第1章 概述 1
第2章 背景 4
2.1 蜂窝系统的演变 4
2.1.1 第三代网络架构 5
2.1.2 3G架构的重要元素 6
2.1.3 3GPP系统的功能和协议 6
2.1.4 EPS 7
2.2 基本安全概念 8
2.2.1 信息安全 9
2.2.2 设计原则 9
2.2.3 通信安全特性 10
2.3 密码学的基本概念 11
2.3.1 密码函数 12
2.3.2 具有加密方法的安全系统 14
2.3.3 对称加密方法 14
2.3.4 哈希函数 15
2.3.5 公共密钥加密和PKI 16
2.3.6 密码分析 17
2.4 LTE标准化介绍 18
2.4.1 3GPP的工作流程 19
2.5 术语和规范语言的注释说明 22
2.5.1 术语 22
2.5.2 规范语言 23
第3章 GSM安全 24
3.1 GSM安全原则 24
3.2 SIM的角色 25
3.3 GSM安全机制 26
3.3.1 GSM中的用户认证 26
3.3.2 GSM加密 26
3.3.3 GPRS加密 27
3.3.4 用户身份保密 28
3.4 GSM加密算法 28
第4章 3G安全（UMTS） 31
4.1 3G安全原则 31
4.1.1 带到3G中的GSM安全元素 31
4.1.2 GSM中的安全缺陷 32
4.1.3 更高目标 33
4.2 3G安全机制 33
4.2.1 AKA协议 33
4.2.2 加密机制 37
4.2.3 完整性保护机制 39
4.2.4 标识保密机制 40
4.3 3G加密算法 41
4.3.1 KASUMI 42
4.3.2 UEA1和UIA1 42
4.3.3 SNOW3G、UEA2和UIA2 43
4.3.4 MILENAGE 45
4.3.5 哈希函数 46
4.4 GSM与3G安全互通 46
4.4.1 互通场景 46
4.4.2 SIM情形 48
4.4.3 USIM情形 48
4.4.4 GSM与3G间的切换 49
4.5 网络域安全 49
4.5.1 通用安全域框架 49
4.5.2 NDS的安全机制 52
4.5.3 NDS的应用 54
4.6 室外RNC架构 55
第5章 3G-WLAN互通 56
5.1 3G-WLAN互通原理 56
5.1.1 一般概念 56
5.1.2 EAP框架 57
5.1.3 EAP-AKA概述 60
5.2 3G-WLAN互通的安全机制 62
5.2.1 3G-WLAN互通参考模型 62
5.2.2 WLAN直接IP访问的安全机制 63
5.2.3 WLAN 3GPP IP访问的安全机制 66
5.3 3G-WLAN互通加密算法 68
第6章 EPS安全架构 70
6.1 概述与相关规范 70
6.1.1 安全标准化需要 72
6.1.2 相关非安全性规范 73
6.1.3 EPS安全规范 74
6.2 EPS的安全功能要求 75
6.2.1 对EPS的威胁 76
6.2.2 EPS安全性能 77
6.2.3 性能如何满足要求 80
6.3 EPS安全设计决策 81
6.4 基站平台安全 86
6.4.1 一般安全注意事项 86
6.4.2 平台安全细则 86
6.4.3 暴露位置及其威胁 86
6.4.4 安全要求 87
第7章 EPS的认证与密钥协商 89
7.1 识别 89
7.1.1 用户标识保密 90
7.1.2 终端标识保密 91
7.2 EPS的AKA过程 91
7.2.1 EPS AKA的目标和先决条件 92
7.2.2 从HSS向MME的EPS认证向量分配 93
7.2.3 服务网络与UE之间共享密钥的建立与相互认证 96
7.2.4 服务网络内外的认证数据分布 100
7.3 密钥层次 101
7.3.1 密钥派生 102
7.3.2 层次中密钥的用途 104
7.3.3 密钥分离 105
7.3.4 密钥更新 106
7.4 安全文本 106
7.4.1 EPS的安全文本 107
7.4.2 EPS NAS安全文本 107
7.4.3 UE安全性能 107
7.4.4 EPS AS安全文本 108
7.4.5 本地与映射文本 108
7.4.6 当前与非当前文本 108
7.4.7 密钥识别 108
7.4.8 EPS安全文本的存储 109
7.4.9 EPS安全文本的转移 109
第8章 EPS对信令与用户数据的保护 110
8.1 安全算法协商 110
8.1.1 移动性管理实体 111
8.1.2 基站 111
8.2 NAS信令保护 112
8.2.1 NAS安全模式命令过程 112
8.2.2 NAS信令保护规则 113
8.3 AS信令和用户数据保护 114
8.3.1 AS安全模式命令过程 114
8.3.2 RRC信令和用户平面保护 114
8.3.3 RRC连接重建 116
8.4 网络接口的安全性 117
8.4.1 NDS在EPS中的应用 117
8.4.2 基站网络接口安全 117
8.5 基站的证书注册 118
8.5.1 注册情景 119
8.5.2 注册原则 119
8.5.3 注册架构 122
8.5.4 CMPv2和证书配置文件 123
8.5.5 CMPv2传输 124
8.5.6 注册过程实例 124
8.6 紧急呼叫处理 125
8.6.1 使用NAS和AS安全文本的紧急呼叫 127
8.6.2 无NAS和AS安全文本的紧急呼叫 127
8.6.3 认证失败时紧急呼叫的持续 128
第9章 LTE内的状态转换和移动性安全 129
9.1 注册状态来回转换 129
9.1.1 注册 129
9.1.2 注销 130
9.2 空闲与连接状态转换 131
9.2.1 连接初始化 131
9.2.2 重回空闲状态 132
9.3 空闲状态移动性 132
9.4 切换 134
9.4.1 切换密钥管理需求背景 134
9.4.2 后向切换密钥机制 136
9.4.3 切换中的LTE密钥处理 138
9.4.4 多目标小区准备 140
9.5 密钥快速变化 141
9.5.1 KeNBB重加密 141
9.5.2 KeNB重更新 142
9.5.3 NAS密钥重加密 142
9.6 周期性的本地认证过程 142
9.7 安全过程的并行运行 143
第10章 EPS加密算法 146
10.1 零算法 146
10.2 加密算法 147
10.3 完整性算法 150
10.4 密钥派生算法 151
第11章 EPS和其他系统之间互通的安全性 152
11.1 与GSM和3G网络互通 152
11.1.1 UTRAN或GERAN的路由区域更新过程 154
11.1.2 EPS跟踪区域更新过程 156
11.1.3 从EPS到3G或GSM切换 158
11.1.4 从3G或GSM到EPS切换 159
11.2 与非3GPP网络互通 161
11.2.1 与非3GPP网络互通原理 161
11.2.2 可信接入的AKA协议 168
11.2.3 不可信接入的AKA协议 171
11.2.4 移动IP信令的安全性 174
11.2.5 3GPP与非3GPP接入网络之间的移动性 178
第12章 VoLTE安全 181
12.1 提供VoLTE的方法 181
12.1.1 IMS LTE 181
12.1.2 CSFB 183
12.1.3 SRVCC 184
12.2 VoLTE安全机制 185
12.2.1 IMS LTE安全 185
12.2.2 CSFB安全 192
12.2.3 SRVCC安全 193
12.3 富媒体通信套件和VoLTE 194
第13章 家庭基站部署的安全性 197
13.1 安全架构、威胁和需求 197
13.1.1 场景 197
13.1.2 威胁和风险 200
13.1.3 要求 202
13.1.4 安全架构 203
13.2 安全性能 204
13.2.1 认证 204
13.2.2 本地安全 205
13.2.3 通信安全 206
13.2.4 位置验证和时间同步 206
13.3 家庭基站内部的安全过程 207
13.3.1 安全启动和设备完整性检查 207
13.3.2 主托方模块删除 207
13.3.3 回程链路丢失 207
13.3.4 安全的时间基准 208
13.3.5 内部暂态数据处理 208
13.4 家庭基站和安全网关之间的安全过程 209
13.4.1 设备完整性验证 209
13.4.2 设备认证 209
13.4.3 IKEv2和证书分析 212
13.4.4 证书处理 214
13.4.5 组合设备主托方认证 215
13.4.6 授权和访问控制 217
13.4.7 IPSec隧道建立 219
13.4.8 HeNB标识和CSG访问验证 219
13.4.9 时间同步 221
13.5 家庭基站管理安全 222
13.5.1 管理架构 222
13.5.2 制造过程中的管理和部署 225
13.5.3 运营商具体部署准备 226
13.5.4 HeNB制造商与运营商之间的关系 227
13.5.5 运营商网络中的安全管理 227
13.5.6 管理流量保护 228
13.5.7 软件（SW）下载 230
13.5.8 位置验证 231
13.6 封闭用户组和紧急呼叫处理 234
13.6.1 对HeNB的UE访问控制 234
13.6.2 紧急呼叫 235
13.7 用户移动性支持 235
13.7.1 移动场景 235
13.7.2 HeNB之间的直接接口 237
第14章 中继节点安全 240
14.1 中继节点架构概述 240
14.1.1 基本中继节点架构 240
14.1.2 中继节点的启动阶段 241
14.2 安全解决方案 242
14.2.1 安全概念 243
14.2.2 安全过程 246
14.2.3 Un接口的安全 247
14.2.4 USIM及安全信道方面 248
14.2.5 注册过程 248
14.2.6 订阅和证书处理 249
第15章 机器类型通信的安全性 250
15.1 MTC应用层安全性 251
15.1.1 MTC安全框架 251
15.1.2 安全（Kmr）引导选项 254
15.1.3 连接（Kmc）和应用级安全关联（Kma）建立的过程 256
15.2 3GPP网络级MTC的安全性 257
15.2.1 用于MTC的3GPP系统改进 257
15.2.2 用于MTC与3GPP系统改进相关的安全性 258
15.3 证书管理层的MTC安全性 260
15.3.1 设备中的可信平台 261
15.3.2 嵌入式UICC 262
15.3.3 证书远程管理 262
第16章 未来的挑战 264
16.1 近期展望 264
16.1.1 中继节点架构的安全性 264
16.1.2 3GPP网络和固定宽带网络的互通安全性 264
16.1.3 VoLTE安全 265
16.1.4 机器类型通信安全 265
16.1.5 家庭基站的安全 266
16.1.6 新加密算法 267
16.1.7 公共警报系统 267
16.1.8 邻近服务 268
16.2 远期展望 268
参考文献 271
