1   引言

隨著移動通信的不斷發(fā)展，人們對移動通信中的信息安全也提出了更高的要求，從2G到3G，在安全特征與安全服務方面逐步完善。為了進一步推進3G技術，提高頻譜效率，降低時延和優(yōu)化分組數(shù)據(jù)，作為3G系統(tǒng)長期演進的LTE（long time evolution，長期演進）應運而生[1]，與此同時LTE的演進項目SAE（system architecture evolution，系統(tǒng)架構演進）也同時開展，目標是為LTE的演進開發(fā)一個支持多RAT（radio access technology，無線接入技術）的系統(tǒng)架構。在LTE/SAE中，安全包括AS（access stratum，接入層）和NAS（non-access stratum，非接入層）兩個層次。AS安全是UE（user equipment，用戶設備）與eNB（evolved node-B，演進型節(jié)點B）之間的安全，主要執(zhí)行AS信令的加密和完整性保護，UP（user plane，用戶平面）數(shù)據(jù)的機密性保護；NAS的安全是UE與MME（mobile management entity，移動管理實體）之間的安全，主要執(zhí)行NAS信令的機密性和完整性保護。本文主要以協(xié)議為基礎，重點介紹LTE/SAE的安全架構、安全機制及其終端安全流程的實現(xiàn)。

2   LTE/SAE的安全體系結構

2.1   LTE/SAE的安全架構

LTE/SAE在安全功能方面不斷得到完善、擴展和加強，參考文獻[2]提出網(wǎng)絡的安全分為網(wǎng)絡接入安全、網(wǎng)絡域安全、用戶域安全、應用域安全、安全服務的可視性和可配置性等5個域，如圖1所示。

由圖1可知，LTE/SAE的安全架構和3G的網(wǎng)絡安全架構相比，發(fā)生了一些變化。參考文獻[3]指出：首先是在ME(mobile equipment，移動設備)和SN(serve network，業(yè)務網(wǎng))之間加入了非接入層的安全，使得非接入層和接入層的安全獨立開來便于操作；然后在AN(access network，接入網(wǎng))和SN之間的通信引入安全；另外，增加了服務網(wǎng)認證，能縮減空閑模式的信令開銷。UE是由ME和USIM(universal subscriber identity module，全球用戶標識模塊)卡組成。

2.2   LTE/SAE安全流程分析

LTE/SAE的安全流程整體上可以分為以下幾大部分，如圖2所示。

用戶開機發(fā)起注冊，與網(wǎng)絡建立連接后發(fā)起AKA（authentication and key agreement，鑒權與密鑰協(xié)商）過程。網(wǎng)絡端的MME通過終端發(fā)來的IMSI（international mobile subscriber identity，全球移動用戶惟一標識）以及相關的參數(shù)發(fā)起鑒權過程，之后與終端進行密鑰協(xié)商，發(fā)起安全激活命令SMC(security mode command，安全模式過程)，其最終目的是要達到終端和網(wǎng)絡端密鑰的一致性，這樣兩者之間才能安全地通信。

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