5G网络中的比特翻转攻击探索与防御机制
密码学与安全
2025-11-10 v1 网络与互联网体系结构
摘要
5G通信技术因其高数据率和低延迟等独特优势，已成为广泛应用领域的关键组成部分。尽管已有大量研究聚焦于提升其效率与性能，但关于安全性的考量却未得到相应关注，可能留下关键性漏洞未被探索。本文我们研究5G系统对比特翻转攻击的脆弱性，这类攻击属于完整性攻击，攻击者可在不解密的情况下截获5G网络流量并修改加密消息的特定字段，从而在保持接收方有效性的前提下变异消息。值得注意的是，这类攻击无需攻击者了解明文，仅需特定字段的语义意义或位置即可实现有针对性的修改。我们在遵循3GPP技术规范的开源5G平台OpenAirInterface (OAI) 上进行分析，以严格测试当前5G加密机制下比特翻转攻击的实际可行性与影响。最后，我们提出一种基于密钥流的洗牌防御机制，通过提高操控特定加密字段的难度来缓解此类攻击的影响，同时在5G中不增加任何额外的通信开销。我们的发现表明，需增强5G安全性以更好地保护免受在传输过程中网络层面修改数据的攻击。
引用
@article{arxiv.2511.04882,
title = {Bit-Flipping Attack Exploration and Countermeasure in 5G Network},
author = {Joon Kim and Chengwei Duan and Sandip Ray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04882},
year = {2025}
}
备注
Presented at the IEEE MASS 2025 REUNS Workshop