Luận Văn Nghiên cứu các phương pháp bảo mật trong hệ thống gsm

MỤC LỤC
MỤC LỤC5
LỜI NÓI ĐẦU9
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ90
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT92
TÀI LIỆU THAM KHẢO97
CHƯƠNG I . TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN TẾ BÀO
1.1.Hệ thống thông tin di động tế bào. 11
1.1.1. Khái niệm11
1.1.2. Cấu trúc. 11
1.1.2.1. Cấu trúc hệ thống thoại di động trước đây. 11
1.1.2.2. Cấu trúc hệ thống thông tin di động tế bào. 11
1.1.3. Phân loại cell13
1.2. Lịch sử phát triển các hệ thống mạng di động. 14
1.2.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất ( 1G ). 14
1.2.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 ( 2G ). 15
1.2.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G16
1.2.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3G16
1.3. Hệ thống thông tin di động GSM . 16
1.3.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM . 16
1.3.2. Các thành phần chức năng trong hệ thống. 17
1.3.2.1. Trạm di động ( MS – Mobile Station ). 18
1.3.2.2. Phân hệ trạm gốc ( BSS – Base Station Subsystem ). 18
1.3.2.2.1. Khối TRAU (Transcode/Rate Adapter Unit ). 19
1.3.2.2.2. Khối BTS ( Base Tranceiver Station ). 19
1.3.2.2.3. Khối BSC (Base Station Controller). 19
1.3.2.3. Phân hệ chuyển mạch SS ( SS - Switching Subsystem ). 19
1.3.2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC20
1.3.2.3.2. Bộ ghi định vị thường trú ( HLR – Home Location Register ). 21
1.3.2.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú ( VLR – Visitor Location Register ). 22
1.3.2.3.4. Thanh ghi nhận dạng thiết bị ( EIR – Equipment Identity Register ). 22
1.3.2.3.5. Khối chứng thực thuê bao ( AuC – Authetication Center ). 22
1.3.2.4. Phân hệ khai thác và bảo duỡng. 23
1.3.2.4.1. Khai thác. 23
1.3.2.4.2. Bảo dưỡng. 23
1.4. Hệ thống thông tin di động UMTS. 24
1.4.1. Mô hình hệ thống thông tin di động UMTS. 24
1.4.2. Các thành phần chức năng trong hệ thống. 24
1.4.2.1. Trạm di động. 24
1.4.2.2. Phân hệ trạm gốc. 26
1.4.2.2.1. Cấu trúc của UTRAN27
1.4.2.3. Mạng lõi UMTS ( CN – Core Network ). 29
1.4.2.3.1. Máy chủ quản lý thuê bao HSS. 30
1.4.2.3.2. Miền chuyển mạch kênh CS. 31
1.4.2.3.3. Miền chuyển mạch gói PS. 32
CHƯƠNG II : BẢO MẬT TRONG MẠNG GSM
2.1. Mô hình bảo mật trong mạng GMS. 34
2.2. Mục đích của việc bảo mật36
2.3. Một số đặc trưng bảo mật trong GSM . 36
2.3.1. Chứng thực thuê bao. 36
2.3.1.1. Cơ chế chứng thực trong hệ thống GSM . 38
2.3.1.2 Quá trình chứng thực như sau. 38
2.3.2. Mã hóa. 39
2.3.2.1. Tạo key mã hóa Kc. 39
2.3.2.2. Mã hóa dữ liệu. 40
2.2.3. Một số đặc trưng bảo mật khác. 40
2.2.3.1. Bảo vệ nhận dạng thuê bao. 40
2.3.3.2. Card thông minh. 41
2.4. Thuật toán nhận thực. 41
2.4.1. Giới thiệu. 41
2.4.2. Thủ tục nhận thực. 42
2.4.3. Thuật toán COMP 128. 45
2.4.3.1. Mô tả thuật toán COMP 128. 45
2.4.3.2. Chức năng cơ bản của COMP 128. 46
2.4.3.2.1. Thuật toán Nén – Cấu trúc Butterfly. 47
2.4.3.2.2. Hoán vị48
2.4.3.2.3. Đầu ra của thuật toán COMP 128. 48
2.4.5. Tấn công COMP 128. 49
2.4.5.1. Narrow Pipe. 49
2.4.5.2. Phân vùng tấn công. 50
2.5. Thuật toán A5. 50
2.5.1. Giới thiệu. 50
2.5.2. Thủ tục mã hóa. 51
2.5.3. Thuật toán A5. 52
3.5.3.1. Cấu trúc thuật toán A5. 52
2.5.3.2. Mô tả thuật toán A5. 53
2.5.4. Tấn công thuật toán A5/1. 56
2.5.4.1. Hệ thống GSM Interceptor Pro. 58
2.6. Hạn chế của bảo mật trong mạng GSM . 58
2.6.1. Ưu điểm của GSM từ quan điểm UMTS. 58
2.6.2. Nhược điểm của GSM . 59
CHƯƠNG III : MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA UMTS VÀ GSM
3.1. Giới thiệu về bảo mật trong mạng UMTS. 61
3.1.1. Đặc điểm bảo mật trong mạng UMTS. 61
3.1.1.1. Bảo mật truy nhập mạng. 62
3.1.1.2. Bảo mật lĩnh vực mạng. 63
3.1.1.3. Bảo mật miền người sử dụng. 63
3.1.1.4. Bảo mật miền ứng dụng. 63
3.1.1.5. Tính định hình và tính rõ ràng của bảo mật64
3.1.2. Cấu trúc bảo mật mạng UMTS. 64
3.2. Nhận thực trong UMTS. 65
3.2.1. Cơ chế nhận thực trong mạng UMTS. 65
3.2.2. Chứng thực dữ liệu từ HE đến SN66
3.2.3. Phát sinh vecto chứng thực AV67
3.2.3. Chứng thực và khóa thỏa thuận. 68
3.2.4. Cơ chế đồng bộ lại70
3.2.5. Thông báo chứng thực thất bại từ SGSN/VLR tới HLR71
3.3. Mã hóa trong UMTS. 71
3.3.1. Giới thiệu. 71
3.3.2. Phương thức mã hóa. 72
3.3.3. Các thông số đầu vào của thuật toán. 72
3.3.3.1. COUNT – C72
3.3.3.2. Ciphering key (CK). 73
3.3.4. Thuật toán nguyên ( Integrity Algorithms ). 74
3.3.5. Các thông số đầu vào. 75
3.3.5.1. COUNT – I75
3.3.5.2. Khóa nguyên (IK). 75
3.3.5.3. Fresh. 75
3.3.6.4. Bit định hướng Direction. 76
3.4. Mối tương quan của UMTS và GSM . 76
CHƯƠNG IV : MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN A3, A8 VÀ A5
4.1. Chương trình mô phỏng thuật toán A3, A8. 77
4.2. Chương trình chạy mô phỏng thuật toán A51. 83
CHƯƠNG V : KẾT LUẬN