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LTE/SAE安全体系的研究及其在终端的实现
http://www.cww.net.cn   2010年8月27日 08:43    电信科学    
作 者:重庆邮电大学计算机科学与技术学院 曹俊华 李小文

2.4.1   非接入层的安全模式过程

由图5可知,非接入层的安全模式过程是由网络发起的,MME发送的SMC消息是被非接入层完整性保护了的,但是没有被加密。参考文献[4]指出UE在收到SMC消息后,首先要比对消息中的UE security capabilities(安全性能力)是否和自己发送给网络以触发SMC过程的UE security capabilities相同,以确定UE security capabilities未被更改,如果相同,表示可以接受,没有受到攻击,nonceMME和nonceUE用于切换时的安全性激活,本文就不再赘述;其次,进行NAS层密钥的生成,包括KNASenc和KNASint, 前者为NAS加密密钥,后者为NAS完整性保护密钥;接着,UE将根据新产生的完整性保护密钥和算法对收到的SMC消息进行完整性校验,校验通过,表示该SMC可以被接受,此安全通道可用;最后,UE发出安全模式完成消息给MME,所有的NAS信令消息都将进行加密和完整性保护。如果安全模式命令的校验没通过的话,将发送安全模式拒绝命令给MME,UE退出连接。如图5中的第3步。

2.4.2   接入层的安全模式过程

在非接入层的安全性激活后,紧接着将要进行接入层的安全性激活,采用AS SMC命令来实现的。如图6所示,网络端通过已经存在的KASME来生成KeNB ,利用KeNB生成完整性保护密钥对AS SMC这条消息进行完整性保护,并生成一个信息确认码MAC-I;之后,将AS SMC传给ME。参考文献[5]指出ME首先利用密钥KASME来生成KeNB , 之后利用收到的算法和KeNB通过KDF生成完整性保护密钥,然后对此AS SMC信息进行完整性校验,具体是通过生成一个X-MAC,如果X-MAC和MAC-I相匹配的话,通过校验,之后进一步生成加密密钥,并发送AS SMC完成消息给eNB,此条消息也要进行加密和完整性保护,也要生成一个信息确认码MAC-I,具体用途已介绍,此步骤非常重要,假如校验不通过,UE会向eNB返回一条AS Mode Failure消息,表明此通道不安全,UE是要退出连接的。eNB对AS SMC完成消息进行完整性校验通过后,此时接入层的安全性就激活了,可以开始传输数据了。

3   LTE/SAE安全体系终端的具体实现

3.1   终端密钥的获取

在非接入层和接入层的安全性激活之后,将会进一步生成各自机密性和完整性保护所需要的密钥。

图7中的第(1)步在图3中已经介绍过,主要是用于生成密钥KASME ,非接入层直接用此密钥获取非接入层信令所用的完整性密钥和加解密密钥,如图中第(2)步所述。接入层还要首先通过此密钥再进一步获取控制平面所需要的完整性和加解密密钥KRRCint、KRRCenc 以及用户平面所需的加解密密钥KUpenc。

3.2   终端数据的安全性实现

前面已经介绍过LTE终端非接入层和接入层都要对数据进行机密性和完整性保护。两者相似,本文仅介绍终端接入层的安全性实现。

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