安防移動通信網(wǎng)中的安全技術(shù)

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　　摘要：如今的安防通信網(wǎng)絡(luò)中存在著各種不安全因素，如無線偷聽、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)鍵詞：移動電話 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

　　1　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)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)域和組成部分。這項技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用開始于上世紀(jì)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&T公司開發(fā)設(shè)計出可以連接移動用戶和固定電話用戶的無線電話技術(shù)�；�于這項技術(shù)，AT&T公司進一步開發(fā)了一套稱為安防移動電話服務(wù)(MTS，Mobile Telephone service)的安防移動通信系統(tǒng)，它的改進型I MTS系統(tǒng)在1969年發(fā)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(biāo)志著安防移動通信進人了蜂窩移動通信時代。

　　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)容量基本可以滿足移動通信用戶的需要。

　　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。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;差錯控制技術(shù)增強了網(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)可以保護數(shù)字化用戶語音、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)指令;身份證技術(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 svste~for Mobile Communication)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。GSM網(wǎng)絡(luò)在頻分復(fù)用(FDMA)的基礎(chǔ)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)。

　　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)制定一個全球統(tǒng)一的第三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。

　　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，更完美地實現(xiàn)廣大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

　　無線電通信網(wǎng)絡(luò)中存在著各種不安全因素，如無線偷聽、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。

　　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)�，但無線接口是開放的，作案者可通過無線接口偷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。

　　2.1.1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：

　　(1)偷聽用戶數(shù)據(jù)——獲取用戶信息內(nèi)容i

　　(2)偷聽信令數(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;

　　(3)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;

　　(4)被動傳輸流分析——猜測用戶通信內(nèi)容和目的;

　　(5)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(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全因素，如線偷聽、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：

　　(1)偷聽用戶數(shù)據(jù)——獲取用戶通信內(nèi)容;

　　(2)偷聽信令數(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;

　　(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;

　　(4)被動傳輸流分析——獲取訪問信息;

　　(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。

　　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)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：

　　(1)假冒合法用戶——獲取訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的授權(quán);

　　(2)假冒服務(wù)網(wǎng)絡(luò)——訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù);

　　(3)假冒歸屬網(wǎng)絡(luò)——獲取可以假冒合法用戶身份的認(rèn)證參數(shù);

　　(4)濫用用戶職權(quán)——不付費而享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù);

　　(5)濫用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)職權(quán)——獲取非法盈利。

　　2.2.3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BSS與MSC之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：

　　(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;

　　(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;

　　(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;

　　(4)操縱可下載應(yīng)用——干擾移動終端的正常工作;

　　(5)操縱移動終端——干擾移動終端的正常工作;

　　(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。

　　2.3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(rèn)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)一個唯一的合法用戶。

　　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：

　　(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，給丟失移動電話的用戶帶來了經(jīng)濟上的損失;

　　(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)濟上的損失;

　　(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電話的黑名單上等。

　　2.4攻擊風(fēng)險類

　　安防移動通信網(wǎng)絡(luò)中的威脅還有無線偷聽、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，

　　具體描述如下：

　　(1)無線偷聽——偷聽無線信道中傳送的用戶身份號、用戶數(shù)據(jù)和信令信息;

　　(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;

　　(3)完整性侵犯——更改無線通信控制信道中傳送的信令信息;

　　(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;

　　(5)移動電話攻擊——偷竊移動電話、更改移動電話身份號和克隆移動電話。

　　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(yán)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)。

　　3.1保密性安全技術(shù)服務(wù)

　　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：

　　(1)用戶語音保密性(級別：1)的目的一保護無線信道中傳送的用戶語音，防止被他人偷聽;

　　(2)用戶身份保密性(級別：1)的目的一保護用戶的真實身份，防止被無線跟蹤;

　　(3)信令數(shù)據(jù)保密性(級別：1)的目的一保護無線信道中傳送的信令數(shù)據(jù)，防止被他人偷聽;

　　(4)用戶數(shù)據(jù)保密性(級別：2)的目的一保護無線信道中傳送的用戶數(shù)據(jù)，防止被他人偷聽;

　　(5)認(rèn)證密鑰保密性(級別：2)的目的一保護SIM和AC只存儲的認(rèn)證密鑰，防止被他人竊取或“克隆"SIM。

　　3.2認(rèn)證性安全技術(shù)業(yè)務(wù)

　　認(rèn)證性安全技術(shù)業(yè)務(wù)可分為3類，具體描述如下：

　　(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;

　　(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)進行欺騙;

　　(3)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。

　　3.3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：

　　(1)實體身份認(rèn)證——兩個應(yīng)用實體互相認(rèn)證對力的身份;

　　(2)數(shù)據(jù)源認(rèn)證——接收方應(yīng)用實體認(rèn)證數(shù)據(jù)確實來自于發(fā)送方;

　　(3)數(shù)據(jù)完整性認(rèn)證——接收方應(yīng)用實體確認(rèn)接收到的數(shù)據(jù)沒有被篡改;

　　(4)數(shù)據(jù)保密性——保護兩個應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)端到端的保密性，防止流分析;

　　(5)數(shù)據(jù)接收證明——發(fā)送方應(yīng)用實體認(rèn)證可證明接收方確實收到了應(yīng)用數(shù)據(jù)。

　　3.4移動電話保護

　　移動電話生產(chǎn)商為每部移動電話分配一個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就傳一個信令將該移動電話鎖起來，此時使用者自己不能開鎖，就不能繼續(xù)使用這個移動電話，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)置在一個保護單元，即具有物理防撬功能的只讀存儲器。

　　4　結(jié)束語

　　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)濟利益構(gòu)成了威脅，為了保護其利益，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。

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