面向 5G 网络不安全引导认证的未来兼容性：可行性、韧性与可追溯性
密码学与安全
2025-12-25 v2
摘要
5G 协议在初始引导阶段缺乏强大的基站 (BS) 认证机制，使其易受假 BS、伪造广播和大规模操纵系统信息块 (SIB) 的威胁。尽管实际的 5G 部署日益依赖于多 BS 通信和用户多连接，但现有解决方案造成高通信开销、依赖中心化信任且缺乏可追溯性和长期渗透韧性。鉴于 BS 被窃取的必然性以及伪造 SIB 作为根信任的严重后果（如假警报、跟踪、虚假漫游），分布式信任、可验证的伪造检测和审计日志至关重要，但在 5G 认证领域仍 largely 未被探索。这些挑战因量子能力对手的出现而进一步放大。虽然将 NIST PQC 标准集成到 5G 认证中被广泛视为实现长期安全和面向未来的路径，但在严格的包大小、延迟和广播约束下，其可行性尚未进行系统性研究。本文就此提出了一种全新的认证框架 BORG，基于分层身份基阈值签名并具备 fail-stop 特性。BORG 在多个 BS 之间分配信任，实现事后伪造检测，提供防篡改的、后量子安全的审计日志，同时保持紧凑签名、避免分段且对 UE 开销最小，正如我们的 5G 测试平台所示。
引用
@article{arxiv.2510.23457,
title = {Future-Proofing Authentication Against Insecure Bootstrapping for 5G Networks: Feasibility, Resiliency, and Accountability},
author = {Saleh Darzi and Mirza Masfiqur Rahman and Imtiaz Karim and Rouzbeh Behnia and Attila A Yavuz and Elisa Bertino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23457},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 2 tables, 6 figures