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CN1112017C - 网关分组移动交换中心及分组连接的方法 - Google Patents

网关分组移动交换中心及分组连接的方法 Download PDF

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Abstract

揭示了用于产生在第一网络(互联网/内联网)内的远端主站(40)与移动网内的移动台(30)之间的TCP分组连接(160)的方法和装置。该方法起始地涉及执行在远端主站(40)和移动网的网关分组移动交换中心(55)之间的三个步骤握手程序(100，105，110)，以确立TCP分组连接请求的合法性。在握手程序期间，来自远端主站(40)的传输(100，105，110)被网关分组移动交换中心(55)缓存。然后通过使用该缓存的传输，执行在网关分组移动交换中心(55)与移动台(30)之间的第二个三个步骤握手程序(145，150，155)，以完成在移动台(30)与远端主站(40)之间的TCP连接。

Description

网关分组移动交换中心及分组连接的方法
发明技术领域
本发明涉及分组数据通信，更具体地，涉及在远端网主站和与远端网互联的移动网内运行的移动台之间的通信。
背景技术
移动电信网的开发和改进已经使得移动用户能够在服务的移动电信网上，除了仅仅传送话音以外，还传送数据。随着互联网和电子邮件应用项的广泛扩展，移动用户能够通过他们的相关的移动台接入他们的电子邮件消息或甚至浏览互联网或在互联网上冲浪。因此，移动台可以用作为数据终端设备(DTE)，或与数据终端设备(DTE)结合，提供到相关移动用户的互联网接入，或到相关的移动用户的分组通信。在移动网上的话音通信通常使用电路交换运行模式。在移动网上的分组数据通信使用在分组信道上的分组交换通信(例如，TCP/IP)。
被配置用于分组数据通信的移动台包括移动网所知道的互联网协议(IP)地址。附属在移动台上的数据终端设备配备有这个地址。从外部网(例如，互联网)寻址到与移动台有关的DTE的进入的TCP/IP分组迫使与该移动台相关的移动网进行该移动台的寻呼。这种寻呼要求移动台切换到分组运行模式，以及与移动网建立分组信道。一旦在移动网上建立分组信道，在移动台处和在发起TCP/IP分组的互联网主站处的DTE就可透明地互相之间传送数据。
在互联网主站和移动台之间的互联利用一种使用如图1所示的“三种方式握手(three-way handshake)”程序的TCP/IP协议。在这种情况下，委托人包括联系的互联网主站，而服务器包括移动台。该三种方式握手程序使用在TCP数据头内的SYN和ACK标志。来自委托人(互联网主站)的进入的TCP分组包括设置的SYN标志比特。外出的分组应答具有SYN和ACK标志设置。委托人通过发送具有设置的ACK标志的分组应答而响应于此。一旦这个程序被执行，就在委托人和服务器之间建立TCP/IP连接。
今天在互联网上所利用的一个熟知的对服务攻击的抵制是TCPSYN满溢攻击。在这种攻击中，委托人发送具有SYN标志设置的TCP分组给服务器，但不回答具有SYN和ACK标志设置的应答TCP分组。这使得服务器等待包括设置的ACK标志的TCP分组，直至服务器时间超时为止。这在服务器超时期间终止之前具有搁置系统资源的效果。
在移动网方面，当攻击者发送TCP SYN分组到移动网内的特定的地址时，移动网将执行对有关的移动台的寻呼，只要移动台处在空闲模式。如果移动台是能够的，则为移动台建立一个分组数据信道。如果攻击是针对整个的地址基站，则网络为该地址基站寻呼所有的移动台。这实际上下载整个移动网。这包括对于网络和与网络有关的无线资源的很大的威胁，如果TCP SYN满溢攻击正在被利用的话。
发明内容
本发明通过一个使得能够产生在第一网络(例如互联网)上的远端主站与移动网内的具有所包括的数字终端设备的移动台之间的TCP分组连接的系统和方法，克服了上述的和其它的问题。起始，在远端主站和与移动网有关的网关分组移动交换中心(GPMSC)之间执行三种方式握手程序。由从远端主站到移动台的TCP SYN分组传送启动该三种方式握手程序。不是把TCP SYN分组转发到移动台，而是与网关分组移动交换中心有关的TCP委托书功能块缓存TCP SYN分组，以及发送TCPSYN+ACK分组应答到远端主站。该远端主站发送TCP ACK分组应答到GPMSC。TCP SYN应答被TCP委托书功能块缓存，而同时通过访问当前服务于该移动台的分组移动交换中心在GPMSC与移动台之间产生分组信道。
在建立到移动台的分组信道后，在GPMSC与移动台之间启动第二个三种方式握手程序。在这种握手程序中，将已经从GPMSC转发到访问的分组移动交换中心的缓存的TCO SYN分组，又从访问的分组移动交换中心发送到移动台和有关的数字终端设备。应答的TCP SYN+ACK分组从移动台被发送回GPMSC。作为响应，GPMSC发送原先的三种方式握手程序的缓存的TCP ACK分组给移动台，以便起始在移动台与远端主站之间的TCP连接。
根据本发明，还提供了一种网关分组移动交换中心，包括：与第一网络的第一互联连接；与移动网的第二互联连接；响应从第一网络中的远端主站到服务于分组移动交换中心的移动台的连接请求，用于应答在分组移动交换中心与第一网络中的远端主站之间的三种方式握手程序的装置；存储器，用于存储来自第一网络中的远端主站的传输；以及用于通过使用被存储在存储器中的传输，启动第二个三种方式握手程序，以便完成从远端主站到移动台的分组信道的装置。优选地，其中第一网络包括Internet互联网或者Intranet内联网。
优选地其中所述传输包括TCP SYN分组和TCP ACK分组。优选地，其中该传输还包括多个存储数据分组。
附图简述
为了更全面地理解本发明，现在参考以下的结合附图所作出的详细说明，其中：
图1是用于建立TCP连接的三种方式握手程序的说明图；
图2是表示包括TCP委托书功能的分组移动网的网络结构的方框图；以及
图3是表示在互联网主站和带有相关的数字终端设备的移动台之间的TCP连接的建立的信号图。
发明详细描述
现在参照附图，更具体地参照图2，图上显示了包括TCP委托书功能的分组移动网的网络结构。本发明的目标是使得在具有相关的数字终端设备(DTE)35的移动台30和远端主站40之间能够通过移动网45和远端网50(互联网或内联网(Intranet))进行互联。对于从远端主站40到移动台30和相关的DTE 35的TCP连接的请求，起始地通过互联网/内联网50传送到移动网45，其中连接请求起始地由包括TCP委托书功能块60的网关移动交换中心55接收。响应于TCP连接请求，在GPMSC 55与远端主站40之间实行三种方式握手程序，这将接着被更充分地讨论。来自远端主站40的TCP SYN分组和TCP ACK分组作为三种方式握手程序的结果被缓存在与TCP委托书功能块60有关的存储器65内。
GPMSC 55询问与移动台30有关的原藉位置寄存器(HLR)70，以确定对于移动台的路由和定位信息。通过使用这个信息，进入的分组请求被发送到服务于移动台30的访问分组移动交换中心(VPMSC)75。进入的分组请求包括被缓存的TCP SYN分组。VPMSC 75发出寻呼请求给为移动台30提供无线支持的访问移动交换中心(VMSC)80，以及VMSC通过有关的基站发射机85进行移动台的寻呼。
如果移动台30对寻呼作出应答，则在移动台与VPMSC 75之间建立分组数据信道。VPMSC 75通过使用缓存的TCP SYN分组启动在VPMSC、移动台30与GPMSC 55之间的第二个三种方式握手程序。这种握手程序导致在GPMSC 55的存储器65内所存储的TCP ACK分组应答被发送到移动台30。在移动台30接收到TCP ACK分组应答后，就完成了从移动台到GPMSC 55和远端主站40的TCP连接。这样，可以实现从远端主站通过互联网50和移动网45到移动台30和相关的DTE35的TCP分组通信。
现在参照图3，图上显示了描述在远端主站40和带有相关的数字终端设备35的移动台30之间的TCP连接160的建立的信号图。这个过程是由从互联网主站40发送的TCP SYN分组100启动的。TCP SYN分组100被发送到移动台30的IP地址和相关的DTE 35。当TCP SYN分组100被GPMSC 55接收时，GPMSC内的TCP委托书功能块60截取，缓存TCP SYN分组100，并以被发送到互联网主站40的TCP SYN+ACK分组105作为应答。通过发送TCP SYN+ACK分组105，TCP委托书功能块60起到移动台30的作用。响应于TCP SYN+ACK分组105，互联网主站40以TCP ACK分组110作为应答。GPMSC 55缓存TCP ACK分组110连同来自互联网主站40的TCP SYN分组100和任何跟随的TCP分组，如果有的话(未示出)。如果由于某种原因没有接收到TCPACK分组115，则GPMSC 55不采取进一步行动。
如果接收到TCP ACK分组110，则GPMSC 55执行IP地址到移动台网络地址的变换，以及产生PMAP协议信息请求115送到移动台30的HLR 70，以请求服务于移动台的VPMSC 75和移动台的移动台识别号(MSI)。原藉位置寄存器70以PMAP协议消息120作为应答，提供VPMSC 75和移动台30的MSI给GPMSC 55。通过使用这个信息，GPMSC 55产生另一个PMAP协议消息125给所指出的VPMSC 75。PMAP协议消息125包括给所指出的VPMSC 75的、被包装的缓存的TCP SYN分组和地址信息。
VPMSC 75确定用户是否没有登录(即，不是在分组模式)，如果不是的话，发送PMAP协议寻呼请求130给服务于移动台30的VMSC 80。VMSC 80产生寻呼消息135给移动台30，请求移动台切换到分组运行模式。响应于寻呼消息135，移动台建立与VPMSC 75的分组信道140。分组信道建立程序包括通过VPMSC 75对移动台30的登录和鉴权。
一旦移动台建立与VPMSC 75的分组信道140，VPMSC发送所接收的、缓存的、由GPMSC 55提供给移动台的TCP SYN分组145。移动台30以TCP SYN+ACK分组150应答TCP SYN分组145，该TCPSYN+ACK分组150是由TCP委托书功能块60获取的。响应于TCPSYN+ACK分组150，GPMSC 55把缓存的TCP ACK分组155连同由GPMSC缓存的任何跟随的分组(如果有的话)一起发送给移动台30。GPMSC 55现在对于在互联网主站40和移动台35之间的数据业务是透明的，以及TCP连接160被建立。
这样，移动网45被保护免受TCP SYN满溢攻击。移动网45不建立与空闲的移动台30的分组数据信道，除非该发起的远端主站40由TCP委托书功能块60按照三种方式握手程序被验证。TCP SYN满溢攻击将在GPMSC 55处被终止，以及不会使得移动网45内的系统资源不能提供。
虽然在附图中表示了并在上面的详细说明中描述了本发明的方法和装置的最佳实施例，但应当看到，本发明不限于所公开的实施例，能够作出许多重新安排，修改，和替换，而不背离由以下的权利要求所阐述和限定的本发明的精神。

Claims (15)

1.用于产生在第一网络上的远端主站与移动网上的移动台之间的分组连接的方法，包括以下步骤：
接收从远端主站到移动台的分组连接请求；
响应于从远端主站到移动台的分组连接请求，执行在远端主站与移动网的网关分组移动交换中心之间的第一个三种方式握手程序，所述第一个三种方式握手程序包括步骤：
从远端主站发送一个起动分组给网关分组移动交换中心，以起动分组连接；
响应该起动分组，从网关分组移动交换中心发送一个应答分组给远端主站；以及
响应该应答分组，从远端主站发送确认应答给网关分组移动交换中心；
在移动网的网关分组移动交换中心缓存来自远端主站的第一个三种方式握手程序的传输；
通过使用该缓存的传输，执行在移动网的网关分组移动交换中心与移动台之间的第二个三种方式握手程序，所述第二个三种方式握手程序包括步骤：
把缓存的起动分组从网关分组移动交换中心转发到访问的分组移动交换中心；
在建立分组信道后，把缓存的起动分组从访问的分组移动交换中心发送到服务的移动台；
响应该起动分组，从移动台发送应答分组给网关分组移动交换中心；以及
响应该应答分组，从网关分组移动交换中心发送缓存的确认应答给移动台；
在执行第二个三种方式握手程序后，完成在远端主站与移动台之间的分组连接。
2.如权利要求1的方法，还包括步骤：
建立在网关分组移动交换中心与移动台之间的分组连接。
3.如权利要求2的方法，其中该建立步骤还包括步骤：
通过接入移动台的原藉位置寄存器来确定该移动台的位置；以及
产生给移动台的寻呼请求。
4.如权利要求3的方法，其中该产生步骤还包括步骤：
从服务于移动台的分组移动交换中心产生寻呼请求给当前服务于移动台的移动交换中心；以及
从服务的移动交换中心寻呼移动台。
5.如权利要求1的方法，其中缓存步骤还包括以下步骤：
缓存来自远端主站的该起动分组；以及
缓存来自远端主站的该确认应答。
6.如权利要求1的方法，其中缓存步骤还包括缓存跟随在该确认应答后面的所有分组。
7.用于产生在互联网上的远端主站与移动网上的移动台之间的TCP分组连接的方法，包括以下步骤：
响应从远端主站到移动台的分组连接请求，在远端主站与移动网的网关分组移动交换中心之间执行第一个三种方式握手程序，所述第一个三种方式握手程序包括步骤：
从远端主站发送TCP SYN分组给网关分组移动交换中心，以起动分组连接；
响应TCP SYN分组，从网关分组移动交换中心发送TCPSYN+ACK分组给远端主站；以及
响应TCP SYN+ACK分组，从远端主站发送TCP ACK分组给网关分组移动交换中心；
缓存从远端主站到移动网的网关分组移动交换中心的第一个三种方式握手程序的TCP SYN分组和TCP ACK分组以及任何随后的TCP分组；
在网关分组移动交换中心与移动台之间建立分组信道；
在建立分组信道后，从访问的分组移动交换中心发送缓存的TCPSYN分组到移动台；
响应于TCP SYN分组，从移动台发送TCP SYN+ACK分组到网关分组移动交换中心；以及
响应于TCP SYN+ACK协议，从网关分组移动交换中心发送TCPACK分组到移动台。
8.如权利要求7的方法，其中该建立步骤还包括步骤：
通过接入移动台的原藉位置寄存器来确定移动台的位置；以及
产生给移动台的寻呼请求。
9.如权利要求8的方法，其中该产生步骤还包括步骤：
从服务于移动台的访问的分组移动交换中心产生寻呼请求给当前服务于移动台的移动交换中心；以及
从服务的移动交换中心寻呼移动台。
10.如权利要求7的方法，还包括步骤：
在PMAP协议消息内把缓存的、第一个三种方式握手程序的TCPSYN分组从网关分组移动交换中心转发到访问的分组移动交换中心。
11.一种网关分组移动交换中心，包括：
与第一网络的互联连接；
与移动网的互联连接；
响应从第一网络中的远端主站到服务于分组移动交换中心的移动台的连接请求，用于应答在分组移动交换中心与第一网络中的远端主站之间的三种方式握手程序的装置；
存储器，用于存储来自第一网络中的远端主站的传输；以及
用于通过使用被存储在存储器中的传输，启动第二个三种方式握手程序，以便完成从远端主站到移动台的分组信道的装置。
12.如权利要求11的网关分组移动交换中心，其中第一网络包括Internet互联网。
13.如权利要求11的网关分组移动交换中心，其中第一网络包括Intranet内联网。
14.如权利要求11的网关分组移动交换中心，其中该传输包括TCPSYN分组和TCP ACK分组。
15.如权利要求14的网关分组移动交换中心，其中该传输还包括多个存储数据分组。
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