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5G安全深入解析：EAP-AKA、EAP-AKA‘与5G-AKA详解

news 2025/10/21 21:44:25

1 引言：5G安全认证概述

随着5G技术的快速发展和普及，网络安全与隐私保护已成为通信领域的关键课题。在5G网络中，身份验证和密钥管理协议扮演着至关重要的角色，它们确保了用户设备与网络之间的安全通信。3GPP标准组织为5G定义了三种核心认证协议：5G-AKA、EAP-AKA和EAP-AKA’，这些协议共同构成了5G安全架构的基石。

与4G网络相比，5G在安全方面做出了重大改进，其中最显著的是用户永久标识符（如IMSI）不再以明文形式通过无线接口传输，而是使用加密的SUCI（订阅隐藏标识符）来保护用户隐私。这一改进有效防止了伪基站攻击和用户跟踪，大大提升了网络安全性。

在5G认证框架中，5G-AKA是基于传统SIM卡认证的增强协议，EAP-AKA’ 则是IETF定义的扩展认证协议在5G环境中的优化版本，而EAP-AKA是EAP-AKA’的前身，在5G中主要用于向后兼容。理解这三种协议的机制、流程和差异，对于从事5G网络规划和安全设计的工程师至关重要。

协议类型	基础技术	主要应用场景	关键特性
5G-AKA	对称密钥算法	3GPP接入网络	增强的EPS-AKA，提供归属网络认证证明
EAP-AKA	EAP框架+AKA算法	非3GPP网络接入	支持多种凭证类型，灵活性高
EAP-AKA’	EAP框架+改进AKA	5G统一认证框架	绑定密钥与服务网络名称，增强安全性

2 5G认证协议基础概念

2.1 5G安全架构与关键网元

5G核心网采用了基于服务的架构（SBA），在安全方面引入了一系列新的网络功能实体，形成了统一的认证框架。这些实体各司其职，共同完成用户设备和网络之间的双向认证：

AMF（接入和移动管理功能）：负责接收来自用户设备（UE）的所有连接和会话相关信息，主要处理连接和移动性管理任务。
SEAF（安全锚点功能）：驻留在服务网络中，与AMF关系密切，在UE与归属网络之间的认证过程中充当"中间人"。它可以拒绝来自UE的认证，但最终依赖UE的归属网络来接受认证。
AUSF（认证服务器功能）：位于归属网络内，负责执行UE认证。当使用5G-AKA或EAP-AKA’时，AUSF对UE认证做出最终决定，但依赖后端计算认证数据和密钥。
UDM（统一数据管理）：功能类似4G中的HSS/HLR实体，包含ARPF（认证凭据存储库和处理功能），根据用户身份和配置策略选择认证方法，并为AUSF计算认证数据和密钥。
SIDF（订阅标识符解密功能）：负责解密SUCI获得SUPI（如IMSI）。5G中用户永久标识符总是以加密形式通过无线接口传输，使用基于公钥的加密保护SUPI，只有SIDF能够访问与分发给UE的公钥对应的私钥。
N3IWF（非3GPP互通功能）：作为VPN服务器，允许UE通过IPsec隧道通过不受信任的非3GPP网络访问5G核心网。一次认证可以建立多个安全上下文，使UE能够在3GPP和非3GPP接入网络之间移动而无需重新认证。