Abordando a Privacidade na Comunicação Crítica de 5G
Analisando os desafios de privacidade na comunicação mission-critical dentro das estruturas da tecnologia 5G.
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Índice
A comunicação crítica para missões (MCC) é super importante para serviços de emergência, tipo polícia, bombeiros e equipes médicas. Durante crises, esses serviços precisam compartilhar informações rápido e de forma confiável. Antigamente, a MCC dependia de sistemas de rádio como TETRA, mas esses sistemas têm limitações em capacidade de dados e cobertura, além de problemas de segurança. Por isso, muitos serviços estão mudando para redes celulares como 4G e 5G, que conseguem lidar com streaming de vídeo e transferências de dados rápidas.
Mas usar redes celulares para MCC traz preocupações com Privacidade. Por exemplo, se a localização de um policial for compartilhada com um operador de rede, quem pode acessar essa informação se torna uma preocupação. Atualmente, não tem muita pesquisa focando na privacidade em relação às tecnologias 5G em sistemas de MCC. Esse trabalho quer analisar a arquitetura da MCC dentro do contexto 5G e avaliar os desafios de privacidade que surgem com isso.
A Importância da Comunicação Crítica para Missões
A MCC apoia operações cruciais em vários setores para garantir a segurança pública e eficiência. Isso inclui não só serviços de emergência, mas também saúde, transporte e atividades industriais. Esses sistemas de comunicação precisam ser confiáveis e seguros. Interrupções ou falhas podem ter consequências sérias, colocando vidas em risco.
O desenvolvimento da comunicação crítica começou com sistemas de rádio móvel terrestre (LMR), seguindo padrões específicos para permitir que diferentes agências se comunicassem. Com o avanço da tecnologia, surgiram os sistemas de rádio móvel digital (DMR), oferecendo melhor qualidade de voz e recursos como criptografia.
Com o aumento de aplicativos que consomem muitos dados, a tecnologia LTE se popularizou na MCC por causa da capacidade de altas taxas de dados e baixa latência. O 3GPP (Projeto de Parceria da 3ª Geração) estabeleceu padrões para vários serviços em MCC sobre LTE, levando à eventual migração para o 5G.
Arquitetura da Comunicação Crítica Baseada em 5G
Nessa nova arquitetura, os usuários usam a rede celular para se conectar com servidores críticos para missões. A rede de origem e a rede de serviço desempenham papéis essenciais para habilitar a comunicação. Os usuários estabelecem canais de comunicação seguros com servidores críticos para garantir que informações sensíveis permaneçam privadas.
Cada função da rede tem papéis claros no manuseio do tráfego de comunicação. Por exemplo, funções específicas autenticam usuários quando eles se conectam à rede. No entanto, a introdução das tecnologias 5G também traz novos desafios para a privacidade que precisam ser abordados.
Pesquisa Atual e Preocupações com Privacidade
Boa parte da pesquisa existente focou na estrutura arquitetônica das comunicações críticas e nas medidas de segurança. Embora existam procedimentos de segurança, os riscos de privacidade específicos associados ao uso de redes 5G na MCC ainda estão pouco explorados. Os padrões atuais não levam em conta totalmente as implicações de privacidade trazidas por novas tecnologias como Fatiamento de Rede e virtualização.
Com a integração do 5G, detalhes sensíveis sobre usuários críticos para missões podem ser acessados por operadores de rede. Isso inclui localizações em tempo real e padrões de comunicação, levantando preocupações de privacidade. Além disso, provedores de serviços de aplicativos também podem ter acesso a informações sensíveis sobre os usuários.
Por causa desses riscos emergentes, é necessário examinar como informações pessoais identificáveis podem ser expostas no sistema MCC e propor controles de privacidade para mitigar essas ameaças.
Ameaças à Privacidade na Comunicação Crítica
Existem várias ameaças à privacidade na arquitetura da MCC, afetando tanto usuários quanto componentes do sistema. Essas ameaças podem expor informações pessoalmente identificáveis, o que gera preocupações significativas.
Riscos da Entidade Administradora
Ameaças à privacidade geralmente surgem do comportamento de entidades que gerenciam recursos ou controlam protocolos. Dependendo de como os recursos estão organizados, uma entidade que controla um componente pode facilmente acessar informações pessoais dos usuários. Por exemplo, se um provedor de serviços de aplicativo gerencia o aplicativo cliente MC, ele pode ter acesso a dados sensíveis como chaves de criptografia usadas pelo usuário.
Mapeamento de Identidade e Compartilhamento de Informação
Para facilitar a comunicação, o processo conhecido como mapeamento de identidade envolve converter a identificação de um usuário em um identificador único. Esse processo expõe a identificação original para aqueles que gerenciam a rede, comprometendo o anonimato do usuário. Isso pode levar a rastreamento não autorizado ou à ligação de dados que deveriam permanecer confidenciais.
Interações de Domínio de Confiança
Em um sistema crítico para missões, o domínio de confiança define quais entidades podem compartilhar dados sensíveis. Se um operador de rede abrange vários domínios de confiança, isso complica as fronteiras de confiança, potencialmente levando a riscos aumentados em relação à privacidade do usuário.
Questões de Priorização
Redes 5G priorizam comunicações críticas para missões sobre usuários regulares para garantir a disponibilidade do serviço. No entanto, essa priorização pode, sem querer, levar à identificação de usuários críticos para missões, revelando seus padrões de comunicação e números.
Riscos do Protocolo de Iniciação de Sessão (SIP)
A infraestrutura SIP é responsável por gerenciar sessões de comunicação. Vulnerabilidades em clientes SIP podem vazar informações sensíveis do usuário, como detalhes de identidade e hábitos de comunicação. O acesso não autorizado a essas informações poderia colocar a privacidade do usuário em risco.
Ameaças de Estabelecimento de Túnel Seguro
A segurança da camada de transporte (TLS) é crucial para proteger dados durante a comunicação. No entanto, antes que o TLS seja ativado, o processo de mapeamento DNS pode expor a natureza da comunicação, revelando insights sobre a participação do usuário em serviços críticos para missões.
Ameaças de Fatiamento de Rede
O fatiamento de rede permite que uma única rede física hospede múltiplas redes virtuais. Embora seja benéfico, isso pode levar a vazamentos de privacidade se dados sensíveis vazarem entre as fatias. Operadores poderiam usar identificadores para correlacionar usuários entre diferentes fatias, o que levanta preocupações de privacidade.
Riscos do Protocolo de Autenticação
O processo de autenticação em redes 5G introduz várias ameaças à privacidade. Embora identificadores ocultos de assinatura (SUCI) tenham o objetivo de melhorar a privacidade do usuário, eles ainda apresentam riscos de rastreamento e vinculação das identidades dos usuários. Expor identificadores permanentes durante a autenticação poderia permitir rastreamento não autorizado.
Tecnologias Futuras e Desafios de Privacidade
Tecnologias futuras em 6G, como comunicação fora da rede e comunicação e sensoriamento conjuntos, podem introduzir novos desafios de privacidade. A comunicação fora da rede permite que dispositivos interajam diretamente, potencialmente revelando informações sensíveis sobre os usuários. Da mesma forma, aplicativos de comunicação e sensoriamento conjuntos poderiam levar ao rastreamento de localização e perfilamento.
Controles de Privacidade Sugeridos
Embora a arquitetura de segurança atual para MCC ofereça algumas proteções, é necessário implementar controles adicionais para lidar com os desafios de privacidade únicos que surgem com o 5G e as tecnologias futuras.
Recuperação de Informações que Preservam a Privacidade
Métodos como recuperação privada de informações (PIR) podem ser usados para recuperar dados da rede central sem expor as identidades dos usuários. Redes de comunicação anônimas também poderiam preservar o anonimato enquanto acessam informações sensíveis.
Comunicações Inter-Domínio de Confiança
Para garantir privacidade quando informações são compartilhadas entre domínios de confiança, é importante cumprir com regulamentações de privacidade relevantes, como o Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados (GDPR). Limitar o compartilhamento de informações pessoalmente identificáveis e usar técnicas de anonimização pode mitigar riscos.
Privacidade do Fatiamento de Rede MCC
Engajar em segregação rigorosa de dados garante que informações sensíveis permaneçam seguras dentro de recursos dedicados. Implementar controles de acesso baseados em funções limita o acesso a dados apenas para usuários autorizados, melhorando ainda mais a privacidade.
Controles para Tecnologias 6G
Para atividades de comunicação fora da rede e sensoriamento, técnicas como mascaramento de dados e injeção de ruído podem ajudar a manter o anonimato do usuário. Essas estratégias visam obscurecer informações sensíveis, tornando difícil para partes não autorizadas extraírem detalhes do usuário.
Conclusão
Proteger a privacidade na comunicação crítica para missões é crucial para salvaguardar informações sensíveis relacionadas à segurança pública e segurança nacional. O aumento dos operadores de rede e provedores de serviços de aplicativos exige medidas de privacidade rigorosas para mitigar riscos de forma eficaz. Ao analisar as ameaças de privacidade atuais no contexto das redes 5G e antecipar desafios das tecnologias futuras, fica claro que uma abordagem abrangente à privacidade é necessária. Isso inclui desenvolver controles de privacidade adaptados às tecnologias atuais e futuras para garantir um ambiente seguro para operações críticas.
Os padrões existentes para MCC devem se adaptar para integrar essas medidas de privacidade e levar em conta os avanços da tecnologia. Pesquisas futuras irão buscar fornecer soluções mais direcionadas e eficazes para preservar a privacidade nessa área crítica.
Título: Exploring Privacy Issues in Mission Critical Communication: Navigating 5G and Beyond Networks
Resumo: Mission critical communication (MCC) involves the exchange of information and data among emergency services, including the police, fire brigade, and other first responders, particularly during emergencies, disasters, or critical incidents. The widely-adopted TETRA (Terrestrial Trunked Radio)-based communication for mission critical services faces challenges including limited data capacity, coverage limitations, spectrum congestion, and security concerns. Therefore, as an alternative, mission critical communication over cellular networks (4G and 5G) has emerged. While cellular-based MCC enables features like real-time video streaming and high-speed data transmission, the involvement of network operators and application service providers in the MCC architecture raises privacy concerns for mission critical users and services. For instance, the disclosure of a policeman's location details to the network operator raises privacy concerns. To the best of our knowledge, no existing work considers the privacy issues in mission critical system with respect to 5G and upcoming technologies. Therefore, in this paper, we analyse the 3GPP standardised MCC architecture within the context of 5G core network concepts and assess the privacy implications for MC users, network entities, and MC servers. The privacy analysis adheres to the deployment strategies in the standard for MCC. Additionally, we explore emerging 6G technologies, such as off-network communications, joint communication and sensing, and non-3GPP communications, to identify privacy challenges in MCC architecture. Finally, we propose privacy controls to establish a next-generation privacy-preserving MCC architecture.
Autores: Prajnamaya Dass, Marcel Gräfenstein, Stefan Köpsell
Última atualização: 2024-05-02 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2405.01492
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2405.01492
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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