Tìm hiểu vấn đề an ninh trong công nghệ LTE

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Phan Thị Lan Anh người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn những sự giúp đở chân tình và quý báo đó.

Dù đã rất cố gắng hết sức nhưng do khả năng và thời gian hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự góp ý chân thành của tất cả các thầy cô giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Nguyệt

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2

1.1 Giới thiệu chương 1 2

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) 2

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) 4

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) 5

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) 5

1.1.4.1 Giới thiệu về công nghệ LTE 9

1.1.4.2 Tiềm năng công nghệ 11

1.2 Kết luận chương 1 11

CHƯƠNG II KIẾN TRÚC VÀ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE 12

2.1 Mở đầu chương 2 12

2.2 Kiến trúc mạng 12

2.2.1 Thiết bị người dùng (UE) 13

2.2.2 E-UTRAN NodeB (eNodeB) 14

2.2.3 Lõi gói phát triển EPC 15

2.2.3.1 Thực thể quản lý tính di động MME 15

2.2.3.2 Cổng phục vụ S-GW 18

2.2.3.3 Cổng mạng số liệu gói P-GW 18

2.2.3.4 Server thuê bao nhà HSS 19

2.3 Truy nhập vô tuyến trong LTE 20

2.3.1 Các chế độ truy nhập vô tuyến 20

2.3.2 Các băng tần truyền dẫn 21

2.3.3 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA 21

2.3.3.1 OFDM 21

2.3.3.2 OFDMA 22

2.3.3.3 Các tham số OFDMA 22

2.3.4 Truyền dữ liệu hướng xuống 24

2.3.5 Kỹ thuật đa truy nhập đường lên LTE SC-FDMA 26

2.3.5.1 SC-FDMA 26

2.3.5.2 Các tham số SC-FDMA 28

2.3.5.3 Truyền dữ liệu hướng lên 28

2.4 Kỹ thuật đa anten MIMO 30

2.4.1 Đơn đầu vào và đơn đầu ra (SISO) 31

2.4.2 Đơn đầu vào đa đầu ra (SIMO) 31

2.4.3 Đa đầu vào và đơn đầu ra (MISO) 31

2.4.4 Đa đầu vào và đa đầu ra (MIMO) 32

2.5 Kết luận chương 2 32

CHƯƠNG III AN NINH TRONG CÔNG NGHỆ LTE 33

3.1 Mở đầu chương 3 33

3.2 An ninh của người sử dụng trong EPS 33

3.2.1 Các yêu cầu của an ninh đối với các phần tử và các giao diện trong EPS33 3.2.2 Các chức năng an ninh mạng EPS 35

3.2.2.1 Các chức năng an ninh và các mức giao thức 35

3.2.2.2 Các chức năng an ninh và các phần tử mạng EPS 35

3.3 Các thủ tục an ninh khi UE khởi xướng kết nối đến EPS 36

3.4 An ninh miền mạng 37

3.4.1 Tổng quan 37

3.4.2 ESP (Encapsuling Security Payload: tải tin an ninh bằng cách đóng bao)

................................................................................................................................39 3.4.3 An ninh đường trục eNodeB ........................................................................40

3.4.4 An ninh nút chuyển tiếp 41

3.5 An ninh của người sử dụng LTE trong IMS 41

3.5.1 Mô hình an ninh IMS (SIP) 41

3.5.2 An ninh mạng lõi IMS CN 42

3.6 Kết luận chương 3 43

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO ix

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

3GPP

Third Generation Partnership Project	Dự án các đối tác thế hệ thứ ba
ACK	Acknowledgement	Sự báo nhận
AMPS	Advanced Mobile Phone System	Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AS	Access Stratum	Tầng truy nhập
AKA	Authentication ang Key Agreement	Nhận Thực và thỏa thuận khóa
CP	Cyclic prefix	Tiền tố vòng
CQI	Chennel Quality Information	Thông tin chất lượng kênh
CDMA	Code Division Multiple Access	Đa truy nhập phân chia theo mã
CSCF	Call Session Control Function	Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
DCI	Downlink Control Information	Thông tin điều khiển đường xuống
DFT	Discrete Fourier Transform	Biến đổi Fourier rời rạc
DwPTS	Downlink Pilot Time Slot	Khe thời gian điều khiển đường xuống
EDGE	Enhanced Data Rates for GSM Evolution	Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển
E- UTRAN	Evolved Universal Terrestrial Radio Access network	Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu phát triển
GPRS	General packet radio service	Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM	Global system for mobile communications	Hệ thống truyền thông di động toàn cầu
GUTI	Globally Unique temporary Identity	Nhận dạng tạm thời duy nhất toàn cầu
GW	Gateway	Cổng
HSDPA	High Speed Downlink packet Access	Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
HSUPA	High Speed Uplink Packet Access	Truy nhập gói đường lên tốc độ cao

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 65 trang tài liệu này.

High Speed Downlink Shared Channel	Kênh chia sẽ đường xuống tốc độ cao
HSS	Home Subscriber Server	Máy chủ thuê bao thường trú
IFFT	Inverse Fast Fourier Transform	Biến đổi Fourier nhanh nghịch đảo
IMT	International Mobile Telecommunications	Truyền thông di động quốc tế
IMS	IP Multimedia Subsystem	Hệ thống con đa phương tiện IP
IMEI	International Mobile Equipement Identity	Số nhận dạng thiết bị di động
MME	Mobility Management Identity	Thực thể quảng lý tính di động
MBMS	Multimedia Broadcast Multicast System	Hệ thống phát quảng bá đa điểm
MSIN	Mobile Subcriber Identity Number	Số nhận dạng thuê bao
MM	Mobility Management	Quản lý tính di động
NAS	Non-access Stratum	Tầng không truy nhập
NACK	Negative Acknowledgement	Báo nhận không thành công
OFDM	Orthogonal Fryquency Division Multiplexing	Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OFDMA	Orthogonal Fryquency Division Multiple Access	Đa truy nhập phân chia theo tần số trưc giao
PAPR	Peak to Average Power Ratio	Tỷ lệ công suất đỉnh tới trung bình
PCI	Physical Cell Identity	Nhận dạng ô vật lý
PCFICH	Physical Control Format Indicator Channel	Kênh chỉ thị dạng điều khiển vật lý
PDCP	Packet Data Convergence Protocol	Giao thức hội tụ dữ liệu gói
PDSCH	Physical Downlink Shared channel	Kênh chia sẽ vật lý
PDN	Packet Data Network	Mạng dữ liệu gói
P-GW	Packet Data Network Gateway	Cổng mạng dữ liệu gói

HS-DSCH

Physical Uplink Shared Channel	Kênh chia sẽ hướng lên vật lý
PDCCH	Physical Downlink Control Channel	Kênh điều khiển đươn
PCRF	Policy and Charging Resource Function	Chức năng tính cước tài năng và chính sách
QPSK	Quadrature Phase Shift Keying	Khóa dịch pha vuông góc
QAM	Quadrature Amplitude Modulation	Điều chế biên độ cầu phương
RRC	Radio Resource Contol	Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM	Radio Resource Mangement	Quản lý tài nguyên vô tuyến
RB	Resource Block	Khối tài nguyên
RI	Rank Indicalor	Chỉ thị bậc
RNC	Radio Network Control	Điều khiển mạng vô tuyến
RLC	Radio Link Cotrol	Điều khiển kết nối vô tuyến
SAE	System Architecture Evolution	Phát triển kiến trúc hệ thống
SMS	Short message Service	Dịch vụ tải bản tin
S-GW	Serving Gateway	Cổng phục vụ
SR	Scheduling Request	Yêu cầu lập lịch biểu
TACS	Total Access Communication System	Hệ thống truyền thông truy cập toàn phần
TD- SCDMA	Time Division Synchronous Code Division Multiple Access	Phân chia theo thời gian – Đa truy nhập phân chia theo mã đồng bộ.
UMTS	Universal Mobile Telecommunications System.	Hệ thống thông tin di động toàn cầu.
UpPTS	Uplink Pilot Time Slot	Khe thời gian dẫn hướng đường lên.
UDP	Unit Data Protocol	Giao thức đơn vị dữ liệu.

PUSCH

DANH MỤC BẢNG

Số hiệu

bảng

Tên bảng	Trang
1.1	Bảng tổng kết các thế hệ thông tin di động.	6
1.2	Bẳng so sánh LTE với LTE- Advanced	11
3.1	Tổng kết các bảo vệ an ninh miền mạng	38

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Số hiệu

hình

Tên hình	Trang
1.1	Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động	2
1.2	Tiêu biểu cho thế hệ mạng di động 1G là các thiết bị thu phát tin hiệu analog to và khá kềnh càng.	3
2.1	Kiến trúc hệ thống cho mạng 4G LTE/SAE chỉ cho E-UTRAN của LTE	12
2.2	eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính	15
2.3	MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính	17
2.4	S-GW kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính	18
2.5	Các kết nối của P-GW với các nút logic khác và chức năng chính	19
2.6	Biểu diễn tần số -thời gian của một tín hiệu OFDM	21
2.7	Cấp phát sóng mang con cho OFDM và OFDMA	22
2.8	Cấu trúc khung loại 1	23
2.9	Cấu trúc khung loại 2	23
2.10	Lưới tài nguyên đường xuống	24
2.11	Phát và thu OFDMA	25
2.12	Sơ đồ khối DFT-S-OFDM	27
2.13	Lưới tài nguyên đường lên	28
2.14	Phát và thu hướng lên LTE	30
2.15	Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến	31
3.1	Các yêu cầu an ninh cơ bản đối với các phần tử và các giao diện trong EPS	34
3.2	Các chức năng an ninh và các mức giao thức	35
3.3	Các chức năng an ninh và các phần tử mạng EPS	35
3.4	Các thủ tục an ninh khi UE khởi xướng kết nối đến EPS.	36
3.5	Kiến trúc NDS cho các mạng dựa trên IP	37
3.6	Hiệu ứng của ESP trong chế độ tunnel	39
3.7	Quá trình cấp chứng nhận an ninh cho eNodeB	40
3.8	An ninh nút chuyển tiếp	41
3.9	Mô hình an ninh IMS (SIP) tổng quát.	41