lte安全标准体系结构详述.doc

LTE安全体系结构摘要：针对3GPP提出LTE/SAE标准，研究了LTE/SAE安全体系架构。首先概述了LTE/SAE基础网络架构，介绍了LTE/SAE较之UMTS网络改善之处；其次，逐层介绍LTE/SAE网络安全体系，包含安全架构，安全步骤分析，鉴权和密钥协商过程，密钥体系，安全激活过程等；再者，指出了现阶段LTE/SAE安全体制存在部分问题并进行了分析；最终对文件阅读方面做了总结。关键词：3GPP；LTE/SAE；安全机制；密钥；鉴权TheSecurityMechanismofLTE/SAEAbstract:TheLTE/SAEsecuritymechanismarchitectureisstudiedthroughthestandardofLTE/SAEputforwardby3GPP.Firstly,thebasicnetworkstructureofLTE/SAEissummarizedandtheadvantageofLTE/SAEtoUMTSisintroduced.Secondly,thenetworksecuritymechanismofLTE/SAE,securitystructure,theanalysisofsecurityprocedure,authenticationandkeyagreement,keyhierarchy,securitymodeactivationprocedure,andsoon,isintroducedstepbystep.Andthen,someproblemsexistinginthepresentsecuritymechanismofLTE/SAEareshownandanalyzed.Atlast,somesummaryisgivenonpaperreading.Keywords:3GPP(3rdGenerationPartnershipProject);LTE/SAE(longtimeevolution/systemarchitectureevolution);SecurityMechanism;Key;Authentication1.引言1.1LTE发展背景伴随GSM等移动网络在过去二十年中广泛普及，全球语音通信业务取得了巨大成功。现在，全球移动语音用户已超出了18亿。同时，我们通信习惯也从以往点到点（PlacetoPlace）演进到人和人。个人通信迅猛发展极大地促进了个人通信设备微型化和多样化，结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务能力，大大满足了个人通信和娱乐需求。另外，尽可能利用网络来提供计算和存放能力，经过低成本宽带无线传送到终端，将有利于个人通信娱乐设备微型化和普及。GSM网络演进到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA网络以提供更多样化通信和娱乐业务，降低无线数据网络运行成本，已成为GSM移动运行商必经之路。但这也仅仅是往宽带无线技术演进一个开始。WCDMA/HSDPA和GPRS/EDGE相比，即使无线性能大大提升，不过，在IPR制肘、应对市场挑战和满足用户需求等领域，还是有很多局限。因为CDMA通信系统形成特定历史背景，3G所包含关键专利被少数企业持有，在IPR上形成了一家独大局面。专利授权费用已成为厂家承重负担。能够说，3G厂商和运行商在专利问题上四处受到制肘，业界迫切需要改变这种不利局面。面对高速发展移动通信市场巨大诱惑和大量低成本，高带宽无线技术快速普及，众多非传统移动运行商也纷纷加入了移动通信市场，并引进了新商业运行模式。比如，谷歌和互联网业务提供商（ISP）Earthlink合作，已在美国旧金山全市提供无偿无线接入服务，双方共享广告收入，并将广告收入作为其关键盈利路径，谷歌更将这种新运行模式申请了专利。另外，大量酒店、度假村、咖啡厅和饭馆等，因为本身业务猛烈竞争原因，提供无偿WiFi无线接入方法，经过因特网能够轻易查询到这类信息。最近，网络服务提供商“SKYPE”更在这些无偿无线宽带接入基础上，新增了几乎无偿语音及视频通信业务。这些新兴力量给传统移动运行商带来了前所未有挑战，加紧现有网络演进，满足用户需求，提供新型业务成为在猛烈竞争中处于不败之地唯一选择。和此同时，用户期望运行商提供任何时间任何地点不低于1Mbps无线接入速度，小于20ms低系统传输延迟，在高移动速率环境下全网无缝覆盖。而最关键一点是能被广大用户负担得起廉价终端设备和网络服务。这些要求已远远超出了现有网络能力，寻求突破性空中接口技术和网络结构看来是势在必行。LTE(长久演进)是由3GPP(第三代合作伙伴计划)定义移动宽带网络标准下一个演进目标,支持在成对频谱和非成对频谱上运行,可实现对现有和未来无线频带频谱高效利用。它还支持1.4～20MHz信