跟踪UE
3、跟踪UE
跟踪UE的方式有3种：跟踪用户的临时标识；利用IMSI/TMSI和RNTI之间的联系；利用IP地址和TMSI/IMSI/RNTI。
对抗这些攻击的办法是对分配临时标识符的过程进行加密保护。为了完全消除威胁，需要对从UE到网络的测量报告进行保护，否则攻击者可以预测UE将切换到新小区并追踪UE到新小区。
除了对所有的NAS信令加密外，还有以下2种解决方案：（1）在生成新的临时标识符之前，网络与用户共享密钥。这种预共享密钥用于生成加密用户临时标识符所用的密钥。在生成加密密钥的过程中引入某些新的参数，以确保所生成的密钥是新的。加密后的临时标识符通过分配临时标识符的消息发送。新的参数也可以在该消息中。UE使用预共享密钥和新的参数推导出加密密钥，从而得到用户的临时标识符。（2）在生成新的临时标识符之前，网络与用户共享密钥。通过预共享密钥，在网络和UE推导出新的临时标识符。在生成加密密钥的过程中需要引入某些新的参数，以确保所生成的密钥是新的。在分配临时标识符的消息中，只包含新的参数。
为了防止当前有效的（可能是不安全分配的）RNTI与将来的TMSI关联起来，即从LTE_ACTIVE迁移到LTE_IDLE后，在LTE_IDLE状态下的MM信令（例如周期性的TA更新）泄露TMSI，当核心网激活NAS加密后需要重新分配TMSI。因此，为了防止在LTE_ACTIVE和LTE_IDLE会话之间用户被跟踪，要求有：每次迁移到LTE_ACTIVE，激活NAS安全后重新分配TMSI，并安全地传送到UE；为了减轻NAS信令的开销，需要研究在每次小区切换后，重新分配的TMSI数量是否够，并需要研究切换的频度。
此RNTI只能与MM过程中使用的明文TMSI关联起来，该MM过程发起到LTE_ACTIVE的状态迁移，这样就防止了后向跟踪，因为攻击者不能再获得与旧TMSI相关的IMSI。
如果意外泄露了IMSI，上述要求无法防止被动的攻击者跟踪用户。假定攻击者（不包括被攻破的eNodeB）不能向MME请求与在LTE_ACTIVE状态下被跟踪的TMSI相关的IMSI，因为会在NAS中对MM信令加以完整性保护。类似，当处于LTE_ACTIVE状态时，UE不应响应请求IMSI或TMSI的寻呼，从而保护新分配的TMSI在LTE_ACTIVE会话期间不被泄露给主动攻击者。在此，假定在LTE_IDLE状态下受保护的MM信令基于内部关联的RNTI-TMSI表（S1接口）经过eNodeB路由到NAS。
但是存在这样一种情况，当用户进入LTE_IDLE状态后，主动攻击者能够成功地再次进行攻击。在需要通过TMSI来识别的第一条MM信令（例如跟踪区域更新）后，主动攻击者可以要求用户通过IMSI来标识自己。如果RNTI的分配没有安全保护，攻击者会在下一个LTE_ACTIVE周期内跟踪用户。在此周期后，攻击者如果不重新发起主动攻击，将无法被动地跟踪用户。
另一种方法是隐藏IP地址。如果IP地址以明文方式进行交换，则IP地址的更新频率应与重新分配TMSI的频率相当。但频繁的IP地址变化可能对IP层之上有不利影响。
对LTE_ACTIVE状态下通过RNTI跟踪用户，使用安全的RNTI再分配机制可以进一步限制对特定用户的跟踪。主动攻击者可以利用LTE_IDLE状态进行攻击。被动攻击者需要利用意外泄露的IMSI。在这种情形下，对RNTI的传输和分配不加以保护是可以接受的。
不同的RNTI重新分配方法复杂度不同。因此假定在能够安全地将RNTI传送到UE之前，初始的RNTI（可以是初始的MAC-ID）分配是由eNodeB进行的。下述两种方案可以安全地再分配RNTI：（1）使用RRC加密：在空中接口安全激活后，重新分配RNTI并安全传送到UE（涉及从LTE_IDLE和LTE_DETACHED到LTE_ACTIVE的状态迁移）。（2）在UE和eNodeB使用派生函数来生成后续保密的RNTI，使用这样的RNTI不需要传送新的RNTI值。潜在的问题是当生成新的RNTI时，由于RNTI的长度有限，需要避免碰撞。可以使用由eNodeB选定的RAND来解决这一问题。在eNodeB经过若干次叠代来重选RAND，从而生成未用过的RAND值。这样的派生函数可以是新RNTI=HASH（旧RNTI，RRC完整性密钥，RAND）。
以上两个方案有助于防止：即首先被动地识别和定位某人，然后通过此人使用过的无线标识符来跟踪他的位置。LTE/SAE支持与现有3GPP系统同样级别的用户标识符的保密性，如IDLE模式信令和使用临时用户标识符附着/再附着。
4、强制切换
在LTE中存在下述两种安全问题：（1）由于UE曾经连接到被攻破的eNodeB，并且此后RRC密钥没有改变，那么攻击者就拥有当前使用的RRC密钥。被攻破的eNodeB以当前提供服务的eNodeB的名义向UE发送虚假的切换命令，要求UE切换到：被攻破的eNodeB，然后中断与UE的连接；同一SAE/LTE接入网内的另一个eNodeB，而该eNodeB未准备接纳UE，也导致UE的连接中断。这两种情况UE都被拒绝服务。（2）被攻破的eNodeB发出很强的信号，使得附近的UE都切换到该eNodeB。一旦切换完成，被攻破的eNodeB中断连接。结果是在被攻破的eNodeB附近的UE都被拒绝服务。
对于第一种攻击，如果攻击者知道用户的RNTI，那么他只能在UE连接到另一个eNodeB时定位该用户。如果NAS参与RNTI的分配，那么拥有RRC密钥的攻击者无法得到RNTI，除非他能从时间关系中或有限的RNTI范围内猜测出。可以将RNTI的分配分为两个步骤，临时RNTI的分配不涉及NAS，当具备NAS安全后，NAS参与长效RNTI的分配。
即使攻击者拥有RNTI，并且当前eNodeB中断了与UE的连接，UE将试图与最合适的eNodeB建立新的连接。如果UE在建立新连接后使用相同的RRC密钥，攻击者就可以多次重复同样的攻击。如果UE在与安全的eNodeB建立新连接后使用新的RRC密钥，攻击者无法再次发起攻击。
此外，上述攻击要求攻击者向每个UE单独发送虚假的切换命令。与之相反，对当前提供服务的eNodeB的无线电干扰会影响附近的所有UE。
攻击者可以将攻击范围扩大，而不限于受他控制的被攻破的eNodeB。但这种扩大相当有限，因为攻击者要求用户必须在某个时刻附着到被攻破的eNodeB。NAS介入RNTI的分配有助于减轻此威胁，但是不能完全防止。
对于第二种攻击，其效果类似于第一种攻击，用户被拒绝服务。但是，第一种攻击的受害者只是曾经附着到被攻破的eNodeB的UE，而且攻击者必须明确定位每个受害者。与此不同，在被攻破的eNodeB附近的所有UE都可能是第二种攻击的受害者，同时被拒绝服务。
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