{"id":54348,"date":"2019-12-24T00:00:00","date_gmt":"2019-12-23T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/vvedenie-v-arhitekturu-bezopasnosti-5g-nfv-klyuchi-i-2-autentifikatsii"},"modified":"2020-02-18T14:02:21","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:21","slug":"vvedenie-v-arhitekturu-bezopasnosti-5g-nfv-klyuchi-i-2-autentifikatsii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-arhitekturu-bezopasnosti-5g-nfv-klyuchi-i-2-autentifikatsii","title":{"rendered":"Einf\u00fchrung in die Sicherheitsarchitektur von 5G: NFV, Schl\u00fcssel und 2-Faktor-Authentifizierung","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Einf\u00fchrung<\/a><\/noindex><\/p>\n

Es ist offensichtlich \u00e4u\u00dferst fragw\u00fcrdig und nutzlos, mit der Entwicklung eines neuen Kommunikationsstandards zu beginnen, ohne \u00fcber Sicherheitsmechanismen nachzudenken.<\/p>\n

5G Sicherheitsarchitektur<\/u> \u2014 eine Gesamtheit von Sicherheitsmechanismen und -verfahren, die implementiert sind in 5G-Netzen<\/a><\/noindex> und alle Komponenten des Netzwerks abdecken, angefangen vom Kern bis hin zu den Funkschnittstellen. <\/p>\n

Die 5G-Netze sind im Grunde eine Evolution der 4G LTE-Netze.<\/a><\/noindex>Die bedeutendsten \u00c4nderungen betrafen die Technologien f\u00fcr den Funkzugang. F\u00fcr die 5G-Netze wurde eine neue RAT<\/a><\/noindex> (Radio Access Technology) \u2014 5G New Radio.<\/a><\/noindex>Was das Kernnetz betrifft, hat es keine so erheblichen \u00c4nderungen erfahren. In diesem Zusammenhang wurde die Sicherheitsarchitektur der 5G-Netze mit dem Schwerpunkt auf der Wiederverwendung entsprechender Technologien, die im 4G LTE-Standard angenommen wurden, entwickelt.<\/p>\n

Es ist jedoch zu beachten, dass die Neubewertung solcher bekannten Bedrohungen wie Angriffe auf Funkinterfaces und das Signalisierungslevel (signalling<\/a><\/noindex> plane), DDOS-Angriffe, Man-In-The-Middle-Angriffe usw. die Betreiber dazu veranlasst hat, neue Standards zu entwickeln und v\u00f6llig neue Sicherheitsmechanismen in die 5G-Netze zu integrieren.
\n<\/a><\/noindex>
\n\"Einf\u00fchrung<\/p>\n

Vorbedingungen<\/h1>\n

\nIm Jahr 2015 wurde von der Internationalen Fernmeldeunion ein erster globaler Entwicklungsplan f\u00fcr 5G-Netze erstellt, weshalb die Frage der Entwicklung von Sicherheitsmechanismen und -verfahren in 5G-Netzen besonders dr\u00e4ngend wurde. <\/p>\n

Die neue Technologie bot wahrhaft beeindruckende Daten\u00fcbertragungsraten (\u00fcber 1 Gbit\/s), eine Latenz von weniger als 1 ms und die M\u00f6glichkeit, gleichzeitig bis zu 1 Million Ger\u00e4te im Radius von 1 km\u00b2 zu verbinden. Diese extrem hohen Anforderungen an die 5G-Netze spiegelten sich auch in den Prinzipien ihrer Organisation wider.<\/p>\n

Das Hauptprinzip war die Dezentralisierung, die die Platzierung vieler lokaler Datenbanken und deren Verarbeitungszentren an den R\u00e4ndern des Netzwerks beinhaltete. Dies minimierte die Latenzen bei M2M<\/a><\/noindex>-Kommunikationen und entlasten den Kern des Netzwerks aufgrund der Betreuung einer riesigen Anzahl von IoT-Ger\u00e4ten. Dadurch wurde die Grenze der neuen Netzwerke bis zu den Basisstationen erweitert, was es erm\u00f6glichte, lokale Kommunikationszentren zu schaffen und Cloud-Services ohne das Risiko kritischer Verz\u00f6gerungen oder Dienstunterbrechungen anzubieten. Nat\u00fcrlich hat der ver\u00e4nderte Ansatz zur Organisation von Netzwerken und zur Kundenbetreuung die Aufmerksamkeit von Angreifern auf sich gezogen, da er ihnen neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Angriffe sowohl auf die vertraulichen Informationen der Benutzer als auch auf die Komponenten des Netzwerks er\u00f6ffnete, um Ausf\u00e4lle herbeizuf\u00fchren oder die Rechenressourcen des Betreibers zu kapern.<\/p>\n

Hauptrisiken von 5G-Netzen<\/h2>\n

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Gro\u00dfe Angriffsfl\u00e4che<\/h3>\n

\nWeitere Informationen<\/b>Beim Aufbau von Telekommunikationsnetzen der 3. und 4. Generation waren die Betreiber h\u00e4ufig auf die Zusammenarbeit mit einem oder mehreren Anbietern beschr\u00e4nkt, die sofort ein Komplettpaket aus Hardware und Software lieferten. Das bedeutet, dass alles, was man ben\u00f6tigte, \u201eaus der Box\u201c funktionierte \u2013 es gen\u00fcgte, die bei dem Anbieter erworbene Hardware zu installieren und zu konfigurieren; dabei war es nicht n\u00f6tig, propriet\u00e4re Software zu ersetzen oder zu erg\u00e4nzen. Moderne Trends gehen gegen diesen \u201eklassischen\u201c Ansatz und sind auf die Virtualisierung von Netzwerken, einen Multi-Vendor-Ansatz beim Aufbau und auf die Vielfalt der Software ausgerichtet. Technologien wie SDN<\/a><\/noindex> (engl. Software Defined Network) und NFV<\/a><\/noindex> (engl. Network Functions Virtualization) werden immer popul\u00e4rer, was zur Einbeziehung einer enormen Menge an Software, die auf Open-Source-Basis entwickelt wurde, in die Prozesse und Funktionen des Managements von Kommunikationsnetzwerken f\u00fchrt. Dies gibt Angreifern die M\u00f6glichkeit, das Netzwerk des Betreibers besser zu untersuchen und eine gr\u00f6\u00dfere Anzahl von Schwachstellen zu identifizieren, was wiederum die Angriffsfl\u00e4che von neuen Netzwerken im Vergleich zu den bestehenden erh\u00f6ht.<\/p>\n

Eine gro\u00dfe Anzahl von IoT-Ger\u00e4ten<\/h3>\n

\nWeitere Informationen<\/b>Bis 2021 werden etwa 57 % der Ger\u00e4te, die mit 5G-Netzen verbunden sind, IoT-Ger\u00e4te sein. Das bedeutet, dass die meisten Hosts \u00fcber begrenzte kryptografische F\u00e4higkeiten verf\u00fcgen werden (siehe Punkt 2) und somit anf\u00e4llig f\u00fcr Angriffe sind. Die enorme Anzahl solcher Ger\u00e4te wird das Risiko der Verbreitung von Botnetzen erh\u00f6hen und die M\u00f6glichkeit schaffen, noch leistungsf\u00e4higere und verteilte DDoS-Angriffe durchzuf\u00fchren.<\/p>\n

Begrenzte kryptografische F\u00e4higkeiten von IoT-Ger\u00e4ten<\/h3>\n

\nWeitere Informationen<\/b>Wie bereits erw\u00e4hnt, nutzen 5G-Netze aktiv Peripherieger\u00e4te, die einen Teil der Last vom Kernnetz abnehmen und so die Latenz verringern. Dies ist notwendig f\u00fcr wichtige Dienste wie die Steuerung von Drohnenfahrzeugen, Notfallwarnsysteme IMS<\/a><\/noindex> usw., bei denen es auf minimale Latenz ankommt, da dies lebenswichtig sein kann. Aufgrund der Verbindung einer gro\u00dfen Anzahl von IoT-Ger\u00e4ten, die aufgrund ihrer kleinen Gr\u00f6\u00dfe und ihres geringen Energieverbrauchs \u00fcber sehr begrenzte Rechenressourcen verf\u00fcgen, werden 5G-Netze anf\u00e4llig f\u00fcr Angriffe, die darauf abzielen, die Kontrolle zu \u00fcbernehmen und solche Ger\u00e4te zu manipulieren. Beispielsweise sind Szenarien m\u00f6glich, in denen IoT-Ger\u00e4te, die Teil des \u201eSmart Home<\/a><\/noindex>\u201c-Systems sind, mit Malware wie Ransomware und Erpressungssoftware<\/a><\/noindex>infiziert werden. Es sind auch Szenarien m\u00f6glich, in denen die Kontrolle \u00fcber Drohnenfahrzeuge, die Befehle und Navigationsinformationen \u00fcber die \u201eCloud\u201c erhalten, \u00fcbernommen wird. Formell ist diese Verwundbarkeit auf die Dezentralisierung der neuen Netzwerke zur\u00fcckzuf\u00fchren, aber der n\u00e4chste Punkt wird das Dezentralisierungsproblem deutlicher machen.<\/p>\n

Dezentralisierung und Erweiterung der Netzwerkgrenzen<\/h3>\n

\nWeitere Informationen<\/b>Peripherieger\u00e4te, die als lokale Knotenpunkte im Netzwerk fungieren, \u00fcbernehmen die Routing von Benutzerdaten, die Verarbeitung von Anfragen sowie das lokale Caching und die Speicherung von Benutzerdaten. Somit erweitern sich die Grenzen der 5G-Netzwerke \u00fcber das Kernnetz hinaus, einschlie\u00dflich lokaler Datenbanken und 5G-NR (engl. 5G New Radio) Funkschnittstellen. Dies schafft M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Angriffe auf die Rechenressourcen lokaler Ger\u00e4te, die prinzipiell schw\u00e4cher gesch\u00fctzt sind als die zentralen Knotenpunkte des Kernnetzes, um einen Denial-of-Service auszul\u00f6sen. Dies k\u00f6nnte zu einem Ausfall des Internetzugangs ganzer Gebiete, zu Fehlfunktionen von IoT-Ger\u00e4ten (z.B. in einem \u201eSmart Home\u201c-System) sowie zur Nichtverf\u00fcgbarkeit von Notfallwarnungsdiensten IMS f\u00fchren.<\/p>\n

\"Einf\u00fchrung
\n
\nDerzeit haben jedoch ETSI und 3GPP bereits \u00fcber 10 Standards ver\u00f6ffentlicht, die verschiedene Aspekte der Sicherheit von 5G-Netzen betreffen. Die \u00fcberwiegende Mehrheit der dort beschriebenen Mechanismen zielt darauf ab, gegen Schwachstellen (inkl. der oben beschriebenen) zu sch\u00fctzen. Einer der Hauptstandards ist TS 23.501 Version 15.6.0<\/a><\/noindex>, der die Sicherheitsarchitektur von 5G-Netzen beschreibt.<\/p>\n

5G-Architektur<\/h1>\n

\n\"Einf\u00fchrung
\nBeginnen wir mit den Schl\u00fcsselprinzipien der 5G-Netzarchitektur, die es erm\u00f6glichen, die Bedeutung und Verantwortlichkeiten jedes Softwaremoduls und jeder Sicherheitsfunktion in 5G vollst\u00e4ndig zu verstehen.<\/p>\n