IMS安全问题分析

    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

    图1分别用①、②、③、④、⑤来加以标识：

　　①提供终端用户和IMS网络之间的相互认证。

　　②在UE和P-CSCF之间提供一个安全链接(Link)和一个安全联盟(SA)，用以保护Gm接口，同时提供数据源认证。

　　③在网络域内为Cx接口提供安全。

　　④为不同网络之间的SIP节点提供安全，并且这个安全联盟只适用于代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)位于拜访网络(VN)时。

　　⑤为同一网络内部的SIP节点提供安全，并且这个安全联盟同样适用于P-CSCF位于归属网络(HN)时。

　　除上述接口之外，IMS中还存在其他的接口，在图1中未完整标识出来，这些接口位于安全域内或是位于不同的安全域之间。这些接口(除了Gm接口之外)的保护都受IMS网络安全保护。

　　SIP信令的保密性和完整性是以逐跳的方式提供的，它包括一个复杂的安全体系，要求每个代理对消息进行解密。SIP现在使用两种安全协议：传输层安全协议(TLS)和IPSec，TLS可以实现认证、完整性和机密性，用TLS来保证安全的请求必须使用可靠的传输层协议，如传输控制协议(TCP)或流控制传输协议(SCTP);IPSec通过在IP层对SIP消息提供安全来实现认证、完整性和机密性，它同时支持TCP和用户数据报协议(UDP)。在IMS核心网中，可通过NDS/IP来完成对网络中SIP信令的保护;而第一跳，即UE和P-CSCF间的信令保护则需要附加的测量，在3GPP TS 33.203中有具体描述。

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