Etude et mise en place d'un plateforme IMS Sécurisée

REPUBLIQUE DU SENEGAL
Un peuple un but une foi
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
Direction Générale de l’Enseignement Privé
Mémoire de fin de cycle pour l’obtention du master professionnel
Option : Réseaux Télécommunication
Sujet :
Présenté et soutenu par : Sous la direction de :
M. Hermann Orly GBILIMAKO M. Ahmed Youssef Khlil
Expert en Sécurité des SI
Année académique 2014-2015
Etude et mise en place d’une
plateforme IMS sécurisée

i
Rédigé et Présenté par M. Orly Hermann GBILIMAKO
Dédicace
A nos parents Faustin GBILIMAKO, Marie MODOEMONO, Berthe YAKALANGA qui
ont toujours été là pour nous ;

ii
Remerciements
Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude envers tous les cadres de
l’Institut Supérieur d’Informatique (ISI) qui ont su nous guider pendant tout
notre cursus. Ces remerciements vont à l’endroit de :
Ahmed Youssef notre directeur de mémoire pour son attention et son
apport à la réussite de ce projet ;
M. Lo Massamba pour ses conseils qui ont été très précieux ;
M. Aw Konaté qui a été plus qu’un enseignant pour nous ;
M. Kane pour sa disponibilité et se conseils
Tout le corps professoral d’ISI ;
Nos remerciements vont également à l’endroit de nos parents Faustin
GBILIMAKO, Marie MODOEMONON, Berthe YAKALAGNA ainsi que toute la
famille GBILIMAKO pour leurs conseils et apports financiers.
Tous nos remerciements à tous ceux qui de près ou de loin ont contribués à la
réussite de la rédaction de ce document.

iii
Avant-propos
L'Institut Supérieur d'informatique est un institut d'enseignement supérieur
offrant des formations dans des domaines tels que l'informatique, la gestion, la
comptabilité et l'organisation des entreprises. ISI dispose d'un bureau qui
s'occupe des études de conception, d'expérimentation, de réalisation et de
conseil dans différents domaines.
ISI offre plusieurs formations aboutissant aux diplômes suivants :
Diplôme de Technicien Supérieur (DTS) ;
Licence professionnelle ;
Master professionnels ;
Cycle d’Ingénieur (DITI et MIAGE)
Pour l’obtention des diplômes de Master ou Licence, l’étudiant doit si possible
faire un stage à la suite duquel il devra rédiger un mémoire. Les étudiants n’ayant
pas eu de stage, doivent travailler sur des projets de fin d’étude dont les thèmes
doivent être axés sur leur filaire.
C’est dans ce contexte bien précis que nous avons rédigé ce document autour
du thème « Etude et mise en place d’une plateforme IMS sécurisée »

iv
Table des matières
Dédicace ......................................................................................................................................................
Remerciements .............................................................................................................................................ii
Avant-propos..............................................................................................................................................iii
LISTE DES TABLEAUX............................................................................................................................vii
LISTE DES FIGURES................................................................................................................................viii
LISTE DES ACRONYMES..........................................................................................................................ix
INTRODUCTION................................................................................................................................... 1
Partie I : Cadre Général ....................................................................................................................... 2
Chapitre I : Cadre théorique................................................................................................................... 3
I. Problématique ............................................................................................................................ 3
II. Les objectifs................................................................................................................................. 4
III. Pertinence du sujet................................................................................................................. 4
IV. Délimitation du champ d’étude ............................................................................................. 5
Chapitre II : Généralités.......................................................................................................................... 6
I. Généralités sur les réseaux mobiles........................................................................................... 6
I.1.1 Le réseau 2G (GSM/DCS) .................................................................................................... 6
I.1.2 Les réseaux 2G+ (GPRS/EDGE).......................................................................................... 11
I.2 Les réseaux 3G/3G+ ......................................................................................................... 14
I.3 Les réseaux 4G ................................................................................................................. 18
II. Généralités sur la sécurité des systèmes d’information ......................................................... 21
II.1 Les règles de bases de la sécurité des systèmes d’information............................................ 21
II.2 Notions de base sur la cryptographie .................................................................................... 23
Partie II : Cadre conceptuel ............................................................................................................... 26
Chapitre III : L’IMS................................................................................................................................. 27
I. Définition et concepts .............................................................................................................. 27
II. Architecture de l’IMS................................................................................................................ 28
III. Présentation de l’IMS ........................................................................................................... 30
III.1 Les entités fonctionnelles de l’IMS .................................................................................. 30
III.2 Architecture des services de l’IMS .................................................................................. 33
III.3 Profil des abonnés d’un réseau IMS................................................................................. 35
IV. Les protocoles de communication et les interfaces utilisés par l’IMS................................ 36
IV.1 Les interfaces .................................................................................................................... 36
IV.2 Les protocoles ................................................................................................................... 37
V. Enregistrement d’un abonné IMS ............................................................................................ 44

v
Chapitre IV : Sécurité au niveau des systèmes VOIP........................................................................... 47
I. Les attaques sur les systèmes VOIP ......................................................................................... 47
I.1 Attaques sur les protocoles.............................................................................................. 47
I.2 Déni de service (DOS).................................................................................................... 49
II. Sécurisation des systèmes VOIP............................................................................................... 51
Chapitre V : Etude comparative des solutions..................................................................................... 54
I. Solutions.................................................................................................................................... 54
I.1 IMS AAA JUNIPER.............................................................................................................. 54
I.2 IMS par Ericsson................................................................................................................ 55
I.3 OpenIMSCore........................................................................................................................... 56
II. Etude comparative et Choix de la solution.............................................................................. 57
Partie III : Implémentation ................................................................................................................ 59
Chapitre VI : Mise en place de la solution OpenIMSCore............................................................. 60
I. Architecture de la plateforme.................................................................................................. 60
II. Diagrammes de fonctionnement ............................................................................................. 61
II.1 Serveur de présence ....................................................................................................... 61
II.2 Serveur de messagerie...................................................................................................... 62
III. Installation et configuration d’OpenIMSCore...................................................................... 63
III.1 Les prérequis..................................................................................................................... 63
III.2 Installation OpenIMSCore ................................................................................................ 64
III.3 Configuration d’openimscore........................................................................................... 66
Chapitre VII : Mise en place des serveurs d’applications et sécurisation de la plateforme .............. 68
I. Les serveurs d’applications........................................................................................................... 68
I.1 Mise en place du serveur de présence.................................................................................... 68
I.2 Mise en place du serveur de streaming (Annexe3) ......................................................... 69
I.3 Mise en place d’un serveur IPTV............................................................................................ 69
II. Sécurisation de la plateforme .................................................................................................. 72
II.1 Mise en place de la politique de filtrage.......................................................................... 72
II.1 Mise en place de la sécurité avec TLS .............................................................................. 76
III. Test de fonctionnement des services................................................................................... 77
III.1 Test d’enregistrement ...................................................................................................... 77
III.2 Test du serveur de présence............................................................................................. 79
III.3 Test de la messagerie instantanée........................................................................................ 79
III.4 Test du serveur IPTV......................................................................................................... 80
Conclusion............................................................................................................................................. 83

vi
Bibliographie......................................................................................................................................... 84
Webographie ........................................................................................................................................ 84
ANNEXES ............................................................................................................................................... 85

vii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I.1 Caractéristiques des réseaux 2G…………………………………………………………… 11
Tableau I.2 : Caractéristiques des réseaux 2G+………………………………………………………. 14
Tableau I.3 : Caractéristique des réseaux 4G…………………………………………………………... 21
Tableau I.4 : Les règles de la sécurité des SI……………………………………………………………. 22
Tableau II.1: Méthodes SIP de Base……………………………………………………………………….. 38
Tableau II.2: Méthodes SIP utilisées par IMS………………………………………………………….. 39
Tableau II.3 : Etude comparative des solutions………………………………………………………. 57

viii
LISTE DES FIGURES
Figure I.1.1 : Architecture GSM………………………………………………………………………………. 7
Figure I.1.2 : Architecture des réseaux 2G+……………………………………………………………. 12
Figure I.2 : Architecture de l’UMTS………………………………………………………………………… 16
Figure I.3 : Architecture d’un réseau LTE……………………………………………………………….. 19
Figure I.4.1 : Cryptographie symétrique………………………………………………………………… 23
Figure I.4.2 : Cryptographie Asymétrique……………………………………………………………… 24
Figure I.4.3 : Cryptographie Hybride……………………………………………………………………… 25
Figure II.1.1: Architecture de l’IMS………………………………………………………………………… 29
Figure II.1.2: Architecture des services IMS…………………………………………………………… 34
Figure II.1.3 : Les interfaces de l’IMS…………………………………………………………………….. 36
Figure II.1.4: Les nœuds diameter ………………………………………………………………………… 41
Figure II.1.5: Mécanisme de gestion des erreurs…………………………………………………... 42
Figure II.1.6: Commande de base Diameter………………………………………………………….. 43
Figure II.1.7: Commandes diameter de l’interface Cx……………………………………………. 44
Figure II.1.8: Enregistrement d’un abonné IMS……………………………………………………… 45
Figure II.2.1: Architecture de la solution IMS AAA de JUNIPER………………………………. 55
Figure II.2.2: Architecture OpenIMSCore………………………………………………………………. 56
Figure III.1: Architecture de déploiement……………………………………………………………… 60
Figure III.2: Diagramme de fonctionnement d’un serveur de présence…………………. 61
Figure III.3: Diagramme de fonctionnement de la messagerie ………………………………. 63

ix
LISTE DES ACRONYMES
3GPP : 3rd Generation Partnership Project
AAA: Authorization Authentification Accounting
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line
AUC: Authentification Center
BTS: Base station
BSC: Base Station Controller
CSCF Call State Control Function
DOS: Deny Of Service
EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution
FDMA: Frequency Division Multiple Access
GPRS: General Packet Radio Service
GSM: Global System for Mobile Communication
GGSN: Gateway GPRS Support Node
HLR: Home Location Register
HSS: Home Subscriber Server
IP: Internet Protocol
IPTV: Internet Protocol Television
ISI: Institut Superieur d’Informatique
I-CSCF Interrogating CSCF
IMS: IP Multimedia Subsystem
ISIM: IMS Subscriber Identity Module
MRFC: Multimedia Resource Function Control
MSC: Mobile Swicthing Center
NGN: Next Generation Network
NSS: Network Subsystem

x
P-CSCF: Proxy CSCF
PCU: Packet Control Unit
RNC: Radio Network Controller
RTCP: Real Time Control Protocol
RTP: Real Time Protocol
RTSP: Real Time Streaming Protocol
SGSN: Serving GPRS Support Node
S-CSCF: Session CSCF
SIP: Session Initiation Protocol
SLF: Subscriber Location Functions
TDMA: Time Division Multiple Acces
UE: User Equipement
UMTS: Universal Mobile Telecommunication Service
VLR: Visitor Location Register
VoD: Video on Demand

1
INTRODUCTION
L’évolution de la technologie et des réseaux mobiles a toujours été influencée
par une forte demande des utilisateurs en applications multimédia (Données et
voix). Les réseaux fixes et mobiles ont connu une évolution majeure ces
dernières décennies afin de satisfaire à ces demandes si fortes des
consommateurs. Du coté des réseaux mobiles, on est passé des réseaux 1G aux
réseaux 4G afin d’avoir un débit de transfert de données considérable. Tandis
que du côté des réseaux fixes, les technologies XDSL permettent d’avoir un
transfert de données à haut débit.
Cependant, l’utilisation explosive d’internet et la convergence technologique qui
s’imposent de nos jours voudraient que tous les services ou applications soient
accessibles à tout utilisateur que ce dernier soit du réseau fixe ou mobile. Mais
les réseaux fixes et mobiles que nous avions énumérés ci-haut ne peuvent pas
répondre à ces besoins car les méthodes d’accès aux réseaux diffèrent. Ce qui
va nous emmener à nous poser les questions suivantes :
 Comment faire pour avoir un environnement permettant d’offrir des
services (voix et données) accessibles à partir de n’importe quel
équipement terminal (mobile ou fixe) afin de favoriser la libre
concurrence?
 Quelles sont les considérations à prendre en compte pour créer cet
environnement de convergence fixe-mobile?
 Comment garantir l’intégrité des données?
 Quels seront les impacts sur les architectures existantes?
C’est dans ce contexte bien précis que nous avions opté pour notre projet de fin
d’étude, de mettre en place une plateforme IMS (IP Multimedia Subsystem)
sécurisée, afin de répondre aux questions posées ci-haut et d’approfondir nos
connaissances dans ce domaine qui est celui des télécommunications.
Ainsi dans les lignes qui suivent, nous allons dans un premier temps présenter le
cadre théorique de notre travail qui s’articulera autour de la problématique, des
objectifs du travail et une étude des architectures réseaux existantes; Ensuite
présenter le cadre conceptuel dans lequel nous allons parler de l’IMS et des
techniques utilisées pour sécuriser cette plateforme. Enfin nous passerons à
l’implémentation de la solution.

2
Partie I : Cadre Général

3
Chapitre I : Cadre théorique
Le cadre théorique de ce projet de fin d’étude se détermine par la
problématique, la pertinence du sujet et les objectifs que nous nous sommes
fixés.
I. Problématique
Les réseaux fixes et mobiles ont connu des évolutions importantes afin de faire
face aux demandes si croissantes des utilisateurs en services multimédia. Ces
évolutions se manifestent par différentes techniques qui permettent
l’augmentation du débit du transfert des données, tant du côté des réseaux
mobiles et fixes. Du côté des réseaux mobiles, la 4G permet aujourd’hui de
répondre à ces besoins. Tandis que les technologies XDSL répondent aux besoins
des utilisateurs des réseaux fixes.
Mais les services (multimédia ou voix) développés par chaque réseau (fixe ou
mobile) ne sont accessibles que par des terminaux supportant les méthodes
d’accès de ce réseau. Ce qui ne permet pas aux opérateurs de fructifier
d’avantage leur chiffre d’affaire, vu le profil des abonnés. En d’autre terme, ceci
ne permet la libre concurrence.
Cependant la convergence technologique qui s’impose de nos jours voudrait que
tous les services soient accessibles à tout utilisateur peu importe le type
d’équipement (fixe ou mobile) utilisé et son emplacement. Cette convergence
ouvre la voie à la libre concurrence et permet aux opérateurs de mieux fructifier
leur chiffre d’affaire.
Or les réseaux fixes et mobiles cités ci-haut, ne peuvent pas répondre à ces
besoins de convergence technologiques car les techniques d’accès ne sont pas
identiques.
Ce qui veut dire qu’il faut avoir un environnement dans lequel les services ou
applications seront accessibles sans une contrainte liée aux équipements finaux
afin de favoriser la libre concurrence et la convergence technologique. Cet
environnement doit aussi être sécurisé afin de préserver l’identité des
utilisateurs et le trafic échangé par ces derniers. Vu que les réseaux mobiles et
fixes cités ci-haut ont une bonne qualité de service, leur convergence doit aussi
avoir une bonne qualité de service.

4
II. Les objectifs
Vus les problèmes énumérés ci-haut, l’objectif de notre projet sera de proposer
une solution visant à mettre en place une plate-forme de réseaux de nouvelles
générations (NGN : Next Generation of Network) orienté multimédia (IMS: IP
Multimedia Subsystem) en essayant aussi de gérer l’intégrité des données qui y
circulent. En d’autres termes, l’objectif final est la mise en place d’une plate-
forme IMS sécurisé.
La plate-forme IMS nous permettra d’atteindre les objectifs suivants :
Avoir un réseau réparti en couches, dans le but de faciliter la
maintenance ;
Avoir un réseau multi-accès;
Avoir un environnement ouvert à la concurrence ;
Déployer des services totalement IP (voix et donnés) ;
Favoriser la convergence fixe mobile ;
Favoriser une mutualisation des plates-formes au niveau des opérateurs ;
La mise en place de la sécurité au niveau de la plateforme nous permettra
d’atteindre les objectifs suivants :
Contrôler l’accès à la plate-forme IMS ;
Faire de la traçabilité ;
Assurer l’authentification des utilisateurs ;
Contrôler l’utilisation des services par les utilisateurs suivant leur profil ;
Garantir l’intégrité des données ;
III. Pertinence du sujet
Etant l’un des éléments clés de la convergence des réseaux fixe et mobile, l’IMS
est un sujet d’actualité qui a retenu particulièrement notre attention.

5
En effet, vu sa capacité à se mutualiser avec n’importe quel réseau (informatique
ou télécom), l’IMS permet aux opérateurs de développer des services à valeurs
ajoutées selon les besoins de leurs clients dans le but de fructifier leur chiffre
d’affaire.
Afin de tirer profit des bandes passantes offertes par les réseaux 3G, 4G ou XDSL,
des services tels la VOD (Vidéos à la demande), IPTV (la télévision sur Internet),
télémédecine pour ne citer que ceux-là, peuvent être implémentés par les
opérateurs. Vues les tendances actuelles du marché, ces services permettront
aux opérateurs de faire face à la concurrence car avec l’avènement des outils de
communication sur internet (Skype, Viber …), les revenus concernant les
communications voix ne cessent de baisser.
Fonctionnant sur IP, la sécurité au niveau de l’IMS doit être primordiale afin de
préserver l’identité des utilisateurs et l’intégrité des données circulant sur le
réseau.
IV. Délimitation du champ d’étude
L’objectif principal de cette section est de présenter l’environnement dans
lequel on a effectué notre travail. Mais n’ayant pas trouvé de stage dans une
société de la place, on a travaillé dans un environnement composé des machines
virtuelles et des outils d’émulation et de test. Toutes fois, il est à noter que la
solution présentée un peu plus bas, peut être adaptée aux petites et moyennes
entreprises œuvrant dans le domaine des télécommunications.

6
Chapitre II : Généralités
Dans ce chapitre, nous allons présenter de façon générale les réseaux de
télécommunications et parler des notions de base sur la sécurité des systèmes
d’information.
I. Généralités sur les réseaux mobiles
I.1 Les réseaux 2G/2G+
I.1.1 Le réseau 2G (GSM/DCS)
Global System for Mobile Communications (GSM) est une norme numérique de
seconde génération pour la téléphonie mobile. Le groupe de travail chargé de la
définir a été établi en 1982 par la Conférence européenne des administrations
des postes et télécommunications (CEPT).
Elle a été spécifiée et mise au point par l'ETSI1
(European Telecommunications
Standard Institut) pour la gamme de fréquences des 900 MHz. Une variante
appelée Digital Communication System (DCS) utilise la gamme des 1 800 MHz.
Cette norme est particulièrement utilisée en Europe, en Afrique, au Moyen-
Orient et en Asie.
I.1.1.a Architecture du 2G
Le réseau GSM a pour première fonction de permettre des communications
entre abonnés mobiles (GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté
(réseau fixe). Il se distingue par un accès spécifique qui se fait par le biais des
ondes radioélectriques et se compose de trois sous-systèmes à savoir :
Le sous-système BSS (Base Station Sub-system) qui assure et gère les
transmissions radio ;
Le sous-système NSS (Network Sub-system) qui comprend l’ensemble des
fonctions nécessaire à la gestion des appels et de la mobilité ;
Le sous-système OSS (Operating Sub-system) qui permet d’assurer la
maintenance du réseau ;
Cette architecture est résumée par la figure qui suit :
1
Organisme de normalisation européen du domaine des télécommunications.

7
Figure I.1.1 : Architecture GSM
I.1.1.b Les entités du réseau GSM
BTS (Base Transceiver Station)
La BTS est l’un des éléments de base du GSM. Elle est chargée de la liaison radio
avec les stations mobiles et permet de jouer les rôles suivants :
 L'activation et la désactivation d'un canal radio ;
 Le multiplexage et la gestion des sauts de fréquences ;
 Le codage canal, la modulation, démodulation et
décodage du signal radio ;
 La surveillance des niveaux de champ reçu et de la qualité
des signaux (nécessaire pour le handover) ;
 le contrôle de la puissance d'émission (limiter la puissance
à ce qui est suffisant pour ne pas trop perturber les cellules
voisines) ;
La capacité d’une BTS est exprimée en TRX. Un TRX est un émetteur récepteur
qui gère une paire de fréquences porteuses (une en émission et une autre pour

8
la réception).Il peut multiplexer jusqu’à huit communications simultanées grâce
à la technique d’accès multiple TDMA
BSC (Base Station Controller)
La BSC (Contrôleur de Stations de base) permet de commander les stations de
base (BTS). Dans le réseau, la BSC fait office d’interface entre les BTS et le MSC
(Mobile Switch Center). L’interface entre un BSC et un MSC s'appelle interface A,
celle entre un BSC et une BTS s'appelle Abis (lien E1 à 2 Mbit).
La BSC est la partie intelligente du sous-système BSS. C'est lui qui décide de
l'activation ou de la désactivation d'un canal vers une station mobile, de la
puissance d'émission des BTS et des MS (Mobile Station) et qui gère les
changements de cellules (handover intra-BSC), la synchronisation de l'heure des
BTS.
MSC (Mobile Switching Center)
Le MSC est un équipement de téléphonie mobile chargé du routage dans le
réseau, de l'interconnexion avec les autres réseaux (réseau téléphonique fixe par
exemple) et de la coordination des appels. Il traite le trafic voix et signalisation
provenant de plusieurs BSC différents. Les rôles principaux d'un MSC sont :
 Le MSC permet de faire de la commutation ;
 La gestion des connexions à travers l’activation ou la désactivation
d'un canal vers une station mobile en utilisant les informations du
VLR ;
 Le MSC assure la localisation et l'itinérance grâce au VLR ;
 La gestion du handover intra-MSC ;
Le HLR (Home Location Register)
Le HLR est la base de données centrale au niveau des réseaux de téléphonie
mobiles. Il comporte les informations relatives à tout abonné autorisé à utiliser
le réseau et notamment sa localisation. Afin que les données soient cohérentes

9
sur l'ensemble du réseau, c'est elle qui sert de référence aux autres bases de
données locales (à l’exemple du VLR).
Le HLR contient d'une part des informations caractérisant l'utilisateur à savoir:
 IMSI (International Mobile Subscriber Identity), identifiant unique
de l'utilisateur et qui est stocké dans la carte SIM (connu
uniquement de l’opérateur);
 L'IMEI définissant la Station Mobile utilisée ;
 MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number), indiquant
le numéro d'appel international via lequel l'utilisateur est joignable ;
 Les services souscrits par l'abonné ;
Il contient d'autre part les informations indiquant la dernière position connue
(localisation) de l’utilisateur :
 L'adresse MSRN (Mobile Station Roaming Number) désignant
l'abonné sur un réseau étranger ;
 Les adresses des MSC et VLR concernés pour avoir à chaque instant
la position approximative de l'abonné mobile;
Le VLR (Visitor Location Register)
Le VLR est une base de données temporaire contenant des informations sur tous
les utilisateurs du réseau, et est parfois intégré dans le MSC. Le VLR contient les
informations suivantes :
 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), dérivé de l’IMSI ;
 MSRN (Mobile Station Roaming Number) ;
 LAI (Location Area Identification) ;
 L'adresse du MSC ;
 L'adresse du HLR ;

10
L’AUC (Authentification Center)
Souvent combiné avec le HLR, l’AUC permet de gérer la sécurité des
communications au sein du réseau. Il permet avec la complicité du HLR de
vérifier l’identité des abonnés en leur demandant de s’authentifier.
I.1.1.c Les caractéristiques d’un réseau 2G (GSM/DCS)
La norme GSM occupe deux bandes de fréquences aux alentours des 900 [MHz]:
la bande de fréquence 890 - 915 [MHz] pour les communications
montantes (du mobile vers la station de base) ;
la bande de fréquence 935 - 960 [MHz] pour les communications
descendantes (de la station de base vers le mobile) ;
Comme chaque canal fréquentiel utilisé pour une communication a une largeur
de bande de 200 [kHz], cela laisse la place pour 124 canaux fréquentiels à répartir
entre les différents opérateurs. Mais, le nombre d'utilisateurs augmentant, il
s'est avéré nécessaire d'attribuer une bande supplémentaire aux alentours
des 1800 [MHz]. On a donc porté la technologie GSM 900 [MHz] vers une bande
ouverte qui est celle des 1800MHZ avec le DCS (Digital Communication System)
dont les caractéristiques sont quasi identiques au GSM en termes de protocoles
et de service. En émission, la bande de fréquence de 1710-1785 [MHz] est
utilisée et celle de 1805-1880 [MHz] en réception.
Connaissant les différents canaux disponibles, il est alors possible d'effectuer un
multiplexage fréquentiel, appelé Frequency Division Multiple Access (FDMA), en
attribuant un certain nombre de fréquences porteuses par station de base. Mais
avec un tel système, si une source parasite émet un bruit à une fréquence bien
déterminée, le signal qui se trouve dans la bande de fréquence contenant le
parasite sera perturbé. Pour résoudre ce problème, on a combiné le
multiplexage fréquentiel à un multiplexage temporel
(appelé TimeDivision Multiple Access ou TDMA) consistant à diviser chaque
canal de communication en 8 intervalles de temps
Le tableau ci-dessous montre les caractéristiques des réseaux mobiles de deuxième
génération :

11
GSM DCS
Bande de fréquences en
émission
890, 2 - 915 [MHz] 1710-1785 [MHz]
Bande de fréquences en
réception
935, 2 - 960 [MHz] 1805-1880 [MHz]
Nombre d'intervalles de
temps par trame TDMA
8 8
Débit de la parole 13 [kb/s] 13 [kb/s]
Débit maximal de données 9 ,6 [kb/s] 9,6 [kb/s]
Technique de multiplexage FDMA/TDMA FDMA/TDMA
Rayon de cellules 0, 3 à 30 [km] 0, 1 à 4 [km]
Modulation GMSK (Gaussian
Minimum Shift Keying)
GMSK (Gaussian
Minimum Shift
Keying)
Tableau I.1 Caractéristiques des réseaux 2G
Pour des besoins de transfert de données, les réseaux 2G ont évolué vers les
réseaux 2G+ que nous allons présenter à la suite.
I.1.2 Les réseaux 2G+ (GPRS/EDGE)
Les réseaux 2G+ sont une évolution des réseaux 2G permettant d’avoir un trafic
de données à un débit un peu élevé. A la différence des réseaux 2G, les réseaux
2G+ ont introduit le trafic de données à travers l’utilisation de la commutation
des paquets au lieu de la commutation des circuits.
I.1.2.a Architecture des réseaux 2G+
Comme les réseaux 2G, les réseaux 2G+ se divisent en deux sous-systèmes
principaux :
Le sous-système radio, qui contrairement au GSM apporte un
service de support de commutation de paquet;
Le sous-système réseau qui comprend l’ensemble des fonctions
nécessaires au routage et à la facturation ;

12
Il est à noter que les réseaux 2G+ se présentent en deux catégories. Il y a le GPRS
(General Packet Radio Service) qui permet d’améliorer les réseaux 2G et EDGE
(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) qui permet d’améliorer le GPRS.
L’architecture présentée ci-dessous est commune au GPRS et EDGE. Sauf que
pour ce dernier, il faut faire des mises à jour logicielles au niveau des
équipements GPRS pour prendre en compte les nouvelles techniques utilisées.
Figure I.1.2 : Architecture des réseaux 2G+
I.1.2.a Les entités des réseaux 2G+
Les réseaux 2G+ incluent dans leur architecture de nouveaux éléments
permettant de supporter le trafic des données et la commutation des paquets.
Ces éléments sont :

13
CCU
Etant défini comme l’unité qui se charge du codage canal, le CCU est placé au
niveau de la station de base (BTS) et assure les opérations telles que le codage
correcteur d’erreur, la modulation, le contrôle de la puissance….
Le CCU met à disposition du réseau quatre schémas de codage (CS) allant de CS1
à CS4 et pouvant offrir des débits allant de 9,05Kb/s à 171,2Kb/s en théorie pour
le GPRS et des schémas de modulation et de codage (MCS) allant de MCS1 à
MCS9 pour EDGE.
PCU
Il permet de contrôler les transferts de données en mode paquet. Le PCU peut
se trouver dans la BTS, le BSC ou le SGSN (Serving GPRS Support Node). Les
fonctions les plus importantes du PCU sont les suivantes:
 Il dirige le trafic paquet vers le réseau de données ;
 Il est responsable du découpage des paquets et de leur
réassemblage ;
 Il contrôle le trafic data, par exemple le contrôle d’accès ;
 Il contrôle le canal radio, par exemple le contrôle d’alimentation.
SGSN
Le SGSN (Serving GPRS Support Node) sert d’interface entre les utilisateurs
mobiles et un GGSN (Gateway GPRS support Node).
Ces fonctions principales sont l’obtention du profil de l’utilisateur (à partir du
HLR – Home Location Registrer), l’enregistrement des nouveaux abonnés
mobiles et la gestion des fonctions «attache» et «détache» des utilisateurs. De
plus, celui-ci se charge de transférer les paquets reçus d’un mobile par une
station de base vers le réseau IP de l’opérateur.
GGSN
Le GGSN (Gateway GPRS support Node) est utilisé comme interface entre le
réseau IP de l’opérateur et le réseau Internet public ou d’autres fournisseurs de
services mobiles.

14
Ces fonctions principales sont la recherche de différentes routes à travers le
réseau IP de l’opérateur, la mise à jour des informations de routage et le traçage
des différentes adresses se trouvant dans le réseau.
I.1.2.b Les caractéristiques des réseaux 2G+
A la différence des réseaux 2G, les réseaux 2G+ utilisent la commutation de
paquet et des techniques de modulations différentes du 2G. Ce qui permet
d’avoir un débit de transfert de données un peu important.
Les caractéristiques des réseaux 2G+ sont présentées dans le tableau suivant
GPRS EDGE
Modulation GMSK 8-PSK
Débit minimum (en
théorie)
9,05Kb/s 8,8Kb/s
Débit maximum (en
théorie)
171,2Kb/s 473,6Kb/s
Schéma de codage CS1 à CS4 MC1 à MCS9
Type de commutation paquet Paquet
Type de multiplexage F/TDMA F/TDMA
Spécificité  Adaptation dynamique
des liens !
 Redondance
incrémentale
Tableau I.2 : Caractéristiques des réseaux 2G+
Mais pour des raisons d’augmentation des débits de transfert de données et un
souci de normalisation au niveau international, ces réseaux ont laissé la place
aux réseaux de troisième génération dont le principal est l’IMT 2000.
I.2 Les réseaux 3G/3G+
Apparue en 2000, la 3G désigne une génération de normes de téléphonie mobile
permettant de résoudre les problèmes de débits liés aux réseaux 2G. En plus
d’avoir un débit élevé, la 3G permet d’avoir une norme internationale, ce qui

15
permet de résoudre les problèmes d’incompatibilité posés par les différents
terminaux 2G. Elle est représentée principalement par les normes UMTS
(Universal Mobile Telecommunications System) et CDMA2000, permettant des
débits (de 2 à 42 Mb/s définis par la dernière génération des réseaux UMTS :
l'HSPA+) qui sont bien plus rapides que la génération précédente (2G). Dans la
suite, nous présenterons la norme UMTS.
I.2.1 Architecture de l’UMTS
Le réseau UMTS est composé d’un réseau d’accès UTRAN (UMTS Terrestrial
Radio Access Network) et d’un réseau cœur.
Le réseau d’accès UTRAN est doté de plusieurs fonctionnalités.
Sa fonction principale est de transférer les données générées par l’usager. Il est
une passerelle entre l’équipement usager et le réseau cœur via les interfaces Uu
et Iu.
Cependant, il est chargé d’autres fonctions à savoir :
Sécurité
Il permet la confidentialité et la protection des informations échangées par
l’interface radio en utilisant des algorithmes de chiffrement et d’intégrité.
Mobilité
Une estimation de la position géographique est possible à l’aide du réseau
d’accès UTRAN.
Gestion des ressources radio
Le réseau d’accès est chargé d’allouer et de maintenir des ressources radio
nécessaires à la communication.
Synchronisation
Il est aussi en charge du maintien de la base temps de référence des mobiles
pour transmettre et recevoir des informations.
Le cœur de réseau UMTS comprend l’ensemble des fonctions nécessaires
au routage et à la facturation ;
Ci-dessous nous avons l’architecture de l’UMTS

16
Figure I.2 : Architecture de l’UMTS
I.2.2 Les composants d’un réseau UMTS
Le réseau d’accès UTRAN est composé de plusieurs éléments à savoir une ou
plusieurs stations de base (appelée NodeB), des contrôleurs radio RNC (Radio
Network Controller) et des interfaces de communication entre les différents
éléments du réseau UMTS.
NodeB
Le rôle principal du NodeB est d’assurer les fonctions de réception et de
transmission radio pour une ou plusieurs cellules du réseau d’accès de l’UMTS
avec un équipement usager. Le NodeB se charge du codage et décodage. Il sert
aussi d’interface entre la station mobile et le RNC et le cœur du réseau.
RNC
Le rôle principal du RNC (Radio Network Controller) est de router les
communications entre le NodeB et le réseau cœur de l’UMTS. Il travaille au

17
niveau des couches 2 et 3 du modèle OSI (contrôle de puissance, allocation de
codes).
Deux fonctions ont été introduites dans le RNC afin de gérer la macro-diversité
et le handover interRNC. Ces fonctions sont Le Serving RNC et le Drift RNC (un
RNC joue l’un ou l’autre des deux rôles pour une communication). Chaque
communication met en œuvre un Serving RNC, et passe par 0, 1 ou plusieurs
Drift RNC.
 Le Serving RNC gère les connexions radios avec le mobile et sert de
point de rattachement au réseau de base. Il contrôle et exécute le
handover.
 Le Drift RNC, sur ordre du Serving RNC, gère les ressources radios
des Node B qui dépendent de lui. Il effectue la recombinaison des
liens lorsque du fait de la macro diversité plusieurs liens radios sont
établis avec des Node B qui lui sont attachés. Il “route” les données
utilisateur vers le Serving RNC dans le sens montant et vers les Node
B dans le sens descendant.
Réseau Cœur
Le réseau cœur de l’UMTS est constitué de deux domaines à savoir :
 Le domaine CS (Circuit Switched) utilisé pour la téléphonie et
regroupant les équipements du réseau 2G ;
 Le domaine paquet PS (Packet Switched) qui permet la commutation
des paquets sur le réseau et regroupant des équipements tels que le
SGSN (prend en charge l’enregistrement des usagers dans une zone
géographique dans une zone de routage), le GGSN (passerelle vers les
réseaux à commutation de paquets)
I.2.3 Les caractéristiques d’un réseau UMTS
Les spécifications IMT-20002
(International Mobile Telecommunications for the
year 2000) de l'Union Internationale des Communications (UIT), définissent les
caractéristiques de la 3G. Ces caractéristiques sont notamment les suivantes :
un haut débit de transmission :
 144 Kbps avec une couverture totale pour une utilisation mobile ;
 384 Kbps avec une couverture moyenne pour une utilisation
piétonne ;
2
Sigle choisi par l'UIT pour désigner les cinq technologies d'accès radio des systèmes cellulaires
3G.

18
 2 Mbps avec une zone de couverture réduite pour une utilisation
fixe ;
Une compatibilité internationale;
Compatibilité avec les services des réseaux 2G ;
En plus de ce qui est cité ci-haut, les réseaux 3G utilisent WCDMA (Wideband
Code Division Multiple Access) comme technique de codage et chaque
communication utilisent une bande de 5MHZ. La 3G introduit également les
notions de macro diversité et de respiration de cellules. Le WCDMA permet
l’utilisation des scrambling codes et des codes OVSF par les stations mobiles
afin de communiquer sur le réseau. Les réseaux 3G+ permettent d’augmenter
le débit de transmission des données dans le sens montant ou descendant.
Concernant la bande de fréquences, les réseaux 3G opèrent dans la bande
2 100 MHZ.
Offrant certes du haut débit, la 3G demeure un réseau de capacités et les
rayons de couvertures des différents sites n’ont pas une longue portée. En plus
de nos jours les hommes sont de plus en plus gourmands en matière de débit
de transmission des données. C’est dans cette vision que les réseaux 4G ont
vu le jour. Ainsi dans les lignes qui suivent, nous allons présenter les réseaux
4G et ses avantages.
I.3 Les réseaux 4G
La 4G est la quatrième génération des standards pour la téléphonie mobile.
Succédant à la 2G et la 3G, elle permet le « très haut débit mobile », c'est-à-dire
des transmissions de données à des débits théoriques supérieurs à 100 Mb/s,
voire supérieurs à 1 Gb/s (débit défini par l'UIT pour les spécifications IMT-
Advanced). En pratique, les débits sont de l'ordre de quelques dizaines de Mb/s
selon le nombre d'utilisateurs, puisque la bande passante est partagée entre les
terminaux actifs des utilisateurs présents dans une même cellule radio.
Une des particularités de la 4G est d'avoir un cœur de réseau basé sur IP et de
ne plus offrir de mode commuté (établissement d'un circuit pour transmettre un
appel "voix"), ce qui signifie que les communications téléphoniques utiliseront
la voix sur IP (en mode paquet).
Il existe deux principales normes des réseaux 4G à savoir :
La LTE (Long Term Evolution) ;
Le WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access);

19
I.3.1 Architectures des réseaux 4G (LTE)
Les réseaux LTE sont des réseaux cellulaires constitués de milliers de cellules
radio qui utilisent les mêmes fréquences hertziennes, grâce aux codages
radio OFDMA (de la station de base vers le terminal) et SC-FDMA (du terminal
vers la station de base) et l’utilisation de la technique MIMO3
(Multi Input Multi
Output). Ceci permet d’affecter à chaque cellule une largeur spectrale plus
importante qu'en 3G, variant de 3 à 20 MHz et donc d'avoir une bande passante
plus importante et plus de débit dans chaque cellule.
Le réseau LTE est constitué de deux parties : une partie radio (eUTRAN) et un
cœur de réseau EPC (Evolved Packet Core).
La figure ci-dessous présente l’architecture d’un réseau LTE :
Figure I.3 : Architecture d’un réseau LTE
I.3.2 Les composants d’un réseau 4G
E-NodeB
L’eNodeB est l’équivalent de la BTS dans le réseau GSM et du NodeB dans
l’UMTS. Ce sont des antennes qui relient les UE (User Equipement) avec le
3
Technologie permettant d’avoir un équipement disposant plusieurs antennes à l’émission et à la réception.

20
cœur du réseau LTE en utilisant les ondes RF. La fonctionnalité du contrôleur
radio réside dans l’eNodeB, ce qui permet de réduire le temps de latence du
réseau. La mobilité et le handover sont déterminées par l’eNodeB en lieu et
place des RNC et BSC dans les réseaux 2G et 3G.
MME : Mobility Management Entity
Cette entité permet de gérer la mobilité (attachement, détachement, mise à
jour de localisation) et des sessions (établissement/libération de session de
données). Elle est aussi responsable de l’authentification des UE à partir des
informations reçues du HSS. Le MME est responsable du paging.
Serving Gateway
Les fonctions de l’entité Serving Gateway sont les suivantes :
 Lors d’un handover inter-eNode, le trafic de l’usager qui s’échangeait
entre l’ancien eNodeB et le Serving GW doit désormais être relayé du
nouvel eNodeB au Serving GW.
 Il relaie les paquets entre les systèmes 2G/3G et le PDN-GW. Lors d’une
mobilité entre LTE et Les réseaux 2G/3G paquet, le SGSN du réseau
2G/3G s’interface avec le Serving GW pour la continuité du service de
données.
 Mise en mémoire des paquets entrants lorsque l’UE destinataire est
dans l’état ECM-IDLE et initialisation de la procédure de demande de
service initiée par le réseau.
 Le Serving GW route les paquets sortant vers le PDN Gateway
approprié et relaie les paquets entrants à l’eNodeB servant l’UE.
HSS
Avec les réseaux 4G, le HLR est réutilisé et renommé Home Subscriber Server
(HSS). Le HSS est un HLR évolué et contient l’information de souscription pour
les réseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS. A la différence de la 2G et de la 3G où
l’interface vers le HLR est supportée par le protocole MAP (protocole du
monde SS7), l’interface du HSS s’appuie sur le protocole DIAMETER (protocole
du monde IP).
PDN GW (Packet Data Network Gateway)
Le PDN GW sert d’interface entre le réseau et les réseaux externes. Il gère
aussi l’attribution des adresses ip aux UE et se charge de la taxation des flux
de données.

21
I.3.3 Les caractéristiques d’un réseau 4G
Les réseaux 4G permettent une connectivité permanente par l’intermédiaire
de deux porteurs de données à savoir le default bearer (Connectivité
permanente au réseau mais sans débit garanti) et le dedicated bearer
(connectivité permanente au réseau, débit et qualité de service garantis).
Avec les nouvelles applications nécessitant une connectivité permanente, un
système 4G est capable de supporter grâce à la largeur de bande utilisé, un
nombre important d’utilisateur par cellule.
Le débit avec la 4G est très important et le temps de latence court.
Ci-dessous, nous avons un tableau résumant les caractéristiques des réseaux
4G.
Débit maximum en Downlink 100Mbps
Débit minimum Uplink 50Mbps
Latence 10 ms
Largeur de canal 1 ,4 MHZ à 20MHZ
Méthode d’accès OFDMA/SC-FDMA
Bande de fréquence Bande inférieure à 1GHZ et bande
supérieure à 2GHZ
Tableau I.3 : Caractéristique des réseaux 4G
II. Généralités sur la sécurité des systèmes d’information
II.1 Les règles de bases de la sécurité des systèmes d’information
La continuité des activités d’une entreprise appelle celle de son système
d’information. Cette continuité ne peut être assurée que par la mise en place de
moyens de protection apportant un niveau de sécurité adapté aux enjeux
spécifiques de l’entreprise. La sécurité des réseaux est devenue l’un des
éléments clés de la continuité des systèmes d’information d’une entreprise. Ainsi
l’entreprise doit mettre en place une politique de sécurité tenant en compte tous
les besoins d’accès à son réseau.
Il existe cinq règles principales à tenir en compte lors de la mise en place
d’une politique de sécurité. Mais avant de mettre en place ces règles, il faut
savoir ce que signifie la sécurité.
L’expression sécurité regroupe deux notions distinctes à savoir:
 La capacité à lutter contre des problèmes accidentels et naturels (sureté) ;

22
 La capacité à lutter contre une action humaine malveillante ;
Le premier problème est avant tout un problème d’infrastructure et le second
requiert non seulement des mesures, mais fait également appel à de nombreux
autres points techniques.
La sécurité doit être abordée dans un contexte global et notamment
prendre en compte les aspects suivants :
 La sécurité physique, soit la sécurité au niveau des infrastructures
matérielles ;
 La sécurité personnelle : la sensibilisation des utilisateurs aux problèmes
de sécurité ;
 La sécurité logique: c'est-à-dire la sécurité au niveau des données,
notamment les données de l'entreprise, les applications ou encore les
systèmes d'exploitation.
 La sécurité des communications: technologies réseau, serveurs de
l'entreprise, réseaux d'accès, etc.
 La sécurité procédurale: sert de tampon entre les commandes juridiques
et les livraisons technique
Il est à noter que les différentes attaques pouvant être subit par le réseau sont
les suivantes :
 Attaques sur les systèmes ;
 Attaques sur les protocoles de communication ;
 Attaques sur l'information ;
 Attaques sur les applications ;
Le tableau ci-dessous présente les différentes règles de la sécurité des systèmes
d’information.
Règles Actions
Confidentialité Chiffrement
Authentification Hachage/Signature
Intégrité Identification/Signature
Non répudiation Empreinte digitale
Disponibilité Redondance
Tableau I.4 : Les règles de la sécurité des SI
Parmi les cinq règles présentées dans le tableau ci-dessus, à l’exception de la
dernière, toutes les autres sont gérées par les fonctions cryptographiques.
Ainsi nous allons présenter dans les lignes qui suivent la cryptographie.

23
II.2 Notions de base sur la cryptographie
La cryptographie est une science très ancienne. Le mot cryptographie est un
terme générique désignant l'ensemble des techniques permettant de chiffrer
des messages, c'est-à-dire permettant de les rendre inintelligibles. Le verbe
crypter est parfois utilisé mais on lui préfèrera le verbe chiffrer. Le fait de coder
un message de telle façon à le rendre secret s'appelle chiffrement. La méthode
inverse, consistant à retrouver le message original, est appelée déchiffrement
Aujourd'hui, les réseaux informatiques exigent une phase de cryptographie
comme mécanisme fondamental afin d'assurer la confidentialité de
l’information numérique.
En cryptographie, pour les systèmes de chiffrement on utilise que des
algorithmes qui fonctionnent avec des clés.
Déjà, depuis la fin du 19eme siècle, Kerckoffs4
avait énoncé, un principe
fondamental en cryptographie selon lequel « la sécurité d’un code
cryptographique ne doit pas reposer sur le secret de l’algorithme, mais sur celui
des clés utilisées ».
D'ailleurs, en cryptographie académique, on suppose toujours que l'algorithme
est connu de tous. Cela permet aux spécialistes de le tester afin de mettre en
évidence ses faiblesses et de l'améliorer en conséquence ou lui trouver un
successeur (cette partie est étudiée par la cryptanalyse).
Ceci étant, les systèmes cryptographiques sont divisés en trois familles à savoir :
La cryptographie symétrique
Elle utilise les algorithmes de chiffrement symétrique. Ce qui permet de chiffrer
et de déchiffrer un message à partir de la même clé. Ces types de clés sont
appelés des clés symétriques. Ce sont des systèmes à clé partagé. Le schéma ci-
dessous montre le fonctionnement de la cryptographie symétrique.
Figure I.4.1 : Cryptographie symétrique
4
Un cryptologue militaire néerlandais du XIX siècle.

24
Pour communiquer, Bob et Alice doivent se mettre d’accord sur une clé partagé
afin de chiffrer et déchiffrer leur message.
Les algorithmes de chiffrement symétriques les plus utilisés sont : DES et AES.
Le problème majeur qui touche la cryptographie symétrique est celui d’avoir un
canal fiable sur lequel transférer la clé secrète.
La cryptographie asymétrique
Les systèmes symétriques présentés ci-haut sont tous fiables mais ils posent un
problème, c'est celui de l'échange de la clé secrète. Comment transmettre de
manière fiable à mon interlocuteur la clé de chiffrement utilisée pour chiffrer le
message que je lui envoie ?
Les systèmes asymétriques ont été inventés pour résoudre ce problème de
transmission sécurisée de la clé.
Dans les systèmes asymétriques, chaque entité (émetteur ou récepteur) dispose
d’une paire de clé. Une clé publique qui peut être connue de tout le monde et
une clé privée.
Les algorithmes de chiffrement asymétrique les plus utilisés sont : RSA et El
Gamal.
Par exemple pour communiquer sur un système asymétrique, Alice et Bernard
disposent chacun de deux paires de clés. Pour envoyer un message à Bernard,
Alice utilise la clé publique de Bernard pour le chiffrement et Bernard à son tour
utilisera sa clé privé pour déchiffrer le message. En somme, la clé publique est
utilisée pour le chiffrement et la clé privée pour le déchiffrement.
Ceci est illustré ci-dessous :
Figure I.4.2 : Cryptographie Asymétrique

25
Les systèmes asymétriques sont certes solides mais très gourmande en
ressource. Ce qui peut parfois conduire à l’utilisation des systèmes hybrides qui
permettent de combiner à la fois la souplesse des systèmes symétriques et la
robustesse des systèmes asymétriques.
Les systèmes cryptographiques hybrides
Les systèmes hybrides contiennent les deux systèmes (symétrique et
asymétrique) et un générateur aléatoire des clés.
Dans ce système, on bénéficie des avantages de deux autres systèmes à la fois.
Le message sera chiffré symétriquement pour jouer sur la rapidité offerte par les
systèmes symétriques. La clé symétrique sera chiffrée asymétriquement pour
profiter de la robustesse des systèmes asymétriques.
La solution de de chiffrement de mail PGP utilise un système hybride.
Le schéma ci-dessous résume le fonctionnement des systèmes hybrides :
Figure I.4.3 : Cryptographie Hybride

26
Partie II : Cadre conceptuel

27
Chapitre III : L’IMS
Dans ce chapitre, nous allons présenter l’IMS et ses différentes caractéristiques.
I. Définition et concepts
La technologie IMS (IP Multimédia Sub-system) est définie comme la clé de la
convergence vers le tout IP des réseaux et services de télécommunication. Elle
doit permettre aux opérateurs de proposer des services fonctionnant sur
IP. IMS est une architecture de service standardisée et définie par le 3GPP5
basée
sur le protocole SIP pour l'initialisation de sessions multimédias, utilisé pour la
visioconférence ou la voix sur IP. L'IMS est adapté aussi bien aux réseaux filaires
qu'aux réseaux mobiles. Ce qui fait de lui une architecture de référence pour la
convergence fixe mobile.
Pour favoriser la convergence des réseaux de télécommunications et
informatique, des accès multiples et hétérogènes sont amenés à évoluer vers le
monde IP. L’IMS héritera des réseaux d’accès du 2G+, 3G et 4G ainsi que des
réseaux RTC (Réseau Téléphonique Commuté) et des réseaux informatiques afin
de favoriser cette convergence. Des solutions doivent alors être apportées en
ce qui concerne la puissance des terminaux.
Avec la technologie IMS, un seul terminal serait en mesure d'être utilisé pour
accéder à internet, regarder la télévision et en même temps servir de téléphone
en utilisant un seul protocole de communication. Tous les équipements de
communication seront en mesure de traiter l'information qu'ils transmettent en
utilisant un langage et un protocole uniformisé.
Les concepts de l’IMS tournent autour des principes suivants :
Indépendance de l’accès :
L’IMS fonctionne avec tous les types de réseaux (fixe ou mobile), incluant des
fonctions de commutation de paquets, comme le GPRS, l’UMTS, le CDMA 2000,
les réseaux sans fil WiMAX, LTE, les réseaux fixes xDSL, en câble coaxial ou
en fibres optiques… Les systèmes plus anciens de commutation de circuits (POTS,
GSM) sont supportés grâce à des passerelles. Des interfaces ouvertes entre les
couches de contrôle et de services permettent de multiplexer les appels et
sessions venant de différents réseaux d’accès.
5
3GPP est un organisme de standardisation qui produit et publie les spécifications techniques pour les
réseaux 3G et 4G.

28
Des architectures de réseaux différentes :
L’IMS permet aux opérateurs et aux fournisseurs de services d’utiliser les
architectures des réseaux subjacents.
Terminaux et mobilité des utilisateurs :
Le réseau mobile fournit la mobilité des terminaux (handover, roaming) alors
que la mobilité de l’utilisateur (utilisation de réseaux différents) est fournie par
l'IMS et le protocole SIP.
Services basés sur des protocoles IP variés :
IMS facilite l’offre de presque tous les services basés sur IP. Parmi ceux-ci : la voix
sur IP (VoIP), la voix sur réseau mobile LTE (VoLTE), le Push to talk sur téléphones
cellulaires les jeux multi-joueurs, la vidéoconférence, la messagerie instantanée,
les services communautaires, les informations de présence et partage de
contenus…
II. Architecture de l’IMS
L'IMS a une architecture centralisée et divisée en plusieurs couches. Avant de
pouvoir accéder aux plateformes de services, l'utilisateur doit s'authentifier
auprès de l'opérateur. Pour cela le HSS (Home Subscriber Server) assure les
fonctions d'authentification, de localisation, de proxy SIP... Le CSCF (Call Session
Control Function) contrôle l'ouverture des sessions SIP et l'établissement des
appels. On y trouve aussi les MGW (Media Gateway) et les MGCF (Media
Gateway Control Function) qui vont permettre de s'interconnecter avec des
réseaux RTC ainsi que le MRFC (Multimedia Resource Function Controller) qui
contrôle les ressources utilisées par le client.
À la manière de l’approche NGN, l’architecture IMS reprend une approche en
couches qui se décline en quatre plans à savoir :
Le plan d’Accès qui peut utiliser tout accès haut débit tel que l’UMTS, LTE,
WIMAX, XDSL, RNIS, etc. L’IMS hérite des réseaux d’accès des
architectures existantes.
Le plan Transport représente un réseau IP ou dérivé. Ce réseau IP pourra
intégrer des mécanismes de qualité de service avec Diffserv, RSVP, MPLS,
etc. La couche transport est constituée généralement des routeurs reliés
à un réseau de transmission.

29
Le plan Contrôle consiste en des contrôleurs de session responsables du
routage de la signalisation entre usagers et de l’invocation des services.
Ces nœuds s’appellent des CSCF (Call State Control Function). IMS
Introduit donc un environnement de contrôle de session sur le domaine
paquet. Le contrôle et la gestion des sessions se font grâce aux protocoles
SIP que nous présenterons un peu plus bas.
Le plan Application (ou de Service) introduit les applications (services à
valeur ajoutée) proposées aux usagers. L’opérateur peut se positionner
grâce à sa couche Contrôle en tant qu’agrégateur de services offerts par
l’opérateur lui-même ou par des tiers. La couche de service est constituée
des serveurs d’application (AS, Application Server, intégrant les services
IMS et la souscription au serveur HSS) et serveurs de média IP (IP MS, IP
Media Server). L’IP Media Server est aussi appelé MRF (Multimedia
Resource Function).
La figure ci-dessous nous présente l’architecture de l’IMS
Figure II.1.1: Architecture de l’IMS

30
III. Présentation de l’IMS
III.1 Les entités fonctionnelles de l’IMS
L’IMS introduit une nouvelle entité fonctionnelle dans le réseau, appelée CSCF
(Call State Control Function). Elle joue le rôle de Proxy Server SIP, et ses trois
principales fonctions sont
La localisation des usagers, le routage (des messages SIP pour l'établissement, la
modification et la libération de sessions multimédias) et le maintien des
informations d'état de la session (afin de pouvoir invoquer les services souscrits
par les usagers et de contrôler la session pendant sa durée de vie pour la
facturation.)
Dans cette section nous allons présenter les différentes entités constituant le
réseau IMS afin de comprendre leur fonctionnent.
Terminaux IMS
Il s’agit d’une application sur un équipement usager qui émet et reçoit des
requêtes SIP. Il se matérialise par un logiciel installé sur un PC, sur un téléphone
IP ou sur une station mobile UMTS ou LTE.
P-CSCF (Proxy CSCF) :
Le P-CSCF est le premier point de contact entre un usager et un réseau IMS. Son
adresse est découverte par le terminal lors de l'activation d'un contexte PDP
pour l'échange de messages de signalisation SIP. Le P-CSCF se comporte comme
un Proxy Server SIP lorsqu'il relaye les messages SIP vers le destinataire
approprié et comme un User Agent SIP lorsqu'il termine l'appel.
Les fonctions réalisées par l'entité P-CSCF comprennent :
 L'acheminement de la méthode SIP REGISTER émise par le terminal
à l'entité I-CSCF à partir du nom du domaine nominal.
 L'acheminement des méthodes SIP émises par le terminal au S-
CSCF dont le nom a été obtenu dans la réponse à la procédure
d'enregistrement.
 Le routage des méthodes SIP ou réponses SIP au terminal.
 La génération de CDRs (Call Detailed Record).
 La compression ou décompression des messages SIP
Un réseau IMS peut inclure plusieurs P-CSCF pour assurer une évolutivité et une
redondance dans le réseau. Chaque P-CSCF peut servir un certain nombre de
terminaux IMS dépendamment de la capacité du nœud

31
I-CSCF (L'Interrogating-CSCF) :
Il est le point de contact au sein d'un réseau d'opérateur pour toutes les
sessions destinées à un utilisateur de cet opérateur. Il masque la topologie du
réseau et achemine l'appel vers le S-CSCF adéquat.
Les fonctions réalisées par l'entité I-CSCF comprennent :
 L'assignation d'un S-CSCF à un utilisateur qui s'enregistre ;
 L'acheminement des méthodes SIP reçues depuis un autre réseau,
au S-CSCF ;
 L'obtention de l'adresse du S-CSCF auprès du HSS.
 La génération de CDRs ;
Il s’interface avec le SLF et le HSS en utilisant le protocole DIAMETER et se sert
des informations sur la localisation de l’utilisateur pour router les requêtes SIP
vers le S-CSCF adéquat. Un réseau IMS peut inclure plusieurs ICSCF pour assurer
une évolutivité et une redondance.
Le S-CSCF (Le Serving-CSCF):
Le S-CSCF prend en charge le contrôle de la session. Il maintient un état de
session afin de pouvoir invoquer des services. Dans un réseau d'opérateur,
différents SCSCF peuvent présenter des fonctionnalités différentes.
Les fonctions réalisées par le S-CSCF pendant une session sont les suivantes :
 L'émulation de la fonction Register puisqu'il accepte les méthodes
SIP d'enregistrement et met à jour le HSS ;
 L'émulation de la fonction Proxy server puisqu'il accepte les
méthodes SIP et les achemine ;
 L'émulation de la fonction User Agent puisqu'il peut terminer des
méthodes SIP par exemple lorsqu'il exécute des services
complémentaires ;
 L'interaction avec des serveurs d'application après avoir analysé les
critères de déclenchement des services correspondants ;
 La génération de CDRs ;
 Il obtient l’adresse de l’I-CSCF dans le réseau destinataire lors de
l’établissement de session ;
Il implémente une interface DIAMETER avec le HSS pour télécharger les vecteurs
d’authentification de l’utilisateur qui veut accéder au réseau et pour informer le
HSS des terminaux qui lui ont été alloués.
Avant de pouvoir utiliser les services du domaine IMS, tels qu'établir une session
multimédia ou recevoir une demande de session, l’usager doit d’abord
s'enregistrer au réseau. Que l'usager soit dans son réseau nominal ou dans un

32
réseau visité, cette procédure fait intervenir un P-CSCF. Par ailleurs, tous les
messages de signalisation émis par le terminal ou à destination du terminal sont
relayés par le P-CSCF. Le terminal n'a jamais la connaissance des adresses des
autres CSCFs (I-CSCF et S-CSCF).
Les bases de données
Dans une architecture IMS, les bases de données sont le HSS (Home Subscriber
Server) et le SLF (Subscription Locator Function).
L’entité HSS (Home Subscriber Server) est la principale base de stockage
des données des usagers et des services auxquels ils ont souscrit. Les principales
données stockées sont les identités de l’usager, les informations
d’enregistrement, les paramètres d’accès et les informations permettant
l’invocation des services de l’usager. Les identités des utilisateurs sont du type
privés et publics. Les identités privées sont attribuées aux utilisateurs par
l’opérateur et servent à des fins d’enregistrement et d’authentification. Tandis
que l'identité publique est celle que les autres utilisateurs peuvent utiliser pour
demander à communiquer avec l'utilisateur final. Le HSS fournit également des
exigences spécifiques à l'utilisateur pour les capacités du S-CSCF. Cette
information est utilisée par le contrôleur I-CSCF pour sélectionner le S-CSCF le
plus approprié pour un utilisateur. L’entité HSS interagit avec les entités du
réseau à travers le protocole Diameter. Elle contient :
 Table SVP (Service Profile) : contient le profil de service qui
est associé à chaque utilisateur ;
 Table IP Multimédia Private Identity (IMPI) : contient les
identifiants qui représentent les adresses publiques et
privées de l’utilisateur avec les informations
d'authentification et autorisation ;
 Table IMS Public User identity (IMPU) : contient des
informations d’enregistrement ;
 Table IMS Subscription User (IMSU) : contient des
informations de souscription.
 Table Charging information (Chginfo) : contient des
informations de tarification.
 Table Networks : contient la localisation qui représente le
réseau dans lequel l’utilisateur est abonné.
 Table Roam : pour les réseaux avec lesquels des accords de
roaming sont passés.
 Table as_perm_list : contient les services autorisés qui
identifient les services auxquels l’utilisateur est abonné.

33
 Table Application Server (APSVR) : contient l’adresse de l’AS
à contacter si les trigger points ont été conforme. Des
informations sur le comportement par défaut de la session
sont données si le contact avec l’AS a échoué.
 Table Initial Filter Criteria (IFC): qui représentent les
informations de filtrage initial, caractérisant un certain
service pour l'utilisateur. Cette table fait correspondre un
trigger point (table Trigpt) qui associe un ensemble de service
 point trigger (table spt) à un serveur d’application.
Le SLF est utilisée comme un mécanisme de résolution qui permet à l'I-
CSCF, le S-CSCF et l'AS de trouver l'adresse du HSS qui contient les données
d'abonné pour une identité d'utilisateur donné lorsque des HSSs multiples et
adressables séparément ont été déployés par l’opérateur de réseau.
III.2 Architecture des services de l’IMS
L’architecture de service IMS de base est constituée des serveurs d’application,
des serveurs de média IP et des S-CSCF qui sont les équivalents des serveurs
d’appels. Les serveurs d’applications interagissent avec les S-CSCF à travers
l’interface ISC (IP Multimedia Service Control) en utilisant le protocole SIP.
Les serveurs d’application présents dans un réseau sont les suivants :
Les serveurs d'application SIP (SIP AS) qui exécutent des services
(Présence, Messagerie instantanée, vidéoconférence, IPTV, etc.) et qui
peuvent influencer le déroulement de la session à la demande du service ;
Le point de commutation au service IM (IM-SSF, IP Multimedia Service
Switching Function) qui est un type particulier de serveur d'application SIP
qui termine la signalisation SIP sur l'interface ISC d'une part et qui joue le
rôle de SSP RI/CAMEL d'autre part pour interagir avec les entités utilisant
CAMEL ;
La passerelle OSA (OSA SCS : OSA Service Capability Server) qui est un type
particulier de serveur d'application SIP qui termine la signalisation SIP sur
l'interface ISC et qui interagit avec des serveurs d'application OSA en
utilisant l'API OSA ;
Un type spécialisé de serveur d'application SIP appelé gestionnaire
d'interaction de service (SCIM, Service Capability Interaction Manager) qui
permet la gestion des interactions entre serveurs d'application SIP ;

34
En plus des serveurs d'application, il existe un serveur de média appelé MRF
(Multimedia Resource Function). Il établit des conférences multimédias, joue des
annonces vocales ou multimédia et collecte des informations utilisateur. L'entité
MRF est décomposée en deux fonctions à savoir :
La fonction MRFP (MRF Processor) qui traite le média à travers le transport
RTP/UDP/IP ;
La fonction MRFC (MRF Controller) qui traite la signalisation. L'interface
Mr entre les entités S-CSCF et MRFC est supportée par le protocole SIP ;
Tous les serveurs d'applications présents dans l’IMS se comportent comme des
serveurs d'application SIP. Par ailleurs ces serveurs d'application peuvent
interagir avec l'entité MRFC à travers le S-CSCF afin de contrôler les activités
média mises en œuvre par l'entité MRFP.
Ci-dessous, nous avons l’architecture des services de l’IMS
Figure II.1.2: Architecture des services IMS

35
III.3 Profil des abonnés d’un réseau IMS
Comme dans tout type de réseau, il est impératif de pouvoir identifier les
utilisateurs d’une façon unique de telle manière qu’ils soient joignables de
n’importe quel réseau. Dans IMS il y a un nouveau concept d’identification par
rapport à ce qui se faisait dans les réseaux mobile. Un utilisateur a deux types
d’adresse à savoir une identité publique et privée.
Public User Identity
C’est une adresse publique définie par l’opérateur qui permet d’identifier un
utilisateur IMS. L’identité publique de l’utilisateur est l’équivalent du MSISDN en
GSM, donc c’est une adresse de contact qui permet de joindre l’abonné, elle sert
à router les messages SIP. L’identité publique de l’utilisateur IMS peut se
présenter sous deux formats à savoir :
o SIP URI qui se présente sous la forme « sip:username@domaine ». Il est
aussi possible d’inclure un numéro de téléphone dans une SIP URI.
o TEL URL qui permet de représenter un numéro de téléphone dans un
format international «tel:+1-961-007-007». Il est impossible de
s’enregistrer avec un TEL URL dans un réseau IMS, il faut toujours une SIP
URI. Mais le TEL URL est utilisé pour faire des appels entre le monde RTC
et le monde IMS. Or en RTC les téléphones sont identifiés par des numéros
et ne peuvent composer que des numéros. Donc l’opérateur IMS doit
allouer à chaque utilisateur au moins une SIP URI et un TEL URL.
Private User Identity
On affecte une identité privée pour chaque utilisateur. Cette identité joue le
même rôle que l’IMSI en GSM, elle permet l’authentification de l’abonné et
son enregistrement. Elle prend le format suivant : « username@domaine ».
L’identité privée de l’utilisateur est stockée dans la carte à puce.
Il est à noter qu’un abonné IMS doit avoir les deux types d’identités cités ci
haut. Une identité privée peut être reliée à un ou plusieurs identités
publiques.

36
Les abonnés IMS peuvent être des clients mobiles se servant d’un accès 3G
ou 4G et disposant des cartes USIM (intégrant ou non un module ISIM : IMS
SIM module) pour l’enregistrement. Ils peuvent également utiliser un accès
fixe ou sans fil (ne disposant pas de carte USIM ou de module ISIM) pour
l’enregistrement.
IV. Les protocoles de communication et les interfaces utilisés par l’IMS
Dans un réseau IMS, plusieurs protocoles de communication sont utilisés.
Parmi ces protocoles, nous avons SIP et diameter.
Ces différents protocoles transitent sur des interfaces bien spécifiques.
Dans cette section, nous allons voir dans un premier temps les différentes
interfaces au sein d’un réseau IMS et ensuite les différents protocoles utilisés
par IMS.
IV.1 Les interfaces
Tout comme dans les réseaux 2G et 3G, les différentes entités de l’architecture
IMS sont reliées via des interfaces spécifiques. Ces différentes interfaces sont
présentées sur la figure suivante :
Figure II.1.3 : Les interfaces de l’IMS
Ces interfaces sont nombreuses mais nous allons présenter quelques une
d’entre elles dans les lignes qui suivent.

37
Interface GM : Cette interface permet l’acheminement des messages SIP
entre l’UE (User Equipement) et le P-CSCF. Ces requêtes SIP servent
principalement pour l’enregistrement de l’abonné, le contrôle de la
session et les transactions SIP.
Interface Cx : Basée sur le protocole diameter, cette interface permet de
relier le S-CSCF ou I-CSCF à la base de données HSS. Cette interface
permet l’authentification, la localisation et la gestion du profil des
abonnées.
Interface Sh : Basée sur le protocole diameter, cette interface relie les
serveurs d’application au HSS. Un AS (SIP AS ou OSA SCS) peut avoir besoin
de données (relatives à une identité particulière de l’abonné ou relatives
à l’identité public d’un service) ou a besoin de savoir à quel S-CSCF envoyer
une requête SIP. D’où le besoin d’avoir de les interfacer avec le HSS. Le
HSS a une liste d’AS qui sont autorisés à obtenir ou sauvegarder des
données.
Interface ISC : Basée sur le protocole SIP, cette interface relie le S-CSCF
aux serveurs d’applications. Elle permet le routage des requêtes SIP vers
les AS appropriés et la gestion des requêtes SIP initiées par les AS.
Interface Mw : Basée sur le protocole SIP, cette interface permet de relier
les différents blocs CSCF. Il permet l’enregistrement, le contrôle de session
et les transactions.
IV.2 Les protocoles
Les protocoles utilisés dans un réseau IMS peuvent remplir trois fonctions
bien spécifiques à savoir l’authentification (Diameter), le transport des flux
multimédia (RTP ou RTCP) et le transport de la signalisation (SIP). Dans cette
section nous allons voir les protocoles SIP et Diameter.
SIP (Session Initiation Protocol)
SIP est un protocole de signalisation défini par l’IETF (Internet Engineering Task
Force) permettant l’établissement, la libération et la modification de sessions
multimédias (ceci est spécifié dans le RFC6
3261). Il hérite de certaines
fonctionnalités des protocoles http (Hyper Text Transport Protocol), et SMTP
(Simple Mail Transport Protocol). SIP s’appuie sur un modèle transactionnel
client/serveur comme HTTP. L’adressage utilise le concept d’URL SIP (Uniform
Resource Locator) qui ressemble à une adresse E-mail. Chaque participant dans
6
Les RFC sont une série numérotée de documents officiels décrivant les aspects techniques d’une
technologie.

38
un réseau SIP est donc adressable par une URL SIP. Par ailleurs, les requêtes SIP
sont acquittées par des réponses identifiées par un code numérique. Il a été
étendu afin de supporter de nombreux services tels que la présence, la
messagerie instantanée, le transfert d’appel, la conférence, les services
complémentaires de téléphonie, etc. SIP a été retenu par le 3GPP pour
l’architecture IMS (IP Multimedia Subsystem) comme protocole de signalisation.
Tout comme http, SIP fonctionne en mode client-serveur et dispose de deux
types d’entités dont un User Agent (Cleint SIP) et un serveur (Register, Proxy
Redirect).
Ces différentes entités communiquent en utilisant des méthodes et réponses
SIP. Les méthodes SIP sont résumées dans le tableau qui suit :
Méthodes Rôles
INVITE Elle est utilisée afin d’établir une
session entre les clients SIP (User
Agent)
ACK Elle permet de confirmer la réception
d’une méthode
BYE Elle permet la libération d’une session
préalablement établie
REGISTER Elle est utilisée par un UA afin
d’indiquer au serveur Registrar la
correspondance entre son adresse SIP
et son adresse de contact
CANCEL Elle est utilisée pour demander
l’abandon d’un appel en cours mais
n’a aucun effet sur un appel déjà
accepté. En effet, seule la méthode
BYE peut terminer un appel établi.
OPTIONS Elle est utilisée afin d’interroger les
capacités et l’état d’un User agent ou
d’un serveur
Tableau II.1: Méthodes SIP de Base
Dans IMS, le protocole SIP est utilisé avec ses extensions et ceci de manière
intensive. Pour des exigences d’IMS, il y a aussi l’ajout de nouveaux champs

39
d’entête (Path, Service Route et les P-Headers) aux messages SIP. Le tableau ci-
dessous présente quelques extensions SIP utilisées par IMS.
Méthodes Rôles
SUBSCRIBE Demande de souscription
NOTIFY Notifier un évènement
UPDATE Mise à jour des paramètres de session
REFER Renvoie du récepteur vers une
ressource identifiée dans la méthode
PUBLISH Publier l’état d’une entité
MESSAGE Transfert pour la messagerie
instantanée
PRACK Acquitter la réception des messages
provisoires
Tableau II.2: Méthodes SIP utilisées par IMS
Cependant la gestion de l’authentification des abonnés et de la sécurité est
assurée par le protocole diameter sur les interfaces sh, cx et Dx.
Le protocole diameter
Etant défini dans la RFC 3588, le protocole diameter est un successeur de radius.
Il définit les prérequis nécessaires pour la mise en place d’un protocole AAA
(protocole réalisant les trois fonctions suivantes: l'authentification,
l'autorisation, et la traçabilité). Il est un protocole utilisé en particulier par le
3GPP pour ses architectures LTE (Long Term Evolution of 3G) et IMS (IP
Multimedia Subsystem).
DIAMETER est défini à travers un protocole de base et un ensemble
d’applications. Cette conception permet une extension du protocole de base
pour de nouvelles applications. Le protocole de base fournit un format de
commande et d’AVP (Attribute Value Pair qui sont des éléments d’informations),
des mécanismes pour un transport fiable, la livraison des commandes et le
traitement des erreurs. Le protocole de base doit être utilisé conjointement avec
une application DIAMETER. Chaque application s’appuie sur les services du
protocole de base.
Les commandes du protocole de base sont soit liées à des aspects
authentification, autorisation, soit à des aspects taxation.

40
Les commandes du protocole de base relatives aux aspects d’autorisation et
d’authentification ont un « Application Id » égal à 0. Celles relatives aux aspects
taxation offline ont un Application Id égal à 3 et 4 pour celles relatives aux
aspects de taxation online.
Les entités implémentant le protocole diameter sont appelées nœuds diameter.
Suivant leur rôle, le nœud peut être un client ou un serveur. Il est client lorsqu’il
émet une requête et est serveur lorsqu’il reçoit et traite des requêtes.
Le protocole DIAMETER peut être utilisé en mode associé ou peer to peer (sans
agent) ou en mode quasi associé (avec un agent).
Tous les nœuds et agent diameter doivent supporter le protocole de base qui
inclut les aspects authentification, autorisation et taxation (Le protocole AAA).
Par ailleurs, ils doivent supporter chaque application diameter nécessaire à la
mise en œuvre du service du nœud.
Un agent DIAMETER est un nœud qui fournit des services de relai, de proxy ou
de traduction. Ces différents nœuds sont présentés dans les lignes qui suivent :
 Agent relai
Un agent relai est un agent DIAMETER qui accepte des requêtes, et les relaie soit
à un autre agent, soit au nœud DIAMETER de destination à partir des
informations présentes dans les requêtes. Cette décision de routage est réalisée
grâce à la table de routage basée sur le Destination Realm (nom de domaine de
la destination), qui indique le nœud suivant pour une destination donnée. Les
agents Relai ne réalisent aucun traitement de niveau application. Les agents relai
modifient les messages DIAMETER en y insérant et en y supprimant des
informations de routage, mais ne modifient aucune autre partie des messages.
Les agents relai ne maintiennent pas d’état de session mais doivent maintenir un
état de transaction. Le maintien de l’état de transaction permet de garantir
qu’une requête et une réponse appartenant à une même transaction suivent le
même chemin.
 Agent proxy
Un agent proxy tout comme un agent relai route le message DIAMETER en
utilisant les tables de routage contenant les domaines de destination (Realm).
Cependant, il est différent puisqu’il peut modifier les messages DIAMETER afin
d’implanter des politiques de communication définies par l’opérateur. Un agent
proxy peut maintenir un état de session et doit maintenir un état de transaction.
Puisque la mise en œuvre de politiques requiert la compréhension du service
rendu, un agent Proxy doit publier les applications qu’il supporte et doit
comprendre la sémantique des commandes DIAMETER qu’il route. Par analogie

41
par rapport à SS77
, un agent relai est un PTS (Point de Transfert Sémaphore) qui
route au niveau 3 en utilisant le DPC (Destination Point Code) alors qu’un agent
proxy est un PTS qui route au niveau SCCP (Signaling Connection Control Part) et
réalise des opérations GTT (Global Title Translation).
 Agent de redirection
Un agent de redirection fournit aussi une fonction de routage. Il permet
généralement la traduction de nom de domaine en l’adresse du serveur. A la
différence des autres types d’agent (relai et proxy) qui acheminent les messages
DIAMETER, l’agent de redirection retourne un type particulier de message de
réponse à l’émetteur de la requête. La réponse contient l’information de routage
afin que l’émetteur puisse retransmettre son message directement au serveur
destinataire. Un agent de redirection ne modifie donc pas le message DIAMETER.
Il ne maintient ni un état de transaction ni un état de session.
 Agent de traduction
Un agent de traduction traduit les protocoles tels que DIAMETER en RADIUS ou
DIAMETER en MAP (Mobile Application Part) à des fins d’authentification et
d’autorisation ou DIAMETER en CAP (CAMEL Application Part) pour réaliser la
taxation online.
La figure qui suit représente les différents nœuds diameter
Figure II.1.4: Les nœuds diameter
7
Protocole de signalisation utilisée dans les réseaux traditionnels

42
Il est à noter que diameter implémente nativement des mécanismes de gestion
d'erreurs. Ainsi, si deux nœuds adjacents ne communiquent pas pendant un
certain temps, ils initient périodiquement des requêtes et réponses pour
s'assurer de la bonne connectivité. Cela permet de détecter d'éventuelles
ruptures de lien. Si un nœud envoie une requête à un voisin sans obtenir de
réponse, il retransmet ce message à un nœud alternatif dans la mesure du
possible. Le schéma ci-dessous illustre ce scénario :
Figure II.1.5: Mécanisme de gestion des erreurs
 Les commandes de base diameter
Diameter définit un ensemble de commandes d’authentification, d’autorisation
et de taxation offline et online génériques.
Il y a le groupe de commandes connexion management qui permet la mise
en relation DIAMETER entre deux peers et la supervision de cette relation. Ces
commandes ne sont pas routables puisqu’elles ne peuvent subir qu’un seul saut.
Le groupe Session Operations quant à lui permet d’établir une session
DIAMETER d’authentification et d’autorisation entre un client et un serveur. Ces
commandes sont de bout en bout et routables via des agents.
Les groupes accounting (offline ou online) permettent l’envoi
d’informations de taxation (offline ou online) par un client à un serveur. Les
commandes sont de bout en bout routables via des agents.
Ces différentes commandes sont présentées sur la figure ci-dessous :

43
Figure II.1.6: Commande de base Diameter
A ces commandes de bases peuvent s’ajouter des commandes spécifiques aux
nœuds ou applications implémentant diameter. A titre d’exemple, considérons
l’interface Cx entre les entités I-CSCF ou S-CSCF et le HSS dans l’architecture IMS.
Cette interface permet l’autorisation d’enregistrement pour l’usager (I-CSCF vers
HSS), la demande des vecteurs d’authentification pour l’usager (S-CSCF vers
HSS), la notification d’état d’enregistrement (S-CSCF vers HSS), L’annulation
d’enregistrement initiée par le réseau (HSS vers S-CSCF), La demande de
localisation de l’usager (I-CSCF vers HSS), et la mise à jour du profil de l’usager
(HSS vers S-CSCF). Ces différentes commandes sont illustrées par la figure ci-
dessous :

44
Figure II.1.7: Commandes diameter de l’interface Cx
V. Enregistrement d’un abonné IMS
Pour pouvoir utiliser et bénéficier des services qu’offrent l’IMS, l’utilisateur, doit
d’abord s’enregistrer. Le premier pas dans l’enregistrement de l’utilisateur est la
découverte du P-CSCF qui fait office d’interface entre le réseau IMS et les
périphériques finaux. Pour un usager se trouvant dans un réseau d’accès
3G/3G+, la découverte du P-CSCF passe par l’activation d’un contexte PDP
nécessaire pour l’échange de la signalisation SIP.
Les procédures d’authentification et d’établissement dans l ’IMS sont
directement liées aux procédures d’enregistrement SIP.
Il est à noter que l’IMS permet une grande mobilité des abonnés. Ce qui veut dire
qu’un abonné peut s’enregistrer depuis son réseau nominal (Réseau de son
opérateur) ou depuis un réseau visité.
La figure ci-dessous illustre les procédures d’enregistrement d’un abonné IMS :

45
Figure II.1.8: Enregistrement d’un abonné IMS
La procédure d’enregistrement présentée ci-haut fait intervenir à la fois le
protocole SIP (pour l’échange des messages de signalisation) et le protocole
diameter (pour l’authentification de l’abonné) dont les types de messages ont
été présentés ci-haut.
Les messages SIP « 401 Unauthorized » sont des réponses négatives
d’enregistrement envoyées par le S-CSCF aux UEs. Ces réponses contiennent
d’une part une valeur random (RAND) à utiliser par l’UE pour calculer un résultat
d’authentification usager et d’autre part un résultat d’authentification réseau
(AUTN) permettant au réseau IMS de s’authentifier auprès de l’usager car
l’authentification IMS est mutuelle.
Grâce à cet enregistrement :
 Le HSS est notifié de la localisation de l'UE par rapport au réseau nominal
et met à jour le profil de l'abonné correspondant ;
 L'usager, grâce aux informations d’enregistrement sera authentifié avant
de pouvoir accéder aux services IMS;

46
 Le réseau nominal de l'usager sélectionne un S-CSCF approprié qui
invoquera les services de l'UE auprès de serveurs d'application, et ce,
grâce au profil de l'usager retourné par le HSS au S-CSCF sélectionné ;
Cependant, fonctionnant dans un monde IP, l’IMS peut être sujet à plusieurs
attaques visant à arrêter son fonctionnement ou aux vols d’identité des
abonnées. Le chapitre qui suit parlera des différentes attaques pouvant subir un
réseau IMS et les précautions à prendre afin de corriger ces failles.

47
Chapitre IV : Sécurité au niveau des systèmes VOIP
Fonctionnant dans un réseau totalement IP, l’IMS qui est considéré comme le
point d’entrée de la convergence fixe mobile peut être victime des attaques
visant à nuire ou non à son fonctionnement. Dans ce chapitre, nous allons parler
des différents types d’attaque que peuvent subir les systèmes VOIP comme l’IMS
et proposer des solutions permettant de préserver le réseau.
I. Les attaques sur les systèmes VOIP
La voix sur IP permet le transport de la voix comme n’importe quel genre de
données sur l'ensemble du réseau qui implémente TCP/IP, tels qu’Internet
publique, un réseau d’entreprise ou un réseau local. VoIP est l’abréviation
anglaise de Voice over Internet Protocol.
Alors que les attaques sur les systèmes de VoIP sont en constante
augmentation, les vulnérabilités observées augmentent elles aussi. On
peut décomposer ces attaques en deux parties à savoir: les attaques au
niveau protocolaire et les attaques au niveau applicatif. Les attaques
informatiques visent le plus souvent à voler des informations (en faisant
de l’écoute), arrêter le fonctionnement d’un service (déni de service :
DOS) ou à utiliser frauduleusement le réseau (usurpation d’identité).
I.1 Attaques sur les protocoles
Un appel téléphonique VoIP est constitué de deux parties : la signalisation, qui
instaure l'appel, et les flux de media, qui transporte les données.
La signalisation, en particulier SIP, transmet les entêtes et la charge utile
(Payload) du paquet en texte clair, ce qui permet à un attaquant de lire et falsifier
facilement les paquets. Elle est donc vulnérable aux attaques qui essaient de
voler ou perturber le service, et à l'écoute clandestine qui recherche des
informations sur un compte utilisateur valide, pour passer des appels gratuits
par exemple. La signalisation utilise, en général, le port par défaut UDP/TCP
5060.
Le protocole RTP utilisé pour le transport des flux multimédia, présente
également plusieurs vulnérabilités dues à l'absence d'authentification et de
chiffrement. Chaque entête d'un paquet RTP contient un numéro de séquence
qui permet au destinataire de reconstituer les paquets de la voix dans l'ordre
approprié. Cependant, un attaquant peut facilement injecter des paquets

48
artificiels avec un numéro de séquence plus élevé. En conséquence, ces paquets
seront diffusés à la place des vrais paquets.
Généralement, les flux multimédias contournent les serveurs proxy et circulent
directement entre les points finaux. Les menaces habituelles conte le flux de la
voix sont l'interruption de transport et l'écoute clandestine.
Les protocoles de la VoIP utilisent TCP et UDP comme moyen de transport et par
conséquent sont aussi vulnérables à toutes les attaques contre ces protocoles,
telles le détournement de session (TCP) (session Hijacking) et la mystification
(UDP) (Spoofing), etc.
SNIFFING
Un reniflement (Sniffing) peut avoir comme conséquence un vol d'identité et la
révélation d'informations confidentielles. Il permet également aux utilisateurs
malveillants perfectionnés de rassembler des informations sur les systèmes
VoIP. Ces informations peuvent par exemple être employées pour mettre en
place une attaque contre d'autres systèmes ou données.
Suivi des appels
Appelé aussi Call tracking, cette attaque se fait au niveau des réseaux LAN et
cible les terminaux (soft/hard phone). Elle a pour but de connaître qui est en
train de communiquer et quelle est la période de la communication. Pour réaliser
cette attaque, L'attaquant doit être capable d'écouter le réseau et récupérer les
messages SIP INVITE et BYE.
Injection des paquets RTP
Cette attaque cible généralement le serveur register, et a pour but de perturber
une communication en cours.
L'attaquant devra tout d'abord écouter un flux RTP de l'appelant vers l'appelé,
analyser son contenu et générer un paquet RTP contenant un en-tête similaire
mais avec un plus grand numéro de séquence et timestamp, afin que ce paquet
soit reproduit avant les autres paquets (s'ils sont vraiment reproduits). Ainsi, la
communication sera perturbée et l'appel ne pourra pas se dérouler
correctement.

49
Pour réaliser cette attaque, l'attaquant doit être capable d'écouter le réseau afin
de repérer une communication ainsi que les timestamps des paquets RTP. Il doit
aussi être capable d'insérer des messages RTP qu'il a généré ayant un timestamp
modifié.
I.2 Déni de service (DOS)
Une attaque par déni de service (denial of service attack, d'où l'abréviation DoS)
est une attaque informatique ayant pour but de rendre indisponible un service,
d'empêcher les utilisateurs légitimes d'un service de l'utiliser. Il peut s'agir de :
 l’inondation d’un réseau afin d'empêcher son fonctionnement ;
 la perturbation des connexions entre deux machines, empêchant l'accès à
un service particulier ;
 l'obstruction d'accès à un service à une personne en particulier ;
Dans le cas des systèmes VOIP, cette attaque peut servir à arrêter ou empêcher
le serveur VOIP de répondre aux requêtes des utilisateurs normaux. Ces
attaques peuvent être de plusieurs manières à savoir :
Attaque de déni de service SYN Flood
Une attaque SYN Flood est une attaque visant à provoquer un déni de service en
émettant un nombre important de demandes de synchronisation TCP
incomplète avec un serveur. Quand un système (client) tente d'établir une
connexion TCP vers un système offrant un service (serveur), le client et le serveur
échangent une séquence de messages. Le système client commence par envoyer
un message SYN au serveur. Le serveur reconnaît ensuite le message en
envoyant un SYN-ACK message au client. Le client finit alors d’établir la
connexion en répondant par un message ACK. La connexion entre le client et le
serveur est alors ouverte, et le service de données spécifiques peut être échangé
entre le client et le serveur.
Créer des connexions semi-ouvertes s’accomplit facilement avec l'IP spoofing. Le
système de l'agresseur envoie des messages SYN à la machine victime ; ceux-ci
semblent être légitimes, mais font référence à un système client incapable de

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