通過密鑰刷新，設計了一個適于移動通信系統的基于私鑰的認證和密鑰交換方案。該方案可以實現通信雙方的相互認證，同時產生雙方認可的會話密鑰，并且會話密鑰的產生不需要其他第三方的參與，可以提供業務的不可抵賴性。經過性能分析，該認證方案結構簡單，執行效率高。
關 鍵 詞 私鑰; 會話密鑰; 雙向認證; 不可抵賴性

無線通信技術的迅速發展使移動通信及移動網絡的應用得到越來越多的重視和推廣。然而對于移動用戶和網絡運營商來說，安全依然是其中至關重要的話題。尤其是用戶方，隨著移動通信提供的業務越來越廣泛，用戶對通信中的安全和其隱私的要求也越來越高。第三代移動通信系統雖然較第二代移動通信系統在安全方面有了較大的改善，但是它仍然存在一些不足：要求用戶和網絡中心必須預先共享一個共同的密鑰，這使系統安全性降低；同時，隨著移動用戶量的增加，這種方案也帶來了密鑰的分配與管理問題。然而，利用密鑰刷新的認證體制來構造用戶認證方案，它不要求保密通信雙方實現共享永久不變秘密信息，因而可以簡化密鑰的管理問題。然而利用公鑰密碼算法比較復雜，計算量大，終端的運算能力比較困難，公鑰計算的復雜性成為制約它在終端應用的瓶頸，故公鑰加密系統在移動通信中的應用的研究還不能變成現代保密通信系統的主流。所以本文提出的密鑰刷新體制，設計一個集身份認證與會話密鑰建立功能于一體的有效的認證協議，提供移動用戶和網絡運營商之間的相互認證，同時建立雙方都認可的、新鮮的會話密鑰。
1 認證和密鑰交換協議
在通信系統中，為實現安全通信，用戶和網絡運營商在初始化時就先得到權威機構分配的、經過認證的密鑰。私鑰加密就是得到一個密鑰，以供使用者相互之間驗證彼此的身份。驗證身份后，通話過程中使用的會話密鑰通常按照會話密鑰產生方案由雙方協商決定，因此會話密鑰也需要雙方的認證確認。為了簡化過程，提高運行效率，可以把它與雙方身份的認證合并在一塊進行。
1.1 3G鑒權協議的不足
(1) 挑戰應答向量從HLR傳送給需要認證一個移動用戶的VLR的過程中沒有經過保護，以明文傳輸，并且需要核查移動臺的安全。
(2) 唯一標識一個移動用戶的IMSI仍然暴露給訪問網絡。如果一個主動攻擊者偽裝成基站，襲擊者仍然能夠挾持IMSI，從而輕而易舉地得到用戶IMSI，沒有驗證網絡端的身份功能。
(3) 安全模式仍然假設所有網絡操作者之間是相互信任的。
(4) 沒有提供服務不可抵賴性功能。
(5) 沒有提供移動用戶身份的完善保密性。
1.2 協議的設計原則
由于移動通信的終端設備多以運算能力相對較弱、存儲量小的智能卡為主，因此設計移動通信系統[2]中的認證協議應遵循原則：(1) 盡量減少移動臺的運算量，采用計算簡單的密碼算法，將執行協議所需要的計算盡可能多的轉移到網絡服務器端。(2) 由于無線通信的帶寬比較窄，信道差錯率比較高，因此盡可能使傳送的消息簡短，減少相互傳遞的認證信息的個數。