本技术涉及一种高效安全切换认证技术、设备及系统,适用于天地一体化异构网络环境。技术流程涵盖用户与中继节点的身份注册,以及初始接入阶段的快速安全认证,旨在提升高速移动终端的认证效率和安全性。
背景技术
天地一体化网络作为下一代移动通信网络的发展主角之一,为铁路信息网络发展智能化、信息化提供了强大助力。其中,天地一体化中卫星网络与5G网络双辅双成可以实现高铁信息网络全覆盖,相较于建设高铁专用网络,通过卫星网络借鉴现有地面网络建设标准,复用或者兼容现有地面网络标准等,进而降低研发建设费用,而相对于单一的卫星网络或者地面网络,双向结合能够满足高铁在城市热点地区高密度接入、人烟稀少地区人口低密度接入场景下按需用网的需求。那么,如何为高铁在快速移动过程中为用户提供安全平稳的实时通信是一个亟需解决的问题。
当高铁在高速移动时,会与异构网络接入点产生频繁的切换,但是能同时支持卫星通信与地面5G通信的小型终端设备暂时无法普及。为此,列车便携式中继节点成为用户接入天地一体化异构网络的有力工具。通过在每一节车厢上部署一个中继节点,协助无法直接与卫星网络通信的用户设备能够与卫星进行通信,并且将卫星网络接入点与地面网络接入点纳入5G核心网进行统一管理,建立统一卫星网络管理架构。
但是,在天地一体化网络中,用户在高速移动的场景下需要频繁的进行网络接入点的切换,卫星网络的加入也给异构网络带来了更多安全挑战,比如卫星节点所处环境更为恶劣、信道高度暴露等问题使得用户与接入点间极易遭受假冒、窃听、篡改等安全问题,并且,卫星的高运营成本也让这些攻击后果变得更为严重。
而卫星节点相对于地面网络接入点而言,二者差异性大,存在空间上的差异性,星地时延的存在要求更少的交互次数,传统地面异构网络切换认证方案常常需要多轮交互,直接应用到天地一体化异构网络中会产生较大的认证时延,这对卫星网络认证是致命的打击。并且,传统地面网络常常使用复杂的密码计算,这是目前卫星算力所不能承受的负担。
综上所述,现有技术存在以下问题:
(1)天地一体化异构网络包含地面网络和卫星网络,星地差异过大,其无线通信链路高度开放、网络拓扑结构动态变化频繁,导致其在通信过程中容易遭受窃听、假冒身份、消息篡改等攻击;
(2)天地一体化异构网络具有星地时延大、链路复杂等特点,在认证过程中交互轮数多会导致信令开销和通信开销过大,并且终端和卫星等节点具有资源受限的特点,无法处理过于复杂的数据;
(3)在天地一体化异构网络中,高速移动终端的接入点变化频繁,很可能产生接入点服务时间短导致切换失败的问题,而重新认证会带给系统不必要的开销,影响用户体验。
实现思路