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IMS
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問題答案
( 3 )
IMS，英文縮寫。IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng),是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。另有相關(guān)圖書，同樣Independent Media Services，國際魔術(shù)師協(xié)會，信息管理系統(tǒng)等都有此簡寫。
目錄
IMS
大融合方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)， 貝爾實驗室在IMS關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新——業(yè)務(wù)增強層的各種專利技術(shù)，決定了朗訊IMS融合解決方案的先進(jìn)性。IMS解決方案相對于軟交換的解決方案有著非常多的優(yōu)勢，在NGN市場正占據(jù)越來越重要的角色。截至2003年，國際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)組織普遍將IMS作為NGN網(wǎng)絡(luò)融合以及業(yè)務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新的核心標(biāo)準(zhǔn)。對于大規(guī)模商用部署而言，IMS從技術(shù)本身已足夠成熟。IMS不僅可以實現(xiàn)最初的VoIP業(yè)務(wù)，更重要的是IMS將更有效地對網(wǎng)絡(luò)資源、用戶資源及應(yīng)用資源進(jìn)行管理，提高網(wǎng)絡(luò)的智能，使用戶可以跨越各種網(wǎng)絡(luò)并使用多種終端，感受融合的通信體驗。IMS作為一個通信架構(gòu)，開創(chuàng)了全新的電信商業(yè)模式，拓展了整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。在北美五大電信運營商中，迄今已有四家部署了朗訊的IMS技術(shù)，對于無線和有線融合有著極為重要的象征性意義，標(biāo)志著IMS在全球的部署進(jìn)入到一個新的階段。當(dāng)然此項技術(shù)系統(tǒng)生長依然將注意力放在基礎(chǔ)運營服務(wù)上，實現(xiàn)全球的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一還有很多需要改變的地方。
IMS，即IPMultimedia Subsystem，中文意義為IP多媒體子系統(tǒng)，本質(zhì)上說是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)植根于移動領(lǐng)域，最初是3GPP為移動網(wǎng)絡(luò)定義的，而在NGN的框架下，IMS應(yīng)同時支持固定接入和移動接入。涵蓋IMS增強特性的3GPPR6已經(jīng)基本凍結(jié)，這標(biāo)志著IMS技術(shù)已經(jīng)走向成熟。
在NGN的框架中，終端和接入網(wǎng)絡(luò)是各種各樣的，而其核心網(wǎng)絡(luò)只有一個IMS，它的核心特點是采用SIP協(xié)議和與接入的無關(guān)性。
順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢，IMS系統(tǒng)采用SIP協(xié)議進(jìn)行端到端的呼叫控制。IP技術(shù)在互
IMS
聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，是Internet的主導(dǎo)技術(shù)，它能方便而靈活地提供各種信息服務(wù)，并能根據(jù)客戶的需要快捷地創(chuàng)建新的服務(wù)。但是IP技術(shù)的一個最突出特性就是“盡力而為”，在數(shù)據(jù)傳輸的安全性和計費控制方面，卻顯得力不從心，而且只考慮固定接入方式。傳統(tǒng)的基于電路交換的移動網(wǎng)絡(luò)，雖然具有接入的靈活性，可以隨時隨地進(jìn)行語音的交換，但由于無法支持IP技術(shù)，所以只能形成一種垂直的業(yè)務(wù)展開方式，不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的互操作性較低，而且需要較多的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)接入移動通信網(wǎng)絡(luò)。不同的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)搭建、業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)，甚至包括業(yè)務(wù)計費等主要的網(wǎng)絡(luò)單元也必須建立獨立的運營系統(tǒng)。所以，直到現(xiàn)在電信業(yè)務(wù)的主流仍然是話音業(yè)務(wù)。新業(yè)務(wù)的部署，在的狀態(tài)下很容易招致更大的風(fēng)險和成本增加。在這種情況下，不論是移動網(wǎng)還是固定網(wǎng)均在向基于IP的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，已經(jīng)成為必然趨勢。
然而要將IP技術(shù)引入到電信級領(lǐng)域，就必須考慮到運營商實際網(wǎng)絡(luò)運營的需求，需要IMS網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)元功能、接口協(xié)議、QoS和安全、計費等方面全面支持固定的接入方式。從的研究看，SIP是具有簡單性、兼容性、模塊化設(shè)計和第三方控制性從而成為基于Internet通信市場的主流協(xié)議。所以基于SIP的IMS框架通過最大限度重用Internet技術(shù)和協(xié)議、繼承蜂窩移動通信系統(tǒng)特有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和充分借鑒軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使其能夠提供電信級的QoS保證、對業(yè)務(wù)進(jìn)行有效而靈活的計費，并具有了融合各類網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)的強大能力。這樣，利用IMS系統(tǒng)，電信運營商可以低成本地進(jìn)入其向往已久的移動領(lǐng)域，而移動運營商則可以在保證其原有的語音和短信業(yè)務(wù)質(zhì)量不受影響的前提下，輕松引入全新的豐富的多媒體業(yè)務(wù)，即所謂的全業(yè)務(wù)運營。
至于接入的無關(guān)性，是指IMS借鑒軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用基于網(wǎng)關(guān)的互通方案，包括信令網(wǎng)關(guān)（SGW）、媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）、媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGCF）等網(wǎng)元，而且在MGCF及MGW也采用IETF和ITU－T共同制訂的H.248/MEGACO協(xié)議。這樣的設(shè)計使得IMS系統(tǒng)的終端可以是移動終端，也可以是固定電話終端、多媒體終端、 PC機等，接入方式也不限于蜂窩射頻接口，可以是無線的WLAN，或者是有線的LAN、DSL等技術(shù)。另外，由于IMS在業(yè)務(wù)層采用軟交換網(wǎng)絡(luò)的開放式業(yè) 務(wù)提供構(gòu)架，可以完全支持基于應(yīng)用服務(wù)器的第三方業(yè)務(wù)提供，這意味著運營商可以在不改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不投入任何的設(shè)備成本條件下，輕松地開發(fā)新的業(yè) 務(wù)，進(jìn)行應(yīng)用的升級。
HSS在IMS中作為用戶信息存儲的數(shù)據(jù)庫，主要存放用戶認(rèn)證信息、簽約用戶的特定信息、簽約用戶的動態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)策略規(guī)則和設(shè)備標(biāo)識寄存器信息，用于移動性管理和用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理。它是一個邏輯實體，物理上可以由多個物理數(shù)據(jù)庫組成。
2．呼叫會話控制功能CSCF(Call Session Control Function)
CSCF是IMS的核心部分，主要用于基于分組交換的SIP會話控制。在IMS中，CSCF負(fù)責(zé)對用戶多媒體會話進(jìn) 行處理，可以看作IETF架構(gòu)中的SIP服務(wù)器。根據(jù)各自不同的主要功能分為代理呼叫會話控制功能P．CSCF(Proxy CSCF)、問詢呼叫會話控制功能I-CSCF(Interrogation CSCF)和服務(wù)呼叫會話控制功能S．CSCF(Serving CSCF)，三個功能在物理上可以分開，也可以獨立。
3．多媒體資源功能MRF(Multimedia Resource Function)
MRF主要完成多方呼叫與多媒體會議功能。MRF由多媒體資源功能控制器MRFC(Multimedia Resource Function Controller)和多媒體資源功能處理器MRFP(Multimedia Resource Function Processor)構(gòu)成，分別完成媒體流的控制和承載功能。MRFC解釋從S．CSCF收到的SIP信令，并且使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議指令來控制MRFP 完成相應(yīng)的媒體流編解碼、轉(zhuǎn)換、混合和播放功能。
4．網(wǎng)關(guān)功能
網(wǎng)關(guān)功能主要包括：出IMS網(wǎng)關(guān)控制功能BGCF(Breakout Gateway ControlFunction)、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、IMS媒體網(wǎng)關(guān)IMS．MGW(IMS Media Gateway)和信令網(wǎng)關(guān)SGW(SignalingGateway)。[2]
IMS由控制多媒體會話的網(wǎng)絡(luò)實體組成，在UMTS中IMS是提供IP多媒體服務(wù)的核心。IP多媒體服務(wù)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)提供者同時為IP多媒體服務(wù)提供傳輸實體和網(wǎng)絡(luò)控制實體。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同時允許為第三方提供附加的IP多媒體服務(wù)。
在UMTS版本5或更高的版本中，新增加的主要內(nèi)容就是添加了兩個全新的具有重要能力的IMS。第一，增加類似呼叫 狀態(tài)控制功能(CSCF)的新的網(wǎng)絡(luò)實體來提供基本的IP多媒體服務(wù)，例如在兩個用戶間的多媒體會話的發(fā)起。第二，相互兼容已經(jīng)發(fā)展到可以提煉一些網(wǎng)絡(luò)實 體能力的階段，例如開放業(yè)務(wù)接入(OSA)服務(wù)能力。利用基本的IP多媒體服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)提供的能力，OSA服務(wù)能力的功能被期望能夠激勵第三方新的IP多媒體服務(wù)的產(chǎn)生。
一個IMS包括一個或多個CSCF、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)、IMS媒體網(wǎng)關(guān)、多媒體資源功能處理器(MRFC)、訂閱位置功能、中斷網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)和應(yīng)用服務(wù)器。我們下面解釋IMS如何實現(xiàn)其主要功能和如何為UMTS增加支持多媒體業(yè)務(wù)。
IPv6--IMS的信令和會話業(yè)務(wù)都是通過IP承載的，但是，并不是任何版本的IP都是可以使用的，IMS要求只有IPv6才能在IMS域中使用。雖然這將使UMTS這一全球第一商業(yè)系統(tǒng)廣泛地發(fā)展IPv6，但是這仍將是一個大膽的要求，因為：
IMS中的IP尋址與分組域骨干網(wǎng)中使用的(例如IPv4)和電路域中使用的是不同的，所以IPv6和IPv4互通的問題需要解決。
用于移動臺接入IP多媒體服務(wù)的IP尋址范圍必須在IMS尋址域內(nèi)，這個尋址域是在建立好IP連接時激活的PDP上下文中安排好的。IP地址可以從服務(wù)域而不是歸屬域的GGSN中獲得，從路由的效率來考慮，這是一個優(yōu)點。
呼叫/會話控制--CSCF使用SIP在呼叫控制中發(fā)揮了核心作用。CSCF可以比作電路域語音通話中移動交換中心的信令部分和控制部分。除了語音通信之外，它還能支持多媒體會話。SIP是在移動臺和CSCF之間、CSCF之間、CSCF和MGCF之間、CSCF和應(yīng)用服務(wù)器之間有關(guān)信令方面的協(xié)議。CSCF起到了很多作用：作為代理CSCF(P-CSCF)，這是移動臺和IMS連接最初的一點；作為提供服務(wù)的CSCF(S-CSCF)，可以用
IMS
于會話控制；作為詢問CSCF(I-CSCF)，這是網(wǎng)絡(luò)中各個移動臺的有關(guān)IMS信令的一個主要的連接點。
PSTN互通--當(dāng)會話的一端為IMS用戶，而會話的另一端是公共電話交換網(wǎng)用戶時,網(wǎng)絡(luò)需要四個新的功能實體-IMS媒體網(wǎng)關(guān)、MGCF、信令網(wǎng)關(guān)和BGCF。BGCF具有支持PSTN與PS域之間的呼叫的功能。媒體網(wǎng)關(guān)用來完成在兩端用不同格式編碼的媒體信號的翻譯。MGCF控制IMS媒體網(wǎng)關(guān)，提供在基于SIP的和基于ISUP信令之間應(yīng)用級的信令翻譯，并且與S-CSCF進(jìn)行通信。傳輸級的在基于IP的和基于SS7的信令翻譯由SGW完成。BGCF識別網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的MGCF，并確定進(jìn)入PSTN的位置。
處理用戶簽訂的信息和用戶狀態(tài)的信息--歸屬用戶服務(wù)器(HSS)是主要的數(shù)據(jù)庫，它存儲用戶簽訂的業(yè)務(wù)信息和本地信息。它可以被考慮為一個增強型GSM網(wǎng)絡(luò)中的歸屬位置寄存器。因為在網(wǎng)絡(luò)中有幾個HSS存在，在注冊和會話建立過程中，為了找到有目標(biāo)用戶信息的HSS，用戶位置功能被CSCF詢問。用戶位置功能不需要在單一的HSS環(huán)境下實現(xiàn)，因為CSCF知道哪一個HSS會被使用。
可以使用各種不同的應(yīng)用服務(wù)器，包括基于SIP的應(yīng)用服務(wù)器和OSA應(yīng)用服務(wù)器，這
IMS構(gòu)架圖
些 應(yīng)用服務(wù)器可以實現(xiàn)各種服務(wù)，例如語音提示服務(wù)和預(yù)付費服務(wù)。支持多種服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器還可以促進(jìn)新的業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。在這兩種情況下，SIP為S-CSCF 的信令服務(wù)，然而，在一個OSA應(yīng)用服務(wù)器的例子中，一個OSA容量服務(wù)器應(yīng)該插入在OSA應(yīng)用服務(wù)器和S-CSCF之間。
多方會議-媒體資源功能處理器(MRFP)和媒體資源功能控制器(MRFC)支持多方多媒體會議，并能體現(xiàn)媒體資源(例如，語音提示功能)的實際能力。MRFP處理和混合實際的媒體流，MRFC控制MRFP的媒體流資源。
其他問題-在設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化UMTS的過程中，產(chǎn)生了很多復(fù)雜的問題。例如，在2000年底才確定下來一個用戶的服務(wù) 控制由它的歸屬網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行，并且，當(dāng)用戶漫游到國外網(wǎng)絡(luò)時，這個功能仍然適用，但是，因為存在僅僅由歸屬域控制產(chǎn)生的潛在的劣勢，例如，歸屬域的過載和處 理分組上的延遲，所以由訪問域進(jìn)行控制的問題也
IMS圖
已經(jīng)開始考慮了。而且，關(guān)于支持由訪問域和歸屬域通過IMS共同控制的問題，3GPP已經(jīng)討論了一段時間了。然而支持兩種模式必定會使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。因此，3GPP最終決定使用歸屬域來控制，但是，以后可能會重新進(jìn)行這一問題的討論。
總之，IMS為未來的ALL-IP網(wǎng)絡(luò)和與固網(wǎng)的無縫融合提供了可能，是下一代網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的代名詞。
軟交換技 術(shù)從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實驗、商用等多個發(fā)展階段，已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運營商開展了軟交換試驗，發(fā)展至今，軟交換技術(shù)已經(jīng) 具備了替代電路交換機的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。在軟交換技術(shù)已發(fā)展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發(fā)展和定位呢?首先需要 對IMS和軟交換進(jìn)行較為全面的比較和分析。
如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議都是相似或者完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。
IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。
（1）在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進(jìn)一步的實現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離；
（2）IMS起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——歸屬用戶服務(wù)器（HSS），用于用戶鑒權(quán)和保護(hù)用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則；
（3）IMS全部采用會話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多的使用媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議（MGCP）和H.248協(xié)議。
總體來講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控 制的特點，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性使得IMS體系可 以支持各類接入方式，從而使得IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量 （QoS）保障機制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。
對IMS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進(jìn)行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善。
3GPP對IMS的標(biāo)準(zhǔn)化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個過程來發(fā)布的，IMS首次提出是在R5版本 中，然后在R6、R7版本中進(jìn)一步完善。R5版本主要側(cè)重于對IMS基本結(jié)構(gòu)、功能實體及實體間的流程方面的研究；而R6版本主要是側(cè)重于IMS和外部網(wǎng) 絡(luò)的互通能力以及IMS對各種業(yè)務(wù)的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，只是在業(yè)務(wù)能力上有所增加。在R5的基礎(chǔ)上增加了部 分業(yè)務(wù)特性，網(wǎng)絡(luò)互通規(guī)范以及無線局域網(wǎng)接入特性等，其主要目的是促使IMS成為一個真正的可運營的網(wǎng)絡(luò)
IMS
技術(shù)。R7階段更多的考慮了固定方面的特性要求，加強了對固定、移動融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂。R5版本和R6版本分別在2002年和2005年被凍結(jié)，而R7版本也即將凍結(jié)。
在TISPAN定義的NGN體系架構(gòu)中，IMS是業(yè)務(wù)部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規(guī)范 的基礎(chǔ)上對功能實體和協(xié)議進(jìn)行擴展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分階段發(fā)布不同版本。TISPAN已經(jīng)發(fā)布了R1版 本相關(guān)規(guī)范，從固定的角度向3GPP提出對IMS的修改建議；R2版本還處于需求分析階段。
TISPAN在許多文檔中都直接應(yīng)用了3GPP的相關(guān)文檔內(nèi)容，而3GPPR7版本中的很多內(nèi)容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基礎(chǔ)上形成的，所以一方對文檔內(nèi)容的修改都將直接影響另一方。此外，部分先進(jìn)的運營商（如德國電信、英國電信和法國電信）已經(jīng)明確了未來網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的戰(zhàn)略目標(biāo)，并開始特別關(guān)注基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合研究。各大設(shè)備廠商也加大了對IMS在固網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的研究，正積極參與并大力推進(jìn)基于IMS的NGN的標(biāo)準(zhǔn)化工作。因此各個標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)一致的問題還需要進(jìn)一步探討。
應(yīng)用
IP媒體業(yè)務(wù)類型
IMS是一個在分組域（PS）上的多媒體控制/呼叫控制平臺，IMS使得PS具有電路域（CS）的部分功能，支持會 話類和非會話類的多媒體業(yè)務(wù)。IMS為未來的多媒體應(yīng)用提供了一個通用的業(yè)務(wù)平臺，典型的業(yè)務(wù)如呈現(xiàn)、消息、會議、一鍵通等等。將不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分組可以 得到以下一些類型。
（1）信息類業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)對用戶來講已經(jīng)非常熟悉，而且為運營商帶來了良好的收益，IMS的信息類業(yè)務(wù)將帶給用戶 更多的選擇，在享用這些信息類業(yè)務(wù)的同時，用戶可以隨心所欲而且費用低廉的使用其他媒介，比如視頻和聲音等，同時可以靈活的選用實時業(yè)務(wù)或非實時業(yè)務(wù)進(jìn)行 溝通。
（2）多媒體呼叫話音業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)可以給用戶在原有的話音業(yè)務(wù)操作和應(yīng)用上帶來全新的體驗。
（3）增強型呼叫管理，可以實現(xiàn)讓用戶自己來控制業(yè)務(wù)，讓用戶的溝通更加靈活。
（4）群組業(yè)務(wù)，將不同的通信媒介聚合起來，為用戶提供新的業(yè)務(wù)體驗，而且IMS還可以對業(yè)務(wù)進(jìn)行新的開發(fā)和組合；突破傳統(tǒng)的一對一的通信方式限制，可以提供基于群組的通信方式。
（5）信息共享，常見的郵件攜帶附件的溝通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在許多情況下顯得不夠靈活，所以實時在線的信息共享通信應(yīng)運而生，多個用戶可以實時處理同一個數(shù)據(jù)文件。
（6）在線娛樂，移動終端可以直接和信息資源互聯(lián)，IMS方式可以更好地呈現(xiàn)信息的更新和溝通，并可以隨著用戶需求 的增長對信息進(jìn)行必要的過濾；對于用戶的在線游戲，IMS可以為用戶提供從單機游戲到多用戶在線參與的在線娛樂方式，同時用戶還可以采用多種多媒體來溝通 交流。
IMS的主要應(yīng)用
隨著IMS技術(shù)和產(chǎn)品的逐漸成熟，已經(jīng)有一些運營商開始了IMS的商用，還有一些運營商在進(jìn)行相關(guān)的測試。從的商用和測試情況看，移動運營商已經(jīng)開始商用，而固網(wǎng)運營商還主要處于試驗階段。綜合考慮，IMS的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。
首先是在移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，這類應(yīng)用是移動運營商為了豐富移動網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)而開展的，主要是在移動網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業(yè)務(wù)。應(yīng)用重點集中在給企業(yè)客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務(wù)。
其次是固定運營商出于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和業(yè)務(wù)的需要，通過IMS為企業(yè)用戶提供融合的企業(yè)的應(yīng)用（IPCENTREX業(yè)務(wù)），以及向固定寬帶用戶（例如ADSL用戶）提供VoIP應(yīng)用。
第三種典型的應(yīng)用是融合的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在WLAN和3G的融合，以實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在這種方式下，用戶擁有一個WLAN/WCDMA的雙模終端，在WLAN的覆蓋區(qū)內(nèi)，一般優(yōu)先使用WLAN接入，因為這種方式用戶使用業(yè)務(wù)的資費更低，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬更充足。當(dāng)離開WLAN的覆蓋區(qū)后，終端自動切換到WCDMA網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)語音在WLAN和WCDMA之間的連續(xù)性。這種方案的商用較少，但是許多運營商都在進(jìn)行測試。
在IMS中全部采用SIP協(xié)議，雖然SIP也可以實現(xiàn)最基本的VoIP，但是這種協(xié)議在多媒體應(yīng)用中所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢表明，它天生就是為多媒體業(yè)務(wù)而生的。由于SIP協(xié)議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業(yè)務(wù)。
基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合問題
隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進(jìn)，融合是不可避免的主題，固定和移動的融合（FMC）更是迫切要解決的問題。ETSI給FMC下的定義是：“固定移動融合是一種能提供與接入技術(shù)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)能力。
IMS
但這并不意味著一定是物理上的網(wǎng)絡(luò)融合，而只關(guān)心一個融合的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和 相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)可以用來支持固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)以及固定移動混合的業(yè)務(wù)。固定移動融合的一個重要特征是，用戶的業(yè)務(wù)簽約和享用的業(yè)務(wù)，將從不同 的接入點和終端上分離開來，以允許用戶從任何固定或移動的終端上，通過任何兼容的接入點訪問完全相同的業(yè)務(wù)，包括在漫游時也能獲得相同的業(yè)務(wù)�！盓TSI 在給FMC下定義的同時也對固定移動網(wǎng)絡(luò)的融合提出了相應(yīng)的要求。
IMS進(jìn)一步發(fā)揚了軟交換結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進(jìn)行了更充分的網(wǎng)絡(luò)解聚，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰合理。網(wǎng)絡(luò)各個層次的不斷解聚是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體趨勢。網(wǎng)絡(luò)的解聚使得垂直業(yè)務(wù)模式被打破，有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡(luò)的解聚也為網(wǎng)絡(luò)在不同層次上的重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡(luò)融合的過程。利用IMS實現(xiàn)對固定接入和移動接入的統(tǒng)一核心控制，主要是IMS具有以下特點。
（1）與接入無關(guān)性。雖然3GPPIMS是為移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，TISPANNGN是為固定xDSL寬帶接入設(shè)計的，但它們采用的IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻可以做到與接入無關(guān)，因而能確保對FMC的支持。從理論上可以實現(xiàn)不論用戶使用什么設(shè)備、在何地接入IMS網(wǎng)絡(luò)，都可以使用歸屬地的業(yè)務(wù)。
（2）統(tǒng)一的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制。IMS核心控制部分不實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)包括傳統(tǒng)概念上的補充業(yè)務(wù)都由業(yè)務(wù)應(yīng)用平 臺來實現(xiàn)，IMS核心控制只根據(jù)初始過濾規(guī)則進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，這樣消除了核心控制相關(guān)功能實體和業(yè)務(wù)之間的綁定關(guān)系，無論固定接入還是移動接入都可以使用 IMS中定義的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制實現(xiàn)統(tǒng)一觸發(fā)。
（3）統(tǒng)一的路由機制。IMS中僅保留了傳統(tǒng)移動網(wǎng)中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)信息只保存在用戶的歸屬地，這樣不僅用戶的認(rèn)證需要到歸屬地認(rèn)證，所有和用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)也必須經(jīng)過用戶的歸屬地。
（4）統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫。HSS（歸屬業(yè)務(wù)服務(wù)器）是一個統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既可以存儲移動IMS用戶的數(shù)據(jù)，也可以存儲固定IMS用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫本身不再區(qū)分固定用戶和移動用戶。特別是業(yè)務(wù)觸發(fā)機制中使用的初始過濾規(guī)則，對IMS中所定義的數(shù)據(jù)庫來講完全是透明數(shù)據(jù)的概念，屏蔽了固定和移動用戶在業(yè)務(wù)屬性上的差異。
（5）充分考慮了運營商實際運營的需求，在網(wǎng)絡(luò)框架、QoS、安全、計費以及和其他網(wǎng)絡(luò)的互通方面都制定了相關(guān)規(guī)范。
（6）業(yè)務(wù)與承載分離，IMS定義了標(biāo)準(zhǔn)的基于SIP的ISC(IP multimedia Service Control)接口，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)層與控制層的完全分離。IMS通過基于SIP的ISC接口，支持三種業(yè)務(wù)提供方式：獨立的SIP應(yīng)用服務(wù)器方式、OSA SCS方式和IM-SSF方式（接入傳統(tǒng)智能網(wǎng)，體現(xiàn)業(yè)務(wù)繼承性）。 IMS的核心控制網(wǎng)元CSCF不再需要處理業(yè)務(wù)邏輯，而是通過基于規(guī)則的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制，根據(jù)用戶的簽約數(shù)據(jù)的初始過濾規(guī)則（iFC），由CSCF分析并觸 發(fā)到規(guī)則指定的應(yīng)用服務(wù)器，由應(yīng)用服務(wù)器完成業(yè)務(wù)邏輯處理。
（7）基于SIP的會話機制。IMS的核心功能實體是呼叫會話控制功能(CSCF)單元，并向上層的服務(wù)平臺提供標(biāo) 準(zhǔn)的接口，使業(yè)務(wù)獨立于呼叫控制 。IMS采用基于IETF定義的會話初始協(xié)議(SIP)的會話控制能力，并進(jìn)行了移動特性方面的擴展 ，實現(xiàn)接入的獨立性及Internet互操作的平滑性。 IMS網(wǎng)絡(luò)的終端與網(wǎng)絡(luò)都支持SIP，SIP成為IMS域唯一的會話控制協(xié)議，這一特點實現(xiàn)了端到端的SIP信令互通 ，網(wǎng)絡(luò)中不再需要支持多種不同的呼叫信令 ，使網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供和發(fā)布具有更大的靈活性。
IMS所具有這些特征可以同時為移動用戶和固定用戶所共用，這就為同時支持固定和移動接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。
1、IMS存在的安全問題分析
傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)采用獨立的信令網(wǎng)來完成呼叫的建立、路由和控制等過程，信令網(wǎng)的安全能夠保證網(wǎng)絡(luò)的安全。而且傳輸采用時分復(fù)用（TDM）的專線，用戶之間采用面向連接的通道進(jìn)行通信，避免了來自其他終端用戶的各種竊聽和攻擊。
而IMS網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相連接，基于IP協(xié)議和開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以將語音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種不同業(yè)務(wù)，通過采用多種 不同的接入方式來共享業(yè)務(wù)平臺，增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和終端之間的互通性，不同的運營商可以有效快速地開展和提供各種業(yè)務(wù)。由于IMS是建立在IP基礎(chǔ)上， 使得IMS的安全性要求比傳統(tǒng)運營商在獨立網(wǎng)絡(luò)上運營要高的多，不管是由移動接入還是固定接入，IMS的安全問題都不容忽視。
IMS的安全威脅主要來自于幾個方面：未經(jīng)授權(quán)地訪問敏感數(shù)據(jù)以破壞機密性；未經(jīng)授權(quán)地篡改敏感數(shù)據(jù)以破壞完整性； 干擾或濫用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)導(dǎo)致拒絕服務(wù)或降低系統(tǒng)可用性；用戶或網(wǎng)絡(luò)否認(rèn)已完成的操作；未經(jīng)授權(quán)地接入業(yè)務(wù)等。主要涉及到IMS的接入安全（3GPP TS33.203），包括用戶和網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證及保護(hù)IMS終端和網(wǎng)絡(luò)間的業(yè)務(wù)；以及IMS的網(wǎng)絡(luò)安全（3GPP TS33.210），處理屬于同一運營商或不同運營商網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的業(yè)務(wù)保護(hù)。除此之外，還對用戶終端設(shè)備和通用集成電路卡/IP多媒體業(yè)務(wù)身份識別模塊（UICC/ISIM）安全構(gòu)成威脅。
2、IMS安全體系
IMS系統(tǒng)安全的主要應(yīng)對措施是IP安全協(xié)議（IPSec）， 通過IPSec提供了接入安全保護(hù)，使用IPSec來完成網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)部的實體和網(wǎng)絡(luò)域之間的安全保護(hù)。3GPP IMS實質(zhì)上是疊加在原有核心網(wǎng)分組域上的網(wǎng)絡(luò)，對PS域沒有太大的依賴性，在PS域中，業(yè)務(wù)的提供需要移動設(shè)備和移動網(wǎng)絡(luò)之間建立一個安全聯(lián)盟（SA） 后才能完成。對于IMS系統(tǒng)，多媒體用戶也需要與IMS網(wǎng)絡(luò)之間先建立一個獨立的SA之后才能接入多媒體業(yè)務(wù)。
3GPP終端的核心是通用集成電路卡（UICC），它包含多個邏輯應(yīng)用，主要有用戶識別模塊（SIM）、UMTS用戶業(yè)務(wù)識別模塊（USIM）和ISIM。ISIM中包含了IMS系統(tǒng)用戶終端在系統(tǒng)中進(jìn)行操作的一系列參數(shù)（如身份識別、用戶授權(quán)和終端設(shè)置數(shù)據(jù)等），而且存儲了共享密鑰和相應(yīng)的AKA（Authentication and Key Agreement）算法。其中，保存在UICC上的用戶側(cè)的IMS認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能可以獨立于PS域的認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能，也可和PS使用相同的認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能。IMS的安全體系如圖1所示。
圖1中顯示了5個不同的安全聯(lián)盟用以滿足IMS系統(tǒng)中不同的需求，分別用①、②、③、④、⑤來加以標(biāo)識。①提供終端用戶和IMS網(wǎng)絡(luò)之間的相互認(rèn)證。
②在UE和P-CSCF之間提供一個安全鏈接（Link）和一個安全聯(lián)盟（SA），用以保護(hù)Gm接口，同時提供數(shù)據(jù)源認(rèn)證。
③在網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)為Cx接口提供安全。
④為不同網(wǎng)絡(luò)之間的SIP節(jié)點提供安全，并且這個安全聯(lián)盟只適用于代理呼叫會話控制功能（P-CSCF）位于拜訪網(wǎng)絡(luò)（VN）時。
⑤為同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的SIP節(jié)點提供安全，并且這個安全聯(lián)盟同樣適用于P-CSCF位于歸屬網(wǎng)絡(luò)（HN）時。
除上述接口之外，IMS中還存在其他的接口，在上圖中未完整標(biāo)識出來，這些接口位于安全域內(nèi)或是位于不同的安全域之間。這些接口（除了Gm接口之外）的保護(hù)都受IMS網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)。
SIP信令的保密性和完整性是以逐跳的方式提供的，它包括一個復(fù)雜的安全體系，要求每個代理對消息進(jìn)行解密。SIP使用兩種安全協(xié)議：傳輸層安全協(xié)議（TLS）和IPSec，TLS可以實現(xiàn)認(rèn)證、完整性和機密性，用TLS來保證安全的請求必須使用可靠的傳輸層協(xié)議，如傳輸控制協(xié)議（TCP）或流控制傳輸協(xié)議（SCTP）；IPSec通過在IP層對SIP消息提供安全來實現(xiàn)認(rèn)證、完整性和機密性，它同時支持TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。在IMS核心網(wǎng)中，可通過NDS/IP來完成對網(wǎng)絡(luò)中SIP信令的保護(hù)；而第一跳，即UE和P-CSCF間的信令保護(hù)則需要附加的測量，在3GPP TS 33.203中有具體描述。
3、IMS的接入安全
IMS用戶終端（UE）接入到IMS核心網(wǎng)需經(jīng)一系列認(rèn)證和密鑰協(xié)商過 程，具體而言，UE用戶簽約信息存儲在歸屬網(wǎng)絡(luò)的HSS中，且對外部實體保密。當(dāng)用戶發(fā)起注冊請求時，查詢呼叫會話控制功能（I-CSCF）將為請求用戶 分配一個服務(wù)呼叫會話控制功能（S-CSCF），用戶的簽約信息將通過Cx接口從HSS下載到S-CSCF中。當(dāng)用戶發(fā)起接入IMS請求時，該S- CSCF將通過對請求內(nèi)容與用戶簽約信息進(jìn)行比較，以決定用戶是否被允許繼續(xù)請求。
在IMS接入安全中，IPSec封裝安全凈荷（ESP）將在IP層為UE和P-CSCF間所有SIP信令提供機密性 保護(hù)，對于呼叫會話控制功能（CSCF）之間和CSCF和HSS之間的加密可以通過安全網(wǎng)關(guān)（SEG）來實現(xiàn)。同時，IMS還采用IPSec ESP為UE和P-CSCF間所有SIP信令提供完整性保護(hù)，保護(hù)IP層的所有SIP信令，以傳輸模式提供完整性保護(hù)機制。
在完成注冊鑒權(quán)之后，UE和P-CSCF之間同時建立兩對單向的SA，這些SA由TCP和UDP共享。其中一對用于UE端口為客戶端、 P-CSCF端口作為服務(wù)器端的業(yè)務(wù)流，另一對用于UE端口為服務(wù)器、P-CSCF端口作為客戶端的業(yè)務(wù)流。用兩對SA可以允許終端和P-CSCF使用 UDP在另一個端口上接收某個請求的響應(yīng)，而不是使用發(fā)送請求的那個端口。同時，終端和P-CSCF之間使用TCP連接，在收到請求的同一個TCP連接上 發(fā)送響應(yīng)；而且通過建立SA實現(xiàn)在IMS AKA提供的共享密鑰以及指明在保護(hù)方法的一系列參數(shù)上達(dá)成一致。SA的管理涉及到兩個數(shù)據(jù)庫，即內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)庫（SPD和SAD）。SPD包含所有入 站和出站業(yè)務(wù)流在主機或安全網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行分類的策略。SAD是所有激活SA與相關(guān)參數(shù)的容器。SPD使用一系列選擇器將業(yè)務(wù)流映射到特定的SA，這些選擇器 包括IP層和上層（如TCP和UDP）協(xié)議的字段值。
與此同時，為了保護(hù)SIP代理的身份和網(wǎng)絡(luò)運營商的網(wǎng)絡(luò)運作內(nèi)部細(xì)節(jié)，可通過選擇網(wǎng)絡(luò)隱藏機制來隱藏其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部拓?fù)�，歸屬網(wǎng)絡(luò)中的所有I-CSCF將共享一個加密和解密密鑰。
在通用移動通信系統(tǒng)（UMTS）中相互認(rèn)證機制稱為UMTS AKA，在AKA過程中采用雙向鑒權(quán)以防止未經(jīng)授權(quán)的“非法”用戶接入網(wǎng)絡(luò)，以及未經(jīng)授權(quán)的“非法”網(wǎng)絡(luò)為用戶提供服務(wù)。AKA協(xié)議是一種挑戰(zhàn)響應(yīng)協(xié)議，包含用戶鑒權(quán)五元參數(shù)組的挑戰(zhàn)由AUC在歸屬層發(fā)起而發(fā)送到服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
UMTS系統(tǒng)中AKA協(xié)議，其相同的概念和原理被IMS系統(tǒng)重用，我們稱之為IMS AKA。AKA實現(xiàn)了ISIM和AUC之間的相互認(rèn)證，并建設(shè)了一對加密和完整性密鑰。用來認(rèn)證用戶的身份是私有的身份（IMPI），HSS和ISIM共 享一個與IMPI相關(guān)聯(lián)的長期密鑰。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個包含RAND和AUTN的認(rèn)證請求時，ISIM對AUTN進(jìn)行驗證，從而對網(wǎng)絡(luò)本身的真實性進(jìn)行驗證。 每個終端也為每一輪認(rèn)證過程維護(hù)一個序列號，如果ISIM檢測到超出了序列號碼范圍之外的認(rèn)證請求，那么它就放棄該認(rèn)證并向網(wǎng)絡(luò)返回一個同步失敗消息，其 中包含了正確的序列號碼。
為了響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證請求，ISIM將密鑰應(yīng)用于隨機挑戰(zhàn)（RAND），從而產(chǎn)生一個認(rèn)證響應(yīng)（RES）。網(wǎng)絡(luò)對 RES進(jìn)行驗證以認(rèn)證ISIM。此時，UE和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功地完成了相互認(rèn)證，并且生成了一對會話密鑰：加密密鑰（CK）和完整性密鑰（IK）用以兩個實體 之間通信的安全保護(hù)。
4、IMS的網(wǎng)絡(luò)安全
在第二代移動通信系統(tǒng)中，由于在核心網(wǎng)中缺乏標(biāo)準(zhǔn)的安全解決方案，使得安全問題尤為突出。雖然在無線接入過程中，移動用戶終端和基站之間通�？捎杉用軄肀Ｗo(hù)，但是在核心網(wǎng)時，系統(tǒng)的節(jié)點之間卻是以明文來傳送業(yè)務(wù)流，這就讓攻擊者有機可乘，接入到這些媒體的攻擊者可以輕而易舉對整個通信過程進(jìn)行竊聽。
針對2G系統(tǒng)中的安全缺陷，第三代移動通信系統(tǒng)中采用NDS對核心網(wǎng)中的所有IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流進(jìn)行保護(hù)�？梢詾橥ㄐ欧⻊�(wù)提供保密性、數(shù)據(jù)完整性、認(rèn)證和防止重放攻擊，同時通過應(yīng)用在IPSec中的密碼安全機制和協(xié)議安全機制來解決安全問題。
在NDS中有幾個重要的概念，它們分別是安全域（Security Domains）、安全網(wǎng)關(guān)（SEG）。
4.1 安全域
NDS中最核心的概念是安全域，安全域是一個由單獨的管理機構(gòu)管理運營的網(wǎng)絡(luò)。在同一安全域內(nèi)采用統(tǒng)一的安全策略來 管理，因此同一安全域內(nèi)部的安全等級和安全服務(wù)通常是相同的。大多情況下，一個安全域直接對應(yīng)著一個運營商的核心網(wǎng)，不過，一個運營商也可以運營多個安全 域，每個安全域都是該運營商整個核心網(wǎng)絡(luò)中的一個子集。在NDS/IP中，不同的安全域之間的接口定義為Za接口，同一個安全域內(nèi)部的不同實體之間的安全 接口則定義為Zb接口。其中Za接口為必選接口，Zb接口為可選接口。兩種接口主要完成的功能是提供數(shù)據(jù)的認(rèn)證和完整性、機密性保護(hù)。
4.2 安全網(wǎng)關(guān)
SEG位于IP安全域的邊界處，是保護(hù)安全域之間的邊界。業(yè)務(wù)流通過一個SEG進(jìn)入和離開安全域，SEG被用來處理 通過Za接口的通信，將業(yè)務(wù)流通過隧道傳送到已定義好的一組其他安全域。這稱為輪軸-輻條（hub-and-spoke）模型，它為不同安全域之間提供逐 跳的安全保護(hù)。SEG負(fù)責(zé)在不同安全域之間傳送業(yè)務(wù)流時實施安全策略，也可以包括分組過濾或者防火墻等的功能。IMS核心網(wǎng)中的所有業(yè)務(wù)流都是通過SEG進(jìn)行傳送，每個安全域可以有一個或多個SEG，網(wǎng)絡(luò)運營商可以設(shè)置多個SEG以避免某獨立點出現(xiàn)故障或失敗。當(dāng)所保護(hù)的IMS業(yè)務(wù)流跨越不同安全域時，NDS/IP必須提供相應(yīng)的機密性、數(shù)據(jù)完整性和認(rèn)證。
4.3 基于IP的網(wǎng)絡(luò)域安全體系[2]
NDS/IP體系結(jié)構(gòu)最基本的思想就是提供上從一跳到下一跳的安全，逐跳的安全也簡化了內(nèi)部和面向其他外部安全域分離的安全策略的操作。
在NDS/IP中只有SEG負(fù)責(zé)與其他安全域中的實體間進(jìn)行直接通信。兩個SEG之間的業(yè)務(wù)被采用隧道模式下的 IPSec ESP安全聯(lián)盟進(jìn)行保護(hù)，安全網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)連接通過使用IKE來建立和維護(hù)[3]。網(wǎng)絡(luò)實體（NE）能夠面向某個安全網(wǎng)關(guān)或相同安全域的其他安全實體， 建立維護(hù)所需的ESP安全聯(lián)盟。所有來自不同安全域的網(wǎng)絡(luò)實體的NDS/IP業(yè)務(wù)通過安全網(wǎng)關(guān)被路由，它將面向最終目標(biāo)被提供逐跳的安全保護(hù)[5]。其網(wǎng) 絡(luò)域安全體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
4.4 密鑰管理和 分配機制[5]每個SEG負(fù)責(zé)建立和維護(hù)與其對等SEG之間的IPSec SA。這些SA使用因特網(wǎng)密鑰交換（IKE）協(xié)議進(jìn)行協(xié)商，其中的認(rèn)證使用保存在SEG中的長期有效的密鑰來完成。每個對等連接的兩個SA都是由SEG維 護(hù)的：一個SA用于入向的業(yè)務(wù)流，另一個用于出向的業(yè)務(wù)流。另外，SEG還維護(hù)了一個單獨的因特網(wǎng)安全聯(lián)盟和密鑰管理協(xié)議（ISAKMP）SA，這個SA 與密鑰管理有關(guān)，用于構(gòu)建實際的對等主機之間的IPSec SA。對于ISAKMP SA而言，一個關(guān)鍵的前提就是這兩個對等實體必須都已經(jīng)通過認(rèn)證。在NDS/IP中，認(rèn)證是基于預(yù)先共享的密鑰。
NDS/IP中用于加密、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)和認(rèn)證的安全協(xié)議是隧道模式的IPSec ESP。在隧道模式的ESP中，包括IP頭的完整的IP數(shù)據(jù)包被封裝到ESP分組中。對于三重DES加密（3DES）算法是強制使用的，而對于數(shù)據(jù)完整性 和認(rèn)證，MD5和SHA-1都可以使用。
4.5 IPSec安全體系中的幾個重要組成和概念[5]
1）IPSec：IPSec在IP層（包括IPv4和IPv6）提供了多種安全服務(wù)，從而為上層協(xié)議提供保護(hù)。IPSec一般用來保護(hù)主機和安全網(wǎng)關(guān)之間的通信安全，提供相應(yīng)的安全服務(wù)。
2）ISAKMP：ISAKMP用來對SA和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行協(xié)商、建立、修改和刪除。它定義了SA對等認(rèn)證的創(chuàng)建和管理過程以及包格式，還有用于密鑰產(chǎn)生的技術(shù)，它還包括緩解某些威脅的機制。
3）IKE：IKE是一種密鑰交換協(xié)議，和ISAKMP一起，為SA協(xié)商認(rèn)證密鑰材料。IKE可以使用兩種模式來建立第一階段ISAKMP SA，即主模式和侵略性模式。兩種模式均使用短暫的Diffie-Hellman密鑰交換算法來生成ISAKMP SA的密鑰材料。
4）ESP：ESP用來在IPv4和IPv6中提供安全服務(wù)。它可以單獨使用或與AH一起使用，可提供機密性（如加 密）或完整性（如認(rèn)證）或同時提供兩種功能。ESP可以工作在傳送模式或隧道模式。在傳送模式中，ESP頭插入到IP數(shù)據(jù)報中IP頭后面、所有上層協(xié)議頭 前面的位置；而在隧道模式中，它位于所封裝的IP數(shù)據(jù)報之前。
標(biāo)準(zhǔn)化組織對IMS的安全體系和機制做了相應(yīng)規(guī)定，其中UE和P-CSCF之間的安全由接入網(wǎng)絡(luò)安全機制提 供，IMS網(wǎng)絡(luò)之上的安全由IP網(wǎng)絡(luò)的安全機制保證，UE與IMS的承載層分組網(wǎng)絡(luò)安全仍由原來的承載層安全機制支持。所有IP網(wǎng)絡(luò)端到端安全基于 IPSec，密鑰管理基于IKE協(xié)議。對于移動終端接入IMS之前已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的鑒權(quán)，所以安全性更高一些。但是對于固定終端來說，由于固定接入不存在 類似移動網(wǎng)絡(luò)空中接口的鑒權(quán)，P-CSCF將直接暴露給所有固定終端，這使P-CSCF更易受到攻擊。為此，在IMS的接入安全方面有待于進(jìn)一步的研究， 需要不斷完善IMS的安全機制。
目錄
編輯本段定義
IMS即（INTELLIGENT MOTION SYSTENM）微步進(jìn)電機，是一款技術(shù)領(lǐng)先的帶有集成電子裝置的一體化無刷步進(jìn)電機，采用了先進(jìn)的第二代電流控制技術(shù)，實現(xiàn)無與倫比的平穩(wěn)性和性能。[1]通過最新的電流控制技術(shù)，使得電機在整個速度范圍內(nèi)，共振現(xiàn)象明顯減小，運行噪音亦有所降低，更大的工作溫度范圍使其可在苛刻的環(huán)境中長期無故障的工作。[2-3]編輯本段庫存管理系統(tǒng)
IMS(Inventory Management System)庫存管理系統(tǒng)。庫存管理系統(tǒng)是生產(chǎn)、計劃和控制的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)通過對倉庫、貨位等帳務(wù)管理及入/出庫類型、入/出庫單據(jù)的管理，及時反映各種物資的倉儲、流向情況，為生產(chǎn)管理和成本核算提供依據(jù)。通過庫存分析，為管理及決策人員提供庫存資金占用情況、物資積壓情況、短缺/超儲情況、ABC分類情況等不同的統(tǒng)計分析信息．通過對批號的跟蹤，實現(xiàn)專批專管，保證質(zhì)量跟蹤的貫通。編輯本段子系統(tǒng)
IMS即IP是由朗訊（Lucent）提出的下一代通信網(wǎng)（NGN）實現(xiàn) IMS大融合方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)， 貝爾實驗室在IMS關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新——業(yè)務(wù)增強層的各種專利技術(shù)，決定了朗訊IMS融合解決方案的先進(jìn)性。IMS解決方案相對于軟交換的解決方案有著非常多的優(yōu)勢，在NGN市場正占據(jù)越來越重要的角色。截至2003年，國際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)組織普遍將IMS作為NGN網(wǎng)絡(luò)融合以及業(yè)務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新的核心標(biāo)準(zhǔn)。對于大規(guī)模商用部署而言，IMS從技術(shù)本身已足夠成熟。IMS不僅可以實現(xiàn)最初的VoIP業(yè)務(wù)，更重要的是IMS將更有效地對網(wǎng)絡(luò)資源、用戶資源及應(yīng)用資源進(jìn)行管理，提高網(wǎng)絡(luò)的智能，使用戶可以跨越各種網(wǎng)絡(luò)并使用多種終端，感受融合的通信體驗。IMS作為一個通信架構(gòu)，開創(chuàng)了全新的電信商業(yè)模式，拓展了整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。在北美五大電信運營商中，迄今已有四家部署了朗訊的IMS技術(shù)，對于無線和有線融合有著極為重要的象征性意義，標(biāo)志著IMS在全球的部署進(jìn)入到一個新的階段。當(dāng)然此項技術(shù)系統(tǒng)生長依然將注意力放在基礎(chǔ)運營服務(wù)上，實現(xiàn)全球的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一還有很多需要改變的地方。
基本信息
中文譯名：IP多媒體子系統(tǒng)IMS，即IPMultimedia Subsystem，中文意義為IP多媒體子系統(tǒng)，本質(zhì)上說是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)植根于移動領(lǐng)域，最初是3GPP為移動網(wǎng)絡(luò)定義的，而在NGN的框架下，IMS應(yīng)同時支持固定接入和移動接入。涵蓋IMS增強特性的3GPPR6已經(jīng)基本凍結(jié)，這標(biāo)志著IMS技術(shù)已經(jīng)走向成熟。
在NGN的框架中，終端和接入網(wǎng)絡(luò)是各種各樣的，而其核心網(wǎng)絡(luò)只有一個IMS，它的核心特點是采用SIP協(xié)議和與接入的無關(guān)性。
順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢，IMS系統(tǒng)采用SIP協(xié)議進(jìn)行端到端的呼叫控制。IP技術(shù)在互
IMS聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，是Internet的主導(dǎo)技術(shù)，它能方便而靈活地提供各種信息服務(wù)，并能根據(jù)客戶的需要快捷地創(chuàng)建新的服務(wù)。但是IP技術(shù)的一個最突出特性就是“盡力而為”，在數(shù)據(jù)傳輸的安全性和計費控制方面，卻顯得力不從心，而且只考慮固定接入方式。傳統(tǒng)的基于電路交換的移動網(wǎng)絡(luò)，雖然具有接入的靈活性，可以隨時隨地進(jìn)行語音的交換，但由于無法支持IP技術(shù)，所以只能形成一種垂直的業(yè)務(wù)展開方式，不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的互操作性較低，而且需要較多的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)接入移動通信網(wǎng)絡(luò)。不同的業(yè)務(wù)分別進(jìn)行業(yè)務(wù)接入、網(wǎng)絡(luò)搭建、業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)，甚至包括業(yè)務(wù)計費等主要的網(wǎng)絡(luò)單元也必須建立獨立的運營系統(tǒng)。所以，直到現(xiàn)在電信業(yè)務(wù)的主流仍然是話音業(yè)務(wù)。新業(yè)務(wù)的部署，在的狀態(tài)下很容易招致更大的風(fēng)險和成本增加。在這種情況下，不論是移動網(wǎng)還是固定網(wǎng)均在向基于IP的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，已經(jīng)成為必然趨勢。
然而要將IP技術(shù)引入到電信級領(lǐng)域，就必須考慮到運營商實際網(wǎng)絡(luò)運營的需求，需要IMS網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)元功能、接口協(xié)議、QoS和安全、計費等方面全面支持固定的接入方式。從的研究看，SIP是具有簡單性、兼容性、模塊化設(shè)計和第三方控制性從而成為基于Internet通信市場的主流協(xié)議。所以基于SIP的IMS框架通過最大限度重用Internet技術(shù)和協(xié)議、繼承蜂窩移動通信系統(tǒng)特有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和充分借鑒軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使其能夠提供電信級的QoS保證、對業(yè)務(wù)進(jìn)行有效而靈活的計費，并具有了融合各類網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)的強大能力。這樣，利用IMS系統(tǒng)，電信運營商可以低成本地進(jìn)入其向往已久的移動領(lǐng)域，而移動運營商則可以在保證其原有的語音和短信業(yè)務(wù)質(zhì)量不受影響的前提下，輕松引入全新的豐富的多媒體業(yè)務(wù)，即所謂的全業(yè)務(wù)運營。
至于接入的無關(guān)性，是指IMS借鑒軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用基于網(wǎng)關(guān)的互通方案，包括信令網(wǎng)關(guān)（SGW）、媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）、媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGCF）等網(wǎng)元，而且在MGCF及MGW也采用IETF和ITU－T共同制訂的H.248/MEGACO協(xié)議。這樣的設(shè)計使得IMS系統(tǒng)的終端可以是移動終端，也可以是固定電話終端、多媒體終端、 PC機等，接入方式也不限于蜂窩射頻接口，可以是無線的WLAN，或者是有線的LAN、DSL等技術(shù)。另外，由于IMS在業(yè)務(wù)層采用軟交換網(wǎng)絡(luò)的開放式業(yè) 務(wù)提供構(gòu)架，可以完全支持基于應(yīng)用服務(wù)器的第三方業(yè)務(wù)提供，這意味著運營商可以在不改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不投入任何的設(shè)備成本條件下，輕松地開發(fā)新的業(yè) 務(wù)，進(jìn)行應(yīng)用的升級。
功能實體
1．本地用戶服務(wù)器HSS(Home Subscription Server)HSS在IMS中作為用戶信息存儲的數(shù)據(jù)庫，主要存放用戶認(rèn)證信息、簽約用戶的特定信息、簽約用戶的動態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)策略規(guī)則和設(shè)備標(biāo)識寄存器信息，用于移動性管理和用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理。它是一個邏輯實體，物理上可以由多個物理數(shù)據(jù)庫組成。
2．呼叫會話控制功能CSCF(Call Session Control Function)
CSCF是IMS的核心部分，主要用于基于分組交換的SIP會話控制。在IMS中，CSCF負(fù)責(zé)對用戶多媒體會話進(jìn) 行處理，可以看作IETF架構(gòu)中的SIP服務(wù)器。根據(jù)各自不同的主要功能分為代理呼叫會話控制功能P．CSCF(Proxy CSCF)、問詢呼叫會話控制功能I-CSCF(Interrogation CSCF)和服務(wù)呼叫會話控制功能S．CSCF(Serving CSCF)，三個功能在物理上可以分開，也可以獨立。
3．多媒體資源功能MRF(Multimedia Resource Function)
MRF主要完成多方呼叫與多媒體會議功能。MRF由多媒體資源功能控制器MRFC(Multimedia Resource Function Controller)和多媒體資源功能處理器MRFP(Multimedia Resource Function Processor)構(gòu)成，分別完成媒體流的控制和承載功能。MRFC解釋從S．CSCF收到的SIP信令，并且使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議指令來控制MRFP 完成相應(yīng)的媒體流編解碼、轉(zhuǎn)換、混合和播放功能。
4．網(wǎng)關(guān)功能
網(wǎng)關(guān)功能主要包括：出IMS網(wǎng)關(guān)控制功能BGCF(Breakout Gateway ControlFunction)、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、IMS媒體網(wǎng)關(guān)IMS．MGW(IMS Media Gateway)和信令網(wǎng)關(guān)SGW(SignalingGateway)。[2]
發(fā)展歷程
國際第三代移動通信組織3GPP一直在進(jìn)行它稱為IP多媒體子系統(tǒng)IMS的標(biāo)準(zhǔn)化研究。在3GPP的文件R5中，IMS是UMTS核心網(wǎng)絡(luò)中提供端到端多媒體業(yè)務(wù)和集群多媒體業(yè)務(wù)的中心。在3GPP的R6中，IMS已經(jīng)被定義為支持所有IP接入網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)核心網(wǎng)，可以支持任何一種移動的或固定的、有線的或無線的IP-CAN(IP Connectivity Access Networks)，包括W-CDMA，CDMA2000，Ethernet，xDSL以及Wireless LAN等等。IMS由控制多媒體會話的網(wǎng)絡(luò)實體組成，在UMTS中IMS是提供IP多媒體服務(wù)的核心。IP多媒體服務(wù)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)提供者同時為IP多媒體服務(wù)提供傳輸實體和網(wǎng)絡(luò)控制實體。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同時允許為第三方提供附加的IP多媒體服務(wù)。
在UMTS版本5或更高的版本中，新增加的主要內(nèi)容就是添加了兩個全新的具有重要能力的IMS。第一，增加類似呼叫 狀態(tài)控制功能(CSCF)的新的網(wǎng)絡(luò)實體來提供基本的IP多媒體服務(wù)，例如在兩個用戶間的多媒體會話的發(fā)起。第二，相互兼容已經(jīng)發(fā)展到可以提煉一些網(wǎng)絡(luò)實 體能力的階段，例如開放業(yè)務(wù)接入(OSA)服務(wù)能力。利用基本的IP多媒體服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)提供的能力，OSA服務(wù)能力的功能被期望能夠激勵第三方新的IP多媒體服務(wù)的產(chǎn)生。
一個IMS包括一個或多個CSCF、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)、IMS媒體網(wǎng)關(guān)、多媒體資源功能處理器(MRFC)、訂閱位置功能、中斷網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)和應(yīng)用服務(wù)器。我們下面解釋IMS如何實現(xiàn)其主要功能和如何為UMTS增加支持多媒體業(yè)務(wù)。
IPv6--IMS的信令和會話業(yè)務(wù)都是通過IP承載的，但是，并不是任何版本的IP都是可以使用的，IMS要求只有IPv6才能在IMS域中使用。雖然這將使UMTS這一全球第一商業(yè)系統(tǒng)廣泛地發(fā)展IPv6，但是這仍將是一個大膽的要求，因為：
IMS中的IP尋址與分組域骨干網(wǎng)中使用的(例如IPv4)和電路域中使用的是不同的，所以IPv6和IPv4互通的問題需要解決。
用于移動臺接入IP多媒體服務(wù)的IP尋址范圍必須在IMS尋址域內(nèi)，這個尋址域是在建立好IP連接時激活的PDP上下文中安排好的。IP地址可以從服務(wù)域而不是歸屬域的GGSN中獲得，從路由的效率來考慮，這是一個優(yōu)點。
呼叫/會話控制--CSCF使用SIP在呼叫控制中發(fā)揮了核心作用。CSCF可以比作電路域語音通話中移動交換中心的信令部分和控制部分。除了語音通信之外，它還能支持多媒體會話。SIP是在移動臺和CSCF之間、CSCF之間、CSCF和MGCF之間、CSCF和應(yīng)用服務(wù)器之間有關(guān)信令方面的協(xié)議。CSCF起到了很多作用：作為代理CSCF(P-CSCF)，這是移動臺和IMS連接最初的一點；作為提供服務(wù)的CSCF(S-CSCF)，可以用
IMS于會話控制；作為詢問CSCF(I-CSCF)，這是網(wǎng)絡(luò)中各個移動臺的有關(guān)IMS信令的一個主要的連接點。
PSTN互通--當(dāng)會話的一端為IMS用戶，而會話的另一端是公共電話交換網(wǎng)用戶時,網(wǎng)絡(luò)需要四個新的功能實體-IMS媒體網(wǎng)關(guān)、MGCF、信令網(wǎng)關(guān)和BGCF。BGCF具有支持PSTN與PS域之間的呼叫的功能。媒體網(wǎng)關(guān)用來完成在兩端用不同格式編碼的媒體信號的翻譯。MGCF控制IMS媒體網(wǎng)關(guān)，提供在基于SIP的和基于ISUP信令之間應(yīng)用級的信令翻譯，并且與S-CSCF進(jìn)行通信。傳輸級的在基于IP的和基于SS7的信令翻譯由SGW完成。BGCF識別網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的MGCF，并確定進(jìn)入PSTN的位置。
處理用戶簽訂的信息和用戶狀態(tài)的信息--歸屬用戶服務(wù)器(HSS)是主要的數(shù)據(jù)庫，它存儲用戶簽訂的業(yè)務(wù)信息和本地信息。它可以被考慮為一個增強型GSM網(wǎng)絡(luò)中的歸屬位置寄存器。因為在網(wǎng)絡(luò)中有幾個HSS存在，在注冊和會話建立過程中，為了找到有目標(biāo)用戶信息的HSS，用戶位置功能被CSCF詢問。用戶位置功能不需要在單一的HSS環(huán)境下實現(xiàn)，因為CSCF知道哪一個HSS會被使用。
可以使用各種不同的應(yīng)用服務(wù)器，包括基于SIP的應(yīng)用服務(wù)器和OSA應(yīng)用服務(wù)器，這
IMS構(gòu)架圖些 應(yīng)用服務(wù)器可以實現(xiàn)各種服務(wù)，例如語音提示服務(wù)和預(yù)付費服務(wù)。支持多種服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器還可以促進(jìn)新的業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。在這兩種情況下，SIP為S-CSCF 的信令服務(wù)，然而，在一個OSA應(yīng)用服務(wù)器的例子中，一個OSA容量服務(wù)器應(yīng)該插入在OSA應(yīng)用服務(wù)器和S-CSCF之間。
多方會議-媒體資源功能處理器(MRFP)和媒體資源功能控制器(MRFC)支持多方多媒體會議，并能體現(xiàn)媒體資源(例如，語音提示功能)的實際能力。MRFP處理和混合實際的媒體流，MRFC控制MRFP的媒體流資源。
其他問題-在設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化UMTS的過程中，產(chǎn)生了很多復(fù)雜的問題。例如，在2000年底才確定下來一個用戶的服務(wù) 控制由它的歸屬網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行，并且，當(dāng)用戶漫游到國外網(wǎng)絡(luò)時，這個功能仍然適用，但是，因為存在僅僅由歸屬域控制產(chǎn)生的潛在的劣勢，例如，歸屬域的過載和處 理分組上的延遲，所以由訪問域進(jìn)行控制的問題也
IMS圖已經(jīng)開始考慮了。而且，關(guān)于支持由訪問域和歸屬域通過IMS共同控制的問題，3GPP已經(jīng)討論了一段時間了。然而支持兩種模式必定會使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。因此，3GPP最終決定使用歸屬域來控制，但是，以后可能會重新進(jìn)行這一問題的討論。
總之，IMS為未來的ALL-IP網(wǎng)絡(luò)和與固網(wǎng)的無縫融合提供了可能，是下一代網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的代名詞。
概念
IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng),是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，它能夠滿足的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。IMS被認(rèn)為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。但是，全球IMS網(wǎng)絡(luò)多數(shù)處于初級階段，應(yīng)用方式也處于業(yè)界探討當(dāng)中。定位
IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是對IP多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實體的總稱。3GPP R5主要定義IMS的核心結(jié)構(gòu)，網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容：R6版本增加了部分IMS業(yè)務(wù)特性、IMS與其他網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范和無線局域網(wǎng)（WLAN）接入特性等；R7版本加強了對固定、移動融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂，要求IMS支持數(shù)字用戶線（xDSL）、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。軟交換技 術(shù)從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實驗、商用等多個發(fā)展階段，已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運營商開展了軟交換試驗，發(fā)展至今，軟交換技術(shù)已經(jīng) 具備了替代電路交換機的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。在軟交換技術(shù)已發(fā)展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發(fā)展和定位呢?首先需要 對IMS和軟交換進(jìn)行較為全面的比較和分析。
如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議都是相似或者完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。
IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。
（1）在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進(jìn)一步的實現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離；
（2）IMS起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——歸屬用戶服務(wù)器（HSS），用于用戶鑒權(quán)和保護(hù)用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則；
（3）IMS全部采用會話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多的使用媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議（MGCP）和H.248協(xié)議。
總體來講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控 制的特點，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性使得IMS體系可 以支持各類接入方式，從而使得IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量 （QoS）保障機制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。
發(fā)展應(yīng)用
發(fā)展對IMS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進(jìn)行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善。
3GPP對IMS的標(biāo)準(zhǔn)化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個過程來發(fā)布的，IMS首次提出是在R5版本 中，然后在R6、R7版本中進(jìn)一步完善。R5版本主要側(cè)重于對IMS基本結(jié)構(gòu)、功能實體及實體間的流程方面的研究；而R6版本主要是側(cè)重于IMS和外部網(wǎng) 絡(luò)的互通能力以及IMS對各種業(yè)務(wù)的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，只是在業(yè)務(wù)能力上有所增加。在R5的基礎(chǔ)上增加了部 分業(yè)務(wù)特性，網(wǎng)絡(luò)互通規(guī)范以及無線局域網(wǎng)接入特性等，其主要目的是促使IMS成為一個真正的可運營的網(wǎng)絡(luò)
IMS技術(shù)。R7階段更多的考慮了固定方面的特性要求，加強了對固定、移動融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂。R5版本和R6版本分別在2002年和2005年被凍結(jié)，而R7版本也即將凍結(jié)。
在TISPAN定義的NGN體系架構(gòu)中，IMS是業(yè)務(wù)部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規(guī)范 的基礎(chǔ)上對功能實體和協(xié)議進(jìn)行擴展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分階段發(fā)布不同版本。TISPAN已經(jīng)發(fā)布了R1版 本相關(guān)規(guī)范，從固定的角度向3GPP提出對IMS的修改建議；R2版本還處于需求分析階段。
TISPAN在許多文檔中都直接應(yīng)用了3GPP的相關(guān)文檔內(nèi)容，而3GPPR7版本中的很多內(nèi)容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基礎(chǔ)上形成的，所以一方對文檔內(nèi)容的修改都將直接影響另一方。此外，部分先進(jìn)的運營商（如德國電信、英國電信和法國電信）已經(jīng)明確了未來網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的戰(zhàn)略目標(biāo)，并開始特別關(guān)注基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合研究。各大設(shè)備廠商也加大了對IMS在固網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的研究，正積極參與并大力推進(jìn)基于IMS的NGN的標(biāo)準(zhǔn)化工作。因此各個標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)一致的問題還需要進(jìn)一步探討。
應(yīng)用
IP媒體業(yè)務(wù)類型
IMS是一個在分組域（PS）上的多媒體控制/呼叫控制平臺，IMS使得PS具有電路域（CS）的部分功能，支持會 話類和非會話類的多媒體業(yè)務(wù)。IMS為未來的多媒體應(yīng)用提供了一個通用的業(yè)務(wù)平臺，典型的業(yè)務(wù)如呈現(xiàn)、消息、會議、一鍵通等等。將不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分組可以 得到以下一些類型。
（1）信息類業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)對用戶來講已經(jīng)非常熟悉，而且為運營商帶來了良好的收益，IMS的信息類業(yè)務(wù)將帶給用戶 更多的選擇，在享用這些信息類業(yè)務(wù)的同時，用戶可以隨心所欲而且費用低廉的使用其他媒介，比如視頻和聲音等，同時可以靈活的選用實時業(yè)務(wù)或非實時業(yè)務(wù)進(jìn)行 溝通。
（2）多媒體呼叫話音業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)可以給用戶在原有的話音業(yè)務(wù)操作和應(yīng)用上帶來全新的體驗。
（3）增強型呼叫管理，可以實現(xiàn)讓用戶自己來控制業(yè)務(wù)，讓用戶的溝通更加靈活。
（4）群組業(yè)務(wù)，將不同的通信媒介聚合起來，為用戶提供新的業(yè)務(wù)體驗，而且IMS還可以對業(yè)務(wù)進(jìn)行新的開發(fā)和組合；突破傳統(tǒng)的一對一的通信方式限制，可以提供基于群組的通信方式。
（5）信息共享，常見的郵件攜帶附件的溝通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在許多情況下顯得不夠靈活，所以實時在線的信息共享通信應(yīng)運而生，多個用戶可以實時處理同一個數(shù)據(jù)文件。
（6）在線娛樂，移動終端可以直接和信息資源互聯(lián)，IMS方式可以更好地呈現(xiàn)信息的更新和溝通，并可以隨著用戶需求 的增長對信息進(jìn)行必要的過濾；對于用戶的在線游戲，IMS可以為用戶提供從單機游戲到多用戶在線參與的在線娛樂方式，同時用戶還可以采用多種多媒體來溝通 交流。
IMS的主要應(yīng)用
隨著IMS技術(shù)和產(chǎn)品的逐漸成熟，已經(jīng)有一些運營商開始了IMS的商用，還有一些運營商在進(jìn)行相關(guān)的測試。從的商用和測試情況看，移動運營商已經(jīng)開始商用，而固網(wǎng)運營商還主要處于試驗階段。綜合考慮，IMS的應(yīng)用主要集中在以下幾個方面。
首先是在移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，這類應(yīng)用是移動運營商為了豐富移動網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)而開展的，主要是在移動網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業(yè)務(wù)。應(yīng)用重點集中在給企業(yè)客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務(wù)。
其次是固定運營商出于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和業(yè)務(wù)的需要，通過IMS為企業(yè)用戶提供融合的企業(yè)的應(yīng)用（IPCENTREX業(yè)務(wù)），以及向固定寬帶用戶（例如ADSL用戶）提供VoIP應(yīng)用。
第三種典型的應(yīng)用是融合的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在WLAN和3G的融合，以實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在這種方式下，用戶擁有一個WLAN/WCDMA的雙模終端，在WLAN的覆蓋區(qū)內(nèi)，一般優(yōu)先使用WLAN接入，因為這種方式用戶使用業(yè)務(wù)的資費更低，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬更充足。當(dāng)離開WLAN的覆蓋區(qū)后，終端自動切換到WCDMA網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)語音在WLAN和WCDMA之間的連續(xù)性。這種方案的商用較少，但是許多運營商都在進(jìn)行測試。
在IMS中全部采用SIP協(xié)議，雖然SIP也可以實現(xiàn)最基本的VoIP，但是這種協(xié)議在多媒體應(yīng)用中所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢表明，它天生就是為多媒體業(yè)務(wù)而生的。由于SIP協(xié)議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業(yè)務(wù)。
基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合問題
隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進(jìn)，融合是不可避免的主題，固定和移動的融合（FMC）更是迫切要解決的問題。ETSI給FMC下的定義是：“固定移動融合是一種能提供與接入技術(shù)無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)能力。
IMS但這并不意味著一定是物理上的網(wǎng)絡(luò)融合，而只關(guān)心一個融合的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和 相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)可以用來支持固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)以及固定移動混合的業(yè)務(wù)。固定移動融合的一個重要特征是，用戶的業(yè)務(wù)簽約和享用的業(yè)務(wù)，將從不同 的接入點和終端上分離開來，以允許用戶從任何固定或移動的終端上，通過任何兼容的接入點訪問完全相同的業(yè)務(wù)，包括在漫游時也能獲得相同的業(yè)務(wù)�！盓TSI 在給FMC下定義的同時也對固定移動網(wǎng)絡(luò)的融合提出了相應(yīng)的要求。
IMS進(jìn)一步發(fā)揚了軟交換結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進(jìn)行了更充分的網(wǎng)絡(luò)解聚，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰合理。網(wǎng)絡(luò)各個層次的不斷解聚是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體趨勢。網(wǎng)絡(luò)的解聚使得垂直業(yè)務(wù)模式被打破，有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡(luò)的解聚也為網(wǎng)絡(luò)在不同層次上的重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡(luò)融合的過程。利用IMS實現(xiàn)對固定接入和移動接入的統(tǒng)一核心控制，主要是IMS具有以下特點。
（1）與接入無關(guān)性。雖然3GPPIMS是為移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，TISPANNGN是為固定xDSL寬帶接入設(shè)計的，但它們采用的IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻可以做到與接入無關(guān)，因而能確保對FMC的支持。從理論上可以實現(xiàn)不論用戶使用什么設(shè)備、在何地接入IMS網(wǎng)絡(luò)，都可以使用歸屬地的業(yè)務(wù)。
（2）統(tǒng)一的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制。IMS核心控制部分不實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)包括傳統(tǒng)概念上的補充業(yè)務(wù)都由業(yè)務(wù)應(yīng)用平 臺來實現(xiàn)，IMS核心控制只根據(jù)初始過濾規(guī)則進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，這樣消除了核心控制相關(guān)功能實體和業(yè)務(wù)之間的綁定關(guān)系，無論固定接入還是移動接入都可以使用 IMS中定義的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制實現(xiàn)統(tǒng)一觸發(fā)。
（3）統(tǒng)一的路由機制。IMS中僅保留了傳統(tǒng)移動網(wǎng)中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)信息只保存在用戶的歸屬地，這樣不僅用戶的認(rèn)證需要到歸屬地認(rèn)證，所有和用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)也必須經(jīng)過用戶的歸屬地。
（4）統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫。HSS（歸屬業(yè)務(wù)服務(wù)器）是一個統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既可以存儲移動IMS用戶的數(shù)據(jù)，也可以存儲固定IMS用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫本身不再區(qū)分固定用戶和移動用戶。特別是業(yè)務(wù)觸發(fā)機制中使用的初始過濾規(guī)則，對IMS中所定義的數(shù)據(jù)庫來講完全是透明數(shù)據(jù)的概念，屏蔽了固定和移動用戶在業(yè)務(wù)屬性上的差異。
（5）充分考慮了運營商實際運營的需求，在網(wǎng)絡(luò)框架、QoS、安全、計費以及和其他網(wǎng)絡(luò)的互通方面都制定了相關(guān)規(guī)范。
（6）業(yè)務(wù)與承載分離，IMS定義了標(biāo)準(zhǔn)的基于SIP的ISC(IP multimedia Service Control)接口，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)層與控制層的完全分離。IMS通過基于SIP的ISC接口，支持三種業(yè)務(wù)提供方式：獨立的SIP應(yīng)用服務(wù)器方式、OSA SCS方式和IM-SSF方式（接入傳統(tǒng)智能網(wǎng)，體現(xiàn)業(yè)務(wù)繼承性）。 IMS的核心控制網(wǎng)元CSCF不再需要處理業(yè)務(wù)邏輯，而是通過基于規(guī)則的業(yè)務(wù)觸發(fā)機制，根據(jù)用戶的簽約數(shù)據(jù)的初始過濾規(guī)則（iFC），由CSCF分析并觸 發(fā)到規(guī)則指定的應(yīng)用服務(wù)器，由應(yīng)用服務(wù)器完成業(yè)務(wù)邏輯處理。
（7）基于SIP的會話機制。IMS的核心功能實體是呼叫會話控制功能(CSCF)單元，并向上層的服務(wù)平臺提供標(biāo) 準(zhǔn)的接口，使業(yè)務(wù)獨立于呼叫控制 。IMS采用基于IETF定義的會話初始協(xié)議(SIP)的會話控制能力，并進(jìn)行了移動特性方面的擴展 ，實現(xiàn)接入的獨立性及Internet互操作的平滑性。 IMS網(wǎng)絡(luò)的終端與網(wǎng)絡(luò)都支持SIP，SIP成為IMS域唯一的會話控制協(xié)議，這一特點實現(xiàn)了端到端的SIP信令互通 ，網(wǎng)絡(luò)中不再需要支持多種不同的呼叫信令 ，使網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供和發(fā)布具有更大的靈活性。
IMS所具有這些特征可以同時為移動用戶和固定用戶所共用，這就為同時支持固定和移動接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。
問題分析
IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）是3GPP在R5規(guī)范中提出的，旨在建立一個與接入無關(guān)、基于開放的SIP/IP協(xié)議及支持多種多媒體業(yè)務(wù)類型的平臺來提供豐富的業(yè)務(wù)。它將蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機結(jié)合起來，為未來的基于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用提供了一個通用的業(yè)務(wù)智能平臺，也為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中的網(wǎng)絡(luò)融合提供了技術(shù)基礎(chǔ)。IMS的諸多特點使得其一經(jīng)提出就成為業(yè)界的研究熱點，是業(yè)界普遍認(rèn)同的解決未來網(wǎng)絡(luò)融合的理想方案和發(fā)展方向，但對于IMS將來如何提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運營，IMS的標(biāo)準(zhǔn)化及安全等問題仍需要進(jìn)一步的研究和探討。1、IMS存在的安全問題分析
傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)采用獨立的信令網(wǎng)來完成呼叫的建立、路由和控制等過程，信令網(wǎng)的安全能夠保證網(wǎng)絡(luò)的安全。而且傳輸采用時分復(fù)用（TDM）的專線，用戶之間采用面向連接的通道進(jìn)行通信，避免了來自其他終端用戶的各種竊聽和攻擊。
而IMS網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相連接，基于IP協(xié)議和開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以將語音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種不同業(yè)務(wù)，通過采用多種 不同的接入方式來共享業(yè)務(wù)平臺，增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和終端之間的互通性，不同的運營商可以有效快速地開展和提供各種業(yè)務(wù)。由于IMS是建立在IP基礎(chǔ)上， 使得IMS的安全性要求比傳統(tǒng)運營商在獨立網(wǎng)絡(luò)上運營要高的多，不管是由移動接入還是固定接入，IMS的安全問題都不容忽視。
IMS的安全威脅主要來自于幾個方面：未經(jīng)授權(quán)地訪問敏感數(shù)據(jù)以破壞機密性；未經(jīng)授權(quán)地篡改敏感數(shù)據(jù)以破壞完整性； 干擾或濫用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)導(dǎo)致拒絕服務(wù)或降低系統(tǒng)可用性；用戶或網(wǎng)絡(luò)否認(rèn)已完成的操作；未經(jīng)授權(quán)地接入業(yè)務(wù)等。主要涉及到IMS的接入安全（3GPP TS33.203），包括用戶和網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證及保護(hù)IMS終端和網(wǎng)絡(luò)間的業(yè)務(wù)；以及IMS的網(wǎng)絡(luò)安全（3GPP TS33.210），處理屬于同一運營商或不同運營商網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的業(yè)務(wù)保護(hù)。除此之外，還對用戶終端設(shè)備和通用集成電路卡/IP多媒體業(yè)務(wù)身份識別模塊（UICC/ISIM）安全構(gòu)成威脅。
2、IMS安全體系
IMS系統(tǒng)安全的主要應(yīng)對措施是IP安全協(xié)議（IPSec）， 通過IPSec提供了接入安全保護(hù)，使用IPSec來完成網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)部的實體和網(wǎng)絡(luò)域之間的安全保護(hù)。3GPP IMS實質(zhì)上是疊加在原有核心網(wǎng)分組域上的網(wǎng)絡(luò)，對PS域沒有太大的依賴性，在PS域中，業(yè)務(wù)的提供需要移動設(shè)備和移動網(wǎng)絡(luò)之間建立一個安全聯(lián)盟（SA） 后才能完成。對于IMS系統(tǒng)，多媒體用戶也需要與IMS網(wǎng)絡(luò)之間先建立一個獨立的SA之后才能接入多媒體業(yè)務(wù)。
3GPP終端的核心是通用集成電路卡（UICC），它包含多個邏輯應(yīng)用，主要有用戶識別模塊（SIM）、UMTS用戶業(yè)務(wù)識別模塊（USIM）和ISIM。ISIM中包含了IMS系統(tǒng)用戶終端在系統(tǒng)中進(jìn)行操作的一系列參數(shù)（如身份識別、用戶授權(quán)和終端設(shè)置數(shù)據(jù)等），而且存儲了共享密鑰和相應(yīng)的AKA（Authentication and Key Agreement）算法。其中，保存在UICC上的用戶側(cè)的IMS認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能可以獨立于PS域的認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能，也可和PS使用相同的認(rèn)證密鑰和認(rèn)證功能。IMS的安全體系如圖1所示。
圖1中顯示了5個不同的安全聯(lián)盟用以滿足IMS系統(tǒng)中不同的需求，分別用①、②、③、④、⑤來加以標(biāo)識。①提供終端用戶和IMS網(wǎng)絡(luò)之間的相互認(rèn)證。
②在UE和P-CSCF之間提供一個安全鏈接（Link）和一個安全聯(lián)盟（SA），用以保護(hù)Gm接口，同時提供數(shù)據(jù)源認(rèn)證。
③在網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)為Cx接口提供安全。
④為不同網(wǎng)絡(luò)之間的SIP節(jié)點提供安全，并且這個安全聯(lián)盟只適用于代理呼叫會話控制功能（P-CSCF）位于拜訪網(wǎng)絡(luò)（VN）時。
⑤為同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的SIP節(jié)點提供安全，并且這個安全聯(lián)盟同樣適用于P-CSCF位于歸屬網(wǎng)絡(luò)（HN）時。
除上述接口之外，IMS中還存在其他的接口，在上圖中未完整標(biāo)識出來，這些接口位于安全域內(nèi)或是位于不同的安全域之間。這些接口（除了Gm接口之外）的保護(hù)都受IMS網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)。
SIP信令的保密性和完整性是以逐跳的方式提供的，它包括一個復(fù)雜的安全體系，要求每個代理對消息進(jìn)行解密。SIP使用兩種安全協(xié)議：傳輸層安全協(xié)議（TLS）和IPSec，TLS可以實現(xiàn)認(rèn)證、完整性和機密性，用TLS來保證安全的請求必須使用可靠的傳輸層協(xié)議，如傳輸控制協(xié)議（TCP）或流控制傳輸協(xié)議（SCTP）；IPSec通過在IP層對SIP消息提供安全來實現(xiàn)認(rèn)證、完整性和機密性，它同時支持TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。在IMS核心網(wǎng)中，可通過NDS/IP來完成對網(wǎng)絡(luò)中SIP信令的保護(hù)；而第一跳，即UE和P-CSCF間的信令保護(hù)則需要附加的測量，在3GPP TS 33.203中有具體描述。
3、IMS的接入安全
IMS用戶終端（UE）接入到IMS核心網(wǎng)需經(jīng)一系列認(rèn)證和密鑰協(xié)商過 程，具體而言，UE用戶簽約信息存儲在歸屬網(wǎng)絡(luò)的HSS中，且對外部實體保密。當(dāng)用戶發(fā)起注冊請求時，查詢呼叫會話控制功能（I-CSCF）將為請求用戶 分配一個服務(wù)呼叫會話控制功能（S-CSCF），用戶的簽約信息將通過Cx接口從HSS下載到S-CSCF中。當(dāng)用戶發(fā)起接入IMS請求時，該S- CSCF將通過對請求內(nèi)容與用戶簽約信息進(jìn)行比較，以決定用戶是否被允許繼續(xù)請求。
在IMS接入安全中，IPSec封裝安全凈荷（ESP）將在IP層為UE和P-CSCF間所有SIP信令提供機密性 保護(hù)，對于呼叫會話控制功能（CSCF）之間和CSCF和HSS之間的加密可以通過安全網(wǎng)關(guān)（SEG）來實現(xiàn)。同時，IMS還采用IPSec ESP為UE和P-CSCF間所有SIP信令提供完整性保護(hù)，保護(hù)IP層的所有SIP信令，以傳輸模式提供完整性保護(hù)機制。
在完成注冊鑒權(quán)之后，UE和P-CSCF之間同時建立兩對單向的SA，這些SA由TCP和UDP共享。其中一對用于UE端口為客戶端、 P-CSCF端口作為服務(wù)器端的業(yè)務(wù)流，另一對用于UE端口為服務(wù)器、P-CSCF端口作為客戶端的業(yè)務(wù)流。用兩對SA可以允許終端和P-CSCF使用 UDP在另一個端口上接收某個請求的響應(yīng)，而不是使用發(fā)送請求的那個端口。同時，終端和P-CSCF之間使用TCP連接，在收到請求的同一個TCP連接上 發(fā)送響應(yīng)；而且通過建立SA實現(xiàn)在IMS AKA提供的共享密鑰以及指明在保護(hù)方法的一系列參數(shù)上達(dá)成一致。SA的管理涉及到兩個數(shù)據(jù)庫，即內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)庫（SPD和SAD）。SPD包含所有入 站和出站業(yè)務(wù)流在主機或安全網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行分類的策略。SAD是所有激活SA與相關(guān)參數(shù)的容器。SPD使用一系列選擇器將業(yè)務(wù)流映射到特定的SA，這些選擇器 包括IP層和上層（如TCP和UDP）協(xié)議的字段值。
與此同時，為了保護(hù)SIP代理的身份和網(wǎng)絡(luò)運營商的網(wǎng)絡(luò)運作內(nèi)部細(xì)節(jié)，可通過選擇網(wǎng)絡(luò)隱藏機制來隱藏其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部拓?fù)�，歸屬網(wǎng)絡(luò)中的所有I-CSCF將共享一個加密和解密密鑰。
在通用移動通信系統(tǒng)（UMTS）中相互認(rèn)證機制稱為UMTS AKA，在AKA過程中采用雙向鑒權(quán)以防止未經(jīng)授權(quán)的“非法”用戶接入網(wǎng)絡(luò)，以及未經(jīng)授權(quán)的“非法”網(wǎng)絡(luò)為用戶提供服務(wù)。AKA協(xié)議是一種挑戰(zhàn)響應(yīng)協(xié)議，包含用戶鑒權(quán)五元參數(shù)組的挑戰(zhàn)由AUC在歸屬層發(fā)起而發(fā)送到服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
UMTS系統(tǒng)中AKA協(xié)議，其相同的概念和原理被IMS系統(tǒng)重用，我們稱之為IMS AKA。AKA實現(xiàn)了ISIM和AUC之間的相互認(rèn)證，并建設(shè)了一對加密和完整性密鑰。用來認(rèn)證用戶的身份是私有的身份（IMPI），HSS和ISIM共 享一個與IMPI相關(guān)聯(lián)的長期密鑰。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個包含RAND和AUTN的認(rèn)證請求時，ISIM對AUTN進(jìn)行驗證，從而對網(wǎng)絡(luò)本身的真實性進(jìn)行驗證。 每個終端也為每一輪認(rèn)證過程維護(hù)一個序列號，如果ISIM檢測到超出了序列號碼范圍之外的認(rèn)證請求，那么它就放棄該認(rèn)證并向網(wǎng)絡(luò)返回一個同步失敗消息，其 中包含了正確的序列號碼。
為了響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證請求，ISIM將密鑰應(yīng)用于隨機挑戰(zhàn)（RAND），從而產(chǎn)生一個認(rèn)證響應(yīng)（RES）。網(wǎng)絡(luò)對 RES進(jìn)行驗證以認(rèn)證ISIM。此時，UE和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功地完成了相互認(rèn)證，并且生成了一對會話密鑰：加密密鑰（CK）和完整性密鑰（IK）用以兩個實體 之間通信的安全保護(hù)。
4、IMS的網(wǎng)絡(luò)安全
在第二代移動通信系統(tǒng)中，由于在核心網(wǎng)中缺乏標(biāo)準(zhǔn)的安全解決方案，使得安全問題尤為突出。雖然在無線接入過程中，移動用戶終端和基站之間通�？捎杉用軄肀Ｗo(hù)，但是在核心網(wǎng)時，系統(tǒng)的節(jié)點之間卻是以明文來傳送業(yè)務(wù)流，這就讓攻擊者有機可乘，接入到這些媒體的攻擊者可以輕而易舉對整個通信過程進(jìn)行竊聽。
針對2G系統(tǒng)中的安全缺陷，第三代移動通信系統(tǒng)中采用NDS對核心網(wǎng)中的所有IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流進(jìn)行保護(hù)�？梢詾橥ㄐ欧⻊�(wù)提供保密性、數(shù)據(jù)完整性、認(rèn)證和防止重放攻擊，同時通過應(yīng)用在IPSec中的密碼安全機制和協(xié)議安全機制來解決安全問題。
在NDS中有幾個重要的概念，它們分別是安全域（Security Domains）、安全網(wǎng)關(guān)（SEG）。
4.1 安全域
NDS中最核心的概念是安全域，安全域是一個由單獨的管理機構(gòu)管理運營的網(wǎng)絡(luò)。在同一安全域內(nèi)采用統(tǒng)一的安全策略來 管理，因此同一安全域內(nèi)部的安全等級和安全服務(wù)通常是相同的。大多情況下，一個安全域直接對應(yīng)著一個運營商的核心網(wǎng)，不過，一個運營商也可以運營多個安全 域，每個安全域都是該運營商整個核心網(wǎng)絡(luò)中的一個子集。在NDS/IP中，不同的安全域之間的接口定義為Za接口，同一個安全域內(nèi)部的不同實體之間的安全 接口則定義為Zb接口。其中Za接口為必選接口，Zb接口為可選接口。兩種接口主要完成的功能是提供數(shù)據(jù)的認(rèn)證和完整性、機密性保護(hù)。
4.2 安全網(wǎng)關(guān)
SEG位于IP安全域的邊界處，是保護(hù)安全域之間的邊界。業(yè)務(wù)流通過一個SEG進(jìn)入和離開安全域，SEG被用來處理 通過Za接口的通信，將業(yè)務(wù)流通過隧道傳送到已定義好的一組其他安全域。這稱為輪軸-輻條（hub-and-spoke）模型，它為不同安全域之間提供逐 跳的安全保護(hù)。SEG負(fù)責(zé)在不同安全域之間傳送業(yè)務(wù)流時實施安全策略，也可以包括分組過濾或者防火墻等的功能。IMS核心網(wǎng)中的所有業(yè)務(wù)流都是通過SEG進(jìn)行傳送，每個安全域可以有一個或多個SEG，網(wǎng)絡(luò)運營商可以設(shè)置多個SEG以避免某獨立點出現(xiàn)故障或失敗。當(dāng)所保護(hù)的IMS業(yè)務(wù)流跨越不同安全域時，NDS/IP必須提供相應(yīng)的機密性、數(shù)據(jù)完整性和認(rèn)證。
4.3 基于IP的網(wǎng)絡(luò)域安全體系[2]
NDS/IP體系結(jié)構(gòu)最基本的思想就是提供上從一跳到下一跳的安全，逐跳的安全也簡化了內(nèi)部和面向其他外部安全域分離的安全策略的操作。
在NDS/IP中只有SEG負(fù)責(zé)與其他安全域中的實體間進(jìn)行直接通信。兩個SEG之間的業(yè)務(wù)被采用隧道模式下的 IPSec ESP安全聯(lián)盟進(jìn)行保護(hù)，安全網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)連接通過使用IKE來建立和維護(hù)[3]。網(wǎng)絡(luò)實體（NE）能夠面向某個安全網(wǎng)關(guān)或相同安全域的其他安全實體， 建立維護(hù)所需的ESP安全聯(lián)盟。所有來自不同安全域的網(wǎng)絡(luò)實體的NDS/IP業(yè)務(wù)通過安全網(wǎng)關(guān)被路由，它將面向最終目標(biāo)被提供逐跳的安全保護(hù)[5]。其網(wǎng) 絡(luò)域安全體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
4.4 密鑰管理和 分配機制[5]每個SEG負(fù)責(zé)建立和維護(hù)與其對等SEG之間的IPSec SA。這些SA使用因特網(wǎng)密鑰交換（IKE）協(xié)議進(jìn)行協(xié)商，其中的認(rèn)證使用保存在SEG中的長期有效的密鑰來完成。每個對等連接的兩個SA都是由SEG維 護(hù)的：一個SA用于入向的業(yè)務(wù)流，另一個用于出向的業(yè)務(wù)流。另外，SEG還維護(hù)了一個單獨的因特網(wǎng)安全聯(lián)盟和密鑰管理協(xié)議（ISAKMP）SA，這個SA 與密鑰管理有關(guān)，用于構(gòu)建實際的對等主機之間的IPSec SA。對于ISAKMP SA而言，一個關(guān)鍵的前提就是這兩個對等實體必須都已經(jīng)通過認(rèn)證。在NDS/IP中，認(rèn)證是基于預(yù)先共享的密鑰。
NDS/IP中用于加密、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)和認(rèn)證的安全協(xié)議是隧道模式的IPSec ESP。在隧道模式的ESP中，包括IP頭的完整的IP數(shù)據(jù)包被封裝到ESP分組中。對于三重DES加密（3DES）算法是強制使用的，而對于數(shù)據(jù)完整性 和認(rèn)證，MD5和SHA-1都可以使用。
4.5 IPSec安全體系中的幾個重要組成和概念[5]
1）IPSec：IPSec在IP層（包括IPv4和IPv6）提供了多種安全服務(wù)，從而為上層協(xié)議提供保護(hù)。IPSec一般用來保護(hù)主機和安全網(wǎng)關(guān)之間的通信安全，提供相應(yīng)的安全服務(wù)。
2）ISAKMP：ISAKMP用來對SA和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行協(xié)商、建立、修改和刪除。它定義了SA對等認(rèn)證的創(chuàng)建和管理過程以及包格式，還有用于密鑰產(chǎn)生的技術(shù)，它還包括緩解某些威脅的機制。
3）IKE：IKE是一種密鑰交換協(xié)議，和ISAKMP一起，為SA協(xié)商認(rèn)證密鑰材料。IKE可以使用兩種模式來建立第一階段ISAKMP SA，即主模式和侵略性模式。兩種模式均使用短暫的Diffie-Hellman密鑰交換算法來生成ISAKMP SA的密鑰材料。
4）ESP：ESP用來在IPv4和IPv6中提供安全服務(wù)。它可以單獨使用或與AH一起使用，可提供機密性（如加 密）或完整性（如認(rèn)證）或同時提供兩種功能。ESP可以工作在傳送模式或隧道模式。在傳送模式中，ESP頭插入到IP數(shù)據(jù)報中IP頭后面、所有上層協(xié)議頭 前面的位置；而在隧道模式中，它位于所封裝的IP數(shù)據(jù)報之前。
標(biāo)準(zhǔn)化組織對IMS的安全體系和機制做了相應(yīng)規(guī)定，其中UE和P-CSCF之間的安全由接入網(wǎng)絡(luò)安全機制提 供，IMS網(wǎng)絡(luò)之上的安全由IP網(wǎng)絡(luò)的安全機制保證，UE與IMS的承載層分組網(wǎng)絡(luò)安全仍由原來的承載層安全機制支持。所有IP網(wǎng)絡(luò)端到端安全基于 IPSec，密鑰管理基于IKE協(xié)議。對于移動終端接入IMS之前已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的鑒權(quán)，所以安全性更高一些。但是對于固定終端來說，由于固定接入不存在 類似移動網(wǎng)絡(luò)空中接口的鑒權(quán)，P-CSCF將直接暴露給所有固定終端，這使P-CSCF更易受到攻擊。為此，在IMS的接入安全方面有待于進(jìn)一步的研究， 需要不斷完善IMS的安全機制。
回答者：
OscarDon
回答時間：2013-06-07 21:18
40
37
IMS:IP Multimedia Subsystem是一個全球性的、接入獨立并且基于標(biāo)準(zhǔn)的IP通道和業(yè)務(wù)控制體系.核心是SIP協(xié)議
3GPP在R5中引入了IMS,可以與現(xiàn)存的話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互通，不論是固定用戶還是移動用戶，使得各種類型的客戶都可以建立起對等的IP通信。IMS成了IP核心網(wǎng)的核心。
傳輸層采用IP網(wǎng)絡(luò)的IPv4和IPv6標(biāo)準(zhǔn)
控制層采用了因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）所制定的初始會話協(xié)議（SIP）和源描述協(xié)議（SDP）；
應(yīng)用層采用了多個組織的標(biāo)準(zhǔn)，比如OMA的PoC協(xié)議、Fetion協(xié)議等
3GPP在R5中引入了IMS,可以與現(xiàn)存的話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互通，不論是固定用戶還是移動用戶，使得各種類型的客戶都可以建立起對等的IP通信。IMS成了IP核心網(wǎng)的核心。
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回答者：
wwwmscbsccom
回答時間：2013-06-07 21:37
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中文譯名：IP多媒體子系統(tǒng)
IMS，即IPMultimedia Subsystem，中文意義為IP多媒體子系統(tǒng)，本質(zhì)上說是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)植根于移動領(lǐng)域，最初是3GPP為移動網(wǎng)絡(luò)定義的，而在NGN的框架下，IMS應(yīng)同時支持固定接入和移動接入。
IMS，即IPMultimedia Subsystem，中文意義為IP多媒體子系統(tǒng)，本質(zhì)上說是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)植根于移動領(lǐng)域，最初是3GPP為移動網(wǎng)絡(luò)定義的，而在NGN的框架下，IMS應(yīng)同時支持固定接入和移動接入。
回答者：
zhangshiqin
回答時間：2013-06-08 14:07
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