論文の概要: Battlefield 5G: Dual-PKI and TPM-Based UE Attestation for Tactical 5G Standalone Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.11293v1
- Date: Tue, 11 Aug 2026 17:22:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-13 19:07:54.325516
- Title: Battlefield 5G: Dual-PKI and TPM-Based UE Attestation for Tactical 5G Standalone Networks
- Title（参考訳）: バトルフィールド5G: 戦術的5GスタンドアロンネットワークのためのデュアルPKIとTPMベースのUE検証
- Authors: Al Nahian Bin Emran, Rajendra Paudyal, Rajendra Upadhyay, Lisa Donnan, Arupjyoti Bhuyan, Duminda Wijesekera,
- Abstract要約: 5G-AKAは、USIMに格納されている加入者認証を認証するが、その認証を保持する物理装置の認証やブート状態の検証は行わない。
5Gスタンドアロンネットワークのための事前認証フレームワークであるBattlefield 5Gを紹介します。
ソフトウェア無線システムの無線アクセスネットワークを拡張することで,これらの機能を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0344286047762363
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The standardized 5G Authentication and Key Agreement (5G-AKA) authenticates a subscriber credential stored on a Universal Subscriber Identity Model (USIM) but does not authenticate the physical device that holds that credential or verify its boot state. This gap is significant in tactical 5G deployments, where user equipment may be captured, modified, returned to service, or used with transplanted subscriber credentials. We present Battlefield 5G, a pre-authentication framework for 5G Standalone networks that combines dual X.509 device-certificate checks with Trusted Platform Module (TPM) -based boot attestation before standard registration is accepted. The design places an outer certificate challenge on the 5G base-station called gNB, an independent inner certificate challenge on the Access and Mobility Management Function (AMF) in the 5G core network, and a TPM PCR (Platform Configuration Register) quote verified by an attestation proxy on the 5G core network side. A gNodeB (gNB) side Radio Resource Control (RRC) forwarding gate and an AMF-side save-and-replay mechanism enable multi-round certificate and attestation challenge-response exchanges to be inserted into the registration path without modifying any 3GPP Non-Access Stratum (NAS) message structures or adding new NAS message types. We implement these capabilities by extending the Radio Access Network of the Software Radio System (srsRAN), gNB, User Equipment of the Software Radio System (srsUE) and Open5GS in a B210-based Universal Radio Peripheral (USRP) testbed with a hardware TPM 2.0 in the UE. The prototype blocks SIM-transplant, rogue-certificate, firmware-tampering, and replay attacks. Across six trials, Battlefield 5G increases average onboarding latency from 1886 ms to 2260 ms, adding 373.4 ms of pre-authentication overhead while preserving standard 5G-AKA, security mode, and packet data unit (PDU) session procedures.
- Abstract（参考訳）: 標準化された5G認証およびキーアグリーメント(5G-AKA)は、ユニバーサル・サブスクライブ・アイデンティティー・モデル(USIM)に格納されている加入者資格を認証するが、そのクレデンシャルを保持する物理装置の認証やブート状態の検証は行わない。
このギャップは、ユーザ機器をキャプチャ、修正、サービスへの返却、あるいは移植されたサブスクライバ認証で使用することができる戦術的な5Gデプロイメントにおいて重要である。
我々は、5G Standaloneネットワークのための事前認証フレームワークであるBattlefield 5Gを紹介し、標準登録が受け入れられる前に、デュアルX.509デバイス認証チェックとTrusted Platform Module (TPM)ベースのブートアテストを組み合わせる。
この設計では、gNBと呼ばれる5Gベースステーションに外部認証チャレンジを配置し、5GコアネットワークのAccess and Mobility Management Function(AMF)に独立した内部認証チャレンジを、5Gコアネットワーク側の認証プロキシによって検証されたTPM PCR(Platform Configuration Register)を引用する。
gNodeB(gNB)側の無線リソース制御(RRC)フォワードゲートとAMF側のセーブ・アンド・リプレイ機構により、3GPP非Access Stratum(NAS)メッセージ構造を変更したり、新しいNASメッセージタイプを追加したりすることなく、複数ラウンドの証明書と証明チャレンジ応答交換を登録パスに挿入することができる。
ソフトウェア無線システムの無線アクセスネットワーク(srsRAN)、gNB、ソフトウェア無線システムのユーザ機器(srsUE)、Open5GSをB210ベースのUniversal Radio Peripheral(USRP)でUEのハードウェアTPM 2.0でテストすることで、これらの機能を実装する。
プロトタイプはSIM-transplant、Rogue-certificate、ファームウェア・タンパリング、リプレイアタックをブロックする。
6回のトライアルで、バトルフィールド5Gは平均搭載遅延を1886msから2260msに増加させ、標準の5G-aka、セキュリティモード、パケットデータユニット(PDU)セッション手順を保ちながら、373.4msの事前認証オーバーヘッドを追加した。
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