用于下一代切片网络的多异构信号加密方案

《IEEE Transactions on Network Science and Engineering》：Multi-Heterogeneous Signcryption Scheme for Next Generation Slicing Networking

针对5G/6G网络切片中多异构环境下的安全通信挑战，提出基于PKI、IBC和CLC的通用多异构签名加密方案（MHSC），实现前向保密与公开可验证，提升计算效率17.66%和通信效率5.94%。

　　

摘要：

随着5G和即将推出的6G网络的发展，网络切片技术已成为满足现代系统多样化且动态变化的通信需求的关键技术。该技术能够在共享的物理基础设施上创建多个虚拟网络，从而优化资源利用并提供定制化的服务。然而，由于不同网络切片在安全和服务方面的要求不同，它们通常采用不同的公钥加密系统，即异构网络切片，这不可避免地导致了异构网络设备数据传输过程中的安全挑战。为了解决这一问题，本文提出了一种通用的多异构签名加密方案（MHSC），该方案利用三种广泛采用的公钥加密系统——公钥基础设施（PKI）、基于身份的加密（IBC）和无证书加密（CLC）——来确保设备之间的安全高效数据传输。基于数学上的难题，MHSC实现了多种安全特性，包括前向保密性和公开可验证性，从而提升了安全级别。通过理论分析和仿真实验评估，MHSC在计算效率和通信效率方面均有提升：平均而言，计算效率提高了17.66%，通信效率提高了5.94%，为异构网络切片中的安全数据传输提供了一种可扩展且高效的解决方案。

引言

随着5G的快速发展和6G网络的推进，网络切片技术已成为满足多样化且动态变化的通信需求的基本技术[1]、[2]。该技术利用软件定义网络和网络功能虚拟化，将网络资源逻辑划分为独立的端到端切片，每个切片都针对特定的性能、安全和可靠性要求进行定制。通过动态资源分配，这些切片能够优化资源利用并适应不断变化的需求，从而提供高效且灵活的网络服务[3]。例如，低延迟切片可以支持自动驾驶汽车或远程医疗的实时数据传输，而高带宽切片则适用于高清视频流或虚拟现实等高吞吐量应用。