKA：Authentication and Key AgreementAUTN：Authentication TokenCK：Cipher KeyESP：Encapsulating Security PayloadIK：Integrity KeyIPSEC：Internet Protocol SecurityMAC：Message Authentication CodeSA：Security AssociationSQN：Sequence Number2 参考规范[1]3GPP2 S.S0127-0_v1.0_080623: “CA VE Based IMS Security”[2]S.S0086-B_v2.0_080222:“IMS Security Framework”[3]中国电信，中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册，2008年9月[4]IETF RFC 2406 (1998), "IP Encapsulating Security Payload (ESP)".[5]IETF RFC 3948 (2005), " UDP Encapsulation of IPsec ESP Packets".[6]3GPP TS29.229 V8.2.0:“IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx interfaces Signallingflows and message contents”.[7]3GPP TS29.229 V8.2.0:“Cx and Dx interfaces based on the Diameter protocol Protocoldetails”.3 网络架构图1 网络架构WAG同时支持UE版C+W终端和数据卡终端接入。

4 协议栈图2 控制面协议栈控制面使用SIP协议承载，启用IPSEC安全处理后，被封装在ESP报文中。

SIP使用UDP承载。

图3 数据面协议栈（未启用IPSEC）数据面未启用IPSEC时的协议栈。

数据面启用IPSEC处理后，PPP以及承载的应用报文被封装到ESP报文中。

5 Uw接口信令过程5.1 注册过程5.1.1CAVE-AKA鉴权成功UIM WAG AN-AAA HLR/AC MS图5 CAVE+AKA鉴权流程流程说明：1.MS首先发送Register消息，如果MS此前未从wPDIF的WAG获取Uw接口隧道封装的相关参数或者已经发生过注销，则注册请求中需要携带X_CT_Tunnel。

请求开始认证。

2.wPDIF的WAG收到Register消息后，向AN-AAA发送Cx-MAR消息，请求鉴权向量。

3.AN-AAA和HLR/AC交互，从HLR/AC获取AKA-CAVE的相关参数。

4.AN-AAA收到后，经过运算产生AKA鉴权向量，包括AUTN, XRES, IK,CK, RAND_AKA. 并通过Cx-MAA消息将鉴权向量发送到WAG。

5.WAG向MS发送401 Unauthorized消息后，携带RAND_AKA和AUTN参数。

其中AUTN包括MAC和SQN参数。

6.MS计算XMAC并检查是否等于MAC，然后检查SQN是否在正确的区间内。

如果检查都通过，MS通知UIM卡进行CAVE计算，UIM卡将计算结果AUTHR返回给MS。

7.MS通知UIM卡计算CAVE的相关密钥。

8.UIM卡将计算结果CAVE KEYS – PLCM和SMEKEY. 返回给MS。

9.MS计算产生AKA-KEY及IK、CK、XRES等鉴权参数。

10.MS将计算结果通过Register消息带给WAG。

11.WAG检查XRES是否匹配，如果相同，向MS返回200 OK消息。

如果MS的注册请求中携带了X-CT-Tunnel，则200 OK消息中将隧道参数通过X-CT-Tunnel返回给MS，完成隧道协商过程。

5.1.2鉴权失败5.1.2.1UE鉴权网络失败UIM WAG AN-AAA HLR/AC MS)图6 UE鉴权网络失败流程5.1.2.2网络鉴权UE失败UIM WAG AN-AAA HLR/AC MS图7网络鉴权UE失败流程5.1.2.3鉴权未完成如果W AG收到新的注册请求并且发起了鉴权请求，则认为以前的鉴权过程是失败的，应删除以前的鉴权相关信息。

如果在设定时间内未收到鉴权响应，则认为鉴权过程失败。

5.1.3鉴权同步失败UIM WAG AN-AAA HLR/AC MS图8 鉴权重同步失败5.1.4网络发起鉴权WAGMS图8网络发起鉴权WAG对已经注册的用户发起鉴权，引发用户的重新注册过程，包括新的AKA交互过程。

终端如果不回应网络发起的鉴权，W AG可以重发请求消息或注销用户。

5.2 注销过程参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中注销过程。

Uw接口SIP消息需要启用IPSEC进行完整性和加密保护，参见5.7章节描述。

5.3 事件订阅和通知参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中注销过程。

Uw接口SIP消息需要启用IPSEC进行完整性和加密保护，参见5.7章节描述。

5.4 PS呼叫建立参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中PS呼叫建立过程。

如果Uw接口数据面启用了IPSEC保护，则该过程中的Uw接口消息报文需要使用IPSEC ESP封装。

5.5 PS呼叫释放参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中PS呼叫释放过程。

如果Uw接口数据面启用了IPSEC保护，则该过程中的Uw接口消息报文需要使用IPSEC ESP封装。

5.6 PS业务切换参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中切换过程。

5.7 心跳过程参考《中国电信wPDIF设备技术规范-Uw接口分册》中心跳过程。

采用SIP信令心跳流程，Uw接口控制面心跳消息需要启用IPSEC进行完整性和加密保护；Uw接口数据面心跳启用IPSEC保护可选。

5.8 IPSEC SA建立过程依据RFC2401，使用3DES和AES（KEY长度为128位bit）实现加密，使用HMAC-SHA-1 实现完整性保护。

依据S.S0127-0_v1.0_080623实现基于CA VE算法实现的AKA过程。

对于Uw接口SIP信令，可以通过IPSEC ESP来实现加密和完整性保护。

对于Uw接口用户业务数据，可以通过IPSEC ESP来实现加密。

W AG设备和UE是否启用IPSEC ESP加密根据中国电信业务需要来确定。

即UE和WAG设备要具备业务应用IPSEC保护使能开关。

控制面和数据面IPSEC都使用传输模式。

5.8.1SA参数说明下述参数用于IPSEC ESP。

1.加密算法：DES-EDE3-CBC （见RFC 2451定义）或者AES-CBC （使用128bit的key，见RFC3602定义）；2.完整性算法：HMAC-MD5-96（见RFC 2403）或者HMAC-SHA-1-96（见RFC 2404）；3.SPI：Security Parameter Index，分配给本地入SA 使用；4.Life type：以秒为单位；5.SA生存期：固定为2 ^32-1 ；6.模式：使用传输模式；7.IK密钥长度：HMAC-MD5-96算法为128位bit，HMAC-SHA-1-96为160位bit；8.CK密钥长度：具体取决于加密算法，至少为128位bit；9.选择符：绑定到UE和W AG间的SA上。

对于SIP信令UE和W AG间建立2对单向SA：⏹1对SA描述UE的客户端端口和AG的服务端端口间的业务流；另外一对描述WAG的客户端端口和UE的服务端端口。

⏹WAG的入SA：源和目的IP为WAG收到SIP报文的源IP和目的IP，在port_ps上接收消息，使用UDP协议；WAG的出SA：源和目的IP为W AG收到SIP报文的目的IP和源IP，向port_pc上发送消息，使用UDP协议；Port_ps和port_pc不使用标准SIP端口5060和5061。

⏹UE的入SA：源和目的IP为UE收到SIP报文的源IP和目的IP，在port_us上接收消息，使用UDP协议；UE的出SA：源和目的IP为UE发出SIP报文的目的IP和源IP，向port_uc上发送消息，使用UDP协议；Port_us和port_uc不使用标准SIP端口5060和5061。

⏹WAG上建立SA上下文表：存储UE源IP地址、入SA port对（port_uc, port_ps）、出SAport对(port_us, port_pc) 、SPI，IMSI，lifetime。

对收到的受保护的消息在SA表上进行匹配，匹配失败则丢弃。

⏹UE上建立SA上下文：入SA port对（port_uc, port_ps）、出SA port对(port_us,port_pc) 、SPI、lifetime。

对收到受保护的消息在SA表上进行匹配，匹配失败则丢弃。

注：为了穿越NA T，W AG只保存和匹配检查实际收到SIP报文的port和IP地址。

而不是匹配SIP报文中填写的IP和端口号。

5.8.2SA成功建立过程流程图参见下图，交互建立过程描述如下：WAG AN-AAA HLR/AC MS图9 IPSEC SA的协商建立过程（1）UE发送的注册请求中携带Security-setup = SPI_U(spi_uc,spi_us), Port_U( port_uc, port_us) , UE integrity and encryption algorithms listWAG收到请求后存储这些参数以及UE的IP地址。

（4）在收到消息（4）后同时存储IK和CK参数。

WAG在本地建立一对新的SA上下文。

WAG 从自己完整性和加密算法列表（按照优先级排序）中选取UE也支持的具备较高优先级的完整性保护算法。

（5）WAG发送401 Unauthorized消息中携带Security-setup = SPI_P(spi_pc,spi_ps), Port_P( port_pc, port_ps) , WAG integrity and encryption algorithms listUE收到401消息后，选取UE也支持的第一个完整性和加密算法组合，UE在本地建立一对新的SA上下文。

（10）UE将对该消息进行加密和完整性保护。

UE发送的注册请求中携带Security-setup = SPI_U, Port_U, SPI_P, Port_P, WAG integrity and encryption algorithms list WAG检查SPI_U和Port_U是否和消息1中携带的匹配，如果失败则注册过程中止。