MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IV

LỜI NÓI ĐẦU IX

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BẢO MẬT VÔ TUYẾN 1

1.1 Các vấn đề kỹ thuật gặp phải trong truyền thông an toàn 1

1.1.1 Nhận thực 1

1.1.2 Tính tin cậy 3

1.1.3 Tính toàn vẹn 4

1.1.4 Tính khả dụng 6

1.2 Các thuật toán mã hoá 7

1.2.1 Mã hoá đối xứng 8

1.2.2 Mã hoá bất đối xứng 9

1.2.3 Hàm băm 10

1.2.4 Mã nhận thực bản tin 11

1.2.5 Chữ ký điện tử 11

1.2.6 So sánh giữa mã hoá khoá công khai và khoá bí mật 12

1.2.7 Tương lai của DES và AES 12

1.3 Quản lý khoá mật mã 13

1.3.1 Tạo khoá 14

1.3.2 Lưu trữ khoá 17

1.3.3 Phân phối khoá 17

1.3.4 Thay đổi khóa 20

1.3.5 Hủy khóa 24

1.4 Đánh giá các thiết bị mã hóa 24

Chương II 27

KIẾN TRÚC BẢO MẬT MẠNG GSM 27

2.1 Kiến trúc cơ bản của hệ thống GSM 27

2.1.1 Các thành phần hệ thống 28

2.1.2 Các phân hệ của mạng GSM 31

2.1.3 Giao diện vô tuyến Um 32

2.2 Đặc điểm bảo mật của mạng GSM 33

2.2.1 AuC 34

2.2.2 HLR 35

2.2.3 VLR 35

2.2.4 Thẻ SIM 35

2.2.5 IMSI và TMSI 36

2.2.6 Chuẩn mã hoá GSM 37

2.2.7 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 40

2.2.8 Nhảy tần 41

2.3 Các chế độ bảo mật theo yêu cầu người dùng GSM 42

2.3.1 Quá trình mã hoá theo yêu cầu người dùng 44

2.3.2 Hệ thống khoá mật mã 48

2.3.3 Các thuật toán và tham số mật mã hoá 48

2.3.4 Kiến trúc bảo mật 49

2.3.5 Các thành phần phần cứng bảo mật 50

2.3.6 Tổng quan hệ thống bảo mật GSM và các thiết bị thuê bao cố định 51

2.4 Quản lý khoá mật mã 52

2.4.1 Nạp và phân phối khoá mã 52

2.4.3 Thẻ nhớ và bộ đọc thẻ 52

2.4.4 Chữ ký điện tử 53

2.5 Hệ thống vô tuyến gói chung 53

2.5.1 Nguyên lý hoạt động của GPRS 54

CHƯƠNG III 56

KIẾN TRÚC BẢO MẬT MẠNG W-CDMA 56

3.1 IMT-2000 56

3.2 Kiến trúc UMTS 59

3.3 Kiến trúc bảo mật UMTS 63

3.3.1 Bảo mật mạng truy nhập 65

3.3.2 Thỏa thuận khóa và nhận thực UMTS (UMTS AKA) 66

3.3.3 Thuật toán đảm bảo tính tin cậy và toàn vẹn của bản tin 68

3.3.4 Thuật toán mã hóa khối KASUMI 72

3.4 Kết chương 74

Chương IV 75

ỨNG DỤNG FPGA TRONG BẢO MẬT VÔ TUYẾN 75

4.1 Tối ưu hóa các tham số hệ thống 75

4.2 So sánh hệ thống bảo mật vô tuyến dựa trên phần cứng và phần mềm 76

4.3 Phần cứng có khả năng cấu hình 77

4.4 Thiết kế thuật toán KASUMI trên FPGA 81

4.4.1 Nhận xét chung 82

4.4.2 Hàm FO 84

4.4.3 Hàm FI 86

4.4.3 Đường xử lý dữ liệu trong logic vòng 88

4.4.5 Lập thời gian biểu cho khoá mã 89

4.5 Kết chương 91

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93