术语表

移动设备相关

• MS：移动站（手机）
• SIM：用户身份模块（SIM卡）
• IMSI：国际移动用户标识（用户ID）
• TMSI：临时IMSI（通过混淆ISMI保护隐私）
• Ki：128位唯一用户密钥（与IMSI配对）

基站相关

• BTS：基站收发台（含无线电信号收发设备、天线及加密/解密装置）
• BSC：基站控制器（管理无线信道分配、手机测量及基站间切换）

核心网相关

• NSS：网络子系统（通过BSC/BTC路由呼叫）
• MSC：移动交换中心
• VLR：访问位置寄存器（漫游用户数据库）
• HLR：归属位置寄存器（永久用户主数据库）
• AuC：鉴权中心

关键变量

• RAND：128位随机数（由AuC发送至MS用于鉴权）
• SRES：鉴权响应（通过RAND+Ki+A3算法生成）
• KC：加密密钥（通过RAND+Ki+A8算法生成）

加密流程

1. 网络接入请求
   MS通过BSC/BTS向NSS发送IMSI，MSC将IMSI转发至HLR进行验证。

2. 鉴权过程

   • AuC生成RAND，通过A3算法生成SRES
   • RAND发送至MS，MS使用SIM卡内A3算法生成SRES响应
   • AuC比对双方SRES完成鉴权

3. 密钥生成
   鉴权成功后，A8算法利用RAND+Ki生成KC加密密钥

4. 数据加密
   A5/1流密码算法（内置于手机硬件）使用KC实时加密/解密数据

安全机制

• TMSI隐私保护
  首次入网时AuC分配TMSI替代IMSI，每次位置更新生成新TMSI
• 算法分布
  A3/A8算法与Ki存储在SIM卡，A5/1算法固化在手机硬件

现存风险

• A5/1算法存在已知漏洞
• 部分GSM网络未启用加密（短信明文传输）
• 潜在威胁：中间人攻击、网络入侵导致短信/GPS数据泄露

法律声明：研究手机流量时需使用法拉第袋屏蔽信号，避免非法拦截受监管频段数据。