第三代移动通信的网络安全探讨

　到目前为止，移动通信的发展历程大致经历了三代。第一代模拟蜂窝移动通信系统几乎没有采取安全措施，移动台把其电子序列号（ESN）和网络分配的移动台识别号（MIN）以明文方式传送至网络，若二者相符，即可实现用户的接入，结果造成大量的克隆手机，使用户和运营商深受其害；第二代数字蜂窝移动通信系统(2G)主要有基于时分多址（TDMA）的GSM系统、DAMPS系统及基于码分多址（CDMA）的CDMAone系统，这两类系统安全机制的实现有很大区别，但都是基于私钥密码体制，采用共享秘密数据（私钥）的安全协议，实现对接入用户的认证和数据信息的保密，在身份认证及加密算法等方面存在着许多安全隐患；第三代移动通信系统(3G)在2G的基础上进行了改进，继承了2G系统安全的优点，同时针对3G系统的新特性，定义了更加完善的安全特征与安全服务。 未来的移动通信系统除了提供传统的语音、数据、多媒体业务外，还应当能支持电子商务、电子支付、股票交易、互联网业务等，个人智能终端将获得广泛使用，网络和传输信息的安全将成为制约其发展的首要问题。随着向下一代网络(NGN)的演进，基于IP的网络架构必将使移动网络面临IP网络固有的一些安全问题。移动通信网络最终会演变成开放式的网络，能向用户提供开放式的应用程序接口，以满足用户的个性化需求。网络的开放性以及无线传播的特性，安全问题将成为整个移动通信系统的核心问题之一。

　　一、移动通信系统面临的安全威胁

　　安全威胁来自网络协议和系统的弱点，攻击者可以利用网络协议和系统的弱点非授权访问敏感数据、非授权处理敏感数据、干扰或滥用网络服务，对用户和网络资源造成损失。

　　按照攻击的物理位置，对移动通信系统的安全威胁可分为对无线链路的威胁、对服务网络的威胁和对移动终端的威胁。主要威胁方式有以下几种：

　　1.窃听，在无线链路或服务网内窃听用户数据、信令数据及控制数据；

　　2.伪装，伪装成网络单元截取用户数据、信令数据及控制数据，伪终端欺骗网络获取服务；

　　3.流量分析，主动或被动流量分析以获取信息的时间、速率、长度、来源及目的地；

　　4.破坏数据完整性，修改、插入、重放、删除用户数据或信令数据以破坏数据完整性；

　　5.拒绝服务，在物理上或协议上干扰用户数据、信令数据及控制数据在无线链路上的正确传输实现拒绝服务攻击；

　　6.否认，用户否认业务费用、业务数据来源及发送或接收到的其他用户的数据，网络单元否认提供的网络服务；

　　7.非授权访问服务，用户滥用权限获取对非授权服务的访问，服务网滥用权限获取对非授权服务的访问；

　　8.资源耗尽，通过使网络服务过载耗尽网络资源，使合法用户无法访问。

　　随着网络规模的不断发展和网络新业务的应用，还会有新的攻击类型出现。

　　二、第三代移动通信系统的安全机制

　　WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA将是第三代移动通信的主流技术。WCDMA、TD-SCDMA的安全规范由以欧洲为主体的3GPP（3GPartnershipProject）制订，CDMA2000的安全规范由以北美为首的3GPP2制订。

　　与2G以语音业务为主、仅提供少量的数据业务不同，3G可提供高达2Mbit/s的无线数据接入方式。其安全模式也以数据、交互式、分布式业务为主。

　　1.3GPP的安全机制

　　3GPP的接入安全规范已经成熟，加密算法和完整性算法已经实现标准化。基于IP的网络域的安全也已制定出相应的规范。3GPP的终端安全、网络的安全管理规范还有待进一步完善。

　　3GPP制定的3G安全逻辑结构分为三个层面（如图1所示）。针对不同的攻击类型，分为五类，即网络接入安全（I）、核心网安全（II）、用户安全（III）、应用安全（IV）、安全特性可见性及可配置能力（Ⅴ）。

　　3GPP网络接入安全机制有三种：根据临时身份(TMSI)识别，使用永久身份(IMSI)识别，认证和密钥协商（AKA）。AKA机制完成MS和网络的相互认证，并建立新的加密密钥和完整性密钥。AKA机制的执行分为两个阶段，第一阶段是认证向量(AV)从归属环境(HE)到服务网络(SN)的传送，第二阶段是SGSN/VLR和MS执行询问应答程序取得相互认证。HE包括HLR和AuC(鉴权中心)。认证向量AV含有与认证和密钥分配有关的敏感信息，在网络域的传送使用基于SS7的MAPsec协议，该协议提供了数据来源认证、数据完整性、抗重放和机密性保护等功能。