3g移动通信中的安全改进new

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1、3G移动通信中的安全改进　　摘　要：移动通信技术的发展，对系统的安全性能提出更高的要求。2G的安全技术已经不再满足人们对安全的需要，在对比2G与3G的安全技术的基础上，具体分析了3G系统在用户身份保密，用户认证与密钥协商以及数据完整性方面的改进，能与2G兼容，并保留了2G中的安全功能。　　关键词：3G；加密；认证；完整性引　言　　移动通信中的安全问题正受到越来越多的关注。人们在得到使用移动通信的便利的同时，对通信中的信息安全也提出了更高的要求。　　在模拟蜂窝移动通信中基本上没有采用什么安全技术，对

2、用户的信息是以明文传送的。在无线链路窃听非常容易，移动用户的身份鉴别过程也非常简单。移动用户把移动终端的电子序列号ESN和由网络分配的移动识别号MIN一起使用明文方式传送给网络，只要二者相符，就可建立呼叫。因此只需截获MIN和ESN就容易克隆模拟蜂窝电话。　　在第二代数字移动通信系统中，在安全性方面有了较大的改进，通过加密方式来传递用户信息，对移动用户的认证采用了询问－响应认证协议。网络给移动用户发送一个认证请求询问，并要求用户作出相应的响应。虽然可以在传输链路上截获到该询问，但计算相应的响应需要

3、用到与特定用户相关的秘密信息，而该信息只有合法用户知道，即只有合法用户才能作出正确响应，而且认证算法采用了密码学杂凑函数设计而成。即使询问与响应都被截获，也很难计算出与合法用户相关的秘密信息。在2G系统中采用了临时身份TMSI机制在无线链路上识别移动用户，一般情况下不使用IMSI来识别用户，由此加强了对用户身份的保密，而且使用了SIM卡，使得用户终端独立出来。　　尽管第二代移动通信GSM系统在安全性方面　　有了大的进步，但它仍然存在许多不足。在2G系统中的认证机制是单方面的，也就是说只考虑了网络对

4、用户的认证，而没有考虑用户对网络的识别。由此带来的问题是，可以通过伪装成网络成员对用户进行攻击。加密机制是基于基站的，只有在无线接入部分信息被加密，而在网络内的传输链路和网间链路上仍然使用明文传送。随着解密技术的发展和计算能力的提高，2G中使用的加密密钥长度是64bit，现在已经能在较短的时间内解密该密钥。在2G中没有考虑密钥算法的扩展性，只采用了一种加密算法，致使更换密钥算法十分困难。另外克服GSM中的信息传送没有考虑消息的完整性。　　3G移动通信系统中的安全技术是在GSM的安全基础上建立起来的

5、，它克服了GSM中的安全问题，也增加了新的安全功能。下面将介绍3G安全中的几个主要技术。1　用户身份保密　　3G系统中的用户身份保密有3方面的含义：①在无线链路上窃听用户身份IMSI是不可能的；②确保不能够通过窃听无线链路来获取当前用户的位置；③窃听者不能够在无线链路上获知用户正在使用的不同的业务。　　为了达到上述要求，3G系统使用了2种机制来识别用户身份：①使用临时身份TMSI；②使用加密的永久身份IMSI。而且要求在通信中不能长期使用同一个身份。另外为了达到这些要求，那些可能会泄露用户身份的信

6、令信息以及用户数据也应该在接入链路上进行加密传送。在3G中为了保持与第二代系统兼容，也允许使用非加密的IMSI。尽管这种方法是不安全的。　　在使用临时身份机制中，网络给每个移动用户分配了一个临时身份TMSI。该临时身份与IMUI由网络临时相关联，用于当移动用户发出位置更新请求、服务请求、脱离网络请求，或连接再建立请求时，在无线链路上识别用户身份。　　当系统不能通过TMUI识别用户身份时，3G系统可以使用IMSI来识别用户。　　该机制由拜访的SN／VLR发起向用户请求IM－SI。用户可选择两种方法来

7、响应：一是与GSM一样使用IMSI明文；二是使用扩展加密移动用户身份XEMSI。由于使用IMSI的明文传送，可能导致IMSI被窃听。在3G中应该使用加密的用户身份。　在收到SN／VLR的身份请求后，MS／USIM把IMSI加密后嵌入HE－message中，并且用HE－id来向SN／VLR指明可以解密该HE－message的HE／UIC的地址。SN／VLR收到HE－message后，根据HE－id再把该消息传送到相应的HE／UIC，HE／UIC解密后把用户的IMSI传递给SN／VLR。在收到用户的I

8、MSI后，就可以启动TMSI分配过程，此后将使用TMSI来识别移动用户身份。　　这种增强型身份加密机制把原来由无线接入部分传送明文IMSI变成在网络内传送明文IMSI，在一定程度上加强了用户身份的机密性。2　认　证在GSM中采用了3元参数组（RAND／SRES／KC）来进行认证（见图2）。鉴权中心产生3参数组RAND／SRESAUC／KC，将其传送给HLR。在HLR中为每个用户存储1－10组参数，而在VLR中每个用户存储1－7组参数。VLR选取其中一组参数，将参数中用于鉴权用的随机