5G セキュリティ.

3GPP TS 33.501 で規定される 5G セキュリティは、LTE モデルを基礎としつつ、それを大幅に強化している。プライマリ認証では 5G-AKA または EAP-AKA' を用い、ホームネットワークの Authentication Server Function（AUSF）および Unified Data Management（UDM）と連携して、相互認証と階層的な鍵ツリー（KAUSF、KSEAF、KAMF、KgNB）を実現する。IMSI キャッチャーを防ぐため、長期識別子（SUPI）は決して平文で送信されない。代わりに UE は、ホームオペレーターの公開鍵を用いて ECIES（Curve25519 または P-256）でこれを暗号化し、SUCI とする。UE と gNB の間のユーザープレーントラフィックは、NEA1/2/3（SNOW 3G、AES-128、ZUC）によって暗号化および完全性保護が可能である。ネットワーク機能間のサービスベースアーキテクチャ（Service-Based Architecture）は、TLS 1.3 と OAuth 2.0 アクセストークンによって保護される。アプリケーション層の鍵は、AKMA（TS 33.535）を介して同じ 5G 認証情報からブートストラップでき、サービスごとに個別のシークレットを持つ必要がなくなる。

残存する弱点はよく研究されている。セキュリティが確立される前の登録フェーズは、依然として偽基地局（偽の gNB）にさらされている。3GPP の TR 33.809 スタディトラックは FBS/MitM の検出に取り組んでおり、5GReasoner のような形式的分析ツールは、ページングと登録におけるプロトコルの欠陥を明らかにしてきた。コアネットワークも無縁ではない。Trend Micro による 2023 年の研究は、悪意ある UE がパケットコアに到達し、不正な形式の GTP-U パケットで User Plane Function（UPF）をクラッシュさせ得ることを示し、さらにオープンソースの 5G コアにおける ASN.1 パースのバグを実証した。これは、N3/N6 インターフェースとローミング（SEPP）境界がフィルタリングされない場合、サービスベースアーキテクチャが攻撃対象領域を広げることを想起させる。防御策には、シグナリングでの NEA/NIA 完全性の強制、Security Edge Protection Proxy でのローミング保護、そして信頼できないデバイストラフィックに対するコアの堅牢化が含まれる。

flowchart TD
  UE[UE / SIM] -->|SUCI = ECIES で暗号化された SUPI| SEAF[SEAF / AMF]
  SEAF --> AUSF[AUSF ホームネットワーク]
  AUSF --> UDM[UDM / ARPF<br/>SUPI を復元]
  UDM -->|5G-AKA ベクトル| AUSF
  AUSF -->|KSEAF| SEAF
  SEAF -->|KAMF 次に KgNB| GNB[gNB]
  GNB -->|NEA/NIA 暗号化 +<br/>完全性保護されたユーザープレーン| UE
  UDM -.AKMA TS 33.535.-> APP[アプリケーション機能]