物联网小数据传输安全研究

《物联网小数据传输安全研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、物联网小数据传输安全研究　　【摘要】物联网小数据传输存在巨大的安全威胁，因此深入研究了3GPP物联网规范中的物联网小数据传输安全解决方案，并从信令优化、加密和完整性保护、安全架构、密钥推衍等方面，重点对比分析了五个物联网小数据传输安全解决方案，为应对海量物联网终端的小数据传输安全提供了借鉴。　　【关键词】物联网小数据传输传输安全　　[Abstract]IoTsmalldatatransmissioniffacinggreatsecuritythreat，thusthepaperanalyzeditssecuritysolutionsin3GPPIoTspecification

2、，madefurtheranalysisandcomparisonbetweenfivesecuritysolutionsonsignalingoptimization，encryptionandintegrityprotection，securityarchitectureandkeyderivation，providingreferenceonsmalldatatransmissionsecurityfortheoceanofIoTterminals.　　[Keywords]IoTsmalldatatransmissiontransmissionsecurity　　1物联

3、网小数据传输安全威胁　　随着物联网的规模建设，物联网终端的数量正急剧上升，甚至超越H2H终端数量。由于物联网终端低功耗、低复杂度特性，其数据传输特点也体现为SD（SmallData，小数据）传输。海量物联网终端的小数据传输会对网络产生巨大的安全威胁，如：9　　（1）新增接入网和核心网大量信令，加重NAS（Non-Access-Stratum，非接入层）信令负载，MME（MobilityManagementEntity，移动性管理设备）面临NAS信令过载和DoS攻击威胁，如：idle态切换至connected态进行小数据传输时，需要重新发起RRC（RadioResourceCo

4、ntrol，无线资源控制）连接、NAS信令连接、承载建立等；　　（2）物联网终端idle态时，无AS安全模式，威胁RRC连接安全；　　（3）物联网终端idle态时，用户面数据无加密或完整性保护，可致隐私数据窃听、窃取、篡改、伪造等。　　当前，3GPP标准工作组在需求研究报告TR22.868、需求规范TS22.368以及技术报告TR23.888中提出了物联网小数据传输的业务需求和技术规范，并探讨了物联网小数据传输的多种解决方案。在这些解决方案的基础上，SA3工作组在TR33.868提出了物联网小数据传输多个安全解决方案。　　本文重点对其中的五个安全解决方案进行研究。这五个安全解

5、决方案主要研究物联网终端的小数据传输，重点关注终端从idle态切换至connected态时，有效减少大量接入侧和核心侧信令。　　2小数据传输安全解决方案　　2.1方案一：基于NAS信令的小数据传输　　方案一主要采用NAS信令消息直接进行小数据加密传输。　　首先，引入L3新消息NASPDU（PacketDataUnit，数据单元）。对小数据传输进行部分加密，并将加密数据封装在NASPDU中。RRC连接建立完成消息中会携带该NASPDU，并透传给MME。encryptedIE包含：NAS9PDU、承载ID等。UE新增Securityheadertype消息元素和NASPDU消息；

6、MME新增加解密功能，会校验初始L3消息是否加密/解密，并完成相应解密/加密功能。　　其次，删减AS安全模式，无需建立DRB（DataRadioBearer，数据无线承载）。MME不再派生KeNB、NCC、NH等，UE也不再派生KeNB，略过AS层的RRC完整性保护、加密保护和UP面的加密保护，直接采用NAS层加密和完整性保护。　　方案一的小数据传输流程图如图1所示。　　关键流程说明：　　步骤3：UE设置“Securityheadertype”标识为0101，表示完整性保护和部分加密；　　步骤4：NASPDU中包含：Securityheadertype、eKSI、encryp

7、teddata、SNandMAC-I。　　2.2方案二：快通道小数据传输　　方案二删除原有UE和eNodeB之间的AS安全模式，通过在UE和SGW之间建立安全通道来进行小数据传输的加密和完整性保护。　　方案二新增了UE和SGW之间的SDTSec安全协议，并新增两者之间的小数据传输密钥KSDT。UE、MME分别推衍密钥KSDT，MME将密钥KSDT传给SGW，用于UE和SGW直接的数据加密保护和完整性保护。SDTSec安全协议如图2所示。　　方案二快通道小数据传输流程图如图3所示。　　关键流程说明：9