面向iOS系統(tǒng)移動(dòng)終端保密通信技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)通信技術(shù)和智能終端產(chǎn)品的發(fā)展，移動(dòng)通信用戶人數(shù)不斷增長(zhǎng)，智能手機(jī)成為移動(dòng)通信的重要載體。語(yǔ)音通話和短信是人們使用智能手機(jī)進(jìn)行通信的重要方式，保障語(yǔ)音通話和短信的安全性及其重要。iOS因?yàn)榘踩灾Q而得到用戶青睞，但是用戶使用iOS終端進(jìn)行短信和語(yǔ)音通信時(shí)，仍面臨著許多安全威脅。通信數(shù)據(jù)不僅可以被黑客通過(guò)網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)手段截獲，還可以被蘋(píng)果公司和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)竊取。如2014年斯諾登揭露的棱鏡計(jì)劃就可以對(duì)指定國(guó)家的全部電話通信系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)

2、聽(tīng)，iOS終端的語(yǔ)音和短信通信數(shù)據(jù)也會(huì)被竊聽(tīng)。因此，需要對(duì)面向iOS系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)保密技術(shù)進(jìn)行更為深入的研究，本論文旨在提出并實(shí)現(xiàn)iOS系統(tǒng)上語(yǔ)音和短信的安全傳輸方案，保障其語(yǔ)音和短信通信內(nèi)容在傳輸過(guò)程中不被其他第三方監(jiān)聽(tīng)竊取。
　　本論文針對(duì)iOS系統(tǒng)的語(yǔ)音通話安全和短信安全進(jìn)行系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了一套基于VoIP架構(gòu)的語(yǔ)音加密系統(tǒng)和一個(gè)iOS系統(tǒng)上的短信加密應(yīng)用，旨在保障iOS系統(tǒng)終端的語(yǔ)音和短信通信數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不被其他第三

3、方竊取。其中，語(yǔ)音加密系統(tǒng)由自主開(kāi)發(fā)的安全VoIP服務(wù)器Secure VoIP Server(簡(jiǎn)稱SVServer)和iOS語(yǔ)音加密客戶端Secure VoIP Phone-Special（簡(jiǎn)稱SVPhone-S）組成，可以支持以下兩套通話方案:iPhone端到端保密通話方案（簡(jiǎn)稱iE2E-SCS）和iPhone單端保密通話方案（簡(jiǎn)稱iSE-SCS）。iE2E-SCS方案應(yīng)用于通信雙方都裝有語(yǔ)音加密終端SVPhone-S的場(chǎng)景，確保通話

4、語(yǔ)音在SVPhone-S之間全程加密傳輸，保障語(yǔ)音數(shù)據(jù)全程傳輸過(guò)程中不被其他第三方竊取;iSE-SCS方案是對(duì)iE2E-SCS方案的拓展，當(dāng)通信雙方只有一方裝有語(yǔ)音加密終端SVPhone-S時(shí)，確保SVPhone-S終端接收和發(fā)送的都是加密語(yǔ)音，保障其通話語(yǔ)音傳輸過(guò)程中不被其他第三方竊取。安全短信加密應(yīng)用Secure Message（簡(jiǎn)稱SMessage）安裝在iPhone手機(jī)上，用以對(duì)短信進(jìn)行全程保密傳輸。在每次發(fā)送短信之前生成特定的

5、會(huì)話密鑰用以加密短信并對(duì)密文短信添加散列值，接收方接收短信，對(duì)短信的散列值進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)后再對(duì)短信進(jìn)行解密，用這種方式實(shí)現(xiàn)一次一密的短信加密傳輸，保障短信內(nèi)容全程傳輸過(guò)程中不被其他第三方竊取。
　　本文的研究開(kāi)發(fā)工作如下:
　　首先，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了iE2E-SCS方案和iOS語(yǔ)音加密客戶端SVPhone-S。iE2E-SCS方案用于支持iOS語(yǔ)音加密終端SVPhone-S之間的語(yǔ)音加密傳輸。通過(guò)研究SIP協(xié)議棧、RTP協(xié)議

6、和密鑰協(xié)商算法，設(shè)計(jì)了iE2E-SCS方案中的雙向身份認(rèn)證和密鑰協(xié)商的方法。基于開(kāi)源SIP協(xié)議庫(kù)belle-sip、開(kāi)源RTP協(xié)議庫(kù)oRTP并面向iOS系統(tǒng)，對(duì)SVPhone-S進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。
　　其次，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了iSE-SCS方案和安全VoIP服務(wù)器SVServer，iSE-SCS方案用于通信雙方只有一方裝有iOS語(yǔ)音加密終端SVPhone-S的場(chǎng)景，確保SVPhone-S接收和發(fā)送的語(yǔ)音都是加密的。通過(guò)研究VoIP服務(wù)器的工

7、作流程，設(shè)計(jì)了iSE-SCS方案中的身份認(rèn)證、密鑰協(xié)商方法?；陂_(kāi)源Asterisk架構(gòu)，利用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了SVServer。
　　接著，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于iOS系統(tǒng)的安全短信客戶端SMessage，SMessage可以實(shí)現(xiàn)短信的加密傳輸。通過(guò)研究AES加密算法設(shè)計(jì)短信加密和密鑰傳輸方法。通過(guò)調(diào)用iOS系統(tǒng)庫(kù)MessageUI實(shí)現(xiàn)短信的發(fā)送和接收，面向iOS編程實(shí)現(xiàn)了SMessage。
　　最后，對(duì)iE2E-SCS方案，iS

8、E-SCS方案，SVServer和SMessage方案進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明iE2E-SCS方案能夠?qū)崿F(xiàn)SVPhone-S之間的語(yǔ)音加密通信，其通話接通率達(dá)到99‰密鑰協(xié)商成功率達(dá)到98％，加解密正確率達(dá)到99.96％，話音清晰度達(dá)到97.8％;iSE-SCS方案可以實(shí)現(xiàn)加密端SVPhone-S和非加密端的語(yǔ)音通信，其通話接通率達(dá)到98％，密鑰協(xié)商成功率達(dá)到99％，加解密正確率達(dá)到99.92％,話音清晰度達(dá)到97.86％;SVSer