CN116325658A - 用于使用移动性模式的5g用户设备（ue）历史移动性跟踪和安全筛查的方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

用于使用移动性模式的5g用户设备（ue）历史移动性跟踪和安全筛查的方法、系统和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪和安全筛查的方法，包括在UE连接到不同网络位置时，在包括至少一个处理器的网络数据聚合节点处从5G网络功能(NF)接收UE注册数据。所述方法还包括在网络节点处聚合来自5G NF的各个UE的注册数据，以产生UE的移动性模式。所述方法还包括响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，在网络节点处从位于UE的归属网络中的5G NF接收对UE的移动性模式的请求。所述方法还包括通过向位于UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式来对该请求进行响应。

Description

用于使用移动性模式的5G用户设备(UE)历史移动性跟踪和安 全筛查的方法、系统和计算机可读介质
优先权声明
本申请要求2020年8月31日提交的序列号17/008,528的美国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用其整体并入本文中。
技术领域
本文中描述的主题涉及增强5G移动通信网络中的安全性。更具体地，本文中描述的主题涉及用于使用移动性模式的5G UE历史移动性跟踪和安全筛查的方法、系统和计算机可读介质。
背景技术
在5G电信网络中，提供服务的网络节点被称为生产者网络功能(NF)。消费服务的网络节点被称为消费者NF。取决于网络功能是在消费服务还是在提供服务，它可以是生产者NF和消费者NF两者。
给定的生产者NF可以具有许多服务端点，其中服务端点是该生产者NF托管的一个或多个NF实例的联系点。由因特网协议(IP)地址和端口号的组合或解析为托管生产者NF的网络节点上的IP地址和端口号的完全限定域名来识别服务端点。NF实例是提供服务的生产者NF的实例。给定的生产者NF可以包括不止一个NF实例。还应该注意的是，多个NF实例可以共享同一服务端点。
生产者NF向网络功能储存库功能(NRF)注册。NRF维护可用的NF实例的服务简档，该服务简档识别每个NF实例支持的服务。消费者NF可以订阅以接收关于已经向NRF注册的生产者NF实例的信息。
除了消费者NF之外，可以订阅以接收关于NF服务实例的信息的另一种类型的网络节点是服务通信代理(SCP)。SCP向NRF订阅并获得关于生产者NF服务实例的可达性和服务简档信息。消费者NF连接到服务通信代理，并且服务通信代理在提供所需服务的生产者NF服务实例之间对流量进行负载平衡，或将流量直接路由到目的地生产者NF实例。
除了SCP之外，在生产者NF和消费者NF之间路由流量的中间代理节点或网络节点组的其他示例包括安全边缘保护代理(SEPP)、服务网关和5G服务网格中的节点。SEPP是用于保护在不同5G公共陆地移动网络(PLMN)之间交换的控制平面流量的网络节点。因此，SEPP对所有应用编程接口(API)消息进行消息过滤、监管和拓扑隐藏。
服务网关是位于提供给定服务的一组生产者NF前面的节点。服务网关可以以与SCP类似的方式在提供服务的生产者NF实例之间对传入的服务请求进行负载平衡。
服务网格是能够实现生产者NF和消费者NF之间的通信的一组中间代理节点的名称。服务网格可以包括一个或多个SCP、SEPP和服务网关。
当前5G网络架构中存在的一个弱点是不法分子可能能够使用网络欺骗来向其他网络发送信令命令，声明移动设备正在他们的网络中漫游，并应被转发到新的服务网络。这允许文本消息和语音呼叫的拦截。网络运营商目前依赖于防火墙设备来检测这些异常，但是几乎不可能通过位置更新或对应的5G UE位置注册消息来确定移动设备是否实际位于声明位于的网络中。
在现今使用的防火墙设备中，使用速度检查来确定移动设备是否能够在一个位置注册并在之后不久在另一个位置注册。这需要大量的管理工作来输入从归属(home)网络到世界上每个主要城市的距离，因此不是可行的解决方案。
鉴于这些困难，需要用于5G UE历史移动性跟踪和安全筛查的方法、系统和计算机可读介质。
发明内容
一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪和安全筛查的方法包括在UE连接到不同网络位置时，在包括至少一个处理器的网络数据聚合节点处从5G网络功能(NF)接收UE注册数据。所述方法还包括在网络节点处聚合来自5G NF的各个UE的注册数据，以产生UE的移动性模式。所述方法还包括响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，在网络节点处从位于UE的归属网络中的5G NF接收对UE的移动性模式的请求。所述方法还包括通过向位于UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式来响应该请求。
根据本文中描述的主题的另一个方面，接收UE注册数据包括从5G NF中的至少一个5G NF接收UE的移动性模式。
根据本文中描述的主题的另一个方面，网络数据聚合节点包括网络数据分析平台(NWDAF)或统一数据储存库(UDR)。
根据本文中描述的主题的另一个方面，网络数据聚合节点包括非3GPP定义的网络数据聚合平台。
根据本文中描述的主题的另一个方面，聚合注册数据以生成移动性模式包括：对于每个移动性模式，针对UE的每个注册实例，存储UE的位置的指示符、UE在该位置注册时的时间戳以及类型分配码(TAC)。
根据本文中描述的主题的另一个方面，位于UE的归属网络中的5G NF包括安全边缘保护代理(SEPP)，并且还包括在SEPP处接收移动性模式并基于移动性模式确定用于进行新注册的消息是否指示UE注册模式异常。
根据本文中描述的主题的另一个方面，用于5G历史移动性跟踪和安全筛查的方法包括：在SEPP处，响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册模式异常，阻止所述用于进行新注册的消息。
根据本文中描述的主题的另一个方面，5G历史移动性跟踪和安全筛查的方法包括在SEPP处，响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册异常，在该UE注册中指定的位置处发起UE的寻呼，并且响应于在该UE注册中指定的位置的UE的成功寻呼，将所述用于进行新注册的消息转发到UE的归属网络中的用户数据管理(UDM)功能。
根据本文中描述的主题的另一个方面，UE包括物联网(IoT)设备。
根据本文中描述的主题的另一个方面，移动性模式包括UE的类型分配码(TAC)，并且所述方法还包括在SEPP处根据TAC确定设备类型，将移动性模式与具有和UE相同或相似类型的设备的移动性模式进行比较，以及基于比较的结果确定注册是否异常。
根据本文中描述的主题的另一个方面，提供一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪和安全筛查的系统。所述系统包括网络数据聚合节点，所述网络数据聚合节点包括至少一个处理器。所述系统还包括5G UE移动性模式生成器，所述5G UE移动性模式生成器用于在UE连接到不同网络位置时从5G网络功能(NF)接收注册数据，聚合UE的注册数据以产生UE的移动性模式，从位于UE的归属网络中的5G NF接收响应于用于对UE进行新注册的消息而生成的对UE的移动性模式的请求，并且响应于该请求向UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式。
根据本文中描述的主题的另一个方面，接收UE注册数据包括从5G NF中的至少一个5G NF接收UE的移动性模式。
根据本文中描述的主题的另一个方面，在聚合来自5G NF的注册数据以生成移动性模式时，5G UE移动性模式生成器被配置为针对UE的每个注册实例，存储UE的位置的指示符、UE在该位置注册时的时间戳以及类型分配码(TAC)。
根据本文中描述的主题的另一个方面，用于5G历史移动性跟踪和安全筛查的系统包括安全边缘保护代理(SEPP)，所述安全边缘保护代理(SEPP)用于接收移动性模式并基于移动性模式确定用于进行新注册的消息是否指示UE注册模式异常。
根据本文中描述的主题的另一个方面，SEPP被配置为响应于确定该新注册指示UE注册模式异常，阻止该新的UE注册。
根据本文中描述的主题的另一个方面，SEPP被配置为响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册异常，在该UE注册中指定的位置处发起UE的寻呼，并且响应于在该UE注册中指定的位置的UE的成功寻呼，将所述用于进行新注册的消息转发到UE的归属网络中的用户数据管理(UDM)功能。
根据本文中描述的主题的另一个方面，移动性模式包括UE的类型分配码(TAC)，并且其中SEPP被配置为根据TAC确定设备类型，将移动性模式与具有和UE相同或相似类型的设备的移动性模式进行比较，并基于比较的结果确定注册是否异常。
根据本文中描述的主题的另一个方面，提供一种在其上存储有可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述可执行指令在由计算机的处理器执行时，控制计算机以执行步骤。所述步骤包括在UE连接到不同网络位置时，在包括至少一个处理器的网络数据聚合节点处从5G网络功能(NF)接收UE注册数据。所述步骤还包括在网络节点处聚合各个UE的注册数据，以产生UE的移动性模式。所述步骤还包括响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，在网络节点处从位于UE的归属网络中的5G NF接收对UE的移动性模式的请求。所述步骤还包括通过向位于UE的归属网络中的NF发送移动性模式来响应该请求。
可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实现本文中描述的主题。因此，本文中使用的术语“功能”、“节点”或“模块”指的是用于实现所描述的特征的硬件，其也可以包括软件和/或固件组件。在一个示例性实现方案中，可以使用在其上存储有计算机可执行指令的计算机可读介质来实现本文中描述的主题，所述计算机可执行指令在由计算机的处理器执行时控制计算机以执行步骤。适合于实现本文中描述的主题的示例性计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质，诸如盘存储器设备、芯片存储器设备、可编程逻辑器件和专用集成电路。此外，实现本文中描述的主题的计算机可读介质可以位于单个设备或计算平台上，或者可以跨多个设备或计算平台分布。
广义地说，本发明提供一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪的方法。本发明生成与特定UE相关联的移动性模式，随后将其提供给位于UE的归属网络中的提出请求的5G网络功能(NF)。移动性模式可以用于对UE注册进行安全筛查——特别地，可以通过移动性模式的检查来检测异常注册。可以由提出请求的NF来进行安全筛查，以确定UE的注册是否异常。有利地，本发明生成的移动性模式可以以这种方式用于降低网络欺骗攻击的成功率。
附图说明
现在将参照附图来说明本文中描述的主题，附图中：
图1是图示示例性5G网络架构的网络图；
图2是图示示例性攻击场景的网络图，其中攻击者向归属网络发送假UE注册，以将针对UE的后续通信定向到攻击者；
图3是图示生成UE的移动性模式的网络数据分析功能(NWDAF)或聚合节点以及使用移动性模式筛查UE注册的SEPP的网络图；
图4是与图3中所示的网络相同的网络的网络图，其中基于移动性模式信息筛查UE注册，并且因为SEPP根据移动性模式信息确定注册没有异常，所以允许UE注册；
图5是图示与图3相同的网络的网络图，其中基于移动性模式信息筛查UE注册，并且因为SEPP根据移动性模式信息确定注册异常，所以阻止UE注册；
图6是图示用于基于移动性模式进行5G历史移动性跟踪和安全筛查的聚合节点和SEPP的示例性架构的框图；
图7是图示聚合节点在生成移动性模式并向提出请求的节点提供移动性模式时所进行的示例性过程的流程图；
图8是图示SEPP在从聚合节点获得移动性模式并基于移动性模式筛查UE注册时所进行的示例性过程的流程图；
图9是图示与5G移动性相关联的示例性信令的信令消息流程图；并且
图10是图示根据本文中描述的主题的方面的用于进行5G移动性跟踪的示例性统一数据储存库(UDR)的网络图。
具体实施方式
本文中描述的主题涉及用于使用移动性模式的5G UE历史移动性跟踪(例如用于安全筛查)的方法、系统和计算机可读介质。图1是图示示例性5G系统网络架构的框图。图1中的架构包括NRF 100和SCP 101，它们可以位于同一归属公共陆地移动网络(HPLMN)中。如上文所述，NRF 100可以维护可用的生产者NF服务实例及其支持的服务的简档，并且允许消费者NF或SCP订阅并被通知新的/更新的生产者NF服务实例的注册。SCP 101还可以支持生产者NF实例的选择和服务发现。SCP 101可以进行消费者NF和生产者NF之间的连接的负载平衡。此外，使用本文中描述的方法，SCP 101可以进行基于优选NF位置的选择和路由。
NRF 100是NF或生产者NF实例的服务简档的储存库。为了与生产者NF实例通信，消费者NF或SCP必须从NRF 100获得NF或服务简档或生产者NF实例。NF或服务简档是在第三代合作伙伴计划(3GPP)技术规范(TS)29.510中定义的JavaScript对象表示法(JSON)数据结构。NF或服务简档定义包括完全限定域名(FQDN)、因特网协议(IP)版本4(IPv4)地址或IP版本6(IPv6)地址中的至少一个。在图1中，任何节点(除NRF 100以外)可以是消费者NF或生产者NF，这取决于它们是在请求服务还是在提供服务。在图示的示例中，节点包括在网络中进行策略相关操作的策略控制功能(PCF)102、管理用户数据的用户数据管理(UDM)功能104以及提供应用服务的应用功能(AF)106。图1中所示的节点还包括管理接入和移动性管理功能(AMF)110与PCF 102之间的会话的会话管理功能(SMF)108。AMF 110进行与4G网络中的移动性管理实体(MME)所进行的移动性管理操作类似的移动性管理操作。认证服务器功能(AUSF)112为诸如用户设备(UE)114之类的寻求访问网络的用户设备(UE)进行认证服务。
网络切片选择功能(NSSF)116为寻求访问与网络切片相关联的特定网络能力和特性的设备提供网络切片服务。网络暴露功能(NEF)118为寻求获得关于附接到网络的物联网(IoT)设备和其他UE的信息的应用功能提供应用编程接口(API)。NEF 118进行与4G网络中的服务能力暴露功能(SCEF)类似的功能。
无线电接入网络(RAN)120经由无线链路将用户设备(UE)114连接到网络。可以使用g-Node B(gNB)(图1中未示出)或其他无线接入点来接入无线电接入网络120。用户平面功能(UPF)122可以支持用于用户平面服务的各种代理功能。此类代理功能的一个示例是多路径传输控制协议(MPTCP)代理功能。UPF 122还可以支持性能测量功能，UE 114可以使用该性能测量功能来获得网络性能测量。图1中还图示了数据网络(DN)124，UE通过它访问数据网络服务，诸如因特网服务。
SEPP 126过滤来自另一个PLMN的传入流量，并对离开归属PLMN的流量进行拓扑隐藏。SEPP 126可以与管理外地(foreign)PLMN的安全性的外地PLMN中的SEPP进行通信。因此，不同PLMN中的NF之间的流量可以穿过两个SEPP功能，一个用于归属PLMN，而另一个用于外地PLMN。
如上文所述，5G网络中出现的一个问题是攻击者可以在UE注册消息中假冒服务于移动订户的网络的身份，导致归属网络为UE存储假位置，作为结果，旨在给真实UE的后续通信可能被定向到攻击者。图2图示了示例性攻击场景，其中攻击者发送假UE注册并使用假UE注册来拦截到UE的通信。除了上文关于图1描述的5G NF之外，在图2中，网络还包括无线电接入网络节点202A、202B、204A和204B。无线电接入网络节点202A、202B、204A和204B能够实现与UE的无线通信。无线电接入网络节点202A、202B、204A和204B的架构取决于网络中的gNB功能是如何实现的。可以使用基带单元(BBU)来实现gNB功能，其中gNB的功能没有被划分成单独的节点或划分成单独的分布式单元(DU)和控制单元(CU)节点。CU是包括gNB功能(如用户数据的传输、移动性、控制、无线电接入网络共享定位等)的逻辑节点。DU是取决于功能划分而实现gNB功能的子集的逻辑节点。DU的操作由CU控制。无线电单元(RU)只是CU的另一个名称。
参照图2中的消息流，在步骤1中，攻击者200通过向UE的归属网络发送假UE注册来冒充AMF。假UE注册将UE位置标识为攻击者的网络。然而，UE并不存在于攻击者的网络中。
位于UE的归属网络中的SEPP 126A接收假UE注册。在此示例中，假设SEPP 126A没有基于移动性模式信息实现安全筛查。因此，在步骤2中，归属网络中的SEPP 126A向归属网络中UDM 104发送假UE注册。
UDM 104同样没有基于移动性模式实现UE注册的安全筛查。因此，在步骤3中，UDM104将UDM为UE维护的数据库记录中的UE的位置更新为攻击者网络。其他节点使用UDM 104存储的UE的位置来与UE进行通信。然而，因为图2中为UE存储的位置是假的，所以假位置的注册将导致通信将被重定向到攻击者。
在步骤4中，合法呼叫者UE 206发起与其注册已被盗用(compromise)的UE的通信(例如，语音呼叫或文本消息)。通信的发起使得位于主叫UE的网络中的AMF 110B向UE的归属网络发送位置查询(步骤4)。位于呼叫者的网络中的SEPP 126B将位置查询转发到被叫UE的归属网络。SEPP 126A接收位置查询，并在步骤5中将位置查询转发到UDM 104。
在步骤6中，UDM 104使用在位置查询中标识的UE在其数据库中进行查找，并生成包括UE的注册位置的位置响应。在这种情况下，注册位置是攻击者的网络。UDM 104经由SEPP 126A和SEPP 126B向提出请求的AMF发送具有假UE位置的响应。SEPP 126B将具有假UE位置的响应转发到AMF 110B。在步骤7中，AMF 110B将来自UE 206的通信转发到在位置响应消息中指定的位置，在这种情况下，该位置是攻击者200的位置。因此，在没有一些安全筛查的情况下，攻击者200可以将旨在给其注册已被盗用的UE的语音呼叫、文本消息或其他通信重定向到攻击者的网络。
为了降低成功将通信重定向到攻击者的网络的可能性，本文中描述的主题包括收集UE的移动性模式信息，并使用移动性模式信息来进行对于UE发送的注册的安全筛查。图3是图示使用聚合节点来生成可用于筛查假UE注册的移动性模式信息的网络图。参照图3，聚合节点300可以是在UE向不同网络注册时从UE 302、304和306的注册中收集UE注册信息的计算平台。在图示的示例中，UE包括IoT设备和移动计算设备，包括移动手持终端、平板计算机、膝上型计算机等。可以使用计算平台来实现聚合节点300，该计算平台能够收集UE注册数据、聚合注册数据、从UE注册数据产生移动性模式以及将移动性模式提供给查询NF以进行UE注册安全筛查。在一个示例中，可以使用3GPP TS 29.520中定义的NWDAF来实现聚合节点300。NWDAF允许消费者NF订阅以从NWDAF接收事件的通知，并且还允许消费者NF请求事件的一次性通知。该请求-响应通信模型更适用于图3中的架构，其中SEPP响应于接收到新UE注册而向聚合节点300请求移动性模式。还应该注意的是，尽管可以由NWDAF来实现聚合节点300，但是本文中描述的主题不限于使用NWDAF来生成移动性模式。在替代实现方案中，可以使用非3GPP定义的网络功能来接收UE注册数据、生成移动性模式并将移动性模式提供给提出请求的网络功能。
在图3中所示的消息流中，当UE 302、304或306中的任何一个经由无线电接入网络节点202A和202B之一或经由Wi-Fi/宽带/卫星网关308连接到网络时，提供服务的AMF向位于UE的归属网络中的UDM 104发送UE注册，并向网络数据聚合节点300发送从UE注册中提取的注册或注册数据的副本。在图3中，在步骤1中，UE 304和306连接到归属网络，并且归属AMF 110A向网络数据聚合节点300发送每个注册的UE注册信息的副本。UE注册信息包括UE位置(在本例中，UE位置是UE的归属网络)的指示符、注册的时间戳和标识UE设备类型的类型分配码(TAC)。在图示的示例中，UE 304的注册信息包括归属网络的UE位置标识符、为TS1的时间戳和为1的TAC。UE 306的注册信息包括标识归属网络的UE位置标识符、为TS1.1的时间戳和为2的TAC，因为UE 306是IoT设备，这是与UE 304类型不同的设备。
在步骤2中，网络数据聚合节点300接收或更新注册的UE的移动性模式信息。例如，网络数据聚合节点300可以维护网络数据聚合节点300跟踪的所有UE的移动性模式数据库。当网络数据聚合节点300接收到关于UE的注册数据时，网络数据聚合节点300在其移动性模式数据库中进行查找，以确定对于该UE是否存在移动性模式记录。如果记录不存在，则网络数据聚合节点300可以为该UE生成新的移动性模式记录。如果记录存在，则网络数据聚合节点300可以基于新接收的UE注册数据来更新该UE的现有移动性模式记录。
在图示的示例中，假设注册是UE 304和306的新(第一次)注册。因此，网络数据聚合节点300将为UE 304和306创建以下的移动性模式记录：
UE ID 位置 位置时间戳 TAC
UE1 归属NW TS1 1
表1：第一次注册后UE 304的移动性模式
UE ID 位置 位置时间戳 TAC
UE2 归属NW TS1.1 2
表2：第一次注册后UE 306的移动性模式
继续图3中的示例，UE 304和306漫游到拜访(visited)网络中，并经由无线电接入网络节点204B和202B连接到拜访网络。在步骤3中，提供服务的AMF 110B向UE 304和306的归属网络发送新UE注册(为UE 304和306中的每一个发送一个新UE注册)，并向网络数据聚合节点300发送UE注册数据的副本。在图示的示例中，聚合数据包括作为UE位置的拜访网络的标识符、为TS2的时间戳、以及对于UE 304和306分别为1和2的TAC。
网络数据聚合节点300接收UE注册数据，确定对于这些UE已经存在移动性模式记录，并更新UE 304和306的移动性模式记录。下面的
表3和表4图示了可以为UE 304和306存储的更新的移动性模式。
UE ID 位置 位置时间戳 TAC
UE1 归属NW TS1 1
拜访NW1 TS2 1
表3：第二次注册后UE 304的更新的移动性模式
UE ID 位置 位置时间戳 TAC
UE2 归属NW TS1.1 2
拜访NW1 TS2.1 2
表4：第二次注册后UE 306的更新的移动性模式
提出请求的网络节点可以使用表1-4中所示的数据来确定UE的注册是否异常，并对UE注册进行安全筛查。图4图示了使用移动性模式来筛查UE注册，其中UE注册被确定为没有异常并且被允许。参照图4，在步骤1中，假设UE 304从归属网络漫游到拜访网络中。当UE304经由无线电接入节点204B和202B连接到拜访网络时，提供服务的AMF 110B向位于UE304的归属网络中的UDM 104发送UE注册消息。UE注册将UE位置标识为拜访网络#1，并包括时间戳TS3和为1的TAC。在步骤2中，UE注册经由拜访网络中的SEPP 126B和UE的归属网络中的SEPP 126A被转发到归属网络。
在步骤3中，响应于接收到UE注册，归属网络中的SEPP 126A向聚合节点300发送移动性模式查询。在步骤4中，聚合节点300用包括移动性模式的查询响应来对移动性模式查询进行响应。
SEPP 126A将注册中的UE位置、时间戳和类型分配码与从聚合节点300接收的移动性模式进行比较。在本例中，假设UE正在拜访UE之前已经拜访过的网络。因此，SEPP 126A确定UE注册没有异常，并且在步骤5中，将UE注册转发到UE的归属网络中的UDM 104。
图5图示了基于移动性模式信息阻止UE注册的情况。参照图5，在步骤1中，攻击者200通过向UE的归属网络发送对于归属网络的假UE注册来模仿AMF。在假UE注册中，攻击者包括了攻击者的网络的标识符，而不是真实UE所注册的位置。
在步骤2中，SEPP 126A接收假UE注册并向聚合节点300发送移动性模式查询。移动性模式查询标识UE和包含在注册消息中的UE的位置。
聚合节点300接收移动性模式查询，使用从移动性模式查询获得的UE标识符在其移动性模式数据库中进行查找，并检索UE的移动性模式。在步骤3中，聚合节点300用包括移动性模式的查询响应来对移动性模式查询进行响应。该响应可以可选地包括基于聚合节点300做出的确定的UE注册异常的指示。
SEPP 126A接收该响应并确定该响应是异常的。在简单的示例中，如果在注册中指定的UE位置与在移动性模式中指示的任何先前的UE注册位置不匹配，则SEPP 126A可以确定该响应是异常的。在本例中，SEPP 126A确定移动性模式与UE过去已经注册的网络不对应。因此，在步骤4中，SEPP 126A阻止该假UE注册。SEPP 126A还可以在阻止UE注册之前实现进一步的验证。下文将更详细地描述进一步的验证的示例。
图6是图示用于使用移动性模式进行安全筛查的聚合节点300和SEPP 126A的示例性架构的框图。参照图6，聚合节点300和SEPP 126A各自包括至少一个处理器600和存储器602。聚合节点300包括移动性模式生成器604，移动性模式生成器604基于从AMF接收的UE注册数据来生成移动性模式，并将移动性模式存储在移动性模式数据库606中。可替代地，移动性模式生成器604可以从UE漫游的网络中的SEPP接收UE注册数据，而不是从UE漫游的网络中的AMF接收UE注册数据。在又一个替代方案中，移动性模式生成器604可以响应于每个SEPP的归属网络的漫游订户的传入的注册请求，从归属网络SEPP接收用于填充移动性模式数据库606的UE注册数据。移动性模式生成器604可以利用移动性模式数据库606中的移动性模式信息来对来自归属网络SEPP的移动性模式查询进行响应。
SEPP 126A包括UE注册安全筛查器608，UE注册安全筛查器608从AMF接收UE注册，并制定对网络数据聚合节点300的查询，从聚合节点300接收移动性模式信息，并基于移动性模式信息确定是否阻止UE注册。UE注册安全筛查器608可以阻止基于移动性模式信息被识别为异常的UE注册。UE注册安全筛查器608还可以在初始确定UE注册异常之后进行UE位置验证。在一个示例中，UE注册安全筛查器608可以在UE注册中指定的位置发起UE的寻呼。如果UE被成功寻呼，则这指示在UE注册中指定的位置处存在真实UE，UE注册安全筛查器608从而可以允许该注册。如果UE没有被成功寻呼，则UE注册安全筛查器608可以将该注册作为假注册而进行阻止。在另一个示例中，UE注册安全筛查器608可以允许被识别为异常的注册，但向网络运营商发送包括该异常注册的注册数据(网络标识符、UE标识符、TAC等)的消息。
图7是图示聚合节点300在生成移动性模式并向提出请求的NF提供移动性模式时所进行的示例性过程的流程图。参照图7，在步骤700中，在UE连接到不同网络位置时，聚合节点300从5G NF接收UE注册数据。例如，在UE向由AMF提供服务的网络注册时，聚合节点300可以从AMF接收UE注册数据，诸如注册位置、时间戳和类型分配码。附加地或可替代地，聚合节点300可以接收在3GPP TS 23.501的5.3.4.2节中定义的移动性模式。3GPP TS 23.501指示移动性模式是可由AMF用于表征和优化UE移动性的概念。AMF基于UE的订阅、UE移动性的统计数据、网络本地策略、UE辅助信息或这些项目的任何组合来确定和更新UE的移动性模式。UE移动性的统计数据可以是历史或预期的UE移动轨迹。如果部署了NWDAF，则统计数据也可以是分析数据，即由NWDAF提供的统计数据或预测。根据本文中描述的主题，SEPP可以使用移动性模式信息来进行UE注册安全筛查，这没有作为移动性模式的使用在3GPP TS23.501中被提及。
返回到图7，在步骤702中，聚合节点聚合从5G NF接收的UE的注册数据以产生各个UE的移动性模式。例如，聚合节点300可以聚合来自不同AMF的UE注册数据以产生UE的移动性模式，其示例在上文和表1-4中示出。聚合节点300可以将移动性模式存储在移动性模式数据库606中。
在步骤704中，网络数据聚合节点从位于UE的归属网络中的5G NF接收移动性模式查询。例如，SEPP 126A可以向聚合节点300发送移动性模式查询。可以响应于当前为UE提供服务的AMF为了向归属网络UDM注册UE的当前位置而生成的请求或者冒充AMF的攻击者寻求将UE的位置更新为指向攻击者的网络而生成的请求来生成移动性模式查询。SEPP 126A可以对等待基于移动性模式信息确定注册请求是否异常的UE注册请求进行缓存。移动性模式查询可以标识正在为其请求注册的UE。对于聚合节点300确定注册请求是否异常的情况，移动性模式查询可以可选地包括从注册请求中提取的UE的网络位置。
在步骤706中，聚合节点300通过向位于UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式来对移动性模式查询进行响应。例如，聚合节点300可以在移动性模式数据库606中查找UE的移动性模式，并向位于UE的归属网络中的SEPP 126A发送移动性模式。此外，聚合节点300可以在响应中提供聚合节点300是否将注册分类为异常的指示。
图8是图示由归属网络SEPP进行的基于移动性模式信息进行安全筛查的示例性过程的流程图。参照图8，在步骤800中，SEPP接收注册UE的请求。例如，SEPP 126A可能接收到对于合法UE的注册请求或者来自攻击者的假注册。
在步骤802中，响应于注册请求，SEPP向网络数据聚合节点发送移动性模式查询消息。例如，SEPP 126A可以向聚合节点300发送移动性模式查询消息。移动性模式查询消息可以标识正在请求其注册的UE，并且可选地标识请求注册的位置。对于聚合节点300确定注册是否异常的情况可以提供该位置。如果仅由SEPP 126A进行该确定，则不需要作为移动性模式查询的一部分发送UE的位置。在确定注册请求是否异常时，SEPP 126A可以对注册请求进行缓存并制止将注册请求转发到归属网络中的UDM。
在步骤804中，SEPP 126A从网络数据聚合节点接收包括UE的移动性模式的响应。例如，SEPP 126A可以从聚合节点300接收移动性模式信息，诸如上面在表1-4中所示的移动性模式信息。移动性模式信息可以指示在请求中标识的UE的注册的历史模式。移动性模式可以附加地或可替代地指示与在移动性模式请求中标识的UE设备类型相同的UE的移动性模式。当与相同设备类型的其他UE的移动性模式进行比较时，相同设备类型的UE的移动性模式可以用于确定特定UE(诸如IoT设备)的注册是否异常。例如，可以预期对具有语音呼叫能力的移动手持终端的注册与来自IoT设备(其中IoT设备是传感器)的注册相比，对于注册请求中的各种参数具有不同范围的值。对IoT设备的另一个检查可以是确定设备类型是否为移动设备。例如，当固定的IoT设备苏醒以发送其数据时，可以预期该设备总是从同一位置注册。同一固定IoT设备对多个网络位置的注册可以指示该注册是异常的。
在步骤806中，SEPP 126A基于移动性模式确定注册是否异常。例如，如果注册的位置指示UE在过去从未注册过的网络中的位置，则SEPP 126A可以将注册识别为异常。在另一个示例中，SEPP 126A可以实现更复杂的算法(诸如机器学习算法)以确定UE注册是否异常。
在步骤808中，如果注册没有被确定为异常，则控制进行到步骤810，在步骤810中，注册被允许。如果注册被允许，则SEPP 126A将向UE的归属网络中的UDM转发注册请求。UDM将在其数据库中更新UE的位置，并且到UE的后续通信将被发送到该位置，直到注册被取消或者被新注册更新为止。
如果如上文所述，注册被确定为异常，则在一些实例中，SEPP可以实施进一步的验证以确定是否允许该注册。例如，如果UE是第一次在新的城市进行注册的移动电话，那么如果用户第一次到该城市旅行，则该注册可能是有效的。因此，在步骤812中，确定是否实施注册的进一步验证。如果不实施进一步的验证，则控制进行到步骤814，在步骤814中，SEPP阻止注册。阻止注册可以包括制止将注册转发到UDM，并且可选地包括对提出请求的节点(真实的AMF或攻击者)进行响应。
在步骤812中，如果实施进一步的验证，则控制进行到步骤816，在步骤816中，进行UE的注册的进一步验证。在一个示例中，SEPP 126A可以发起UE的寻呼。发起UE的寻呼可以包括经由在注册请求中标识的网络位置向UE发送寻呼请求消息。寻呼响应将被发送回提出请求的SEPP 126A。如果寻呼响应指示UE被成功寻呼，则这指示在注册请求中指定的位置处存在真实UE。
因此，在步骤818中，如果UE位置被验证，则控制进行到步骤820，在步骤820中，注册被允许。如果SEPP 126A接收到指示寻呼不成功的响应，则这指示在注册请求中指定的位置处不存在真实UE，从而指示注册是假的。因此，如果没有通过接收指示UE的成功寻呼的响应来验证UE位置，则控制进行到步骤814，在步骤814中，注册被阻止。
应该注意的是，本文中描述的主题不限于阻止被识别为异常的UE注册。除了阻止注册之外或者代替阻止注册，SEPP 126A可以通过向网络运营商的操作、管理和维护(OA&M)系统发送消息来通知网络运营商。在注册被识别为异常但被允许的情况下，如果在进一步分析之后确定注册是假的，则网络运营商可以选择阻止标识同一UE的后续注册。
本文中描述的主题不限于基于同一UE的历史移动性模式的比较将UE注册识别为异常。在替代实现方案中，网络数据聚合节点300可以收集相同类型的多个UE的UE注册数据，并向提出请求的节点提供与尝试注册的UE类型相同的UE的UE注册数据。在此类情况下，提出请求的节点(诸如归属网络SEPP 126A)会将尝试注册的UE的注册数据与和请求注册的UE类型相同的UE的(一个或多个)UE移动性模式进行比较。如果尝试注册的UE的注册数据与同一类型的UE的移动性模式在统计上不同，则可以阻止UE注册。如果尝试注册的UE的注册数据与同一类型的UE的移动性模式在统计上不相似，则可以阻止注册。
如上文所述，网络数据聚合节点300被配置为使用在5G网络节点之间交换以支持5G UE移动性的信令消息来进行5G历史移动性跟踪。图9是图示与UE的移动性相关联的示例性5G消息的信令消息流程图。参照图9，当UE 304经由RAN 120连接到网络时，RAN 120进行AMF选择并向提供服务的AMF 110发送注册请求消息。提供服务的AMF 110B进行AUSF选择并向UE的归属网络中的AUSF 112发信号以认证UE。一旦UE被认证，提供服务的AMF就向位于UE304的归属网络中的UDM 104发送Nudm_UECM_Registration_Request消息900。可以经由AMF110B的网络中的SEPP(图9中未示出)发送该消息。提供服务的AMF 110B可以将来自Nudm_UECM_Registration_Request消息900的注册数据的副本发送到网络数据聚合节点300，并且网络数据聚合结点900可以将注册数据存储在UE移动性模式数据库606中。归属网络SEPP(图9中未示出)可以查询UE移动性模式数据库，以确定是否允许将Nudm_UECM_Registration_Request消息900发送到UDM 104以注册用户。图9中的剩余信令涉及在UE的注册被允许以继续进行UDM的情况下的UE的策略控制和会话设置。如果注册被阻止，则避免注册之后的剩余信令。
在上文的示例中，聚合节点300被描述为使用NWDAF或非3GPP定义的聚合平台实现。在另一个示例中，可以使用5G UDR来实现聚合节点300。图10是图示5G UDR及其与其他5G网络节点的接口的网络图。在图10中，UDR 1000存储订阅数据、策略数据、用于暴露的结构化数据和应用数据。可以从UDM 104、PCF 102和NEF 118收集此数据。还图示了UDM 104与AMF 110、SMF 108、AUSF 112和短消息服务功能(SMSF)1002之间的接口。
如果UDR 1000实现上述聚合节点300的功能，则UDR 1000可以利用从UDM 104获得的UE注册数据来填充移动性模式数据库606。此外，如上文所述，UDR 1000可以利用移动性模式数据库606中的数据来对移动性模式查询进行响应。
因此，通过使用历史UE注册信息来生成移动性模式，并使用移动性模式来筛查UE注册，可以避免一些网络攻击，并增强归属网络中的数据完整性。与计算网络之间的距离并使用该距离来进行速度检查相比，使用移动性模式在计算上更高效。
在网络数据聚合平台(诸如NWDAF、UDR或非3GPP数据聚合平台)处实现移动性模式生成是有利的，因为此类实现方案从还负责建立和维护UE之间的会话的节点(诸如AMF)卸载了生成移动性模式所需的存储、处理和检索。在归属网络SEPP处实现安全筛查是有利的，因为SEPP位于网络的自然入口和出口点。
即使在上述示例中，移动性模式由网络数据聚合节点生成，并且确定注册是否异常由SEPP进行，本文中描述的主题也不限于此类实现方案。在替代实现方案中，移动性模式生成和确定注册是否异常可以由网络数据聚合节点进行。在此类实现方案中，消息流可以与图3中所示的消息流相同，除了网络数据聚合节点对移动性模式查询的响应可以包括确定注册是否异常。在接收到具有该确定的响应后，SEPP可以1)接受该确定，2)如上文所述进行UE位置验证，并基于验证的结果接受或推翻该确定。即，如果网络数据聚合节点做出的确定是注册异常，但是通过UE的成功寻呼验证了UE的位置，则SEPP可以记录由网络数据聚合节点做出的确定，记录UE被成功寻呼，并允许该注册继续进入UE的归属网络。如果网络数据聚合节点做出的确定是注册异常，并且UE没有被成功寻呼，则SEPP可以阻止该注册。如果网络数据聚合功能做出的确定是注册没有异常，则SEPP可以允许该注册，或者仅在通过成功寻呼成功验证UE位置之后才允许该注册。
以下各个参考文献的公开内容在此通过引用其整体并入本文中：
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应该理解的是，可以在不脱离当前公开的主题的范围的情况下改变当前公开主题的各种细节。此外，前述描述仅为了说明的目的，而不是为了限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪和安全筛查的方法，所述方法包括：
在UE连接到不同网络位置时，在包括至少一个处理器的网络数据聚合节点处从5G网络功能(NF)接收UE注册数据；
在网络节点处聚合各个UE的注册数据，以产生UE的移动性模式；
响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，在网络节点处从位于UE的归属网络中的5GNF接收对UE的移动性模式的请求；以及
通过向位于UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式来对所述请求进行响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接收UE注册数据包括从所述5G NF中的至少一个5GNF接收移动性模式。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中网络数据聚合节点包括网络数据分析平台(NWDAF)或统一数据储存库(UDR)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中网络数据聚合节点包括非3GPP定义的网络数据聚合平台。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中聚合注册数据以生成移动性模式包括：对于每个移动性模式，针对UE的每个注册实例，存储UE的位置的指示符、UE在该位置注册时的时间戳以及类型分配码(TAC)。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中位于UE的归属网络中的5G NF包括安全边缘保护代理(SEPP)，并且还包括：在SEPP处接收移动性模式并基于移动性模式确定用于进行新注册的消息是否指示UE注册模式异常。
7.根据权利要求6所述的方法，包括：在SEPP处，响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册模式异常，阻止所述用于进行新注册的消息。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：在SEPP处，响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册异常，在UE注册中指定的位置处发起UE的寻呼，并且响应于在UE注册中指定的位置处的UE的成功寻呼，将所述用于进行新注册的消息转发到UE的归属网络中的用户数据管理(UDM)功能。
9.根据权利要求6-8中的任一项所述的方法，其中移动性模式包括UE的类型分配码(TAC)，并且还包括：在SEPP处根据TAC确定设备类型，将所述移动性模式与具有和UE相同或相似类型的设备的移动性模式进行比较，并基于比较的结果确定注册是否异常。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中UE包括物联网(IoT)设备。
11.一种用于历史5G用户设备(UE)移动性跟踪和安全筛查的系统，所述系统包括：
包括至少一个处理器的网络数据聚合节点；和
5G UE移动性模式生成器，所述5G UE移动性模式生成器用于在UE连接到不同网络位置时从5G网络功能(NF)接收注册数据，聚合各个UE的注册数据以产生UE的移动性模式，响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，从位于UE的归属网络中的5G NF接收对UE的移动性模式的请求，并且通过向UE的归属网络发送移动性模式来对所述请求进行响应。
12.根据权利要求11所述的系统，其中接收UE注册数据包括从所述5G NF中的至少一个5G NF接收UE的移动性模式。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中网络数据聚合节点包括网络数据分析平台(NWDAF)或统一数据储存库(UDR)。
14.根据权利要求11或12所述的系统，其中网络数据聚合节点包括非3GPP定义的网络数据聚合平台。
15.根据权利要求11-14中的任一项所述的系统，其中在聚合来自5G NF的注册数据以生成移动性模式时，5G UE移动性模式生成器被配置为对于每个移动性模式，针对UE的每个注册实例，存储UE的位置的指示符、UE在该位置注册时的时间戳以及类型分配码(TAC)。
16.根据权利要求11-15中的任一项所述的系统，包括安全边缘保护代理(SEPP)，所述安全边缘保护代理(SEPP)用于接收移动性模式并基于移动性模式确定用于进行新注册的消息是否指示UE注册模式异常。
17.根据权利要求16所述的系统，其中SEPP被配置为：响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册模式异常，阻止所述用于进行新注册的消息。
18.根据权利要求16所述的系统，其中SEPP被配置为：响应于确定用于进行新注册的消息指示UE注册异常，在UE注册中指定的位置处发起UE的寻呼，并且响应于在UE注册中指定的位置处的UE的成功寻呼，将所述用于进行新注册的消息转发到UE的归属网络中的用户数据管理(UDM)功能。
19.根据权利要求16-18中的任一项所述的系统，其中移动性模式包括UE的类型分配码(TAC)，并且其中SEPP被配置为：根据TAC确定设备类型，将所述移动性模式与具有和UE相同或相似类型的设备的移动性模式进行比较，并基于比较的结果确定注册是否异常。
20.一种在其上存储有可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述可执行指令在由计算机的处理器执行时，控制计算机以执行包括以下的步骤：
在UE连接到不同网络位置时，在包括至少一个处理器的网络数据聚合节点处从5G网络功能(NF)接收UE注册数据；
在网络节点处聚合来自5G NF的各个UE的注册数据，以产生UE的移动性模式；
响应于接收到用于对UE进行新注册的消息，在网络节点处从位于UE的归属网络中的5GNF接收对UE的移动性模式的请求；以及
通过向位于UE的归属网络中的5G NF发送移动性模式来对所述请求进行响应。
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