Зыкова ПЗ v1. Исследование мер противодействия атакам на сети 5g пояснительная записка тпжа. 100502. 008 Пз выпускная квалификационная работа

• Название: Исследование мер противодействия атакам на сети 5g пояснительная записка тпжа. 100502. 008 Пз выпускная квалификационная работа
• Дата: 01.02.2023
• Размер: 1.67 Mb.
• Имя файла: Зыкова ПЗ v1.docx
• Тип: Исследование; #916374
• страница: 3 из 15

Архитектура сети 5G

В архитектуре 5G взаимодействие между сетевыми функциями представлено двумя способами:

• 
  сервис-ориентированное, когда одни сетевые функции (например, AMF) позволяют другим авторизованным сетевым функциям получать доступ к их сервисам;
  
• 
  интерфейсное, которое показывает какое взаимодействие существует между сервисами сетевых функций, описанных как взаимодействие точка-точка (например, интерфейс N11) между любыми двумя сетевыми функциями (например, AMF и SMF).
  

Сетевые функции на плоскости управления 5G должны использовать только сервис-ориентированные интерфейсы для их взаимодействия.

На рисунке 1.1 изображена архитектура сети 5G с указанием сетевых интерфейсов.


Рисунок 1.1 – Архитектура сети 5G с указанием сетевых интерфейсов
Сеть 5G включает в себя следующие основные программные модули и сетевые функции (NF) [5]:

• 
  функция управления доступом и мобильностью (AMF - Access and Mobility Management Function);
  
• 
  функция управления сессиями (SMF – Session Management Function);
  
• 
  функция передачи данных пользователей (UPF – User Plane Function);
  
• 
  модуль управления данными пользователей (UDM – Unified Data Management);
  
• 
  унифицированная база данных (UDR – Unified Data Repository);
  
• 
  система хранения неструктурированных данных (UDSF – Unstructured Data Storage Function);
  
• 
  функция выбора сетевого слоя (NSSF – Network Slice Selection Function);
  
• 
  функция управления политиками (PCF – Policy Control Function);
  
• 
  функция обеспечения взаимодействия с внешними приложениями (NEF – Network Exposure Function);
  
• 
  хранилище сетевых функций (NRF – NF Repository Function);
  
• 
  прикладная функция (AF – Application Function);
  
• 
  функция поддержки обмена короткими текстовыми сообщениями посредством протокола NAS (SMSF – SMS Function);
  
• 
  функция взаимодействия с не-3GPP сетью доступа (N3IWF – Non-3GPP InterWorking Function).
  

Концепция безопасности мобильных сетей связи пятого поколения (далее 5G) основывается на переиспользовании соответствующих технологий, принятых в стандарте 4G-LTE. На рисунке 1.2 приведена общая архитектура построения ядра сети 5G.


Рисунок 1.2 – Архитектура построения опорной сети 5G
Темным цветом на ней выделены функциональные объекты, реализующие механизмы обеспечения безопасности [3]:

1. 
   Security Anchor Function (SEAF) – якорная функция безопасности.
   
2. 
   Authentication Server Function (AUSF) – функция сервера аутентификации
   
3. 
   Authentication Credential Repository and Processing Function (ARPF) – функция репозитория и обработки учетных данных аутентификации.
   
4. 
   Security Context Management Function (SCMF) – функция управления контекстом безопасности.
   
5. 
   Security Policy Control Function (SPCF) – функция управления политикой безопасности.
   
6. 
   Subscription Identifier De-concealing Function (SIDF) – функция извлечения идентификатора пользователя.
   

На первой фазе предполагается совмещение функций SEAF, SCMF и SPCF с модулем управления доступом и мобильностью (AMF) и функций ARPF и SIDF с унифицированной базой данных (UDM).

Описание функций [3]:

• 
  якорная функция безопасности (SEAF) взаимодействии с AUSF обеспечивает аутентификацию пользовательского терминала (UE) при его регистрации в сети (attach) для любой технологии доступа. Отмечу, что в 4G-LTE использование non-3GPP доступа предполагало реализацию функции, аналогичной SEAF, в ePDG – для недоверенного доступа и в TWAG – для доверенного;
  
• 
  функция аутентификации (AUSF) играет роль сервера аутентификации, терминируя запросы от SEAF и транслируя их в ARPF. Может быть совмещена с репозиторием учетных данных аутентификации (ARPF);
  
• 
  репозиторий учетных данных аутентификации (ARPF) обеспечивает хранение персональных секретных ключей (KI) и параметров криптографических алгоритмов, а также генерацию векторов аутентификации в соответствии с алгоритмами 5G-AKA или EAP-AKA'. Размещается в защищенном от внешних физических воздействий ЦОД домашнего оператора связи и, как правило, интегрируется с унифицированной базой данных (UDM);
  
• 
  функция управления контекстом безопасности (SCMF) обеспечивает управление жизненным циклом контекста безопасности (5G security context);
  
• 
  модуль управления политикой безопасности (SPCF) обеспечивает согласование и применение политик безопасности в отношении конкретных терминалов пользователя (UE). При этом в расчет принимаются возможности сети, возможности UE и требования конкретной услуги (например, уровни защиты, которые должны быть обеспечены абонентам сервиса критических коммуникаций и абонентам беспроводного ШПД могут разительно отличаться). Применение политик безопасности включает в себя: выбор AUSF, выбор алгоритма аутентификации, выбор алгоритмов шифрования данных и контроля целостности, определение длины и жизненного цикла ключей;
  
• 
  функция извлечения идентификатора пользователя (SIDF) обеспечивает извлечение постоянного идентификатора подписки абонента на услуги (5G SUPI) из скрытого идентификатора (SUCI), полученного в рамках запроса процедуры аутентификации «Auth Info Req».