在移动通信技术快速更新迭代的进程中,一向重点强调速率和系统容量的发展,安全问题则有一定的滞后性并且所受关注较少。本课题依托国内某通信仪表公司和某安全中心的合作项目,从协议安全方面对增强型长期演进计划(Long Term Evolution-Advanced,LTE-A)系统进行了研究分析。通过对LTE-A系统架构、安全机制和空中接口协议栈的研究分析,重点是第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)的层三协议和非接入层协议标准的相关内容,从信令流程的角度设计了五种安全漏洞方案,并利用LTE-A协议一致性开发平台完成了相应方案的编写与调试,最终根据测试结果验证了所提方案的正确性和可行性。论文的主要工作及创新点如下:首先,论文阐述了选题背景和意义以及主要研究工作及成果。紧接着结合LTE-A系统架构和无线接口协议栈研究分析了安全机制,定位了方案设计的目标范围。其次,论文重点研究了终端接入过程和跟踪区更新过程,设计了五种安全漏洞方案的异常信令流程,包括:两种拒绝服务攻击方案、获取终端国际移动用户识别码(International Mobile Subscriber Identification Number,IMSI)号、终端重定向和终端位置泄露。再次,在LTE-A协议一致性开发平台上,重点研究其软硬件结构和各模块功能,借助适配层,利用第三版测试与测试控制表示方法(Testing and Test Control Notation version 3,TTCN-3)完成了相应的测试用例开发,包括测试流程、参数配置等内容,然后对实现方案进行了分析和验证。最后,论文对全文内容进行了总结,并展望了利用LTE-A协议一致性开发平台在协议安全方面的后续工作方向。