APN网络安全技术简介

APN网络安全技术简介中国联通目录APN技术原理APN技术安全性组网方案对比业务应用实例2APN技术简介简介：APN（AccessPointName接入点名称）网络又称VPDN(VirtualPrivateDialupNetworks)网络，是虚拟拨号专网技术的简称，它是基于拨号用户的虚拟专用网络，利用IP网络的承载功能，结合相应的认证、加密和授权机制，在公用网络中建立专用的虚拟数据通信网络。3利用第三代移动通信网络，APN可作为远程访问和网络互联的高效低价、快速、安全可靠的解决方案，集灵活性、安全性、经济性以及可扩展性于一身，可充分满足政府、企业分支机构、移动办公安全通信的需求，已成为一项相当普及的网络业务。APN网络结构图示APN网络拓扑实质：利用无线资源替代部分有线资源，构建用户数据通信网络。4•终端：可以是手机、笔记本、无线Modem等，根据客户不同的需求选用不同的终端。•GGSN：网关GPRS支持节点,起网关作用，和不同数据网络连接。客户通过WCDMA网络接入到GGSN，GGSN判断是APN用户，向指定的客户侧路由器发起GRE/L2TP连接，可分配IP地址。•SGSN：GPRS服务支持节点，主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能•HLR：归属位置寄存器。保存的是用户的基本信息，并负责对客户的域名进行鉴权认证。•VLR：拜访者位置寄存器。保存的是用户的动态信息和状态信息，以及从HLR下载的用户的签约信息。•专线：通常采用物理专线（如MSTP/SDH），此专线将联通的WCDMA网关和客户侧路由器连接起来。•客户侧路由器：需支持GRE/L2TP协议，要与GGSN建立GRE/L2TP隧道•客户AAA服务器：又称客户Radius，用于认证、授权，实现对拨号用户名、密码和IP地址的管理，此服务器为可选配置，用于提高网络的安全性。联通APN专线联通WCDMA3G网络联通基站移动终端区移动接入管理区智能终端移动通信网业务平台业务平台区防火墙路由器路由器客户AAASGSNGGSNHLRVLRAPN技术可靠性•无线接入部分：1、无线接入不需要铺设铜线或光缆，可以避免道路施工、楼宇装修等损坏。2、无线接入容易受环境影响，在弱覆盖或干扰较大的区域稳定性较差。•核心网络部分：1、核心网网络设备全部是双平面配置，可以保证任何一台设备故障都不中断业务。2、SGSN、GGSN部署POOL，可以实现设备级冗余。•客户网络部分：1、客户可根据需要选择租用一条或多条专线。如果租用多条专线，可以配置负荷分担或主备链路。5组网方案对比使用成本应用范围网络稳定性可扩展性数据安全网络结构简单传统VPNAPN技术网络特性对比1、APN技术只需要一条能够联通GGSN与用户核心机房专线即可。2、APN技术也可以使用传统VPN的相关安全策略。3、用户新增外围通信节点无需新增物理线路。4、无线网络状况决定APN技术的稳定性。5、传统VPN可以使用的均可引入APN6、APN总体使用成本比专线组网低APN技术与传统专线业务对比6APN接入方式1——GREGRE（通用路由封装）接入方式：需要客户内部网具有能够与联通行业应用GGSN互通的物理通路（APN专线），是对某些网络层协议（如IP和IPX）的数据报进行封装，使这些被封装的数据报能够在另一个网络层协议（如IP）中传输，即在GGSN与客户路由器间建立GRE隧道。其优点在于实施便捷，对用户设备要求较低，具有较高的安全性。但GRE无线侧可扩展性有限，一张USIM或SIM卡只能用于一个无线侧数据设备与核心侧的互联互通，或仅用于多个无线侧数据设备主动访问核心侧的业务模式。7客户内网GGSNSGSNHLRBSS地市汇聚路由器或交换机GRE隧道SDH/MSTPWCDMA3G客户AAAAPN接入方式2——L2TP企业网企业网22企业网企业网22LACLACSGSNSGSNBSC/RNCBSC/RNCGnGnGiGi防火墙防火墙企业网企业网11企业网企业网11LNSLNSLNSLNSGGSNGGSNPPPPPP协议协议L2TPL2TP隧道隧道MSMSL2TP（二层隧道协议）接入方式：需要客户内部网具有能够与联通行业应用GGSN互通的物理通路（APN专线），并由GGSN上的L2TP访问集中器（LAC）与客户专用支持L2TP协议路由器（LNS）为每个PPP连接建立L2TP二层隧道。其优点在于用户对于网络控制程度高，具有高安全性，无线侧可扩展性强，一张USIM或SIM卡可用于多个无线侧数据设备与核心侧的互联互通业务。但L2TP需要用户拥有较高的路由交换技术能力，对于L2TP组网有较好的理解，并且对于其自身网络及网络规划有清晰的了解。8APN技术原理APN技术安全性组网方案对比业务应用实例目录9提供专享的APN鉴权接入(只有符合客户专用APN域名的无线卡才能接入，该域名的申请和绑定都需要经过特定流程）使用专用行业网关GGSN，与互联网GGSN网关互相独立SGSN和GGSN基于PDP（分组数据报文）上下文转发报文，不同客户之间以及同一客户不同用户之间完全隔离核心网报文转发全部经过GTP隧道封装，终端和客户网络都无法进入核心网络支持GRE/L2TP隧道接入方式，GGSN可与客户接入路由器间建立GRE或L2TP隧道并支持多种安全加密方式•核心网安全APN技术安全性——总体安全保障（1）10GGSNSGSNHLR联通基站GRE/L2TP隧道APN专线WCDMA3G客户AAA移动终端区移动通信网移动接入管理区业务平台区防火墙客户业务平台路由器路由器客户内网出口至联通移动网间，采用物理专线进行数据传输，与互联网隔离，确保数据在全封闭环境内传递，不受影响•数据专线安全WCDMA来自于军事级扩频技术、快速功率控制将信号隐藏在噪声中，无法被监听增强的128位5元组（随机数RAND、期望响应XRES、加密密钥CK、完整性密钥IK和认证令牌AUTN）鉴权密码算法。网络以临时识别码（TMSI）给用户在传输信息中屏蔽用户真实身份128位加密密钥(CK)，通过KASUMI分组加密算法函数f8对数据进行加密采用信令完整性保护，防止消息被恶意篡改和伪造提供了双向认证。不但提供基站对移动终端(MS)的认证，也提供了移动终端对基站的认证，可有效防止伪基站攻击接入链路数据加密延伸至无线网络控制器（RNC）；无线接入网络（RAN）是运营商的网络，主要负责从无线信号中提取信息向分组域或电路域转发，数据在其中传输也会有加密，压缩等步骤。而且RAN都是底层设备，数据在上层的含义对这些设备来说是抽象的，RAN设备本身不会带来安全隐患。WCDMA安全机制具有可拓展性，可为将来引入新业务提供安全保护措施•无线网络安全APN技术安全性——总体安全保障（2）11APN技术安全性——总体安全保障（3）12支持客户自建AAA的接入鉴权方式，实现对每个拨入的号码进行账号和密码认证，并可捆绑手机串号（IMEI）、手机卡串号（IMSI）、用户名、密码进行认证，客户可自行分配IP地址和拨入服务器主机IP地址和域名，其他人无法知晓客户可以在其内网部署防火墙或网闸设备，对不同网络间的通信进行限制或隔离处理，将APN网络系统受外界影响的风险降到最低。可叠加对终端或端对端的加密安全措施、如CA认证、TF卡加密、SSL/IPSecVPN加密等可叠加终端及应用管理平台（如华为HDMP）措施，综合实现对终端、网络传输、应用等多方面的安全保障GGSNSGSNHLR联通基站GRE/L2TP隧道APN专线WCDMA3G客户AAA移动终端区移动通信网移动接入管理区业务平台区防火墙华为HDMP管理平台客户业务平台路由器路由器•叠加安全措施安全TF卡安全TF卡APN技术安全性——GRE组网方式•GRE组网业务安全性GGSNSGSN客户内网HLR联通基站地市汇聚路由器或交换机GRE隧道SDH/MSTPWCDMA3G终端发起激活请求APN用户名密码SGSN根据APN查询DNS指向并将激活请求发送到GGSNGGSN判断是否需要进行RADIUS认证，是否需要RADIUS下发地址客户AAA根据号码、用户名、密码进行认证，并反馈给GGSN用户激活用户业务安全性保障点：1、联通侧对卡是否合法进行判定；2、联通侧对于卡使用的APN是否合法进行判定3、客户AAA对于用户号码是否合法进行判定；4、客户AAA对于用户名、密码是否合法进行判定数据通道建立13客户AAAGGSNSGSN客户内网HLR联通基站L2TP隧道SDH/MSTPWCDMA3GAPN技术安全性——L2TP组网方式地市汇聚路由器或交换机•L2TP组网业务安全性终端发起激活请求APN用户名密码SGSN根据APN查询DNS指向并将激活请求发送到GGSNGGSN发起到用户接入路由器的PPP协商用户接入路由器完成与GGSN的PPP协商并下发地址给终端用户激活用户业务安全性保障点：1、联通侧对卡是否合法进行判定；2、联通侧对于卡使用的APN是否合法进行判定用户自行将认证消息由路由器转向RADIUS后:3、客户AAA对于用户号码或IMSI是否合法进行判定（路由器无法使用该项）4、客户AAA对于用户名、密码是否合法进行判定数据通道建立14客户AAAAPN技术测评15目前，中国联通APN专网（即VPDN专网）的安全认证通过“国家信息安全认证中心”测评，并取得《信息系统安全测评证书》（信息系统安全保障级二级）。APN技术原理APN技术安全性组网方案对比业务应用实例目录16组网方案对比1、大多数工业用路由器、部分防火墙支持该功能2、业务支持度取决于路由器性能，吞吐能力与设备所支持会话数密切相关1、大多数工业用路由器、部分防火墙均支持该功能2、业务支持度高，吞吐能力仅决定于设备处理带宽设备复杂度一个无线终端下挂多个IP设备，并可以实现用户核心侧主动访问这些IP设备一个无线终端仅对应一个IP设备时，才可以实现用户核心侧主动访问这些IP设备可扩展性1、可以使用RADIUS认证2、地址绑定只在用户侧实现3、用户号码或IMSI中任意一个1、可以使用RADIUS认证2、地址绑定联通或用户侧实现3、RADIUS消息中仅携带用户号码安全性L2TP隧道方式GRE隧道方式组网方式网络特性•GRE隧道方式与L2TP隧道方式技术实现对比17支持多隧道备份支持多隧道备份可靠性小流量业务与GRE区别不明显大流量业务支持较好，小流量业务与L2TP区别不明显性能APN技术原理APN技术安全性组网方案对比业务应用实例目录18业务应用实例——公安移动警务19•典型案例：广东省公安厅、广东省边防总队、江门交警、惠州交警、汕头公安局、揭阳交警……利用APN接入网络，结合公安无线安全接入平台及终端安全TF卡/USB卡等加密认证措施，实现手机、平板、笔记本等移动终端的随时随地办公和执法。20业务应用实例——消防灭火救援指挥系统在省消防总队同样利用APN接入网络实现了视频、语音、定位数据、消防信息等的交互，大大提高了灭火救援效率，手机、笔记本等移动办公等系统也得到了好的应用。APN专网实时监控、录像回放对讲定位、记录报警、联动双向安全通道业务应用实例——公安无线视频监控系统在省技术侦察局及省内包括佛山、深圳等几个公安局都使用APN接入网络进行3G无线视频监控。2122业务应用实例——省武警总队可视化指挥平台在广东省武警总队的可视化指挥平台实现了PTT对讲终端与指挥中心实时的视频、语音、定位数据、文本信息等的交互，其中也使用APN网络接入。谢谢