5G移动通信网络设备安全保障要求 基站

15G移动通信网络设备安全保障要求基站设备本文件规定了5G移动通信网络基站(gNB)设备的安全保障目标、需求和测试用例。本文件适用于5G移动通信网络基站(gNB)设备安全评估。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。YD/T3807-2020移动通信网络设备安全保障通用要求3GPPTR33.9263GPP网络设备威胁和重要资产的安全保障规范(SecurityAsuranceSpecification(SCAS)threatsandcriticalasetsin3GPPSecurityAssuranceRequireme(SCAS)fortheevolvedNodeB(eNB)networkproductclass)3GPPTS33.5015G3GPPTS33.511V16.2.050基站网络设备安全保障规范(2019年12月版本)(SccuityAssuranceSpecification(SCAS)forthenextgenerationNodeB(gNodeB)networkproductclass)3术语、定义和缩略语3.1术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。下列缩略语适用于本文件。接入层媒体接入控制下一代无线接入网theNextGenerationRadioAccessNetwork分组数据汇聚层协议PacketDataConvengenceProto协议数据单元无线资源控制安全保障规范安全命令模式SecurityModeC会话管理功能2UE用户设5G移动通信网络基站(gNB)设备的特定安全需求包括基站设备特定的安全功能性需求和应对基站设备特定安全威胁的安全需求。通用的安全需求和测试用例引用YD/T3807-2020。5基站设备特定的安全功能性需求和测试用例5.13GPP)标准中的基站设备安全功能性需求和测试用例5.1.1RRC信令的完整性保护需求名称：RRC信令的完整性保护需求参考：3GPPTS33.501,第5.3.3小节需求描述：如3GPPTS33.501第5.33小节中说明的“gNB应支持下一代基站(NGRAN)空口的RRC信令的完整性保护。”威胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.2小节-控制面数据的完整性保护TC_CP_DATA_INT_RRC-SIGNa)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接。UE可以是模拟终端；b)gNB应分别将128-NIA1、128-NIA2、128-NIA3配置为优先算法；1)UE发起注册过程，完成UE注册；3)查看(使用抓包工具等)NGRAN空口上的RRC信令：4)使用128-NIA2开启信令面完整性保护，5)使用128-NIA3开启信令面完整性a)步腹3完成后，NGRAN空口上的信令使用了128-NIA1进行了完整性保护常发送/接收信令面消息；b)步骤4完成后，NGRAN空口上的信令使用了128-NIA2进行了完整性保护，U常发送/接收信令面消息；c)步腹5完成后，NGRAN空口上的信令使用了128-NIA3进行了完整性35.1.2UE和gNB之间用户数据的完整性保护需求名称：UE和gNB之间用户数据的完整性保护需求参考：3GPPTS33.501,第5.3.3小节需求措述；如3GPPTS33.501第53.3小节中说明的：“gNB应支持下一代基站(NGRAN)空口的用户数据的完整性保护。"或胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.4小节-用户数据的完整性保护测试目的：验证基站支持UE和gNB之间用户a)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接，UE可以是模拟终端，依据Ub)gNB应分别将128-NIA1、128-NIA2、128-NIA3配置为优先算法：2)使用128-NIA1开启用户面完整性保护；3)查看(使用抓包工具等)NGRAN空口上UE与gNB之间的数据包；4)使用128-NIA2开启用户面完整性保护，重复步骤3;5)使用128-NIA3开启用户面完整性保护，重复步骤a)步骤3完成后，NGRAN空口上的用户面数据使用了128-NIA1进行了完整b)步骤4完成后，NGRAN空口上的用户面使用了128-NIA2进行了完整性保护，正常发送/接收用户面数据；c)步骤5完成后，NGRAN空口上的用户面使用了128-NIA3进行了完整正常发送/接收用户面消息。5.1.3RRO完整性校验失败需求名称：RRC完整性校验失败需求参考：3GPPTS33.501,第6.5.1小节需求描述；如3GPPTS33.501第6.5.1小节中说明的：“RRC完整性校验应在gNB和移动设备之间执行。如果在开启完整性保护之后，发现完整性校验失败(例如MAC-I校验失败或者丢失),存4疑的消息应该被丢弃。这个行为可以发生在gNB侧或者移动设备侧。”或胁参考：3GPPTR33926第D.2.2.2小节-控制面数据的完整性保护TC_CP_DATA_INT_FAILURE_RRC-SIGN测试目的：验证基站正确处理RRC信令完整a)配备UE,UE可以是模拟终端；1b)终端向gNB发送携带错误MAC-I的RRC消息gNB在步骤la或者步骤2后丢弃RRC消息。5.1.4用户面完整性校验失败需求名称：用户面完整性校验失败需求参考：3GPPTS33.501,第6.6.4小节需求描述；如3GPPTS33.501第6.6.4小节中说明的：“如果终端和gNB在开启完整性保护之后，接收到完整性校验失败的PDCPPDU数据(例如MAC-I校验失败或者丢失),PDU应该被丢威胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.4小节-用户面数据的完整性保护。TC_UP_DATA_INT_FAILUREa)配备UE,UE可以是模拟终端，依据UE在NAS层指示的用户面完整性保a)终端向gNB发送不携带MAC-I的P1b)终端向gNB发送携带错误MAC-I的PDCPPDU;2)gNB校验终端发送的PDCPPDU的完整性。5TC-CP-DATA-CIP-RRC-SIGNa)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接。UE可以c)测试人员应能够访问NGRAN空口，并且能够查看加解密相关的信令流3)测试人员查看(使用抓包工具等)NGRAN空口上的RRC信令数据包：4)使用128-NEA2开启信令面机密性保护，重复步骤3:5)使用128-NEA3开白信令面机密性保护，重复步骤a)步骤3完成后，NGRAN空口上的RRC信令使用了128-NEA1进行机密性保正常发送/接收信令面消息：b)步骤4完成后，NGRAN空口上的RRC信令使用了128-NEA2进行机密性保护，正常发送/接收信令面消息：c)步骤5完成后，NGRAN空口上的RRC信令使用了128-NEA3进行机密正常发送/接收信令面消息。6需求描述：3GPPTS33.501第53.2小节中说明的：“gNB应支持在UE和gNB之间用户数据加密：UE和gNB之间的用户数据的机密性保护可选。”。威胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.3小节-用户数据的机密性保护测试目的：验证基站支持UE和gNB之间用户面a)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接。UE可以128-NEA3配置为优先算法；1)测试人员应开机启动注册过程；2)使用128-NEA1开启信令面机密性保护；3)测试人员查看(使用抓包工具等)NGRAN空口上的用户面数据包；4)使用128-NEA2开启信令面机密性保护，重复步骤3;5)使用128-NEA3开启信令面机密性保护，重复步骤a)步骤3完成后。NGRAN空口上的用户面数据使用了128-NEAI进行机密性b)步骤4完成后，NGRAN空口上的用户面数据使用了128-NEA2进行机密性保护c)步骤5完成后，NGRAN空口上的用户面数据使用了128-NEA3进行机5.1.7UE和gNB之间用户数据的抗重放保护需求名称：UE和gNB之间用户数据的抗重放保护需求参考；3GPPTS33.501,第5.3.3小节需求描述：3GPPTS33.501第5.3.3小节中说明的；“gNB应支持在UE和gNB之间的完整性保护和抗重放保护。”。威胁参考；3GPPTR33.926第D.2.2.4小节-用户数据的完整性保护测试名称：UE和gNB之间用户数据的抗重放保护7a)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接，UE可以是模拟终端；b)测试人员应能够访问NGRAN空口：1)测试人员查看(使用抓包工具等)NGRAN空口上的UE和gNB之间的数据包：2)测试人员过滤UE和gNB之间的用户面数据；3)测试人员记录过滤后的用户面数据包的PDCPCOUNT;4)测试人员对比多次用户面数据包的PDCP5.1.8RRC信令的抗重放保护需求名称：RRC信令的抗重放保护需求参考：3GPPTS33.501,第5.3.3小节需求描述：3GPPTS33.501第5.3.3小节中说明的：“gNB应支持RBC信令的完整性保护和威胁参考：3GPPTR33.926第D.22.2小节-控制面数据的完整性保护TC-UP-DATA-RRC-REPLAYa)gNB网络产品应在模拟/真实网络环境中连接c)测试人员应激活RRC信令的完整性保护。1)测试人员查看(使用抓包工具等)NGRAN空2)测试人员过滤UE和gNB之间的RRC信令包；3)测试人员记录过滤后的RRC信令包的PDCPCOUNT;PDCPCOUNT值均不相同，下一代基测试目的：根据SMF通过AMF发送的安全策略，校验b)测试人员应能够访问NGRAN空口；c)测试人员应激活RRC信令的机密性保护。1)测试人员通过发送PDU会话建立请求消息来触发PDU会话建立过程；2)测试人员应触发SMF向gNB发送具有“必须”机密性保护指示的用户3)测试人员应在gNB与UE之间的RRC连接重新配置过程中获6)测试人员应获取UE和gNB之间发送的RRC连接重新配置7)测试人员应根据用户面安全策略检查用户面加密是否启用/禁用户面数据基于SMF发送的用户面安全策略进行了机密性保护。测试目的：校验用户面数据是否按照SMF发送的安全策b)测试人员应能够访问NGRAN空口：c)测试人员应激活RRC信令的完整性保护。1)测试人员通过发送PDU会话建立请求消息来触发PDU会话建2)测试人员应触发SMF向gNB发送具有“必须”完整性保护指示的用户与gNB在RRC连接重新配置消息中通知UE的用户面完整性6)测试人员获取UE和gNB之间发送的用户面数据；用户面数据是基于SMF发送的用户面安全策略进行了完整性保护，业务可正常执行。需求参考：3GPPTS33.501第5.11.2和6.7.3.需求描述：在3GPPTS33.501第5.11.2小节说明的：“服务网络应根据以下参数选择使用的算法；UE的UE安全能力，当前服务网络网元配置的允许的算法优先级列表。”,在3GPPTS33.501第6.7.3.0小节说明的：“每个gNB应通过网管配置允许的算法优先级列表。应该包含两个列表，一个是完整性算法列表，一个是加密算法列表。这些列表应由运营商根据优先级决定使用的顺序”威胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.5小节-AS算法的选择和使用TC-gNB-AS-ALG-SELEC测试目的；验证gNB按照预配置的算法列表选择1)终端向gNB发送RegistrationRequest消息；2)gNB接收N2ContextSetupRequest消息；能力的所有算法中按照预配置的算法列表选择优先5.1.12gNB密钥刷新需求名称：gNB密钥刷新需求参考：3GPPTS33.501第6.9.4.1小节需求描述：在3GPPTS33.501第6.9.4.1小节说明的：“当相同的PDCPCOUNT,无线承载标识以及K即将被重用时，gNB应发起密钥更新流程，更新K₀a,Kecc,Kecm·Kurm或胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.7小节-密钥重用测试目的：验证gNB在PDCPCOUNT即将重置时，执配备UE,UE可以是模拟器。1)gNB向终端发送ASSecurityModeComma2)终端回复ASSecurityModeComplete消息；3)终端向gNB发送RRC或UP消息，令PDCPCOUNT即将重置。UE不断发送RR使PDCPCOUNT递增，直到触发步骤3或PDCPC5.1.13Xn切换的降级防护需求名称；Xn切换的降级防护需求参考：3GPPIS33.501第5,1.1和6.7.3.1小节需求描述：在3GPPTS33.501第5.1.1小节说明的：“攻击者可以通过降级攻击使UE或者网络分别认为对端不支持某个安全特性，即使双方都支持该特性。”。在3GPPTS33.501第6.7.3.1小节说明的：“目标2NB在PathSwitch消息中发送从源gNB获TC-gNB-HANDOVER-BIDDING-在测试环境中，源gNB和目标gNB相互连接，源gNB可以目标gNB发送PathSwitch消息到AMF。PathSwitch消息包含UE的安5.1.14gNB切换中AS保护算法的选择需求名称：gNB切换时AS保护算法的选择需求参考：3GPPTS33.501,第6.7需求描述：在3GPPTS33.501第6.7.3.1和6.7.3.2小节中说明的：“目标gNB应根据本地配置的算法优先级列表从UE的5G安全能力中选择具有最高优先级的算法(这适用于完整性和加密算法)。如果目标gNB与源gNB相比选择不同的算法，那么所选算法应在切换命令消息中指示给UE.”威胁参考：3GPPTR33.926第D.2.2.5小节-AS算法选择与使用测试用例：TC-gNB-HANDOVER-AS-ALG-SELEC测试环境包括源gNB,目标gNB和5GC,源gNB和5GC可以是模拟基站和模拟核心网。测试用例1:1)源gNB在切换请求消息中将在源小区使用的机密表选择优先级最高的算法，,并在切换命令中包括选择的1)5GC发送UE的安全能力给目标gNB:2)目标gNB按照切换命令中的顺序列表选择高优先级的AS算法：2)在切换完成消息中的MAC被验证，并且AS完整性保护算法被正确选择和应用：5.1.15