CDMA鉴权

Posted 2020-10-20 项海龙

WCDMA和GSM安全机制比较

　　GSM的缺陷分以下几点

　　首先，认证是单向的，只有网络对用户的认证、而没有用户对网络的认证、因此存在安全漏洞。非法设备可以伪装成合法的网络成瘾，欺骗用户，窃取用户信息。

　　其次，移动台和网络间的大多数信令是非常敏感的，需要得到完整性的保护。在GSM中，没有考虑数据完整性保护的问题，在传输过程中被改也很难发现。

　　再次，加密不是端到端的、只有在无线信道部分加密，在固定网中没有加密，采用明文传输，给攻击者机会。

　　3G时代到来，针对GSM安全漏洞，UTMS的安全机制相对完善。WCDMA以五元组鉴权：RAND、期望响应（XRES）、加密密钥（CK）、完整性密钥（IK）、鉴权令牌（AUTN）。

 

网络和用户的双向鉴权过程

1. 当用户购机入网时，运营商会将IMSI和用户鉴权键Ki一起分配给用户，同时将用户的IMSI和Ki存入AUC（Authentication Center 鉴权中心）。
2. VLR（Vistor Location Register 拜访位置寄存器）从AUC获得用户鉴权数据，MSC（Mobile Switching Center 移动交换中心）/VLR从鉴权中心选取一组未使用过的鉴权参数。MSC/VLR向手机发起鉴权请求。请求消息中携带所选取的鉴权参数中的RAND、AUTN和CKSN参数
3. 手机中的USIM根据收到的RAND和自己保存的IMSI、Ki一起计算出XMAC，与从网络侧收到的AUTN中的MAC值进行比较。如果相同，继续验证收到的AUTN中的序列号SQN是否在有效范围内。序列号SQN是为了防止他人冒充网络，利用截获的、旧的鉴权AUTN欺骗用户。
4. MSC/VLR将自己用RAND、IMSI和Ki算出的XRES与手机返回的RES进行比较。如果相同，则认为用户合法。

　　　　

 

3G鉴权算法

　　3G鉴权采用MILENAGE算法

　　USIM鉴权包括两部分功能：

　　　　（1）网络的双向鉴权：包括USIM卡对网络侧的认证已经网络侧对USIM卡的认证。

　　　　（2）产生用于加密及数据完整性校验的对话密钥-CK及IK

　　MILENAGE算法如图

　　　　

　　图示的每一列代表一种特殊的安全函数，用fx表示，其中x指一种函数。这些函数不同功能函数和他们用户如下

　　f1：网络鉴权函数MAC

　　f1*：再-同步信息鉴权函数MAC_S

　　f2：用户鉴权函数RES

　　f3：加密密钥离散函数CK

　　f4：完整性密钥离散函数IK

　　f5：匿名密钥离散函数

　　f5*：用于再-同步信息的匿名密钥离散函数

 

　　采用序列号SQN机制是为了保证在鉴权之后所生成的密钥CK及IK的新鲜，在AUC/HLR中具备新鲜的SQN的机制，而在USIM卡中具备验证SQN是否新鲜的机制。USIM卡通过判断所接收到的SQN的值是否在一个正确的范围（由IND、L、Delta所确定）内，之后采用已生成的CK、IK进行保密性和完整性的加密运算。

　　K、OPc、L、c1-c5、r1-r5等参数的内容由运营商确定，并且由运营商统一维护，从而保证算法的安全性。