下一代移动通信统安全机制研究与改进.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 为了适应业务带宽、服务质量以及网络覆盖等多方面需求，以及应对各种 新的宽带无线接入技术对3G系统形成的挑战，3GPP组织于2004年12月启动 Term Evolution，长期演进)研究项目，以及面向全 了无线接入网LTE(Long Architecture 疋分组域的核心网SAE(SystemEvolution，系统架构演进)项目。 由于移动通信信道的特殊性，信息传递是通过无线信道进行，比其他网络更容 易遭受攻击，从而在制定下一代移动通信系统LTE／SAE标准的过程中，安全性 是一个需要着重考虑的因素。 本文首先对3GPP组织必威体育精装版提出的下一代移动通信系统标准LTE／SAE做了 概述，主要包括无线接入网的长期演进和核心网的系统架构演进。然后根据协 议详细研究了下一代移动通信系统的整体安全实现机制，主要介绍了3GPP LTE／SAE认证与密钥协商过程，非接入层的安全模式命令过程，接入层的安全 模式命令过程，并结合所从事的3GPPLTE空中接口协议栈开发项目，设计并 MobileTelecommunication System，通用移动通信系统)中认证与密钥协商协议 的基础上，详细研究了下一代移动通信系统中非常关键的3GPPLTE／SAE认证 与密钥协商协议，指出了该协议中已经解决的问题和仍然存在的安全缺陷，然 后针对3GPPLTE／SAE仍然存在的用户身份泄露问题，认证向量易被截获，以 及长期共享密钥K和不支持数据签名的问题，针对性的提出了两种改进的3GPP 法的改进认证与密钥协商协议，另一种是基于公钥体制的改进认证与密钥协商 协议。 最后，本文对改进的协议做了性能分析，其中基于串空间理论的协议安全 性形式化证明表明改进协议可以实现协议基本的安全功能，即机密性和认证性， 另外与原协议对比分析表明，在不用较大改变原3GPPLTE／SAE安全体系结构 的基础上，协议一能进一步解决用户身份泄露，认证向量易被截获的问题，协 议二除了解决上述两个问题外，还能更进一步解决长期共享密钥K和不支持数 据签名的问题，并且两种改进协议都不会显著增加系统的性能开销，对3GPP下 一代移动通信系统的安全性提高具有重要作用。 关键词：LTE，SAE，安全，认证，密钥协商，串空间 重庆邮电大学硕士论文 摘要 Abstract ofservice of of To the service，cover requirementbandwidth，quality satisfy withthe ofotherwirelessaccess 3G, network，and challenge technologyagainst cope Term 3GPP startthewirelessaccessnetwork organizationup Long Evolution(LTE) network Architecture andtheIPcore System project Becauseofthe ofmobilecommunication are particularity