CN116601986A - 用于第五代(5g)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

用于第五代(5g)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

公开了用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质。在第一网络的第一网络节点发生的一种方法包括：从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个认证和密钥协商(AKA)过程相关消息中获得识别所述用户设备的认证信息；将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；接收与所述用户设备关联的请求消息；使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。

Description

用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算 机可读介质
优先权声明
本申请要求于2020年12月15日提交的美国专利申请序列号17/123,038的优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
技术领域
本文中描述的主题涉及增强第五代(5G)通信网络中的安全性。更特别地，本文中描述的主题涉及用于5G通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质。
背景技术
在第五代(5G)通信网络中，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。网络功能既可以是生产者NF，也可以是消费者NF，取决于它是在消费服务还是提供服务。
给定的生产者NF可能具有许多服务端点，其中服务端点是由生产者NF托管的一个或多个NF实例的联系点。服务端点由网际协议(IP)地址和端口号的组合或完全限定域名来识别，完全限定域名解析为托管生产者NF的网络节点上的IP地址和端口号。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。还应注意的是，多个NF实例可以共享同一个服务端点。
生产者NF向网络功能储存库功能(NRF)注册。NRF维护可用NF实例的服务简档，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，并且服务通信代理对提供所需服务的生产者NF服务实例之间的流量进行负载平衡，或者直接将流量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例子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是用于保护在不同的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。
然而，存在对于在一个或多个NF的改进安全措施的需要。
发明内容
公开了用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质。用于5G通信网络中的消息验证的一种示例方法包括：在第一网络的第一网络节点：从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个认证和密钥协商(AKA)过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；接收与所述用户设备关联的请求消息；使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
用于5G通信网络中的消息验证的一种示例系统包括第一网络的第一网络节点，所述第一网络节点包括至少一个处理器和存储器。所述第一节点被配置用于：从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个AKA过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；接收与所述用户设备关联的请求消息；使用所述认证信息判定确定所述请求消息无效；以及响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
一种示例非临时性计算机可读介质，包括体现在所述非临时性计算可读介质中的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由至少一个计算机的至少一个处理器执行时使所述至少一个计算机进行步骤，所述步骤包括：在第一网络的第一网络节点：从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个AKA过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；接收与所述用户设备关联的请求消息；使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
根据本文中描述的主题的方面，使用认证信息判定请求消息无效可以包括使用所述请求消息中的用户设备标识符从所述数据存储库中检索所述认证信息，并判定所述认证信息未能确认所述用户设备正在所述请求消息源自的网络中漫游。
按照本文中描述的主题的方面，用于消息验证的请求消息可以包括nudm-sdm服务消息、nudm-uecm服务消息、npcf-uepolicy服务消息、nsmf-pdusession服务消息、nnrf-disc服务消息或nnrf-nfm服务消息。
按照本文中描述的主题的方面，AKA过程相关消息可以包括包含AuthenticationInfo数据类型、UEAuthenticationCtx数据类型、ConfirmationData数据类型或ConfirmationDataResponse数据类型的消息。
按照本文中描述的主题的方面，可用于识别用户设备或网络的认证信息可以包括网络标识符、用户设备标识符、网络节点标识符、订阅永久标识符(SUPI)、订阅隐藏标识符(SUCI)或公共陆地移动网络(PLMN)标识符。
按照本文中描述的主题的方面，第一网络节点包括安全边缘保护代理(SEPP)、5G核心网络功能、网络代理或网络网关。
按照本文中描述的主题的方面，经由第二网络的第二网络节点发送至少一个AKA过程相关消息，其中所述第二网络节点包括消费者网络功能(NF)、策略控制功能(PCF)、接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、网络储存库功能(NRF)，网络切片选择功能(NSSF)或5G核心网络功能。
根据本文中描述的主题的方面，无效消息动作可以包括丢弃请求消息，或者通知网络运营商或管理系统。
按照本文中描述的主题的方面，第一网络可以是归属PLMN，第二网络可以是受访PLMN。
本文中描述的主题可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。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特征的硬件，也可以包括软件和/或固件组件。在一个示例实现中，本文中描述的主题可以使用上面存储有计算机可执行指令的计算机可读介质来实现，所述计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时，控制计算机进行步骤。适合于实现本文中描述的主题的示例计算机可读介质包括非临时性计算机可读介质，比如磁盘存储器设备、芯片存储器设备、可编程逻辑器件和专用集成电路。另外，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。
附图说明
现在将参考附图说明本文中描述的主题，附图中：
图1是图解说明示例第五代(5G)网络架构的网络图；
图2是图解说明用于5G通信网络中的消息验证的示例节点的示图；
图3是图解说明涉及消费者网络功能(NF)和认证服务器功能(AUSF)的示例认证和密钥协商(AKA)过程的消息流程图；
图4是图解说明与各种5G服务消息关联的示例标识数据的示图；
图5A-图5B描绘了图解说明从与认证过程相关的消息中获得用户设备(UE)标识符的消息流程图；
图6是图解说明5G通信网络中的示例消息验证的消息流程图；和
图7是图解说明用于5G通信网络中的消息验证的示例处理的流程图。
具体实施方式
本文中描述的主题涉及用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的方法、系统和计算机可读介质。按照本文中描述的主题的一些方面，提供用于使用存储的从用户设备(UE)认证过程(例如，5G认证和密钥协商(AKA)过程)获得或导出的认证信息来进行消息验证的方法、系统、机制和/或技术。例如，按照本文中描述的各个方面的安全边缘保护代理(SEPP)可以获得或导出通过监视与用于认证UE的5G AKA过程相关的消息而获得的UE相关认证信息(例如，UE标识符、服务PLMN标识符和UE认证状态)。在该例子中，SEPP可以通过使用相同的认证信息来验证与UE关联的后续PLMN间消息，避免或减轻安全攻击和其他问题。有利地，通过利用本文中描述的一种或多种技术和/或方法，SEPP或另外的网络节点可以防止使用PLMN间流量的DOS攻击，防止从归属网络窃取订户数据，和/或实现订户级授权。
现在将详细参考本文中描述的主题的各个实施例，附图中图解说明了实施例的例子。在可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
图1是图解说明示例5G系统网络架构，例如归属5G核心(5GC)网络的框图。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(PLMN)中。如上所述，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还可以支持服务发现和生产者NF实例的选择。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。另外，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是生产者NF实例的NF或服务简档的储存库。为了与生产者NF实例通信，消费者NF或SCP必须从NRF 100获得生产者NF实例或NF或服务简档。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)、网际协议(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(除了NRF 100)可以是消费者NF或生产者NF，取决于它们是在请求服务还是提供服务。在图解所示的例子中，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和提供应用服务的应用功能(AF)106。图1中图解所示的节点还包括会话管理功能(SMF)108，SMF108管理接入和移动性管理功能(AMF)110与PCF 102之间的会话。AMF 110进行与4G网络中的移动性管理实体(MME)进行的操作相似的移动性管理操作。认证服务器功能(AUSF)112为寻求接入网络的用户设备，比如用户设备(UE)114，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。网络开放功能(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网络中的服务能力开放功能(SCEF)相似的功能。
无线电接入网络(RAN)120经由无线链路将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。这种代理功能的一个例子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可以使用该功能来获得网络性能测量结果。图1中还图解说明了数据网络(DN)124，UE通过该数据网络访问数据网络服务，比如因特网服务。
安全边缘保护代理(SEPP)126过滤来自其他PLMN的传入流量，并对离开归属PLMN的流量进行拓扑隐藏。SEPP 126可以与外部PLMN中的SEPP通信，该SEPP为该外部PLMN管理安全性。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，另一个用于外部PLMN。
SEPP 126可以利用N32-c接口和N32-f接口。N32-c接口是两个SEPP之间的控制平面接口，可用于执行初始握手(例如，TLS握手)并协商N32-f接口连接和相关消息转发的各种参数。N32-f接口是两个SEPP之间的转发接口，可用于在施加应用级安全保护之后转发消费者NF和生产者NF之间的各种通信(例如，5GC请求)。
现有5G架构的一个问题是，现有5G架构不利用资源或对象级授权。相反，现有5G架构利用基于API访问的授权模型。例如，如果受信任(但是被入侵(compromised)或被黑客攻击)的访问地PLMN(visitor PLMN,V-PLMN)中的被入侵AMF可以访问nudm-sdm服务，则AMF可以在没有归属网络或其中的网络节点确认相关UE实际上正在漫游的情况下，从归属网络的UDM请求并接收UE订阅数据。在另一个例子中，受信任的V-PLMN中的被入侵SEPP可以通过向归属PLMN的SEPP发送大量PLMN间消息来触发信令风暴或发起拒绝服务(DOS)攻击。因此，归属PLMN中的SEPP对受信任但是被入侵的V-PLMN提供的保护很少。
图2是图解说明用于5G通信网络中的消息验证的示例节点200的示图。节点200可以表示用于执行消息验证的各个方面的任何适当的一个或多个实体。在一些实施例中，节点200可以表示或包括一个或多个5GC NF，例如SEPP、NRF、PCF、NSSF、NEF、UDM、AUSF、UDR、绑定支持功能(BSF)或非结构化数据存储功能(UDSF)。在一些实施例中，节点200可以表示或包括网络网关、网络代理、边缘安全设备或相关功能。
在一些实施例中，节点200或相关模块可被配置为(例如，经由编程逻辑)使用在AKA过程期间获得的UE相关认证信息对PLMN间消息进行消息验证，从而减少或减轻与5G归属网络中的网络节点交互的未经授权实体和/或恶意实体的影响。例如，节点200或相关模块可被配置为在UE 114被归属网络认证时识别并存储认证信息(例如，与UE 114关联的一个或多个UE标识符和服务网络名称)，然后可以判定看起来与UE 114相关的PLMN间消息(例如，UDM信息请求)是否有效，例如，通过使用存储的认证信息来确认UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游。
参见图2，节点200可以包括一个或多个通信接口202，用于经由通信环境，例如归属5GC网络，传送消息。在一些实施例中，通信接口202可以包括用于与第一网络中的一个或多个SEPP 126通信的第一通信接口，用于与第二网络中的一个或多个SEPP 126通信的第二通信接口、以及用于与归属网络，例如，归属5GC网络中的一个或多个SEPP 126通信的第三通信接口。
节点200可以包括消息验证器(MV)204。MV 204可以是用于进行一个或多个方面消息验证的任何合适的实体(例如，在至少一个处理器上执行的软件)。在一些实施例中，MV204可以包括如下功能：用于从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个AKA过程相关消息中获得识别用户设备的认证信息，以及用于使用该认证信息来验证与用户设备关联(或看起来与用户设备关联)的后续消息。在一些实施例中，从至少一个AKA过程相关消息获得认证信息可以包括监视或检查穿过节点200的AKA过程相关消息。在另一个例子中，从至少一个AKA过程相关消息获得认证信息可以包括检查发送到MV 204的AKA过程相关消息的副本。在一些实施例中，MV 204可以从第一AKA过程相关消息(例如，nausf-ueauthentication请求)获得一个或多个标识符(例如，SUPI或SUCI和服务网络名称)，并从第二AKA过程相关消息(例如，nausf-ueauthentication响应)获得附加信息(例如，认证上下文标识符)。
在一些实施例中，MV 204可被配置用于针对PLMN间消息(例如，HTTP/2消息)监视N32-f接口连接。例如，对于接收的PLMN间消息，MV 204可以使用存储的相关认证信息来判定PLMN间消息是否有效。在该例子中，MV 204可以识别PLMN间消息中的UE识别信息，并且可以使用该信息来查询数据存储器206并获得相关的认证信息。继续该例子，MV 204可以分析所存储的认证信息，以判定认证信息是否确认或支持UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游。如果认证信息确认或支持UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游，则PLMN间消息可以被视为有效。如果认证信息不确认或不支持UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游，则PLMN间消息可以被视为无效。
在一些实施例中，MV 204可以被配置用于当没有存储的相关认证信息可供使用时，判定与UE 114关联的入口PLMN间消息无效。例如，如果UE 114尚未被H-PLMN 490认证和/或存储的认证信息不可用，则MV 204可以认为与UE 114关联的任何PLMN间消息无效。
节点200可以访问数据存储器206(例如，从数据存储器206读取信息和/或向其写入信息)。数据存储器206可以是用于存储各种数据的任何适当实体(例如，计算机可读介质或存储器)。在一些实施例中，数据存储器206可以包括用于用户设备的认证信息和/或在进行消息验证时使用的相关信息。例如，数据存储206可以包括包含各种类型的认证信息(例如，可用于识别和/或认证UE的信息)并且使用一个或多个关键字(例如，唯一的UE标识符、唯一的认证上下文标识符或标识符的唯一组合)来索引的数据记录或条目。在该例子中，每个数据记录或条目可以涉及漫游订户或相关UE，并且可以包括一个或多个UE标识符和其他认证信息(例如，服务网络名称或标识符、认证上下文标识符、指示认证成功了的认证结果)。示例认证信息可以包括认证状态、网络标识符、用户设备标识符、网络节点标识符、订阅永久标识符(SUPI)、订阅隐藏标识符(SUCI)或PLMN标识符。
在一些实施例中，数据存储器206可以包括用于从各种AKA过程相关消息中获得认证信息的逻辑，用于从各种PLMN间消息中获得UE识别信息的逻辑，用于使用存储的认证信息进行消息验证的逻辑，以及用于实现或触发无效消息动作或有效消息动作的逻辑。
要意识到的是，图2及其相关描述用于举例说明的目的，并且节点200可以包括另外的和/或不同的模块、组件或功能。
图3是图解说明涉及消费者NF 300和AUSF 112的示例AKA过程的消息流程图。在一些实施例中，消费者NF 300可以表示与AUSF 112交互的V-PLMN中的网络节点。例如，消费者NF 300(例如，V-PLMN中的AMF(V-AMF))可以通过向AUSF 112提供UE相关信息和服务网络名称来请求UE 114的认证，AUSF 112然后可以从UDM 104检索UE相关信息以及认证方法。在该例子中，接收和转发5G AKA过程中涉及的各种消息的中间节点(例如，消费者NF 300和AUSF112之间的H-SEPP 126)可被配置用于获得并存储与UE 114关联的认证信息，用于与UE 114关联的后续PLMN间消息的消息验证。
5G AKA过程和其他安全过程在第三代合作伙伴计划(3GPP)技术规范(TS)33.501中定义。与Nausf_UEAuthentication服务关联的5G AKA过程在TS 29.509中进一步定义。如在TS 29.509中所定义的，在5G AKA过程中使用各种消息，并且可以包括各种结构化数据类型，所述各种结构化数据类型包含可用于进行如本文中所述的消息验证的认证信息。例如，一些结构化数据类型可以包括UE标识符(例如，SUPI、SUCI等)、服务网络标识符(例如，servingNetworkName)、认证类型(例如，authType)、认证结果(例如，authResult)和/或其他信息。
下面描述在TS 29.509中定义的可以包含认证信息的一些示例结构化数据类型，包括AuthenticationInfo数据类型、UEAuthenticationCtx数据类型、ConfirmationData数据类型和ConfirmationDataResponse数据类型。
参见图3，在步骤301，消费者NF 300可以向AUSF 112发送POST请求。POST请求的有效负载可以包括AuthenticationInfo数据类型，该数据类型包含与UE 114关联的UE标识符(例如，SUPI或SUCI)和服务网络标识符(例如，服务网络名称(servingnetworkname))。
在步骤302A，如果成功，则可以返回“201Created”消息。该消息可以包括UEAuthenticationCtx数据类型，该数据类型包含各种认证相关信息。
在步骤302B，如果不成功，则可以返回“4XX或5XX”消息，该消息指示HTTP状态码并包含具有“原因”属性集的ProblemDetails结构。
在步骤303，消费者NF 300可以向AUSF 112发送PUT请求。PUT请求可以包括ConfirmationData数据类型，该数据类型包含由UE 114提供的“RES*”信息，或者如果没有提供“RES*”信息，则包含空值。
在步骤304A，如果成功，则可以返回“200OK”消息。该消息可以指示UE 114是否被认证。如果UE 114未被认证，例如因为AUSF 112对“RES*”信息的验证不成功，则该消息中的AuthResult值可以被设定为“AUTHENTICATION_FAILURE”。
在步骤304B，如果不成功，则可以返回“4XX或5XX”消息，该消息指示HTTP状态码并包含具有“原因”属性集的ProblemDetails结构。
要意识到的是，图3用于举例说明的目的，并且可以使用不同的和/或另外的消息和/或动作。还要意识到的是，这里描述的各种消息和/或动作可以按不同的顺序或序列发生。
图4是图解说明与各种5G服务消息关联的示例标识数据400的示图。在一些实施例中，数据400可以指示与5G服务关联的PLMN间消息、使用5G服务的消费者NF、以及在PLMN间消息中发现的用于识别UE或相关服务网络(例如，UE正在其中漫游的网络)的消息输入。例如，当UE 114在访问地PLMN(V-PLMN)中漫游时，可能需要UE 114的归属PLMN和V-PLMN之间的各种通信，以获得或提供与UE 114关联的信息。如上所述，可以经由各个网络中的SEPP126在H-PLMN和V-PLMN之间发送PLMN间消息。然而，PLMN间消息表示与不同5G接口或服务关联并且源自不同网络节点的各种类型的消息(参见下面的表1)。因此，不同的PLMN间消息可以包括不同类型的UE识别信息或网络识别信息。
表1描述了可以穿过H-SEPP 126的各种PLMN间消息。如表1中所示，不同的5G服务或相关接口可以利用包括不同消息输入和/或消息格式的消息。
表1-示例PLMN间消息在一些实施例中，节点200、H-SEPP 126或MV 204可以被配置为在进行消息验证时识别各种PLMN间消息(如表1中的那些消息)的相关消息输入或值。例如，节点200或MV 204可以根据接收到哪种类型的PLMN间消息以及在接收到的PLMN间消息中可获得哪种类型的UE识别信息来分析不同类型的UE识别信息(例如，SUPI或SUCI)。
参见图4，表示数据400的表包括服务名称、V-PLMN消费者NF和消息输入的列和/或字段。服务名称字段可以存储用于表示与特定服务或相关接口关联的一组PLMN间消息的信息。例如，图4的表的第一数据行指示服务名称字段值'npcf-uepolicycontrol'。在该例子中，服务名称字段值'npcf-uepolicycontrol'可以表示与UE策略控制服务关联的一组消息。在另一个例子中，图4的表的第二数据行指示服务名称字段值'nudm-sdm'。在该例子中，服务名称字段值'nudm-sdm'可以表示与用于从UDM检索UE订阅数据的服务关联的一组消息。示例服务名称可包括npcf-uepolicycontrol、nudm-sdm、nudm-uecm、nausf-ueauthentication、nsmf-pdusession、nssf-nsselection、nnrf-disc或nnrf-nfm.
V-PLMN消费者NF字段可以存储用于表示正在发送或发起特定类型或特定一组(例如，与服务相关的)PLMN间消息的特定消费者NF的信息。例如，图4的表的第一数据行指示V-PLMN消费者NF字段值'PCF'。在该例子中，V-PLMN消费者NF字段值'PCF'可以指示位于V-PLMN中的PCF可以发送npcf-uepolicycontrol服务消息。在另一个例子中，图4的表的第五数据行指示V-PLMN消费者NF字段值'SMF'。在该例子中，V-PLMN消费者NF字段值'SMF'可以指示位于V-PLMN中的SMF可以发送nsmf-pdusession服务消息。示例V-PLMN消费者NF可以包括AMF(例如，V-PLMN中的AMF)、SMF(例如，V-PLLN中的SMF)、NSSF(例如，V-PLMN中的NSSF)或NRF(例如，V-PLMN中的NFR)。
消息输入字段可以将信息存储在特定类型或特定一组(例如，与服务相关的)PLMN间消息中，该消息可用于识别UE或相关服务网络(例如，UE正在其中漫游的网络)。例如，图4的表的第一数据行指示消息输入字段值'SUPI'。在该例子中，消息输入字段值'SUPI'指示npcf-uepolicycontrol服务消息可以包括可用于识别漫游UE(例如，UE 114)的SUPI。在另一个例子中，图4的表的第四数据行指示消息输入字段值'SUCI'。在该例子中，消息输入字段值'SUCI'指示nausf-ueauthentication服务消息可以包括可用于识别漫游UE(例如，UE114)的SUCI。用于各种PLMN间消息的示例消息输入可以包括SUPI、SUCI、SUPI的PLMN ID或可选的SUPI。
还要意识到的是，数据400用于举例说明的目的，与图4中所示数据不同的和/或另外的数据可用于指示特定数据部分或其他信息的默认值。此外，可以使用各种数据结构和/或计算机可读介质来存储(例如，在数据存储器206中)和管理数据400。
图5A-图5B描绘图解说明从与认证过程相关的消息中获得认证信息的消息流程图。参考图5A-图5B，UE 114可以触发AKA过程，该过程涉及V-PLMN 1 488中的AMF 110与H-PLMN 490中的AUSF 112通信。如图5A-图5B中所示，在AKA过程期间，各种AKA相关消息可以穿过V-SEPP 126和H-SEPP 126。
在一些实施例中，H-SEPP 126或节点200(例如，AKA过程中涉及的网络节点)可以包括MV 204或类似功能，用于观察AKA过程相关消息，并用于从这些消息获得和存储认证信息(例如，UE标识符和服务网络名称)。例如，H-SEPP 126或其中的MV 204可以从nausf-ueauthentication请求获得并存储认证信息(例如，SUPI或SUCI和服务网络名称)。在该例子中，H-SEPP 126或其中的MV 204还可以从nausf-ueauthentication响应获得认证会话标识信息(例如，认证上下文标识符)，并且可以使该会话标识信息与先前存储的认证信息关联。继续这个例子，H-SEPP 126或其中的MV 204还可以从另一个nausf-ueauthentication响应获得附加的认证相关信息(例如，可选的SUPI和认证结果)。
参见图5A，在步骤501，AMF 110可以经由V-SEPP 126向AUSF 112发送指示用于认证UE 114的SUPI或SUCI和服务网络名称信息的认证请求消息(例如，nausf-ueauthentication消息)。
在步骤502，V-SEPP 126可以接收认证请求消息，并且可以经由N-32接口将认证请求消息或其版本发送到H-SEPP 126。
在步骤503，H-SEPP 126和/或MV 204可以接收认证请求消息，并且可以存储其中的与UE 114关联的标识信息(例如，SUPI或SUCI和服务网络名称信息)。
在步骤504，H-SEPP 126可以将认证请求消息或其版本发送到H-PLMN 490中的AUSF 112。
在步骤505，在接收到认证请求消息之后，AUSF 112可以将获得的标识信息(例如，在nudm-ueauthentication请求消息中)发送到H-PLMN 490中的UDM 104。
在步骤506，UDM 104可以接收标识信息，并通过向AUSF 112发送包括5G归属环境(HE)认证向量(AV)和可选的SUPI的认证响应信息(例如，在nudm-ueauthentication响应消息中)来进行响应
在步骤507，AUSF 112可以接收认证响应信息，并且可以经由H-SEPP 126向AMF110发送包含认证相关信息(例如，5G HE AV和认证上下文标识符)的认证响应消息(例如，nausf-ueauthentication响应消息)。
在步骤508，H-SEPP 126和/或MV 204可以接收认证响应消息，并且可以获得其中的认证相关信息(例如，认证上下文标识符)，并且可以存储该认证相关信息并使其与存储的与UE 114关联的标识信息相关联。
在步骤509，H-SEPP 126可以经由N-32接口将认证响应消息或其版本发送到V-SEPP 126。
在步骤510，V-SEPP 126可以接收认证响应消息，并且可以将认证响应消息或其版本发送到AMF 110。
参见图5B，在步骤511，AMF 110可以向AUSF 112发送指示认证上下文标识符和来自UE 114的响应数据的认证确认消息(例如，nausf-ueauthentication消息)。
在步骤512，V-SEPP 126可以接收认证确认消息，并且可以经由N-32接口将认证确认消息或其版本发送到H-SEPP 126。
在步骤513，H-SEPP 126可以接收认证确认消息，并且可以将认证确认消息或其版本发送到H-PLMN 490中的AUSF 112。
在步骤514，在接收到认证确认消息之后，AUSF 112可以将获得的认证确认信息(例如，在nudm-ueauthentication确认消息中)发送到H-PLMN 490中的UDM 104。
在步骤515，UDM 104可以接收认证确认信息，并通过向AUSF 112发送认证结果和可选的SUPI(例如，在nudm-ueauthentication确认响应消息中)来进行响应。
在步骤516，AUSF 112可以接收认证确认响应信息，并且可以经由H-SEPP 126向AMF 110发送认证确认响应消息(例如，nausf-ueauthentication响应消息)。
在步骤517，H-SEPP 126和/或MV 204可以接收认证确认响应消息，并且可以存储其中的认证确认响应信息(例如，认证结果和SUPI)以及与UE 114关联的其他存储信息。
在步骤518，H-SEPP 126可以经由N-32接口将响应消息或其版本发送到V-SEPP126。
在步骤519，V-SEPP 126可以接收认证确认响应消息，并且可以将认证确认响应消息或其版本发送到AMF 110。
要意识到的是，图5A-5B用于举例说明的目的，并且可以使用不同的和/或另外的消息和/或动作。还要意识到的是，这里描述的各种消息和/或动作可以按不同的顺序或序列发生。
图6是图解说明5G通信网络中的示例消息验证的消息流程图。在一些实施例中，H-SEPP 126或其中的MV 204可被配置为使用从AKA过程或相关消息导出或获得的一个或多个标识符来进行消息验证。例如，在从与UE 114关联的AKA过程中识别出一个或多个UE相关标识符(例如，SUPI、SUCI、服务网络名称等)之后，H-SEPP 126或其中的MV 204可以监视与UE114关联的入口PLMN间消息(例如，HTTP/2消息)，并且可以在处理、转发和/或响应PLMN间消息之前，基于存储的与UE 114关联的认证信息判定各个PLMN间消息是否有效。如果H-SEPP126或MV 204判定认证信息未能确认或支持UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游，则H-SEPP 26或其中的MV 204可以认为该消息无效并进行无效消息动作，例如，丢弃PLMN间中的一个或多个和/或向网络运营商或网络管理系统报告该事件。如果H-SEPP 126或MV 204判定认证信息确认或支持UE 114正在PLMN间消息源自的网络中漫游，则H-SEPP 26或其中的MV 204可以认为该消息有效并进行有效消息动作，例如，允许PLMN间消息在预定目的地被接收并处理。
参见图6，例如，在步骤601-605之前，H-SEPP 126或其中的MV 204可以从AKA相关过程中导出或获得认证信息。例如，H-SEPP 126或其中的MV 204可以从用于在UE 114尝试连接到5G归属网络或相关网络时(例如，在UE 114上电之后)认证UE 114的AKA相关消息中，导出或获得UE相关标识符和服务网络名称。在该例子中，H-SEPP 126或其中的MV 204可以存储UE相关标识符和服务网络名称，用于验证穿过H-SEPP 26的与UE 114关联的后续PLMN间消息(例如，HTTP/2消息)。
在步骤601，例如，在相关AKA过程之后，与UE 114关联(或看起来与UE 114关联)的5GC请求可以从V-PLMN 1 488中的消费者NF 300发送到V-SEPP 126，以转发到H-PLMN 490中的H-SEPP 126。例如，V-PLMN 1 488中的消费者NF 300可以表示向H-PLMN 490中的UDM104、PCF 102或SMF 108请求信息的网络节点。
在步骤602，5GC请求(例如，作为HTTP/2消息)可以经由N32-f接口从V-SEPP 126转发到H-SEPP 126。
在步骤603，H-SEPP 126或其中的MV 204可以接收5GC请求并进行消息验证过程。例如，H-SEPP 126或MV 204可以识别与接收的5GC请求关联的UE标识符(例如，SUPI)和发起网络标识符，然后可以将与5GC请求关联的UE标识符和网络标识符与存储的和UE 114关联的认证信息(例如，从对于UE 114的最近AKA过程相关的消息中导出或获得)进行比较。在该例子中，如果存储的与UE 114关联的认证信息支持或确认UE 114正在5GC请求源自的网络中漫游，则H-SEPP 126或MV 204可以认为5GC请求有效。继续该例子，如果存储的与UE 114关联的认证信息不支持或不确认UE 114正在5GC请求源自的网络中漫游，例如，如果存储的认证信息指示UE 114没有漫游或正在不同的网络中漫游，则H-SEPP 126或MV 204可以认为5GC请求无效。
在步骤604，例如，在判定5GC请求有效之后，可以将5GC请求或其版本发送到生产者NF 498以进行进一步处理。例如，生产者NF 498可以是接收对信息的请求并用所请求的信息来响应这些请求的网络节点(例如，UDM 104、PCF 102或SMF 108)。
在步骤605，与UE 114关联(或看起来与UE 114关联)的另一个5GC请求(例如，作为HTTP/2消息)可以从V-PLMN 2 600中的消费者NF 300发送到H-PLMN 490中的H-SEPP 126。例如，V-PLMN 2 600中的消费者NF 300可以是或看起来是实际PLMN中的网络节点，比如V-SEPP或另一个实体。在该例子中，V-PLMN 2 600中的消费者NF 300可能被入侵、黑客攻击，或者以其他方式被配置为进行或试图进行恶意或不适当的动作，比如使用PLMN间流量发起拒绝服务(DOS)攻击或从H-PLMN 490窃取订户信息。
在步骤606，H-SEPP 126或其中的MV 204可以接收5GC请求，进行消息验证过程，判定5GC请求无效，并进行无效消息动作，例如，丢弃5GC请求。例如，H-SEPP 126或MV 204可以识别与接收的5GC请求关联的UE标识符(例如，SUCI)和发起网络标识符，然后可以将与5GC请求关联的UE标识符和网络标识符与存储的和UE 114关联的认证信息进行比较。在该例子中，存储的认证信息可能指示UE 114没有漫游，从而指示5GC请求无效(例如，欺诈的)并且不应被回答。
要意识到的是，图6用于举例说明的目的，并且可以使用不同的和/或另外的消息和/或动作。还要意识到的是，这里描述的各种消息和/或动作可以按不同的顺序或序列发生。
图7是图解说明用于5G通信网络中的消息验证的示例处理700的示图。在一些实施例中，本文中描述的示例处理700或其各个部分可以在节点200、MV 204和/或另一个模块或节点进行或者由节点200、MV 204和/或者另一个模块或者节点进行。
参见示例处理700，各个方面(例如，处理步骤或动作)可以发生在第一网络的网络节点(例如，归属5GC网络中的SEPP 126或包括MV 204的节点200)。
在步骤702，可以从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个AKA过程相关消息中，获得认证信息，其中该认证信息可用于识别订户、用户设备或第二网络。
在一些实施例中，从至少一个AKA过程相关消息获得认证信息包括从第一AKA过程相关消息获得第一标识符以及从第二AKA过程相关消息获得与第一标识符不同的第二标识符。
在一些实施例中，至少一个AKA过程相关消息可以包括一种或多种数据类型，所述一种或多种数据类型包括认证信息。例如，AKA过程相关消息可以包含AuthenticationInfo数据类型、UEAuthenticationCtx数据类型、ConfirmationData数据类型或ConfirmationDataResponse数据类型。
在一些实施例中，可用于识别用户设备的认证信息可以包括网络标识符、用户设备标识符、网络节点标识符、SUPI、SUCI、服务网络名称或PLMN标识符。
在一些实施例中，第一网络节点可以包括SEPP、5GC网络功能、网络代理或网络网关。
在一些实施例中，至少一个AKA过程相关消息可以经由第二网络中的第二网络节点发送到第一网络中的第一网络节点。在这样的实施例中，第二网络节点可以包括消费者NF、PCF、AMF、SMF、NRF、NSSF或5GC网络功能。
在步骤704，认证信息可以存储在数据存储库中，用于验证后续消息。例如，数据存储库206可以包括使UE标识符(例如，SUPI或SUCI)与其他认证信息(例如，服务网络名称或标识符、认证上下文标识符和/或指示认证成功了的认证结果)关联的记录或条目。在另一个例子中，数据存储库206可以包括：关联可用于识别和/或认证用户设备或UE的各种类型的信息并且使用一个或多个关键字(例如，唯一的UE标识符、唯一的认证上下文标识符或标识符的唯一组合)来索引的记录或条目。
在步骤706，可以接收与用户设备关联的请求消息。例如，看起来是AMF 110的实体可以向UDM 104发送与UE 114关联的nudm-uecm服务请求，H-SEPP 126可以经由N32-f接口接收该请求。
在一些实施例中，请求消息可以包括5GC请求消息。例如，请求消息可以是nudm-sdm服务消息、nudm-uecm服务消息、npcf-uepolicy服务消息、nsmf-pdusession服务消息、nnrf-disc服务消息或nnrf-nfm服务消息。
在步骤708，可以使用认证信息判定请求消息无效。例如，H-SEPP 126或其中的功能(例如，MV 204)可以识别与请求消息关联的UE标识符和发起网络，并且可以将其与存储的对应于UE标识符的认证信息进行比较。在该例子中，如果存储的认证信息不确认或不支持关联的UE当前正在所述请求源自的网络中漫游，则该消息将被视为无效。
在一些实施例中，使用认证信息判定请求消息无效可以包括使用请求消息中的用户设备标识符(例如，SUPI)从数据存储库(例如，数据存储器206)中检索认证信息，并判定认证信息未能确认用户设备正在所述请求消息源自的网络中漫游。
在步骤710，响应于判定请求消息无效，可以进行无效消息动作。例如，无效消息动作可以包括丢弃请求消息，或者通知网络运营商或管理系统。
在一些实施例中，第一网络可以是归属PLMN(例如，H-PLMN 490)，第二网络可以是受访PLMN(例如，V-PLMN 2 600)。
要意识到的是，处理700用于举例说明的目的，并且可以使用不同的和/或另外的或动作。还要意识到的是，这里描述的各种动作可以按不同的顺序或序列发生。
要意识到的是，虽然已经参考5G网络讨论了本文中描述的主题的一些方面，但是各种其他网络可以利用本文中描述的主题的一些方面。例如，利用5G AKA过程或类似认证过程的任何网络都可以使用本文中描述的特征、机制和技术来获得或导出认证信息，并在进行消息验证时使用该认证信息。
应当注意的是，本文中描述的节点200、MV 204和/或功能可以构成专用计算设备。此外，本文中描述的节点200、MV 204和/或功能可以改进5G网络中的网络安全和/或消息验证的技术领域。例如，通过在H-SEPP 126基于UE认证信息(例如，SUPI、PLMN标识符和UE认证状态)进行消息验证，可以减轻和/或防止恶意活动及其负面后果(例如，收入欺诈、网络拥塞、服务故障和/或糟糕的用户体验)。在该例子中，通过利用本文中描述的一种或多种技术和/或方法，H-SEPP 126或其中的MV 204可以防止使用PLMN间流量的DOS攻击，防止从H-PLMN 490窃取订户数据，和/或实现SUPI或订户级授权(例如，使得消费者NF可以只访问特定UE数据)。此外，本文中描述的此类技术和/或方法适用于多种服务或相关接口，例如包括nudm-sdm、nudm-uecm、npcf-uepolicy、nsmf-pdusession、nssf-nsselection、nnrf-disc和/或nnrf-nfm。
以下各个参考文献的公开内容在不与本文相悖的范围内，以及在其补充、解释、提供本文中所采用的方法、技术和/或系统的背景或教导本文中所采用的方法、技术或系统的范围内通过引用整体并入本文中。
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应理解的是，可以改变当前公开的主题的各种细节，而不脱离当前公开的主题的范围。此外，上述描述只是用于举例说明而不是用于限制。

Claims (20)

1.一种用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的方法，所述方法包括：
在第一网络的第一网络节点：
从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个认证和密钥协商(AKA)过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；
将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；
接收与所述用户设备关联的请求消息；
使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及
响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
2.按照权利要求1所述的方法，其中使用所述认证信息判定所述请求消息无效包括使用所述请求信息中的用户设备标识符从所述数据存储库中检索所述认证信息，并判定所述认证信息未能确认所述用户设备正在所述请求消息源自的网络中漫游。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述请求消息包括5G核心请求消息。
4.按照任一前述权利要求所述的方法，其中所述至少一个AKA过程相关消息包括一种或多种数据类型，所述一种或多种数据类型包括所述认证信息。
5.按照任一前述权利要求所述的方法，其中所述认证信息包括认证状态、网络标识符、网络节点标识符、订阅永久标识符(SUPI)、服务网络名称或公共陆地移动网络(PLMN)标识符。
6.按照任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一网络节点包括安全边缘保护代理(SEPP)、5G核心网络功能、网络代理或网络网关。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述至少一个AKA过程相关消息是经由所述第二网络的第二网络节点发送的，其中所述第二网络节点包括消费者网络功能(NF)、策略控制功能(PCF)、接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、网络储存库功能(NRF)，网络切片选择功能(NSSF)或5G核心网络功能。
8.按照任一前述权利要求所述的方法，其中所述无效消息动作包括丢弃所述请求消息，或者通知网络运营商或管理系统。
9.按照任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一网络是归属公共陆地移动网络(PLMN)，并且所述第二网络是受访PLMN。
10.一种用于第五代(5G)通信网络中的消息验证的系统，所述系统包括：
第一网络的第一网络节点，所述第一网络节点包括：
至少一个处理器；和
存储器，
其中所述第一网络节点被配置用于：
从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个认证和密钥协商(AKA)过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；
将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；
接收与所述用户设备关联的请求消息；
使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及
响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
11.按照权利要求10所述的系统，其中所述第一网络节点被配置用于通过使用所述请求信息中的用户设备标识符从所述数据存储库中检索所述认证信息，并判定所述认证信息未能确认所述用户设备正在所述请求消息源自的网络中漫游，来使用所述认证信息判定所述请求消息无效。
12.按照权利要求10或权利要求11所述的系统，其中所述请求消息包括5G核心请求消息。
13.按照权利要求10至12中任一项所述的系统，其中所述至少一个AKA过程相关消息包括一种或多种数据类型，所述一种或多种数据类型包括所述认证信息。
14.按照权利要求10至13中任一项所述的系统，其中所述认证信息包括认证状态、网络标识符、网络节点标识符、订阅永久标识符(SUPI)、服务网络名称或公共陆地移动网络(PLMN)标识符。
15.按照权利要求10至14中任一项所述的系统，其中所述第一网络节点包括安全边缘保护代理(SEPP)、5G核心网络功能、网络代理或网络网关。
16.按照权利要求10至15中任一项所述的系统，其中所述至少一个AKA过程相关消息是经由所述第二网络的第二网络节点发送的，其中所述第二网络节点包括消费者网络功能(NF)、策略控制功能(PCF)、接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、网络储存库功能(NRF)，网络切片选择功能(NSSF)或5G核心网络功能。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的系统，其中所述无效消息动作包括丢弃所述请求消息，或者通知网络运营商或管理系统。
18.按照权利要求10至17中任一项所述的系统，其中所述第一网络是归属公共陆地移动网络(PLMN)，并且所述第二网络是受访PLMN。
19.一种非临时性计算机可读介质，其上存储有可执行指令，所述可执行指令在由计算机的至少一个处理器执行时，使所述计算机进行步骤，所述步骤包括：
在第一网络的第一网络节点：
从与经由第二网络通信的用户设备关联的至少一个认证和密钥协商(AKA)过程相关消息中，获得识别所述用户设备的认证信息；
将所述认证信息存储在数据存储库中用于验证后续消息；
接收与所述用户设备关联的请求消息；
使用所述认证信息判定所述请求消息无效；以及
响应于判定所述请求消息无效，进行无效消息动作。
20.按照权利要求19所述的非临时性计算机可读介质，其中使用所述认证信息判定所述请求消息无效包括：使用所述请求消息中的用户设备标识符从所述数据存储库中检索所述认证信息，并判定所述认证消息未能确认所述用户设备正在所述请求信息源自的网络中漫游。
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