Avaliação e otimização do Protocolo 5GAKE para segurança em redes 5G: uma abordagem baseada em emulação

dc.contributor.advisor1Cordeiro, Lucas Carvalho
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5005832876603012eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6235-4272eng
dc.contributor.referee1Carvalho, Celso Barbosa
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8269546823033896eng
dc.contributor.referee1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7378-8893eng
dc.contributor.referee2Reis, Vanderson de Lima
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4369607033834589eng
dc.contributor.referee2orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4948-9332eng
dc.creatorCordeiro, Celso Souza
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/4969144304480235eng
dc.date.issued2026-05-25
dc.description.abstractThis dissertation aims to evaluate and optimize the 5GAKE authentication and key establishment protocol for security in 5G networks, using an emulation environment. The research focuses on the implementation of a 5GAKEstack emulator, a functional version of the protocol, in order to identify potential operational vulnerabilities and propose improvements that enhance its resilience against cyberattacks. The methodology involves configuring various simulated scenarios with different types of attacks, using widely adopted academic research tools, such as man-in-the-middle and replay attacks, and network simulators like NS3 and OpenAirInterface. In parallel with the experimental analysis, this research also incorporates a formal verification stage of the protocol using the ESBMC (Efficient SMT-Based Context-Bounded Model Checker). Furthermore, the study addresses the analysis of the impact of the proposed optimizations on network performance, measuring parameters such as latency and protocol efficiency. The use of the emulation environment allows exploration of the protocol’s behavior under controlled conditions, enabling experimentation and replication of results without the need for large-scale physical infrastructure. With this approach, the work aims to contribute to the enhancement of security standards in 5G, offering practical solutions that can be adopted to mitigate risks associated with device authentication and data protection. The expected outcomes include the identification of weaknesses in the current protocol and the validation of proposed improvements in terms of increased security and minimized impact on network performance.eng
dc.description.resumoEsta dissertação tem como objetivo avaliar e otimizar o protocolo de autenticação e estabelecimento de chaves 5GAKE, proposto para garantir a segurança em redes 5G, por meio de utilização de um ambiente de emulação. A pesquisa concentra-se na implementação de um emulador do 5GAKEstack, uma versão funcional do protocolo, com o intuito de identificar possíveis vulnerabilidades operacionais e propor melhorias que aumentem sua resiliência frente a ataques cibernéticos. A metodologia emprega a configuração de diversos cenários simulados com diferentes tipos de ataques, utilizando ferramentas amplamente adotadas na pesquisa acadêmica, como man-in-the-middle e replay, utilizando simuladores de rede como NS3 e OpenAirInterface. Paralelamente à análise experimental, esta pesquisa também incorpora uma etapa de verificação formal do protocolo utilizando o verificador ESBMC (Efficient SMT-Based Context-Bounded Model Checker). Além disso, a pesquisa aborda a análise do impacto das otimizações propostas sobre o desempenho da rede, medindo parâmetros como latência e eficiência do protocolo. O uso do ambiente de emulação permite explorar o comportamento do protocolo em condições controladas, viabilizando a experimentação e a replicação dos resultados sem a necessidade de infraestrutura física de grande escala. Com essa abordagem, o trabalho visa contribuir para o aprimoramento dos padrões de segurança no 5G, oferecendo soluções práticas que possam ser adotadas para mitigar riscos associados à autenticação de dispositivos e à proteção de dados. Os resultados esperados incluem a identificação de pontos fracos no protocolo atual e a validação das propostas de melhoria em termos de aumento da segurança e minimização do impacto sobre o desempenho da rede.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationCORDEIRO, Celso Souza. Avaliação e otimização do Protocolo 5GAKE para segurança em redes 5G: uma abordagem baseada em emulação. 2026. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11939
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subject5GAKEpor
dc.subjectRedes 5Gpor
dc.subjectSegurançapor
dc.subjectEmulaçãopor
dc.subjectVerificação formalpor
dc.subjectProtocolo de autenticaçãopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICAeng
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/97542/DISS_CelsoCordeiro_PPGEE.pdf.jpg*
dc.titleAvaliação e otimização do Protocolo 5GAKE para segurança em redes 5G: uma abordagem baseada em emulaçãoeng
dc.typeDissertaçãoeng

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