Sécurité 5G.

La sécurité 5G, spécifiée dans la 3GPP TS 33.501, s'appuie sur le modèle LTE tout en le renforçant considérablement. L'authentification primaire utilise 5G-AKA ou EAP-AKA' avec l'Authentication Server Function (AUSF) et l'Unified Data Management (UDM) du réseau nominal, réalisant une authentification mutuelle et une arborescence de clés hiérarchique (KAUSF, KSEAF, KAMF, KgNB). Pour prévenir les IMSI-catchers, l'identifiant à long terme (SUPI) n'est jamais transmis en clair : l'UE le chiffre plutôt avec la clé publique de l'opérateur nominal pour former une SUCI au moyen d'ECIES (Curve25519 ou P-256). Le trafic du plan utilisateur entre l'UE et le gNB peut être chiffré et protégé en intégrité avec NEA1/2/3 (SNOW 3G, AES-128, ZUC). La Service-Based Architecture entre fonctions de réseau est protégée par TLS 1.3 et des jetons d'accès OAuth 2.0. Les clés de la couche applicative peuvent être dérivées des mêmes identifiants 5G grâce à AKMA (TS 33.535), évitant ainsi un secret distinct pour chaque service.

Les faiblesses résiduelles sont bien étudiées. La phase d'enregistrement, antérieure à l'établissement de la sécurité, reste exposée aux fausses stations de base (faux gNB) ; l'axe d'étude TR 33.809 de la 3GPP travaille sur la détection FBS/MitM, et des outils d'analyse formelle tels que 5GReasoner ont mis au jour des failles de protocole dans le paging et l'enregistrement. Le cœur de réseau n'est pas non plus à l'abri : les recherches de Trend Micro en 2023 ont montré qu'un UE malveillant pouvait atteindre le cœur paquet et faire planter l'User Plane Function (UPF) avec des paquets GTP-U malformés, et ont démontré des bogues d'analyse ASN.1 dans des cœurs 5G open source, rappelant que la Service-Based Architecture élargit la surface d'attaque si les interfaces N3/N6 et les frontières d'itinérance (SEPP) ne sont pas filtrées. Les défenses comprennent l'imposition de l'intégrité NEA/NIA sur la signalisation, la protection de l'itinérance au niveau du Security Edge Protection Proxy et le durcissement du cœur face au trafic d'équipements non fiables.

flowchart TD
  UE[UE / SIM] -->|SUCI = SUPI chiffrée avec ECIES| SEAF[SEAF / AMF]
  SEAF --> AUSF[AUSF réseau nominal]
  AUSF --> UDM[UDM / ARPF<br/>déchiffre la SUPI]
  UDM -->|Vecteurs 5G-AKA| AUSF
  AUSF -->|KSEAF| SEAF
  SEAF -->|KAMF puis KgNB| GNB[gNB]
  GNB -->|Plan utilisateur chiffré +<br/>protégé en intégrité NEA/NIA| UE
  UDM -.AKMA TS 33.535.-> APP[Fonction applicative]