5G網(wǎng)絡(luò)的安全發(fā)展趨勢(shì)探析

趙 潔

（江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院 江蘇 鹽城 224005）

1 引言

5G網(wǎng)絡(luò)是近年來移動(dòng)通信發(fā)展的主要成果。但截至目前，應(yīng)用較多的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)仍以4G為主，而5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍然存在一定局限性，無法廣泛應(yīng)用于社會(huì)各種場(chǎng)景中。雖然其在應(yīng)用的過程中，出現(xiàn)了一些應(yīng)用安全問題，但整體而言，5G網(wǎng)絡(luò)在功能和速度上明顯優(yōu)于4G網(wǎng)絡(luò)，并在近年來不斷應(yīng)用于高鐵、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域中，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，其呈現(xiàn)出來的市場(chǎng)潛力是4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。但在應(yīng)用的過程中，需要注意的是其發(fā)展和應(yīng)用仍然面臨一些安全性的問題，對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)、新技術(shù)和新構(gòu)架等方面的發(fā)展具有一定的安全隱患[1]。在這種背景下，5G網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用的過程中，其存在的安全性問題已經(jīng)成為社會(huì)研究的重要課題。本文通過對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)安全性進(jìn)行有效研究，不斷分析新時(shí)代5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新要求，進(jìn)而有效促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全、科學(xué)和全面發(fā)展，帶動(dòng)社會(huì)不斷對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，進(jìn)而滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。

2 5G網(wǎng)絡(luò)所面臨的新挑戰(zhàn)

5G網(wǎng)絡(luò)同4G網(wǎng)絡(luò)相比，其主要的移動(dòng)通信在滿足住宅區(qū)、企業(yè)和相關(guān)單位辦公區(qū)等通信場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)需求覆蓋率之外，還需要涉及對(duì)高鐵等新型通信場(chǎng)所的覆蓋，比如在超高流量需求等場(chǎng)所，4G網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了移動(dòng)數(shù)據(jù)緩慢，甚至產(chǎn)生延遲性等問題，需要借助5G網(wǎng)絡(luò)有效解決這一問題，二者的網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比見表1。但對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，仍然面臨較多的安全挑戰(zhàn)，其主要表現(xiàn)在多樣化的場(chǎng)景中，容易出現(xiàn)安全性挑戰(zhàn)，其主要涉及了寬帶增強(qiáng)、低時(shí)延高可靠和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的主要場(chǎng)景，其存在的安全性挑戰(zhàn)有以下幾點(diǎn)。

2.1 小站部署安全問題

通過4G和5G之間的對(duì)比，4G網(wǎng)絡(luò)通過傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比之下，強(qiáng)化對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)的移動(dòng)寬帶技術(shù)場(chǎng)景，其主要的目的是不斷向網(wǎng)絡(luò)用戶有效提供更為高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，強(qiáng)化高密度的網(wǎng)絡(luò)容量。這種技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際意味著需要對(duì)數(shù)量眾多的小站進(jìn)行有效部署，但在部署的過程中，其主要的方式、功能以及條件等多個(gè)方面呈現(xiàn)出靈活多樣的特點(diǎn)[2]。對(duì)于當(dāng)前仍在使用的4G網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信而言，其在運(yùn)行的過程中，未能有效考慮網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，忽視了由眾多的小站所構(gòu)成的密集型技術(shù)場(chǎng)景主要存在的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。同時(shí)，對(duì)于小站接入產(chǎn)生了相關(guān)安全威脅也是忽視的重要部分。因此，針對(duì)這種現(xiàn)象的分析，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在發(fā)展的過程中存在的安全性威脅，也是當(dāng)前5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中的安全隱患之一。

2.2 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議認(rèn)證問題

對(duì)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的過程中，不斷出現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)場(chǎng)景，曾有相關(guān)研究預(yù)測(cè)表明，在2020年大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的主要設(shè)備能夠達(dá)到500億臺(tái)，其終端服務(wù)器逐漸呈多樣化發(fā)展趨勢(shì)，主要涉及了物聯(lián)網(wǎng)終端和近距離無線通信終端等。但需要注意的是，對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，呈現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)終端的主要資源受到一定限制以及拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化等相關(guān)特征，與4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，能夠呈現(xiàn)出來的技術(shù)安全容易受到黑客、病毒以及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等方面的威脅。在這種環(huán)境之下，為了保障網(wǎng)絡(luò)信息的安全，需要在發(fā)展的過程中引入安全機(jī)制，對(duì)于每條信息和主要設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證，但這種認(rèn)證的方式實(shí)際容易引起大量資源的耗費(fèi)。但需要注意的是，對(duì)于傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制進(jìn)行認(rèn)證的過程中，相關(guān)的海量認(rèn)證信令并沒有被有效考慮進(jìn)去[3]。具體來說，也就是終端信令請(qǐng)求的過程中，如果收到的信令請(qǐng)求超過了其資源處理的能力范圍，就比較容易造成網(wǎng)絡(luò)崩潰現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)一系列故障，呈現(xiàn)出一定的通信危機(jī)。除此，對(duì)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言，在物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療和遠(yuǎn)程技術(shù)應(yīng)用等相關(guān)環(huán)境中，需要對(duì)低時(shí)延高可靠的技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，這對(duì)于技術(shù)的超高可靠性以及超低的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)性要求就比較高。也就是說，需要提供的延時(shí)保障至少低于1 m/s。但對(duì)于傳統(tǒng)的4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言，其主要的安全協(xié)議中，比如其中存在的加解密流程等沒有充分對(duì)該技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行考慮，進(jìn)而使得安全性協(xié)議容易帶來認(rèn)證風(fēng)險(xiǎn)[4]。因此，在這種背景下，需要強(qiáng)化超高可靠性以及所需要的超低延時(shí)性的主要技術(shù)目標(biāo)，需要對(duì)相關(guān)的流程以及安全管理過程中的功能單元進(jìn)行有效優(yōu)化，其主要的目的是通過這種方式來滿足5G網(wǎng)絡(luò)的主要安全需求。

3 5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新要求

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，其發(fā)展的新趨勢(shì)主要以三大技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景為主，為了有效保障5G網(wǎng)絡(luò)在三大技術(shù)場(chǎng)景的有效應(yīng)用，需要保障5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用安全性能，這就要求5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中，需要保障滿足以下要求。

3.1 引入NFV等虛擬化技術(shù)，完善5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施體系

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，其主要涉及的虛擬化系統(tǒng)可以對(duì)其中的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)進(jìn)行有效管理。同時(shí)，對(duì)其中的資源的有效配置中，以動(dòng)態(tài)化的配置處理方式，因此，對(duì)于其中的虛擬化技術(shù)而言，強(qiáng)化對(duì)NFV的引入，其很大程度上能夠?qū)τ?G網(wǎng)絡(luò)的主要安全潛力進(jìn)一步強(qiáng)化，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全策略能夠有效呈現(xiàn)出可編排性。同時(shí)，不斷發(fā)揮虛擬化系統(tǒng)自身的優(yōu)勢(shì)，旨在對(duì)業(yè)務(wù)負(fù)載進(jìn)行有效隔離，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全具有強(qiáng)化作用。但需要注意的是，通過在采用NFV虛擬技術(shù)的方式來強(qiáng)化5G網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上，也容易出現(xiàn)一些安全隱患隱，比如，在該技術(shù)中采用虛擬化技術(shù)，管理層容易成為黑客主要攻擊的目標(biāo)，這種攻擊容易對(duì)虛擬機(jī)造成嚴(yán)重的不良后果[5]。針對(duì)這種現(xiàn)象的分析，對(duì)于該技術(shù)的引用過程中，需要針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行采用多元的系統(tǒng)級(jí)防護(hù)措施，旨在阻止相關(guān)非法攻擊，消除這種攻擊造成的安全威脅，相關(guān)NFV虛擬化技術(shù)構(gòu)架見圖1。

圖1 NFV技術(shù)架構(gòu)圖

3.2 按需部署網(wǎng)絡(luò)切片，增強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)云端安全性

在5G網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展新需求背景下，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片的使用，其中的隔離機(jī)制是保障安全應(yīng)用的關(guān)鍵因素，對(duì)于該機(jī)制的核心功能進(jìn)行分析，主要可以防止本切片之中的資源被其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)切片以非法的方式訪問，進(jìn)而對(duì)切片內(nèi)的相關(guān)資源的隱蔽性進(jìn)一步破壞。針對(duì)這種現(xiàn)象，5G網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展的過程中，需要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片的有效部署，有效對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)切片之間的隔離和保護(hù)，通過這種保護(hù)方式，強(qiáng)化在網(wǎng)絡(luò)切片的使用中，保障相關(guān)的服務(wù)以及數(shù)據(jù)和資源等信息能夠與傳統(tǒng)的私網(wǎng)相接近，促使這些數(shù)據(jù)和主要的資源得到有效保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，才能有效保障用戶存放在云端的相關(guān)資源和數(shù)據(jù)的安全性，促使在5G環(huán)境下的相關(guān)業(yè)務(wù)以健康的姿態(tài)進(jìn)行發(fā)展。

3.3 接入RAT構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)通用認(rèn)證機(jī)制

在5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征中，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入是其中的核心之一。對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)而言，能夠?qū)Χ喾N無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效融合，并以此為基礎(chǔ)，不斷對(duì)其優(yōu)化和升級(jí)，比如，對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)以及 Wi-Fi進(jìn)行分析，這種網(wǎng)絡(luò)形成的局部網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，實(shí)際也就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)這種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)僅通過有效提供統(tǒng)一以及通用的認(rèn)證機(jī)制，便能夠?qū)ζ溆行Ы尤耄ㄟ^以此為基礎(chǔ)，可以有效構(gòu)架出新型的安全運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)[6]。除此之外，對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)而言，需要強(qiáng)化其中的安全操作并實(shí)現(xiàn)終端切換，對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的安全功能需求可以更好地實(shí)現(xiàn)。但是，這種統(tǒng)一的認(rèn)證機(jī)制運(yùn)行的過程中，也對(duì)安全算法提出了一些要求，需要采用4G網(wǎng)絡(luò)中的AES、ZUC主要安全算法，并研究其存在的安全性以及復(fù)雜性，從而對(duì)安全算法進(jìn)行有效保障和優(yōu)化升級(jí)。

4 結(jié)語

綜上所述，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，雖然5G網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出來的功能比較強(qiáng)大，同時(shí)還可以在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中有效應(yīng)用，但在發(fā)展的過程中，仍然存在一些問題，嚴(yán)重威脅了5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的安全性。針對(duì)這種現(xiàn)象分析，需要強(qiáng)化對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的主要算法、整體的構(gòu)架設(shè)計(jì)以及相關(guān)業(yè)務(wù)的流程等方面存在的安全性進(jìn)行全面分析，進(jìn)而對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的安全發(fā)展的新需求進(jìn)行有效研究，旨在促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)不斷以安全的目標(biāo)發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)，強(qiáng)化移動(dòng)通信高質(zhì)量發(fā)展。因此，本文主要以5G網(wǎng)絡(luò)的安全發(fā)展趨勢(shì)分析為研究路線，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中所面臨的新挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，強(qiáng)化5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中的新要求進(jìn)行研究，旨在促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全發(fā)展構(gòu)建安全體系，加強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展的過程中逐漸向良性發(fā)展的趨勢(shì)靠近，滿足人類社會(huì)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。