(完整版)【LTE知识】MME的鉴权和加密过程

1、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。301) MME发送Authentication Data Request消息给HSS，消息中需要包含IMSI，网络ID，女口 MCC + MNC 和网络类型，如 E-UTRAN2) HSS收到MME的请求后，使用authentication response消息将鉴权向量发送给MME3) 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

2、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禾口 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)： RA N D 是网络提供给 UE 的不可预知的 随机数，长度为 16 octets。l

3、 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 17octetsl 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-U

4、TRAN 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 dcwnii nfcMftSTtanSrpcrtp proloccllE s白 SEQUENCE泌Oxfl w 09000000,00000900c ntic ti itr

5、. - ” reject(Oj - O(VS- varusmE-UE-5iAP-iri - ogj4iror263)一 1 QOQaooQ,OQQOiooi,qiqqoioq.oooi i im3 SEQUENCEId. 0000000,40001 (KOcritic al itir nejetUO OS*3 YtueeNB UE S1M* 10： 0t&5(10) OOKOO00.01100101-SEQUENCEM - 一 OKI 1CM) - OOOa(m),OOIH1BIOcritic al(V Fejct(Q Q(T*-:vilua总 nAS-PDUr- MAS-MESSAGE- n

6、o -u 苧p rptffcti a n-MM-me 百 $ 甲匕.autre ntic-abo nReq u eracial om- aaoQ一*-kar 5Bbi(3&n：JlierSplS.6仙 r r “-亍-“nA5kwgl記甲 ntrligt naKSI3(2)*D1OaulhentK机iOn-parametvr-RAND- - (hDAAfSD7DBCEWI43QFS300OD4DCBA6EE5 11C (hF战剛籀WD阴CEESE “” 曲0102. UE收到AUTH REQ消息后回复 AUTH RES （携带RES参数） 第一条 S1AP_UL_NAS_TRANSuplink

7、NASTrarisport-pratocollEs* SEQUENCEid：qxocd) - ooooocioo.oooooooocriticality; 一- reject) ()0*a- 0x1 (1) t BEAK 0M(1)*1* eEA2: 血1(1卜一*1* 咗加0x0(0) -6EA4 (MJ) m0*eEAS： DXO(D) *IT*一 eEA6 tbiOg *0* mEA7： 0x0(0)、S-elAePSencrypli on-algorithm-128-EEA2(2 0l 0ePS-m 怕卽 itraigonthfTil28-ElA2(2) *010*010Spare.0

8、x0(0)- 一eiA2:一* 0x1(1) *1* eiA3: ” 0x0(0) - elA4：*- 0ta0(00*0* 9IA5：- CM)0 “nr eiAb: OMO(P0 *0*SIA7： 十 +-i-iiMEtSV-requestspar: 0x0(0) 一iMEISV-fequesVvaiue iMEISV-requBsted(l) -应用完整性保护和加密特性时， 要求UE和MME满足33.401的如下要求:-对于 NAS 信令加密，UE 和 MME 需支持 128-EEA0( NULL ),128-EEA1(Snow3G)禾口 128-EEA2 (AES )。-对于NAS信令

9、的完整性保护，UE和MME需支持128-EIA1 (Snow3G) 和 128-EIA2 (AES)。-(可选)UE和MME支持128-EIA0 ( NULL )。对于未经认证的紧急呼叫，未要求必须支持，即使MME和eNodeB部署了 128-EIA0(NULL )的配置也将失效。无线侧的完整性保护和加密保护功能在eNodeB配置，对eNodeB上所有小区有效。第二条 S1AP_UL_NAS_TRANSmasaulhenbcancrcode OKAC9S7F(IB(OO 卜“ 1D1CO110J1010101 ,C1111)11,00001 11 number- QkO(0 - OOODODO

10、O-SE DJENCEm:iwaoinoooooQoo.Di 1 qoi oowiicai 蹄一isnorttn ai*Q value-euTRAlCGlpLMNihty DkO3220 3 40000011 ,Oai 0001 0,0000001 0c?inp; VMQQpimi 1 (MnlOOP1111Q0W2 94 23 CO HKNQQ1 %QQ11 Qf00jQQI 0QO11.11二 SEQVENCEId： O)f43(57) - OOGOQOQOjQIQOOOl 1 cributtr ignoiafl) 01-旧血gT IAIpLMNidervtJty収0苑创3 一“ VQQQ

11、0U11,001 QQQ1 Q.QQ00001 QMC： f+ 00000000.00100011eNodeB通过Security Mode Comma nd通知UE启动完整性保护和加密过程，UE通过消息中的安全算法计算获取密钥。此时下行加密已开始。1) RRC连接建立完成后，MME生成KeNodeB和NH，并向eNodeB发 送UE的安全能力和KeNodeB。安全能力包含UE支持的加密算法和完 整性算法。2) eNodeB将完整性保护算法优先级列表和UE安全能力取交集，选取优先级最高的完整性算法。3) eNodeB将加密算法优先级列表和 UE安全能力取交集，选取优先级 最高的加密算法。4) eNodeB 根据 KeNodeB 和选取的安全算法来计算出 KUP enc，KR