本發(fā)明屬于通信安全技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法。

背景技術(shù)：

目前，移動通信網(wǎng)絡(luò)的ip化使得核心網(wǎng)變得更具開放性，應(yīng)用開發(fā)商以及互動性業(yè)務(wù)會對核心網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更多的接入，而且ip技術(shù)的應(yīng)用使竊密者能通過對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟硬件改造，模仿、偽裝、篡改核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，達(dá)到非法監(jiān)聽或竊取數(shù)據(jù)的目的。其次，目前的移動通信系統(tǒng)中接入層密鑰或其生成參數(shù)是由核心網(wǎng)節(jié)點通過終端身份信息產(chǎn)生并分發(fā)到接入點的，因此核心網(wǎng)節(jié)點存儲有接入層密鑰或其生成參數(shù)。所以攻擊者通過核心網(wǎng)攻擊，不僅可以獲取非接入層的密鑰，還可以獲取接入層的密鑰。

另外，偽基站和偽終端的存在嚴(yán)重干擾和威脅著正常的蜂窩通信系統(tǒng)，對合法用戶的信息安全帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前的蜂窩通信體制普遍采用高層加密技術(shù)來防止合法用戶信息的泄密。但是偽基站能夠?qū)⒑戏ńK端納入本基站的管控之下，并利用偽終端冒用合法終端的身份與合法基站通信。從而形成了合法終端能夠駐留在偽基站，偽終端能夠駐留在合法基站的不安全局面。在上行鏈路，偽基站接收合法用戶的通信數(shù)據(jù)，并通過偽終端將接收數(shù)據(jù)“透明轉(zhuǎn)發(fā)”給合法基站，在下行鏈路，偽終端接收合法基站的通信數(shù)據(jù)，并通過偽基站將接收數(shù)據(jù)“透明轉(zhuǎn)發(fā)”給合法終端。而合法基站和合法終端對這種類似“中繼”的偽基站和偽終端工作方式是完全無感的。

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，迫切需要一種面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，能夠抵御偽基站和偽終端的“透明轉(zhuǎn)發(fā)”，并使得類似由核心網(wǎng)竊取接入網(wǎng)密鑰的攻擊方式在無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中無法實行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)的ip化使得核心網(wǎng)變得更具開放性，存在應(yīng)用開發(fā)商以及互動性業(yè)務(wù)會對核心網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更多的接入，且ip技術(shù)的應(yīng)用使竊密者能通過對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟硬件改造、模仿、偽裝和篡改核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，達(dá)到非法監(jiān)聽或竊取數(shù)據(jù)的目的等問題，提出一種面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法。

本發(fā)發(fā)明的技術(shù)方案是：一種面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，包括以下步驟：

步驟a：終端和接入點基于雙方無線通信信道特征產(chǎn)生物理層密鑰作為一級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰和接入層認(rèn)證密鑰；

步驟b：認(rèn)證中心通過終端身份相關(guān)的根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，產(chǎn)生認(rèn)證數(shù)據(jù)和非接入層密鑰；

步驟c：終端利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的認(rèn)證中心的認(rèn)證數(shù)據(jù)，對接入點和認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后生成非接入層密鑰和終端認(rèn)證數(shù)據(jù)；

步驟d：認(rèn)證中心利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的終端認(rèn)證數(shù)據(jù)對終端進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后，與終端在相互間的通信鏈路上協(xié)商使用非接入層密鑰；

步驟e：終端和接入點分別生成二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰，將其與一級接入層相應(yīng)密鑰相結(jié)合作為接入層密鑰，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用；

步驟f：終端和接入點可隨時同步更新一級接入層密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，實現(xiàn)接入層密鑰更新和持續(xù)認(rèn)證。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟a包括：

步驟a1：終端和接入點測量無線信道獲得信道特征參數(shù)；

步驟a2：終端和接入點利用信道特征參數(shù)，產(chǎn)生一致性的物理層密鑰，分別作為一級接入層加密和完整性保護(hù)密鑰，應(yīng)用于初始認(rèn)證成功之前的終端和接入點之間的無線信道上；

步驟a3：終端和接入點利用信道特征參數(shù)，產(chǎn)生一致性的物理層密鑰，作為接入層認(rèn)證密鑰，在認(rèn)證過程中與終端的根密鑰結(jié)合使用。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟b包括：

步驟b1：終端利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰，向接入點加密傳輸終端身份信息，接入點利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密；

步驟b2：接入點將終端身份信息和接入層認(rèn)證密鑰上報給認(rèn)證中心；

步驟b3：認(rèn)證中心根據(jù)獲得的終端身份信息，查找到該用戶的根密鑰；

步驟b4：認(rèn)證中心利用該用戶的根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，根據(jù)預(yù)先約定的算法生成認(rèn)證數(shù)據(jù)、非接入層的加密和完整性保護(hù)密鑰；

步驟b5：認(rèn)證中心將生成的認(rèn)證數(shù)據(jù)發(fā)送給接入點。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟c包括：

步驟c1：接入點利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰向終端加密傳輸認(rèn)證數(shù)據(jù)，終端利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密；

步驟c2：終端利用根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，根據(jù)預(yù)先約定的算法產(chǎn)生本地認(rèn)證數(shù)據(jù)；

步驟c3：終端比較本地認(rèn)證數(shù)據(jù)和步驟c1中獲得的認(rèn)證數(shù)據(jù)，如果相同，則對接入點和認(rèn)證中心的身份認(rèn)證成功，否則認(rèn)證失?。?/p>

步驟c4：若認(rèn)證通過，則終端將本地認(rèn)證數(shù)據(jù)利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰加密傳輸至接入點，接入點利用相應(yīng)的密鑰解密后轉(zhuǎn)發(fā)給認(rèn)證中心；若認(rèn)證失敗，則終端執(zhí)行拆鏈操作，切換至備選接入點，并將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)認(rèn)定為非法網(wǎng)絡(luò)。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟d包括：

步驟d1：認(rèn)證中心比較步驟b4生成的認(rèn)證數(shù)據(jù)和步驟c4中獲得的終端認(rèn)證數(shù)據(jù)，若相同，則對終端的身份認(rèn)證成功，否則認(rèn)證失??；

步驟d2：若認(rèn)證通過，則與終端協(xié)商加密和完整性保護(hù)算法，并在相互間的通信鏈路上使用非接入層密鑰，并生成二級接入層根密鑰發(fā)送給接入點；若認(rèn)證失敗，則認(rèn)證中心通知接入點執(zhí)行拆鏈操作，并將當(dāng)前終端認(rèn)定為非法終端。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟e包括：

步驟e1：接入點根據(jù)步驟d2所接收到的二級接入層根密鑰生成二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰；

步驟e2：同時終端也生成相應(yīng)的二級接入層根密鑰和二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰；

步驟e3：終端和接入點分別將一級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰與相應(yīng)的二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰結(jié)合在一起作為接入層密鑰，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用。

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，所述步驟f包括：

步驟f1：終端和接入點可實際需求和無線信道變化的快慢，隨時執(zhí)行步驟a，更新一級接入層密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，實現(xiàn)接入層密鑰更新和認(rèn)證密鑰更新；

步驟f2：非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新以及后續(xù)認(rèn)證，可重復(fù)步驟c、d、e完成；

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新過程完全獨立，分別進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用無線信道的唯一性、互易性和時變性，在終端和接入點分別產(chǎn)生物理層密鑰，并將其引入到接入層密鑰和認(rèn)證密鑰之中，實現(xiàn)了身份與路徑的雙重認(rèn)證，并可防止從非接入層獲取接入層密鑰的攻擊方式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法流程圖；

圖2本發(fā)明的存在竊聽者和攻擊者的通信場景示意圖；

圖3本發(fā)明的無線信道測量量化示意圖；

圖4本發(fā)明的量化比特協(xié)商示意圖；

圖5本發(fā)明的認(rèn)證數(shù)據(jù)生成示意圖；

圖6本發(fā)明的一級接入層密鑰與二級接入層密鑰結(jié)合示意圖；

圖7本發(fā)明的密鑰產(chǎn)生分配過程示意圖。

具體實施方式

實施例1：結(jié)合圖1-圖7，一種面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，包括以下步驟：

步驟a：終端和接入點基于雙方無線通信信道特征產(chǎn)生物理層密鑰作為一級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，包括：

步驟a1：終端和接入點測量無線信道獲得信道特征參數(shù)；

步驟a2：終端和接入點利用信道特征參數(shù)，產(chǎn)生一致性的物理層密鑰，分別作為一級接入層加密和完整性保護(hù)密鑰，應(yīng)用于初始認(rèn)證成功之前的終端和接入點之間的無線信道上；

步驟a3：終端和接入點利用信道特征參數(shù)，產(chǎn)生一致性的物理層密鑰，作為接入層認(rèn)證密鑰，在認(rèn)證過程中與終端的根密鑰結(jié)合使用。

步驟b：認(rèn)證中心通過終端身份相關(guān)的根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，產(chǎn)生認(rèn)證數(shù)據(jù)和非接入層密鑰，包括：

步驟b1：終端利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰，向接入點加密傳輸終端身份信息，接入點利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密；

步驟b2：接入點將終端身份信息和接入層認(rèn)證密鑰上報給認(rèn)證中心；

步驟b3：認(rèn)證中心根據(jù)獲得的終端身份信息，查找到該用戶的根密鑰；

步驟b4：認(rèn)證中心利用該用戶的根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，根據(jù)預(yù)先約定的算法生成認(rèn)證數(shù)據(jù)、非接入層的加密和完整性保護(hù)密鑰；

步驟b5：認(rèn)證中心將生成的認(rèn)證數(shù)據(jù)發(fā)送給接入點。

步驟c：終端利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的認(rèn)證中心的認(rèn)證數(shù)據(jù)，對接入點和認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后生成非接入層密鑰和終端認(rèn)證數(shù)據(jù)，包括：

步驟c1：接入點利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰向終端加密傳輸認(rèn)證數(shù)據(jù)，終端利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密；

步驟c2：終端利用根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，根據(jù)預(yù)先約定的算法產(chǎn)生本地認(rèn)證數(shù)據(jù)；

步驟c3：終端比較本地認(rèn)證數(shù)據(jù)和步驟c1中獲得的認(rèn)證數(shù)據(jù)，如果相同，則對接入點和認(rèn)證中心的身份認(rèn)證成功，否則認(rèn)證失?。?/p>

步驟c4：若認(rèn)證通過，則終端將本地認(rèn)證數(shù)據(jù)利用步驟a2中產(chǎn)生的一級接入層密鑰加密傳輸至接入點，接入點利用相應(yīng)的密鑰解密后轉(zhuǎn)發(fā)給認(rèn)證中心；若認(rèn)證失敗，則終端執(zhí)行拆鏈操作，切換至備選接入點，并將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)認(rèn)定為非法網(wǎng)絡(luò)。

步驟d：認(rèn)證中心利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的終端認(rèn)證數(shù)據(jù)對終端進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后，與終端在相互間的通信鏈路上協(xié)商使用非接入層密鑰，包括：

步驟d1：認(rèn)證中心比較步驟b4生成的認(rèn)證數(shù)據(jù)和步驟c4中獲得的終端認(rèn)證數(shù)據(jù)，若相同，則對終端的身份認(rèn)證成功，否則認(rèn)證失?。?/p>

步驟d2：若認(rèn)證通過，則與終端協(xié)商加密和完整性保護(hù)算法，并在相互間的通信鏈路上使用非接入層密鑰，并生成二級接入層根密鑰發(fā)送給接入點；若認(rèn)證失敗，則認(rèn)證中心通知接入點執(zhí)行拆鏈操作，并將當(dāng)前終端認(rèn)定為非法終端。

步驟e：終端和接入點分別生成二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰，將其與一級接入層相應(yīng)密鑰相結(jié)合作為接入層密鑰，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用，e包括：

步驟e1：接入點根據(jù)步驟d2所接收到的二級接入層根密鑰生成二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰；

步驟e2：同時終端也生成相應(yīng)的二級接入層根密鑰和二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰；

步驟e3：終端和接入點分別將一級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰與相應(yīng)的二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰結(jié)合在一起作為接入層密鑰，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用。

步驟f：終端和接入點可隨時同步更新一級接入層密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，實現(xiàn)接入層密鑰更新和持續(xù)認(rèn)證，包括：

步驟f1：終端和接入點可實際需求和無線信道變化的快慢，隨時執(zhí)行步驟a，更新一級接入層密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，實現(xiàn)接入層密鑰更新和認(rèn)證密鑰更新；

步驟f2：非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新以及后續(xù)認(rèn)證，可重復(fù)步驟c、d、e完成；

所述的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法，非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新過程完全獨立，分別進(jìn)行。非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新過程完全獨立，分別進(jìn)行。

實施例2，結(jié)合圖1-圖7，本發(fā)明的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配方法流程圖，圖7為本發(fā)明的面向無線通信系統(tǒng)的密鑰產(chǎn)生分配過程示例圖。該方法包括下列步驟：

步驟a：終端和接入點基于雙方無線通信信道特征產(chǎn)生物理層密鑰作為一級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，在初始認(rèn)證階段中使用；

步驟b：認(rèn)證中心通過終端身份相關(guān)的根密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，產(chǎn)生認(rèn)證數(shù)據(jù)和非接入層密鑰；

步驟c：終端利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的認(rèn)證中心的認(rèn)證數(shù)據(jù)，對接入點和認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后生成非接入層密鑰和終端認(rèn)證數(shù)據(jù)；

步驟d：認(rèn)證中心利用根密鑰、接入層認(rèn)證密鑰和接收到的終端認(rèn)證數(shù)據(jù)對終端進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證成功后，與終端在相互間的通信鏈路上協(xié)商使用非接入層密鑰；

步驟e：終端和接入點分別生成二級接入層加密、完整性保護(hù)密鑰，將其與一級接入層相應(yīng)密鑰相結(jié)合作為接入層密鑰，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用；

步驟f：終端和接入點可隨時同步更新一級接入層密鑰和接入層認(rèn)證密鑰，實現(xiàn)接入層密鑰更新和持續(xù)認(rèn)證，此更新過程與非接入層密鑰、二級接入層密鑰的更新過程完全獨立。

另外，在步驟a中，在tdd工作模式下，終端通過對下行導(dǎo)頻的測量獲得預(yù)先選定的信道參數(shù)，并按照系統(tǒng)配置發(fā)送約定好的上行信號，enodeb通過對上行信號的測量獲得同一信道參數(shù)。

本發(fā)明預(yù)設(shè)的信道參數(shù)包括但不限于信道響應(yīng)幅度、信道響應(yīng)相位、接收信號強(qiáng)度、接收信號包絡(luò)等，本發(fā)明實施例中以信道幅度為例。

終端與enodeb通過測量信道，得到兩個相關(guān)性較強(qiáng)的信道幅度隨機(jī)變量va和vb。如圖3所示，將vb的取值區(qū)間等概地分成j個區(qū)間，并確定各區(qū)間的邊界，如果va和vb的取值逼近邊界，那么由于信道估計誤差的存在，雙方量化的初始不一致率將會增大，因此enodeb需要將量化區(qū)間再進(jìn)行等分成子區(qū)間，將逼近邊界的子區(qū)間索引值發(fā)送給終端，終端根據(jù)索引值修正己端的量化邊界。雖然這個子區(qū)間的索引值可能會被第三方獲得，但由于所在的量化區(qū)間不會被泄露，因此，這種交互并不會降低合法雙方量化結(jié)果的安全性。

終端與enodeb將各自的量化序列每n1比特分為一組，雙方都得到大小為n1×n2的二進(jìn)制矩陣，然后終端通過公共信道向enodeb發(fā)送每組的奇偶校驗比特，長度為n2。enodeb以同樣的方式計算奇偶校驗序列，并將其和終端發(fā)來的奇偶校驗序列進(jìn)行比較，如果校驗比特一致，則雙方暫時不做任何處理；如果不一致，則雙方同時刪除校驗比特不一致的分組。

由于雙方在公共信道上交互了校驗信息，通常認(rèn)為第三方能夠完全獲得這些校驗信息。因此，為了補償泄露給第三方的信息，終端與enodeb還要同時刪除矩陣中的某一行以保證剩余比特的安全性。

在雙方獲得一致的量化比特序列后，終端與enodeb需要對其進(jìn)行確認(rèn)，具體確認(rèn)過程如圖4所示：終端隨機(jī)地選擇一個實數(shù)r，并用自己的量化比特序列ka對其加密，然后通過公共信道向enodeb發(fā)送加密后的值其中表示ka存在條件下的加密算子；然后，enodeb用自己的量化比特序列kb來解密收到的值，并對其進(jìn)行hash操作，然后用kb對其進(jìn)行加密，最后通過公共信道向終端發(fā)送其中為kb存在條件下enodeb端的解密算子，h為hash算子；終端用ka解密收到的信息，如果結(jié)果是h(r)，則向enodeb發(fā)送一個“肯定”(positive)的確認(rèn)信號來確認(rèn)雙方生成了相同的量化比特序列；否則發(fā)送一個“否定”(negative)的確認(rèn)信號，表明收發(fā)雙方的量化比特序列是不一致的。

在確認(rèn)一致后，終端和enodeb將生成的一致性量化比特序列存儲，并分割為一級接入層加密密鑰kphyupenc、kphyrrcenc、完整性保護(hù)密鑰kphyrrcint和接入層認(rèn)證密鑰kphy使用。

在步驟b中，mme通過enodeb向終端發(fā)起身份信息請求，終端收到后回復(fù)自己的imsi，并利用kphyrrcenc作為加密密鑰，對imsi進(jìn)行加密，enodeb則利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密；而且終端和enodeb都將利用kphyrrcint作為完整性保護(hù)密鑰，對上述兩條信令進(jìn)行完整性保護(hù)，接收方則利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密。

enodeb將終端身份信息imsi和接入層認(rèn)證密鑰kphy轉(zhuǎn)發(fā)給mme，mme由此向上報給hss/auc申請認(rèn)證數(shù)據(jù)。hss/auc在收到認(rèn)證數(shù)據(jù)請求消息后，根據(jù)終端的imsi，找到該終端的根密鑰k，并按照圖5所示方法，利用根密鑰k和接入層認(rèn)證密鑰根據(jù)事先約定的認(rèn)證算法生成認(rèn)證數(shù)據(jù)av(包括非接入層的根密鑰kasme)；hss/auc通過認(rèn)證數(shù)據(jù)響應(yīng)消息將av發(fā)送給mme，mme由收到的kasme生成非接入層的加密密鑰knasenc和完整性保護(hù)密鑰knasint，并通過認(rèn)證請求消息將autn、ksiasme等認(rèn)證參數(shù)發(fā)送給enodeb。

在步驟c中，enodeb利用kphyrrcenc、kphyrrcint分別作為加密和完整性保護(hù)密鑰，向終端發(fā)送認(rèn)證請求消息，終端enodeb則利用相應(yīng)的密鑰進(jìn)行解密。

終端按照aka算法，利用根密鑰k、接入層認(rèn)證密鑰kphy和接收到的認(rèn)證參數(shù)根據(jù)預(yù)先約定的算法在本地產(chǎn)生認(rèn)證數(shù)據(jù)mac，并與接收到的值進(jìn)行對比。如果不一致，則認(rèn)證失敗，終端發(fā)送認(rèn)證失敗消息，并執(zhí)行拆鏈操作，切換至備選enodeb，并將當(dāng)前enodeb認(rèn)定為非法基站；如果一致，則通過對網(wǎng)絡(luò)側(cè)的認(rèn)證，終端利用一級接入層密鑰將認(rèn)證響應(yīng)消息res加密傳輸至enodeb，enodeb利用相應(yīng)的密鑰解密后轉(zhuǎn)發(fā)給mme。

在步驟d中，mme對比收到的res與自己存儲的認(rèn)證數(shù)據(jù)xres是否一致；如果相同，則鑒權(quán)成功，與終端協(xié)商加密和完整性保護(hù)算法，并在相互間的通信鏈路上使用非接入層密鑰knasenc、knasint，并生成二級接入層根密鑰kenodeb發(fā)送給enodeb。否則對終端的鑒權(quán)失敗，向終端發(fā)送認(rèn)證失敗消息，執(zhí)行拆鏈操作，將當(dāng)前終端認(rèn)定為非法終端。

在步驟d中，enodeb由接收到的二級接入層根密鑰kenodeb生成二級接入層加密密鑰kupenc、krrcenc和完整性保護(hù)密鑰krrcint。同時，終端也生成相應(yīng)的二級接入層根密鑰kenodeb和二級接入層加密密鑰kupenc、krrcenc和完整性保護(hù)密鑰krrcint。終端和enodeb分別將kphyupenc和kupenc、kphyrrcenc和krrcenc、kphyrrcint和krrcint結(jié)合在一起作為接入層密鑰k’upenc、k’rrcenc、k’rrcint，在終端與接入點之間的無線鏈路上使用。

在步驟f中，終端和enodeb可根據(jù)實際需求和無線信道變化的快慢，隨時執(zhí)行步驟a，更新一級接入層加密密鑰kphyupenc、kphyrrcenc、完整性保護(hù)密鑰kphyrrcint和接入層認(rèn)證密鑰kphy，實現(xiàn)接入層密鑰更新和認(rèn)證密鑰更新；非接入層密鑰knasenc、knasint、二級接入層密鑰加密密鑰kupenc、krrcenc和完整性保護(hù)密鑰krrcint的更新以及后續(xù)認(rèn)證，可重復(fù)步驟c、d、e完成。上述兩個密鑰更新過程完全獨立，可分別進(jìn)行。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在偽終端和偽基站時，如圖2中左圖所示，由于步驟b中物理層密鑰的引入，當(dāng)合法終端駐留在偽基站小區(qū)時，合法終端和偽基站通過物理層密鑰協(xié)商生成了竊聽鏈路1的物理層密鑰1，偽終端和合法基站通過物理層密鑰協(xié)商生成了竊聽鏈路2的物理層密鑰2，但是由于兩個無線鏈路信道環(huán)境的差異性，產(chǎn)生的物理層密鑰也將不同，而核心網(wǎng)絡(luò)利用物理層密鑰2產(chǎn)生認(rèn)證數(shù)據(jù)，當(dāng)偽終端和偽基站采用“透明轉(zhuǎn)發(fā)”的攻擊方式時，合法終端將采用物理層密鑰1和自身根密鑰對接收的認(rèn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，顯然由于物理層密鑰的不同，認(rèn)證將會失敗，從而阻止了“透明轉(zhuǎn)發(fā)”的攻擊方式。

當(dāng)接入網(wǎng)中存在竊聽者或者核心網(wǎng)存在攻擊者時，如圖2中右圖所示，由于步驟a中引入物理層密鑰作為接入層密鑰，而步驟d中采用與身份相關(guān)的密鑰作為非接入層密鑰，因此無論惡意用戶從核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)都無法竊取到接入層的密鑰。首先，接入網(wǎng)的竊聽者和enodeb通過物理層無線信道測量生成的是基于竊聽鏈路的接入層密鑰，合法終端和enodeb通過物理層無線信道測量生成的是基于合法鏈路的接入層密鑰，但是由于兩個無線鏈路信道環(huán)境的差異性，其產(chǎn)生的接入層密鑰也將不同。其次，核心網(wǎng)的攻擊者通過搭線偽造信令等方式，只可能竊取到mme中非接入網(wǎng)層密鑰而無法獲知接入層密鑰，因為非接入層與接入層的密鑰是分別獨立產(chǎn)生的，mme或hss/auc等核心網(wǎng)節(jié)點中并沒有接入層密鑰或相關(guān)信息。