移动通信中的无线接入安全机制

ｃ各 用所协商的Ａ 算法 计算 随机 ５ （） １当需要对用户进 行认证 时， 服务 网络 的Ｍ Ｃ Ｖ Ｒ（ Ｓ ／ Ｌ 对 上读取 Ｋ ， 自用它作 为密 钥， 数， 然后用于空口消息／ 据的加、 数 解密。 电路域 业务） 或者Ｓ Ｓ 对分组域业务） 向用户归属的Ｈ Ｒ Ｇ Ｎ（ 会 Ｌ／ ＡＣ ｕ 请求认证向量。 Ｒ Ｎ 和用户的根密钥Ｋ 根据Ａ 算法 计算出移动台应返回的认 ＡＤ ｉ ３
卡上的一个可读文件Ｅ （ｃ 中。 ＦＫ）
收稿 日期： ０００—２ ２１ ４０ — 作者简介： 万 彭， 工业和信息化部电 信研究院。
（ Ａ ＤＸ Ｅ ，Ｋ Ｉ ， Ａ Ｔ ） Ｒ Ｎ ，Ｒ ＳＣ ， Ｋ Ｕ Ｎ 五元 组实现 的， 本过 程如 基
无线天地 ・
《
珏；
，４ ４１
（） 些 老 算 法 可 以被 安 全 级 别更 高 的新 算 法 替 换 。 ４一
信令 向用户 的手机发起认证请求 ， 参数 中包含步骤３ 中所 收到
的某个Ｒ Ｎ Fra Baidu bibliotek Ａ Ｄ
（） 机 将 认 证请 求 通 过 Ｒ ｎ ｓ Ａ ｇ ｒ ｔ ｍ 令 转 给 Ｓ Ｍ ５手 ｕ Ｇ Ｍ １ ｏ ｉｈ 指 Ｉ
卡， Ｉ 卡基于Ｒ Ｎ 和 自己安全保存 的根密钥Ｋ 用Ａ 算法计 ＳＭ ＡＤ ｉ ３
３ 系统对 以上不足进 行 了有针对 性的改进 ， ３ Ｕ Ｔ Ｇ 在 ＧＭ Ｓ
算认证 响应Ｓ Ｅ ’ 同时基 于Ｒ Ｎ 和Ｋ 用Ａ 算法计算加 密密 ＲＳ， ＡＤ ｉ ８
钥Ｋ 。 ｃ
（ 包括ｗ Ｄ Ａ Ｄ Ｓ Ｍ Ｍ ） Ｃ Ｍ 和Ｔ — Ｃ Ｄ Ａ 系统中， 用户的Ｕ Ｉ 卡和归宿 网 ＳＭ
务、 非授 权 访 问服 务 、 否认使 用／ 提供 、 源耗 尽等 形形 色色的潜在 安全 犯 罪威 胁 着正常 的通信服务 。 了 人们 随 时随地 享受便 捷 无 资 为 使
线 服务 的同时 能得到信 息安 全的保 障 ， 无线接 入 网提 出了 认证 、 鉴权 、 密等 一系列安 全措施 加 以应 对。 加
后 续用于加密的密钥Ｋ ， Ｌ ／ｕ 也可能产生多组这样 的认证 信息和传播垃圾／ ｃ ＨＲＡＣ 病毒信息的威胁 。
向量 。
（） 过ＰＮ ２通 Ｉ 码校验 （ 而这是非常容易实现的） 对所有 后，
（） Ｌ ／ｕ 将一个或 多个 （ Ａ Ｄ Ｓ Ｅ ， ｃ 三元组返 回 的ＲｎＳ Ａｇｒｔｍ ３Ｈ ＲＡ Ｃ Ｒ Ｎ ，Ｒ ＳＫ ） ｕ ＧＭ １ｏｉｈ 指令， Ｉ卡都会根据指令 中输入的随机 ＳＭ
关键 词 ： 移动 通信； 线接 入 ； 无 安全机 制
１ ＧＰ 系统 的无 线接 入 安 全 ＧＳ ＧＰ Ｓ Ｅ ３ Ｐ Ｍ／ Ｒ ／ ＤＧＥ 系统 的无线接 入 安全
（） ７终端将Ｓ Ｅ ’ 回给 服务网络 ， ＲＳ返 服务 网络 的Ｍ Ｃ Ｖ Ｒ Ｓ／ Ｌ 或者Ｓ Ｓ 将它与在 步骤３ ＧＮ 收到 的Ｓ Ｅ 进行 比较 ， 同则用户 ＲＳ 相
间可以对无 线链 路进行加密。
Ｇ Ｍ Ｇ Ｒ 系统 的认证和加密是基于 （ Ａ ＤＳ Ｅ ，ｃ 三 Ｓ／Ｐ Ｓ Ｒ Ｎ ，Ｒ Ｓ Ｋ ） 元组实现的， 基本过程如下。
网协商加密算法 ， 通常称为Ａ 算法协商。 这 ５ 标准 要求２ 终端 Ｇ 必须支￣Ａ １算法和推荐实现Ａ ／算法。 ５１ ５３ （ 接入 网从服务地的核心 网获得加密密钥Ｋ ， ９ ） ｃ 终端从卡
２ ＧＵＭＴ 系统 的无 线接 入 安全 ２ ３ Ｓ Ｇ接 入 安全具 有
（ 只 能实现 网络对用户的认证， １ ） 无法实现用户对 网络 的
（） Ｌ ／ ｕ 首先产生一 个随机 数Ｒ Ｎ ， ２Ｈ Ｒ Ａ Ｃ Ａ Ｄ 然后基于 这个 如下 不足
证 响应Ｓ Ｅ ， Ｒ Ｓ 并基于Ｒ Ｎ ＊ 用户的根密钥Ｋ 用Ａ 算法计算出 认证 ， ＡＤＨ ｉ ８ 可能存在恶意 网络诱骗用户登 陆／ 使用 、 然后盗取 用户
否则失败 。 服务网络的Ｍ ＣＶ Ｒ Ｓ ／ Ｌ 或者Ｓ Ｓ 将Ｋ 转发 ＧＮ ｃ 在 ＧＭ Ｇ Ｒ ／Ｄ Ｅ Ｓ ／ Ｐ Ｓ Ｅ Ｇ 系统 中， 用户的Ｓ Ｍ Ｉ 卡和归宿 网络的 认证成 功， 给基站。 Ｈ ＲＡ Ｃ Ｌ ／ｕ 共享一个 安全密钥Ｋ （２ ｂｔ ， ｉ １８ ｉ） 基于该密钥， 网络可 （ 当需要对 空口通信进行加密时， ８ ） 终端和服务地 的接入 以对用户进行 认证 ， 但用户无 法认证 网络， 另外 基站和 手机
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络 的Ｈ ＲＡ Ｃ Ｌ ／ｕ 共享一个 安全密钥Ｋ（２ ｂｔ ， １８ ｉ） 基于该密 钥， 网 机 间可 以对无线链路进行加密和完整性保护。 ３ Ｕ Ｔ 系 统 的双 向认 证、加 密和 完 整性 保 护 是 基于 ＧＭＳ
（）Ｉ 卡将Ｓ Ｅ ’ ｃ 回给手机 ， ６Ｓ Ｍ Ｒ Ｓ 和Ｋ 返 同时也将 Ｋ 保存在 络可 以对用户进行认证， ｃ 用户也可 以认证 网络， 另外基站和手
给服务 网络的Ｍ ＣＶ Ｒ Ｓ ／ Ｌ 或者Ｓ Ｓ 。 Ｇ Ｎ （ 服 务网络的Ｍ Ｃ Ｖ Ｒ ４ ） Ｓ ／ Ｌ 或者Ｓ Ｓ 通过Ｎ Ｓ（ ＧＮ Ａ 非接入子层）
数计算相应 的Ｓ Ｅ 认证 响应 ， ＲＳ 攻击者 很容 易利用它进行 穷举
攻击 （ 别是结构性列举攻击）， 特 以反推用户密钥Ｋ 。 ｉ （ 没有完整性保 护， ３ ） 存在 消息／ 数据在 中途被拦截和篡 改的威胁 。
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无线 天 地
移动通信 中的无线接入安全机制
万 彭 志敏 ， 杜
（． ｔ工业和信息化部 电信研究院， 北京 １０ ３ ： ． ０ ０ ７ ２ 高通无线通信技术 （ 中国） 公司， 北京 １０ ３） ００７
摘 要： 随着移动通信的普及以及移动互联 网业务的迅猛发展， 移动网络成为黑客关注的目 窃听、 标， 伪装、 破坏完整性、 拒绝服