本帖最后由 htyjump 于 2015-2-25 15:34 编辑
参与认证和密钥协商的有三个主体：UE、MME 和 HSS。UE 与 HSS 之间有共享密钥 K；在认证过程中，会产生认证向量 AV(Authentication Vector)。AV 由 RAND、XRES（Expected Response，预期响应）、KASME和 AUTN（Authentication Token，认证令牌）四个参数组成。其中 RAND 是随机数，由 HSS产生；XRES 是 MME 预期会收到的 UE 响应信息；KASME是用于计算后继通信所用密钥的基础密钥，由 K 通过密钥生成函数 f3、f4 和 KDF 生成；KSIASME是KASME的密钥标识。为了抵御重放攻击，UE 和 HSS 都各自维持一个序列号计数器 SQN。其中 HSS 维持的是SQNHSS负责为每一个生成的 AV 产生一个新的序列号 SQN。UE 维持的是SQNUE用于保存已接收 AV 中的最大 SQN 值。 EPS-AKA 的具体认证流程如图1所示。
1）UE 向 MME 发送自己的 IMSI 与 HSS 的 IDHSS标识等身份信息，请求接入； 2）MME 根据请求IDHSS，向对应的 HSS 发送认证数据请求，在请求中包括有用户的身份信息 IMSI 与本服务网的身份信息 SNID； 3）HSS 收到认证请求后，在自己的数据库中查找 IMSI 与 SNID，验证这 2 个实体的合法性。验证通过，则生成认证向量组 AV（1,…,n），并作为认证数据应答，发回给 MME。生成认证向量组 AV(1,…,n)的参数算法如图2所示。 相关参数的具体计算方法如下： MAC=f1k(SQN||RAND||AMF) XRES=f2k(RAND) KASME=KDF(f3k(RAND)，f4k(RAND)SQN+AKAMFMACKasme) AK=f5(RAND) 获得参数后，再根据以下方法计算 AUTN 与 AV： AUTN=SQN⊕AK||AMF||MAC AV=RAND||XRES||KASME||AUTN； 4）MME 收到应答后，存储 AV（1,…,n），再从中选择一个 AV(i)，提取出 RAND(i)、AUTN(i)、KASME(i)等数据，同时为 KASME(i)分配一个密钥标识KSIASME(i)。向 UE 发送用户认证请求； 5）UE 收到认证请求后，通过提取和计算 AUTN(i)中的 MAC 等信息，计算XMAC，比较 XMAC 和 MAC 是否相等，同时检验序列号 SQN 是否在正常的范围内，以此来认证所接入的网络。具体的参数计算方法如下图，如果认证通过，则计算 RES(i)与 KASME (i)，并将 RES(i)传输给 MME； 6）MME 将收到的 RES(i)与 AV(i)中的 XRES(i)进行比较，如果一致，则通过认证； 7）在双向认证都完成后，MME 与 UE 将KASME(i)作为基础密钥，根据约定的算法推演出加密密钥CK与完整性保护密钥IK，随后进行保密通信。至此，EPS-AKA认证方案结束。
结论：解密的过程并不需要知道K、CK、IK值，它们只参与认证的过程，而不参与后续过程，认证以后的传输过程都是以KASME作为根密钥，也就是说，大家只需要抓取并分析出KASME的值，就可以对后续通信过程进行解密。 LET系统采用的是分层密钥结构，在获取KASME之后即可作为根密钥为NAS（非接入层）提供数据完整性加密和数据安全性加密，同时也可根据KASME为AS（接入层）提供相应的数据完整性加密和数据安全性加密，由此可见LTE的AKA鉴权过程是解密过程中的关键点。
图.doc
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发表于 2015-2-16 11:01:42