5G超密集網絡的認證方案綜述

曹舒雅 姚英英 常曉林

摘 ? 要：隨著移動數據流量的增長，超密集網絡成為5G研究和應用最廣泛的技術之一，目前主要應用于地鐵、購物中心、體育場館、校園和辦公室等熱點地區。超密集網絡雖然滿足了5G的高數據流量的需求，但接入點的大量部署可能會導致移動用戶頻繁的認證切換，并伴隨著服務延遲或中斷以及信息泄露和黑客攻擊等諸多安全問題。因此，安全高效的超密集網絡認證方案成為學術界研究和探索的新熱點。文章回顧了5G超密集網絡的體系架構與發展，總結了5G超密集網絡認證方案的最新發現并提出未來的研究方向。

關鍵詞：5G;超密集網絡;認證方案;認證切換

中圖分類號： TP309.2 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： With the growth of mobile data traffic， ultra-dense networks have become one of the most widely studied and used technologies in 5G system， and have been mainly applied to many hotspot areas like subways， shopping centers， stadiums， campuses and offices. Although ultra-dense networks meet the needs of high data traffic， mobile users may experience frequent handovers， incurring delay or interruption issues and various security issues like information leakage and hacker attack due to a large number of deployed access points. Therefore， in academia， the secure and efficient authentication schemes in ultra-dense networks have become the new hotspot in the research and exploration. In this article， we review the architecture and development of ultra-dense networks， summarize the latest findings of authentication schemes， and look forward to the next step of authentication schemes.

Key words： 5G; ultra-dense networks; authentication schemes; authentication handover

1 引言

在5G時代，移動數據流量呈爆炸式增長，根據思科年度互聯網報告[1]，到2023年連接到網絡的設備數量將是全球人口的三倍多，與2018年的聯網設備數量相比增加了約110億，這無疑增加了移動通信負載。研究人員提出采用超密集網絡[2]（Ultra-dense Networks，UDN），通過更密集地部署接入點（Access Point，AP），從而增強本地熱點容量，達到減輕通信負載的目的[3]。然而，UDN中AP的密集部署給資源管理和通信安全帶來了巨大的挑戰，例如用戶的移動性會導致頻繁的身份認證和密鑰協商操作，造成服務的延遲或中斷以及許多安全問題，如信息泄露和黑客攻擊[4]。考慮到5G網絡的低時延、高容量、高速率要求[5]和移動通信的安全性要求，3GPP[6]（3rd Generation Partnership Project）委員會提出的認證和密鑰協商方案不再適用[7]，所以UDN需要解決與認證切換和通信安全相關的問題。……