CN1120295A - 将操作信息安全由上级装入无线通信装置的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于向无线蜂窝或PCS用户站经无线接口安全快速分发关键操作信息的方法，它包括的步骤为：产生操作信息、将该信息存入无线基站的第一存贮器中、将其中所存信息至少一部分在无线用户站通话状态的任意时间经无线接口发送到无线用户站上。以从第一存贮器中发出的操作信息刷新存在第二存贮寄存器中的操作信息；将刷新后的值经无线接口报告给无线基站；将第二刷新计数器与第一刷新计数器一致，并将新操作信息从开始向用户站报告。

Description

将操作信息安全由上级装入 无线通信装置的方法和装置
本发明涉及用于将操作信息通过使操作信息被偷窃或盗用的可能性很小的无线接口安全由上级装入诸如蜂窝电话的无线通信装置中的过程。具体讲，本发明涉及将操作信息安全由上级装入蜂窝电话的过程，在该蜂窝电话中的操作信息是由无线服务器(本地局)的基站产生并存贮在其中的存贮器中的，随后在其后一个或多个随机时刻，于无线通信装置的通话状态或呼叫期间，经无线接口至少部分地发送到无线通信装置上。该存贮起来的操作信息随后被用来刷新存在无线通信装置的存贮器中的现行操作信息。该过程继续重复直至所有存贮在基站存贮器中的全部存贮的操作信息被发送到蜂窝电话上且现行操作信息被所存贮的操作信息刷新和替代为止。
诸如蜂窝电话的个人用户站或其它个人通信系统(PCS)设备统统地被用作经诸如蜂窝电话网络的无线通信系统与其它各部进行的通信上。个人用户站在无线通信系统中的访问和正确操作能力绝大部分取决全单一的且经常是加密的操作信息，该信息在无线服务进行之前或在无线系统启用之前被编程进入各用户站。总的说来，这种操作信息是用于用户站的“鉴别”之用的。鉴别是一个过程，在此使信息在用户站和基站之间进行交换，以使基站确认用户站的身份或有效性。电信产业协会(TIA)已建立了一种鉴别移动用户站的标准方法。这个过程已在EIA/TIA Interim Standard IS-54(IS-54)和TIA/EIA Telecommunications Systems Bulletin TSB50(TSB50)中描述了，两者在此引作参考。
鉴别过程的成功结果通常仅出现在它可被证明使用户站和基站处理相同组的共享加密数据(SSD)。该共享的加密数据通常以多位格式存贮在用户站的半永久存贮中。然而，对基站来说是已知的却可从根据包括在对用户站来说是唯一的操作信息的某个信息中计算出或导出。在TIA IS-54中更彻底地公开了一个导出SSD的方法。
操作信息可以包括移动识别号码(MIN)，或有时称作“A-Key”的个人识别号码(PIN)。移动识别号码通常被称作授予特定用户的索引电话号码，且可以是未加密的。另一方面，个人识别号码是加密号码，它是由本地服务局针对每个用户站而进行管理的。该PIN用于对用户站进行初步“鉴别”方面。PIN和MIN识别号码单独地授予特定的用户站，并进而由电子序号(ESN)分辨。ESN可以是诸如32位二进制码，该码使用户站对任何蜂窝系统来说都是唯一的。这通常是在出厂时设定且不轻易改动的，因为任何改动都需要特殊设备，而这种设备对用户来说不是轻易可以得到的。ESN和MIN通常不是加密信息，PIN即A-key通常是保密的。然而，这种保密性在鉴别蜂窝电话等共同的可接受的实践中可能是危险的。
总的说来，诸如A-Key信息的加密操作信息是仅在当新用户与无线通信系统局(本地服务局)订立无线服务合约后来为用户站产生的。但是，A-Key信息也可以在A-Key值出问题的情况时产生。
在TIA IS-54和TIA TSB50中描述了将加密A-Key或鉴别信息等经数码键盘装入用户站的过程。在这个过程中，A-Key信息或值由本地服务局产生并发送到新用户处。该A-key值信息随后以印表形式由本地服务局的代理商在销售点发到新用户手中或经邮寄送到新用户手中。参见图1，一旦用户接收到“A-key”值信息，该信息必须在用户站的特定编程的模式下经手动或经键盘3被编程输入用户站2。该信息随后被存贮在A-Key寄存器4中。
在IS-54和TSB50描述的将鉴别信息装入用户站的过程中，加密的鉴别信息最好仅进行为防止偷窃和盗用而进行的最少的加密。这部分地因为在向用户产生、发送、打印和邮寄鉴别信息时所涉及的操作人员在进行其业务时已经接触到鉴别信息且有大量的机会来盗窃该信息。此外，通过邮递将鉴别信息分发给用户还存在着由未授权的部门截留或更改的危险。被偷的鉴别信息可被装入“盗用”用户站中，而已公开的鉴别信息的打印材料还会被寄到合法用户手中，而该用户并不能立刻知道该加密操作信息已被盗用。
产生和输入鉴别信息的方法的其它缺点包括：手工地将26个数字的鉴别号码输入用户站对用户来说很别扭。此外，在手工输入时如果出错，还要重输入，因为不可能仅改正出错的那个数字。
本发明通过使操作信息安全快速地将诸如加密鉴别信息的操作信息由上级装入到无线蜂窝电话等中来克服上面所提到的缺陷。所提出的方法通过无线接口来进行关键鉴别信息的安全分发。它使得在新用户订立服务合约后在较短时间内使无线通信服务器或局正确地且保密地鉴别新用户。此外所提出的方法能进行保密鉴别信息的分发而不涉及由人来进行分发、邮寄或安装鉴别信息。本发明应用于在启动无线服务时鉴别信息的初始由上级装入，以及随后期间的刷新，而不需要劳烦用户或其它人员。具体讲，本发明涉及一种通过产生操作信息、将操作信息存入无线基站的第一存贮器之中以及将存贮在第一存贮器中的至少一部分操作信息在无线用户站通信状态下任意时间经无线接口发送到无线用户站的将操作信息由上级装入的方法。这个发送出去的操作信息随后被用来刷新的用户站中第二存贮器中所存贮的操作信息。当用户站收到至少一部分新操作信息时，第一刷新计数器递增以反映出由用户站收到的操作信息刷新的次数。在第一刷新计数器中的值随后经无线接口报告给无线基站。如果由用户站所报告的第一刷新计数器的值与在基站中用于跟踪发送到用户站的操作信息刷新次数的第二刷新计数器值不同，则基站将使第二刷新计数器的内容与第一刷新计数器所报告的内容相同。随后，基站开始将新操作信息从头开始整个报告给用户站。如果第一刷新计数器的内容与第二刷新计数器的内容不同，则基站将继续发送还未发送到用户站的其余操作信息。
本发明的装置涉及一种无线用户站，它包括用于接收从基站经无线接口发送出来的操作信息的接收器、用于存贮由接收器从基站中接收的存贮操作信息的存贮寄存器或贮存器、用于对由接收器从基站中接收操作信息的次数进行计数的刷新计数器以及一个发送器，用于将刷新计数器的内容的值经无线接口发送到基站。本发明的另一方面涉及无线基站，它包括一个发生装置，用于产生授予无线用户站的操作信息；存贮寄存器或存贮器，用于存贮所产生的操作信息；以及一个发射器，用于将存贮在存贮寄存器中的至少一部分操作信息经无线接口发送到用户站。
图1为流程图，示出本发明的方法；
图2示出本发明的一个实施例；
图3示出发射的过程，这是在几个电话呼叫过程中将至少部分刷新的A-Key值发送到用户站的过程；
图4示出在几个部分A-Key刷新过程中，无线基站的A-Key寄存器所刷新的内容；
图5示出特急信息消息在发送模拟话音信道中期间操作信息的传送。
参见图1和图2，在本发明中，本地局服务器等在新用户站订立无线服务合约后，在步骤300为新用户产生一个新的个人识别号码(PIN)或A-Key值。该新的A-Key值随后由本地局服务器在步骤304存贮在本地局服务基站10的暂时存贮寄存器或本地局栈寄存器即HLR11中。A-Key信息并不直接发送给用户或以打印表格形式递送给用户。
此后，一旦进行通话，在步骤308，本地局基站20将存在HLR中的至少一部分A-Key值信息发送到新用户站20。这种信息发送将在用户站的通话状态下的任意时刻进行。在单通话状态或电话呼叫时无须将全部新A-Key值信息发送到用户站。这种随机的信息发送可在几个通话状态或电话呼叫过程中进行。该过程被称作A-Key值刷新。图2和图3示出A-Key值刷新，这是发生在几个通话30-33状态下的几个部分传送40时的。
一旦用户站20收到新A-Key值信息，如图4所示，它将在步骤316以最大有效位为首开始移入A-Key寄存器21中。在任何开始或出错时，存在A-Key寄存器21中的A-Key值信息50将移出A-Key寄存器21并以从基站20发出的新A-Key信息代替。在A-Key值刷新51-53的中间阶段，仅当一部分新A-Key值发送到用户站时，A-Key值寄存器将包含一个中间A-Key值，该A-Key值由所接收的与旧的、出错的或初始的A-Key值接连的新A-Key值信息构成。
用户站每次接收从基站刷新的A-Key值时，一个内部计数器22即“接收的刷新计数器”在步骤3 18递增以与从基站10收到的刷新次数吻合。与此相似，基站10运行着一个独立刷新计数器14，即“发送的刷新计数器”，在步骤314，每次A-Key值刷新被发送到用户站时它都递增。一旦存在用户站20的内部刷新计数器中的值递增后，则在步骤324经无线接口报告回基站10。如果在步骤330发现由基站10从用户站20所收到的刷新计数器值与基站发送的刷新计数器值不同，则在步骤334，基站将发送刷新计数器同步以与由用户站20报告的所接收的刷新计数器值吻合。基站20随后将在步骤308于用户站通话状态的任何时刻开始再次将整个新A-Key值信息发送给基站10。最后，在步骤338，存在用户站存贮器中的所有无效的或旧的A-Key值将根据TIA Interim Standard IS-54标准，被新的有效的、可用于对用户站20加密的A-Key值所替换。在蜂窝通信系统中，来自用户站20的刷新计数器信息可在模拟或数字交换信道中作为通知消息发到基站10上。
在贯穿整个A-Key值刷新的过程中，任何先前存在的计算出的SSD或共享的加密数据值仍起作用并有效。新的或中间A-Key值直到基站根据TIA Interim Standard IS-54标准启动SSD刷新过程之前并不起作用，在此情况中，新的或中间A-Key值将被用于产生新SSD刷新。
对诸如加密A-Key值信息的操作信息的发送和刷新可通过使用诸如发送模拟话音信道(FVC)或快速联系控制信道(FACCH)(如通常用于蜂窝电话系统作为无线接口媒体)来完成。发送模拟话音信道被用于从基站到移动或用户站的通信。快速联系控制信道也可用于基站和用户站间信令消息的交换。
图5示出在蜂窝电话系统中实现的本发明的一个实施例，其中特急信息消息从基站经蜂窝系统的发送模拟话音信道送到用户站，从而引发本发明的A-Key刷新程序。可以看到一串数据100经发送模拟话音信道作为包括字1至字N(101，102，103，104和105)的数据串发送到用户站。可以发现，一个字可以包括多个字符或字符段，例如每个字可多达3个8位字符。与此相似，每个字符或字符段可以包括多个数目的信息位，例如每个字符8位。根据TIA Interim Standard IS-54标准，特急信息消息的字符段的最大有效位通常设为零，而字符元的其余七位通常代表所发送信息的ASCII值。但是，也可以通过将一个字例如3(103)的第一个字符的最大有效位设置为1使信息可以不同的序列或格式传送来选择另一种传送数据的格式。例如字3(103)的字符段2(202)和字符段3(203)可进位到新A-Key值的16连续有效位，字符段1(201)的七个其余小位可被如下认定，以完成本发明的A-Key值刷新程序：
d6-d3：四位代表跟在字3(103)之后的有效A-Key数据的长度或位数。“0000”的值可以表示仅字符2(202)的位A7是有效A-Key刷新数据。“1111”的值可以表示字符2(202)和字符3(203)的所有16位都是有效A-Key刷新数据。
d2-d1：这两位可被授予代表在消息字3(103)中发送的刷新数据的类型。例如“00”的值可代表A-Key刷新数据。当然，其它值可被用来表示其它类型的刷新值。
d0：该位可用于进行扩展。
以这种格式，4个消息字可以进位或表达成全新A-Key值所需的完整的64位。如前所述，这些字可以连续的顺序作为单一特急信息消息的部分或单独地与一个以上特急信息消息发送无关地发送出去。用于表达A-Key刷新信息的消息字也可在同一消息中与具有与A-Key刷新信息不同的格式的其它字相结合。
在图5中，字1(101)代表用户站，它根据TIA Interim StandardIS-54标准处理随后的作为特急信息消息的字2至字N(102-105)。字2(102)随后通过将信息分成随后信息的总位数或代表新A-Key值信息的随后字符的总数来识别对用户站的信息格式。
字3(103)是包含新A-Key信息的数据串中的第一个字。字3由3个字符1-3(201-203)和奇偶数据以及代表字3是一部分还是连续的多字消息的信息T1T2构成。字符1(201)表达了在字3(103)中随后数据的类型和长度，例如两个字符长的A-Key信息。用户站20随后可以知道将随后的新A-Key信息装入或移入用户站的A-Key寄存器中。字符2(202)和字符3(203)包含实际新的或刷新的A-Key信息。该信息是每个字符8位或总数16位，且被移入A-Key寄存器以刷新其内容。字4(104)至字N(105)象字3一样是连续的A-Key刷新信息。
本技术领域的人员可以知道，本发明也可以通过使用快速联系控制信道或其它无线信道将A-Key或其它操作信息送到用户站来实现。本发明不并限制于用于模拟无线通信系统，它也可等同地用于诸如数字蜂窝电话网络的数字无线通信系统。还可认识到，其它的消息交换装置也可设计出来用于在用户站与基站之间发送请求和传递信息。此外，还应认识到，其它的消息格式也可选出用于达到类似的效果。上面所示的数据格式仅用于示例而并非对本发明进行任何限定。
虽然讨论了优选的实施例，但应当理解，本发明也可以用来由上级装入其它类型的信息。例如，新授予的移动识别号码(MIN)可被由上级装入新用户中，以交换由下级向上级装入的用户的信用卡信息或其它付账信息。

Claims (16)

1.一种用于将操作信息由上级装入无线用户站的方法，其特征在于包括如下步骤：
产生操作信息；
将所述产生的操作信息存入无线基站的第一存贮器中；
将存在所述第一存贮器中的所述操作信息的至少一部分经无线接口，在所述无线用户站通话状态期间的任意时刻送到无线用户站上，以刷新存在所述用户站的第二存贮器中的操作信息；
刷新在所述基站中的第一刷新计数器，以反映出操作信息的至少一部分被基站发送出去的次数；
将从所述无线基站收到的所述操作信息送入所述第二存贮器中；
当所述操作信息的至少一部分被所述通信用户站所接收时，刷新在所述通信用户站中第二刷新计数器的值；
将所述第二刷新计数器刷新后的值经无线接口报告给所述无线基站；
在所述第一刷新计数器的值与所述第二刷新计数器所述报告的值不同时，使所述第一刷新计数器与所述第二刷新计数器的所述报告的值一致；和
在所述第一刷新计数器已与所述第二刷新计数器所述报告的值一致后，重新恢复将所述关键操作信息的至少一部分从头开始送入所述用户站的传输。
2.如权利要求1的方法，其特征在于所述无线用户站为蜂窝电话。
3.如权利要求2的方法，其特征在于所述操作信息是A-key值信息。
4.一种无线用户站，其特征在于包括：
用于接收从基站经无线接口发送的操作信息的接收机；
用于存贮由所述接收机从所述基站接收的存贮操作信息的存贮器；
刷新计数器，用于对由所述接收机从所述基站上收到的操作信息次数进行计数；和
用于将所述刷新计数器的内容值经无线接口发送到所述基站的发送器。
5.如权利要求4的无线用户站，其特征在于所述无线用户站为蜂窝电话。
6.如权利要求4的无线用户站，其特征在于所述操作信息是个人识别号码。
7.如权利要求5的无线用户站，其特征在于所述无线接口是蜂窝通信系统的发送模拟话音信道。
8.如权利要求5的无线用户站，其特征在于所述无线接口是蜂窝通信系统的快速联系控制信道。
9.一种无线基站，其特征在于包括：
用于产生授予无线用户站的操作信息的发生装置；
用于存贮所述产生的操作信息的存贮器；和
用于将存贮在所述存贮器中的所述操作信息的至少一部分经无线接口发送到用户站的发送器。
10.如权利要求9的无线基站，其特征在于还包括一个计数器，用于对由所述发送器发送的所述操作信息的至少一部分的次数进行计数。
11.如权利要求9的无线基站，其特征在于还包括一个接收器，用于从用户站接收刷新信息，该信息代表所述用户站从所述发送器接收至少一部分所述操作信息的次数。
12.如权利要求9的无线基站，其特征在于所述无线基站是蜂窝通信系统的一部分。
13.如权利要求12的无线基站，其特征在于所述无线接口是蜂窝通信系统的发送模拟话音信道。
14.如权利要求12的无线基站，其特征在于所述无线接口是蜂窝通信系统的快速联系控制信道。
15.一种刷新存贮在无线用户站的存贮器中的操作信息的方法，其特征在于包括如下步骤：
从无线基站经无线接口接收操作信息；
将所述用户站中的刷新计数器刷新，以反映出从所述基站中接收到操作信息的次数；
将通过所述无线接口接收的所述操作信息存入所述用户站的存贮器中；和
将所述刷新计数器的所述内容值经无线接口报告给所述无线基站。
16.一种刷新存贮在无线用户站的存贮器中的操作信息的方法，其特征在于包括如下步骤：
产生操作信息；
将所述操作信息存入基站中的存贮器中；
将存在所述存贮器中的所述操作信息的至少一部分经无线接口，在所述用户站通话状态期间发送到无线用户站上；
使所述基站中的第一计数器递增，以反映出至少一部分所述操作信息被发送出去的次数；
接收反映所述用户站中第二计数器内容的信息，该信息代表至少一部分所述操作信息被所述用户站收到的次数；
将所述第一计数器的内容与反映所述第二计数器内容的信息相比较；
当所述第一计数器的所述内容与反映所述第二计数器所述内容的所述信息不相符时，使所述第一计数器的内容与反映所述第二计数器的所述内容的所述信息一致，并从开始将至少一部分所述操作信息发送出去；和
当所述第一计数器的所述内容与反映所述第二计数器的所述内容的所述信息相符后，在所述用户站的通话状态，经无线接口将所述操作信息的任何剩余部分的至少一部分发送到用户站。
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