LTE学习笔记 ——UE附着身份认证、鉴权、NAS安全

AUTN：Authentication Token，鉴权令牌，MME提供给UE，UE使用它对网络进行鉴权。
RAND：一个随机数，用于生成xRES、AK、CK、IK。
XRes：expected Response，期望响应，用于网络对UE鉴权。
ASME：Access Security Management entity，接入安全管理实体。
Kasme：UE或HSS根据CK、IK推演得到。

1. Initial UE Message（eNodeB ——> MME）

（1）携带消息：Attach Request， PDN Request

• Attach Request：EMM（EPS Mobility Management）层信息。
• PDN Request：ESM（EPS Session Management）层信息。

（2）信息：

• 用户信息：S-TMSI，或IMSI ，或IMEI
• UE 网络能力：支持的加密完保算法
• TAI
• PDN Request
• RRC establishment原因

（3）EMM处理：利用用户信息判断是否需要用户身份识别。
 

2. Identity Request（MME ——> eNodeB ——> UE ）

 

3. Identity Response（UE ——> eNodeB ——> MME）

UE 将IMSI或者IMEI带给MME。至于携带IMSI还是IMEI，由Identity Request决定。
 

4. Authentication Request（MME ——> eNodeB ——> UE ）

(1) EPC准备工作：生成鉴权向量

• Authentication Data Request（MME ——> HSS）：IMSI、SN(Server Network ID)、network Type
• Authentication Data Response（HSS ——> MME）：RAND、AUTN、K-ASME、xRes

(2) 信息：RAND、AUTN（MAC、AMF、SQN xor AK）

(3) UE处理：

• UE鉴权网络：利用K、AMF、RAND、SQN生成MAC的值，与AUTN中携带的MAC值做比较，若相同，则鉴权成功；否则鉴权失败。K：存储在USIM和认证中心AuC的永久密钥。
• 生成RES：若鉴权成功，利用K、RAND生成RES，然后通过Authentication Response发送给MME。
   

5. Authentication Response（UE ——> eNodeB ——> MME）

(1) 信息：RES、ECGI、TAI
(2) MME处理：将RES与保存的XRES做比较，若相同，MME对UE鉴权成功；否则鉴权失败。

 

6. Security Request（MME ——> eNodeB ——> UE ）

(1) 安全为NAS的加密和完保。

(2) 信息：Selected NAS Security Algorithm、UE安全能力。

(3) UE处理：

• 检查UE能力和KSI（key set Indetifier是否合法），若不合法，回复Security Reject。
• 根据Selected NAS Security Algorithm，解出K_NAS-enc、K_NAS-int。
   

7. Security Response（UE ——> eNodeB ——> MME）

NAS加密完保成功。

 

8. Initial context setup Request（MME ——> eNodeB ）

(1) 携带消息：Attach Accept， Activate default EPS bearer context request。
(2) 信息：

• TAI、GUTI
• T3412、T3402 、T3423
• Activate default EPS bearer context request