DTHA: 一种数字孪生辅助的切换认证方案，适用于5G及未来网络
密码学与安全
2025-06-16 v1
摘要
随着第五代无线系统（5G）的快速发展和广泛部署，已实现无处不在的高速连接并提升了整体通信性能。此外，作为超越5G的集成技术之一，网络空间中的数字孪生可以与核心网络交互，传输关键信息，并进一步提升对应移动设备（MD）的无线通信质量。然而，毫米波、太赫兹频段和超密集网络技术的利用对5G及未来网络中的移动设备提出了紧迫挑战，特别是在更快移动性下与目标基站进行频繁切换认证时，可能导致连接中断并引发恶意攻击。为应对5G及未来网络中的此类挑战，本文提出了一种利用数字孪生的安全高效切换认证方案。经授权的数字孪生作为智能中间件，能够在移动设备接入目标基站之前（涵盖域内和域间场景）处理计算并协助其执行安全的双向认证与密钥协商。此外，我们基于BAN逻辑、RoR模型和ProVerif提供了形式化验证，并通过非形式化分析证明所提方案能够提供多样化的安全功能。性能评估表明，所提方案在信令、计算和通信开销方面优于大多数相关方案。
引用
@article{arxiv.2506.11669,
title = {DTHA: A Digital Twin-Assisted Handover Authentication Scheme for 5G and Beyond},
author = {Guanjie Li and Tom H. Luan and Chengzhe Lai and Jinkai Zheng and Rongxing Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.11669},
year = {2025}
}