在移動通信中網(wǎng)絡運營商通常給每個SIM卡分配一個(唯一的)標識;這個標識在4G就是IMSI(國際移動用戶識別碼),在5G網(wǎng)絡中就是SUPI(用戶永久標識符); 用戶與運營商之間的認證是基于共享的對稱密鑰,因此它只能在用戶識別之后起效。如果IMSI/SUPI在無線空口接入中以明文發(fā)送,(其它人)就可能利用該數(shù)據(jù)對用戶進行識別、定位和跟蹤。
為避免這種私人信息泄露,2和3G網(wǎng)絡為SIM卡分配了臨時標識TMSI,4G以后拜訪地網(wǎng)絡為SIM卡分配了GUTI;這些頻繁更換的臨時標識,被用來無線接入過程中對用戶的識別。然而在某些情況下不能使用臨時標識符進行認證如,用戶首次向網(wǎng)絡注冊(還未分配臨時標識符);另一種就是所訪問網(wǎng)絡無法解析源自TMSI/GUTI的IMSI/SUPI;就需使用明文來標識用戶;
在現(xiàn)實中可以模擬這個場景,強迫用戶終端暴露其身份(如wei基站);其目的就是“截獲IMSI”;這種情況在當今包括4G LTE/LTE-Adv網(wǎng)絡中依然存在。
一、5G中的IMSI 標識SUPI
空中“截獲IMSI”問題在移動通信中從2G到4G已經(jīng)有幾十年歷史了;由于系統(tǒng)向后兼容性,這個問題一直存在;3GPP決定解決這個問題,其代價是向下兼容。5G(NR)的安全規(guī)范中不允許通過無線空口進行SUPI的明文傳輸,而是提出了一種基于橢圓曲線集成加密方案(ECIES)的隱私保護標識符,該標識符隱藏 SUPI;這個隱藏的SUPI稱為SUCI (用戶隱藏標識符)。
SUPI是分配給每個用戶的5G全球唯一用戶永久標識符,在3GPP TS 23.501中定義:SUPI值由USIM中提供,UDM /UDR函數(shù)由5G核心網(wǎng)提供。具體定義:
SUPI由15位十進制數(shù)組成,其中前三位為國家代碼MCC,中間2-3位為運營商代碼MNC,剩余9-10位為移動用戶標識碼MSIN共同來代表用戶和運營商;SUPI就等同于唯一標識ME的IMSI,也是一個15位的字符串。

二、用戶隱藏標識符SUCI
用戶隱藏標識符(SUCI)是包含隱藏SUPI的保護隱私標識符; UE使用基于ECIES的保護方案和注冊地網(wǎng)絡的公共密鑰生成一個SUCI,該方案在USIM注冊期間安全地提供網(wǎng)絡公鑰。
SUPI中只有MSIN部分根據(jù)注冊網(wǎng)絡標識進行了隱藏;如MCC/MNC仍以明文傳輸;組成SUCI的數(shù)據(jù)字段如下:

三、 SUPI類型
標識0---7,標識SUPI中隱藏的SUCI(定義如下)
0: IMSI(隱藏IMSI)
1: Network Access Identifier (NAI) (隱藏NAI)
2: 2 to 7 spare values for future use. (預留)
注冊地網(wǎng)絡標識:標注用戶注冊地網(wǎng)絡。當SUPI為IMSI時,其注冊地標識包括MCC和MNC;當SUPI為NAI時,其注冊地網(wǎng)絡長度不定代表域名的字符串;
路由標識:包括1—4個十進制數(shù)據(jù),標識注冊網(wǎng)絡運營商和其USIM;
保護方案:標識(0---15)用4比特表示
null-scheme 0x0
Profile <A> 0x1
Profile <B> 0x2
注冊地公共密鑰:取值0-255由HPLMN提供公共密鑰用于進行SUPI保護;當未啟用(null-scheme)時,取值為0
保護方案輸出:由長度可變或16進制數(shù)字的字符串組成,其依賴所使用保護方案;
四、5G網(wǎng)絡中UE與網(wǎng)絡標識使用
用戶標識機制中允許UE在空中通過無線接口以SUCI標識進行傳遞;UE和網(wǎng)絡之間的標識交互流程如下圖所示。

當UE嘗試第一次注冊時,把SUPI加密成SUCI 并發(fā)送一個請求SUCI初始注冊。AMF將這個SUCI轉發(fā)給AUSF & UDM 以獲取帶有身份驗證請求的SUPI。AUSF將對含有SUPI信息的身份驗證響應。AMF 進一為這個SUPI生成了一個GUTI,并保留了用于進一步注冊或PDU會話請求
在隨后的注冊請求,UE使用其GUTI發(fā)送登記請求。其具體分為兩種情況:
1. AMF能夠使用GUTI生成SUPI及映射;
2. AMF不能生成SUPI
在第一種情況下,AMF通過使用GUTI生成SUPI;使用SUPI完成對AUSF的身份認證。
在第二種情況下,當在AMF中使用的GUTI不能識別UE時,AMF請求UE身份,然后UE可用包含SUCI的身份響應身份認證。
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