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        5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題的分析與探究

        2020-12-30 19:42:29胡斌劉文忠
        關(guān)鍵詞:切片網(wǎng)絡(luò)安全傳輸

        ◆胡斌 劉文忠

        5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題的分析與探究

        ◆胡斌1劉文忠2

        (1.綠盟科技集團股份有限公司 北京 100089;2.國源征信有限公司 北京 100121)

        在科學(xué)技術(shù)的推動下,無線通信技術(shù)擁有了廣闊的發(fā)展空間,5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ),能夠為人們的生活、工作和學(xué)習(xí)提供極大便利,促進通信領(lǐng)域的優(yōu)化和升級。但是,當(dāng)前5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在一定安全問題,應(yīng)加強分析與研究,采取針對性較強的應(yīng)對措施,充分發(fā)揮5G無線通信技術(shù)的優(yōu)勢。

        5G;無線通信;網(wǎng)絡(luò)安全;問題分析

        5G是第五代移動通信技術(shù)的簡稱,與4G網(wǎng)絡(luò)相比,5G技術(shù)具有傳輸速度快、低延遲、大容量等優(yōu)勢,可以更好地與其他設(shè)備互聯(lián),對于無線通信技術(shù)的轉(zhuǎn)型和升級影響深遠。我國政府高度重視5G無線通信的發(fā)展,投入大量資金、技術(shù),推動5G網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化進程。在5G無線通信應(yīng)用過程中,安全問題十分關(guān)鍵,筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗,分析與探究5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題,并提出有針對性的應(yīng)對措施,以期推動5G網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展。

        1 5G概述

        2019年6月,我國工業(yè)和信息化部正式頒布5G商用牌照,各大運營商開始布局5G。從發(fā)展規(guī)劃來看,2019年小范圍商用,在2020年商用范圍會規(guī)?;?。截止到目前,我國已建成5G基站超過13萬個,本年度計劃部署約50萬座。5G可以用于遠程醫(yī)療診斷、公共安全監(jiān)控、工廠自動化和工業(yè)機器人控制、遠程檢查及維護等多個領(lǐng)域。從特點來看,5G技術(shù)主要包含以下幾個方面:一是傳輸速率快。5G基站峰值傳輸速率超過20Gb/s,是4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的百倍。5G能夠帶給用戶前所未有的體驗,5G可以用于人工智能、VR視頻等。隨著新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,5G應(yīng)用范圍還有很大提升空間。二是超低能耗。聯(lián)網(wǎng)物品耗電速度快成為困擾用戶的難度,在很大程度上影響了用戶體驗。利用5G進行數(shù)據(jù)傳輸時,能夠明顯降低聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的耗能,提升應(yīng)用的廣度和深度。三是低延時。隨著信息傳輸延時減少和終端設(shè)備性能的改善,無線通信傳輸內(nèi)容發(fā)生較大變化,小范圍互動更加便捷,用戶可以利用視頻評論、視頻參與議題等方式參與到互動中。

        2 5G主要技術(shù)簡介

        2.1 新型多天線傳輸

        多天線傳輸經(jīng)歷了從無源到有源,在5G技術(shù)推動下,實現(xiàn)了從二維到三維的轉(zhuǎn)變,整體趨勢朝大規(guī)模矩陣發(fā)展,依托LSAL技術(shù)優(yōu)勢,矩陣防干擾能力更強,通過優(yōu)化分配頻譜,可以將頻譜效率提升至原來的數(shù)十倍。

        2.2 高頻段傳輸

        傳統(tǒng)通信技術(shù)工作頻段主要集中在3GHz以下,頻譜資源相對擁擠,為了提升5G無線通信技術(shù)的效率,提升高頻段資源利用率勢在必行。高頻段頻譜可用資源十分豐富,需要進行統(tǒng)籌兼顧和科學(xué)規(guī)劃,緩解當(dāng)前頻譜資源利用率不足的現(xiàn)狀,推動短距離通信的快速發(fā)展,從而滿足5G高速傳輸?shù)囊?。需要注意的是,高頻段傳輸也存在一定缺點,比如傳輸距離短、穿透能力弱,信號易受干擾,需要進一步解決系統(tǒng)設(shè)計、射頻器件等問題。

        2.3 D2D技術(shù)

        傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)以基站為中心實現(xiàn)區(qū)域信號覆蓋,由于基站不能移動,限制了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活度。隨著人們對無線多媒體業(yè)務(wù)需求的增加,以基站為中心的業(yè)務(wù)模式已然滿足不了當(dāng)前發(fā)展。D2D技術(shù)的應(yīng)用無須基站協(xié)助,通過拓展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接入方式,能夠?qū)崿F(xiàn)短距離通信,終端分布更廣泛,頻譜資源利用效率更高。

        2.4 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

        當(dāng)前LTE接入網(wǎng)為扁平化架構(gòu),新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)采用C-RAN接入網(wǎng),C-RAN建網(wǎng)和維護成本更低,能夠?qū)崿F(xiàn)集中化處理、降低干擾、實時云計算,推動智能化組網(wǎng)。

        3 5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題

        3.1 接入安全

        在5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中,接入控制起到重要角色,能夠有效保護通信資源和頻譜資源,為設(shè)備提供5G服務(wù)。與4G同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入控制不同,5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)面臨異構(gòu)接入和異構(gòu)設(shè)備等問題。一是底層異構(gòu)無線接入在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、接入技術(shù)、類型站點方面有所不同,需要采用統(tǒng)一的認(rèn)證框架,才能靈活應(yīng)用于各種場景。二是抗拒絕服務(wù)攻擊,在5G網(wǎng)絡(luò)體系中,黑客對物聯(lián)網(wǎng)進行拒絕服務(wù)攻擊時,造成的危害遠遠大于傳統(tǒng)的終端設(shè)備,應(yīng)采取措施以減少對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗,減少DoS攻擊可能帶來的后果。

        3.2 網(wǎng)絡(luò)安全

        5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用先進的IP網(wǎng)絡(luò),其本身屬于融合網(wǎng)絡(luò)體系,在運行過程中無法實現(xiàn)多個系統(tǒng)的契合,影響網(wǎng)絡(luò)鏈路運行的科學(xué)性,網(wǎng)絡(luò)鏈路數(shù)據(jù)可能被惡意篡改。與此同時,網(wǎng)絡(luò)切片無法保證特定設(shè)置的正常使用,需要制定有效的網(wǎng)絡(luò)切片,才能合理控制開發(fā)及制作成本,達到降低能耗的效果。隨著5G無線通信技術(shù)的開發(fā)和優(yōu)化,要高度重視網(wǎng)絡(luò)切片問題,積極采取有效的應(yīng)對措施,保障網(wǎng)絡(luò)鏈路運行的安全性及穩(wěn)定性。

        3.3 用戶安全

        5G無線通信網(wǎng)絡(luò)運行中涉及的服務(wù)種類更多,如果防范措施不當(dāng),就會造成用戶身份泄露。隨著5G網(wǎng)絡(luò)、第三方應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的增加,給第三方應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)提供的權(quán)限級別較高,無形中對用戶安全產(chǎn)生一定威脅。5G面臨的隱私不僅體現(xiàn)在用戶身份信息方面,同時還涉及人身、財產(chǎn)等多項內(nèi)容。因此,要將用戶隱私保護作為5G網(wǎng)絡(luò)的重要屬性,提升用戶5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的信任感。

        3.4 應(yīng)用安全

        從實際應(yīng)用來看,5G網(wǎng)絡(luò)支持海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接,這些設(shè)備會頻繁發(fā)送大量的數(shù)據(jù)包,造成核心網(wǎng)與接入網(wǎng)信號指令增加,消耗一定網(wǎng)絡(luò)寬帶資源,在一定程度上影響傳輸效率。在5G無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,要切實保障小數(shù)據(jù)通信安全,注重機器類終端連接設(shè)計,在滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r確保信息的安全性。此外,當(dāng)前移動終端設(shè)備推廣中存在一些病毒,給不法分子帶來可乘之機。

        4 5G網(wǎng)絡(luò)安全問題應(yīng)對策略

        4.1 加大市場監(jiān)管力度

        5G網(wǎng)絡(luò)屬于信息消費產(chǎn)物,需要加強市場監(jiān)管,形成強有力的保護屏障,為5G網(wǎng)絡(luò)的長效應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。政府主管部門要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)運營商,為用戶提供高質(zhì)量的5G服務(wù),構(gòu)建系統(tǒng)、完善的監(jiān)督機制,形成有效的舉證通道和處理措施,使得用戶與供應(yīng)商相互信任,服務(wù)種類、模式和未來發(fā)展趨勢更加透明。保證信息傳輸?shù)目煽啃?,幫助用戶更好地辨別信息真?zhèn)味?,減少網(wǎng)絡(luò)管理紕漏以及盜用信息等危險事件。在市場監(jiān)管各項舉措落實過程中,合理優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置,并提供有針對性的安全服務(wù),通過定期開展網(wǎng)絡(luò)信息安全培訓(xùn)工作,加大日常工作中信息安全防范力度,杜絕違規(guī)操作行為,在操作時發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時反饋,確保網(wǎng)絡(luò)信息使用的安全性。對網(wǎng)絡(luò)空間服務(wù)中所存在的相關(guān)安全問題實行有效維護及管理,為5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供安全、舒適的市場氛圍,推動5G網(wǎng)絡(luò)的健康、平穩(wěn)發(fā)展。

        4.2 用戶權(quán)益機制的應(yīng)用

        5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與用戶權(quán)益息息相關(guān),物聯(lián)網(wǎng)時代的產(chǎn)品都具有傳感功能,用戶可以獲得良好的信息體驗,關(guān)心身邊事物、打破時空的局限性。無線通信系統(tǒng)包含虛擬現(xiàn)實技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能家居及時、云服務(wù)技術(shù),將會為人們的生活、工作、學(xué)習(xí)提供極大便利,維護用戶權(quán)益具有非常重要的現(xiàn)實意義。為了達成這一目標(biāo),5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時應(yīng)合理構(gòu)建用戶權(quán)益機制,提升應(yīng)用的系統(tǒng)性,保障用戶基本需求,形成健全的權(quán)益投訴及維護平臺,提升5G網(wǎng)絡(luò)的實用性,不斷優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能。

        4.3 網(wǎng)絡(luò)切片安全隔離

        作為5G網(wǎng)絡(luò)重要的組件,網(wǎng)絡(luò)切片可以結(jié)合市場情景和用戶需求進行網(wǎng)絡(luò)定制,提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的針對性。網(wǎng)絡(luò)切片作為一項虛擬化技術(shù),不同切片的隔離是切片網(wǎng)絡(luò)的基本要求。為了達到切片隔離的目的,每個切片需要配置相應(yīng)的ID,符合網(wǎng)絡(luò)規(guī)范條件的切片存放于切片安全服務(wù)器。在附著網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)提供相應(yīng)的切片ID,附著請求到達歸屬服務(wù)器后,切片安全配置與之匹配的安全措施,同時結(jié)合對應(yīng)的安全算法,創(chuàng)建認(rèn)證矢量并綁定到切片ID。通過上述方法,可以對網(wǎng)絡(luò)切片進行安全隔離。網(wǎng)絡(luò)切片自身復(fù)雜程度較高,切片之間在基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)作后實現(xiàn)更高級功能,明顯提升切片的通信安全。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)切片安全隔離仍處于初級階段,理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗有待進一步完善,隨著5G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展和完善,網(wǎng)絡(luò)切片安全隔離必將發(fā)展更加完善。

        4.4 應(yīng)用安全保障機制

        5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對于安全性要求較高,由于監(jiān)管力度不足,一些不法分子利用網(wǎng)絡(luò)體系的漏洞實施非法營銷、詐騙等活動,擾亂了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正常秩序,會影響5G網(wǎng)絡(luò)的公信力和權(quán)威性。5G網(wǎng)絡(luò)對于功能性、靈活性和擴展性要求更高,安全性也是不可或缺的內(nèi)容,這是確保5G網(wǎng)絡(luò)正常運行的前提。從當(dāng)前安全保障技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看,端對端加密技術(shù)是較為理想的方式,這項技術(shù)建立在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的基礎(chǔ)上,保證信息在傳輸階段始終處于加密狀態(tài)。在信息傳輸過程中,即使系統(tǒng)被非法入侵,也不會引發(fā)信息泄露,這在很大程度上提升了信息的安全性。不僅如此,基于ID的密碼認(rèn)證系統(tǒng)在應(yīng)用中表現(xiàn)也十分優(yōu)異,這些技術(shù)可以對同一物體的不同賬號信息和身份進行全面管理,大大提升了應(yīng)用的便捷性和安全性。密鑰管理體系也非常重要,這種加密方式相對簡單,能夠保障了5G網(wǎng)絡(luò)使用的安全性,減少因用戶信息泄漏產(chǎn)生的負(fù)面影響。

        5 結(jié)語

        總而言之,5G無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對于各行各業(yè)的發(fā)展起到推動作用,有助于提升生產(chǎn)力、促進行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。但是,5G網(wǎng)絡(luò)面臨的外部環(huán)境更加復(fù)雜,接入安全、網(wǎng)絡(luò)安全、用戶安全和應(yīng)用安全的重要性愈發(fā)凸顯,需要不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全,構(gòu)建安全、可靠的5G網(wǎng)絡(luò),這樣才能滿足5G網(wǎng)絡(luò)的使用需求,帶給人們優(yōu)越的使用體驗。

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