2G与3G移动网络接入的安全性分析

权矢量对用户鉴权时，先通过前述算法计算出GSM鉴权三元组，然后将RAND发送到USIM，USIM通过3G鉴权算法得到与鉴权矢量中相同的XRES、CK和IK，计算出2G的SRES和Kc，再将SRES发回到VLR/SGSN进行比较后，将Kc用作空中数据的加密。如果控制接入的是2G VLR/SGSN，则VLR/SGSN取出一个存储的GSM鉴权三元组，将其中的RAND发送到用户，USIM通过3G鉴权算法得到XRES、CK和IK，再同样计算出2G的SRES和Kc，在对SRES进行比较后，密钥Kc协商成功。

　　3.2　GSM SIM漫游用户的鉴权

　　GSM SIM漫游用户的鉴权流程如图5所示。

图5　GSM SIM漫游用户的鉴权流程

　　由于GSM SIM用户只支持GSM系统安全特性，所以鉴权过程必然是GSM系统的。具体步骤如下：

　　a）当VLR/SGSN向用户归属2G HLR/AuC请求鉴权数据时，HLR/AuC生成一组GSM鉴权三元组。

　　b）HLR/AuC向请求鉴权数据的VLR/SGSN分发鉴权三元组，不管VLR/SGSN是2G还是3G类型的，VLR/SGSN会将这组鉴权三元组存储起来，然后取出一个鉴权三元组对用户进行鉴权。

　　c）如果用户通过UTRAN接入，控制接入的3G VLR/SGSN同2G用户之间进行GSM的鉴权过程后，在SIM卡上存储了密钥Kc。VLR/SGSN和用户终端设备同时通过Kc计算出UMTS的CK和IK，然后3G VLR/SGSN将利用CK和IK为用户提供安全保护，但由于此时用户安全特性的核心仍是GSM密钥Kc，所以用户并不具备3G的安全特性。

　　d）当用户通过2G接入网接入时，控制的VLR/SGSN（2G或3G）直接执行GSM鉴权过程，建立GSM安全上下文。

　　注意：为了支持2G鉴权和3G鉴权的兼容性，3G HLR必须支持3G鉴权5元组向2G鉴权3元组的转换功能；3G MSC必须支持3G鉴权5元组和2G鉴权3元组之间的双向转换功能。

4、移动通信安全的进一步完善

　　随着通信技术的不断发展，移动通信系统在各个行业得到广泛应用，因此对通信安全也提出了更高的要求。未来的移动通信系统安全需要进一步的加强和完善。

　　4.1　3G的安全体系结构趋于透明化

　　目前的安全体系仍然建立在假定内部网络绝对安全的前提下，但随着通信网络的不断发展，终端在不同运营商，甚至异种网络之间的漫游也成为可能，因此应增加核心网之间的安全认证机制。特别是随着移动电子商务的广泛应用，更应尽量减少或避免网络内部人员的干预性。未来的安全中心应能独立于系统设备，具有开放的接口，能独立地完成双向鉴权、端到端数据加密等安全功能，甚至对网络内部人员也是透明的。

　　4.2　考虑采用公钥密码体制

　　在未来的3G网络中要求网络更具有可扩展性，安全特性更加具有可见性、可操作性的趋势下，采用公钥密码体制，参与交换的是公开密钥，因而增加了私钥的安全性，并能同时满足数字加密和数字签名的需要，满足电子商务所要求的身份鉴别和数据的机密性、完整性、不可否认性。因此，必须尽快建设无线公钥基础设施（WPKI），建设以认证中心（CA）为核心的安全认证体系。

　　4.3　考虑新密码技术的应用

　　随着密码学的发展以及移动终端处理能力的提高，新的密码技术，如量子密码技术、椭圆曲线密码技术、生物识别技术等已在移动通信系统中获得广泛应用，加密算法和认证算法自身的抗攻击能力更强健，从而保证传输信息的机密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。

　　4.4　使用多层次、多技术的安全保护机制

　　为了保证移动通信系统的安全，不能仅依靠网络的接入和核心网内部的安全，而应该使用多层次、多技术相结合的保护机制，即在应用层、网络层、传输层和物理层上进行全方位的数据保护，并结合多种安全协议，从而保证信息的安全。

　　今后相当长一段时期内，移动通信系统都会出现2G和3G两种网络共存的局面，移动通信系统的安全也面临着后向兼容的问题。因此，如何进一步完善移动通信系统的安全，提高安全机制的效率以及对安全机制进行有效的管理，都是今后亟需解决的问题。