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GSM MS開機附著信令流程的詳細(xì)研究

2014-08-30 20:21張揚揚
無線互聯(lián)科技 2014年8期
關(guān)鍵詞:鑒權(quán)加密

張揚揚

摘 要:MS開機附著過程是GSM技術(shù)的重要內(nèi)容,是相互通信的必備環(huán)節(jié)。文章分析了MS開機到附著成功的流程,具體包括RR連接建立流程及用戶附著流程涉及的鑒權(quán)、加密、IMSI附著及位置更新過程。同時,簡要分析了附著過程的一些異常情況及處理。

關(guān)鍵詞:開機附著;鑒權(quán);加密;位置更新

GSM技術(shù)目前仍為通信行業(yè)的主流技術(shù)之一。其中,MS開機附著過程作為相互通信的首要環(huán)節(jié),其重要性和必要性是不言而喻的。本文就MS開機到附著的信令流程展開詳細(xì)分析。

1 流程概述

MS開機首先進行接入層的信令交互,建立RR連接;然后進行鑒權(quán)、加密過程;之后,如果MS開機后處于關(guān)機前同一位置則進行IMSI附著,如圖所示;否則啟動位置更新流程。

2 RR連接建立流程

2.1 流程解析

首先MS將在隨機接入信道(RACH)向BSS發(fā)送信道請求消息,申請一個專用信道(SDCCH),BSC為其分配相應(yīng)的信道成功后,在接入允許信道(AGCH)中通過立即分配消息通知MS,隨后MS將在為其分配的SDCCH上發(fā)送一個層三消息—CM業(yè)務(wù)請求消息,這里的消息類型為IMSI附著的位置更新。該消息被BSS透明的傳送至MSC,MSC收到消息后通知VLR處理此次MS的接入業(yè)務(wù)請求。

2.2 層三消息包含的信令參數(shù)

層三消息是無線接口中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層,這個業(yè)務(wù)請求中包含以下信息:(1)CM Service Type:請求的服務(wù)類型(2)Ciphering Key Sequence Number:加密密鑰序列號(3)Mobile Station Classmark:移動手機類型,包含加密算法等信息(4)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò),位置區(qū)和小區(qū)的識別消息。

3 鑒權(quán)、加密流程

3.1 鑒權(quán)、加密過程解析

收到業(yè)務(wù)接入請求后,VLR首先查看數(shù)據(jù)庫中該MS是否有鑒權(quán)三參組,三參組分別是rand(隨機數(shù))、sres(符號響應(yīng))、kc(密鑰)。如果有,將直接向MSC下發(fā)鑒權(quán)命令,否則,向相應(yīng)的HLR/AUC請求鑒權(quán)參數(shù),得到三參組,再向MSC下發(fā)鑒權(quán)命令。MSC收到鑒權(quán)命令后,通過BSS向MS下發(fā)鑒權(quán)請求,在該命令中含有鑒權(quán)參數(shù),MS收到鑒權(quán)請求后,利用SIM卡中的Ki(IMSI)和鑒權(quán)算法,得出鑒權(quán)結(jié)果,通過鑒權(quán)響應(yīng)消息送達MSC/VLR,由VLR核對MS上報的鑒權(quán)結(jié)果和從HLR取得的鑒權(quán)參數(shù)中的結(jié)果,如果二者不一致,拒絕此次接入請求;如果一致則鑒權(quán)通過。鑒權(quán)通過后,MSC/VLR將向MS下發(fā)加密命令,該命令內(nèi)含加密模式,MS收到此命令并完成加密后,回送加密完成消息,之后的消息將加密后才在空中接口傳送。

3.2 鑒權(quán)、加密相關(guān)參數(shù)

SIM卡中有四個與鑒權(quán)和加密相關(guān)的數(shù)據(jù):鑒權(quán)算法A3、加密序列算法A8、加密算法A5和移動用戶個人鑒權(quán)鍵Ki,在加密命令中,指出了MS支持的A5算法類型。手機收到網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的rand,進行如下運算:KI(IMSI)+rand+A3--->sres,KI(IMSI)+rand+A8--->kc,手機再對加密前的消息M以A5算法進行加密運算,得出加密后的消息M:M+kc+A5---> M。

4 IMSI附著、位置更新流程

MS開機后如果處于關(guān)機前同一位置,流程中位置更新請求消息類型為在VLR中發(fā)生IMSI附著,如果處于關(guān)機前不同位置,則請求消息類型為普通位置更新。

4.1 IMSI附著流程

(1)MSC收到MS發(fā)來位置更新消息為IMSI可及。(2)MSC將IMSI可及信息再發(fā)送給VLR,VLR將IMSI不可及標(biāo)記更新為IMSI可及。(3)VLR反饋MSC可及信息信號。(4)MSC再將反饋信號發(fā)給MS。

4.2 位置更新流程及參數(shù)

MS開機后處于關(guān)機前不同位置時,MSC收到MS發(fā)來的位置更新消息為普通位置更新,跨MSC的位置更新流程如圖。

位置更新的同時HLR向VLR下載用戶數(shù)據(jù),包括CAMEL用戶數(shù)據(jù),GPRS用戶數(shù)據(jù),ODB數(shù)據(jù),補充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

5 異常情況分析

(1)RR連接建立時失敗,對于無線側(cè),盡量減少SDCCH擁塞。(2)非法用戶在鑒權(quán)時失敗,原因為SIM卡內(nèi)的KI值與HLR開戶的KI值不一致。(3)位置更新不成功的用戶,不能成功附著。導(dǎo)致位置更新失敗的原因很多,必要時啟動信令消息跟蹤,查找失敗原因,解決存在的問題。

6 結(jié)束語

開機附著流程作為正常通信的首要環(huán)節(jié),起著十分重要的作用。在提高無線網(wǎng)絡(luò)利用率的基礎(chǔ)上,保證局?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性,從網(wǎng)絡(luò)保障方面減少異常情況的發(fā)生,提高開機附著成功率。

[參考文獻]

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