近期工作中遇到了有关SIP AKA认证的相应协议规范，目前在IMS中已得到应用支持，本文主要是希望探索一下AKA认证的具体机制，以及相应算法。为简便起见，暂时先抛开IMS内部架构，从参数着手分析AKA认证。
AKA认证主要还是基于DIGEST认证方式，在此基础上加入了对称加密机制。先简单看一下AKA的流程图与信令：
如图所示，AKA认证流程与DIGEST认证流程一致，参数MS新增了RAND和AUTN，加下来看一下具体的信令：
1) Initialrequest
REGISTER sip:home.mobile.biz SIP/2.0
2）Responsecontaining a challenge
SIP/2.0401Unauthorized
WWW-Authenticate: Digest
realm="RoamingUsers@mobile.biz",
nonce="CjPk9mRqNuT25eRkajM09uTl9nM09uTl9nMz5OX25PZz==",
qop="auth,auth-int",
opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41",
algorithm=AKAv1-MD5
3）REGISTER sip:home.mobile.biz SIP/2.0
Authorization: Digest
username="jon.dough@mobile.biz",
realm="RoamingUsers@mobile.biz",
nonce="CjPk9mRqNuT25eRkajM09uTl9nM09uTl9nMz5OX25PZz==",
uri="sip:home.mobile.biz",
qop=auth-int,
nc=00000001,
cnonce="0a4f113b",
response="6629fae49393a05397450978507c4ef1",
opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"
4）SIP/2.0200OK
Authentication-Info:
qop=auth-int,
rspauth="6629fae49393a05397450978507c4ef1",
cnonce="0a4f113b",
nc=00000001
熟悉SIP DIGEST的会发现，参数表面上看，除了algorithm指定为AKAv1-MD5之外，没有什么区别，那RAND和AUTN参数跑哪儿去了呢？AKA认证耍了个花招，尽量兼容DIGEST，他将RAND(128位)和AUTN(128位)参数进行BASE64编码后放置在了nonce参数中进行传递，如下图所示：
RAND为服务器端生成的128位随机值，AUTN的生成算法如下图所示：
AUTN的解析算法如下：
至于f1-f5算法通常采用Milenage算法，具体不在此赘述，此处解析之后，终端将会得到RES参数，然而此RES参数并非DIGEST认证中Authorization头域的response参数，而是使用RES作为DIGEST认证时的密钥，从而生成最终的response参数。
至此，AKA认证流程基本完成，CK和IK参数是作为IPSec SA的加密密钥以及完整性密钥，有兴趣的可以翻阅相应的IMS文档。总的说来AKA认证较DIGEST认证更为安全可靠：
1. 实现了双向认证：服务器对UE的认证是通过RES实现的：如果UE合法，它能够正确地计算出RES，且RES等于XRES；UE对服务器的认证是通过MAC实现的：UE计算期望的消息认证码(XMAC)，如果MAC和XMAC一致，则认证成功；
2. 每次使用的MAC是由不断递增的SQN作为输入变量之一，从而确保了密钥的新鲜性，有效地防止了重放攻击；
3. 这种机制更利于将服务器分离成认证服务器与鉴权服务器，认证服务器收到请求后，请求鉴权服务器生成AUTN、RAND等健全信息从而进行认证，而鉴权服务器也无需将密码等信息透露给认证服务器。
