行動網路安全 project1 Anomaly Detector in 5G Core Network
這是 NYCU 110-2 行動網路安全的第一個 project，在 5G 的核心網路進行異常偵測，在此之前其實我對 5G 沒有很理解，只知道他比 4G 快、穩、大，他所應用到的技術該如何實現，其實我也是很不懂，所以這篇文不只有 project1 的實作步驟，也會有 5G 相關的概念。
介紹
目標
- 了解 5G AKA authentication 程序
- 學會
- 5G AKA authentication
- 5G SBA operation
- free5GC
- golang programming
- reading 3GPP Spec
5G AKA authentication
在介紹 5G 前，先來介紹 4G 的認證安全機制。
4G 認證安全機制
行動通訊網路安全以身分認證(Authectication)與金鑰管理(Key management)為基礎，在用戶端和網路之間進行雙向身分認證(MuutalAuthentication)，並產生加密金鑰來保護控制面(Control Plane)和用戶面(User Plane)資料，4G 採用 EPS-AKA(Evolved Packet System – Authentication and Key Agreement) 方式完成 4G 認證。
完成身分認證有三個主要單元
- UE(User Equipment): 用戶設備，包含 1 塊通用體積電路卡(UICC)，其中包含至少 1 塊用戶身分識別模塊(USIM)應用程序，儲存用戶與 HN 共享的加密金鑰 K，稱為根金鑰(Root Key)。
- SN(Serving Network): 服務網路，主要由 4G 基地台(Evolved NodeB, eNB)和移動管理實體(Mobility ManagementEntity, MME)組成，提供無線電網路接入與訊息控制等服務。
- HN(Home Network): 本地網路，由本地用戶伺服器(HomeSubscribe Server, HSS)組成，HSS 儲存用戶資料及憑證，提供用戶身分認證和訪問授權(Authorization)等服務。HSS 包含認證中心(Authentication Center, AuC)，提供金鑰 K 儲存功能。
依據 TS 33.401第六章內容，EPS-AKA 程序如下。
- UE 將
Attach Request消息，以無線電資源控制(Radio Resource Control, RRC) 程序傳送給 MME 後，觸發 EPS-AKA。 - MME 向 HSS 發送「認證請求(
Authentication Request)」消息，包含 UE 標識(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)和服務網路標識符(SN id)。 - …
5G 架構
在 5G 架構中，由具有不同功能的控制平面和使用者平面網路功能(Network Functions, NFs)組成。
5G 網路還需實現
- UE 通訊、儲存其訂閱和憑證
- 允許存取外部網路
- 管理網路存取以及行動網路存取