gsm的安全机制

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1、GSM的安全机制卢丹070900305自动化0701摘要：本文首先介绍了GSM系统的结构组成，然后详细描述了GSM系统的三种安全机制：用户的鉴权和认证，加密机制，匿名机制。其只采用了3种算法来实现：鉴权算法A3，加密密钥产生算法A8，加密算法A5。以独立于终端的硬件设备SIM卡作为安全模块，管理用户的所有信息，A3和A8在SIM卡上实现，增强了系统的安全性，A5在终端实现。关键字：GSM，鉴权和认证，加密，匿名，A3，A5，A8算法一、GSM简介GSM全名为：GlobalSystemforMobileCommunications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种

2、起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统是基于GSM规范制定的。它包括GSM900：900MHz、GSM1800：1800MHz及GSM1900：1900MHz等几个频。除了提供基本的语音和数据通信业务外，它还提供各种增值业务和承载业务。它采用FDMA/TDMA接入方式以及扩频通信技术，从而提高了频率的复用率，同时，也增强了系统的干扰性。GSM主要采用电路交换。它主要提供鉴权和加密功能，在一定程度上

3、确保用户和网络的安全。二、GSM的系统结构GSM系统由移动站（MS）、基站子系统（BSS）、网络子系统（NSS）、介于操作人员与系统设备之间的操作与维护子系统(OSS)和各子系统之间的接口共同组成。如下图所示：１．移动终端：分为车载型，便携型和手持型３种。移动终端通过无线接口接入到GSM网网络。移动终端的一个重要组成部分是SIM卡。该卡包含用户信息，也包含鉴权和加密信息，每个移动终端都有自己的全球唯一的识别IMEI（国际移动设备标识），网络通过对IMEI的检查，可以保证移动终端的合法性。１．基站子系统：主要由基站收，发信机（BTS）和基站控制器（BSC）组成。BTS主要负责无

4、线传输，包括收发信机和天线等，在网络的固定部分和无线部分之间提供中继服务；而BSC则主要负责控制和管理，包括无线信道的分配，释放以及越区切换等。２．网络子系统：主要由移动交换中心（MSC），访问位置寄存器（VLR），归属位置寄存器（HLR），移动设备标识寄存器（EIR）和鉴权中心（AuC）组成。（１）移动交换中心：是网络的核心，提供基本交换功能，从而实现移动用户和固定用户的通信连接，并提供位置登记与更新，越区切换和漫游服务等功能。（２）访问位置寄存器：是一个动态数据库，存储进入其控制区域内的来访的移动用户的有关数据，当用户离开时，其相关的信息将被删除。（３）归属位置寄存器：是

5、系统的中央数据库，存储管辖范围内的所有移动用户的信息，包括移动用户的号码，用户类别和补充业务等静态数据，还包括移动用户漫游时的有关动态数据。（４）移动设备标志寄存器：存储移动设备的国际移动设备识别号，通过核查移动终端的IMEI来确定起合法性，以防止未经许可的移动终端设备入网。（５）鉴权中心：存储用户的鉴权和加密信息，用来保护合法用户的安全性和防止非法用户接入网络。３．操作与维护子系统：负责对全网进行监控与操作。它主要完成移动用户管理，移动设备管理等管理功能以及系统的自检、报警、故障的诊断和处理等操作维护功能。OMC是操作维护中心，它专门负责对BSC,MSC和VLR等设备的各个

6、功能单元的维护和操作。４．接口：为保证不同设备厂商生产的设备之间能够互连互通，GSM定义了一套完整的接口规范。三、GSM系统的用户鉴权和认证１．GSM系统的安全实体主要有SIM卡(用户识别模块)，GSM手机和基站，GSM网络子系统。（1）SIM卡SIM卡是一种带有微处理器的智能卡，包括ROM、EEPROM、RAM三种存储器。卡内设有专门的操作系统，以便控制外部移动设备和其他接口设备对卡上存储数据的访问。GSM采用SIM卡作为移动终端上的安全模块，在卡内存储了用户密钥Ki、国际移动用户身份号IMSI、移动用户临时身份号等秘密信息。其中用户密钥Ki和国际移动用户身份号IMSI是在

7、用户入网时，获得的全球唯一的一组数据，这组数据在用户使用期内保持不变，所以，SIM卡是GSM系统内唯一标识用户的设备。另外，在SIM卡上还存在有鉴权算法（A3）、加密密钥生成算法（A8）和PIN（个人标识号）。其中，PIN码是为了防止非法用户盗用SIM卡的一种本地安全机制，即无需GSM网络的参与。PIN码的长度可以是4—8位十进制数，并可随时更改。用户通过手机终端输入PIN码，输入的码数将与存储在EEPROM中的参数PIN码进行比较，若连续3次不一致，则SIM卡将被自锁，自锁的卡不能发送TMSI（临时移