董廣民

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，4G技術(shù)已走向成熟，近年來(lái)5G技術(shù)成了全球關(guān)注的重點(diǎn)。相對(duì)于4G技術(shù)，5G將為人們帶來(lái)更快的速度體驗(yàn)和更優(yōu)質(zhì)的連接服務(wù)。在此背景下，該文介紹了5G網(wǎng)絡(luò)的概念和特點(diǎn)，以及5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性技術(shù)，隨后對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)可能存在的安全問(wèn)題做出了預(yù)測(cè)，并結(jié)合實(shí)際情況提出了相應(yīng)合理的解決措施。

關(guān)鍵詞：5G時(shí)代;網(wǎng)絡(luò)信息安全;移動(dòng)通信技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 5G網(wǎng)絡(luò)的概念及特點(diǎn)

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)的概念

從1999年至今的20年里，我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了2G時(shí)代、3G時(shí)代和4G時(shí)代，近期5G網(wǎng)絡(luò)已被提上日程，在不久的將來(lái)其將推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)走入一個(gè)新的高潮。從概念上來(lái)說(shuō)，“第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱即為5G網(wǎng)絡(luò)，它是在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改良優(yōu)化發(fā)展而成的。從組成結(jié)構(gòu)上分析，5G網(wǎng)絡(luò)主要由網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景、接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)組成，它較4G網(wǎng)絡(luò)具有更加穩(wěn)定快速的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境，而且具有更快的傳輸速率和更高效的資源利用效率。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)部對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了一定的描述和預(yù)測(cè)，相對(duì)過(guò)去的3G網(wǎng)絡(luò)和當(dāng)下的4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：第一，5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息傳輸?shù)乃俾实玫搅藰O大地改善，當(dāng)前LTE峰值速率可達(dá)到100 MB/s，如果處于5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，這種傳播速遞可以提升10～100倍，LET峰值速度可以達(dá)到10 GB/s，在該網(wǎng)速下移動(dòng)用戶勢(shì)必會(huì)獲得更好的使用感受。第二，5G網(wǎng)絡(luò)具有較低的時(shí)延。據(jù)預(yù)測(cè)，5G網(wǎng)絡(luò)下端到端的時(shí)延可能相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)有大幅度地縮短，甚至可能達(dá)到4G網(wǎng)絡(luò)的1/10，業(yè)務(wù)的時(shí)延將小于5 ms，通信環(huán)境將更加高速。第三，頻譜效率獲得顯著提升。移動(dòng)通信領(lǐng)域的核心資源毫無(wú)疑問(wèn)是頻譜資源，5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率將更高，能夠更好地滿足使用者對(duì)業(yè)務(wù)流量的需求。第四，5G網(wǎng)絡(luò)功耗更低。針對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)連接速度快，但是功耗大的問(wèn)題，5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一定的改良，在保證高速連接的同時(shí)，更加注重了對(duì)電量消耗的控制。

2 5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 毫米通信技術(shù)

現(xiàn)階段，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)使用的頻段是一種極為稀缺的資源，一般情況下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的頻率普遍小于6 GHz。通過(guò)多年的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3 GHz～60 GHz波段具有豐富的未經(jīng)開(kāi)發(fā)利用的頻段資源，因此5G網(wǎng)絡(luò)將在這部分波頻上展開(kāi)研究，并極有可能實(shí)現(xiàn)LTE層與UDE層的疊加和覆蓋。近年來(lái)，越來(lái)越多的基站建立起來(lái)，天線規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，為了在有限的資源空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)更具科學(xué)性的天線部署，就需要保證移動(dòng)無(wú)線通信的波長(zhǎng)不能過(guò)長(zhǎng)，因此5G網(wǎng)絡(luò)需要加強(qiáng)毫米通信技術(shù)的研究發(fā)展，并切實(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用。

2.2 大規(guī)模多天線技術(shù)

大規(guī)模多天線技術(shù)指的是一種多入多出的通信技術(shù)，是指基站配備的天線數(shù)目要遠(yuǎn)大于終端數(shù)目，使移動(dòng)終端采用單天線接收信息?？偨Y(jié)起來(lái)就是，大規(guī)模多天線技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，隨著天線數(shù)量的增長(zhǎng)，用戶間相互干擾的現(xiàn)象得到有效降低。第二，通過(guò)增加天線，能夠更好地使能量聚集在相對(duì)較小的范圍內(nèi)，提升能量的空間分辨率，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的容量。第三，多天線能夠更好地提升用戶信道的信噪比，不斷優(yōu)化系統(tǒng)體系。

2.3 D2D通信技術(shù)

D2D通信技術(shù)指的就是設(shè)備與設(shè)備之間的通信技術(shù)，不同的設(shè)備之間能夠直接自由地進(jìn)行通信而不需要其他中間介質(zhì)。在傳統(tǒng)的通信過(guò)程中，不同的設(shè)備之間無(wú)法進(jìn)行直接互通，而是需要一個(gè)中間基站，設(shè)備A將信號(hào)傳遞給基站核心網(wǎng)絡(luò)，再由基站核心網(wǎng)絡(luò)傳遞給設(shè)備B，隨著用戶的不斷增加以及用戶傳遞需求的不斷提升，作為中間介質(zhì)的基站承受的壓力越來(lái)越大。此時(shí)，使用D2D技術(shù)可以有效降低端點(diǎn)至端點(diǎn)的運(yùn)輸時(shí)延，有效提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能。但當(dāng)前，D2D技術(shù)中仍有部分技術(shù)問(wèn)題需要解決：第一，設(shè)備與設(shè)備之間的通信對(duì)隱私情況提出了更高的要求。第二，2個(gè)用戶之間進(jìn)行D2D通信，對(duì)周圍的其他用戶會(huì)造成一定程度的干擾。第三，如何才能協(xié)調(diào)好D2D與蜂窩通信之間的分配取舍，使資源達(dá)到最優(yōu)利用狀態(tài)，對(duì)該技術(shù)的發(fā)展有重要意義。

3 5G網(wǎng)絡(luò)可能存在的安全問(wèn)題及防護(hù)

3.1 可能引發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的因素

3.1.1 接入設(shè)備雙重身份安全問(wèn)題

在5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景中，接入的移動(dòng)設(shè)備能夠臨時(shí)升級(jí)為小型基站，這樣能夠有效地?cái)U(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積。但是換個(gè)角度來(lái)講，這種設(shè)備角色的切換使該移動(dòng)設(shè)備具有更高權(quán)限的安全級(jí)別，其他接入的設(shè)備則需要通過(guò)此移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行信息傳遞，因此可能會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備中儲(chǔ)存的信息發(fā)生泄漏或者發(fā)生其他安全管理問(wèn)題，因此5G網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于此類設(shè)備的安全管理問(wèn)題需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。

3.1.2 超高密度用戶接入的安全問(wèn)題

5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中提供與超高密度量的用戶進(jìn)行訪問(wèn)連接的功能。與此同時(shí)服務(wù)器也會(huì)收到大量的用戶安全認(rèn)證檢驗(yàn)，這無(wú)疑會(huì)提高對(duì)大體量用戶加密服務(wù)器性能和加密方法以及新的感知網(wǎng)絡(luò)DoS/DDoS攻擊的安全需求。

3.1.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題

軟件定義網(wǎng)絡(luò)的使用改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)資源變得更加可控和優(yōu)化。面對(duì)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性和優(yōu)化性，很多針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)的安全策略都失去了實(shí)用性，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，如何在確保中繼節(jié)點(diǎn)的安全同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可操作性以及可追溯性，都是需要我們認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

3.1.4 信道租用的安全問(wèn)題

5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)3 GB以下的信道頻率提供了信道租用機(jī)制。在一定程度上提升了信道的綜合利用效率，并達(dá)到了降低能耗的目的。在此環(huán)境下，用戶如何能夠感知到信道的空閑程度，并完成相應(yīng)的租用認(rèn)證是一個(gè)值得深思的問(wèn)題。

3.2 5G網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展的建議及展望

3.2.1 建立5G安全構(gòu)架

5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，安全問(wèn)題是一個(gè)不可回避的重點(diǎn)問(wèn)題，相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放程度更高，因此也更容易受到網(wǎng)絡(luò)非法攻擊，針對(duì)這一情況我們應(yīng)該在5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初就對(duì)安全構(gòu)架的構(gòu)建問(wèn)題進(jìn)行充分的考慮。

3.2.2 建立高效的加密算法

5G網(wǎng)絡(luò)中存在的低時(shí)延性、高密度傳輸性都更易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全漏洞，因此為了解決此類安全問(wèn)題需要建立更加高效的加密算法和協(xié)議。根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，流密碼體制更適用于5G網(wǎng)絡(luò)的加密處理中，對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開(kāi)發(fā)輕量級(jí)加密算法有重要意義。

3.2.3 建立多安全域融合的安全訪問(wèn)控制機(jī)制

在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶的連接通信過(guò)程可能會(huì)涉及幾種不同的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，同時(shí)也會(huì)涉及不同的通信安全域。為了更好地解決這一安全問(wèn)題，可以建立跨平臺(tái)的身份認(rèn)證，使不同的通信網(wǎng)絡(luò)之間可以自由聯(lián)通。

3.2.4 設(shè)置信道租用安全管理機(jī)制

在網(wǎng)絡(luò)通信中，信道租用已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶除了能夠自由租用云系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和儲(chǔ)存資源之外，還能夠根據(jù)自身需要對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行租用，這種行為則關(guān)系到用戶的數(shù)據(jù)安全和隱私安全，因此為了保證信道租用的安全性，可以考慮設(shè)置信道租用安全管理機(jī)制，對(duì)其進(jìn)行約束和控制。

4 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)即將到來(lái)的5G時(shí)代，我們堅(jiān)信其必定會(huì)有更好的發(fā)展前景。與此同時(shí)，人們也應(yīng)該針對(duì)其可能帶來(lái)的安全問(wèn)題提前做好充足的準(zhǔn)備，保證5G網(wǎng)絡(luò)為我們提供一個(gè)安全、開(kāi)放、靈活的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]董江波，劉瑋，任冶冰，等.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)分析及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思考[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2017（1）：38-41.

[2]馮娜.關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)重要問(wèn)題思考[J].中國(guó)通信（中旬刊），2016（19）：36.