【5G系列】NAS层安全流程（1）——概念与名词

5G system中的security features包含：

UE和网络的双向鉴权；
安全上下文的生成、维护和使用；
用户数据的加密、完保；
控制信令的加密、完保等
本系列中主要梳理的是涉及上述security features的5G NAS Security流程，本文主要介绍部分概念。

名词缩写

【5GC】	5G Core Network
【AKA】	Authentication and Key Agreement
【AUTN】	AUthentication TokeN
【AuthV】	Authentication Vector
【AuthV’】	transformed Authentication Vector
【ngKSI】	Key Set Identifier in 5G
【RES】	RESponse
【SUCI】	Subscription Concealed Identifier
【SUPI】	Subscription Permanent Identifier
【XRES】	eXpected RESponse
【ABBA】	Anti-Bidding down Between Architectures
【DNN】	Data Network Name
【NAI】	Network Access Identifier
【NIA】	Integrity Algorithm for 5G
【PEI】	Permanent Equipment Identifier
【SMC】	Security Mode Command
【GUAMI】	Globally Unique AMF Identifier
【NH】	Next Hop parameter

概念

SUPI——Subscription Permanent Identifier

每个5G用户都拥有一个全球唯一的身份标识，有两种types：

• IMSI，or
• network specific identifier ，若以这种type，则SUPI是采用Network Access Identifier (NAI)的方式。

SUPI不能以明文形式在空口传输，加密后，SUPI以隐匿的形式SUCI来传输，以防止用户被监听或攻击。

SUCI——Subscription Concealed Identifier

The SUbscription Concealed Identifier, is a privacy preserving identifier containing the concealed SUPI. SUCI是由SUPI通过用到一些key的protection scheme生成的，

• SUPI Type
  包括IMSI或Network Specific Identifier

• Home Network Identifier：
  SUPI为IMSI时，这个为MCC和MNC;

当SUPI类型是NSI时，归属网络标识符由字符串组成，该字符串具有可变长度，代表IETF RFC 7542第2.2节中指定的域名。

• Routing Indicator
  由本地网络运营商分配的1到4个十进制数字组成，并由USIM规定，允许与本地网络标识符一起将带有SUCI的网络信令路由到能够为用户服务的AUSF和UDM实例。 如果USIM上没有配置路由指示器，则该数据字段应设置为值0。

• Protection Scheme Identifier
  每个保护方案都由一个保护方案标识符来标识。 保护方案标识符如下：
  空方案0x0;
  配置文件 0x1;
  配置文件 0x2。
  值0x3-0xB保留用于将来的标准化保护方案。
  值0xC-0xF保留给本地运营商指定的专有保护方案。

当为小群用户使用独特的方案时，应格外小心，因为这可能会影响这些用户的隐私方案的有效性。

保护方案的方案输出的大小如下：
输入的空方案大小，即，如果使用NAI格式，则使用用户名；如果使用IMSI，则使用MSIN；
配置文件总共256位公共密钥，64位MAC，加上输入的大小；
配置文件总共264位公共密钥，64位MAC，加上输入的大小。

• Home Network Public Key Identifier
  在SIM卡中存储的，它代表HPLMN提供的公钥，用于标识用于SUPI保护的密钥。 如果使用零方案，则该数据字段应设置为值0；

• Scheme Output
  经过PSI加密的

5G-GUTI——5G Globally Unique Temporary UE Identity

在5G网络注册成功后，网络会给UE分配一个5G-GUTI，网络会周期性的更新5U-GUTI。
<5G-GUTI> = <5G-TMSI>,
where =
and =
MCC and MNC就是PLMN的MCC和MNC，和以往协议没有区别。

5G-TMSI shall be of 32 bits length.
AMF Region ID shall be of 8 bits length.
AMF Set ID shall be of 10 bits length.
AMF Pointer shall be of 6 bits length.

SNN——Serving Network Name

SNN 是拜访网络的名称或标识，如下是协议原文：

The serving network name is used in the derivation of the anchor key. It serves a dual purpose, namely:

• It binds the anchor key to the serving network by including the serving network identifier (SN Id).

• It makes sure that the anchor key is specific for authentication between a 5G core network and a UE by including a service code set to “5G”.

用途：
1）生成KAUSF的其中一个参数 ；
2）生成RES* and XRES*的重要参数；
3）鉴别是UE和5G核心网的鉴权；

SNN由SNN-service-code和SNN-network-identifier两部分组成，并以“：”分隔。其中，SNN-service-code为“5G”，SNN-network-identifier为serving PLMN。

•SNN = SNN-service-code “:” SNN-network-identifier
•SNN-service-code = %x35.47 ; “5G”
•SNN-network-identifier = SNN-PLMN-ID / SNN-SNPN-ID
•SNN-PLMN-ID = SNN-mnc-string SNN-mnc-digits “.” SNN-mcc-string
SNN-mcc-digits “.” SNN-3gppnetwork-string “.” SNN-org-string（if
SNN-SNPN-ID":" SNN-NID）; applicable when not operating in SNPN access
mode.
•SNN-mnc-digits = DIGIT DIGIT DIGIT ; MNC of the PLMN ID
•SNN-mcc-digits = DIGIT DIGIT DIGIT ; MCC of the PLMN ID
•SNN-mnc-string = %x6d.6e.63 ; “mnc” in lower case
•SNN-mcc-string = %x6d.63.63 ; “mcc” in lower case
•SNN-3gppnetwork-string = %x33.67.70.70.6e.65.74.77.6f.72.6b ;
“3gppnetwork” in lower case
•SNN-org-string = %x6f.72.67 ; “org” in lower case
•SNN-NID = x SNN-hexadecimal-digit ; NID in hexadecimal digits
•SNN-hexadecimal-digit = DIGIT / %x41 / %x42 / %x43 / %x44 / %x45 /
%x46、
If PLMN ID contains MCC = 460 and MNC = 01, SNN is
5G:mnc001.mcc460.3gppnetwork.org.

下期预告

安全相关卡文件。