安全性需求是推動(dòng)移動(dòng)通信發(fā)展和完善的動(dòng)力

隨著移動(dòng)通信的普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)逐漸成為黑客關(guān)注的目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)的開放性以及無線傳輸?shù)奶匦?，使安全問題成為整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心問題之一。竊聽、偽裝、破壞完整性、拒絕服務(wù)、非授權(quán)訪問服務(wù)、否認(rèn)使用/提供、資源耗盡等形形色色的潛在安全攻擊威脅著正常的通信服務(wù)。

　　移動(dòng)通信技術(shù)從1G發(fā)展到3G的過程，也是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制不斷完善的過程。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)幾乎沒有采取任何安全措施，移動(dòng)臺(tái)把其電子序列號(hào)（ESN）和網(wǎng)絡(luò)分配的移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào)（MIN）以明文方式傳送至網(wǎng)絡(luò)，若二者相符，即可實(shí)現(xiàn)用戶的接入，但用戶面臨的最大威脅是自己的手機(jī)有可能被克隆。第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）采用了基于私鑰密碼體制。這種機(jī)制在身份認(rèn)證及加密算法等方面存在著許多安全隱患，同樣面臨著克隆、數(shù)據(jù)完整性、拒絕服務(wù)攻擊等安全威脅。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）在2G的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，繼承了2G系統(tǒng)安全的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)3G系統(tǒng)的新特性，定義了更加完善的安全特征與鑒權(quán)服務(wù)。

　　一、移動(dòng)通信中使用的主要技術(shù)及其安全問題

　　1、IEEE標(biāo)準(zhǔn)及其安全問題

　　隨著無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，IEEE公布了一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范——802.11，包括802.11、802.11a、802.11b。目前，大多數(shù)無線應(yīng)用都是基于802.11b實(shí)現(xiàn)的。802.11b中主要存在的安全問題有：

　?。?）WEP協(xié)議中存在諸多安全問題。WEP是無線局域網(wǎng)的一種數(shù)據(jù)安全傳輸算法，利用共享密鑰加密機(jī)制，在無線網(wǎng)絡(luò)中提供與有線網(wǎng)絡(luò)等同的安全性能。由于WEP使用通信器之間共享的密鑰，并且使用一次性密碼本形式的RC4加密算法，因此，竊聽者能夠很容易地譯碼WEP加密的消息。此外，WEP還存在弱密鑰、密鑰重用等諸多安全問題，可參由此對(duì)它的安全性產(chǎn)生威脅。

　　（2）24-bit初始向量問題。這是802.11b存在的一個(gè)隱蔽的結(jié)構(gòu)問題，即IV數(shù)據(jù)空間只有24bit寬，這使得最多每隔2個(gè)包就會(huì)重復(fù)密碼本。

　　2、藍(lán)牙及其安全問題

　　藍(lán)牙是一種低功率近距離無線通信技術(shù)，可以用來實(shí)現(xiàn)10米范圍內(nèi)的8臺(tái)設(shè)備的互聯(lián)。藍(lán)牙有三種安全模式。最低級(jí)別的安全模式即沒有任何安全機(jī)制，中等級(jí)別的安全模式通過安全管理器有選擇性地執(zhí)行認(rèn)證和加密，最高級(jí)別的模式在鏈路層執(zhí)行認(rèn)證、授權(quán)和加密。藍(lán)牙技術(shù)主要面臨著四個(gè)方面的安全問題：（1）藍(lán)牙設(shè)備地址攻擊、（2）密鑰管理問題、（3）PIN代碼攻擊、（4）藍(lán)牙不支持用戶認(rèn)證。

　　3、GSM的安全問題

　　全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM是全世界最主要的無線技術(shù)。然而，GSM系統(tǒng)中在移動(dòng)電話和基站之間提供加密通信，其余部分?jǐn)?shù)據(jù)是不受保護(hù)的。而且，并不是每個(gè)基站都實(shí)現(xiàn)了加密。此外，GSM加密系統(tǒng)是通過一個(gè)共享密鑰實(shí)現(xiàn)的，一旦這個(gè)密鑰被泄露，數(shù)據(jù)就很容易被竊聽和復(fù)制。

　　4、GPRS的安全問題

　　通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS是第二代移動(dòng)通信技術(shù)到第三代移動(dòng)通信技術(shù)的過渡技術(shù)，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接，一邊用戶可以通過移動(dòng)電話來訪問互聯(lián)網(wǎng)。由于GPRS中的認(rèn)證和加密設(shè)置過程也是基于與GSM系統(tǒng)相同的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)的，因此存在著和GSM相同的安全問題。

　　5、WAP的安全問題

　　無線應(yīng)用協(xié)議WAP制定了一套專門為移動(dòng)因特網(wǎng)而設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。WAP使用身份模塊WIM來存儲(chǔ)證書，并由無線傳輸層安全協(xié)議WTLS來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備與WAP網(wǎng)關(guān)之間的安全連接，同時(shí)還提供了簽名功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物認(rèn)證、數(shù)據(jù)機(jī)密性和數(shù)據(jù)完整性。WTLS定義了三個(gè)不同的安全級(jí)別：

　?。?） 使用未認(rèn)證的Diffie-Hellman密鑰交換來建立一個(gè)會(huì)話密鑰。
　?。?） 需要服務(wù)器認(rèn)證所使用的公鑰證書，以便防止其他機(jī)器假冒偽裝成服務(wù)器。
　?。?） 客戶端提供一個(gè)整數(shù)進(jìn)行認(rèn)證，以免攻擊者偽裝成一個(gè)合法客戶。

　　依靠WTLS基本上可以進(jìn)行端到端的安全通信了。

　　6、3G系統(tǒng)的安全機(jī)制

　　3G系統(tǒng)中的安全防范技術(shù)是在2G的基礎(chǔ)上建立起來的。3G系統(tǒng)提供了雙向認(rèn)證機(jī)制，而且在改進(jìn)算法的同時(shí)把密鑰長度增加到128bit，還把3GPP接入鏈路數(shù)據(jù)加密延伸至無線接入控制器（RNC），既提供了接入鏈路信令數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)，還向用戶提供了可隨時(shí)查看自己所用的安全模式及安全級(jí)別的安全可視性操作。其安全體系如圖1所示。

　　在3G系統(tǒng)的安全體系中，定義了5個(gè)安全特征組，它們涉及傳輸層、歸屬／服務(wù)層和應(yīng)用層，同時(shí)也涉及移動(dòng)用戶（包括移動(dòng)設(shè)備MS）、服務(wù)網(wǎng)和歸屬環(huán)境。每一安全特征組用以對(duì)抗某些威脅和攻擊，實(shí)現(xiàn)3G系統(tǒng)的某些安全目標(biāo)，這5個(gè)組分別為：

　?。?）網(wǎng)絡(luò)接入安全：該安全特征組提供用戶安全接入3G業(yè)務(wù)，特別是對(duì)抗在無線接入鏈路上的攻擊。
　?。?）網(wǎng)絡(luò)域安全：該安全特征組使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者之間的結(jié)點(diǎn)能否安全地交換信令數(shù)據(jù)，對(duì)抗在有限網(wǎng)絡(luò)上的攻擊。
　　（3）用戶域安全：該安全特征確保安全接入移動(dòng)設(shè)備。
　?。?）應(yīng)用域安全：該安全特征組使得用戶和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者之間的各項(xiàng)應(yīng)用能否安全地交換信息。
　　（5）安全的可知性和可配置性：該安全特征集使得用戶能知道一個(gè)安全特征組是否在運(yùn)行，并且業(yè)務(wù)的應(yīng)用和設(shè)置是否依賴于該安全特征。

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