2、移动与互联网服务中的经典认证与密钥协商方法

移动与互联网服务中的经典认证与密钥协商方法

在当今数字化时代，移动和互联网服务的安全性至关重要。认证与密钥协商（AKA）作为保障这些服务安全的关键技术，一直是研究和应用的焦点。本文将深入探讨现有的AKA方法，为探讨通用认证架构（GAA）的动机和设计奠定基础。

1. 现有移动安全解决方案

在过去的二十年里，多种不同的移动网络架构被设计和部署。其中，通用移动通信系统（UMTS）及其前身全球移动通信系统（GSM）基础设施最为广泛。下面我们将重点介绍这些基础设施的安全特性。

1.1 UMTS安全基础设施

UMTS AKA协议最初是为了确保用户接入蜂窝网络（特别是UMTS或3G网络）的安全而设计的。该协议的认证部分用于验证用户身份，而密钥协商则用于生成会话密钥，这些密钥随后用于无线网络中的流量加密以及信令消息的完整性保护。

UMTS基础设施由多个拥有UMTS网络的移动运营商组成。每个用户都有一个由其签约运营商运营的归属网络，用户拥有唯一的国际移动用户识别码（IMSI）。

UMTS安全架构具有一定的对称性，主要体现在以下五个方面：
- 密钥和认证数据生成的对称性 ：认证中心（AuC）负责存储与用户签约绑定的永久加密密钥，并计算会话密钥和认证数据。AuC通常作为归属位置寄存器（HLR）或归属用户服务器（HSS）的一部分实现。用户端的UMTS用户识别模块（USIM）存储与AuC相同的永久密钥K。AuC使用AKA算法生成包含RAND、XRES、CK、IK和AUTN的认证向量（AV）。
- UMTS整体架构的对称性 ：UMTS存在两个独立的域