基于Lowe分类法的5G网络EAP-AKA’协议安全性分析

移动网鉴权认证协议攻击不断涌现,针对5G网络新协议EAP-AKA’,该文提出一种基于Lowe分类法的EAP-AKA’安全性分析模型。首先对5G网络协议EAP-AKA’、信道及攻击者进行形式化建模。然后对Lowe鉴权性质进行形式化描述,利用TAMARIN证明器分析协议中安全锚点密钥KSEAF的Lowe鉴权性质、完美前向保密性、机密性等安全目标,发现了3GPP隐式鉴权方式下的4条攻击路径。最后针对发现的安全问题提出2种改进方案并验证其有效性,并将5G网络两种鉴权协议EAP-AKA’和5G AKA的安全性进行了对比,发现前者在Lowe鉴权性质方面更安全。

基于Tamarin的5G AKA协议形式化分析及其改进方法

对于5G移动通信网络,3GPP组织标准化了5G AKA等协议,用于身份认证和密钥协商.本文使用安全协议验证工具Tamarin对5G AKA协议进行了形式化分析.首先基于3GPP TS33.501 v17.0.0版本,完成了对5G AKA协议及期望其满足的安全性质的形式化建模.安全性质考虑了保密性质和Lowe鉴权性质,保密性质包括安全锚点密钥KSEAF和长期共享密钥K的保密性,鉴权性质包括协议参与实体之间在参数SUPI、SNID、KSEAF上的非单射一致性,以及在KSEAF上的单射一致性.然后本文在Tamarin中验证了5G AKA协议是否满足相关安全性质,发现保密性质全部得到满足,鉴权性质一共验证了36种情况,其中有23种情况没有得到满足.最后针对协议不满足的鉴权性质,本文采用了三种修改方法来对协议模型进行改进,并对改进前后的验证结果进行了分析总结.

5G网络认证及密钥协商协议的安全性分析

5G网络发展迅速,作为系统安全基础的认证和密钥协商协议,其安全性是5G安全的核心问题。该文借助TAMARIN证明程序对5G网络中的EAP-AKA'协议进行建模分析。通过分析协议规范将安全性需求归纳为保密属性和认证属性两种安全属性,利用TAMARIN建立模型来验证不同安全属性的满足程度。根据TAMARIN证明程序返回的验证结果,该文发现了SEAF与AUSF间关于SNID的单射一致性违反以及锚定密钥K_(SEAF)前向保密性的违反,从而发现了重放攻击、身份验证同步失败攻击以及锚定密钥K_(SEAF)泄露攻击,并针对这些攻击提出了相应的安全加固方法,最后对方法进行理论分析和实验验证。