An ninh trong các hệ thống thông tin di động - Đinh Xuân Hiệp

 III

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

o0o



AN NINH TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 3
 3
1. 4
 5
 6
 7
1.7. An ninh client thông minh 7
 7
 8

 9
 9
 13
 15

 17
 20
3.3. Mô hình an n 21

 23
 24
 25
 28
 29
 30
3.10. T 30
 30
 30
 30
 31
 33
 34

 35
  36
 36
 38
 38
 41
 42
 42

 44


 IV
 46
 48
 48

 53
5.6. An ninh MIP và IPSec 53
 55
 55


2G và 3G 57
 59
 62
 63

 64
 64
  66

 66
8.2. Mô hình WAP 66
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
 68
9.2. SSL và TLS 68
9.3. WTLS 68

 V






NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN


TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2008






 VI



 1
LỜI NÓI ĐẦU


 


à bo mt thô
o m trong thông tin di ng, m bo thông tin và d liu
c khách trong các h thng thông tin di 
 
 M và GPRS
 
 
 
 
i
 
 
 )


 


SVTH: inh Xuân Hip

Võ Quc Phi
Phm Hng V












 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN AN NINH THÔNG TIN DI ĐỘNG

, 

1.1 Tạo lập một môi trƣờng an ninh:

.

a. Nhận thực:  

. 


 





b. Toàn vẹn số liệu:  

- MAC). Thông tin này



c. Bảo mật: 



 

.
d. Trao quyền: : 



e. Cấm từ chối: 

phía


1.2 Các đe dọa an ninh:
: 
: 
a. Đóng giả: 


và 
b. Giám sát: 

c. Làm gỉa:




 3
d. Ăn cắp: 


 
 
 
 
 
1.3 Các công nghệ an ninh:
a. Công nghệ mật mã:  
ã
b. Các giải thuật và giao thức
. 



c. Mật mã hóa số liệu: 


d. Các giải thuật đối xứng: C
:



Computer

0100101
Khóa 01011100


Computer


Khóa 01011100

0100101

Hình 1.1 Minh họa cơ chế cơ sở của mật mã bằng khóa riêng duy nhất


,  
 
e. Các giải thuật không đối xứng: 
: khóa công khai và khóa

. Hai khóa
: 

  



 4







 

khai và

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f. Nhận thực: ông
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1.4 Các biện pháp an ninh khác:
a. Tƣờng lứa: 
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
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riêng cho phiên

Hình 1.2: Nhận thực bằng khóa công khai


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Hình 1.3 Thí dụ về sử dụng hai tường lửa với các cấu hình khác nhau
b. Các mạng riêng ảo, VPN
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c. Nhận thực hai nhân tố

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
d. Đo sinh học
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e. Chính sách an ninh
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1.5 An ninh giao thức vô tuyến, wap
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: . 
.
  trợ các giải thuật mật mã khác: 
(Diffi- Hellman) và ECC (Elliptic Curve Crytography)
 Định nghĩa chứng nhận khoá công khai nén:
 Hỗ trợ gói tin UDP


 6
 Tuỳ chọn làm tươi kho
 Tập các cảnh báo mở rộng

 Các bắt tay tối ưu



thông minh, 

c. Lỗ hổng WAP



           
 :

 : 


 
1.6 An ninh mức úng dụng




 

1.7 An ninh client thông minh



: 
, , .
1.8 Mô hình an ninh tổng quát của một hệ thống thông tin di động






 7
Ứng dụng người
Sử dụng
Ứng dụng nhà cung cấp
Dịch vụ
ASD

Thiết bị
Đầu cuối

USIM
UDS
Môi trường nhà
(HE)
NAS
NDS
/ 
Mạng phục vụ
(SN)
Kết cuối di động
Mạng truy nhập
NAS


Hình 1.11 Kiến trúc an ninh tổng quát của một hệ thống an ninh di động

:
 : 



 : Network Domain Security): 


 : 

 : 


 


1.9 Kết luận




 
duy

 



 

 

.


 8
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ AN NINH TRONG GSM VÀ GPRS
2.1. Mở đầu



.




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
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2.2. Công nghệ an ninh trong GSM

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2.2.1 Kiến trúc GSM
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SS(
text
Trạm Di Động
(MS)
Hệ Thống Con Trạm Gốc
(BSS)
Hệ thống con chuyển mạch
(SS)
Um ABIS
SIM
ME
VLR HLR AuC EIR
BTS
BTS
BSC

BTS
BTS
UM
Mạng báo hiêu
số 7
MSC-GMSC
PSTN,ÍDN,CSPDN
PSPDN
A
BSS
MSC

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
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
)
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TMSI (Temporary Mobile Station Identity:  
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

(MSC: Mobile
Switching Station) 

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Location Rgister: 
GMSC (Gateway MSC: (Visitor Location Register: 
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(AuC: Authentication Center) 
 phép

() 

-
(), xám (
2.2.2. Mô hình an ninh cho giao diện GSM
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
(xem hình). 

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 nhau thì
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Thông số
Mô tả

Kích thƣớc,bit
Ki

128


RAND

128
SRES

32
Kc

64
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
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
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

Nhận thực thuê bao GSM
Nhận thực
Thành công
=?
A3
A3

Ki
RAND
VLRMS
SIM
Ki
RAND
SRESSRES
HLR/AuC



 (  (hình
 (RAND, SRE
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
2.2.4. Mật mã hóa ở GSM

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2.2.5. Các đe dọa trong an ninh GMS

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()


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2.2.6. Đánh giá an ninh GSM

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19
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 
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
 (và an ninh GSM nói chung) 
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


 (A5/1 và A5/2)
                



 12


16


40


2.3 Công nghệ an ninh trong GPRS
2.3.1. Mở đầu
(GPRS) 


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2.3.2 Kiến trúc GPRS


Hình 









(TE: Terminal Equipment) (

 
 



 
PS(

 

các thông 
và nó






2.3.3 Nhận thực thuê bao GPRS
c 


2.3.4. Mật mã hóa GPRS
TE
MT
BSS
SGSN
GGSN
Internet
EIR
MSC/
VLR
SMS-GMSC
SMS-IWMSC

HLR/
AuC
SGSN


Gf
Gs
Gd
Gr
Gc
Gi
Gn
Gb
Um


 13
 GPRS 64 bit

A5  





2.3.5. nhận dạng bí mật ngƣời sử dụng

( 

2.3.6. Các đe dọa an ninh GPRS








       



2.3.7. Mô hình báo hiệu nhận thực ở thuê bao GSM và GPRS


)
 




Lưu ý rằng:
 (

 
2.3.8. TMSI

                 
(     



TMSI 


(
 
 
 


 14


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2.3.9. An ninh mạng IP

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Có hai phương pháp truy nhập:
a) Truy nhập trong suốt

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b) Truy nhập không trong suốt

I
  (Virtual network Accessb Server)        inernet hay
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2.4. KẾT LUẬN

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
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
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(GSM) 


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 (
 
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 
  



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


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
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

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4

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

 16
CHƢƠNG 3: CÔNG NGHỆ AN NINH TRONG 3G UMTS

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: 
) 
ETSI (



3.1 Kiến trúc UMTS:
UMTS R
3



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).
            : User Equipment,
: Core network). UE bao
: 
UMTS (USIM: UMTS Subcriber Identify Module)       
: Radio Network System) 

(PS) và HE (Home Environment: . 
3.1.1 Thiết bị ngƣời sử dụng
UE  , 

3.1.1.1 Các đầu cuối



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:  (
WCDMA)

card thông minh.
:
 Bàn phím ();

 
 
 
2;

 Trình bày IMEI;
 
3.1.1.2 UICC

3.1.1.3 USIM
(


USIM ch


3.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN)


 17
UTRAN: 
             
chúng.
: 


3.1.2.1 RNC: RNC (     ) 
 

(

 




3.1.2.2 Nút B




3.1.3 Mạng lõi CN
: 
.
3.1.3.1 SGSN

  

trí thuê bao:
 
 IMSI
 -TMSI)
  PDP (Packet Data Protocol: )

 
 
 
3.1.3.2 GGSN

  
: 

Số liệu thuê bao lưu trong GGSN
 IMSI
 
Số liệu vị trí lưu trong GGSN
 
              : Border
Gateway) thông qua Gp
3.1.3.3 BG
BG 

3.1.3.4 VRL


 18
)


Số liệu sau đây được lưu trong VLR
 IMSI
 MSISDN
 TMSI
LA hiện thời của thuê bao
 MSC/SGSN hiện thời là thuê bao kết nối


và VLR/MSC.
3.1.3.5 MSC
 

i CS

  

3.1.3.6 GMSC
GMSC 


3.1.3.7 Môi trƣờng nhà
: 
 
 

HLR: 



 . 


.


 

AuC: 



EIR: 





    

1.4 Các mạng ngoài


 19

                 


1.5 Các giao diện



3.1.5.1 Uu: 

3.1.5.2 Iu:  



3.2 Mô hình kiến trúc an ninh 3G UMTS
:
- Nh
- 
- 
3.2.1 Nhận thực









- 
- 
3.2.2 Bảo mật

(
)



SN
Các thuộc tính cần bảo mật là
- 
- 
- ()
- 
3.2.3 Toàn vẹn




 




 20


Thuộc tính cần được bảo vệ toàn vẹn là: 



3.3 Mô hình an ninh ở giao diện vô tuyến 3G UMTS
: 

--

3.3.1 Mạng nhận thực ngƣời sử dụng

HE. 

g
((
 
      n USIM.
 (128 bit
-128 bit) này

h công. Quá 

K
VLR/SGSN
U
S

I
M
f2
f2
Nhận thực thành côngBằng ?
RAND,AUTN
AUTN
RAND
RAND
AUTN
K
XRES
Đúng
RES


Hình 3.1: Nhận thực người sử dụng tại VLR/SGSN
3.3.2 USIM nhận thực mạng


MAC-A (Message Authentication Code- 
) -
-A. Nó so sánh
XMAC--





 21

K
VLR/SGSN
U
S
I
M
f1
f1
Nhận thực thành côngBằng ?
RAND,AUTN
AUTN
RAND
RAND
AUTN
K
MAC-A
Đúng
XMAC-A
Hình 3.2 : 


3.3.3 Mật mã hóa UTRAN



mã, (
:  mã CK (Ciphering Key)
 -C (     ),BEAER (     

DIRECTION () và LENGTH (
 



. 










Hình 3.3: 
3.3.4 Bảo vệ tòan vẹn báo hiệu RRC

(Radio Resource Connection: ) 
 ) 
-
)-I và XMAC-c tính thông
(IK:Intergrity Key), Direction -1

COUNT-C DIRECTION
BEAER LENGTH
f8
CK
KS

(
 mã

Vn bn thô