鑒權加密

詞語解釋

“鑒權加密”是指在通信中，雙方通過加密技術來確認對方的身份，以及確保通信數據的安全性。鑒權加密技術在通信中的應用，主要包括以下幾個方面： 1、身份鑒別：在雙方通信過程中，通過加密技術，可以確認雙方的身份，以確保通信的安全性。 2、數據安全：在雙方通信過程中，通過加密技術，可以確保通信數據的安全性，防止非法攻擊者獲取通信數據。 3、隱私保護：通過加密技術，可以確保雙方通信數據的隱私，防止第三方獲取雙方通信數據。 4、認證機制：雙方通信過程中，通過加密技術，可以建立認證機制，以確保雙方通信的安全性。 5、安全協議：雙方通信過程中，通過加密技術，可以建立安全協議，以確保雙方通信的安全性。鑒權加密技術在現代通信中起著至關重要的作用，可以有效地保護雙方通信的安全性，確保雙方通信數據的安全性，以及確保雙方的隱私安全。

我們知道,手機在做位置更新、發(fā)起呼叫時必須首先進行鑒權和加密。通過鑒權，系統可以為合法的用戶提供服務，對不合法的用戶拒絕服務。那么鑒權和加密是如何實現的呢？我們先看下面一個用戶開機并成功進行IMSI ATTACH位置更新的信令流程：

MSC/VLR通過IU口收到手機開機的消息后,判斷該IMSI是否為新用戶(即VLR里不存在數據的，華為MSOFTX3000可以通過DEL MS命令實現刪除VLR數據)。如果是新用戶，就向HLR/AUC發(fā)起取鑒權集請求的消息（SEND_AUTHENTICATION_INFO_REQ）；作為響應，HLR/AUC給MSC/VLR回取鑒權集證實消息（SEND_AUTHENTICATION_INFO_CNF）：

我們看看取鑒權集請求消息里面有什么內容，首先，它包含有該用戶的IMSI信息，其次，還包含有VLR向HLR/AUC所請求的鑒權集的組數（5組），如下：
我們再看看HLR/AUC給MSC/VLR回的取鑒權集證實消息里面有什么東西：

我們可以看出HLR/AUC一共給VLR回了4組[font color=#000000]鑒權[/font]集，每組鑒權集包含3個參數，分別是rand（隨機數）、sres（符號響應）、kc（密鑰）。這3個參數即是我們平時常說的鑒權三參組，由此，我們判斷出該用戶是2G用戶。此處愛立信HLR/AUC只給回了4組鑒權集，正常情況下是會回5組鑒權集的（華為HLR不存在這樣的問題）；我就此事詢問過廣州愛立信HLR的現場技術人員，對方表示也不清楚原因。

MSC/VLR取到鑒權集后，會使用4組鑒權集中的1組，通過IU口向手機發(fā)出鑒權請求消息（AUTHENTICATION_REQUEST），其余3組留著供下次的鑒權使用；隨后，手機給MSC/VLR回鑒權響應消息（AUTHENTICATION_RESPONSE）：

我們來看一看鑒權請求消息里面有什么我們需要關注的東西：

可以看出VLR將第1組鑒權集里面的[font color=#000000]rand參數的值[/font]通過該消息下發(fā)給手機。
手機收到網絡下發(fā)的rand參數的值后，在SIM卡進行如下運算：
KI(IMSI) + rand + A3 ---------> sres
KI(IMSI) + rand + A8 ---------> kc
在此有必要說明，KI是制卡的時候就以特殊工藝燒進SIM卡的一個參數值，由32個十六進制的字符組成，如D17F20239EEDBE1520F64A851F3C44C9，每個字符以二進制表示的話，長度是32×4=128位。KI值并不在空中傳送；KI值必須在開戶時在HLR定進去的，華為HLR的相關命令是ADD KI；而愛立信HLR的相關命令是AGSUI。
手機用A3算法計算出sres以后，通過IU口以鑒權響應消息回給MSC/VLR。同時，手機以A8算法計算出密鑰kc。利用密鑰kc，手機再對加密之前的消息M以A5算法進行如下加密運算，得出加密后的消息M＇：
M + kc + A5 ---------> M＇
該算法是可逆的，即MSC/VLR收到IU口上加過密的消息M＇后，能以同樣的運算法則進行解密將消息還原：
M＇ + kc + A5 ---------> M
至此我們應該知道，鑒權是通過sres參數來實現的，而加密是通過kc參數來實現。下面再來看看鑒權響應消息里面的sres是什么：

響應消息里的sres的值為f7 6c 0a 8d，與第1組鑒權集里面的sres一致；所以該用戶鑒權通過，視為合法用戶。
如果鑒權響應消息里面的sres值與VLR內的sres值不一致，那么該用戶將被VLR判為鑒權失敗，屬于非法用戶；我們來看一個鑒權失敗的用戶的消息跟蹤：

該用戶就因為回的sres與VLR不一致被視為鑒權失敗，MSC/VLR直接給HLR/AUC發(fā)出鑒權失敗報告，并給IU口回鑒權拒絕消息，導致接下來的位置更新不能夠繼續(xù)進行。
出現這種情況的原因是因為SIM卡內的KI值與HLR開戶的KI不一致所致。所以一個企圖盜打的SIM卡，光燒有別人的IMSI號還不行，還必須燒入別人的KI值，而這個KI值是很難從SIM卡讀取出來的；就算知道KI，如何將其燒進SIM卡，其特殊的工藝也是一個難題。
如果鑒權成功，那么MSC/VLR將給HLR發(fā)位置更新請求消息（UPDATE_LOCATION_REQ），HLR向VLR插用戶數據，VLR回插用戶數據響應消息，HLR再回應MSC/VLR位置更新證實消息（UPDATE_LOCATION_CNF）。這一系列步驟完成之后，MSC/VLR將向手機發(fā)出身份請求消息（IDENTITY_REQUEST），該消息請求手機必須響應IMEI碼：

看手機在身份響應消息（IDENTITY_RESPONSE）回的IMEI是多少：

MSC/VLR會對該手機的IMEI碼進行檢查，如果是合法的設備，那么到此為止位置更新成功。SECURITY_MODE_COMMAND消息是MSC/VLR用來通知手機進行加密的，SECURITY_MODE_COMPLETE消息則是手機響應MSC/VLR的，標明以后的消息將加密后才在空中接口傳送
。
3G用戶的鑒權加密與2G大同小異，不同的是三參組變成了五元組，我們來看看3G用戶的取鑒權集證實消息（SEND_AUTHENTICATION_INFO_CNF）里面的鑒權集是什么：

可以看到鑒權集里面有5個參數值，它們分別是：rand（網絡質詢隨機數）、xres（用戶應答的期望值）、ck（加密密鑰）、ik（完整性密鑰）、autn（網絡身份確認標記）。3G鑒權與2G最大的不同是多了一個autn（網絡身份確認標記）值。我們前述知道，sres是網絡用來對手機進行鑒權的，而autn卻是手機用來對網絡進行鑒權。我們看到autn會在鑒權請求消息里通過IU口與rand一起下發(fā)：

手機收到autn后是如何對網絡進行鑒權的，這里不再深究。我們看看xres與2G里的sres有何不同，觀察鑒權響應消息里帶的xres值：

發(fā)現xres值由兩部分組成：一部分是4字節(jié)長的ff a0 88 6f（與sres等長）；另一部分是擴展部分（ext）：00 ad f1 8c 26 89 85 76 da 16 6f 26；兩部分在一起即構成了xres的值。相當于xres = sres + ext。
每次MSC/VLR從HLR/AUC取得5組鑒權集，只使用1組，其余4組留給以后的鑒權和加密使用。手機在做位置更新、發(fā)起呼叫時，如MSC/VLR判斷其IMSI為舊卡(即VLR里已經存在數據的)，則調用VLR中的一個五數組，不再到HLR/AUC去取新的鑒權集

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