Аутентификация

В процедурах аутентификации и шифрования применяется модуль идентификации пользователя – SubscriberIdentityModule– так называемаяSIM-карта. На ней хранятся следующие данные:

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity);

• Ki (Individual Subscriber Authentication Key);

• A3,A8: Алгоритмы для аутентификации и шифрования.

IMSI,Ki,A3 иA8 используются для вычисления триплетов (Triples), т.е. аутентификационных параметров.

Триплет состоит из:

• RAND(RANDomnumber);

• SRES(SignedRESponse): отклик для аутентификации;

• Kc(CipherKey): код для шифрования радиопередачи.

Генератор случайной последовательности, входящий в состав центра аутентификации AC, вырабатывает случайный код RAND. Затем, значение RANDи индивидуальный ключ аутентификации пользователя Кi, с помощью алгоритма А3 аутентификации формирует последовательность–откликSRES*. ОдновременноRANDпередается наMS, где вSIMвыполняются аналогичные процедуры и формируетсяSRES, которая передается наMSC. ВMSCSRES* сравнивается сSRES. В случае совпадения, абоненту предоставляется доступ к услугам сети. В противном случае мобильный абонент получает отказ в обслуживании.

Определение местоположения

Одной из ключевых особенностей системы GSMявляется автоматическая всемирная локализация пользователей. Системе всегда известно, где находится пользователь, поэтому телефонные номера действительны в любой точке земного шара. Для обеспечения такой услуги в системеGSMинформация о местоположении пользователя периодически обновляется. Это происходит даже в том случае, когда абонент не пользуется мобильной станцией (станцияMSостается зарегистрированной в сетиGSMи полностью не отключается).

В регистре HLRпостоянно содержатся данные о текущем местоположении, а с помощью регистраVLR, отвечающего за мобильную станцию, учитывается изменение ее положения.

Когда MSпопадает в зону действия другого регистраVLR, ему сразу передаются необходимые данные регистраHLR. Изменение регистровVLR, при котором все службы остаются доступными, называетсяроумингом(roaming– блуждание). Роуминг может осуществляться в сети одного поставщика услуг, между двумя поставщиками услуг одной страны (общегосударственный роуминг обычно не поддерживается) и между различными поставщиками разных стран (международный роуминг).

Определение местоположения происходит в двух вариантах.

1. LocationRegistration(LR), или регистрация местоположения (кратко – регистрация), производится по запросуMS, например, при ее включении.

2. LocationUpdateProcedure(LUP), процедура обновления местоположения, производится при смене зоны определения местоположения (LA) /или более «высокой» зоны иерархии, а также производится регулярно по таймеру оператора сети.

Определение местоположения в GSMпроизводится с точностью доLA(может быть даже несколько десятков сот). Определение с точностью до соты потребовало бы очень частыхLUP, особенно при движении пользователя на автомобиле (поезде) вPLMNс микросотовой структурой.

7.7) Процедуры установления соединений. Cхемы алгоритмов установления соединений.

В GSMрассматривают следующие варианты установления соединения:

• Mobile Originating Call (MOC) – исходящий с MS вызов;

• Mobile Terminating Call (MTC) – входящий на MS вызов;

• Mobile Mobile Call (MMC) – вызов между двумя MS;

• Mobile Internal Call (MIC) – аналогично MMC, но обе MS находятся в зоне облуживания одного MSC.

Рассмотрим вызов мобильного оконечного устройства (МS). Основные этапы соединения вызывающей станции с мобильным пользователем показаны на рисунке 7.5.

Абонент PSTNнабирает телефонный номер абонентаGSM. Стационарная станция (PSTN) устанавливает с помощью кода адресата, что номер относится к пользователю сетиGSMи переадресовывает запрос соединения на шлюзGMSC(1). ШлюзGMSCинициирует выше изложенную процедуру посылки запроса наMSCпосредством временного номераMSRN(2-5).MSCзапрашивает вVLRинформацию о местоположении (LAI) вызываемойMS(6,7) и далее посылает вызывной сигнал (пейджинг) на всеBTSв нужнойLA. После получения ответа отMS(9), инициируется процедура аутентификации, назначенияTMSIи шифрования (10). На заключительном этапеMSвыделяется трафик-канал и устанавливается соединение (11).

Рисунок 7.5 – Вызов мобильного оконечного устройства

Вызов сMSсовершается намного проще (рисунок 7.6).

Рисунок 7.6 – Вызов мобильного оконечного устройства

MSпосылает запрос на установку нового соединения (1). Подсистема BSS переадресовывает этот запрос центруMSCиVLR(2). Далее выполняются процедуры аутентификации и присвоенияTMSI(3,4). Затем идет передача номерной информации(5,6). ЦентрMSCвыделяет трафик-каналMS(7,8) и подключает вызываемого абонента (9).

При установке соединения, кроме описанных выше шагов, происходит обмен некоторыми сообщениями между MSиBTS(в обоих направлениях). С этой целью используется канал случайного доступа (RACH). После выделения канала информационного обмена (ТСН) используется более медленный канал управленияSDCCH.