5G大规模多源终端的接入安全防护与仿真实现

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当前,移动通信网络已全面进入5G时代,各种商业应用层出不穷。5G网络采用异构融合架构,提供面向互联网、车联网、物联网等多种网络场景的定制化服务支持,是多种异构网络的综合应用体,为多样化网络用户提供服务。在这种条件下,5G网络将面临多种设备和终端的分布式接入,而现有的身份认证机制都是为特定场景提供服务,使得用户可以通过某种认证机制完成身份认证并接入网络中,开启后续的业务。这就造成接入认证关键设备上需同时维持多种认证机制的实现(例如5G AKA、EAPAKA’等),可能引发嵌套认证、重复认证,造成认证混乱、效率低下,并可能引起认证安全漏洞等严重问题。目前多种安全接入标准分别在不同的领域被使用,从而导致没有保障网络安全的统一机制。并且在异构网络中,进行安全管理配置较繁琐,用户使用不方便,因此异构网络下支持大规模多源终端通过统一融合框架接入网络将成为未来网络发展的必然趋势。针对上述问题,在本工作中,在分析现有异构无线网络下存在的多种接入机制安全性的基础上,基于动态可重构的理念,对未来5G网络中多种接入技术及安全机制并存的现状,提出一种适用于5G大规模异构无线网络终端自适应地统一认证的机制。其主要思路表述如下:首先,本工作通过对5G大规模异构终端接入5G核心网的认证和管理问题进行研究,深入调研5G终端设备接入网络的现状,对现有的面向5G网络的身份认证协议进行分析,并针对5G异构网络多协议交互协同的场景下的安全问题进行讨论。其次,在深入分析5G接入现状的基础上,利用SDL形式化方法,提出了一种面向大规模多源终端接入认证的自适应统一认证系统,并使用形式化协议分析工具AVISPA对其安全性进行分析。在实际认证过程中,各接入设备遵循该认证系统的框架进行部署,并根据用户认证请求消息中的上下文内容自适应选择对应的认证功能模块进行组合,实现自适应接入认证。并且,所提出的自适应统一认证系统可以保证兼容现有的网络架构和现有的协议,保障之后的业务能够正常运行。最后,本工作对所提出的自适应统一认证系统进行了仿真实现,并围绕其性能与传统方案进行分析比较。实验结果表明,当用户使用自适应统一认证系统接入5G网络中时,实验系统可以满足5G大规模多源终端及用户的接入认证需求,并且可以提供更高效、更安全的接入认证服务。
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