Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông qua các thế hệ mạng không dây từ 1G, 2G, 3G, 4G đến 5G đã mang lại hạ tầng kết nối vượt bậc cho xã hội. Tuy nhiên, do đặc thù truyền tín hiệu qua môi trường không dây mở, hệ thống mạng di động luôn đối mặt với nhiều nguy cơ an ninh hơn so với mạng truyền thông cố định. Để đảm bảo an toàn cho dữ liệu và người dùng, mạng di động yêu cầu các cơ chế bảo mật nghiêm ngặt về tính bảo mật, tính toàn vẹn, tính xác thực và tính nặc danh. Trong bối cảnh các thiết bị đầu cuối di động thường bị giới hạn về năng lượng và năng lực xử lý tính toán, việc xây dựng và triển khai các giao thức xác thực và thỏa thuận khóa (Authentication and Key Agreement - AKA) vừa có độ an toàn cao, vừa tối ưu hóa chi phí tính toán là yêu cầu cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp "Tìm hiểu giao thức xác thực và thỏa thuận khóa trong mạng di động 5G" được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan về quá trình phát triển của các thế hệ mạng di động, đặc điểm kiến trúc và các thách thức an ninh trong hệ thống mạng di động 5G.
  2. Nghiên cứu chi tiết cơ chế hoạt động của các giao thức xác thực và thỏa thuận khóa được chuẩn hóa trong mạng 5G, bao gồm 5G-AKA, EAP-AKA' và EAP-TLS, cùng mô hình phân cấp khóa trong mạng lõi 5G.
  3. Phân tích các lỗ hổng an ninh của giao thức EPS-AKA trong mạng 4G, từ đó đánh giá, so sánh mức độ an toàn của giao thức 5G-AKA và phân tích các nguy cơ bảo mật còn tồn tại trong mạng 5G.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các giao thức xác thực và thỏa thuận khóa (5G-AKA, EAP-AKA', EAP-TLS) và cấu trúc phân cấp khóa trong mạng di động 5G, đặt trong mối tương quan so sánh với giao thức EPS-AKA của mạng 4G/LTE. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các đặc tả kỹ thuật an ninh theo chuẩn 3GPP Release 16, được thực hiện trong thời gian từ tháng 8/2022 đến tháng 10/2022 tại Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng phối hợp cùng Học viện Kỹ thuật Mật mã và đơn vị thực tập là Công ty TNHH Công nghệ và Dịch vụ Viễn thông Nam Việt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng nội dung dựa trên nền tảng khung lý thuyết và các tiêu chuẩn quốc tế về an ninh mạng viễn thông:

  • Bộ tiêu chuẩn 3GPP Release 16 (bao gồm TS 33.501 về kiến trúc và quy trình bảo mật 5G, TS 33.102, TS 24.501).
  • Khung giao thức xác thực mở rộng IETF RFC 3748 (Extensible Authentication Protocol - EAP) và chuẩn IETF RFC 5448 (EAP-AKA').
  • Các nguyên lý mật mã học: Mật mã khóa đối xứng (sử dụng khóa bí mật dài hạn $K$ chia sẻ giữa thẻ USIM và chức năng ARPF), mật mã khóa bất đối xứng (sử dụng khóa công khai của mạng thường trú $pk_{UDM}$ để mã hóa định danh $SUPI$ thành $SUCI$, chữ ký số và trao đổi khóa chứng chỉ X.509 trong EAP-TLS).
  • Hệ thống định danh và thực thể an ninh mạng 5G: Định danh cố định thuê bao (SUPI), Định danh ẩn thuê bao (SUCI), Định danh tạm thời (5G-GUTI); các thực thể mạng gồm Thiết bị người dùng (UE), Trạm gốc thế hệ mới (gNB), Chức năng bảo mật khóa neo (SEAF), Chức năng máy chủ xác thực (AUSF), Quản lý dữ liệu hợp nhất (UDM), Chức năng lưu trữ và xử lý thông tin xác thực (ARPF), Chức năng giải mã định danh thuê bao (SIDF).

Phương pháp nghiên cứu được tác giả áp dụng:

  • Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Hệ thống hóa tài liệu tiêu chuẩn 3GPP, các công trình nghiên cứu chuyên ngành về an toàn mạng di động.
  • Phương pháp phân tích luồng giao thức (Protocol Message Flow Analysis): Bóc tách chi tiết từng bước truyền nhận thông điệp, cấu trúc véctơ xác thực (AV), thuật toán dẫn xuất khóa mật mã và quá trình kiểm tra giá trị phản hồi giữa các thực thể mạng.
  • Phương pháp so sánh kỹ thuật: Đối chiếu cấu trúc, cơ chế mã hóa định danh và quy trình phân phối khóa giữa hai thế hệ mạng 4G và 5G để làm rõ các cải tiến an ninh.

Nguồn dữ liệu của đồ án gồm các bộ tiêu chuẩn kỹ thuật của 3GPP, tài liệu khuyến nghị của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-R IMT-2020), cùng các bài báo khoa học quốc tế công bố trên IEEE Access và hội nghị chuyên đề bảo mật IEEE EuroS&P.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về mạng di động 5G

Chương này cung cấp cái nhìn toàn diện về lịch sử tiến hóa của các thế hệ mạng thông tin di động và kiến trúc an ninh của mạng 5G:

  • Lịch sử phát triển: Đi từ 1G (mạng analog thập niên 1980 với các chuẩn AMPS, TACS, NMT), 2G (GSM, CDMA, mã hóa kỹ thuật số, tin nhắn SMS), 3G (chuẩn IMT-2000 gồm W-CDMA, CDMA2000, TD-SCDMA), 3.5G (HSDPA/HSUPA) đến 4G (LTE/LTE-Advanced đạt tốc độ tải 100 Mbps khi di chuyển và xấp xỉ 1 Gbps khi đứng yên, phục vụ 300–400 người dùng mỗi trạm). Mạng 4G bộc lộ hạn chế khi suy giảm tín hiệu tại khu vực mật độ cao và chưa tối ưu hóa cho các công nghệ truy cập vô tuyến đa dạng của IoT.
  • Đặc điểm kỹ thuật 5G: Đạt tốc độ nhanh hơn 4G từ 40 đến 100 lần, độ trễ giảm xuống chỉ còn khoảng 1ms (so với 20ms của 4G), hỗ trợ mật độ kết nối 1 triệu thiết bị/$km^2$. 5G sử dụng dải tần sóng milimét (20 GHz – 300 GHz với các tần số cụ thể 24 GHz, 38 GHz, 60 GHz, 70 GHz, 73 GHz, 80 GHz), kết hợp trạm thu phát trên tầng bình lưu (HAPS ở độ cao 7–22 km), hệ thống ăng-ten Massive MIMO và công nghệ chia cắt mạng ảo (Network Slicing). Các nhóm ứng dụng chính gồm: Truyền thông máy móc quy mô lớn (mMTC/IoT), Truyền thông độ trễ thấp đáng tin cậy (URLLC) và Băng thông di động nâng cao (eMBB).
  • Kiến trúc mạng và an ninh: Hệ thống phân chia thành Thiết bị người dùng (UE chứa thẻ UICC/USIM), Mạng dịch vụ (SN chứa gNB, SEAF) và Mạng thường trú (HN chứa AUSF, UDM, ARPF, SIDF). Kiến trúc an ninh gồm 5 miền: Bảo mật truy cập mạng, Bảo mật miền mạng, Bảo mật miền người dùng, Bảo mật miền kiến trúc nền dịch vụ (SBA), Khả năng hiển thị và cấu hình bảo mật.
  • Thách thức an ninh: Các nguy cơ tại mạng truy cập (băng thông lớn, độ trễ thấp, tính không đồng nhất HetNets giữa 3GPP và non-3GPP qua N3IWF), nguy cơ lộ định danh người dùng do truyền bản rõ trong các thế hệ trước, nguy cơ tấn công từ chối dịch vụ (DoS/DDoS) làm quá tải mặt phẳng báo hiệu (signaling plane) từ hàng tỷ thiết bị IoT, cùng các dạng tấn công MITM, Relay, nghe lén và phân tích lưu lượng.

Chương 2: Nghiên cứu giao thức xác thực và thỏa thuận khóa trong mạng di động 5G

Chương 2 phân tích chuyên sâu các cơ chế kỹ thuật của 3 giao thức xác thực chính và hệ thống phân cấp khóa trong mạng 5G:

  • Khái niệm cơ bản: Xác thực là thủ tục chứng minh bằng mật mã tính hợp lệ của định danh thuê bao và tính xác thực của nhà mạng; Thỏa thuận khóa là quy trình thiết lập các khóa bí mật dùng chung nhằm bảo vệ tính bảo mật, toàn vẹn và chống phát lại thông tin.
  • Liên kết mạng dịch vụ (Serving Network Binding): Tham số Tên mạng dịch vụ (SN-name = "5G" + ":" + SN Id) bắt buộc phải đưa vào hàm dẫn xuất khóa $K_{SEAF}$ và phản hồi xác thực, nhằm ngăn chặn việc mạng dịch vụ giả mạo danh tính của mạng khác.
  • Khởi tạo xác thực: UE gửi SUCI (được USIM mã hóa từ SUPI bằng khóa công khai của mạng thường trú $pk_{UDM}$) hoặc 5G-GUTI tới SEAF. SEAF gửi yêu cầu đến AUSF; AUSF kiểm tra quyền sử dụng tên mạng dịch vụ; UDM/SIDF thực hiện giải mã SUCI để lấy SUPI; UDM/ARPF lựa chọn 1 trong 3 phương thức xác thực phù hợp.
  • Quy trình 3 giao thức xác thực:
    1. 5G-AKA: UDM/ARPF sinh véctơ 5G HE AV (gồm RAND, AUTN, $XRES^$, $K_{AUSF}$). AUSF chuyển đổi thành 5G SE AV (gồm RAND, AUTN, $HXRES^$), tính $K_{SEAF}$ từ $K_{AUSF}$ rồi gửi cho SEAF. SEAF gửi RAND, AUTN, ngKSI, ABBA đến UE. USIM xác thực AUTN và tính RES; ME tính toán $RES^$, $K_{AUSF}$ và $K_{SEAF}$. SEAF kiểm tra hàm băm $HRES^$ với $HXRES^$, sau đó AUSF so sánh $RES^$ với $XRES^*$. Khi thành công, AUSF gửi $K_{SEAF}$ và SUPI cho SEAF để dẫn xuất khóa $K_{AMF}$.
    2. EAP-AKA': Dựa trên chuẩn RFC 5448. UDM/ARPF tạo véctơ $AV'$ (RAND, AUTN, XRES, $CK'$, $IK'$). AUSF gửi thách thức EAP-Request/AKA'-Challenge qua SEAF đến UE. USIM tính phản hồi RES, UE gửi thông điệp EAP-Response/AKA'-Challenge. AUSF xác minh RES với XRES, trích xuất 256-bit đầu của khóa phiên mở rộng EMSK để làm $K_{AUSF}$, sau đó dẫn xuất $K_{SEAF}$ và gửi thông báo EAP-Success.
    3. EAP-TLS: Áp dụng cho mạng riêng (private network) và môi trường IoT. Quá trình bắt tay TLS diễn ra giữa UE và AUSF thông qua SEAF, sử dụng chứng chỉ số X.509 hoặc khóa chia sẻ trước (PSK). UE gửi giá trị ngẫu nhiên $R_{UE1}$, AUSF phản hồi $R_{AUSF}$ và chứng chỉ mạng. UE tính khóa tiền chủ $R_{prekey}$, gửi bản mã ${R_{prekey}}{pkAUSF}$, chuỗi băm bắt tay mã hóa bằng khóa phiên $K{session}$ và chữ ký số $ssk_{UE}$. Sau khi AUSF kiểm tra chữ ký và tính hợp lệ, AUSF tạo khóa $K_{SEAF}$ từ $R_{prekey}$ và hoàn tất xác thực.
  • Mô hình phân cấp khóa trong 5GS:
    • Khóa gốc dài hạn $K$ lưu trữ an toàn trong USIM và ARPF.
    • $K \rightarrow K_{AUSF}$ (hoặc EMSK) tại AUSF/UE.
    • $K_{AUSF} \rightarrow K_{SEAF}$ tại SEAF/UE.
    • $K_{SEAF} \rightarrow K_{AMF}$ tại AMF/UE (sử dụng thêm tham số ABBA và SUPI).
    • Từ $K_{AMF}$ phân nhánh thành các khóa tầng Non-Access Stratum ($K_{NASenc}, K_{NASint}$) và khóa tầng Access Stratum cho trạm gốc ($K_{gNB}$). Từ $K_{gNB}$ dẫn xuất ra các khóa mã hóa và toàn vẹn mặt phẳng người dùng ($K_{UPenc}, K_{UPint}$) và mặt phẳng điều khiển vô tuyến ($K_{RRCenc}, K_{RRCint}$).

Chương 3: Phân tích an toàn của giao thức xác thực và thỏa thuận khóa trong mạng 5G so với thế hệ trước

Chương này tập trung phân tích các lỗ hổng kỹ thuật của 4G EPS-AKA, đối chiếu với 5G-AKA và chỉ ra các rủi ro bảo mật còn tồn tại:

  • Lỗ hổng của EPS-AKA trong mạng 4G:
    • Tiết lộ danh tính người dùng: Mạng 4G truyền định danh thuê bao cố định (IMSI) dưới dạng bản rõ (plaintext) qua kênh vô tuyến trong giai đoạn đính kèm ban đầu (Attach Request) hoặc khi nhận yêu cầu Identity Request. Điều này cho phép kẻ tấn công sử dụng trạm thu bắt IMSI (IMSI Catcher/Stingray) để nghe lén, nhận dạng và theo dõi vị trí người dùng.
    • Thiếu ràng buộc mạng dịch vụ: Khóa $K_{ASME}$ do HSS tạo ra được gửi trực tiếp tới MME mà không liên kết với định danh mạng dịch vụ, tiềm ẩn nguy cơ mạng phục vụ giả mạo chuyển tiếp véctơ xác thực.
    • Tổn thương trước tấn công MITM, Replay và DoS trên giao diện báo hiệu do các thông điệp phản hồi lỗi hoặc từ chối xác thực không được bảo vệ toàn vẹn.
  • So sánh kỹ thuật giữa 4G EPS-AKA và 5G-AKA:
Tiêu chí so sánh Giao thức 4G EPS-AKA Giao thức 5G-AKA
Bảo vệ định danh thuê bao Truyền IMSI dạng bản rõ (plaintext) trên giao diện vô tuyến Mã hóa SUPI thành SUCI bằng mật mã khóa công khai trước khi truyền
Ràng buộc mạng dịch vụ (SN Binding) Không ràng buộc chặt chẽ tên mạng dịch vụ vào dẫn xuất khóa Bắt buộc đưa tham số SN-name ("5G" + SN Id) vào hàm dẫn xuất $K_{SEAF}$ và $RES^*$
Quy trình kiểm tra xác thực MME thực hiện kiểm tra toàn bộ giá trị phản hồi XRES Phân tách hai bước: SEAF kiểm tra sơ bộ $HXRES^$, AUSF kiểm tra quyết định $XRES^$
Khung xác thực hỗ trợ Chủ yếu áp dụng phương thức đơn lẻ EPS-AKA Hỗ trợ đa dạng: 5G-AKA, EAP-AKA', EAP-TLS cho cả 3GPP và Non-3GPP
Chống giả mạo mạng phục vụ Yếu, phụ thuộc vào kênh bảo mật giữa các nhà mạng Mạnh, cung cấp xác thực mạng dịch vụ ngầm thông qua $K_{SEAF}$
  • Phân tích một số lỗ hổng còn tồn tại trong 5G-AKA:
    • Nguy cơ mất đồng bộ số đếm (SQN de-synchronization): Kẻ tấn công có thể can thiệp luồng thông điệp để kích hoạt thủ tục đồng bộ hóa lại SQN, gây lãng phí tài nguyên xử lý của mạng.
    • Nguy cơ tấn công từ chối dịch vụ (DoS) nhắm vào chức năng SIDF: Kẻ tấn công liên tục gửi các bản tin yêu cầu xác thực chứa SUCI giả mạo, buộc UDM/SIDF phải tiêu tốn tài nguyên tính toán giải mã khóa công khai, dẫn đến cạn kiệt tài nguyên xử lý của mạng lõi.
    • Kịch bản mạng dịch vụ độc hại (Rogue Serving Network): Nếu việc cấu hình và kiểm tra SN-name tại AUSF không chặt chẽ, mạng phục vụ bị xâm nhập có thể khai thác để thao túng các bối cảnh an ninh tạm thời.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý luận và các đặc tả kỹ thuật an ninh của mạng di động 5G theo chuẩn 3GPP Release 16, làm rõ cấu trúc 5 miền an ninh và mô hình 3 thành phần chính (UE, SN, HN).
  • Bóc tách chi tiết cơ chế hoạt động, luồng bản tin và các công thức dẫn xuất khóa của 3 phương thức xác thực chuẩn hóa trong 5G: 5G-AKA, EAP-AKA' và EAP-TLS.
  • Xây dựng mô hình phân cấp khóa trong hệ thống 5GS, làm rõ mối quan hệ dẫn xuất từ khóa gốc $K$ đến các khóa bảo mật tầng NAS ($K_{NASenc}, K_{NASint}$) và tầng AS ($K_{RRCenc}, K_{RRCint}, K_{UPenc}, K_{UPint}$).
  • Chỉ ra rõ ràng các điểm cải tiến an ninh của 5G-AKA so với 4G EPS-AKA, nổi bật là việc bảo vệ tính riêng tư định danh thuê bao qua SUCI/SUPI và cơ chế liên kết mạng dịch vụ (SN-name).

Các giải pháp và kiến nghị được tác giả đề xuất:

  • Khuyến nghị các nhà mạng cấu hình kiểm tra bắt buộc và nghiêm ngặt tham số SN-name tại máy chủ xác thực AUSF để ngăn chặn hoàn toàn nguy cơ giả mạo mạng dịch vụ.
  • Đảm bảo thực thi tính năng bảo vệ định danh SUCI trên tất cả các thẻ USIM 5G bằng cách áp dụng các thuật toán mã hóa khóa công khai tiêu chuẩn.
  • Bổ sung các cơ chế lọc và giới hạn tốc độ (rate-limiting) đối với các thông điệp báo hiệu yêu cầu xác thực tại giao diện Nausf/Nudm nhằm bảo vệ chức năng SIDF trước nguy cơ tấn công DoS giải mã SUCI.

Đóng góp của đồ án:

  • Cung cấp tài liệu tổng hợp có hệ thống, logic và chi tiết bằng tiếng Việt về giao thức xác thực và thỏa thuận khóa trong mạng di động 5G theo chuẩn 3GPP Rel-16.
  • Đóng góp nguồn tài liệu phân tích kỹ thuật phục vụ việc nghiên cứu, so sánh kiến trúc an toàn thông tin giữa hai thế hệ mạng di động LTE và 5G.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Theo đánh giá của giảng viên phản biện, đề tài mới dừng lại ở mức độ nghiên cứu và phân tích lý thuyết, chưa xây dựng được mô hình mô phỏng thực nghiệm hoặc triển khai kịch bản minh họa an ninh thực tế trên các nền tảng mạng thử nghiệm.
  • Chưa đi sâu phân tích toàn diện các biến thể tấn công nâng cao và đánh giá định lượng hiệu năng tính toán của các giao thức trong các môi trường triển khai thực tế có tải lưu lượng lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Ứng dụng các công cụ phân tích an ninh hình thức (Formal Security Analysis Tools) như ProVerif, Scyther hoặc AVISPA để mô hình hóa toán học và kiểm chứng tự động độ an toàn của các luồng bản tin 5G-AKA và EAP-TLS.
  • Xây dựng hệ thống mạng thử nghiệm 5G mã nguồn mở (như Open5GS hoặc free5GC) kết hợp thiết bị vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (SDR) để triển khai thực nghiệm các kịch bản tấn công DoS, mất đồng bộ SQN và kiểm thử cơ chế mã hóa SUCI trong môi trường thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Công nghệ thông tin, Quản trị mạng, Kỹ thuật Viễn thông và An toàn thông tin đang thực hiện các đề tài nghiên cứu về bảo mật mạng không dây và mạng di động thế hệ mới.
  • Các kỹ sư viễn thông và chuyên viên bảo mật mạng cần tài liệu tra cứu có hệ thống về cơ chế xác thực, quy trình dẫn xuất khóa và luồng thông điệp giao thức theo chuẩn 3GPP Release 16.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao trong đồ án:

  • Phần phân tích luồng thông điệp chi tiết của 3 giao thức 5G-AKA, EAP-AKA', EAP-TLS và mô hình phân cấp khóa trong Chương 2.
  • Bảng tổng hợp đối chiếu và phân tích lỗ hổng an ninh giữa 4G EPS-AKA và 5G-AKA trong Chương 3.

Câu hỏi thường gặp

1. Định danh SUCI trong mạng 5G được tạo ra như thế nào và giải quyết được nhược điểm gì của mạng 4G?
Trong mạng 5G, SUCI (Subscription Concealed Identifier) là định danh tạm thời được thẻ USIM tạo ra bằng cách mã hóa định danh cố định SUPI cùng một số ngẫu nhiên $R_{UE}$ thông qua khóa công khai của mạng thường trú ($pk_{UDM}$). Cơ chế này giúp khắc phục triệt để lỗ hổng của mạng 4G khi truyền định danh cố định IMSI ở dạng bản rõ qua giao diện vô tuyến, từ đó ngăn chặn hoàn toàn nguy cơ bị nghe lén và theo dõi vị trí bởi các trạm thu bắt IMSI (IMSI Catcher).

2. Khóa $K_{SEAF}$ trong phân cấp khóa 5G được tạo ra ở đâu và giữ vai trò gì?
Khóa $K_{SEAF}$ do chức năng máy chủ xác thực AUSF tạo ra từ khóa trung gian $K_{AUSF}$ cùng tham số Tên mạng dịch vụ (SN-name), đồng thời cũng được thiết bị người dùng (ME) tính toán song song. Khóa $K_{SEAF}$ được chuyển cho chức năng SEAF tại mạng phục vụ để đóng vai trò làm khóa neo (anchor key). Từ $K_{SEAF}$, SEAF sẽ dẫn xuất tiếp ra khóa $K_{AMF}$ để cung cấp cho AMF mà không cần phải thực hiện lại quy trình xác thực chính từ đầu.

3. Ba phương thức xác thực và thỏa thuận khóa được chuẩn 3GPP chỉ định trong mạng 5G là gì?
Chuẩn 3GPP định nghĩa 3 phương thức xác thực chính gồm:

  • 5G-AKA: Phương thức xác thực chính dựa trên mật mã đối xứng cải tiến từ EPS-AKA, phục vụ cho mạng truy cập di động thông thường.
  • EAP-AKA': Phương thức xác thực mở rộng dựa trên RFC 5448, áp dụng cho cả mạng truy cập 3GPP và non-3GPP.
  • EAP-TLS: Phương thức xác thực dựa trên chứng chỉ số X.509 hoặc khóa chia sẻ trước (PSK) qua giao thức TLS, chuyên dùng cho các trường hợp hạn chế như mạng riêng (private network) và môi trường thiết bị IoT.

4. Sự khác biệt trong quy trình kiểm tra phản hồi xác thực giữa 4G EPS-AKA và 5G-AKA là gì?
Trong 4G EPS-AKA, MME tại mạng phục vụ trực tiếp nhận giá trị RES từ người dùng và so sánh với giá trị mong đợi XRES do HSS cung cấp. Trong 5G-AKA, quy trình kiểm tra được phân tách thành hai cấp: SEAF chỉ nhận được giá trị băm $HXRES^$ từ AUSF và so sánh sơ bộ với $HRES^$ do UE gửi; sau đó SEAF gửi $RES^$ nguyên bản về AUSF tại mạng thường trú để AUSF thực hiện so sánh quyết định cuối cùng với $XRES^$. Cơ chế này giúp mạng thường trú kiểm soát toàn quyền quyết định xác thực.

5. Tham số Tên mạng dịch vụ (SN-name) có ý nghĩa gì đối với an toàn của giao thức 5G-AKA?
Tham số SN-name (kết hợp chuỗi "5G" và mã định danh mạng dịch vụ SN Id) được đưa trực tiếp vào hàm dẫn xuất khóa $K_{SEAF}$ và tính toán phản hồi $RES^/XRES^$. Cơ chế này tạo ra sự ràng buộc mật mã chặt chẽ giữa phiên xác thực với mạng phục vụ cụ thể, ngăn chặn kẻ tấn công mạo danh mạng phục vụ hoặc chuyển tiếp véctơ xác thực sang một mạng dịch vụ trái phép khác.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tìm hiểu giao thức xác thực và thỏa thuận khóa trong mạng di động 5G" của sinh viên Đặng Thế Quang đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận và đặc tả kỹ thuật an ninh của hệ thống 5G theo chuẩn 3GPP Release 16. Công trình đã làm rõ quy trình vận hành của ba giao thức xác thực 5G-AKA, EAP-AKA', EAP-TLS cùng cấu trúc phân cấp khóa đa tầng, đồng thời chỉ ra các ưu thế vượt trội của 5G trong việc khắc phục điểm yếu lộ lọt định danh và thiếu ràng buộc mạng dịch vụ của 4G EPS-AKA. Mặc dù dừng lại ở phạm vi phân tích lý thuyết và chưa triển khai kiểm chứng thực nghiệm, đồ án đã đáp ứng tốt các yêu cầu học thuật và là tài liệu tham khảo có giá trị cho việc nghiên cứu an toàn bảo mật mạng di động thế hệ mới.