3G安全算法的研究与设计

论文摘要

第三代移动通信系统是一个在全球范围内覆盖与使用的网络系统,信息的传输既经过全开放的无线链路,也经过开放的全球有线网络。同时,在第三代移动通信系统中,除了传统的语音业务外,它还提供了多媒体业务、数据业务、以及电子商务、电子贸易、互联网服务等多种信息服务。因此,保证3G业务信息的安全性和网络资源使用的安全性已经成为3G系统迫切需要解决的问题。本文通过对3G系统安全体系结构的分析,针对3G系统面临的安全威胁,从理论和实际开发两个方面进行研究,设计了基于高级加密算法思想的内核算法,为3G系统实现数据的保密性和完整性提供了服务；通过对3GPP定义的各种安全措施及安全算法的研究,给出了3G系统中认证与密钥协商机制的设计方案,完善了系统的安全服务机制；针对设计的内核算法和3GPP的规范要求,设计了适用于内核算法的数据保密性算法f8和数据完整性算法f9框架,实现了3G系统安全性服务。本文通过安全性和随机性两个方面进行分析。在安全性方面,本文研究了现有的主要攻击方式,对内核算法的抗强力攻击能力、抗差分攻击能力和抗线性攻击能力进行了分析,满足3GPP对内核算法的线性安全性和差分安全性的要求；在随机性测试方面,通过频率测试、序列测试、扑克测试、游程测试和自相关测试等方法,对内核算法进行了随机性测试,满足3GPP对内核算法随机性的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 3G安全概述
• 2.1 移动通信系统技术
• 2.1.1 移动通信技术的发展过程
• 2.1.2 第二代移动通信系统
• 2.2 3G安全体制
• 2.2.1 3G安全体系结构
• 2.2.2 3G安全原则和安全目标
• 2.2.3 3系统面临的安全威胁
• 2.3 3GPP概念
• 2.4 本章小结
• 第三章 密码学分析与研究
• 3.1 密码学安全分析
• 3.1.1 密码体制
• 3.1.2 密码分析
• 3.2 分组密码研究
• 3.2.1 分组密码设计原则
• 3.2.2 分组密码整体结构
• 3.2.3 分组密码的工作模式
• 3.3 加密算法分析
• 3.3.1 KASUMI算法
• 3.3.2 AES加密算法分析
• 3.3.3 KASUMI算法与AES算法的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 3G算法的实现及应用
• 4.1 内核算法的设计
• 4.1.1 算法的数学基础
• 4.1.2 算法详细描述
• 4.1.3 密钥扩展的实现
• 4.2 认证与密钥分配算法的设计
• 4.2.1 认证与密钥分配过程
• 4.2.2 基于AES算法的认证与密钥协商算法设计
• 4.2.3 MAP加密算法f6和MAP完整性算法f7
• 4.3 内核算法在保密性算法f8和完整性算法f9中的应用
• 4.3.1 f8算法与f9算法的设计
• 4.3.2 内核算法在f8和f9中的应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 安全性分析及随机性测试
• 5.1 内核算法的安全性分析
• 5.1.1 抗强力攻击分析
• 5.1.2 抗差分攻击和抗线性攻击能力的分析
• 5.2 随机性测试
• 5.2.1 随机性测试方法
• 5.2.2 随机性测试结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要