GSM3 (연결과정,인증,보안)

PSTN은 집전화망이다.

GMSC로 전화가 왔다는 신호가 도착.

HLR에는 모든 사용자의 위치 정보가 저장되어있다.(현재 사용자가 어디있는지 알고있음)

현재 사용자가 연결되어있는 MSC에 연결되어있는 데이터베이스인 VLR에 연결하게 된다. 이때 MSRN도 넘겨준다.

(MSRN은 사용자 위치에 관한 임시번호를 의미한다)

HRL이 VLR에 들렸다가 다시 돌아온다.(MSRN을 받기 위해서 굳이 VLR을 들린것)

MSC단위로 사용자의 위치가 추적 된다. 

사용자에게 전화가 왔다는걸 알리기 위해 current MSC에 포워딩한다.

MSC에 연결되어있는 모든 BTS에게 paging을 하게 된다.(엄청 넓은 지역에 특정 단말기에 전화왔다는걸 알려준다)

MS가 응답을 하게 된다.

VLR과 인증을 한 다음에 커넥션이 연결이 된다(회선하나가 연결된다)

MS와 특정 BTS는 트래픽채널(TCH)가 하나 할당 되는것이다.(몇번 frequency에서 몇번 물리적채널을 쓸것인지, BSC BTS가 알아서 정해줌)

3,4 : 인증 , 암호화를 위한 정보를 교환

외부 집전화망에 전화를 요청.

전화를 걸고 받기 전에 인증과 암호화를 위한 과정을

거쳐야 한다.

Mobile Terminated call -> 외부에서 전화 연결을 요청해서 MS가 응답하는 경우

Mobile Originated Call -> MS에서 전화를 거는 상황

MTC/MOC

BTS->BTS로 넘어갈때는 셀마다 사용 주파수가 다르기 때문에 주파수가 바뀐다.

기지국이 바뀌지 않아도 주파수가 바뀌는 경우가 있다.

(현재 사용중인 주파수의 품질이 나쁠때)

같은 셀 내에서도 다른 주파수를 사용하는것도 마찬가지로

핸드오버라고 불린다.

같은 MSC내의 다른 BSC로 넘어가는 경우, MSC가 바뀌는 경우도 있다. 이런 모든 경우에 대해 핸드오버가 구현되어있다.

새로운 기지국의 전파의 세기가 어떤 일정 수준 이상으로 커야지 핸드오버가 이루어 질수있다.

약간 큰데 핸드오버 되면 사용 주파수 대역이 왔다갔다 할것이다.

따라서 핸드오버가 일어나는 마진을 HO_MARGIN이라고 한다.

BTS올드와 BTS뉴가 HO_MARGIN보다 신호의 세기가 크게 차이나면 핸드오버를 하게 된다.

MS는 이미 연결되어있는 BTS와 데이터를 주고받고 하는 와중에도 인접 셀에 있는 BTS와도 신호를 주고 받으면서(낮은 주기로) 주파수의 품질을 지속적으로 체크한다. 그래서 더 좋은 채널이 있는지를 판단해서 핸드오버를 결정 하게 된다.

GSM에서 제공하는 보안

핸드폰 비밀번호와는 별개로 유심의 핀번호가 따로있다.

핸드폰을 켤 경우 핀번호를 요구하는 경우도있는데 요즘엔 그냥 비밀번호로 퉁친다.

실제 사용자와 SIM에등록된 사용자가 같은지 확인한다.

authentication 

네트워크와 SIM칩이 통신을해서 실제 사용자가 맞는지 확인한다. 네트워크가 어떤 질문을 던졌을때 SIM칩이 네트워크가 가진 것과 동일한 대답을 할 경우 인증에 성공하게 된다.

(GSM기반에서는 SIM을 기반으로 인증한다.)

confidentiality (기밀성) - 엿듣기 방지

무선 구간에서만 기밀성을 제공한다.

anonymity(익명성) 

사용자의 통화, 과금 관련된 내용이 아닌경우 가급적으로 익명성을 지켜주기 위해서 여러 방법들을 사용한다.

A3,A5,A8의 알고리즘에 대해선 다루지 않겠다.

auc(authentication center)에서 random number를 

sim카드에게 전달한다. 

그럼 sim에서 저장하고 있던 id를 랜덤넘버와 A3알고리즘(해시펑션)에 넣으면 32bit 숫자가 나오고 그것을 다시 auc에게 전달해서 비교하게 된다.

Ki라는것은 개개인의 인증 키이다. AUC는 데이터베이스이고 여기에 각 사용자의 인증키가 담겨있기 때문에 AUC에서는 K를 가지고 있고 사용자는 자신의 SIM에 K가 담겨있다. 따라서 두 키와 랜덤넘버로 해싱한 결과를 비교해서 인증하는 방식이다.

(chanllenge - response 방식)

 

사용자 인증을 성공적으로 마쳤다면 데이터를 송수신 해야 하는데 이때도 암호화를 해서 데이터를 보내야 한다.(무선에선 도청이 쉽기 때문에)

데이터를 암호화할때 사용하는 키는 통화 할때마다 매번 다르다. 암호화된 데이터를 전송한다.

따라서 키를 모르면 엿들어도 의미가 없다.

데이터 암호화의 키를 만들기 위해서 원래 갖고 있던 키에 랜덤넘버와 함께 해시펑션에 넣게 된다.