【网络安全】网络加密原理 与 无线网络安全 链路加密

即：在节点处增加密码机和调整解调器，并配置相应密钥（对称加密原理）。
每个节点都先对接受到的信息进行解密，然后再使用下一个链路的密钥对消息加密。

所有消息在传输之前就被加密。
需要每对相邻节点之间进行设备同步， 这带来的弊端是：在信号经常不通的区域（海外/卫星网络），容易导致数据丢失。
链路加密只在通信链路上提供安全性保障，但信息在节点处以明文形式通过/存在。因此，需要保证节点的物理安全。
因为使用对称密钥，所以要定期更换，因而更换密钥后的密钥分配带来较大成本问题。

即：在节点处增加密码机和调整解调器，并配置相应密钥（对称加密原理）。
每个节点都先对接受到的信息进行解密，然后再使用下一个链路的密钥对消息加密。
与链路加密的区别是：节点加密要求，节点期间不以明文形式出现，即从解密到再加密的过程，是在安全模块中进行。
报头和路由信息以明文形式传输。

在通信链路上提供安全性；加密过程对用户是透明的；
因为报头和路由信息公开，所以无法防止攻击者分析通信业务

[同链路加密]

用户自己选定加密功能，消息加密后，在到达最终目标之前，不进行解密操作。

1> 传输过程中，始终以密文的形式存在。
2> 成本更小
3> 安全性更高
4> 目的地址不被加密
5> 会遭受流量分析攻击

对于报头（即源地址和目的地址） 采取链路加密模式
对于信息内容 采取 端对端加密模式

是基于端对端加密的优缺点，进行的进一步改良
可以抵抗流量分析

主要分为 无线蜂窝网络技术 和 无线数据网络技术 两类

截获无线电信号即可获得数据
窃听攻击 难以被检测到

DoS攻击 (爆栈式 阻塞通信线路)
难以预防，易受公共频段的干扰

Hacker向已有连接中注入数据连接或发送恶意数据和命令。

攻破 秘密性 和 完整性

通过“沿街扫描”的方式寻找开放的无限网络

无线蜂窝网络技术

存储机密信息，如用户身份信息，加密和认证算法

负责移动设备和无线网络之间的连接

管理多个基站收发信台。主要是频率分配和管理

管理多个基站控制器，提供到有线电信网络的连接

负责对SIM卡进行认证

用于保存用户登记信息和移动设备信息。IMSI：国际移动用户身份证明；ISDN：移动用户

跟踪漫游到归属位置以外的用户信息

负责整个GSM网络的管理和性能维护

A3：移动设备连接到GSM网络认证的算法 [准确来收是个杂凑函数]
A5/1或者A5/2：加密语音和数据的分组加密算法；前者主要用于西欧，后者用于其他地区
A8 用于产生对称密钥的密钥生成算法

移动用户身份标识（IMSI），相当于电子注册码
单个用户的认证密钥，长度为128bit
A3算法和A8算法
用户PIN码
PIN解锁码（PUK）当用户忘记PIN时使用

step1. 基站发送128bit的随机数（RAND)给手机
step2. 手机通过A3算法和密钥Ki 将RAND加密，生成32bit的签名回应（SRES）
step3. VLR访问位置等级库 也相应 计算 SRES。（因为VLR也知道Ki，RAND 和A3
step4. 手机将SRES发送给基站，基站转发给VLR
step5. VLR对照双方的SRES值是否相同
step6 如果相符，则连接网络；否则，连接中止。

该认证过程的优点：
密钥保持在本地，减少了传输过程中被窃取的风险
防强力攻击 128bit的随机数，3.4*1038 组合，难以猜测RAND/SRES

① 基站之间的保密性：只考虑了用户和基站之间的传输安全问题，但基站和基站之间仍然时明文传输通话密钥Kc和SRES，可被黑客窃听
② Ki易被破译：Ki长度为48b，用户截取RAND和SRES后容易破译Ki；Ki一般固定不变，复制SIM卡成为可能。
③ 单向身份认证，网络认证用户，而用户不认证网络，使得伪造基站和伪造HLR的攻击得以实现
④ 缺乏数据完整性认证
⑤ 跨区切换的过程可能泄露信息
⑥ 用户无法选择安全级别

使用防止篡改的UIM卡替代GSM的SIM卡，其余大致相同

使用64bit的对称密钥，称为A-Key。

基于A-Key的动态生成数，以降低A-Key被窃取的风险。

CAVE算法：根据用户的A-Key，手机的序列号ESN和随机数RAND，杂凑生成两个64bit杂凑值，其中杂凑值SSD-A用于认证用户身份，另杂凑值SSD-B用于通话加密。

step1 MSC生成24bit的随机数RANDU 发送给手机
step2 手机根据SSD-A、ESN、MIN和 RANDU通过CAVE生成18bit杂凑值 AUTHU
step3 MSC用同样参数和算法计算杂凑值AUTHU
step4 对比两个AUTHU，相同则继续通话，不同则中止通话

ps. 书上并没有提到缺陷

①与GSM一样，CDMA的加密算法其实是保密的
② CDMA虽然允许语音通信加密，但它并不是总提供这种服务，因为CDMA的扩频技术和随机编码技术 本身就比GSM更具有安全性保障
③CDMA已经开始逐渐采用公钥密码体制

CDMA经历的攻击很少。

CDMA认证过程主要是增添了随机编码技术，根据CAVE函数的原理，对A-Key密钥进行了保护；
增添了扩频技术，解决了带宽的相关问题，也提高了安全性防护。

使用两种机制识别用户身份，一种是临时用户身份标识TMSI，另一种是使用加密的永久用户身份标识IMSI 。
TMSI具有本地性质

沿用了GSM的认证方法，并增加了双向身份认证
(大概意思就是互发挑战码RAND吧)

没有建立公钥密码体制，难以实现签名功能
密钥产生机制和认证协议有一定的安全隐患

本文转自 https://blog.csdn.net/l961983207/article/details/127452695?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%252257d1549c1f795613499acd7e5261040f%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=57d1549c1f795613499acd7e5261040f&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduend~default-1-127452695-null-null.142^v100pc_search_result_base4&utm_term=%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%AE%89%E5%85%A8%E5%8A%A0%E5%AF%86%E4%BC%A0%E8%BE%93%E4%BD%93%E7%B3%BB&spm=1018.2226.3001.4187，如有侵权，请联系删除。