Đồ Án Bảo mật hệ thống GSM

MỤC LỤC
Lời nói đầu . 03
Chương 1 Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM . 05
    1.1. Sơ lược lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động 05
    1.2. Khái quát hệ thống thông tin di động GSM 08
       1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống mạng GSM . 08
    1.3. Tóm tắt các đặc điểm quan trọng của hệ thống GSM . 10
    1.4. Hoạt động của hệ thống thông tin di động GSM 12
       1.4.1. Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống GSM 13
       1.4.2. Chức năng các khối của hệ thống GSM 14
    1.5. Quản lý mạng GSM . 19
    1.6. Hoạt động của hệ thống khi phục vụ cuộc gọi . 19
Chương 2: An toàn mạng thông tin . 21
    2.1. Khái quát chung . 21
    2.2. Khái niệm nguy cơ bảo mật . 22
    2.3. Khái niệm mục tiêu bảo mật 23
    2.4. Bảo mật truyền thông 26
    2.5. Các cơ chế hỗ trợ bảo mật 28
    2.6. Mật mã học 28
    2.7. Thám mã 33
    2.8. Các hệ thống mật mã hiện nay . 33
       2.8.1.Mật mã đối xứng . 33
             a. Mật mã khối . 34
             b. Mật mã chuỗi . 49
        2.8.2. Mật mã khoá công khai . 51
              a. Đặc điểm của mật mã khoá công khai . 52
              b. Đặc tính bảo mật của thuật toán RSA 53
              c. Thực hiện mã hoá và giải mã đối với thuật toán RSA . 54
        2.8.3. Hàm Hash bảo mật . 55
              a. Hàm Hash một chiều sử dụng khoá đối xứng 57
              b. Hàm Hash thực hiện với khoá công khai . 58
              c. Trao đổi khoá Diffie - Hellman 59
              d. Mã xác nhận bản tin MAC 60
Chương 3: Bảo mật hệ thống GSM 60
    3.1. Các thành phần bảo mật trong bảo mật hệ thống GSM . 61
3.1.1. Bảo mật trong khối Module nhận dạng thuê bao di động (SIM) 61
       3.1.2. Bảo mật trong thiết bị di động GSM 64
       3.1.3. Bảo mật trong hệ thống mạng GSM 65
    3.2. Nhận thực trong GSM 69
    3.3. Các thuật toán mật mã sử dụng trong hệ thống GSM 73
       3.3.1. Thuật toán A3 . 74
       3.3.2. Thuật toán A8 . 74
       3.3.3. Thuật toán A5 . 74
    3.4. Mật mã hoá dữ liệu trong GSM . 77
       3.4.1. Khoá mật mã Kc 77
       3.4.2. Mã hóa dữ liệu 78
    3.5. Giới thiệu thuật toán A5/1, A5/2, A5/3 79
       3.5.1. Thuật toán A5/1 . 79
       3.5.2. Thuật toán A5/2 . 82
       3.5.3. Thuật toán A5/3 . 83
    3.6. Các lỗ hổng bảo mật trong hệ thống GSM . 84
       3.6.1. Lỗ hổng trong các thuật toán A3, A8, A5 84
       3.6.2. Lỗ hổng bảo mật trong cấu trúc hệ thống GSM . 85
    3.7. Giới thiệu bảo mật GPRS và bảo mật 3G . 86
       3.7.1. Bảo mật GPRS . 88
       3.7.2. Bảo mật 3G 89
Kết luận 90
Tài liệu tham khảo 91
LỜI NÓI ĐẦU


Sự ra đời của điện thoại di động tế bào vào đầu những năm 1980 đã mở ra một viễn cảnh hết sức sáng sủa và đánh dấu một bước nhảy vọt trong thông tin liên lạc. Trong suốt hơn hai thập kỷ qua, các thế hệ điện thoại di động thứ nhất và thứ hai với rất nhiều loại hệ thống hoạt động theo nhiều nguyên tắc khác nhau đã có những đóng góp to lớn vào sự phát triển của loài người. Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thế hệ tiếp theo của thông tin di động đang được phát triển mạnh mẽ. Với sự ra đời của các thế hệ thông tin di động thế hệ thứ ba (3G), loài người ngày càng đến gần với việc biến thành hiện thực mơ ước từ ngàn đời nay của mình là tiến hành liên lạc ở bất kỳ đâu và bất kỳ lúc nào.
Ở nước ta, trong vòng mười năm trở lại đây hệ thống thông tin di động GSM đã được triển khai trên phạm vi rộng, đóng góp rất nhiều vào công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Việc nghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống thông tin di động GSM do vậy là một yêu cầu thật sự cần thiết.
Kể từ khi hệ thống di động đầu tiên ra đời, cho tới các hệ thống thông tin di động sau này, một vấn đề rất quan trọng mà bất kỳ một nhà khai thác mạng nào cũng phải quan tâm: bảo đảm an toàn tuyệt đối cho hệ thống. Bảo mật mạng nhằm mục đích bảo vệ hệ thống tránh khỏi các cuộc tấn công của các đối tượng bất hợp pháp, bảo đảm an toàn tuyệt đối cho hệ thống. Đối với hệ thống thông tin di động GSM những vấn đề nêu ở trên càng trở nên quan trọng và cấp thiết hơn.
Trên cơ sở nghiên cứu những nội dung cơ bản về hệ thống GSM, an toàn mạng thông tin, đồ án sẽ tập trung nghiên cứu những nội dung quan trọng nhất liên quan đến bảo mật trong hệ thống GSM.

Nội dung đồ án được chia làm ba chương.
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM.
Chương một sẽ trình bày một cách tổng quan về hệ thống thông tin di động GSM đã và đang được sử dụng hiện nay. Những kiến thức cơ bản nhất về hệ thống GSM, đặc biệt các khối các thành phần có liên quan chặt chẽ đến các khía cạnh bảo mật trong hệ thống GSM sẽ được đề cập một cách chi tiết.
Chương 2: An toàn mạng thông tin
Chương này tập trung nghiên cứu những vấn đề bảo mật quan trọng nhất đang được sử dụng trong các mạng hiện nay. Những thuật toán, cơ chế bảo mật sử dụng trong các hệ thống thông tin di động sẽ được tập trung nghiên cứu một cách cụ thể.
Chương 3: Bảo mật hệ thống GSM
Chương ba là chương quan trọng nhất của đồ án, những khía cạnh bảo mật trong hệ thống GSM sẽ được đề cập một cách chi tiết. Đồng thời trong chương này những nội dung quan trọng liên quan đến bảo mật mạng GSM cũng được tập trung xem xét nghiên cứu.
Sau gần ba tháng tích cực nghiên cứu, tìm tòi học hỏi của bản thân. Đặc biệt được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của thầy Mai Quốc Khánh tôi đã hoàn thành đồ án đúng kế hoạch.
Đồ án đã đạt được yêu cầu mục đích đề ra. Nhưng do thời gian và khả năng còn nhiều hạn chế chắc chắn nội dung được đề cập đến trong đồ án sẽ còn nhiều thiều sót. Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy và nhận được những đóng góp quý báu của các động chí học viên quan tâm.
Qua đây cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Mai Quốc Khánh giáo viên khoa vô tuyến điện tử đã chỉ bảo và giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới các đồng chí quản lý đơn vị đã tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành đồ án đúng kế hoạch.





baomatGSM