6、5G网络身份认证、攻击与隐私保护解析

5G网络身份认证、攻击与隐私保护解析

1. 5G移动网络架构概述

5G移动网络架构主要由三个主要实体构成：
- 用户设备（UE） ：包含移动设备（ME）和通用用户识别模块（USIM），可分别类比为手机和SIM卡。
- 归属网络（HN） ：核心网络，负责用户的所有管理任务，在本文中主要负责认证和密钥协商，其身份标识为IDH。
- 服务网络（SN） ：用户连接的网络，负责在UE和HN之间转发消息，身份标识为IDS。

UE和SN之间的通信可以由UE发起（如拨出电话），也可以由SN发起（如来电）。在这两种情况下，UE都需要向SN发送其身份信息。在5G网络中，HN为每个UE分配一个唯一的标识符，即订阅永久标识符（SUPI）。但明文发送SUPI存在严重的隐私风险，因此3GPP TS 33.501规范引入了使用公钥加密SUPI的方法，即椭圆曲线集成加密方案（ECIES）算法，加密后的结果为订阅隐藏标识符（SUCI）。SUPI的加密在UE端使用HN的公钥（pkH）进行，解密则在HN端使用其私钥（skH）完成。

当SN接收到SUCI后，会将其转发给HN。HN随后根据新生成的随机比特串RANDH和用户存储的凭证为UE生成认证挑战。UE和HN共享一个长期密钥K和一个动态序列号SQN，K存储在USIM的抗篡改部分，SQN用于检查同步和检测重放攻击。

符号	含义
HN