博主未授权任何人或组织机构转载博主任何原创文章，感谢各位对原创的支持！
博主链接

文章目录

  • NAS层安全密钥衍生——USIM相关密钥的衍生
    • 一、K → CK、IK的触发条件
    • 二、K → CK、IK衍生的入参
    • 三、USIM内部具体衍生流程
    • 四、K → CK、IK衍生失败场景
      • 4.1 MAC失败场景（MAC failure）
      • 4.2 同步失败（Synchronization failure）
        • 4.2.1 USIM 如何生成 AUTS参数

本人就职于国际知名终端厂商，负责modem芯片研发。
在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作，目前牵头6G算力网络技术标准研究。

博客内容主要围绕：
       5G协议讲解
       算力网络讲解（云计算，边缘计算，端计算）
       高级C语言讲解
       Rust语言讲解

NAS层安全密钥衍生——USIM相关密钥的衍生

今天我们要讲解的过程就是下图中，红色方框标记的密钥衍生流程。博文会介绍

  • 什么情况下会发起 K → CK、IK的衍生；
  • K如何衍生出CK、IK；
  • 什么情况下会出现 K→ CK、IK衍生失败；

USIM相关的知识，可以关注我的专栏 《UICC之USIM》

一、K → CK、IK的触发条件

AMF通过发送 初始Authentication request Message消息给终端发起初始鉴权流程，在此流程中会触发 K → CK、IK的衍生过程。以 5G AKA鉴权流程为例，消息流程图如下：

二、K → CK、IK衍生的入参

  • K ：USIM中存储的密钥，可以是128 bits 也可以是 256 bits；
  • RAND ：【Random challenge】鉴权随机值由 Authentication request Message 提供 ， 128 bits
  • AUTN ： 【Authentication Token】鉴权码由 Authentication request Message 提供 ， 128 bits

三、USIM内部具体衍生流程

AMF: Authentication management field

  • 当USIM收到 RAND 和 AUTN参数时 ，USIM首先使用 f5K（RAND）函数计算出 匿名密钥 AK，使用匿名密钥 AK与AUTN前六个Bytes（SQN XOR AK）做异或运算来提取SQN参数（SQN = (SQN ^ AK) ^ AK）；

SQN 【Sequence number 】：可以将SQN理解为银行的U盾，早期我们在使用网上银行时需要输入U盾显示的一串数，银行内部会检查这串数是否匹配或者是否在一个合理的范围内，如果符合要求则验证通过，否则验证失败。
同理，USIM卡中的SQN也是这个作用，会增强USIM的安全性，且运营商可以自定义SQN维护算法。