3G的AKA協議中F1至F5的UE端的實現

論文字數:7889,頁數:28

摘  要
隨著移動通信系統的不斷發展，第三代移動通信系統（3G）成為當前通信領域研究開發的熱點。在3G系統中，許多新型的數據業務將開放。在業務增多的同時，系統安全問題將變得更加重要。
AKA協議就是3G系統中用來實現用戶終端與認證服務器端的雙向認證及密鑰分配機制的一個安全協議。3GPP為3G通信系統定義了12種鑒權算法：f0-f9，f1*和f5*。AKA利用了其中的f0-f5*算法。本次設計為其中的f1-f5算法在系統用戶終端（user's equipment,UE端）的實現。設計采用AES作為內核加密算法，即Rijndael算法。因此，本次設計從AES入手，通過對AES的具體分析和代碼實現，然后利用對AES的調用，實現f1-f5的功能。
AKA協議中的用戶終端一般指智能卡，在3G系統中，也就是第三代手機卡。由于智能卡設備不像計算機系統那樣充夠足的資源，一般都采用8位系統。因此在設計內核算法的時候，考慮到程序在實現上花費的時間資源和硬件資源問題，采用8位的AES實現算法，而不是32位。另外，由于此次設計采用AES為核心算法，因此還對AES相關數學基礎知識，實現原理做了詳細的分析和了解。

關鍵詞：AKA ；f1-f5 ；Rijndael
the UE Implement of F1 to F5 for 3G AKA Protocol
Abstract
Along with mobile communication system unceasing development, the third generation mobile communication system(3G) becomes the hot spot in the current mobile communication domain. In the 3G system, many new data services will open.  Increases which while the service, the system safety question will become more and more important.
The AKA protocol is a security protocol in the 3G system. It including seven algorithm: f1-f5, f1* and f5*. This design only involves f1-f5 on the user's equipment (UE) implement. This design is based on the AES encryption algorithm. So, in this article, contains two sides:f1-f5 and AES.
Because we design for the user's equipment terminal, it involves a question about whether the system hardware resources sufficient. So, this design uses 8 bit AES encryption algorithm.

Key words: AKA ; f1-f5 ; Rijndael

目  錄

1 引言 1
1.1 課題背景 1
1.2 國內外研究現狀 1
1.3 本課題研究的意義 1
1.4 本課題的研究方法 1
2 AES算法原理和C語言代碼設計實現 2
2.1 分組密碼設計準則 2
2.2 Rijndael算法綜述 2
2.3 Rijndael加密步驟及C語言代碼實現 4
2.3.1 SubBytes 4
2.3.2 ShiftRows 5
2.3.3 MixColumns 7
2.3.4 AddRoundKey 10
2.3.5 加密過程主函數 14
3 f1-f5算法介紹及C語言代碼設計實現 14
3.1 f1-f5介紹 14
3.2 f1-f5的C語言代碼實現 16
4 代碼測試和案例 19
結    論 21
參考文獻 22
致    謝 23
聲    明 24