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目录1

第1部分 UMTS安全结构1

第1章 安全性和UMTS导论1

1-1 通信安全2

1-1-1 一般安全原则2

1-1-2 GSM安全4

1-2 3G背景9

1-3 第三代合作工程（3GPP）9

1-4 3GPP网络体系结构15

1-4-1 体系结构中的元素16

1-4-2 3GPP系统中的协议17

1-5 WCDMA无线技术19

1-5-1 CDMA：例子20

1-5-2 WCDMA的几个基础知识21

1-5-3 切换22

1-5-4 功率控制24

第2章 UMTS R99中的安全特性27

2-1 UMTS的接入安全28

2-1-1 相互认证28

2-1-2 临时身份40

2-1-3 UTRAN加密41

2-1-4 RRC信令的完整性保护49

2-1-5 UTRAN安全机制的建立53

2-1-6 CS和PS域的接入安全总结56

2-2 与GSM的互联58

2-2-1 互联情况58

2-2-2 SIM应用实例59

2-2-3 USIM应用实例60

2-2-4 从一个系统到另一个系统的切换60

2-3-1 密码指示器61

2-3 R1999版本中附加的安全特性61

2-3-2 UE的识别62

2-3-3 位置服务的安全性62

2-3-4 用户和USIM之间的认证62

2-3-5 USIM应用工具包中的安全性62

2-3-6 移动执行环境（MExE）62

2-3-7 合法的监听63

第3章 R4和R5中的安全特性65

3-1 网络域安全66

3-1-1 MAPsec67

3-1-2 IPsec73

3-1-3 UMTS中基于IPsec的各种机制76

3-1-4 防火墙的角色77

3-2 IP多媒体核心网子系统（IMS）安全78

3-2-1 会话初始化协议（SIP）的基础78

3-2-2 IP多媒体核心网子系统（IMS）结构80

3-2-3 安全接入IMS的结构81

3-2-4 IMS安全接入的原则83

3-2-5 HTTP摘要AKA的使用85

3-2-6 安全模式安装89

3-2-7 ESP的完整性保护90

3-2-8 错误事件处理93

3-3 必要安全系统94

3-3-1 较高层的安全系统94

3-3-2 链路层安全系统95

第2部分 加密算法99

第4章 关于加密技术99

4-1 密码学100

4-1-1 密码系统100

4-1-2 安全性和脆弱性101

4-1-3 密码学发展成公用科学102

4-1-4 公用密码的发展成果103

4-2 加密算法的要求和分析104

4-2-1 块密码105

4-2-2 流密码109

4-2-3 信息认证码110

第5章 3GPP算法规范原理115

第6章 保密性和完整性算法119

6-1 保密性算法的要求120

6-1-1 功能要求120

6-1-2 算法操作121

6-1-3 算法接口121

6-2-1 概述123

6-2 完整性算法的要求123

6-2-2 接口124

6-3 设计工作组125

6-4 设计开始125

6-4-1 SAGE对SA3的贡献126

6-4-2 MISTY1的相关模式126

6-4-3 特殊安全标准127

6-5 设计过程128

6-5-1 工作小组128

6-5-2 设计文档128

6-5-3 评估结论129

6-6-1 f8流加密模式130

6-6 保密性算法130

6-6-2 f8算法的描述131

6-6-3 安全性132

6-7 UMTS保密性算法的扩展133

6-7-1 背景133

6-7-2 变量列表134

6-7-3 核心函数KGCORE134

6-7-4 GSM的加密算法A5/3136

6-7-5 ECSD的加密算法A5/3137

6-7-6 GPRS的加密算法GEA3139

6-7-7 3GPP保密性算法f8的规范140

6-7-8 保密算法总结141

6-8 完整性算法142

6-8-1 f9MAC模式142

6-8-2 描述143

6-8-3 安全性143

6-9 实现145

6-10 IPR问题和可输出性146

6-10-1 IPR问题146

6-10-2 可输出性146

第7章 内核算法KASUMI149

7-1 绪论150

7-2 MISTY块加密算法151

7-2-1 MISTY1的设计原理151

7-2-2 MISTY的安全性154

7-3 MISTY1和KASUMI之间的变化155

7-3-1 数据加密部分的变化155

7-3-2 密钥安排部分的变化156

7-4 KASUMI的描述156

7-4-1 总体结构156

7-4-2 KASUMI加密函数158

7-4-3 密钥安排164

7-5 工作组对KASUMI的数学分析165

7-5-1 组件属性165

7-5-2 差分密码分析168

7-5-3 截短差分171

7-5-4 线性密码分析171

7-5-5 高阶差分攻击171

7-6 KASUMI的公共研究171

7-7 实现问题172

7-7-1 并行操作172

7-7-2 实际的攻击173

第8章 认证和密钥生成算法175

8-2 要求176

8-2-1 认证规范176

8-1 设计工作组176

8-2-2 UMTS认证对函数的要求179

8-2-3 通用要求182

8-2-4 由SA3提出的附加要求182

8-3 设计过程183

8-3-1 工作计划183

8-3-2 SAGE对于UMTS安全结构体系的贡献184

8-3-4 算符变量算法配置域185

8-3-3 加密技术的要求185

8-3-5 加密内核的标准186

8-4 模式描述187

8-4-1 算法框架187

8-4-2 符号188

8-4-3 模式规范188

8-5 MILENAGE的体系结构190

8-5-1 OP的使用190

8-5-4 内核操作的数目191

8-5-5 操作模式191

8-5-2 旋转和偏移常量191

8-5-3 针对相邻信道攻击的保护措施191

8-6 内核算法192

8-6-1 块密码与哈希函数的比较192

8-6-2 MILENAGE的内核193

8-7 用户选项193

8-7-1 算符变量参数194

8-7-2 内核算法194

8-8 与A3/A8的转换和兼容195

8-8-1 转换规则195

8-7-4 RES的长度195

8-7-3 旋转和偏移参数195

8-8-2 GSM-MILENAGE196

8-9 MILENAGE的安全性分析198

8-9-1 假设和安全性要求198

8-9-2 操作环境199

8-9-3 f2-f5＊结构的牢固性199

8-9-4 f1-f1＊结构的牢固性以及与其他模式的密码分离201

8-9-5 研究264次质询的伪造或区分性攻击203

8-9-6 结论205

附录A 参数、数据集与函数注释209

附录B 缩略语215

参考文献225