Общее описание характеристик безопасности
Сотовые системы подвижной связи нового поколения в состоянии принять всех потенциальных пользователей, если будут гарантированы безопасность связи: секретность и аутентификация. Секретность должна исключить возможность извлечения информации из каналов связи кому-либо, кроме санкционированного получателя. Проблема аутентификации заключается в том, чтобы помешать кому-либо, кроме санкционированного пользователя (отправителя), изменить канал, то есть получатель должен быть уверен, что в настоящий момент он принимает сообщение от санкционированного пользователя. Основным способом обеспечения секретности является шифрование. Относительно новая концепция - использование шифрования как способа аутентификации сообщений.
Аутентификация сообщений через шифрование осуществляется за счет включения в текст так называемого кода идентификации (то есть фиксированного или зависящего от передаваемых данных слова, которое знают отправитель и получатель или которое они могут выделить в процессе передачи). Получатель расшифровывает сообщение, путем сравнения получает удостоверение, что принимаемые данные являются именно данными санкционированного отправителя.
К системе шифрования предъявляются следующие основные требования:
1) нелинейные связи между исходным текстом и зашифрованным текстом;
2) изменение параметров шифрования во времени.
Если алгоритмы шифрования отвечают первому требованию, то, не зная ключа, исключается возможность изменить код идентификации, чтобы избежать обнаружения факта несанкционированного доступа. Второе требование исключает возможность нарушения работы системы за счет воспроизведения "обнаружителем" принятого ранее и записанного в память сообщения.
Один путь обеспечения этих требований - применение синхронных систем передачи, но при этом необходимы системы цикловой и тактовой синхронизации, что во многих случаях неприемлемо.
Второй путь - включение в информационную последовательность (каждое сообщение) временных меток так, чтобы зашифрованные данные были бы однозначно с ними связаны.
- подписать сообщение М;
- зашифровать и подписать М. В первом случае: А обеспечивает преобразование М, используя открытый ключ
С = Ев (М)
и посылает его абоненту В. В принимает С и вычисляет db (с) = db (Ев (М)) = М.
Во втором случае: А подписывает М посредством вычисления F = Da (М)
и посылает F абоненту В (эти операции может осуществлять только пользователь А, которому известен секретный ключ Da). В получает F и вычисляет
Еа (F) = Еа (Da (М)) = М.
В теперь известно, что сообщение М действительно послано пользователем А. В этом случае секретность сообщения М не гарантируется, так как все могут осуществить такую же операцию с использованием общего ключа Еа. В третьем случае: А вычисляет
F = Da (М) и С = Ев (F) = Ев (Da (М);
А посылает С к В. В получает С и вычисляет db (с) = db (Ев (F)) = Da (М); В может теперь легко получить М, вычислив Еа (Da (М)) = М.
До операции шифрования и подшей каждое сообщение М должно разделяться на блоки фиксированной длины, затем каждый блок кодируется как совокупность фиксированного числа цифр. RSA кодер оперирует такими отдельными блоками в каждом цикле кодирования. Полное описание алгоритма RSA изложено, например, в [5.1, 5.2].
Алгоритм шифрования с открытым ключом RSA обеспечивает высокую степень безопасности передачи речевых сообщений и рекомендован к использованию в цифровых системах подвижной радиосвязи нового поколения.
В стандарте GSM термин "безопасность" понимается как исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров подвижных абонентов. Определены следующие механизмы безопасности в стандарте GSM [5.4, 5.5]:
- аутентификация;
- секретность передачи данных;
- секретность абонента;
- секретность направлений соединения абонентов.
Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только по радиоканалу. Режимы секретности в стандарте GSM определяются Рекомендациями, приведенными в таблице 5.1.
Таблица 5.1
| GSM 02.09 | Аспекты секретности | Определяет характеристики безопасности, применяемые в сетях GSM. Регламентируется их применение в подвижных станциях и сетях |
| GSM 03.20 | Секретность, связанная с функциями сети | Определяет функции сети, необходимые для обеспечения характеристик безопасности, рассматриваемых в рекомендациях GSM 02.09 |
| GSM 03.21 | Алгоритмы секретности | Определяет криптографические алгоритмы в системе связи |
| GSM 02.17 | Модули подлинности абонентов (SIM) | Определяет основные характеристики модуля SIM |
