gsm的安全機(jī)制

1、GSM的安全機(jī)制的安全機(jī)制盧丹070900305自動(dòng)化0701摘要：摘要：本文首先介紹了GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，然后詳細(xì)描述了GSM系統(tǒng)的三種安全機(jī)制：用戶的鑒權(quán)和認(rèn)證，加密機(jī)制，匿名機(jī)制。其只采用了3種算法來(lái)實(shí)現(xiàn)：鑒權(quán)算法A3，加密密鑰產(chǎn)生算法A8，加密算法A5。以獨(dú)立于終端的硬件設(shè)備SIM卡作為安全模塊，管理用戶的所有信息，A3和A8在SIM卡上實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，A5在終端實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：GSM，鑒權(quán)和認(rèn)證，加密，匿名，

2、A3，A5，A8算法一、一、GSM簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介GSM全名為：GlobalSystemfMobileCommunications，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，俗稱“全球通“，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開(kāi)發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。目前，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通各擁有一個(gè)GSM網(wǎng)，為世界最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)是基于GSM規(guī)范制定的。它包括GSM900：900

3、MHz、GSM1800：1800MHz及GSM1900：1900MHz等幾個(gè)頻。除了提供基本的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)外，它還提供各種增值業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)。它采用FDMATDMA接入方式以及擴(kuò)頻通信技術(shù)，從而提高了頻率的復(fù)用率，同時(shí)，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的干擾性。GSM主要采用電路交換。它主要提供鑒權(quán)和加密功能，在一定程度上確保用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全。二、二、GSM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)由移動(dòng)站（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、介

4、于操作人員與系統(tǒng)設(shè)備之間的操作與維護(hù)子系統(tǒng)(OSS)和各子系統(tǒng)之間的接口共同組成。如下圖所示：１移動(dòng)終端：分為車(chē)載型，便攜型和手持型３種。移動(dòng)終端通過(guò)無(wú)線接口接入到GSM網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)終端的一個(gè)重要組成部分是SIM卡。該卡包含用戶信息，也包含鑒權(quán)和行比較，若連續(xù)3次不一致，則SIM卡將被自鎖，自鎖的卡不能發(fā)送TMSI（臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼）和IMSI，即無(wú)法正常使用，從而起到防止非法用戶盜用的目的。（2）GSM手機(jī)和基站GSM手機(jī)和基站內(nèi)包

5、含加密算法（A5），這兩個(gè)實(shí)體分別從SIM卡和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中獲得本次通信的會(huì)話密鑰Kc，然后利用A5算法產(chǎn)生加解密密鑰流，并與明密文進(jìn)行異或，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和基站之間的通信的保護(hù)。（3）GSM網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)中的AuC（鑒權(quán)中心）包含加密算法（A3、A8）、用戶標(biāo)識(shí)與鑒別信息數(shù)據(jù)庫(kù)。在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)用戶入網(wǎng)時(shí)，所獲得的用戶密鑰Ki和國(guó)際移動(dòng)用戶身份號(hào)IMSI不僅要存儲(chǔ)在SIM卡內(nèi)，還要存儲(chǔ)在鑒權(quán)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)歸屬位寄

6、存器HLR的請(qǐng)求，鑒權(quán)中心將利用A3和A8算法產(chǎn)生3個(gè)參數(shù)，即隨機(jī)數(shù)（R）、預(yù)期響應(yīng)(XRES)和會(huì)話密鑰（Kc），并作為一個(gè)三元組送給HLR，以供鑒權(quán)和加密使用。在GSM網(wǎng)絡(luò)中的HLR和VLR中只存儲(chǔ)上述三元組（R、XRES、Kc），其中VLR將作為鑒權(quán)響應(yīng)的實(shí)體，即在VLR上完成對(duì)用戶相應(yīng)信息的判斷，給出用戶是否是合法用戶的結(jié)論。GSM網(wǎng)絡(luò)需要通過(guò)用戶鑒權(quán)機(jī)制來(lái)防止非法用戶登陸系統(tǒng)。在鑒權(quán)開(kāi)始時(shí)，GSM網(wǎng)絡(luò)首先向用戶發(fā)一個(gè)128bi

7、t的隨機(jī)數(shù)，然后用戶持有的終端使用鑒權(quán)算法（A3）和用戶鑒權(quán)密鑰（Ki）計(jì)算32bit簽名響應(yīng)，將其發(fā)至GSM網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索Ki值，用A3算法對(duì)原先的128bit隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相同的運(yùn)算，并將這個(gè)結(jié)果與從接收機(jī)接收到的結(jié)果相比較。如果兩者相符，則用戶鑒權(quán)成功。由于計(jì)算簽名響應(yīng)發(fā)生在SIM中，因此ISMI和Ki不必離開(kāi)SIM，使得鑒權(quán)相對(duì)安全。２GSM鑒權(quán)和認(rèn)證過(guò)程GSM系統(tǒng)中的認(rèn)證規(guī)程在GSM09.02MAP協(xié)議中定義，所有場(chǎng)合下