软件学报

作者：刘逸冰，周刚

单位：刘逸冰，中国人民解放军信息工程大学 数据与目标工程学院, 河南 郑州 45000211,周刚，中国人民解放军信息工程大学 数据与目标工程学院, 河南 郑州 45000202

关键词：5G鉴权;认证协议;形式化分析;移动网络

随着移动通信的发展, 迎来了第5代移动通信技术(5G). 5G认证与密钥协商 (5G authentication and key agreement, 5G-AKA)协议的提出主要是为了实现用户和服务网络的双向鉴权. 然而, 最近的研究认为其可能会遭受信息破译和消息重放攻击. 同时, 发现当前5G-AKA的一些变种不能满足协议的无连接性. 针对上述缺陷, 提出一个改进方案: SM-AKA. SM-AKA由两个并行子协议组成, 通过巧妙的模式切换使更加轻量的子协议(GUTI子模块)被频繁采用, 而另一个子协议(SUPI子模块)则主要用于异常发生时的鉴权. 依据这种机制, 它不仅实现用户和归属网之间的高效认证, 还能提升鉴权的稳定性. 此外, 变量的新鲜性也得到有效维持, 可以防止消息的重放, 而严格的加解密方式进一步提升协议的安全性. 最后, 对SM-AKA展开完整的评估, 通过形式建模、攻击假定和Tamarin推导, 证明该方案可以达到鉴权和隐私目标, 而理论分析部分也论证了协议性能上的优势.

来源：2023年第8期

《软件学报》期刊编辑部

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