【LTE知识】MME的鉴权和加密过程讲述.docxVIP

鉴权流程的目的是由HSS向MME提供EPS鉴权向量(RAND, AUTN, XRES, KASME)，并用来对用户进行鉴权。  1) MME发送Authentication Data Request消息给HSS，消息中需要包含IMSI，网络ID，如MCC + MNC和网络类型，如E-UTRAN 2) HSS收到MME的请求后，使用authentication response消息将鉴权向量发送给MME 3) MME向UE发送User Authentication Request消息，对用户进行鉴权，消息中包含RAND和AUTN这两个参数 4) UE收到MME发来的请求后，先验证AUTN是否可接受，UE首先通过对比自己计算出来的XMAC和来自网络的MAC（包含在AUTN内）以对网络进行认证，如果不一致，则UE认为这是一个非法的网络。如果一致，然后计算RES值，并通过User Authentication Response消息发送给MME。MME检查RES和XRES的是否一致，如果一致，则鉴权通过。 EPS鉴权向量由RAND、AUTN、XRES和KASME四元组组成。EPS鉴权向量由MME向HSS请求获取。EPS鉴权四元组： l RAND（Random Challenge）：RAND是网络提供给UE的不可预知的随机数，长度为16 octets。 l AUTN（Authentication Token）：AUTN的作用是提供信息给UE，使UE可以用它来对网络进行鉴权。AUTN的长度为17octets l XRES（Expected Response）：XRES是期望的UE鉴权响应参数。用于和UE产生的RES(或RES+RES_EXT)进行比较，以决定鉴权是否成功。XRES的长度为4-16 octets。 l KASME 是根据CK/IK以及ASME（MME）的PLMN ID推演得到的一个根密钥。KASME 长度32octets。 l ASME从HSS中接收顶层密钥，在E-UTRAN接入模式下，MME扮演ASME的角色。 l CK：为加密密钥，CK长度为16 octets。 l IK：完整性保护密钥，长度为16 octets。 在鉴权过程中，MME向USIM发送RAND和AUTN，USIM可以决定返回RES还是拒绝鉴权。 1. MME发起AUTH REQ消息，携带鉴权相关信息RAND和AUTN； 第一条 S1AP_DL_NAS_TRANS  2. UE收到AUTH REQ消息后回复AUTH RES（携带RES参数）。 第一条 S1AP_UL_NAS_TRANS  3. MME收到AUTH RES后，触发安全模式流程，否则返回AUTH REJ消息。 EPS的安全架构如下：  EPS安全架构中有相互独立的分层安全： MME和UE执行NAS（ Non-access stratum，非接入层）信令加密和完整性保护。 eNodeB和UE执行RRC信令加密和完整性保护，UP加密。 E-UTRAN里的密钥层次架构：  密钥的层次架构里包含以下密钥: KeNodeB, KNASint, KNASenc, KUPenc, KRRCint 和KRRCenc - KeNodeB是由UE和MME各自根据KASME计算得到的，可用于派生KRRCint、KRRCenc和KUPenc，发生切换时也可用于派生KeNodeB*。在初始连接建立时，由UE和MME分别从E-UTRAN的顶层密钥中派生出来的。KeNodeB*是由UE和源eNodeB根据目的物理小区号、下行频率、KeNodeB（或新NH）派生出来，并在切换后被UE和目的eNodeB用作新的KeNodeB。NH（Next Hop）是用于在UE和eNodeB中派生KeNodeB*。当安全上下文建立时，NH由UE和MME从KeNodeB派生出来；当发生切换时，从上一个NH派生出来。 - NAS信令的密钥: - KNASint 是用于NAS信令完整性保护的密钥,是由UE和MME各自根据双方协商的完整性算保护算法计算得到的. - KNASenc 是用于NAS信令加密的密钥,是由UE和MME各自根据双方协商的加密算法计算得到的. - 用户数据的密钥: - KUP enc是专门用于加密用户面数据的密钥，由KeNodeB派生出来，存在于UE和eNodeB中。 - RRC信令的密钥: - KRRC int是用于保护RRC信令完整性的密钥，由KeNodeB派生出来，存在于UE和eNodeB中。 - KRRC enc是用于加密RRC信令的密钥，由KeNodeB派生出来，存在于UE和eNodeB中。 4 UE收到SMC消息后： - 根据SMC消息中的Selected NAS security algorithms信元计算出