《5G网络架构与安全》课件.pptVIP

*************************************第五部分：5G安全技术加密与认证使用高强度密码算法保护通信数据安全身份保护保护用户永久标识，防止隐私泄露资源隔离确保不同用户和服务间的资源安全隔离安全检测监控并识别网络中的异常行为和安全威胁5G安全技术是实现5G安全架构和安全框架的具体手段，是抵御各类安全威胁的技术基础。本部分将详细介绍5G中采用的各项安全技术，包括空口安全、用户身份保护、认证机制、网络切片安全、边缘计算安全等多个方面。与前代移动通信技术相比，5G引入了多项创新安全技术，如SUPI加密保护、增强型完整性算法、SEPP跨域安全、OAuth2.0基础的服务认证等。这些技术共同构成了5G安全的技术体系，为5G网络提供全方位的安全防护。空口安全加密保护采用NEA0/1/2/3算法族对RRC信令进行加密保护对用户平面数据进行加密支持高吞吐量场景下的高效加密完整性保护采用NIA0/1/2/3算法族对RRC信令强制实施完整性保护扩展用户平面数据完整性保护防止数据篡改和重放攻击增强特性上行早期数据安全机制弱覆盖场景安全优化高移动场景下的安全性能保障安全算法灵活协商和选择5G空口安全是保障无线通信安全的第一道防线，通过加密和完整性保护机制，防止空口数据被窃听和篡改。与4G相比，5G空口安全的一个重要增强是扩展了用户平面数据的完整性保护范围，提高了抵御假基站和中间人攻击的能力。在算法方面，5G继续支持4G中使用的EEA/EIA算法族，并增加了新的NEA/NIA算法，以适应更高的数据吞吐量和更低的处理延迟要求。同时，5G还优化了密钥更新和同步机制，减少了因同步失败导致的服务中断风险。增强的用户身份保护传统问题4G网络中，用户永久标识IMSI在空口明文传输，存在被窃听和用户跟踪风险5G解决方案引入SUPI加密技术，用户永久标识SUPI加密后生成临时标识SUCI在空口传输保护机制基于ECIES(椭圆曲线集成加密方案)，使用网络公钥加密SUPI，确保只有合法网络持有私钥才能解密保护效果有效防止空口窃听导致的身份泄露，降低用户隐私数据被非法收集和分析的风险5G中的SUPI加密保护是对用户隐私保护的重大增强，解决了长期以来移动通信网络中存在的用户身份暴露问题。该机制通过公钥加密技术，确保用户永久标识只有在到达合法网络后才能被解密，从而防止空口窃听设备捕获用户真实身份。除了基本的SUPI加密外，5G还支持多种身份标识符和保护机制，如基于GUTI的临时标识分配、5G-S-TMSI的优化设计等，共同构成了多层次的用户身份保护体系。这些机制有效降低了用户被跟踪和身份数据被滥用的风险。灵活的认证机制5G-AKA认证5G-AKA(认证与密钥协议)是5G系统的主要认证机制，是对4GEPS-AKA的增强版本。它保持了挑战-响应式认证的基本流程，同时增加了多项安全增强特性。主要改进包括：增加了服务网络对归属网络的认证确认，防止伪基站攻击；加强了密钥绑定机制，确必威体育官网网址钥与当前会话的强关联；优化了重认证流程，提高了认证效率；增强了抗重放攻击能力，提高了安全性。EAP-AKA认证EAP-AKA是5G支持的另一种认证方式，基于可扩展认证协议(EAP)框架。它主要用于非3GPP接入场景，如Wi-Fi接入，也可用于特定的3GPP接入场景。EAP-AKA提供了更高的灵活性，支持多种证书类型和认证方法。它采用的密钥派生函数更加安全，增强了对加密套件协商的支持，并优化了性能。5G系统通过统一认证框架，实现了对5G-AKA和EAP-AKA的统一管理和互操作。5G认证机制的灵活性，使运营商能够根据不同用户类型、接入方式和安全需求，选择合适的认证方法，提供差异化的安全服务。例如，对于高安全需求的企业用户，可以选择更强的认证方法；对于物联网设备，可以选择轻量级认证方式，兼顾安全性和效率。网络切片安全隔离接入控制严格控制终端设备对特定切片的接入权限，确保只有授权用户才能使用相应切片资源资源隔离通过虚拟化技术实现计算、存储和网络资源的硬隔离或软隔离，防止切片间资源干扰流量隔离确保不同切片的数据流量在传输路径上相互分离，防止流量窃听和分析管理隔离为不同切片提供独立的管理接口和权限控制，避免管理操作的越界影响网络切片安全隔离是保障5G网络切片服务质量和安全性的关键技术。有效的切片安全隔离能够防止一个切片中的安全问题蔓延到其他切片，保障关键业务的持续可用性。例如，即使消费级切片遭受DDoS攻击，也不会影响工业控制切片的正常运行。实现切片安全隔离需要多层次技术协同，包括SDN控制器的安全