Nws yog qhov tseeb tias, kev pib tsim tus qauv kev sib txuas lus tshiab yam tsis tau xav txog cov txheej txheem kev ruaj ntseg yog ib qho haujlwm tsis meej thiab tsis muaj txiaj ntsig.

Kev Tsim Kho Kev Ruaj Ntseg 5G — ib pawg txheej txheem kev ruaj ntseg thiab cov txheej txheem uas tau siv rau hauv Cov tes hauj lwm tiam 5 thiab npog tag nrho cov khoom siv hauv network, los ntawm lub hauv paus mus rau lub xov tooj cua interfaces.

Lub network tiam 5 yog, qhov tseem ceeb, kev hloov pauv Cov tes hauj lwm LTE tiam 4Cov thev naus laus zis nkag mus rau xov tooj cua tau dhau los ua qhov kev hloov pauv tseem ceeb tshaj plaws. Ib qho tshiab tau tsim rau cov tes hauj lwm tiam 5th. RIV (Kev Siv Tshuab Xov Tooj Cua) — 5G Xov Tooj Cua TshiabRaws li rau lub hauv paus ntawm lub network, nws tau hloov pauv tsawg dua. Yog li ntawd, 5G network kev ruaj ntseg architecture tau tsim nrog kev tsom mus rau kev siv cov thev naus laus zis sib xws uas tau txais yuav hauv tus qauv 4G LTE.

Txawm li cas los xij, nws tsim nyog sau tseg tias rov xav txog cov kev hem thawj uas paub zoo xws li kev tawm tsam rau cov xov tooj cua interfaces thiab cov txheej txheem signaling (kev taw qhia dav hlau), kev tawm tsam DDOS, kev tawm tsam Man-In-The-Middle, thiab lwm yam, tau ua rau cov neeg teb xov tooj tsim cov qauv tshiab thiab koom ua ke cov txheej txheem kev ruaj ntseg tshiab rau hauv tes hauj lwm tiam 5.

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

Yam yuavtsum tau kawm uantej

Xyoo 2015, Lub Koom Haum Thoob Ntiaj Teb Txog Kev Sib Txuas Lus tau tsim thawj txoj kev npaj thoob ntiaj teb rau kev tsim cov tes hauj lwm tiam tsib, ua rau qhov teeb meem ntawm kev tsim cov txheej txheem kev ruaj ntseg thiab cov txheej txheem rau 5G tes hauj lwm yog qhov tseem ceeb heev.

Cov thev naus laus zis tshiab no muaj cov nqi xa cov ntaub ntawv zoo kawg nkaus (ntau dua 1 Gbps), latency tsawg dua 1 ms, thiab muaj peev xwm txuas kwv yees li 1 lab lub cuab yeej tib lub sijhawm hauv 1 km² radius. Cov kev xav tau siab no rau 5G tes hauj lwm tau pom tseeb hauv lawv cov ntsiab cai tsim.

Qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov no yog kev faib tawm, uas cuam tshuam nrog kev tso ntau lub hauv paus ntaub ntawv hauv zos thiab cov chaw ua haujlwm ntawm ntug ntawm lub network. Qhov no tso cai rau kev txo qis kev ncua sijhawm thaum lub sijhawm M2MKev sib txuas lus thiab tshem tawm lub hauv paus ntawm lub network los ntawm kev tswj hwm cov khoom siv IoT loj heev. Yog li, ntug ntawm cov tes hauj lwm tiam tom ntej tau nthuav dav mus txog rau cov chaw nres tsheb, ua rau muaj kev tsim cov chaw sib txuas lus hauv zos thiab muab cov kev pabcuam huab yam tsis muaj kev pheej hmoo ntawm kev ncua sijhawm tseem ceeb lossis kev tsis lees paub kev pabcuam. Ntawm chav kawm, qhov kev hloov pauv no rau kev teeb tsa network thiab kev pabcuam rau cov neeg siv khoom tau nyiam cov neeg tawm tsam, vim nws qhib cov sijhawm tshiab rau kev tawm tsam rau cov ntaub ntawv zais cia ntawm cov neeg siv thiab cov khoom siv network lawv tus kheej, lub hom phiaj ua rau tsis lees paub kev pabcuam lossis txeeb tus neeg teb xov tooj cov peev txheej suav.

Cov teeb meem tseem ceeb ntawm tes hauj lwm tiam 5

Qhov chaw tawm tsam loj

Nyeem ntxivThaum tsim cov tes hauj lwm sib txuas lus 3G thiab 4G, cov neeg teb xov tooj feem ntau tsuas yog ua haujlwm nrog ib lossis ob peb tus neeg muag khoom, uas muab cov khoom siv kho vajtse thiab software tiav. Qhov no txhais tau tias txhua yam ua haujlwm "tawm ntawm lub thawv" - txhua yam nws yuav tsum tau ua yog txhim kho thiab teeb tsa cov khoom siv kho vajtse ntawm tus neeg muag khoom; tsis tas yuav hloov lossis ntxiv cov software tshwj xeeb. Cov qauv niaj hnub no tab tom tawm tsam txoj hauv kev "qub" no thiab tsom mus rau kev ua haujlwm virtual ntawm network, txoj hauv kev ntau tus neeg muag khoom rau kev tsim kho network, thiab kev sib txawv ntawm software. Cov thev naus laus zis xws li SDN (Lus Askiv: Software Defined Network) thiab NFV (Network Functions Virtualization), uas ua rau muaj kev koom ua ke ntawm ntau yam software qhib rau hauv cov txheej txheem thiab cov haujlwm tswj hwm network. Qhov no tso cai rau cov neeg tawm tsam kom nkag siab zoo dua txog lub network ntawm tus neeg teb xov tooj thiab txheeb xyuas ntau qhov tsis muaj zog, uas, ua rau muaj kev tawm tsam ntau ntxiv ntawm cov tes hauj lwm tiam tom ntej piv rau cov tam sim no.

Muaj ntau yam khoom siv IoT

Nyeem ntxivLos ntawm xyoo 2021, kwv yees li 57% ntawm cov khoom siv txuas nrog 5G networks yuav yog cov khoom siv IoT. Qhov no txhais tau tias feem ntau cov tswv tsev yuav muaj peev xwm cryptographic tsawg (saib qhov 2) thiab, yog li ntawd, yuav muaj kev phom sij rau kev tawm tsam. Tus lej ntawm cov khoom siv zoo li no yuav ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm botnet proliferation thiab ua rau muaj kev tawm tsam DDoS muaj zog dua thiab faib tawm.

Cov peev xwm cryptographic txwv ntawm IoT cov khoom siv

Nyeem ntxivRaws li tau hais ua ntej lawm, 5G tes hauj lwm siv cov khoom siv peripheral, uas pab txo qee qhov kev thauj khoom ntawm lub network core thiab yog li ntawd txo qhov latency. Qhov no yog qhov tseem ceeb rau cov kev pabcuam tseem ceeb xws li kev tswj hwm lub tsheb tus kheej thiab cov txheej txheem ceeb toom thaum muaj xwm txheej ceev. IMS thiab lwm tus, uas ua kom muaj qhov latency tsawg kawg nkaus yog qhov tseem ceeb, vim tias tib neeg lub neej nyob ntawm nws. Vim muaj kev sib txuas ntawm ntau lub cuab yeej IoT, uas, vim lawv qhov me me thiab kev siv hluav taws xob tsawg, muaj cov peev txheej suav tsawg heev, 5G tes hauj lwm tau dhau los ua qhov tsis muaj zog rau kev tawm tsam uas tsom mus rau kev cuam tshuam kev tswj hwm thiab tom qab ntawd tswj cov cuab yeej zoo li no. Piv txwv li, nws muaj peev xwm hais tias IoT cov cuab yeej uas yog ib feem ntawm "tsev ntse", xws li cov malware xws li Ransomware thiab ransomwareTej yam xwm txheej uas cuam tshuam nrog kev nyiag lub tsheb uas tsav nws tus kheej, uas tau txais cov lus txib thiab cov ntaub ntawv qhia kev los ntawm huab, kuj ua tau. Feem ntau, qhov tsis muaj zog no yog vim muaj kev faib tawm ntawm cov tes hauj lwm tiam tom ntej, tab sis qhov tom ntej no yuav qhia meej txog qhov teeb meem ntawm kev faib tawm kom meej dua.

Kev faib tawm thiab kev nthuav dav ntawm cov ciam teb ntawm tes hauj lwm

Nyeem ntxivCov khoom siv peripheral, ua haujlwm ua cov hauv paus hauv zos, xa cov neeg siv tsheb, ua cov kev thov, thiab ua cov caching hauv zos thiab khaws cov ntaub ntawv neeg siv. Yog li, cov ciam teb ntawm 5G tes hauj lwm nthuav dav dhau ntawm lub hauv paus mus rau sab nraud, suav nrog cov ntaub ntawv hauv zos thiab 5G-NR (5G Xov Tooj Cua Tshiab) xov tooj cua interfaces. Qhov no tsim kom muaj peev xwm rau kev tawm tsam rau cov peev txheej suav ntawm cov khoom siv hauv zos, uas tsis muaj kev nyab xeeb dua li cov nodes hauv nruab nrab ntawm lub hauv paus hauv network, ua rau tsis lees paub kev pabcuam. Qhov no tuaj yeem ua rau internet tsis ua haujlwm rau tag nrho cov koog tsev kawm ntawv, ua haujlwm tsis zoo ntawm IoT cov khoom siv (piv txwv li, hauv lub tsev ntse), thiab tsis muaj IMS kev pabcuam ceeb toom thaum muaj xwm txheej ceev.

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

Txawm li cas los xij, ETSI thiab 3GPP twb tau tshaj tawm ntau tshaj 10 tus qauv uas suav nrog ntau yam ntawm kev ruaj ntseg ntawm 5G network. Feem ntau ntawm cov txheej txheem piav qhia muaj yog tsom rau kev tiv thaiv kev tsis muaj zog (suav nrog cov uas tau piav qhia saum toj no). Ib qho ntawm cov qauv tseem ceeb yog TS 23.501 version 15.6.0, piav qhia txog cov qauv kev ruaj ntseg ntawm cov tes hauj lwm tiam 5.

5G qauv tsev

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication
Ua ntej, cia peb saib cov ntsiab cai tseem ceeb ntawm 5G network architecture, uas yuav ua rau peb nkag siab tag nrho lub ntsiab lus thiab lub luag haujlwm ntawm txhua software module thiab txhua qhov kev ruaj ntseg 5G.

Kev sib cais ntawm cov nodes hauv network ua cov ntsiab lus uas ua kom muaj kev ua haujlwm ntawm cov protocols tus neeg siv dav hlau (los ntawm lus Askiv UP - Tus Neeg Siv Dav Hlau) thiab cov ntsiab lus uas ua kom muaj kev ua haujlwm ntawm cov txheej txheem cov dav hlau tswj (los ntawm lus Askiv CP - Control Plane), uas ua rau muaj kev ywj pheej ntau ntxiv rau kev nthuav dav thiab kev xa tawm ntawm lub network, piv txwv li, kev tso chaw hauv nruab nrab lossis tsis muaj chaw nruab nrab ntawm cov khoom sib txawv ntawm cov nodes network yog ua tau.
Kev txhawb nqa mechanism kev faib tawm network, raws li cov kev pabcuam muab rau cov pab pawg neeg siv kawg tshwj xeeb.
Kev siv cov ntsiab lus hauv network hauv daim ntawv cov haujlwm ntawm lub network virtual.
Kev txhawb nqa rau kev nkag mus rau cov kev pabcuam hauv nruab nrab thiab hauv zos tib lub sijhawm, piv txwv li kev siv huab (los ntawm lus Askiv) cov ntsiab lus. huab xam xam) thiab ciam teb (los ntawm lus Askiv. ntug xam) kev xam lej.
Kev siv sib sau ua ke cov qauv vaj tse uas muab ntau hom kev nkag mus rau hauv network - 3GPP 5G Xov Tooj Cua Tshiab thiab tsis yog-3GPP (Wi-nkaus, thiab lwm yam) - nrog ib lub network core.
Kev txhawb nqa rau cov algorithms thiab cov txheej txheem kev lees paub sib xws tsis hais txog hom kev nkag mus rau hauv network.
Kev txhawb nqa rau cov haujlwm network tsis muaj xeev, qhov twg cov peev txheej suav tau sib cais los ntawm qhov chaw khaws cia cov peev txheej.
Kev txhawb nqa roaming nrog kev khiav tsheb khiav ob qho tib si los ntawm lub network hauv tsev (los ntawm lus Askiv home-routed roaming) thiab nrog rau "landing" hauv zos (los ntawm lus Askiv local breakout) hauv lub network qhua.
Kev sib cuam tshuam ntawm cov haujlwm hauv network tau sawv cev rau hauv ob txoj kev: kev pabcuam и kev sib txuas lus.

Lub tswv yim ntawm kev ruaj ntseg network tiam 5 suav nrog:

Kev lees paub tus neeg siv los ntawm sab network.
Kev lees paub lub network los ntawm sab neeg siv.
Kev sib tham txog cov yuam sij cryptographic ntawm lub network thiab cov khoom siv ntawm tus neeg siv.
Kev tswj hwm kev zais cia thiab kev ncaj ncees ntawm cov tsheb khiav signaling.
Kev tswj hwm kev zais cia thiab kev ncaj ncees ntawm cov neeg siv khoom.
Kev tiv thaiv tus neeg siv ID.
Kev ruaj ntseg ntawm cov interfaces sib txawv ntawm cov ntsiab lus hauv network raws li lub tswv yim ntawm lub network security domain.
Kev rho tawm ntawm ntau txheej ntawm lub tshuab kev faib tawm network thiab txhais nws cov theem kev ruaj ntseg rau txhua txheej.
Kev lees paub tus neeg siv thiab kev tiv thaiv tsheb khiav ntawm theem kawg ntawm kev pabcuam (IMS, IoT, thiab lwm yam).

5G core software modules thiab network kev ruaj ntseg nta

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication AMF (los ntawm Lus Askiv Access & Mobility Management Function) - muab:

Kev teeb tsa ntawm cov interfaces tswj dav hlau.
Kev teeb tsa ntawm kev sib pauv tsheb khiav RRC, kev zais cia thiab kev tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm nws cov ntaub ntawv.
Kev teeb tsa ntawm kev sib pauv tsheb khiav NAS, kev zais cia thiab kev tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm nws cov ntaub ntawv.
Tswj kev sau npe ntawm cov khoom siv hauv lub network thiab saib xyuas cov xwm txheej sau npe uas ua tau.
Tswj kev sib txuas ntawm cov khoom siv rau lub network thiab saib xyuas cov xwm txheej ua tau.
Tswj kev muaj cov khoom siv rau cov neeg siv hauv lub network hauv lub xeev CM-IDLE.
Tswj kev txav mus los ntawm cov khoom siv neeg siv hauv lub network hauv lub xeev CM-CONNECTED.
Kev xa cov lus luv luv ntawm cov khoom siv neeg siv thiab SMF.
Kev tswj cov kev pabcuam qhov chaw.
Xaiv ib txoj xov ID EPS los sib tham nrog EPS.

SMF (Kev Tswj Xyuas Kev Sib Tham) - muab:

Kev tswj hwm cov kev sib txuas lus, piv txwv li kev tsim, kev hloov kho thiab kev tso tawm cov kev sib tham, suav nrog kev saib xyuas ntawm qhov av ntawm lub network nkag mus thiab UPF.
Kev faib tawm thiab kev tswj hwm cov chaw nyob IP ntawm cov khoom siv neeg siv.
Xaiv lub rooj vag UPF los siv.
Kev teeb tsa kev sib cuam tshuam nrog PCF.
Kev Tswj Xyuas Cov Ntawv Thov Txoj Cai QoS.
Kev teeb tsa dynamic ntawm cov khoom siv siv DHCPv4 thiab DHCPv6 protocols.
Kev tswj hwm kev sau cov ntaub ntawv tariff thiab kev teeb tsa kev sib cuam tshuam nrog lub kaw lus them nqi.
Kev xa khoom tsis muaj teeb meem (los ntawm lus Askiv. SSC - Kev Sib Tham thiab Kev Pabcuam Txuas Ntxiv Mus).
Kev sib cuam tshuam nrog cov qhua network thaum roaming.

UPF (Kev Ua Haujlwm Dav Hlau Rau Tus Neeg Siv) — muab:

Kev sib cuam tshuam nrog cov tes hauj lwm xa cov ntaub ntawv sab nraud, suav nrog lub ntiaj teb Internet.
Kev xa cov pob ntawv rau cov neeg siv.
Cim cov pob khoom raws li cov cai QoS.
Kev kuaj mob ntawm cov pob khoom siv (piv txwv li kev kuaj pom daim ntawv thov raws li kos npe).
Muab cov ntawv qhia txog kev siv tsheb khiav.
UPF kuj tseem ua haujlwm ua lub hauv paus tseem ceeb los txhawb kev txav mus los hauv thiab ntawm ntau yam thev naus laus zis sib txawv.

UDM (Kev Tswj Xyuas Cov Ntaub Ntawv Ua Ib Ke) - muab:

Kev tswj cov ntaub ntawv profile ntawm tus neeg siv, suav nrog kev khaws cia thiab hloov kho cov npe ntawm cov kev pabcuam uas muaj rau cov neeg siv thiab cov kev teeb tsa uas sib raug rau lawv.
Kev tswj kav SUPI
Kev tsim cov ntaub ntawv pov thawj 3GPP AKA.
Kev tso cai nkag mus raws li cov ntaub ntawv profile (piv txwv li, kev txwv kev roaming).
Kev tswj hwm kev sau npe siv, piv txwv li khaws cia ntawm AMF pabcuam.
Kev txhawb nqa rau kev pabcuam thiab kev sib txuas lus tsis muaj teeb meem, piv txwv li khaws cia SMF uas tau muab rau kev sib txuas lus tam sim no.
Kev tswj hwm kev xa khoom SMS.
Muaj ntau hom UDMs sib txawv uas tuaj yeem pab ib tus neeg siv hla ntau yam kev lag luam sib txawv.

UDR (Lus Askiv: Unified Data Repository - ib qho chaw khaws cov ntaub ntawv sib koom ua ke) - muab kev khaws cia ntawm ntau yam ntaub ntawv neeg siv thiab, qhov tseem ceeb, yog lub hauv paus ntaub ntawv ntawm txhua tus neeg rau npe hauv network.

UDSF (Kev Ua Haujlwm Khaws Cov Ntaub Ntawv Tsis Muaj Qauv) ua kom ntseeg tau tias AMF modules khaws cov ntsiab lus tam sim no ntawm cov neeg siv sau npe. Cov ntaub ntawv no feem ntau tuaj yeem sawv cev ua cov ntaub ntawv ntawm cov qauv tsis tau txhais. Cov ntsiab lus ntawm cov neeg siv tuaj yeem siv los xyuas kom meej tias cov neeg siv khoom sib tham tsis muaj kev cuam tshuam thiab tsis muaj kev cuam tshuam ob qho tib si thaum lub sijhawm npaj tseg ntawm ib qho AMF thiab thaum muaj xwm txheej ceev. Hauv ob qho tib si, AMF thaub qab yuav "khaws" cov kev pabcuam siv cov ntsiab lus khaws cia rau hauv USDF.

Kev sib koom ua ke ntawm UDR thiab UDSF rau ntawm ib lub platform yog ib qho kev siv ntawm cov haujlwm network no.

PCF Lub Chaw Tswj Xyuas Txoj Cai (PCF) tsim thiab muab cov cai kev pabcuam rau cov neeg siv, suav nrog cov kev teeb tsa QoS thiab cov cai tswjfwm tus nqi. Piv txwv li, cov channel virtual nrog cov yam ntxwv sib txawv tuaj yeem tsim tau dynamically los xa cov hom tsheb tshwj xeeb. Qhov no tuaj yeem xav txog cov kev xav tau kev pabcuam uas tus neeg siv khoom xav tau, kev sib tsoo ntawm lub network, qhov ntim tsheb, thiab lwm yam.

NEF (Lus Askiv Network Exposure Function - network exposure function) - muab:

Kev npaj kev sib cuam tshuam ruaj ntseg ntawm cov platforms sab nraud thiab cov ntawv thov thiab lub network core.
Tswj cov kev cai QoS thiab cov cai tswj tus nqi rau cov neeg siv tshwj xeeb.

SEAF (Lus Askiv: Kev Ruaj Ntseg Anchor Function - kev ruaj ntseg anchor function) - ua ke nrog AUSF, nws ua kom ntseeg tau tias cov neeg siv tau lees paub thaum lawv sau npe rau hauv lub network nrog txhua yam thev naus laus zis nkag mus.

AUSF (Lus Askiv: Kev Ua Haujlwm ntawm Lub Tshuab Pabcuam Kev Pom Zoo - kev ua haujlwm ntawm lub tshuab pabcuam kev pom zoo) - ua lub luag haujlwm ntawm lub tshuab pabcuam kev pom zoo, txais thiab ua cov kev thov los ntawm SEAF thiab xa lawv mus rau ARPF.

ARPF (Lus Askiv: Kev Txheeb Xyuas Cov Ntawv Pov Thawj thiab Kev Ua Haujlwm - lub luag haujlwm ntawm kev khaws cia thiab ua cov ntaub ntawv pov thawj) - muab kev khaws cia ntawm cov yuam sij zais cia tus kheej (KI) thiab cov kev teeb tsa ntawm cov algorithms cryptographic, nrog rau kev tsim cov vectors txheeb xyuas raws li 5G-AKA algorithms lossis EAP-AKA. Nws nyob hauv lub chaw khaws ntaub ntawv ntawm tus neeg ua haujlwm hauv tsev, tiv thaiv los ntawm kev cuam tshuam sab nraud, thiab feem ntau yog koom ua ke nrog UDM.

SCMF (Lus Askiv: Kev Tswj Xyuas Kev Ruaj Ntseg - kev tswj hwm kev ua haujlwm cov ntsiab lus kev ruaj ntseg) — muab kev tswj hwm lub neej ntawm 5G kev ruaj ntseg.

SPCF (Kev Tswj Xyuas Txoj Cai Kev Ruaj Ntseg) — xyuas kom meej tias muaj kev sib koom tes thiab kev siv cov cai kev ruaj ntseg rau cov neeg siv tshwj xeeb. Qhov no suav nrog cov peev xwm ntawm lub network, cov peev xwm ntawm cov khoom siv rau tus neeg siv, thiab cov kev xav tau tshwj xeeb (piv txwv li, cov qib kev tiv thaiv uas muab los ntawm kev pabcuam sib txuas lus tseem ceeb thiab kev pabcuam internet broadband wireless yuav txawv). Kev siv txoj cai kev ruaj ntseg suav nrog: kev xaiv AUSF, kev xaiv algorithm kev lees paub, kev xaiv cov ntaub ntawv encryption thiab kev tswj hwm kev ncaj ncees, thiab kev txiav txim siab qhov ntev ntawm tus yuam sij thiab lub neej voj voog.

SIDF (Lus Askiv Subscription Identifier De-concealing Function - lub luag haujlwm ntawm kev rho tawm tus neeg siv identifier) - muab kev rho tawm ntawm tus neeg sau npe tus identifier ruaj khov (Lus Askiv SUPI) los ntawm tus identifier zais (Lus Askiv SUCI), tau txais ua ib feem ntawm "Auth Info Req" kev thov txheej txheem lees paub.

Cov kev cai ruaj ntseg yooj yim rau 5G kev sib txuas lus tes hauj lwm

Nyeem ntxivKev lees paub tus neeg sivLub network uas muab kev pabcuam 5G yuav tsum tau lees paub tus neeg siv SUPI hauv cov txheej txheem 5G AKA uas yog tus neeg siv mus rau network.

Kev Pabcuam Kev Txheeb Xyuas NetworkTus neeg siv yuav tsum tau lees paub tus kheej ntawm lub network 5G uas ua haujlwm, nrog rau kev lees paub ua tiav los ntawm kev siv cov yuam sij tau txais los ntawm cov txheej txheem 5G AKA.

Kev tso cai los ntawm tus neeg siv: Lub network uas muab kev pabcuam yuav tsum tso cai rau tus neeg siv siv cov ntaub ntawv tus neeg siv uas tau txais los ntawm lub network ntawm tus neeg teb xov tooj hauv tsev.

Kev tso cai ntawm lub network pabcuam los ntawm lub network ntawm tus neeg teb xov tooj hauv tsevTus neeg siv yuav tsum tau txais kev lees paub tias lawv txuas nrog lub network kev pabcuam uas tau tso cai los ntawm lub network ntawm tus neeg teb xov tooj hauv tsev los muab kev pabcuam. Kev tso cai yog qhov tseeb hauv qhov kev nkag siab tias nws tau ua kom tiav los ntawm kev ua tiav ntawm cov txheej txheem 5G AKA.

Kev tso cai ntawm kev nkag mus rau hauv network los ntawm lub network ntawm tus neeg teb xov tooj hauv tsevTus neeg siv yuav tsum tau txais kev lees paub tias lawv txuas nrog lub network nkag uas tau tso cai los ntawm lub network ntawm tus neeg teb xov tooj hauv tsev los muab cov kev pabcuam. Kev tso cai yog qhov tseeb tias nws tau ua kom ntseeg tau los ntawm kev tsim kom muaj kev ruaj ntseg rau lub network nkag. Hom kev tso cai no yuav tsum tau siv rau txhua hom network nkag.

Cov kev pabcuam thaum muaj xwm txheej ceev uas tsis tau lees paubYuav kom ua raws li cov cai hauv qee thaj tsam, 5G tes hauj lwm yuav tsum muab kev nkag mus rau cov kev pabcuam thaum muaj xwm txheej ceev uas tsis tau lees paub.

Lub network core thiab radio access networkLub 5G core network thiab 5G radio access network yuav tsum txhawb nqa kev siv cov encryption thiab integrity algorithms nrog qhov ntev ntawm 128 bits kom ntseeg tau tias muaj kev ruaj ntseg. AS и NASCov interfaces network yuav tsum txhawb nqa 256-bit encryption keys.

Cov kev cai nyab xeeb yooj yim rau cov khoom siv siv

Nyeem ntxiv

Cov khoom siv rau tus neeg siv yuav tsum txhawb nqa kev siv encryption, kev tiv thaiv kev ncaj ncees, thiab kev tiv thaiv kev tawm tsam rov ua dua ntawm cov ntaub ntawv neeg siv uas xa mus ntawm nws thiab lub network nkag mus rau xov tooj cua.
Cov khoom siv ntawm tus neeg siv yuav tsum qhib cov txheej txheem encryption thiab kev tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm cov ntaub ntawv thaum tau txais cov lus qhia los ntawm lub network nkag mus rau xov tooj cua.
Cov khoom siv rau tus neeg siv yuav tsum txhawb nqa kev encryption, kev tiv thaiv kev ncaj ncees thiab kev tiv thaiv tawm tsam kev tawm tsam rov ua dua ntawm RRC thiab NAS signaling traffic.
Cov khoom siv rau tus neeg siv yuav tsum txhawb nqa cov algorithms cryptographic hauv qab no: NEA0, NIA0, 128-NEA1, 128-NIA1, 128-NEA2, 128-NIA2
Cov khoom siv rau cov neeg siv tuaj yeem txhawb nqa cov algorithms cryptographic hauv qab no: 128-NEA3, 128-NIA3.
Cov khoom siv rau tus neeg siv yuav tsum txhawb nqa cov algorithms cryptographic hauv qab no: 128-EEA1, 128-EEA2, 128-EIA1, 128-EIA2 yog tias nws txhawb nqa kev sib txuas rau E-UTRA xov tooj cua nkag mus rau hauv network.
Kev tiv thaiv kev ceev ntiag tug ntawm cov ntaub ntawv neeg siv xa mus los ntawm cov khoom siv neeg siv thiab lub network nkag mus rau xov tooj cua yog xaiv tau, tab sis yuav tsum tau ua kom ntseeg tau hauv txhua kis uas tso cai los ntawm cov cai lij choj.
Kev tiv thaiv kev ceev ntiag tug ntawm RRC thiab NAS signaling traffic yog xaiv tau.
Tus neeg siv tus yuam sij tas mus li yuav tsum tau tiv thaiv thiab khaws cia rau hauv cov khoom siv uas tau tiv thaiv zoo.
Tus neeg rau npe tus cim qhia kev rau npe tas mus li yuav tsum tsis txhob xa mus rau hauv cov ntawv nyeem meej meej hla lub network nkag mus rau xov tooj cua tsuas yog cov ntaub ntawv tsim nyog rau kev xa mus kom raug (piv txwv li MCC и MNC).
Tus neeg teb xov tooj hauv tsev tus yuam sij rau pej xeem hauv network, tus yuam sij tus cim, tus cim kev ruaj ntseg, thiab tus cim kev taw qhia yuav tsum tau khaws cia rau hauv USIM.

Txhua tus algorithm encryption tau muab tus lej binary:

"0000": NEA0 - Cov txheej txheem ciphering tsis muaj nuj nqi
"0001": 128-NEA1 - 128-ntsis daus Cov txheej txheem raws li 3G
"0010" 128-NEA2 — 128-ntsis AES raws li algorithm
"0011" 128-NEA3 — 128-ntsis ZUC raws li algorithm.

Kev siv 128-NEA1 thiab 128-NEA2 los encrypt cov ntaub ntawv Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

P.S. Daim duab kos yog qiv los ntawm TS 133.501

Kev tsim cov qauv los ntawm cov algorithms 128-NIA1 thiab 128-NIA2 kom ntseeg tau tias muaj kev ncaj ncees Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

P.S. Daim duab kos yog qiv los ntawm TS 133.501

Cov Kev Cai Tseem Ceeb rau Kev Ruaj Ntseg rau 5G Network Functions

Nyeem ntxiv

AMF yuav tsum txhawb nqa kev lees paub thawj zaug siv SUCI.
SEAF yuav tsum txhawb nqa kev lees paub thawj zaug siv SUCI.
UDM thiab ARPF yuav tsum khaws tus yuam sij ntawm tus neeg siv mus tas li thiab xyuas kom meej tias nws tiv thaiv tau tub sab.
AUSF yuav tsum muab SUPI rau lub network pabcuam hauv zos tsuas yog tias qhov kev lees paub thawj zaug siv SUCI ua tiav.
NEF yuav tsum tsis txhob xa cov ntaub ntawv tseem ceeb ntawm lub network mus rau sab nraud ntawm tus neeg teb xov tooj lub luag haujlwm kev ruaj ntseg.

Cov txheej txheem kev nyab xeeb yooj yim

Cov chaw ntseeg siab

Hauv 5G tes hauj lwm, kev ntseeg siab rau cov ntsiab lus ntawm tes hauj lwm yuav txo qis thaum lawv txav mus deb ntawm lub hauv paus ntawm tes hauj lwm. Lub tswv yim no cuam tshuam rau cov kev daws teeb meem uas tau siv hauv 5G kev ruaj ntseg architecture. Yog li, peb tuaj yeem tham txog tus qauv kev ntseeg siab ntawm tes hauj lwm 5G uas txhais cov cwj pwm ntawm cov txheej txheem kev ruaj ntseg ntawm tes hauj lwm.

Ntawm sab neeg siv, qhov chaw ntseeg siab yog tsim los ntawm UICC thiab USIM.

Nyob rau sab network, lub trust domain muaj cov qauv nyuaj dua.

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication Lub network nkag mus rau xov tooj cua tau muab faib ua ob ntu - DU (los ntawm lus Askiv Distributed Units - cov chav faib tawm ntawm lub network) thiab CU (los ntawm cov chav nruab nrab Askiv - cov chav nruab nrab ntawm lub network). Ua ke lawv tsim gNB — lub xov tooj cua interface ntawm 5G network base station. DUs tsis muaj kev nkag mus ncaj qha rau cov ntaub ntawv neeg siv, vim lawv tuaj yeem xa mus rau hauv cov ntu kev tsim kho vaj tse tsis muaj kev tiv thaiv. CUs, ntawm qhov tod tes, yuav tsum tau xa mus rau hauv cov ntu network tiv thaiv, vim lawv yog lub luag haujlwm rau kev xaus tsheb rau AS kev ruaj ntseg mechanisms. Lub network core nyob AMF, xaus kev khiav tsheb ntawm NAS kev ruaj ntseg mechanisms. Cov lus qhia tam sim no 3GPP 5G Theem 1 piav qhia txog kev sib xyaw ua ke AMF nrog kev nyab xeeb ua haujlwm SEAF, muaj tus yuam sij hauv paus (tseem hu ua "anchor key") ntawm lub network uas tau mus xyuas (serving). AUSF Lub luag haujlwm yog khaws cia tus yuam sij tau txais tom qab kev lees paub tiav. Nws yog qhov tsim nyog rau kev siv dua thaum tus neeg siv txuas nrog ntau lub network nkag mus rau xov tooj cua tib lub sijhawm. ARPF khaws cov ntaub ntawv pov thawj ntawm tus neeg siv thiab zoo ib yam li USIM rau cov neeg rau npe. UDR и UDM khaws cov ntaub ntawv neeg siv uas siv los txiav txim siab txog kev tsim cov ntaub ntawv pov thawj, cov cim neeg siv, xyuas kom meej tias kev sib tham txuas ntxiv mus, thiab lwm yam.

Cov txheej txheem tseem ceeb thiab cov phiaj xwm faib khoom

Hauv 5G tes hauj lwm, tsis zoo li 4G-LTE tes hauj lwm, cov txheej txheem kev lees paub muaj ob qho: kev lees paub thawj zaug thiab kev lees paub thib ob. Kev lees paub thawj zaug yog qhov yuav tsum tau ua rau txhua lub cuab yeej siv uas txuas rau lub network. Kev lees paub thib ob tuaj yeem ua tiav thaum thov los ntawm cov tes hauj lwm sab nraud yog tias tus neeg siv khoom txuas rau lawv.

Tom qab ua tiav qhov kev lees paub thawj zaug thiab tsim cov yuam sij sib koom K ntawm tus neeg siv thiab lub network, KSEAF, tus yuam sij tshwj xeeb ntawm lub network pabcuam, tau los ntawm K. Tus yuam sij no tom qab ntawd siv los tsim cov yuam sij uas ua kom muaj kev ceev ntiag tug thiab kev ncaj ncees ntawm RRC thiab NAS signaling traffic.

Daim duab nrog cov lus piav qhia Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication
Cov Npe:
CK (Lus Askiv: Tus yuam sij cipher)
IK (Lus Askiv: Tus yuam sij kev ncaj ncees) yog tus yuam sij siv rau hauv cov txheej txheem tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm cov ntaub ntawv.
CK' (Lus Askiv: Cipher Key) yog lwm tus yuam sij cryptographic uas tsim los ntawm CK rau lub tshuab EAP-AKA.
Kuv (Lus Askiv Tus yuam sij kev ncaj ncees) yog lwm tus yuam sij siv rau hauv cov txheej txheem tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm cov ntaub ntawv rau EAP-AKA.
KAUSF — yog tsim los ntawm ARPF function thiab cov khoom siv ntawm tus neeg siv los ntawm CK и IK thaum lub sijhawm 5G AKA thiab EAP-AKA.
KSEAF - tus yuam sij thauj tog rau nkoj tau los ntawm AUSF kev ua haujlwm los ntawm tus yuam sij KAMFAUSF.
KAMF - tus yuam sij tau txais los ntawm SEAF function los ntawm tus yuam sij KSEAF.
KNASint, KNASenc - cov yuam sij tau txais los ntawm AMF kev ua haujlwm los ntawm tus yuam sij KAMF los tiv thaiv NAS signaling traffic.
KRRCint, KRRCenc - cov yuam sij tau txais los ntawm AMF kev ua haujlwm los ntawm tus yuam sij KAMF los tiv thaiv RRC signaling traffic.
KUPint, KUPenc - cov yuam sij tau txais los ntawm AMF kev ua haujlwm los ntawm tus yuam sij KAMF los tiv thaiv AS signaling traffic.
NH - tus yuam sij nruab nrab tau los ntawm AMF function los ntawm tus yuam sij KAMF kom ntseeg tau tias cov ntaub ntawv muaj kev ruaj ntseg thaum lub sijhawm xa khoom.
KgNB - tus yuam sij tau txais los ntawm AMF kev ua haujlwm los ntawm tus yuam sij KAMF kom ntseeg tau tias muaj kev nyab xeeb ntawm cov txheej txheem txav mus los.

Cov phiaj xwm rau kev tsim SUCI los ntawm SUPI thiab vice versa

Cov txheej txheem rau kev tau txais SUPI thiab SUCI

Kev tsim SUCI los ntawm SUPI thiab SUPI los ntawm SUCI:
Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

Kev Txhaum Cai

Kev lees paub thawj zaug

Hauv 5G tes hauj lwm, EAP-AKA thiab 5G AKA yog cov txheej txheem lees paub thawj zaug. Cia peb faib cov txheej txheem lees paub thawj zaug ua ob theem: thawj zaug yog lub luag haujlwm rau kev pib lees paub thiab xaiv txoj kev lees paub, thiab qhov thib ob yog lub luag haujlwm rau kev lees paub sib koom ntawm tus neeg siv thiab lub network.

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

Kev pib

Tus neeg siv xa daim ntawv thov sau npe rau SEAF, uas muaj tus neeg siv lub npe zais cia SUCI.

SEAF xa ib tsab ntawv thov kev lees paub (Nausf_UEAuthentication_Authenticate Request) mus rau AUSF, uas muaj SNN (Serving Network Name) thiab SUPI lossis SUCI.

AUSF xyuas seb SEAF uas thov kev lees paub puas tau tso cai siv SNN uas tau muab. Yog tias lub network uas pabcuam tsis tau tso cai siv SNN uas tau muab, AUSF teb nrog cov lus qhia yuam kev tso cai, "Serving network not authorized" (Nausf_UEAuthentication_Authenticate Response).

Daim ntawv thov kom tau txais cov ntaub ntawv pov thawj los ntawm AUSF mus rau UDM, ARPF lossis SIDF yog ua los ntawm SUPI lossis SUCI thiab SNN.

Raws li SUPI lossis SUCI thiab cov ntaub ntawv ntawm tus neeg siv, UDM/ARPF xaiv txoj kev lees paub uas yuav siv tom ntej thiab muab cov ntaub ntawv pov thawj ntawm tus neeg siv.

Kev lees paub sib koom ua ke

Thaum siv ib txoj kev lees paub, cov haujlwm ntawm UDM/ARPF network yuav tsum tsim ib qho authentication vector (AV).

EAP-AKA: UDM/ARPF ua ntej tsim ib qho vector authentication nrog lub bit sib cais AMF = 1, tom qab ntawd tsim CK' и Kuv los ntawm CK, IK thiab SNN thiab tsim ib qho vector authentication tshiab AV (RAND, AUTN, XRES*, CK', Kuv), uas raug xa mus rau AUSF nrog cov lus qhia kom siv nws tsuas yog rau EAP-AKA.

5G AKA: UDM/ARPF Tau Txais Tus Yuam Sij KAUSF los ntawm CK, IK thiab SNN, tom qab ntawd nws tsim 5G HE AV (5G Tsev Ib Puag Ncig Kev Pom Zoo Vector). 5G HE AV authentication vector (RAND, AUTN, XRES, KAUSF) raug xa mus rau AUSF nrog cov lus qhia kom siv nws tsuas yog rau 5G AKA.

Tom qab qhov AUSF no tau txais tus yuam sij anchor KSEAF los ntawm tus yuam sij KAUSF thiab xa ib qho kev thov "Challenge" mus rau SEAF hauv cov lus "Nausf_UEAuthentication_Authenticate Response", uas kuj muaj RAND, AUTN, thiab RES*. RAND thiab AUTN ces raug xa mus rau cov khoom siv ntawm tus neeg siv siv cov lus ceeb toom NAS ruaj ntseg. Tus neeg siv USIM xam RES* los ntawm RAND thiab AUTN tau txais thiab xa mus rau SEAF. SEAF xa cov nqi no mus rau AUSF rau kev txheeb xyuas.

AUSF muab XRES* khaws cia rau hauv piv rau RES* uas tau txais los ntawm tus neeg siv. Yog tias muaj qhov sib phim, AUSF thiab UDM hauv lub network hauv tsev ntawm tus neeg teb xov tooj yuav raug ceeb toom txog kev lees paub tiav, thiab tus neeg siv thiab SEAF tsim tus yuam sij ywj pheej. KAMF los ntawm KSEAF thiab SUPI rau kev sib txuas lus ntxiv.

Kev lees paub thib ob

Tus qauv 5G txhawb nqa kev xaiv pov thawj thib ob raws li EAP-AKA ntawm cov khoom siv neeg siv thiab lub network ntaub ntawv sab nraud. Hauv qhov no, SMF ua haujlwm ua tus neeg lees paub EAP thiab vam khom kev ua haujlwm ntawm AAA- ib lub network server sab nraud uas lees paub thiab tso cai rau tus neeg siv.

Taw qhia rau 5G Security Architecture: NFV, Keys thiab 2 Authentication

Yuav tsum muaj kev lees paub thawj zaug ntawm tus neeg siv ntawm lub network hauv tsev thiab cov ntsiab lus kev ruaj ntseg NAS sib xws tau tsim nrog AMF.
Tus neeg siv xa ib daim ntawv thov rau AMF los tsim kom muaj kev sib tham.
AMF xa ib daim ntawv thov kom tsim kev sib tham rau SMF qhia meej txog tus neeg siv SUPI.
SMF txheeb xyuas cov ntaub ntawv pov thawj ntawm tus neeg siv hauv UDM siv SUPI uas tau muab.
SMF xa lus teb rau qhov kev thov los ntawm AMF.
Lub SMF pib cov txheej txheem kev lees paub EAP kom tau txais kev tso cai los tsim kom muaj kev sib tham los ntawm lub network sab nraud lub AAA server. Yuav ua li no, SMF thiab tus neeg siv sib pauv cov lus los pib cov txheej txheem.
Tus neeg siv thiab lub network sab nraud lub AAA server ces sib pauv cov lus los txheeb xyuas thiab tso cai rau tus neeg siv. Tus neeg siv ces xa cov lus mus rau SMF, uas ua rau sib pauv cov lus nrog lub network sab nraud ntawm UPF.

xaus

Txawm hais tias 5G kev ruaj ntseg architecture yog raws li kev siv cov thev naus laus zis uas twb muaj lawm, nws nthuav tawm cov teeb meem tshiab kiag li. Cov naj npawb loj ntawm IoT cov khoom siv, cov ciam teb network nthuav dav, thiab cov ntsiab lus ntawm decentralized architecture tsuas yog qee qhov tseem ceeb ntawm tus qauv 5G, muab kev ywj pheej rau kev xav ntawm cov neeg ua txhaum cai cyber.

Tus qauv tseem ceeb rau 5G kev ruaj ntseg architecture yog TS 23.501 version 15.6.0 — muaj cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm cov txheej txheem thiab cov txheej txheem kev ruaj ntseg. Tshwj xeeb, nws piav qhia txog lub luag haujlwm ntawm txhua VNF hauv kev ua kom muaj kev tiv thaiv cov ntaub ntawv neeg siv thiab cov nodes network, tsim cov yuam sij cryptographic, thiab siv cov txheej txheem kev lees paub. Txawm li cas los xij, txawm tias tus qauv no tsis ua tiav los daws cov teeb meem kev ruaj ntseg uas cov neeg teb xov tooj sib txuas lus ntsib ntau zuj zus thaum cov tes hauj lwm tiam tom ntej tsim thiab ua haujlwm.

Hauv qhov no, kuv xav ntseeg tias qhov nyuaj ntawm kev ua haujlwm thiab kev tiv thaiv cov tes hauj lwm tiam 5 yuav tsis cuam tshuam rau cov neeg siv ib txwm, uas tau cog lus tias yuav muaj kev sib kis ceev thiab lub sijhawm teb zoo li tus tub ntawm tus phooj ywg thiab xav sim txhua yam peev xwm tshaj tawm ntawm cov tes hauj lwm tiam tom ntej.