IP多媒体子系统(IMS)安全问题分析
文章首先回顾了3GPP提出IP多媒体子系统(IMS)系统概念的背景和宗旨,通过与传统电信网络技术的比较,分析了IMS系统中存在的诸多安全问题,接着重点阐述IMS安全体系的框架、IMS的接入安全和网络安全,并对其相应的安全措施、关键技术进行了详细论述,最后对IMS安全问题的解决做出总结。
IP多媒体子系统(IMS)是3GPP在R5规范中提出的,旨在建立一个与接入无关、基于开放的SIP/IP协议及支持多种多媒体业务类型的平台来提供丰富的业务。它将蜂窝移动通信网络技术、传统固定网络技术和互联网技术有机结合起来,为未来的基于全IP网络多媒体应用提供了一个通用的业务智能平台,也为未来网络发展过程中的网络融合提供了技术基础。IMS的诸多特点使得其一经提出就成为业界的研究热点,是业界普遍认同的解决未来网络融合的理想方案和发展方向,但对于IMS将来如何提供统一的业务平台实现全业务运营,IMS的标准化及安全等问题仍需要进一步的研究和探讨。
1. IMS存在的安全问题分析
传统的电信网络采用独立的信令网来完成呼叫的建立、路由和控制等过程,信令网的安全能够保证网络的安全。而且传输采用时分复用(TDM)的专线,用户之间采用面向连接的通道进行通信,避免了来自其他终端用户的各种窃听和攻击。
而IMS网络与互联网相连接,基于IP协议和开放的网络架构可以将语音、数据、多媒体等多种不同业务,通过采用多种不同的接入方式来共享业务平台,增加了网络的灵活性和终端之间的互通性,不同的运营商可以有效快速地开展和提供各种业务。由于IMS是建立在IP基础上,使得IMS的安全性要求比传统运营商在独立网络上运营要高的多,不管是由移动接入还是固定接入,IMS的安全问题都不容忽视。
IMS的安全威胁主要来自于几个方面:未经授权地访问敏感数据以破坏机密性;未经授权地篡改敏感数据以破坏完整性;干扰或滥用网络业务导致拒绝服务或降低系统可用性;用户或网络否认已完成的操作;未经授权地接入业务等。主要涉及到IMS的接入安全(3GPP TS33.203),包括用户和网络认证及保护IMS终端和网络间的业务;以及IMS的网络安全(3GPP TS33.210),处理属于同一运营商或不同运营商网络节点之间的业务保护。除此之外,还对用户终端设备和通用集成电路卡/IP多媒体业务身份识别模块(UICC/ISIM)安全构成威胁。
2. IMS安全体系
IMS系统安全的主要应对措施是IP安全协议(IPSec),通过IPSec提供了接入安全保护,使用IPSec来完成网络域内部的实体和网络域之间的安全保护。3GPP IMS实质上是叠加在原有核心网分组域上的网络,对PS域没有太大的依赖性,在PS域中,业务的提供需要移动设备和移动网络之间建立一个安全联盟(SA)后才能完成。对于IMS系统,多媒体用户也需要与IMS网络之间先建立一个独立的SA之后才能接入多媒体业务。
3GPP终端的核心是通用集成电路卡(UICC),它包含多个逻辑应用,主要有用户识别模块(SIM)、UMTS用户业务识别模块(USIM)和ISIM。ISIM中包含了IMS系统用户终端在系统中进行操作的一系列参数(如身份识别、用户授权和终端设置数据等),而且存储了共享密钥和相应的AKA(Authentication and Key Agreement)算法。其中,保存在UICC上的用户侧的IMS认证密钥和认证功能可以独立于PS域的认证密钥和认证功能,也可和PS使用相同的认证密钥和认证功能。IMS的安全体系如图1所示。

图1 5个不同的安全联盟用以满足IMS系统中不同的需求
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