LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)方法研究.pdf

1、第四代通信系統(tǒng)LTE是目前被廣泛使用的移動(dòng)通信技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸速率、通話(huà)質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)安全等方面均優(yōu)于前幾代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。但由于第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的IP化，在提升數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)，LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全性也面臨巨大的挑戰(zhàn)。LTE節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)防護(hù)是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)管理的重要手段，其不僅有助于運(yùn)營(yíng)商安全管理人員及時(shí)查找漏洞，防患于未然，還可用于網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全機(jī)制的研究主要集中于對(duì)協(xié)議信息處理機(jī)制的安全分析和安全流程的邏輯

2、推演，而對(duì)于利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)的研究幾乎處于空白狀態(tài)。
　　由于網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)技術(shù)是LTE網(wǎng)絡(luò)的安全認(rèn)證協(xié)議的基礎(chǔ)，本文以LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)為研究對(duì)象，利用GTP和SCTP這兩種LTE網(wǎng)絡(luò)中最常用的協(xié)議，提出基于GTP和SCTP的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)方法。為驗(yàn)證所提出的方法的有效性，本文搭建了符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商模擬測(cè)試環(huán)境，并在此測(cè)試環(huán)境中完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部大量網(wǎng)元的探測(cè)，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息和

3、網(wǎng)元類(lèi)型的判斷，為通信網(wǎng)絡(luò)安全隱患的檢測(cè)提供了重要依據(jù)。
　　本文的主要工作是:針對(duì)LTE漫游網(wǎng)絡(luò)所涉及的S6a、S5/S8、S9等接口依賴(lài)于GTP或SCTP，利用這些協(xié)議中的特定機(jī)制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元存活探測(cè)、節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)與數(shù)據(jù)包偽造，根據(jù)GTP的錯(cuò)誤回送、隧道保持及SCTP的偶聯(lián)握手應(yīng)答機(jī)制，通過(guò)向目標(biāo)網(wǎng)元發(fā)送偽造的數(shù)據(jù)包、檢查對(duì)端響應(yīng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)漫游網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)與參數(shù)探測(cè)。為驗(yàn)證所提出的探測(cè)方法的有效性，本文搭建了基于LTE

4、核心網(wǎng)協(xié)議安全檢測(cè)機(jī)制的運(yùn)營(yíng)商模擬測(cè)試環(huán)境，核心網(wǎng)部分通過(guò)OAI開(kāi)源平臺(tái)EPC的基礎(chǔ)模塊配置并開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)網(wǎng)元功能，模擬運(yùn)營(yíng)商真實(shí)環(huán)境的實(shí)際配置，構(gòu)建用于測(cè)試的網(wǎng)元和端口模型。此模擬環(huán)境支持基本核心網(wǎng)信令流程和通過(guò)IPX網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)互聯(lián)和國(guó)際漫游流程。
　　本文的創(chuàng)新性包括:1.提出基于GTP應(yīng)答的EPC節(jié)點(diǎn)主動(dòng)探測(cè)方法。該探測(cè)方法可對(duì)本地或漫游網(wǎng)絡(luò)指定及固定網(wǎng)段的ip地址實(shí)行GTPV2版本協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行檢測(cè)，解決了現(xiàn)有

5、網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)工具缺乏對(duì)基于GTP的存活網(wǎng)元及類(lèi)型實(shí)時(shí)性判斷的問(wèn)題。2.提出基于SCTP全連接的EPC節(jié)點(diǎn)主動(dòng)探測(cè)方法。該方法采用偽造數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)基于SCTP對(duì)端口36412和36422的網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)信息探測(cè)，解決了主流網(wǎng)絡(luò)端口探測(cè)工具在SCTP傳輸協(xié)議上主動(dòng)實(shí)時(shí)性檢測(cè)缺失的問(wèn)題，且探測(cè)準(zhǔn)確率較高。3.提出基于SCTP半連接的EPC節(jié)點(diǎn)主動(dòng)探測(cè)方法。此方法是對(duì)SCTP全連接探測(cè)方法的改進(jìn)，本文只執(zhí)行SCTP四次握手的前兩次，即可判斷SCTP服務(wù)是