GSM到NR无线网加密算法之演进

本文根据https://www.3gpp.org/相关文章编译整理

在通信系统中一般仅对消息进行加密，就可以确保信息不被泄露；而无线通信系统中暴露在外的空中接口就成了许多居心叵测之人的目标。特别是随着互联网与移动通信的结合，无线通信网络更是成了“黑客”眼中的“淘金乐园”；         

在移动通信网络中物理层安全是保密关键；此外由于移动设备(UE)的普及和物联网(IoT)的出现，通信服务正在迅速增加；无线接口的开放性提供了更多的安全漏洞，而加密算法和身份验证正是对无线通信中的重要保护。而移动通信从GSM到5G(NR)的加密算法也是走过了很长的道路，其主要算法如下：

一、GSM加密算法在数字移动通信GSM(GlobalSystemforMobile  Communications)系统中设计了三种安全算法:A3、A5和A8。其中:

• A3和A8通常特定应用于运营商，保存在SIM和AuC(认证中心)中;

• A5保存在ME(终端)中,用于空中接口上的数据加密和解密。

3GPP在TS 43.020(Rel-4之前的03.20)中对GSM系统通用安全架构进行了描述,但加密算法未发布。

二、GSM/EDGE/GPRS算法3GPP针对2.5G的GSM/EDGE/GPRS设计了A5/3和GEA3算法，并通过3GPP组织合作伙伴的协作努力进行开发，知识产权和出口管制许可制定仍在进行；相关算法对应协议见下表：

三、MILENAGE算法3GPP组织合作伙伴协作努力开发了MILENAGE(认证和密钥生成功能)算法，它们用于3G移动通信和服务的开发和运营；不需要额外的要求或授权。算法对应协议见下表：

四、3GPP机密性和完整性算法F8和F9 (KASUMI)也是通过3GPP组织合作伙伴的协作努力开发的。它们用于3G移动通信和服务的开发和运营，每个受益人必须与托管人签署限制使用承诺，并证明其符合限制使用承诺中规定批准标准。此外，三菱电机公司拥有算法的重要专利。受益人必须从日本三菱电子公司获得单独的知识产权许可协议。算法对应协议见下表：