5G-Sicherheit.

Die 5G-Sicherheit ist in 3GPP TS 33.501 spezifiziert und baut auf dem LTE-Modell auf, härtet es jedoch deutlich. Die Primärauthentifizierung nutzt 5G-AKA oder EAP-AKA' mit der Authentication Server Function (AUSF) und dem Unified Data Management (UDM) des Heimnetzes und realisiert eine gegenseitige Authentifizierung sowie einen hierarchischen Schlüsselbaum (KAUSF, KSEAF, KAMF, KgNB). Zum Schutz vor IMSI-Catchern wird die langfristige Kennung (SUPI) nie im Klartext übertragen: Stattdessen verschlüsselt das UE sie mit dem öffentlichen Schlüssel des Heimoperators per ECIES (Curve25519 oder P-256) zu einer SUCI. Nutzdaten zwischen UE und gNB können mit NEA1/2/3 (SNOW 3G, AES-128, ZUC) verschlüsselt und integritätsgeschützt werden. Die Service-Based Architecture zwischen den Netzfunktionen wird durch TLS 1.3 und OAuth-2.0-Access-Tokens abgesichert. Schlüssel auf Anwendungsebene lassen sich über AKMA (TS 33.535) aus denselben 5G-Credentials ableiten, sodass kein separates Geheimnis je Dienst nötig ist.

Die verbleibenden Schwächen sind gut untersucht. Die Registrierungsphase vor dem Aufbau der Sicherheitsbeziehung bleibt gegenüber falschen Basisstationen (gefälschten gNBs) angreifbar; die Studienreihe TR 33.809 des 3GPP arbeitet an der Erkennung von FBS/MitM, und formale Analysewerkzeuge wie 5GReasoner haben Protokollfehler bei Paging und Registrierung aufgedeckt. Auch das Kernnetz ist nicht immun: Untersuchungen von Trend Micro aus dem Jahr 2023 zeigten, dass ein bösartiges UE den Packet Core erreichen und die User Plane Function (UPF) mit fehlerhaften GTP-U-Paketen zum Absturz bringen konnte, und demonstrierten ASN.1-Parsing-Fehler in quelloffenen 5G-Cores – eine Erinnerung daran, dass die Service-Based Architecture die Angriffsfläche vergrößert, wenn die N3/N6-Schnittstellen und die Roaming-Grenzen (SEPP) nicht gefiltert werden. Zu den Schutzmaßnahmen gehören die Durchsetzung der NEA/NIA-Integrität auf der Signalisierung, der Roaming-Schutz am Security Edge Protection Proxy sowie die Härtung des Kernnetzes gegen nicht vertrauenswürdigen Geräteverkehr.

flowchart TD
  UE[UE / SIM] -->|SUCI = ECIES-verschlüsselte SUPI| SEAF[SEAF / AMF]
  SEAF --> AUSF[AUSF Heimnetz]
  AUSF --> UDM[UDM / ARPF<br/>enthüllt SUPI]
  UDM -->|5G-AKA-Vektoren| AUSF
  AUSF -->|KSEAF| SEAF
  SEAF -->|KAMF dann KgNB| GNB[gNB]
  GNB -->|NEA/NIA verschlüsselte +<br/>integritätsgeschützte Nutzdaten| UE
  UDM -.AKMA TS 33.535.-> APP[Anwendungsfunktion]