NB-IoT认证与密钥协商:技术解析与案例

NB-IoT UE进行初始接入时，首先使用EPS-AKA（Evolved Packet System-Authentication and Key Agreement）机制实现UE和网络之间的双向认证与密钥协商。如图5.2所示，步骤0.1～0.4为用户进行网络接入请求的过程，步骤1、2为HSS计算并向MME分发认证向量的过程，步骤3、4为MME与UE进行认证与密钥协商的过程。

步骤0.1～0.4：MME向申请接入网络的UE发送身份请求信息；UE收到来自网络的身份信息请求之后，向网络发送永久身份IMSI。

步骤1：MME收到IMSI后，向HSS发起认证向量请求。

图5.2 EPS-AKA流程

步骤2：HSS收到MME的认证向量请求之后，计算一组或多组认证向量AV（n），并将其发送给MME。

注：认证向量（AV）是一个四元组，包括随机数RAND、认证码AUTN、期望响应XRES，及协商密钥K_ASME。其中，HSS根据与用户端USIM卡共享的永久密钥K先推演出一对密钥CK、IK，再由CK、IK推演产生K_ASME（详见图5.3）。(www.xing528.com)

步骤3：MME收到认证向量组AV（n），对认证向量组进行排序，选择一个序号最小的认证向量，将向量组中的RAND、AUTN和K_ASME的密钥标识KSI_ASME发送给UE，请求UE产生认证数据。

图5.3 NB-IoT/eMTC密钥层次架构

步骤4：UE收到来自MME的认证请求之后，验证AUTN；若认证通过，UE计算RES和CK、IK，并将RES发送给MME。MME收到RES后，将RES与XRES进行比较。若相同，则UE认证成功，建立连接。

此外，为保护用户身份隐私，避免用户可溯性，用户在接入网络之后，网络分配临时标识给用户，用户可使用临时标识再次接入网络。