4G網絡安全問題及解決方案研究

郭 文

鄭州大學西亞斯國際學院河南鄭州451150

4G網絡安全問題及解決方案研究

郭 文

鄭州大學西亞斯國際學院河南鄭州451150

自從上個世紀90年代開始，我國的信息技術開始不斷發展，網絡逐漸進入到社會的方方面面，也進入到了大部分人的日常生活當中，在這樣的背景下，移動通信技術也得到了快速的發展，從最開始的2G移動通信網絡到現如今的4G移動通信網絡，我國的移動通信技術得到了快速的發展。當前階段4G移動通信網絡在我國的普及范圍相對較廣，也是人們進行移動上網的重要工具，對人們的日常生活具有非常重要的意義，4G的普及也為人們的生活帶來了很大的便利。但是隨著4G網絡的不斷發展，人們逐漸認識到4G網絡還存在著許多需要進一步改進的地方，其中安全問題就是較為突出的一個問題。基于此種情況，本文對4G網絡進行了簡略的研究，并分析了其中可能存在的安全問題，并提出了解決的具體方案。

4G；安全問題；解決方案；通信技術

引言

我國進入網絡社會已經有了很長的歷史，從最開始的時候，人們往往是通過計算機連接到互聯網當中使用網絡。但是在最近幾年當中，隨著智能手機以及平板電腦制造技術的不斷完善以及移動通信技術的發展，人們已經不再滿足于在固定的場所通過計算機進行互聯網的連接，人們迫切的希望可以通過手機與平板電腦在不同的地方實現網絡的連接，從而滿足自己的實際需求。在這樣的背景下，我國的移動通信技術開始快速發展起來，在最開始的時候我國的手機用戶可以通過2G網絡進行互聯網的訪問，但是2G網絡在速度與質量方面存在著較大的缺陷，用戶經常會出現連接不到網絡的情況，在這樣的背景下3G網絡開始走上歷史舞臺。但是隨著網絡資源的不斷豐富，人們對于網絡資源的實際需求不斷增加，3G移動通信業逐漸無法滿足人們的日常需求，于是4G網絡開始出現了。與3G網絡相比，4G網絡允許人們通過智能手機進行高速上網，同時網絡的質量也實現了質的飛躍。在4G網絡開始普及之后，各種搭載在智能手機上的應用開始不斷出現，如支付寶等手機支付軟件都可以通過4G網絡進行使用。但是在使用的過程當中4G網絡出現了許多安全問題，從而使得4G用戶受到了一定的損失，基于此種情況，許多學者對4G網絡運行過程當中的安全問題進行了研究，并總結了對應的解決方案[1]。

一、4G網絡概述

我國的移動通信技術實在不斷的發展當中逐漸完善起來的，當前的技術水平相比于過去已經得到了快速的發展，同時隨著網絡資源的不斷豐富以及智能終端的快速發展，我國的移動用戶正在不斷增加，各種不同類型的應用也不斷出現。4G技術是研究人員在對傳統的通信技術進行升級的過程當中逐漸發展起來的技術。在2002年的時候wify技術開始引起了人們的廣泛關注，許多人都認為wify技術就是所謂的4G網絡，但是當時的許多研究人員也認為4網絡與wify之間存在著較為明顯的不同之處[2]。但是直到2004年的時候才有人指出4G網絡的本質，即4G網絡是3G與WiMax的結合。

（一）4G通信技術

4G技術可支持100Mbps至150Mbs的下行網絡寬帶，也就意味著4G可以讓用戶體驗到最大12.5MB/s至18.75MB/s的下行速度。通過4G網絡，移動用戶可以進行在線的視頻瀏覽以及各種影像資料的傳輸，同時還可以進行各種三維圖像的傳輸。雖然在3G網絡當中，用戶也可以進行多媒體通信，但是與3G網絡相比，4G網絡在傳輸速度、質量以及覆蓋率方面都具有較高的優勢。同時4G網絡可以實現與多種技術與行業的深入融合，而不是僅僅局限在電信領域當中[3]。此外通過4G網絡，用戶除了進行語言通話之外，還可以進行多媒體通信，同時通過智能終端用戶還可以完成遠程操作。此外4G網絡也具有較強的兼容性。4G網絡在設計之初就充分考慮了傳統的網絡基礎，允許用戶逐漸的過渡到4G網絡當中，而并不是強制用戶必須要使用4G網絡。

（二）4G網絡的架構以及基本特征

在4G網絡當中無線平臺與無線網絡被有效的結合在一起，從而使得移動計算的環境得以有效的實現，因此4G網絡允許用戶在高速運行的過程當中實現數據的快速傳播，同時還可以進行語音、視頻等的高性能傳輸。4G網絡的基本架構如下圖一中所示。

圖一 4G網絡的架構

從上圖當中我們可以發現，4G網絡是一種結合了多種網絡的統一整體，在4G網絡當中不僅包含了蜂窩信號、廣播電視信號、無限局域網、藍牙還包括了衛星通信。對加速增長的寬帶無線連接的要求提供技術上的回應，對跨越公眾的和專用的、室內和室外的多種無線系統和網絡保證提供無縫的服務。從4G網絡的本質內涵進行分析我們可以發現，在4G網絡當中集成了多種具有不同功能的寬帶移動通信系統。4G網絡與3G網絡之間最大的區別就在于4G網絡的速度被極大的提升了，因此，高質量的視頻通話可以在4G網絡當中有效的運行，由于4G網絡的這種特征，4G網絡被廣泛的運用于人們的日常生活以及各種生產活動當中，從而改變了許多人們的傳統生活方式[4]。

二、4G網絡所存在的安全風險分析

與3G網絡相比，4G網絡在網絡速度與質量方面都得到了明顯的提升，但是科學是一把雙刃劍，人們在享受4G網絡所帶來的方便的同時還需要面臨著一定的安全風險，當前階段4G網絡所存在的安全風險主要包含以下幾個方面的內容。

（一）移動終端在4G系統中面臨的安全威脅

在4G網絡當中，不同的系統可以通過多媒體被接入到核心網絡當中，從而形成一種具有較高靈活性并可拓展的平臺。但是正是由于4G網絡所具有的這種開放性從而使得移動終端所面臨的各種安全風險不斷增加，同時移動終端所面臨的安全風險也逐漸成為影響個人信息安全的重要問題。當前階段我國的研究人員對4G網絡當中移動終端所存在的安全風險進行了分析，并指出了其中所存在的問題[5]。首先，現階段接入4G網絡的大部分移動終端都沒有通過保護與驗證機制進行保護，在平臺當中的不同模塊往往很容易受到攻擊，同時在終端內部的不同接口之間的機密性也沒有得到充分的保護，從而使得終端中的各種信息很容易被竊取或者受到攻擊，同時4G網絡當中的平臺也不會對用戶的訪問行為進行有效的控制，因此，各種非法訪問行為頻繁發生。其次，當前階段不同的移動終端往往采用的系統并不是完全相同的，但是大部分的系統都不是絕對安全的，甚至許多系統還存在著一些公開的漏洞。再次，移動終端支持越來越多的無線應用，如基于無線網絡的電子商務、電子郵件等，此類應用固有的安全隱患和相應程序自身的漏洞將給計算能力有限的無線終端帶來更大的安全威脅，同時這些無線應用也豐富了移動終端感染病毒、木馬和蠕蟲的渠道;最后，傳統防病毒軟件的體積將隨著病毒種類的增加而不斷增大，并不適合計算、存儲能力以及電池容量有限的移動終端[6]。

（二）網絡鏈路上存在著安全風險

隨著網絡在社會當中的不斷普及，網絡的環境逐漸變得復雜，因此我們不斷不重新開始考慮網絡實體間的信任關系、有線鏈路的安全、安全業務的不可否認性和安全體系的可拓展性。現階段關于無線網絡的安全體系的就架構都是在傳統的通信系統的架構之上確定下來的，這就導致在網絡鏈路方面存在著較大的安全隱患，尤其是在無線網、互聯網以及4G網絡快速發展的前提下，無線與有線網路鏈接所存在的安全風險被進一步加大。例如，部分不法分子可以對鏈路中所傳輸的信息進行修改與竊取，這對其安全性具有非常重要的影響。其次，部分運營商也可能會利用服務網絡進行詐騙行為或者直接扣除用戶的一些費用[7]。

（三）網絡實體方面所存在的安全風險分析

由于4G網絡的復雜性，為了保障4G網絡的有效運行，其整天的網絡實體的結構往往較為復雜。但是當前階段信息技術的發展日新月異，4G網絡實體方面存在著較大的安全隱患，這已經不得不引起我們的重視，技術人員要對4G網絡進行充分的創新與研發從而保障4G網絡在實體方面的安全性。現階段4G網絡在實體方面所存在的安全風險主要包含以下幾個方面的內容：第一，黑客可以假扮成用戶從而登錄到系統當中，并利用用戶的身份進行相關權限的操作，由于4G網絡當中的線路數量明顯不多，通過這種方式對網絡進行入侵在安全性方面具有較高的保證[8]。第二，通過空中對口進行數據的追蹤、竊取與篡改，這種方式具有較強的隱蔽性，其行為不僅很難被發現，即使是被發現也很難有證據證明這種違法行為。

（四）黑客的攻擊

大部分的黑客都具有一定的網絡知識，可以利用系統當中所存在的安全漏洞直接進入到他人的計算機當中，具有較大的危害。但是這只是對于黑客的傳統定義，隨著4G網絡的不斷普及，我們需要將各種通過非法途徑進行網絡數據竊取的行為都歸于黑客攻擊行為。當前階段隨著無線通訊技術的不斷發展，其中所暴露出來的各種漏洞也逐漸被黑客所發現，許多黑客都會利用這些漏洞進行對4G網絡進行攻擊，他們會針對某些重要鏈路數據進行竊取或者篡改某些重要數據。所以這些安全問題都是現階段無線通信技術存在的難以解決的問題。

三、4G網絡安全提高策略研究

當前階段雖然4G技術在我國已經具有較為廣泛的運用，但是在這其中還存在著許多需要進一步改進的地方，從而解決其中所存在的一些安全風險，筆者對現階段4G網絡所存在的一些安全隱患進行了分析，并結合了部分專家的意見，認為現階段4G網絡的安全性提升應該從以下幾個方面入手進行。

（1）建立終端平臺的身份確認機制，防止一些身份可疑的終端平臺接入到4G網絡當中，可以使用無線網的自身安全策略或者采用一些安全設備作為身份確認的補充機制。

（2）在進行安全機制的建設過程當中還應該根據技術的發展建立與未來技術兼容的安全體系，例如可協商機制與多策略機制。

（3）建立安全傳輸與身份認證機制，移動終端與網絡的安全性需要以可靠的雙向身份認證機制為重要的載體。在這種機制當中需要采用信息加密傳輸通道對移動終端與無線接入網進行加密處理[9]。

（4）安全數據過濾機制，安全數據過濾是對無線接入網的安全進行防護的一項重要措施，在信息與媒體領域當中采用安全數據過濾機制，可以有效的防止黑客的惡意攻擊行為，同時還可以防止非法數據對網絡的入侵，從而使得4G網絡的內部可以受到有效的保護。

（5）統一審計與監控，根據網絡中的運行情況以及各個終端設備對網絡的訪問行為，建立統一的審計與監控系統，對一些異常行為進行實時監控，從而保障4G網絡的安全性與可靠性。

（6）提供網絡運行效率，網絡運行效率的提升就是需要不斷減少網絡當中的信息流通量，從而使得客戶端的工作能夠在很大程度上被降低，從而使得客戶端的工作量有效減少，這對于網絡運行效率的提升具有非常重要的作用[10]。

（7）4G移動性管理安全策略。移動性管理與4G網絡當中的用戶能否正常的通信與漫游具有非常大的聯系，移動性管理在4G網絡當中包含兩個不同的部分，即位置管理與切換管理兩個方面，在當移動用戶進行呼叫或分組傳輸時，位置管理確保網絡能夠發現其當前附接點。如果移動終端在移動過程中改變其接入到網絡的附接點，切換管理應保證網絡能夠維持用戶的連接。

四、結語

當前階段隨著網絡在人們生活當中的不斷滲透，人們對于網絡的依賴程度不斷提升，尤其是對移動通信網絡的要求不斷增加，在這這樣的背景下，人們對于4G網絡提出了更高的要求，4G網絡正是在這樣的背景下走進人們的日常生活的，但是在人們使用4G網絡的過程當中逐漸發現了其中存在的一些安全風險，從而對人們的使用帶來較大的危險，基于此種情況，在本文當中筆者分析了當前階段我國的4G網絡當中可能存在的一些安全風險，并分別指出了對應的解決方案。

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[10]Salkintzis A K.Interworking techniques and architectures for WLAN/3G integration toward 4G mobile data networks[J].IEEE Wireless Communications,2004,11(3):50-61.