1.一种面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立系统以及参与者注册：建立系统，并由若干参与者认证的用户在LTE‑A网络上进行注册，获取各自的身份信息；

S2、接入认证：将计算能力优于存储能力的设备作为组长，利用发现功能模块ADNSF发现目标接入网络WLAN，并由组长将完整的组认证信息发送至WLAN网络的AAA服务器对各参与者进行身份信息的认证，并判断身份信息是否认证成功，若是，则由WLAN网络的AAA服务器返回身份认证响应，完成批量切换认证及密钥协商，否则，进入步骤S3；

所述步骤S2包括以下步骤：

S201、将计算能力优于存储能力的设备作为组长；

S202、由用户设备UEi根据个人临时身份TIDi和组临时身份TIDG1计算得到用户设备UEi的消息验证码MACi/ANDSF，并将消息验证码MACi/ANDSF、个人临时身份TIDi和组临时身份TIDG1发送至组长；

所述消息验证码MACi/ANDSF的表达式如下：MACi/ANDSF＝H(SKi‑ANDSF,TIDi||TIDG1)其中，H表示哈希函数，SKi‑ANDS表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的共享密钥；

S203、通过组长对用户设备UEi的消息验证码MACi进行聚合，同时利用域名服务器DNS获取附近发现功能模块ANDSF的地址，并利用对称密钥SKLD‑ANDSF加密生成的随机数NLD、唯一确定的位置信息LLD、路线标识符IDroute及消息验证码MACG1/ANDSF进行完整性保护，并将其作为接入网信息请求发送至发现功能模块ANDSF；

S204、根据所述接入网的信息请求，通过消息验证码MACG1/ANDSF批量验证用户设备UEi的身份信息，并判断是否存在非法用户设备UEi，若是，则进入步骤S3，否则，由WLAN网络的AAA服务器返回身份认证响应，并进入步骤S205；

S205、利用发现功能模块ANDSF通过预设的接入网优先策略选择目标接入网络AAA，计算得到目标接入网络AAA服务器AAAWLAN用于验证用户设备UEi的参数信息，并利用对称密钥KANDSF‑AAA加密随机数NANDSF和NLD，分别计算得到用户设备UEi的本地身份、临时密钥及目标接入网络接入节点标识IDNAP，并结合用户设备UEi的参数信息计算得到消息验证码MACANDSF/AAA，并将消息验证码MACANDSF/AAA发送至目标接入网络AAA服务器AAAWLAN；

S206、由目标接入网络AAA服务器AAAWLAN计算得到消息验证码XMACANDSF/AAA，并和来自ANDSF的消息验证码MACANDSF/AAA判断消息验证码XMACANDSF/AAA是否通过验证，若是，则进入步骤S207，否则，终止协议，并进入步骤S3；

S207、由目标接入网络AAA服务器AAAWLAN选取随机数NAAA，并计算与用户设备UEi一一对应的会话密钥，根据对应的会话密钥利用对称密钥KANDSF‑AAA对随机数NAAA进行加密保护得到消息验证码MACAAA/ANDSF并发送至发现功能模块ANDSF；

S208、根据随机数NAAA以及对称密钥KANDSF‑AAA计算得到消息验证码XMACAAA/ANDSF，并将消息验证码MACAAA/ANDSF与消息验证码XMACAAA/ANDSF，进行对比，并根据对比结果验证消息完整性及目标接入网络AAA服务器AAAWLAN的身份信息，利用组临时密钥GTKG1加密随机数NAAA和NLD、目标接入网络接入节点标识IDNAP及时间戳TANDSF，并根据组临时密钥GTKG1、随机数NAAA、NLD以及时间戳TANDSF计算得到的消息验证码MACANDSF/G1，并将接入网选择决策发送给组长；

所述步骤S208中消息验证码XMACAAA/ANDSF的表达式如下：XMACAAA/ANDSF＝H(KANDSF‑AAA,IDAAA||TAAA||NAAA||NANDSF)其中，XMACAAA/ANDSF表示目标接入网络AAA发送给ANDSF的消息验证码，IDAAA表示目标接入网络AAA的身份标识符，TAAA表示目标接入网络AAA发送消息的时间戳，NANDSF表示发现功能模块ANDSF的随机数；

所述消息验证码MACANDSF/G1的表达式如下：MACANDSF/G1＝H(GTKG1,LIDG1||NAAA||NLD||IDNAP||TANDSF)其中，MACANDSF/G1表示发现功能模块ANDSF发送给G1组的消息验证码，表示组临时密钥，IDNAP表示目标接入网络接入节点标识，LIDG1表示G1组本地身份，TANDSF表示时间戳；

S209、利用组临时密钥GTKG1解密消息检查随机数NLD，并根据消息验证码MACANDSF/G1对步骤S208接受的消息完整性进行验证以及对消息源进行认证，并判断消息源是否认证成功，若是，则由组长将接入网选择决策消息广播至其他用户设备UEi，并进入步骤S2010，否则，终止协议，并进入步骤S3；

所述消息验证码MACANDSF/G1的表达式如下：MACANDSF/G1＝H(GTKG1,LIDG1||NAAA||NLD||IDNAP||TANDSF)其中，GTKG1表示组临时密钥，IDNAP表示目标接入网络接入节点标识，NLD表示组长随机数，NAAA表示目标接入网络AAA服务器选择的随机数，LIDG1表示用户组/设备端UE的本地身份标识符，TANDSF表示发现功能模块ANDSF发送该条消息的时间戳；

S2010、通过用户设备UEi对解密消息进行验证，并根据验证结果计算得到与目标接入网络AAA服务器AAAWLAN共享的会话密钥SKiAAA，以及计算得到用户接入目标接入网络的本地个人身份LIDi和本地组身份LIDG1，以及用于生成用户设备UEi和目标接入网络AAA服务器AAAWLAN会话的个人临时密钥TKi，并根据预设的共享密钥计算得到新的临时密钥TKG1以及消息验证码MACi/LD，利用新的临时密钥TKG1以及消息验证码MACi/LD切换请求消息发送至组长；

S2011、由组长收集并验证用户设备UEi的切换请求信息，并利用对称密钥SKLD‑S‑GW对新生成的随机数NLD2进行加密保护，并结合时间戳TLD计算得到对应的消息验证码MACLD/S‑GW，并利用消息验证码MACLD/S‑GW为服务网关S‑GW生成身份验证票证TicP‑GW，切换信息经基站eNodeB发送服务网关S‑GW；

S2012、由服务网关S‑GW解密信息获取随机数NLD2，并根据所述随机数NLD2计算得到消息验证码XMACLD/S‑GW，将消息验证码XMACLD/S‑GW与接收的消息验证码MACLD/S‑GW进行对比，判断两值是否相等，若是，则认证成功，并进入步骤S2013，否则，重复步骤S2012；

S2013、根据随机数NLD2计算得到消息验证码MACS‑GW/P‑GW，并连同身份验证票据Tic P‑GW作为快速代理绑定更新请求转发至分组网关P‑GW；

所述消息验证码MACS‑GW/P‑GW的表达式如下：MACS‑GW/P‑GW＝H(KS‑GW‑P‑GW,NLD2)其中，KS‑GW‑P‑GW表示服务网关S‑GW和分组网关P‑GW的共享密钥；

S2014、由分组网关P‑GW解密身份验证票据Tic P‑GW，并根据随机数NLD2生成消息验证码XMACS‑GW/P‑GW，将消息验证码XMACS‑GW/P‑GW与来自服务网关S‑GW的消息验证码MACS‑GW/P‑GW进行对比，判断两值是否相等，若是，则证明服务网关S‑GW为用户设备UEi授权的合法节点，并由分组网关P‑GW根据随机数NLD2计算得到消息验证码MACP‑GW/S‑GW，并将消息验证码MACP‑GW/S‑GW作为快速代理绑定确认消息发送至服务网关S‑GW，并进入步骤S2015，否则，结束协议，并进入步骤S3；

S2015、由分组网关P‑GW将用户设备UEi的数据分组缓存至其数据库中，并接收返回的数据包；

S2016、通过分组网关P‑GW利用对称密钥KP‑GW‑A‑GW对生成的随机数NP‑GW及所有用户设备UEi的本地身份LIDi进行加密，并计算得到其对应的消息验证码MACP‑GW/A‑GW；

所述消息验证码MACP‑GW/A‑GW的表达式如下：MACP‑GW/A‑GW＝H(KP‑GW‑A‑GW,LID(1‑n)||LIDG1||NP‑GW)其中，H表示哈希函数，KP‑GW‑A‑GW表示分组网关P‑GW和网关A‑GW的共享密钥，LID(1‑n)表示G1组所包含的n个用户本地身份，用以接入WLAN时认证身份，LIDG1表示组本地身份，NP‑GW表示随机数；

S2017、将步骤S2016所得密文和消息验证码MACP‑GW/A‑GW作为切换分组转发地址请求消息发送至网关A‑GW，获取其代理转交地址CoA，并利用代理代理转交地址CoA分配临时IP地址至用户设备UEi；

S2018、利用网关A‑GW解密转发地址请求消息生成消息验证码XMACP‑GW/A‑GW，并利用消息验证码XMACP‑GW/A‑GW对分组网关P‑GW进行身份验证以及检查消息的完整性；

S2019、判断是否认证成功，若是，则由网关A‑GW选择随机数NA‑GW，并利用分组网关P‑GW和网关A‑GW的共享密钥KP‑GW‑A‑GW加密随机数NA‑GW与代理转交地址CoA，并计算得到消息验证码MACA‑GW/P‑GW以及将加密的密文及相应的消息验证码MACA‑GW/P‑GW作为对切换分组转发地址请求HPAR消息的响应发送至分组网关P‑GW，并进入步骤S2020，否则，结束协议，并进入步骤S3；

所述消息验证码MACA‑GW/P‑GW的表达式如下：MACA‑GW/P‑GW＝H(KP‑GW‑A‑GW,Proxy‑CoAA‑GW||NA‑GW)其中，Proxy‑CoAA‑GW表示网关A‑GW的代理转交地址，H表示哈希函数，KP‑GW‑A‑GW表示分组网关P‑GW和网关A‑GW的共享密钥，NA‑GW表示随机数；

S2020、由分组网关P‑GW解密切换分组转发地址请求HPAR消息获取网关A‑GW的代理转交地址CoA和随机数NA‑GW，通过获取代理转交地址CoA计算得到消息验证码XMACA‑GW/P‑GW，并将消息验证码XMACA‑GW/P‑GW与MACA‑GW/P‑GW进行对比，并将根据对比结果判断与网关认证A‑GW身份是否合法，若是，则根据随机数NA‑GW计算得到消息验证码MACP‑GW/A‑GW，并将其作为快速代理绑定更新FPBU消息发送至网关A‑GW以建立连接，并进入步骤S2021，否则，结束协议，并进入步骤S3；

S2021、通过随机数NA‑GW计算得到消息验证码XMACP‑GW‑A‑GW验证分组网关P‑GW的身份，并利用随机数NA‑GW和NP‑GW计算得到消息验证码MACA‑GW/P‑GW，并将其作为快速代理绑定确认消息，并发送至分组网关P‑GW表明建立连接成功；

S2022、将用户设备UEi与当前基站断开连接，并连接到WLAN网络接入节点IDNAP；

S2023、由组长收集消息验证码MACi并聚合为MACG1，并将MACG1经WLAN访问网关A‑GW发送至目标接入网络AAA服务器AAAWLAN；

S2024、判断目标接入网络AAA服务器AAAWLAN是否对接收到的消息验证成功，若是，则返回响应消息MAC2，并进入步骤S2025，否则，忽略该消息，并进入步骤S2025；

S2025、通过服务网关P‑GW在用户设备UEi的切换过程中转发缓存的数据包；

S2026、当将所有缓存的数据包转发至用户设备UEi时，在分组网关P‑GW和访问网关A‑GW之间创建PMIPv6隧道，完成对认证的接入；

S3、认证失败，终止执行，从而完成批量切换认证及密钥协商。

2.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S205包括以下步骤：

S2051、利用发现功能模块ANDSF通过预设的接入网优先策略选择目标接入网络AAA；

S2052、为目标接入网络AAA服务器AAAWLAN计算得到用于验证用户设备UEi的个人本地身份与组本地身份，并根据所述个人本地身份计算得到用于生成用户设备UEi和目标接入网络AAA服务器AAAWLAN会话密钥的个人临时密钥，以及根据组本地身份利用预共享密钥计算得到新的临时密钥；

所述个人本地身份LIDi的表达式如下：其中，TIDi表示个人临时身份， 表示异或操作，SKi‑ANDSF表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的预共享密钥；

所述组本地身份LIDG1的表达式如下：其中，TIDG1表示组临时身份，GTKG1表示G1组的共享密钥，TIDG1表示组临时身份；

所述个人临时密钥TKi的表达式如下：

TKi＝H(SKi‑ANDSF||NLD||LIDi)i＝1,2,3,…,n

所述新的临时密钥TKG1的表达式如下：TKG1＝H(GTKG1||NLD||LIDG1)其中，H表示哈希函数，SKi‑ANDSF表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的共享密钥，NLD表示随机数，LIDi表示本地个人身份，i表示第n个用户序号，GTKG1表示G1组的共享密钥；

S2053、利用对称密钥KANDSF‑AAA加密随机数NANDSF和NLD，以及为用户设备UEi计算得到本地身份、临时密钥及目标接入网络接入节点标识IDNAP；

S2054、根据所述随机数NANDSF和NLD、组本地身份、新的临时密钥及目标接入网络接入节点标识IDNAP计算得到消息验证码MACANDSF/AAA，并发送至目标接入网络AAA服务器AAAWLAN；

所述消息验证码MACANDSF/AAA的表达式如下：MACANDSF/AAA＝H(KANDSF‑AAA,IDANDSF||TANDSF||NANDSF||NLD||TK(1‑n)||TKG1||LID(1‑n)||LIDG1||IDNAP)

其中，H表示哈希函数，TANDSF表示发现功能模块ANDSF发送消息的时间戳，TK(1‑n)表示个人临时密钥，TKG1表示G1组共享的临时密钥，LIDG1表示G1组的本地身份，IDNAP表示目标网络接入标识符，IDANDSF表示ANDSF身份标识符，LID(1‑n)表示第1‑n个用户序号的本地个人身份。

3.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S2010中消息验证码MACi/LD的表达式如下：MACi/LD＝H(TKG1,LIDi||LIDG1||Ti)其中，TKG1表示新的临时密钥，Ti表示每个UE发送该消息的时间戳；

所述会话密钥SKiAAA的表达式如下：SKiAAA＝H(TKi||NAAA||NLD)其中，TKi表示个人临时密钥，NLD和NAAA均表示随机数；

所述本地个人身份LIDi的表达式如下：其中，SKi‑ANDSF表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的共享密钥，TIDi表示个人临时身份，NLD表示随机数，SKi‑ANDSF表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的预共享密钥；

本地组身份LIDG1的表达式如下：

其中，GTKG1表示G1组的共享密钥，NLD表示随机数，H表示哈希函数；

所述个人临时密钥TKi的表达式如下：

TKi＝H(SKi‑ANDSF||NLD||LIDi)其中，H表示哈希函数，SKi‑ANDSF表示用户设备UEi和发现功能模块ANDSF的共享密钥，NLD表示随机数，LIDi表示本地个人身份；

所述新的临时密钥TKG1的表达式如下：TKG1＝H(GTKG1||NLD||LIDG1)其中，GTKG1表示G1组的共享密钥，NLD表示随机数，LIDG1表示G1组的本地身份；

所述消息验证码MACi/LD的表达式如下：MACi/LD＝H(TKG1,LIDi|||LIDG1||Ti)其中，TKG1表示G1全组用户接入WLAN的临时密钥，LIDi表示用户设备UEi的本地身份，LIDG1表示G1组的本地身份，Ti表示每个UE发送该消息的时间戳。

4.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S2011中消息验证码MACLD/S‑GW的表达式如下：MACLD/S‑GW＝H(SKLD‑S‑GW,TLD||NLD2)所述身份验证票证TicP‑GW的表达式如下：Tic P‑GW＝{LID(1‑n)||LIDG1||TLD||NLD2||IDNAP||H(LID(1‑n)||LIDG1||TLD||NLD2||IDNAP)}SKLD‑P‑GW

其中，IDNAP表示目标接入网络接入节点标识，SKLD‑P‑GW表示组长和分组网关P‑GW的预共享密钥，TLD表示时间戳，NLD2表示新生成的随机数，LID(1‑n)表示第1‑n个用户序号的本地个人身份，LIDG1表示G1组的本地身份，TLD表示时间戳，IDNAP表示临时密钥及目标接入网络接入节点标识，SKLD‑P‑GW组长和分组网关P‑GW的预共享密钥。

5.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S2014中消息验证码MACP‑GW/S‑GW的表达式如下：MACP‑GW/S‑GW＝H(KS‑GW‑P‑GW,NLD2+1)所述消息验证码XMACS‑GW/P‑GW的表达式如下：XMACS‑GW/P‑GW＝H(KS‑GW‑P‑GW,NLD2)其中，H表示哈希函数，KS‑GW‑P‑GW表示服务网关S‑GW和分组网关P‑GW的共享密钥，NLD2表示新生成的随机数。

6.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S2021中消息验证码MACP‑GW‑A‑GW的表达式如下：MACP‑GW/A‑GW＝H(KP‑GW‑A‑GW,NA‑GW)其中，H表示哈希函数，KP‑GW‑A‑GW表示分组网关P‑GW和网关A‑GW的共享密钥，NA‑GW表示随机数。

7.根据权利要求1所述的面向异构网络的批量切换认证及密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S2023中消息验证码MACi的表达式如下：MACi＝H(TKi,NAAA||LIDG1||LIDi)其中，H表示哈希函数，MACi表示用户设备UEi聚合的消息验证码，TKi表示临时密钥，NAAA表示目标接入网络AAA选择的随机数，LIDG1表示G1组的本地身份，LIDi表示用户设备UEi的本地身份。