安防移動通信網(wǎng)中的安全技術(shù)

1、<p>　　安防移動通信網(wǎng)中的安全技術(shù)</p><p>　　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(gè)方面講述了它們的特點(diǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：移動電話 通信系統(tǒng) 頻分復(fù)用模式 移動通信網(wǎng) 時(shí)分多址 第三代伙伴計(jì)劃 </p><p&

2、gt;　　I　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史 </p><p>　　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)域和組成部分。這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用開始于上世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)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&amp;T公司開發(fā)設(shè)計(jì)出可以連接移動用戶和固定電話用戶的無線電話技術(shù)。基于這項(xiàng)技術(shù)，AT&amp;T公司進(jìn)一步開發(fā)了一套稱為安

3、防移動電話服務(wù)(MTS，Mobile Telephone service)的安防移動通信系統(tǒng)，它的改進(jìn)型I MTS系統(tǒng)在1969年發(fā)展成當(dāng)時(shí)唯一的遍布美國的移動通信網(wǎng)絡(luò)。1968年，AT&amp;T公司的貝爾實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)的小區(qū)可以使用相同的無線電頻率。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，避免高發(fā)射功率帶來

4、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(gè)光輝里程碑，它的廣泛應(yīng)用標(biāo)志著安防移動通信進(jìn)人了蜂窩移動通信時(shí)代。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代末至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，F(xiàn)requencyDivision Multiple Access)模式，網(wǎng)絡(luò)容量基本可以滿足

5、移動通信用戶的需要。 </p><p>　　到了20世紀(jì)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(shí)。集成電路技術(shù)的進(jìn)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(jìn)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；差錯(cuò)控制技術(shù)增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力——基站可以低功率發(fā)射；數(shù)字加密技術(shù)可以保護(hù)數(shù)字化用戶語音、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)指令；身份證技

6、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。 </p><p>　　1990年，泛歐數(shù)字安防蜂窩移動通信網(wǎng)(GSM，Global svste~for Mobile Communication)率先在西歐各國開始運(yùn)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。GSM網(wǎng)絡(luò)在頻分復(fù)用(FDMA)的基礎(chǔ)上又采用了時(shí)分多址(TDMA，Ti

7、meDivision 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GSM網(wǎng)絡(luò)，使得GSM網(wǎng)絡(luò)成為世界上覆蓋范圍最大的安防移動通信網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　20世紀(jì)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(gè)全球統(tǒng)一的第三

8、代蜂窩安防移動通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)——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(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立了第三代伙伴計(jì)劃(3GPP，the 3rd GenerationPartnership Projeet)組織，旨在制定一種以IS-95核心網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的第三代安防移動通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)CDMA2000。 </p><p>　　第三代安防移動通信網(wǎng)絡(luò)在本世紀(jì)初開始投入使用，日本的DoCoMo公司于20

9、01年10月1日率先運(yùn)營第三代安防移動通信網(wǎng)絡(luò)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)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)不斷地向前發(fā)展，更完美地實(shí)現(xiàn)廣大安防移動通信用戶的通信服務(wù)需求。 </p><p>　　2　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素 </p><p>　　無線電通信網(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

10、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(gè)部分分析其不安全因素以及在安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的具體表現(xiàn)形式及其危害。 </p><p>　　2．1無線接口中的不安全因素 </p><p>　　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珶o線接口是開放的，作案者可通

11、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(dá)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。 </p><p>　　2．1．1非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊 </p><p>　　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：

12、 </p><p>　　(1)竊聽用戶數(shù)據(jù)——獲取用戶信息內(nèi)容i </p><p>　　(2)竊聽信令數(shù)據(jù)——獲取網(wǎng)絡(luò)管理信息和其他有利于主動攻擊的信息； </p><p>　　(3)無線跟蹤——獲取移動用戶的身份和位置信息，實(shí)現(xiàn)無線跟蹤； </p><p>　　(4)被動傳輸流分析——猜測用戶通信內(nèi)容和目的； </p><

13、;p>　　(5)主動傳輸流分析——獲取訪問信息。 </p><p>　　2．1．2非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類攻擊 </p><p>　　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(gè)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(fèi)，由被假冒的移動用戶替攻擊者付費(fèi)。 </p><p>　　2．1．3威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊 </p><p

14、>　　威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊的目標(biāo)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(dá)到欺騙數(shù)據(jù)接收方的目的，完成某種攻擊意圖。 </p><p>　　2．2網(wǎng)絡(luò)端的不安全因素 </p><p>　　在安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)端的組成比較復(fù)雜。它不僅包含許多功能單元，而且不同單元之間的通信媒體也不盡相同。所以安防移動通信網(wǎng)絡(luò)端同樣存在著一些不可忽視的不安

15、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。 </p><p>　　2．2．1非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)類攻擊 </p><p>　　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： </p><p>　　(1)竊聽用戶數(shù)據(jù)——獲取用戶通信內(nèi)容； </p><p>　　(2

16、)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； </p><p>　　(3)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； </p><p>　　(4)被動傳輸流分析——獲取訪問信息； </p><p>　　(5)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(rèn)證參數(shù)等。 </p><p>

17、　　2．2．2非授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類攻擊 </p><p>　　非授權(quán)訪問網(wǎng)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： </p><p>　　(1)假冒合法用戶——獲取訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的授權(quán)； </p><p>　　(2)假冒服務(wù)網(wǎng)絡(luò)——訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； </p><p>　　(3)假冒歸屬網(wǎng)絡(luò)——獲取可以假冒合法用戶身份的認(rèn)證

18、參數(shù)； </p><p>　　(4)濫用用戶職權(quán)——不付費(fèi)而享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； </p><p>　　(5)濫用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)職權(quán)——獲取非法盈利。 </p><p>　　2．2．3威脅數(shù)據(jù)完整性類攻擊 </p><p>　　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?yàn)锽SS與MSC之間的通信接口也可能是無

19、線接口)，而且還包括有線通信網(wǎng)絡(luò)，具體表現(xiàn)如下： </p><p>　　(1)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； </p><p>　　(2)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； </p><p>　　(3)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； </p><p>　　(4)操縱可下載應(yīng)用——干

20、擾移動終端的正常工作； </p><p>　　(5)操縱移動終端——干擾移動終端的正常工作； </p><p>　　(6)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。 </p><p>　　2．4服務(wù)后抵賴類攻擊 </p><p>　　服務(wù)后抵賴類攻擊是在通信后否認(rèn)曾經(jīng)發(fā)生過此次通信，從而逃避付費(fèi)或逃避責(zé)任，具體表現(xiàn)如下：

21、</p><p>　　(1)付費(fèi)抵賴——拒絕付費(fèi)； </p><p>　　(2)發(fā)送方否認(rèn)——不愿意為發(fā)送的消息服務(wù)承擔(dān)付費(fèi)責(zé)任； </p><p>　　(3)接收方抵賴——不愿意為接收的消息服務(wù)承擔(dān)付費(fèi)責(zé)任。 </p><p>　　2．3移動端的不安全因素 </p><p>　　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的移動端是由移動站組成

22、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(gè)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(rèn)證密鑰等。移動設(shè)備國際身份號IMEI是代表一個(gè)唯一地移動電話，而移動用戶國際身份號和移動用戶身份認(rèn)證密鑰也對應(yīng)一個(gè)唯一的合法用戶。 </p><p>　　由于移動電話在日常生活中容易丟失或被盜竊，由此給移動電話帶來了如下的一些不安全因素： </p><p>

23、;　　(1)使用盜竊或撿來的移動電話訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不用付費(fèi)，給丟失移動電話的用戶帶來了經(jīng)濟(jì)上的損失； </p><p>　　(2)不法分子若讀出移動用戶的國際身份號和移動用戶身份認(rèn)證密鑰，那么就可以“克隆”許多移動電話，并從事移動電話的非法買賣，給移動電話用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商帶來了經(jīng)濟(jì)上的損失； </p><p>　　(3)不法分子還會更改盜竊或撿來的移動電話的身份號，以此防止被登記在丟失移動

24、電話的黑名單上等。 </p><p><b>　　2．4攻擊風(fēng)險(xiǎn)類 </b></p><p>　　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(rèn)和移動電話攻擊等內(nèi)容， </p><p><b>　　具體描述如下： </b></p><p>　　(1)無線竊聽——竊聽無線信道中傳

25、送的用戶身份號、用戶數(shù)據(jù)和信令信息； </p><p>　　(2)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； </p><p>　　(3)完整性侵犯——更改無線通信控制信道中傳送的信令信息； </p><p>　　(4)業(yè)務(wù)否認(rèn)——移動用戶濫用授權(quán)、網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)提供商偽造賬單； </p><p>　　(5)移動電話攻擊——偷竊

26、移動電話、更改移動電話身份號和克隆移動電話。</p><p>　　3　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的安全技術(shù) </p><p>　　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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(jì)利益，而且嚴(yán)重地影響安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，并損害到服務(wù)商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商的經(jīng)濟(jì)利益。為了保護(hù)各個(gè)方面的利益，安防移動通信網(wǎng)絡(luò)必須采用

27、相應(yīng)的安全措施，提供足夠的安全技術(shù)級別服務(wù)。 </p><p>　　3．1保密性安全技術(shù)服務(wù) </p><p>　　保密性安全技術(shù)服務(wù)可分為5類，其保密級別和目的如下： </p><p>　　(1)用戶語音保密性(級別：1)的目的一保護(hù)無線信道中傳送的用戶語音，防止被他人竊聽； </p><p>　　(2)用戶身份保密性(級別：1)的目的一保

28、護(hù)用戶的真實(shí)身份，防止被無線跟蹤； </p><p>　　(3)信令數(shù)據(jù)保密性(級別：1)的目的一保護(hù)無線信道中傳送的信令數(shù)據(jù)，防止被他人竊聽； </p><p>　　(4)用戶數(shù)據(jù)保密性(級別：2)的目的一保護(hù)無線信道中傳送的用戶數(shù)據(jù)，防止被他人竊聽； </p><p>　　(5)認(rèn)證密鑰保密性(級別：2)的目的一保護(hù)SIM和AC只存儲的認(rèn)證密鑰，防止被他人竊取或

29、“克隆"SIM。 </p><p>　　3．2認(rèn)證性安全技術(shù)業(yè)務(wù) </p><p>　　認(rèn)證性安全技術(shù)業(yè)務(wù)可分為3類，具體描述如下： </p><p>　　(1)用戶身份認(rèn)證性的目的一鑒別移動用戶身份，防止假冒用戶； </p><p>　　(2)網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)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(jìn)行欺騙； </p>

30、;<p>　　(3)信令數(shù)據(jù)的完整性檢測的目的—保護(hù)無線信道中傳送的信令信息完整性，防止被他人篡改。 </p><p>　　3．3應(yīng)用層安全技術(shù)業(yè)務(wù) </p><p>　　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)的發(fā)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： </p><p>　　(1)實(shí)體身份認(rèn)

31、證——兩個(gè)應(yīng)用實(shí)體互相認(rèn)證對力的身份； </p><p>　　(2)數(shù)據(jù)源認(rèn)證——接收方應(yīng)用實(shí)體認(rèn)證數(shù)據(jù)確實(shí)來自于發(fā)送方； </p><p>　　(3)數(shù)據(jù)完整性認(rèn)證——接收方應(yīng)用實(shí)體確認(rèn)接收到的數(shù)據(jù)沒有被篡改； </p><p>　　(4)數(shù)據(jù)保密性——保護(hù)兩個(gè)應(yīng)用實(shí)體之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)端到端的保密性，防止流分析； </p><p>　　

32、(5)數(shù)據(jù)接收證明——發(fā)送方應(yīng)用實(shí)體認(rèn)證可證明接收方確實(shí)收到了應(yīng)用數(shù)據(jù)。 </p><p>　　3．4移動電話保護(hù) </p><p>　　移動電話生產(chǎn)商為每部移動電話分配一個(gè)全球唯一的國際移動設(shè)備號IMEI，每當(dāng)移動電話訪問移動通信網(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電話的“黑名單”上，若在則EIR就傳一個(gè)信令將該移動電話鎖起來，此時(shí)使

33、用者自己不能開鎖，就不能繼續(xù)使用這個(gè)移動電話，這個(gè)方法在很大程度上防止了非法用戶用撿來或偷來的移動電話濫用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而由丟失移動電話的合法用戶付費(fèi)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電話的IMEI，從而通過“黑名單”檢查。為防止修改移動電話的IMEI，移動電話生產(chǎn)商通常將IMEI設(shè)置在一個(gè)保護(hù)單元，即具有物理防撬功能的只讀存儲器。 </p><p><b>　　4　結(jié)束語 </b&g

34、t;</p><p>　　由于無線通信網(wǎng)絡(luò)中存在的不安全因素對網(wǎng)絡(luò)月戶和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者的經(jīng)濟(jì)利益構(gòu)成了威脅，為了保護(hù)其利益，無線電通信網(wǎng)絡(luò)必須應(yīng)用上述相關(guān)技術(shù)的安全業(yè)務(wù)來消除不安全因素給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來的威脅。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不僅深入到國防軍事、科研教育、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域，并已深入到千家萬戶的日常生活。無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越廣泛，它的安全性就越重要。本文僅從安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的不安全因