Ario
6.9 KiB
. ## فرایند اتصال مودم به شبکه {#فرایند-اتصال-مودم-به-شبکه}
با بررسی پشته پروتکل و نیز اتصالات مورد نیاز، در این بخش به طور مختصر فرایند اتصال مودم به شبکه و پیامهای ارسالی در کانالهای ذکر شده را بررسی میکنیم.
فرایند اتصال مودم به شبکه با ارسال یک پیام attach request از جانب مودم به نود MME آغاز میشود. این درخواست که از نوع پیامهای NAS است، شامل اطلاعاتی چون شناسه IMSI بوده و توسط eNodeB به نود MME مربوطه ارسال میشود. در ادامه MME از نود AuC و پایگاه داده HHS برای احراز هویت کاربر استفاده کرده و درصورت درستی هویت سیمکارت مودم، ضمن درخواست شناسه IMEI و تکمیل احراز هویت، با کمک S-GW و P-GW یک اتصال اولیه EPS برای او تشکیل داده و یک شناسه GUTI برای کاربر ساخته میشود تا ضمن ذخیرهسازی در HSS به مودم ارسال شده و در آینده از آن برای اتصال یه شبکه استفاده شود. در ادامه ممکن است اتصالات EPS بیشتری به طور اختصاصی برای کاربر (اینجا مودم) تشکیل شود تا اتصال آن به شبکه IP میسر شود. شکل 10-9 با جزییات بیشتر و دقیقتری پیامهای مبادله شده در این فرایند را نشان میدهد.
اما از منظر این سند، از میان مراحل انجام شده در طول فرایند اتصال مودم به شبکه، سه مرحله احراز هویت، پیکربندی امنیتی در لایه AS و پیکربندی امنیتی در لایه NAS از اهمیت بالاتری برخوردار هستند. چرا که ضمن احراز هویت دوطرفه میان مودم و شبکه LTE، روی پارامترهای امنیتی مورد نیاز برای تأمین محرمانگی و صحت داده پیامهای صفحه کنترل و کاربر هم توافق میشود.
![][image13]
شکل 10-9 پیامهای ارسالی در فرایند اتصال مودم به شبکه
-
کلیدهای رمزنگاری روی لینک هوایی
تصویر زیر سلسله مراتب تولید کلید برای لایههای مختلف پشته پروتکل لینک هوایی (اینترفیس Uu) را نشان میدهد. همانطور که مشخص است تمامی این کلیدها از کلید مستر منشعب میشوند و مودم و MME هر یک مستقلاً باید قادر به انشعاب این کلیدها از کلید مستر K باشند. شکل بعد نیز طول این کلیدها را مشخص کرده است.
![][image14]
شکل 10-10 کلیدهای رمزنگاری در لایههای مختلف از پشته پروتکل لینک هوایی
آنچنان که از تصویر فوق برمیاید، در لایه PDCF از کلید رمزنگاری UPenc، در لایه RRC از RRCenc برای رمزنگاری و RRCint برای تأمین صحت داده و در لایه NAS نیز از NASenc و NASint به ترتیب برای رمزنگاری و صحت داده استفاده میشود. کلیدهای ذکر شده در سه لایه مذکور به ترتیب برای تأمین امنیت پیامهای صفحه داده، در صفحه کنترل برای پیامهای RRC و در صفحه کنترل برای پیامهای NAS استفاده میشوند.
![][image15]
![][image16]
شکل 10-11 طول انواع کلیدها در پشته پروتکل لینک هوایی
اما از نظر الزامات امنیتی مدنظر در این سند، همانطور که گفته شد، تأمین محرمانگی و صحت داده برای اتصالات مدیریتی و ترافیک تصدیق شده ضروری است. لذا رمزنگاری و تأمین صحت داده برای پیامهای RRC و NAS باید اعمال شود، ولی برای اتصالات داده و لایه PDCF که مسئول تأمین امنیت این پیامها است، رمزنگاری پیامها اختیاری خواهد بود. همچنین تأمین صحت داده برای این پیامها مطرح نبوده و همانطور که مشاهده شد کلیدی نیز برای آن تعریف نشده است. شکل 10-12 این اتصالات را نشان میدهند.
![][image17]
شکل 10-12 تأمین محرمانگی و صحت داده برای اتصالات مدیریتی و داده
همچنین شکل بعد، روند توافق روی الگوریتمهای رمزنگاری و انشعاب کلیدهای رمزنگاری ذکر شده، در طول فرایند اتصال مودم به شبکه LTE را نشان میدهد. بیان جزئیات پیامهای رد و بدل شده خارج از تمرکز این سند است، ولی همانطور که مشخص است هیچ کلیدی روی لینک هوایی ارسال نشده و MME و مودم باید قادر به انشعاب کلیدهای مورد نیاز از کلید مستر K باشند.
![][image18]
شکل 10-13 توافق روی الگوریتمهای رمزنگاری و صحت داده و انشعاب کلیدهای رمزنگاری
برای استفاده از کلیدهای مذکور و تأمین محرمانگی و صحت داده، الگوریتمهای مورد نیاز نیز توافق میشوند. به طور کلی بر اساس استانداردهای NIST و 3GPP سه نوع الگوریتم زیر جهت تأمین محرمانگی و صحت داده در شبکههای LTE پیشنهاد شده است (عنوان الگوریتمهای رمزنگاری برای تأمین محرمانگی با عبارت EEA شروع میشود که مخفف عبارت Evolved Packet System Encryption Algorithm است. همچنین الگوریتمهای تأمین کننده صحت داده نیز با عبارت EIA شناخته میشوند که مخفف عبارت Evolved Packet System Integrity Algorithm است):
- EEA1 و EIA1 که هر دو مبتنی بر الگوریتم SNOW 3G بوده و بسیار مشابه با الگوریتم مورد استفاده در شبکههای UMTS هستند.
- EEA2 و EIA2 که مبتنی بر رمزنگاری AES هستند، به طوری که EEA2 مبتنی بر AES در مد CTR بوده و EIA2 مبتنی بر AES-CMAC است.
- EEA3 و EIA3 نیز هر دو مبتنی بر رمزنگاری چینی ZUC هستند.