7、5G AKA协议中GUTI身份验证的安全增强与RIG攻击防护

5G AKA协议中GUTI身份验证的安全增强与RIG攻击防护

1. 5G AKA增强协议探讨

在5G及未来网络的AKA协议形式验证中，GUTI（通用临时移动用户标识）的情况必须被考虑。此前有5G AKA’协议，它能抵抗可链接性攻击。而在进一步的增强方面，有几篇相关工作值得探讨。

一些研究对5G AKA进行了形式验证，指出了其存在的安全问题，如缺乏会话密钥确认、完美前向保密性等。不同的工作针对这些问题提出了相应的改进协议：
- 文献[15] ：UE（用户设备）生成随机比特串RU，然后使用HN（归属网络）的公钥pkH对RU、SUPI（订阅永久标识符）和IDSN（标识序列号）进行加密，加密消息通过SN（服务网络）发送给HN。
- 文献[5,16] ：除了类似文献[15]的操作外，SN还会生成一个随机数RS发送给UE，然后RS、RU、SUPI和IDSN一起用pkH加密后发送给HN。

然而，这些协议在GUTI场景下存在问题。因为SN没有HN的私钥skH，如果用GUTI替代SUPI进行加密，SN需要向HN咨询解密，这就违背了GUTI保护用户身份隐私、无需打扰HN的初衷。而且，如果SN决定对GUTI进行认证，就会面临RIG攻击。

为了将文献[15]的协议扩展到GUTI场景，提出了一种修改方案：将GUTI以明文形式发送，而随机RU和IDSN仍用HN的公钥加密发送。如果SN不认证UE，就忽略加密消息；如果要认证，SN会从GUTI解析出永久身份，连同加密的RU和IDSN一起发送给HN。

对于文献[5,16]的协议，上述修改方案并不适用。因为这两个协议开始时UE要接收