第三代移动通信系统中认证和密钥协商协议的应用研究

论文题目: 第三代移动通信系统中认证和密钥协商协议的应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机系统结构

作者: 刘锋

导师: 廖晓峰

关键词: 第三代移动通信系统,认证与密钥协商,混沌映射,函数

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 第三代移动通信系统(3G)是一个在全球范围内覆盖与使用的网络系统,它向用户提供高质量多媒体通信,不仅支持传统的话音与数据业务,还支持交互式业务与分布式业务,如多媒体业务、电子商务等,这种全新的业务环境对网络系统的安全性提出了更高的要求。 本文主要研究的是第三代移动通信系统的认证与密钥协商机制:包括协议、算法、实现体制等。首先介绍了3G系统的安全体系结构、安全特性、安全目标,并详细阐述了网络接入安全机制。然后给出了AKA协议过程及协议的实现方法。接着介绍了AKA中所涉及到的安全算法,并提出了一种新的设计方法,同时进行了相关的测试。最后给出了本文的结论以及下一步的工作重点。 本文所做的主要工作表现在以下三个方面: (1) ASN.1(抽象语法标记)是一种用来描述结构化信息的标记语言。作为一个国际标准,它被用来对数据类型和数据的值进行标准化定义。在3GPP的层3(应用层)消息体系(包括安全协议)中,也使用ASN.1来描述层3消息。本文采用ASN.1来描述相关的安全协议,通过VC++来实现相关的安全算法和ASN.1的编解码器。文中所提到的协议描述及实现方法,可广泛应用于通信协议的研究及测试。 (2) 混沌序列具有良好的伪随机性、轨道的不可预测性、对初值的敏感性等一系列特性,适合构造Hash函数。本文提出了一种基于Logistic映射的Hash函数设计。实验结果表明该函数具有很好的初值敏感性、混乱和散布特性。 (3) 由于3G系统AKA协议相关算法无需标准化,因此可自主开发相应算法,以增加运营商或开发商的选择。本文提出了一套以上述Hash函数为内核算法的AKA算法设计方案。方法简单易行,具有较高的实用价值。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1．1 课题的背景、目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 3G的安全指导原则

1．4 本文的主要研究内容

1．4．1 总体目标

1．4．2 主要内容

1．5 章节安排

1．6 本章小结

2 第三代移动通信系统的安全体系结构

2．1 2G系统的安全缺陷

2．2 3G系统新业务特征及安全特性

2．3 3G系统的安全目标

2．4 3G系统的安全威胁

2．5 3G系统安全体系结构

2．5．1 网络接入安全

2．5．2 网络域安全

2．5．3 用户域安全

2．5．4 应用程序域安全

2．5．5 安全的可见度与可配置性

2．6 网络接入安全机制

2．6．1 移动用户身份鉴别

2．6．2 认证与密钥协商

2．6．3 接入链路数据保护

2．7 本章小结

3 第三代移动通讯系统的认证与密钥协商机制

3．1 AKA协议过程

3．1．1 AKA协议概述

3．1．2 HE到 SN的认证向量分发

3．1．3 认证与密钥协商

3．1．4 同步失败时的认证

3．1．5 认证失败报告

3．2 AKA协议安全性分析

3．3 AKA协议的实现

3．3．1 概述

3．3．2 协议的ASN．1描述

3．3．3 ASN．1协议描述编解码器的C++实现

3．4 本章小结

4 AKA中安全算法介绍

4．1 AKA协议的算法需求

4．2 3GPP的两种设计

4．2．1 基于SHA内核的设计

4．2．2 基于AES内核的算法设计范例

4．2．3 分析和比较

4．3 本章小结

5 基于混沌映射的 AKA安全算法设计

5．1 混沌理论基础

5．1．1 混沌的起源与应用前景

5．1．2 混沌的定义

5．1．3 混沌运动的特征

5．1．4 混沌系统与单向散列函数

5．2 单向散列函数

5．3 基于 Logistic映射的Hash函数的设计

5．3．1 算法描述

5．3．2 新的AKA算法设计

5．3．3 仿真结果

5．4 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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相关论文

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