The virtualization and softwarization of 5G and NextG are critical enablers of the shift to flexibility, but they also present a potential attack surface for threats. However, current security research in communication systems focuses on specific aspects of security challenges and lacks a holistic perspective. To address this challenge, a novel systematic fuzzing approach is proposed to reveal, detect, and predict vulnerabilities with and without prior knowledge assumptions from attackers. It also serves as a digital twin platform for system testing and defense simulation pipeline. Three fuzzing strategies are proposed: Listen-and-Learn (LAL), Synchronize-and-Learn (SyAL), and Source-and-Learn (SoAL). The LAL strategy is a black-box fuzzing strategy used to discover vulnerabilities without prior protocol knowledge, while the SyAL strategy, also a black-box fuzzing method, targets vulnerabilities more accurately with attacker-accessible user information and a novel probability-based fuzzing approach. The white-box fuzzing strategy, SoAL, is then employed to identify and explain vulnerabilities through fuzzing of significant bits. Using the srsRAN 5G platform, the LAL strategy identifies 129 RRC connection vulnerabilities with an average detection duration of 0.072s. Leveraging the probability-based fuzzing algorithm, the SyAL strategy outperforms existing models in precision and recall, using significantly fewer fuzzing cases. SoAL detects three man-in-the-middle vulnerabilities stemming from 5G protocol vulnerabilities. The proposed solution is scalable to other open-source and commercial 5G platforms and protocols beyond RRC. Extensive experimental results demonstrate that the proposed solution is an efficient and efficient approach to validate 5G security; meanwhile, it serves as real-time vulnerability detection and proactive defense.


翻译:5G及下一代网络的虚拟化与软件化是实现灵活性转型的关键推动力,但同时也引入了潜在的攻击面威胁。然而,当前通信系统的安全研究多聚焦于特定安全挑战,缺乏全局视角。为应对这一挑战,本文提出一种新型系统性模糊测试方法,能够在攻击者具备或不具备先验知识假设的条件下,实现漏洞的揭示、检测与预测。该方法同时作为系统测试与防御仿真管道的数字孪生平台。本文提出三种模糊测试策略:监听-学习(LAL)、同步-学习(SyAL)和源码-学习(SoAL)。LAL策略为黑盒模糊测试方法,用于在无协议先验知识场景下发现漏洞;SyAL策略同样为黑盒模糊测试,但通过攻击者可获取的用户信息及基于概率的新型模糊方法,可更精准地定位漏洞;SoAL策略则采用白盒模糊测试,通过对关键比特位进行模糊处理来识别并解释漏洞。基于srsRAN 5G平台,LAL策略在平均检测时长0.072秒内识别出129个RRC连接漏洞。采用基于概率的模糊算法后,SyAL策略在显著减少模糊测试用例数量的情况下,在精确率和召回率指标上均优于现有模型。SoAL策略检测出三项源于5G协议漏洞的中间人攻击漏洞。所提方案具备可扩展性,适用于除RRC外的其他开源及商用5G平台与协议。大量实验结果表明,该方案是验证5G安全性的高效方法,同时可作为实时漏洞检测与主动防御机制。

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
《AI中毒攻击》34页slides
专知会员服务
26+阅读 · 2022年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
85+阅读 · 2022年7月16日
Generalized Out-of-Distribution Detection: A Survey
Arxiv
15+阅读 · 2021年10月21日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
50+阅读 · 2021年1月6日
Anomalous Instance Detection in Deep Learning: A Survey
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
0+阅读 · 3分钟前
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
《AI中毒攻击》34页slides
专知会员服务
26+阅读 · 2022年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员