1、安防移動通信網(wǎng)中的安全技術(shù) 摘要：如今的安防通信網(wǎng)絡(luò)中存在著各種不安全因素，如無線竊聽、身份假冒、篡改數(shù)據(jù)和服務(wù)后抵賴等。文章從移動通信網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素和移動通信網(wǎng)絡(luò)中的安全技術(shù)兩個 方面講述了它們的特點。關(guān)鍵字：移動 通信系統(tǒng) 頻分復(fù)用模式 移動通信網(wǎng) 時分多址 第三代伙伴計劃 I安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的開展史安防移動通信網(wǎng)絡(luò)是無線電通信技術(shù)中的重要應(yīng)用領(lǐng)域和組成局部。這項 技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用開始于上世紀 20年代，當(dāng)時主要應(yīng)用在警察局總部與巡警巡 邏車之間 的車載移動通信服務(wù)并迅速在警察部門得到推廣應(yīng)用。1946年，美國AT&隹司開發(fā)設(shè)計出可以連接移動用戶和固定用戶的無線技術(shù)。基于 這項技 術(shù)，

2、AT&隹司進一步開發(fā)了一套稱為安防移動服務(wù) (MTS, Mobile Telephone service)的安防移動通信系統(tǒng)，它的改良型I MTS系統(tǒng)在1969年開展成當(dāng)時唯 一的遍布美國的移動通信網(wǎng)絡(luò)。1968年，AT&T公司的貝爾實驗室發(fā)明了 “蜂窩 技術(shù)，它能將安防移動通信 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分成很多類似蜂窩的小區(qū)，相隔 較遠的小區(qū)可以使用一樣的無線電頻率。 蜂窩技術(shù)的應(yīng)用極大地增加了安防移動 通信網(wǎng)絡(luò)的容量，并使小區(qū)的基站能采用低功率發(fā)射，防止高發(fā)射功率帶來的干擾問題。蜂窩技術(shù)的發(fā)明是安防移動通信史上的一個光輝里程碑，它的廣泛應(yīng)用標志著安防移動通信進人了蜂窩移動通信時代。20世紀70年代

3、末至80年代初，第一代蜂窩安防移動通信網(wǎng)絡(luò)在日本、瑞 典、英國、美國、德國和法國等諸多國家廣泛投入使用。第一代蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)基于模擬通信技術(shù)，采用頻分復(fù)用 (FDMA FrequencyDivision Multiple Access)模式，網(wǎng)絡(luò)容量根本可以滿足移動通信用戶的需要。到了 20世紀80年代末， 由于模擬技術(shù)的第一代蜂窩安防移動通信網(wǎng)絡(luò)已 經(jīng)顯得過時。 集成電路技術(shù)的進步推動了數(shù)字通信技術(shù)在第二代安防蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用， 如先進的數(shù)字語音編碼技術(shù)， 在保證話音質(zhì)量的前提下， 大大減少 通信帶寬的需要，提高了網(wǎng)絡(luò)頻段資源的利用率；過失控制技術(shù)增強了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力基站可以低功

4、率發(fā)射；數(shù)字加密技術(shù)可以保護數(shù)字化用戶語音、數(shù)據(jù)和 網(wǎng)絡(luò)指令；#技術(shù)可以鑒別移動用戶的身份，有效防止身份假冒。所以第二代安防蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)與第一代相比不僅性能優(yōu)良，而且安全。1990年，泛歐數(shù)字安防蜂窩移動通信網(wǎng)(GSM， Global svstefor Mobilemunication) 率先在西歐各國開始運行，讓歐洲擺脫了第一代蜂窩安防移動通信網(wǎng)絡(luò)體制眾多互不相通的困境。GSMR絡(luò)在頻分復(fù)用(FDMA)的根底上又采用了時分多址(TDMA， TimeDivision Muldple Access) 來增加網(wǎng)絡(luò)容量。其后，澳大利亞、中國和一些中東國家陸續(xù)采用GSMR絡(luò)，使得GSMR絡(luò)成為世界

5、上覆蓋X圍最大的安防移動通信網(wǎng)絡(luò)。20 世紀 90 年代末期，隨著因特網(wǎng)與安防移動通信網(wǎng)的融合，低速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)已經(jīng)無法滿足移動用戶的需求， 對高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的需求推動著安防移動 通信網(wǎng)絡(luò)走向第三代。為此，國際電信聯(lián)盟ITU 就倡導(dǎo)制定一個全球統(tǒng)一的第三代蜂窩安防移動通信網(wǎng)絡(luò)標準未來公共陸地移動電信網(wǎng)絡(luò)。 1998年 10 月 由歐洲、 中國、 日本、 韓國和美國的電信標準組織聯(lián)合成立了第三代伙伴計劃(3GPP， the 3rd GenerationPartnership Projeet) 組織，旨在制定一種以IS-95核心網(wǎng)絡(luò)為根底的第三代安防移動通信網(wǎng)絡(luò)標準CDMA2000第三代安防

6、移動通信網(wǎng)絡(luò)在本世紀初開始投入使用，日本的Doo公司于2001 年 10 月 1 日率先運營第三代安防移動通信網(wǎng)絡(luò)。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和開展人們對移動通信服務(wù) 的需求，移動通信網(wǎng)絡(luò)仍將繼續(xù)不斷地向前開展，更完美地實現(xiàn)廣闊安防移動通信用戶的通信服務(wù)需求。2 安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素?zé)o線電通信網(wǎng)絡(luò)中存在著各種不安全因素，如無線竊聽、身份假冒、篡改數(shù)據(jù)和服務(wù)后抵賴等等。 安防移動通信網(wǎng)絡(luò)作為無線電通信網(wǎng)絡(luò)的一種類型， 同樣存在著 這些不安全因素。由于安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的特殊性，它還存在著其他類型的不安全因素。 下面將從移動通信網(wǎng)絡(luò)的接口、 網(wǎng)絡(luò)端和移動端三個局部分析其不安全因素 以與在安防移動

7、通信網(wǎng)絡(luò)中的具體表現(xiàn)形式與其危害。2 1 無線接口中的不安全因素在安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中，移動站與固定網(wǎng) 絡(luò)端之間的所有通信都是通過無線接口來傳輸?shù)模?但無線接口是開放的， 作案者可通過無線接口竊聽信道而取得其中的傳輸信息，甚至可以修改、插入、刪除或重傳 無線接口中的消息，達到假冒移動用戶身份以欺騙網(wǎng)絡(luò)終端的目的。 根據(jù)攻擊類型的不同， 又可分為非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)、非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、威脅數(shù)據(jù)完整性三種攻擊類型。1 1 非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊的主要目的在于獲取無線接口中傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)或信令數(shù)據(jù)。其方法有以下幾種：竊聽用戶數(shù)據(jù)獲取用戶信息內(nèi)容 i竊聽信令數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)管理信息和其他有利于

8、主動攻擊的信息；無線跟蹤獲取移動用戶的身份和位置信息，實現(xiàn)無線跟蹤；被動傳輸流分析猜想用戶通信內(nèi)容和目的；主動傳輸流分析獲取訪問信息。2 1 2 非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類攻擊在非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類攻擊中， 攻擊者通過假冒一個合法移動用戶身份來欺騙網(wǎng)絡(luò)端， 獲得授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并逃避付費， 由被假冒的移動用戶替攻擊者付費。2 1 3 威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊的目標是無線接口中的用戶數(shù)據(jù)流和信令數(shù)據(jù)流， 攻擊者通過修改、 插入、 刪除或重傳這些數(shù)據(jù)流來達到欺騙數(shù)據(jù)接收方的目的， 完成某種攻擊意圖。2 2 網(wǎng)絡(luò)端的不安全因素在安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中， 網(wǎng)絡(luò)端的組成比擬復(fù)雜。 它不僅包含許多功

9、能單元，而且不同單元之間的通信媒體也不盡一樣。 所以安防移動通信網(wǎng)絡(luò)端同樣存在著一些不可無視的不安全因素，如線竊聽、身份假冒、篡改數(shù)據(jù)和服務(wù)后抵賴等。按攻擊類型的不同，可分為四類。2 2 1 非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊的主要目的在于獲取網(wǎng)絡(luò)端單元之間傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)，具體方法如下：竊聽用戶數(shù)據(jù)獲取用戶通信內(nèi)容；竊聽信令數(shù)據(jù)獲取安全管理數(shù)據(jù)和其他有利于主動攻擊的信息；假冒通信接收方獲取用戶數(shù)據(jù)、 信令數(shù)據(jù)和其他有利于主動攻擊的信息；被動傳輸流分析獲取訪問信息；非法訪問系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)，如合法用戶的認證參數(shù)等。2 2 2 非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類攻擊非授權(quán)訪問網(wǎng)

10、絡(luò)服務(wù)類攻擊的主要目的是訪問網(wǎng)絡(luò)并逃避付款， 具體的表現(xiàn)形式如下：假冒合法用戶獲取訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的授權(quán)；假冒服務(wù)網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；假冒歸屬網(wǎng)絡(luò)獲取可以假冒合法用戶身份的認證參數(shù)；濫用用戶職權(quán)不付費而享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；濫用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)職權(quán)獲取非法盈利。2 3 威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊安防移動通信網(wǎng)絡(luò)端的威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊不僅包括無線接口中的那些威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊(因為BSSt MS2間的通信接口也可能是無線接口)，而且還包括有線通信網(wǎng)絡(luò)，具體表現(xiàn)如下：操縱用戶數(shù)據(jù)流獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問權(quán)或有意干擾通信；操縱信令數(shù)據(jù)流獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問權(quán)或有意干擾通信；假冒通信參與者獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問權(quán)或有意干擾通信；操縱可下載應(yīng)

11、用干擾移動終端的正常工作；操縱移動終端干擾移動終端的正常工作；操縱網(wǎng)絡(luò)單元中存儲的數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問權(quán)或有意干擾通信。4 服務(wù)后抵賴類攻擊服務(wù)后抵賴類攻擊是在通信后否認曾經(jīng)發(fā)生過此次通信， 從而逃避付費或逃避責(zé)任，具體表現(xiàn)如下：付費抵賴拒絕付費；發(fā)送方否認不愿意為發(fā)送的消息服務(wù)承當(dāng)付費責(zé)任；接收方抵賴不愿意為接收的消息服務(wù)承當(dāng)付費責(zé)任。3 移動端的不安全因素安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的移動端是由移動站組成的。移動站不僅是移動用戶訪問移動通信網(wǎng)的通信工具， 它還保存著移動用戶的個人信息， 如移動設(shè)備國際身份號、移動用戶國際身份號、移動用戶身份認證密鑰等。移動設(shè)備國際身份號IMEI 是代表一個唯一地移動，

12、而移動用戶國際身份號和移動用戶身份認證密鑰也對應(yīng)一個唯一的合法用戶。由于移動在日常生活中容易丟失或被盜竊， 由此給移動帶來了如下的一些不安全因素：使用盜竊或撿來的移動訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不用付費，給丟失移動的用戶帶來了經(jīng)濟上的損失；不法分子假設(shè)讀出移動用戶的國際身份號和移動用戶身份認證密鑰，那么就可以“克隆許多移動， 并從事移動的非法買賣， 給移動用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商帶來了經(jīng)濟上的損失；不法分子還會更改盜竊或撿來的移動的身份號，以此防止被登記在丟失移動的黑上等。4 攻擊風(fēng)險類安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的威脅還有無線竊聽、 假冒攻擊、 完整性侵犯、 業(yè)務(wù)否認和移動攻擊等內(nèi)容，具體描述如下：無線竊聽竊聽無線信道中傳

13、送的用戶身份號、用戶數(shù)據(jù)和信令信息；假冒攻擊假冒移動用戶欺騙網(wǎng)絡(luò)端和假冒網(wǎng)絡(luò)端欺騙移動用戶；完整性侵犯更改無線通信控制信道中傳送的信令信息；業(yè)務(wù)否認移動用戶濫用授權(quán)、網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)提供商偽造賬單；移動攻擊偷竊移動、更改移動身份號和克隆移動。3 安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的安全技術(shù)從第一代模擬安防移動通信網(wǎng)到第二代數(shù)字安防移動通信網(wǎng)的運行經(jīng)驗證明： 安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中存在的各種不安全因素不僅威脅到移動用戶的隱私和經(jīng)濟利益， 而且嚴重地影響安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的正常運行，并損害到服務(wù)商和網(wǎng)絡(luò)運行商的經(jīng)濟利益。 為了保護各個方面的利益， 安防移動通信網(wǎng)絡(luò)必須采用相應(yīng)的安全措施， 提供足夠的安全技術(shù)級別服務(wù)。1#性安

14、全技術(shù)服務(wù)#性安全技術(shù)服務(wù)可分為5 類，其#級別和目的如下：用戶語音#性(級別： 1) 的目的一保護無線信道中傳送的用戶語音， 防止被他人竊聽；用戶身份#性( 級別： 1) 的目的一保護用戶的真實身份，防止被無線跟蹤；信令數(shù)據(jù)#性(級別：1) 的目的一保護無線信道中傳送的信令數(shù)據(jù)，防止被他人竊聽；用戶數(shù)據(jù)#性 ( 級別：2) 的目的一保護無線信道中傳送的用戶數(shù)據(jù)，防止被他人竊聽；(5)認證密鑰#t(級別：2)的目的一保護SIM和AC只存儲的認證密鑰，防止被他人竊取或“克隆SIM。2 認證性安全技術(shù)業(yè)務(wù)認證性安全技術(shù)業(yè)務(wù)可分為 3 類，具體描述如下：用戶身份認證性的目的一鑒別移動用戶身份，防止假

15、冒用戶；網(wǎng)絡(luò)身份認證性的目的一鑒別網(wǎng)絡(luò)身份， 防止主動攻擊者假冒網(wǎng)絡(luò)進展欺騙；信令數(shù)據(jù)的完整性檢測的目的保護無線信道中傳送的信令信息完整性，防止被他人篡改。3 應(yīng)用層安全技術(shù)業(yè)務(wù)上述兩類安全業(yè)務(wù)是在移動通信網(wǎng)絡(luò)的訪問層提供。 隨著安防移動通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類別的增多和電子商貿(mào)的開展， 在應(yīng)用層增設(shè)了安全技術(shù)業(yè)務(wù)， 其具體描述如下：實體身份認證兩個應(yīng)用實體互相認證對力的身份；數(shù)據(jù)源認證接收方應(yīng)用實體認證數(shù)據(jù)確實來自于發(fā)送方；數(shù)據(jù)完整性認證接收方應(yīng)用實體確認接收到的數(shù)據(jù)沒有被篡改；數(shù)據(jù) #性保護兩個應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)端到端的#性，防止流分析；數(shù)據(jù)接收證明發(fā)送方應(yīng)用實體認證可證明接收方確實收到了應(yīng)用數(shù)據(jù)。 4 移動保護移動生產(chǎn)商為每部移動分配一個全球唯一的國際移動設(shè)備號IMEI ， 每當(dāng)移動訪問移動通信網(wǎng)絡(luò)，它必須傳IMEI給網(wǎng)絡(luò)端設(shè)備號登記處EIR; EIR檢查該IMEI是否在丟失和失竊移動的“黑上，假設(shè)在那么EIR就傳一個信令將該移動鎖起來，此時使用者自己不能開鎖，就不能繼 續(xù)使用這個移動，這個方法在很大程度上防止了非法用戶用撿來或偷來的移動濫用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而由丟失移動的合法用戶付費的情況。但是也有一些不法分子應(yīng)用高科技工具改變偷來的的IMEI ，從而通過“黑檢查。為防止修改移動的 IMEI ，移動生產(chǎn)商通常將IMEI設(shè)置在一個保護單元， 即具有物理防撬功