具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为5G AKA安全认证协议的鉴权认证过程如下：

1)归属地网络HN生成安全认证向量AV(RAND,AUTN,HXRES*,K_AUSF),随后将认证向量发送给服务网络SN；

2)SN将AV中的两个参数RAND,AUTN，以及组合鉴权剩下的两个参数ngKSI和ABBA，并且将这些信息发送给UE；

3)UE进行消息认证码MAC校验和同步序列号SQN校验，若MAC和SQN都校验通过，则计算生成响应码RES*发送给SN，紧接着传送给HN进行双向校验；

4)若SN和HN的响应码都校验成功了，则双向鉴权成功，UE和服务网络互相进行正常的通信了；

5)若SQN校验失败，则UE返回明文的校验失败信息，并且附带AUTS；

6)若MAC校验失败，则UE返回明文的MAC校验失败信息。

针对上述5G AKA协议，恶意攻击者可能会利用鉴权相应消息的明文进行两种攻击，第一种攻击如下：

1)攻击者将探测工具放在目标UE附近，并不断监听目标UE的明文鉴权信息，由于SN会给目标UE发送RAND,AUTN两个关键参数，攻击者通过窃听得到了这两个参数；

2)攻击者再拥有RAND,AUTN两个关键参数后，使用这两个参数构造认证请求信息进行广播，附近的所有UE都将收到这个身份验证请求信息；

3)收到攻击者伪造的认证信息后，会进行MAC和SQN检查。MAC检查为：检查从AUTN获得的xMAC和用SQN_HN重新生成的MAC是否相同。SQN检查为，UE判断的是SQN_HN的范围，也就是SQN_HN是否大于SQN_UE。只有两个检查都成功的时候双方才会互相认证成功，并且返回认证信息。当MAC校验失败时，目标UE会返回明文的MAC验证失败信息给网络。若MAC检查成功，SQN校验失败，则UE将给网络回复SQN同步失败的明文信息。恶意攻击者重播认证请求后，目标UE的MAC认证请求仍然通过，但是SQN校验失败，因为SQN不在目标范围内。同时，其他UE会因为MAC认证失败而返回MAC认证失败信息。恶意攻击者获得所有UE的反馈消息，因为反馈信息是明文的，所以可以通过判断反馈消息的类型来进行攻击。根据相应消息，如果存在SQN同步失败信息，则目标UE在附近；如果所有收到的消息都是MAC验证失败的信息，则目标UE不在附近。

基于以上分析，攻击者获得了目标UE的位置，并且在这些位置进行攻击。第一种缺陷是因为RAND,AUTN在空中接口的开放性导致的，因为这个特性恶意攻击者容易获取这两个重要的参数，并且伪造认证信息。

攻击者还会进行第二种攻击，过程如下：

1)攻击者拦截目标UE的认证请求信息，并且在目标UE附近构建恶意UE和恶意基站。

2)攻击者通过修改注销请求信息，并发给受害UE，受害UE开始给恶意基站发送注册请求，恶意基站丢弃注册请求的消息并且发送给恶意UE，由恶意UE将认证请求发送给合法的基站，合法基站会给恶意UE发送认证请求向量，该向量含有两个重要的参数RAND,AUTN。恶意基站将认证向量发送给目标UE后，目标UE进行MAC和SQN校验。至此，恶意攻击者已经可以获得校验相应信息了。通过相应内容是否是来判断是否是目标UE。

3)有了目标UE的位置信息后，恶意基站和恶意UE就可以通过伪造网络来获得目标UE的流量入口，并且可以分析流量来构建获取目标用户的隐私信息。

如图2和图3所示，为本发明提供的一种5G安全协议中认证失败明文信息的加密方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，服务网络向终端设备发送认证请求消息，终端设备对认证请求消息进行验证，生成验证结果；其中，所述验证结果包括成功或失败；可以理解的是，服务网络发送认证请求消息给终端设备，终端设备收到该信息(RAND,AUTN)后进行MAC和SQN验证,同5G AKA协议，此时验证通过则生成发送给服务网络。

具体实施例中，终端设备获取认证请求消息并对认证请求消息进行识别，获得鉴权令牌信息和预设的随机函数信息；

对获得的鉴权令牌信息进行解析，获得MAC信息、序列号信息；

通过预设的认证与密钥协商协议对所述MAC信息、所述序列号信息进行验证，获得验证结果。

步骤S2，当验证结果为失败时，终端设备生成明文信息并通过预设的随机函数和终端设备的序列号生成随机加密值，根据随机加密值对所述明文信息进行加密；可以理解的是，使用了新的随机数n_rand来对，对明文的反馈信息进行加密，不同于5G AKA协议中直接将明文反馈信息直接传送给SN，同时RES*带上MACS，这个会让SN知道该RES*是来自真实的UE。恶意攻击者即使截获了该RES*，也无法知道该信息是MAC鉴权失败的结果还是SQN鉴权失败的结果，也就无法利用前面所述的两种安全缺陷进行攻击了。因为SN/HN和UE都知道新随机数的生成函数g，所以SN和HN也能通过g和旧的rand来生成新随机数，通过新随机数n_rand，SN和HN就知道了RES*的内容了。

具体实施例中，当MAC信息校验成功且序列号信息校验失败时，获取预设的随机函数信息、终端设备的序列号；并根据预设的随机函数信息、终端设备的序列号生成随机加密值；其中，根据以下公式生成随机加密值：

SYN_failure＝f2*(syn_failure,<SQN_UE，n_rand>)

其中，SYN_failure表示序列号信息校验失败，SQN_UE表示终端设备序列号，f2表示加密算法，n_rand表示预设的随机函数信息；

通过预设的认证与密钥协商协议生成明文信息，根据随机加密值对生成的明文信息进行加密，其中，根据以下公式对明文信息进行加密：

RES*＝SYN_failure||MACS＝f1*(K,<SQN_UE，n_rand>)

其中，RES*表示加密明文信息，SQN_UE表示终端设备序列号，K表示密钥，f1表示加密算法，n_rand表示预设的随机函数信息。

再具体地，当MAC信息校验失败时，获取预设的随机函数信息、终端设备的序列号；并根据预设的随机函数信息、终端设备的序列号生成随机加密值；其中，根据以下公式生成随机加密值：

MAC_failure＝f2*(MAC_failure,<SQN_UE，n_rand>)

其中，RES*表示加密明文信息，MAC_failure表示MAC信息校验失败，SQN_UE表示终端设备序列号，f2表示加密算法，n_rand表示随机加密值。

通过预设的认证与密钥协商协议生成明文信息，根据随机加密值对生成的明文信息进行加密，其中，根据以下公式对明文信息进行加密：

RES*＝MAC_failure||MACS＝f1*(K,<SQN_UE，n_rand>)

其中，RES*表示加密明文信息，SQN_UE表示终端设备序列号，K表示密钥，f1表示加密算法，n_rand表示随机加密值。

步骤S3，终端设备将加密后的明文信息发送给服务网络。针对攻击者利用鉴权认证相应消息明文传递的缺陷进行了防护，通过与网络协商生成新随机数的方式对明文信息进行加密来解决这个缺陷。针对SUCI请求认证向量的安全缺陷，恶意攻击者伪造的恶意UE和恶意基站并不知道新随机数的生成函数，所以当他们构造恶意认证请求消息并发送给目标UE的时候，即使收到目标UE的相应信息，也无法根据这个加密后的信息进行下一步攻击，因为该攻击需要知道失败的反馈信息内容。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的5G安全协议中认证失败明文信息的加密方法，针对攻击者利用鉴权认证相应消息明文传递的缺陷进行了防护，通过与网络协商生成新的随机数的方式对明文信息进行加密来解决这个缺陷；所以恶意攻击者伪造的恶意UE和恶意基站由于并不知道新随机数的生成函数，当他们构造恶意认证请求消息并发送给目标UE的时候，即使收到目标UE的相应信息，也无法根据这个加密后的信息进行下一步攻击，从而实现了对5G安全协议认证鉴权失败的明文信息进行防护的效果。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。