UICC 之 USIM 详解全系列——USIM鉴权函数说明以及鉴权向量结构

Posted 2021-11-22 从善若水

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文章目录

• USIM鉴权函数说明以及鉴权向量结构
• • 一、USIM鉴权函数说明
  • 二、USIM鉴权向量结构
  • • AUTN👇
    • AMF👇
    • AUTS👇

USIM鉴权函数说明以及鉴权向量结构

一、USIM鉴权函数说明

       USIM鉴权算法分为两类：

• milenage
• Tuak

关于这两种算法，可以参考博主下面的文章：
《3GPP USIM milenage算法code》
《5G 3GPP USIM Tuak算法code》

不管是使用哪一种鉴权算法，都会涉及到下面几个函数：

• f₁ ： 用于网络鉴权的消息鉴权函数，用来计算XMAC；
• f_1* ：用于重同步生成 MAC-S 的消息鉴权函数，从f_1* 的函数值中无法推算出关于 f₁，…， f₅， f_5* 任何有用信息，反之亦然；
• f₂ ：用户鉴权中被用来计算 SRES的消息鉴权函数；
• f₃ ：计算加密密钥 CK 的密钥生成函数；
• f₄ ：计算完整性保护密钥 IK 的密钥生成函数；
• f₅ ：计算匿名密钥 AK 的密钥生成函数 （可选）；
• f_5* ：在重同步流程中计算 AK 的密钥生成函数， 从f_5* 的函数值中无法推算出关于 f₁， f_1* ，…， f₅ 任何有用信息，反之亦然；

f₅函数也可能不存在
AK是一种匿名密钥，用于隐藏序列号，因为序列号可能会暴露用户的身份和位置。序列号的隐藏仅仅是为了防止被动攻击。如果不需要隐藏，则f₅ ≡ 0 (AK = 0)

这些函数在USIM中可能是单独存在也可能是组合的方式存在 ：
       例如，如果是单独存在，则分别有名为 f₁、f_1*、f₂、f₃、 f₄、 f₅、 f_5*的函数存在；
       例如，如果是组合的方式存在，则可能有一个函数同时具有f₂、f₃、 f₄、 f₅的功能；

二、USIM鉴权向量结构

AUTN👇

• AUTN 参数长度为16 Bytes， 其中：
  • SQN ^ AK 占 6 Bytes；
  • AMF 占 2 Bytes；
  • MAC 占 8 Bytes；

AMF👇

• AMF 字段长度为 2 Bytes；
• ①是 AMF separation bit。接入 5G网络时这个字段必须设置为 “1”；
• ②1~7 bit 是保留字段，目前没有使用，默认都是 “0”；
• ③8~15 bit是有专门用途的一个字段，协议中给出几个例子：
  • 通过该字段运营商可以动态切换用于 鉴权和密钥协商的算法类型；
  • 通过该字段可以改变 SQN校验参数。例如，USIM 能够对SEQ_MS(目前接收的最高SEQ)和当前接收到的SEQ之间的差异设置一个限制值 L，通过这个字段可以动态改变参数 L；
  • 设置阈值以限制 加密和完整性保护密钥的生存期

SEQ 是 SQN的组成部分： SQN = SEQ || IND

AUTS👇

• AUTS 参数长度为14 Bytes， 其中：
  • SQN_MS ^ AK 占 6 Bytes；
  • MAC-S 占 8 Bytes；

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