下一代移動通信系統(tǒng)安全機制研究與改進.pdf

1、為了適應(yīng)業(yè)務(wù)帶寬、服務(wù)質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋等多方面需求，以及應(yīng)對各種新的寬帶無線接入技術(shù)對3G系統(tǒng)形成的挑戰(zhàn)，3GPP組織于2004年12月啟動了無線接入網(wǎng)LTE(Long Term Evolution，長期演進)研究項目，以及面向全IP分組域的核心網(wǎng)SAE(System Architecture Evolution，系統(tǒng)架構(gòu)演進)項目。由于移動通信信道的特殊性，信息傳遞是通過無線信道進行，比其他網(wǎng)絡(luò)更容易遭受攻擊，從而在制定下一代移動通信

2、系統(tǒng)LTE/SAE標準的過程中，安全性是一個需要著重考慮的因素。
　　 本文首先對3GPP組織最新提出的下一代移動通信系統(tǒng)標準LTE/SAE做了概述，主要包括無線接入網(wǎng)的長期演進和核心網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)演進。然后根據(jù)協(xié)議詳細研究了下一代移動通信系統(tǒng)的整體安全實現(xiàn)機制，主要介紹了3GPPLTE/SAE認證與密鑰協(xié)商過程，非接入層的安全模式命令過程，接入層的安全模式命令過程，并結(jié)合所從事的3GPP LTE空中接口協(xié)議棧開發(fā)項目，設(shè)計并實現(xiàn)

3、了無線協(xié)議棧中安全部分。接下來本文在對比分析UMTS(UniversialMobile Telecommunication System，通用移動通信系統(tǒng))中認證與密鑰協(xié)商協(xié)議的基礎(chǔ)上，詳細研究了下一代移動通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的3GPP LTE/SAE認證與密鑰協(xié)商協(xié)議，指出了該協(xié)議中已經(jīng)解決的問題和仍然存在的安全缺陷，然后針對3GPP LTE/SAE仍然存在的用戶身份泄露問題，認證向量易被截獲，以及長期共享密鑰K和不支持數(shù)據(jù)簽名的問題，

4、針對性的提出了兩種改進的3GPPLTE/SAE認證與密鑰協(xié)商協(xié)議，一種是基于秘密令牌機制和Diffie-Hellman算法的改進認證與密鑰協(xié)商協(xié)議，另一種是基于公鑰體制的改進認證與密鑰協(xié)商協(xié)議。
　　 最后，本文對改進的協(xié)議做了性能分析，其中基于串空間理論的協(xié)議安全性形式化證明表明改進協(xié)議可以實現(xiàn)協(xié)議基本的安全功能，即機密性和認證性，另外與原協(xié)議對比分析表明，在不用較大改變原3GPP LTE/SAE安全體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，協(xié)議一能