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        MBBMS系統(tǒng)中業(yè)務(wù)密鑰更新的方法研究

        2011-06-07 05:53:36何秋陽(yáng)
        電視技術(shù) 2011年17期
        關(guān)鍵詞:套餐網(wǎng)關(guān)頻道

        何秋陽(yáng),孫 雷

        (1.南京郵電大學(xué) 通信與信息學(xué)院,江蘇 南京 210003;2.中興通訊南京研發(fā)中心,江蘇 南京 210012)

        0 引言

        多媒體廣播業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)MBBMS,即手機(jī)電視系統(tǒng),是基于廣播技術(shù)的手機(jī)電視業(yè)務(wù)應(yīng)用。MBBMS不僅能使基于廣播方式播出的視頻流在手機(jī)上的應(yīng)用像電視那樣普及,同時(shí)還能變得可運(yùn)營(yíng)、可管理。

        密鑰管理是MBBMS系統(tǒng)的主要管理功能之一。目前,對(duì)于密鑰管理中的密鑰更新,采用的是3GPP的方法,即逐一對(duì)每一個(gè)更新的頻道進(jìn)行密鑰推送[1]。隨著手機(jī)電視業(yè)務(wù)的廣泛普及,頻道數(shù)量也在不斷增加,逐一對(duì)頻道進(jìn)行密鑰推送,勢(shì)必會(huì)對(duì)密鑰更新流程產(chǎn)生巨大的壓力。而且,MBBMS本身是三網(wǎng)融合業(yè)務(wù),密鑰獲取的流程已經(jīng)很長(zhǎng),若還是按照現(xiàn)有的方法對(duì)每個(gè)頻道進(jìn)行密鑰推送,系統(tǒng)之間的交互將會(huì)相當(dāng)頻繁。密鑰是每月定期進(jìn)行更新的,隨著用戶數(shù)量和頻道數(shù)量的增多,必將導(dǎo)致密鑰推送過程中由于網(wǎng)絡(luò)信道擁塞而不可用,最終導(dǎo)致用戶無(wú)法觀看手機(jī)電視。

        筆者就針對(duì)目前MBBMS密鑰更新的方法提出改進(jìn)建議,提出一種新的密鑰更新的方法,該方法能夠大量減少密鑰更新的推送次數(shù)。

        1 MBBMS多媒體廣播系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

        MBBMS多媒體廣播系統(tǒng)包括:業(yè)務(wù)處理模塊NAF、短信網(wǎng)關(guān)、短信中心、WAP網(wǎng)關(guān)和終端。如圖1所示。

        其中,NAF是系統(tǒng)核心部分,其功能包含:1)更新業(yè)務(wù)密鑰子模塊,用于更新業(yè)務(wù)密鑰;2)消息發(fā)送子模塊,經(jīng)由短信網(wǎng)關(guān)和短信中心向終端發(fā)送帶有套餐標(biāo)識(shí)的業(yè)務(wù)密鑰更新消息Notify;3)業(yè)務(wù)密鑰收發(fā)子模塊,用于接收終端經(jīng)由WAP網(wǎng)關(guān)發(fā)送的業(yè)務(wù)密鑰請(qǐng)求消息,及經(jīng)由WAP網(wǎng)管向終端發(fā)送攜帶已封裝好的密鑰包的業(yè)務(wù)密鑰消息;4)套餐密鑰封裝子模塊,根據(jù)所述業(yè)務(wù)密鑰請(qǐng)求消息中的套餐標(biāo)識(shí)將該套餐中的所有業(yè)務(wù)的密鑰封裝在一個(gè)密鑰包中,并通過業(yè)務(wù)密鑰收發(fā)子模塊發(fā)送;5)數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊,保存業(yè)務(wù)密鑰標(biāo)識(shí)及其對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)密鑰、套餐標(biāo)識(shí)及每個(gè)套餐中包含的所有業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)等;6)業(yè)務(wù)控制模塊,用于檢查用戶套餐訂購(gòu)信息。

        2 業(yè)務(wù)密鑰更新系統(tǒng)

        2.1 密鑰管理體系

        MBBMS系統(tǒng)為保證安全,在網(wǎng)絡(luò)中傳送的密鑰都是被加密的。以目前已經(jīng)商用的中國(guó)移動(dòng)中國(guó)廣電手機(jī)電視系統(tǒng)為例,其密鑰管理采用四層體系結(jié)構(gòu),如圖2所示。

        2.2 當(dāng)前業(yè)務(wù)密鑰更新方法介紹

        終端側(cè)設(shè)備與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的BSF設(shè)備交互,根據(jù)用戶IMSI(或IMPI)對(duì)用戶進(jìn)行GBA認(rèn)證,認(rèn)證通過后在終端用戶認(rèn)證模塊中生成共享密鑰Ks。根據(jù)此Ks,終端用戶認(rèn)證模塊和網(wǎng)絡(luò)生成認(rèn)證密鑰(MRK)和用戶密鑰(MUK)。其中MRK用于終端與MBBMS業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行認(rèn)證,MUK用于對(duì)MRK進(jìn)行加密[2]。

        MBBMS為每個(gè)頻道生成一個(gè)業(yè)務(wù)密鑰(MSK)。當(dāng)訂購(gòu)業(yè)務(wù)后,用戶向中國(guó)移動(dòng)NAF設(shè)備請(qǐng)求MSK,NAF接到請(qǐng)求后,向廣電用戶管理系統(tǒng)請(qǐng)求MSK,之后采用AES_ECB_128算法加密,然后發(fā)送給NAF。NAF使用MUK對(duì)該密鑰再次加密后發(fā)送給用戶終端。終端獲得MSK后將其發(fā)送給卡??ǚ謩e使用中國(guó)移動(dòng)的MUK和廣電用戶密鑰解密后,將MSK存儲(chǔ)在卡中。

        當(dāng)終端播放節(jié)目時(shí),將節(jié)目流密鑰發(fā)送給卡,卡使用MSK解密,然后將節(jié)目流密鑰返回給終端,終端使用節(jié)目流密鑰進(jìn)行解密,從而播放節(jié)目[3]。

        2.3 改進(jìn)后的密鑰更新方法

        目前,用戶是按照套餐訂購(gòu)業(yè)務(wù)的,套餐可以包含一個(gè)頻道,也可以包含多個(gè)頻道。從運(yùn)營(yíng)模式來看,無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際,多頻道套餐將是現(xiàn)在乃至今后的主流。按照現(xiàn)有的方法,對(duì)于一個(gè)多頻道套餐,每個(gè)月的密鑰更新需要多次推送過程,導(dǎo)致終端發(fā)起多次密鑰請(qǐng)求過程,非常浪費(fèi)資源。改進(jìn)后的方案采用按套餐指示來推送新的密鑰,推送密鑰的壓力只隨著套餐數(shù)和用戶數(shù)的增加而增大,和業(yè)務(wù)的數(shù)量沒有直接關(guān)系,從而大大減少了業(yè)務(wù)密鑰推送次數(shù),節(jié)省了帶寬資源。

        2.4 改進(jìn)后的密鑰更新具體流程

        業(yè)務(wù)密鑰更新分為多種情況,可以是終端觸發(fā)請(qǐng)求業(yè)務(wù)密鑰,也可以是系統(tǒng)主動(dòng)推送業(yè)務(wù)密鑰??梢允谦@取終端歸屬地業(yè)務(wù)密鑰,也可以是獲取拜訪地業(yè)務(wù)密鑰等。下面以系統(tǒng)主動(dòng)推送業(yè)務(wù)密鑰為例,介紹其流程(見圖3)。

        業(yè)務(wù)密鑰更新流程描述:1)NAF在每月指定時(shí)間更新業(yè)務(wù)密鑰,并在指定時(shí)間發(fā)起業(yè)務(wù)密鑰更新通知消息Notify。2)NAF檢查用戶訂購(gòu)關(guān)系,緩存用戶訂購(gòu)的套餐信息。3)NAF向短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送業(yè)務(wù)密鑰通知消息。NAF會(huì)將業(yè)務(wù)密鑰通知消息按照套餐指示的密鑰進(jìn)行封裝。4)短信網(wǎng)關(guān)向NAF返回響應(yīng)消息。5)短信網(wǎng)關(guān)向短信中心轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)密鑰通知消息。6)短信中心向短信網(wǎng)關(guān)返回響應(yīng)消息。7)短信中心向終端發(fā)送業(yè)務(wù)密鑰通知消息。8)終端收到業(yè)務(wù)密鑰通知消息后,按照消息中的套餐標(biāo)識(shí)向接入地WAP網(wǎng)關(guān)發(fā)起業(yè)務(wù)密鑰請(qǐng)求消息。9)WAP網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)密鑰請(qǐng)求消息至NAF。10)NAF根據(jù)請(qǐng)求中所攜帶的套餐標(biāo)識(shí),查詢此套餐下所有業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí),然后將這些業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)密鑰封裝在一個(gè)密鑰包中。11)NAF將業(yè)務(wù)密鑰消息包發(fā)送給用戶接入地WAP網(wǎng)關(guān)。12)WAP網(wǎng)關(guān)將業(yè)務(wù)密鑰消息包發(fā)送給終端。終端在收到業(yè)務(wù)密鑰消息包后進(jìn)行解析,將業(yè)務(wù)密鑰寫入卡中。

        3 小結(jié)

        詳細(xì)介紹了手機(jī)電視系統(tǒng)MBBMS的業(yè)務(wù)密鑰更新體系,描述了現(xiàn)有的業(yè)務(wù)密鑰更新體系,分析了其不足的地方,然后描述了優(yōu)化后的業(yè)務(wù)密鑰更新系統(tǒng),詳細(xì)解釋了其業(yè)務(wù)流程。通過本文,讀者能夠?qū)BBMS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)密鑰更新系統(tǒng)有一個(gè)全面清晰的了解。

        [1]3GPP TS 33.246,3G security;security of multimedia broadcast/multicast service(MBMS)[S].2007.

        [2]3GPP TS 33.220,Generic bootstrapping architecture(release 6)[S].2004.

        [3]何秋陽(yáng).TD-CMMB手機(jī)電視認(rèn)證授權(quán)體系研究[J].電視技術(shù),2010,34(8):54-55.

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