ETSI TS 135 207-2024
Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...

Стандартный №

ETSI TS 135 207-2024

Дата публикации

2024

Разместил

European Telecommunications Standards Institute (ETSI)

Последняя версия

ETSI TS 135 207-2024

сфера применения

Анализ стандартной структуры тестовых данных алгоритма MILENAGE

ETSI TS 135.207 V18.0.0, ключевой компонент спецификации безопасности 3GPP, предоставляет полные тестовые данные для реализации алгоритма MILENAGE. Этот стандартный документ, третья из пяти частей спецификации алгоритма MILENAGE, посвящен предоставлению проверяемых тестовых случаев для реализации алгоритма.

---

Требования к стандартной технической архитектуре и тестовому покрытию

Набор алгоритмов MILENAGE построен на основе ядра шифрования Rijndael (AES) и включает семь ключевых функций безопасности:

Функция алгоритма	Описание функции	Длина выходного ключа	Роль безопасности
f1	Генерация кода сетевой аутентификации	64-битный MAC-A	Сетевая аутентификация
f1*	Код аутентификации повторной синхронизации Генерация	64-битный MAC-S	Синхронизация Восстановление Аутентификация
f2	Генерация значения ответа	64-битный RES	Аутентификация пользователя
f3	Генерация ключа шифрования	128-битный CK	Шифрование бизнес-данных
f4	Генерация ключа целостности	128-битный IK	Защита целостности данных
f5	Генерация анонимного ключа	48-битный AK	Защита личности пользователя
f5*	Ресинхронизированная генерация анонимного ключа	48-битный AK	Ресинхронизированная защита личности

Дизайн тестовых данных следует принципу полного покрытия: используется каждая запись S-Box, и каждый входной бит испытывает состояния «0» и «1», что гарантирует правильность и полноту реализации алгоритма.

---

Углубленный анализ тестовых данных основного алгоритма Rijndael

Стандарт предоставляет 6 полных тестовых наборов данных Rijndael, каждый из которых содержит:

Компоненты теста	Описание	Технические характеристики
Ключевые данные	128-битный ключ шифрования	16-байтовый шестнадцатеричный формат
Ввод обычного текста	Блок данных для шифрования	16-байтовый шестнадцатеричный формат
Раундовые ключи	11-раундовые расширенные ключи	128-битные ключевые данные для каждого раунда
Промежуточное состояние	Состояние шифрования для каждого раунда	AddRoundKey, SubBytes, ShiftRows, MixColumns
Выход шифротекста	Конечный результат шифрования	Проверка правильности алгоритма

Тестовый набор 1 предоставляет наиболее подробные данные промежуточного состояния, показывающие полные изменения состояния на каждом этапе алгоритма Rijndael, что является важной справочной информацией для отладки алгоритма.

---

Спецификация тестовых данных для алгоритма аутентификации f1/f1*

Тестовые данные алгоритма аутентификации содержат 6 тестовых наборов, каждый из которых предоставляет полные входные параметры и ожидаемые выходные данные:

Анализ примера тестового набора 1:

Входные параметры: K=465b5ce8b199b49faa5f0a2ee238a6bc, RAND=23553cbe9637a89d218ae64dae47bf35, SQN=ff9bb4d0b607, AMF=b9b9

Вычисление OPC: cd63cb71954a9f4e48a5994e37a02baf (получено из OP и K)

Первое шифрование вывод: 9e2980c59739da67b136355e3cede6a2

вывод f1: 4a9ffac354dfafb3 (64-бит MAC-A)

вывод f1*: 01cfaf9ec4e871e9 (64-бит MAC-S)

Тестовые данные подтверждают правильность обработки алгоритмом SQN и AMF, а также точность процесса вывода OPC.

---

Технические моменты тестовых данных алгоритма генерации ключей

Тесты алгоритмов F2/F3/F5 и F4/F5* используют унифицированный пятиэтапный формат данных:

Шаги данных	Идентификатор	Описание содержимого	Техническая функция
Шаг 1	a	Значение OPC	Поле конфигурации алгоритма варианта оператора
Шаг 2	b	Первый зашифрованный вывод ⊕OPC	Промежуточный результат преобразования
Шаг 3	c	Второй зашифрованный вход	Данные после операции вращения
Шаг 4	d	Второй зашифрованный выход	Итоговый результат преобразования
Шаг 5	e	Выходное значение алгоритма	Ключи RES/CK/IK/AK

Этот структурированный подход к тестированию обеспечивает проверяемость каждого шага алгоритма и предоставляет разработчикам четкую отладочную информацию path.

---

Стандартные рекомендации по внедрению и передовой опыт

На основе технических требований стандартного документа предлагаются следующие рекомендации по внедрению:

1. Полнота тестового покрытия

Все тестовые случаи в шести тестовых наборах должны быть полностью выполнены, чтобы гарантировать проверку каждого S-Box и состояния бита. Подробные промежуточные состояния в тестовом наборе 1 должны служить золотым эталоном для отладки алгоритма.

2. Безопасность обработки OPC

OPC следует рассчитывать внешне на карте USIM, чтобы избежать раскрытия процесса получения ключа при реализации алгоритма. Значения OPC в тестовых данных используются только для целей проверки.

3. Порядок байтов

Строго придерживайтесь спецификаций порядка байтов/битности, указанных в документе: старший бит слева, младший бит справа. Нумерация подстрок начинается слева (старший бит) с 0.

4. Гибкость в выборе алгоритмов

Обратите внимание, что MILENAGE — это пример набора алгоритмов; операторы могут указывать свои собственные алгоритмы. Тестовые данные в первую очередь используются для проверки совместимых реализаций.

5. Совместимость версий

Выпуск 18 наследует техническое содержание предыдущих версий, в первую очередь обновляя номер версии, а не технические характеристики для поддержания обратной совместимости.

---

История развития технологий и стандартизации

3GPP TS 35.207 претерпел несколько итераций версий с момента своего первоначального выпуска в выпуске 1999 года:

Версия выпуска	Время выпуска	Основные обновления	Технические характеристики
Выпуск 1999 года	1999	Начальная версия	Создание базовой тестовой среды
Выпуски 4-7	2001-2007	Обновления версий	Поддержание технической согласованности
Выпуски 8-10	2008-2011	Совместимость с LTE	Поддержка сетей 4G
Выпуски 11-18	2012-2024	Поддержка версий	Стабильное техническое содержание

Стабильность стандарта отражает фундаментальную роль алгоритма MILENAGE в безопасности сетей 3G/UMTS/LTE. Несмотря на технологические разработки, его основные принципы тестирования остаются в силе.

---

Вопросы безопасности и проблемы реализации

При реализации теста алгоритма MILENAGE следует учитывать следующие соображения безопасности:

Безопасность управления ключами: ключевые значения в тестовых данных предназначены только для целей тестирования. При фактическом развертывании должен использоваться безопасный механизм управления ключами.

Защита от атак по сторонним каналам: Реализация алгоритма должна предусматривать защиту от атак по времени и атак анализа мощности. Тестовые данные проверяют корректность функционирования, а не безопасность.

Качество случайных чисел: для параметра RAND требуется высококачественный генератор случайных чисел. Тестовые данные предоставляют фиксированные случайные значения для проверки.

Проект избыточности алгоритма: f1* и f5* предоставляют резервные алгоритмы для сценариев повторной синхронизации. Тестирование должно охватывать как обычные ситуации, так и случаи повторной синхронизации. Полностью следуя данным испытаний, предоставленным TS 35.207, разработчики могут гарантировать корректность и надёжность реализации алгоритма MILENAGE, обеспечивая надёжную основу безопасности для сетей 3G/UMTS/LTE.

ETSI TS 135 207-2024 История

• 2024 ETSI TS 135 207-2024 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2022 ETSI TS 135 207-2022 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2020 ETSI TS 135 207:2020 Универсальная система мобильной связи; ЛТЕ; 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Разработчики'...
• 2018 ETSI TS 135 207-2018 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2017 ETSI TS 135 207-2017 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2016 ETSI TS 135 207-2016 Универсальная система мобильной связи (UMTS); ЛТЕ; 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Разработчики
• 2014 ETSI TS 135 207-2014 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2012 ETSI TS 135 207-2012 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2011 ETSI TS 135 207-2011 Универсальная система мобильной связи (UMTS); LTE; Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Реализатор...
• 2010 ETSI TS 135 207-2010 Универсальная система мобильной связи (UMTS); ЛТЕ; 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Разработчики?
• 2009 ETSI TS 135 207-2009 Универсальная система мобильной связи (UMTS); ЛТЕ; 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Разработчики?
• 2007 ETSI TS 135 207-2007 Универсальная система мобильной связи (UMTS); 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Тестирование разработчиков
• 2004 ETSI TS 135 207-2004 Универсальная система мобильной связи (UMTS); 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Тестирование разработчиков
• 2002 ETSI TS 135 207-2002 Универсальная система мобильной связи (UMTS); 3G-безопасность; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: пример набора алгоритмов для функций аутентификации 3GPP и генерации ключей f1,f1*,f2,f3,f4,f5 и f5*; Документ 3: Данные испытаний разработчиков
• 2001 ETSI TS 135 207-2001 Универсальная система мобильной связи (UMTS); Безопасность 3G; Спецификация набора алгоритмов MILENAGE: Пример набора алгоритмов для функций аутентификации и генерации ключей 3GPP f1, f1*, f2, f3, f4, f5 и f5*; Документ 3: Технические требования к разработчикам...

стандарты и спецификации