오늘은 LTE망이 가입자(UE)를 식별할 수 있는 파라미터(식별자)인 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)와 GUTI (Globally Unique Temporary Identifier)에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.

IMSI란?

IMSI는 전세계적으로 이동통신 가입자를 식별할 수 있는 unique한 ID로 그 포맷은 아래 그림과 같이 PLMN ID와 MSIN으로 구성됩니다. PLMN ID는 전세계적으로 통신 사업자를 식별할 수 있는 ID가 되구요(대한민국 SKT는 MCC=450, MNC=05로 구성). MSIN은 해당 통신사업자내에서 가입자를 식별할 수 있는 unique한 ID가 됩니다.

그렇다면 통신사업자는 왜 가입자 식별이 필요한걸까요? 

먼저 가입자를 식별할 수 있어야 그 가입자가 내 망(LTE 망)에 접속을 해도 되는 녀석인지 아닌지를 알 수 있구요. 두번째로 가입자를 식별해야 그 가입자에게 어떤 QoS 정책(대역폭, 우선순위 등)을 줄 수 있을지 결정할 수 있습니다. 마지막으로 각 가입자 별로 과금을 할 때도 역시 가입자 식별이 필요합니다.

우리가 이동통신 서비스에 가입을 하면 단말과 함께 USIM 카드(SIM 카드)를 받게 되는데 그 USIM 카드 내에 IMSI 값이 들어가 있습니다.

또한 LTE 망 내부에도 해당 가입자가 사용하는 IMSI 값이 미리 들어 있어야 하는데요. IMSI를 저장하고 있는 LTE 엔터티는 HSS와 SPR입니다. HSS에는 IMSI와 함께 가입자를 인증하기 위한 Key와 가입자가 사용할 QoS Profile이 들어 있어, 만약 등록되지 않은 IMSI로 LTE 망에 접속(Attach Request 메시지)을 하려 하면 HSS가 (MME를 통해) 인증을 거부하게 되고, 정상적인 가입자라면 HSS는 MME로 인증 정보와 QoS Profile을 전달하여 LTE 망에 접속할 수 있도록 해 줍니다. SPR은 PCRF와 연동하여 가입자에 Policy를 주는 녀석인데요. 이에 대한 설명은 나중에 따로 드리도록 하겠습니다. 

GUTI란?

그렇다면 가입자 식별자 IMSI 말고 GUTI는 또 뭘까요?

앞에서 설명드린 바와 같이 IMSI는 가입자를 식별하는 매우 중요한 파라미터인데요. 만약 이 값이 무선링크상에서 노출이 된다면 보안상 큰 문제가 발생하게 됩니다. (제가 헤커라고 가정을 하구요. 제가 어떤 툴을 이용하여 무선링크상의 "길동이" IMSI를 알았다고 하지요. 그리고 그 IMSI 값을 제 단말에 넣어 버리면... 이제 저는 "길동이"인양 LTE 서비스를 무료로 사용할 수 있습니다. 사용료는 "길동이"가 낼 것이고.... 물론 단말인증(단말의 고유 serial #를 이용한 인증)을 통해 이 문제를 해결 할 수는 있는데요. 그 얘기까지 하면 복잡해 지니까 이 정도로만 하지요 ^^)

그래서 "가능한"한 가입자(UE)는 LTE 망에 접속시에 IMSI를 사용하지 않고 이를 대신할 다른 값(그리고 그 값은 IMSI와 다르게 영구적이지 않아서 매번 바뀔 수 있는 값)이 필요하게 되었고 이것이 바로 GUTI입니다.

UE가 최초 LTE망에 접속시에는 IMSI를 망으로 보내어 "나"를 식별하지만, 접속이 성공되면 망(MME)은 UE에게 Attach Accept 메시지를 통해 GUTI 값을 전달하게 되고, UE는 그 값을 기억하게 됩니다. 그래서 이후 다시 망에 재접속(전원을 껐다가 다시 키는 경우)하게 되면 UE는 IMSI가 아닌 전에 망(MME)으로 부터 받았던 GUTI를 "나"의 식별자로 사용하게 됩니다.

또한 TAU 과정에서도 망(MME)은 UE에게 GUTI를 줄 수 있습니다. 즉, UE는 망에 접속해 있는 동안에도 자신을 식별할 임시 ID인 GUTI가 TAU 과정을 통해 계속 바뀔 수 있습니다.

물론 망(MME)도 UE에 할당한 GUTI 값을 기억하고 있어, UE가 IMSI가 아닌 GUTI로 망 접속을 요청해도 기억하고 있던 GUTI를 통해 그 가입자가 누구인지 알 수 있습니다.

이와 같이 가입자 식별자가 "임시적으로 계속 변할 수 있는 GUTI"로 사용되기 때문에 혹 무선링크에서 그 값이 노출되더라도 보안에 대한 부담이 줄게 될 것입니다.

아래 그림 밑쪽에 GUTI 포맷이 나오는데요. GUTI는 MME가 할당해 주는 값이기 때문에 GUTI 내에는 MME 식별자(그 GUTI를 누가 할당해 준 것인지)가 포함되고(MMEI), 또한 그 MME 안에서 가입자를 유일하게 식별할 수 있는 임시값인 M-TMSI 값이 포함됩니다.