基于5G新技術的智慧校園網絡安全風險分析及策略研究

黃麗君

（廣州鐵路職業技術學院 廣東 廣州 510430）

0 引言

2019年，5G作為新一代移動通信網絡技術，在架構布局、技術創新等方面與4G相比發生了巨大變化，雖然5G網絡技術在體系架構上有針對性地進行了安全性設計，但對于不同的行業應用仍然需要差異化研究[1]。5G網絡整合智慧校園，是對智慧校園網絡的一次蛻變升級，也為校園網的應用帶來了安全風險，尤其是在當前5G網絡普及的起步階段，針對5G的安全風險防范措施與防范策略尚未成熟，風險的未知性使得5G網絡在智慧校園的框架布局管理、安全管理、通信管理、訪問管理、網絡管理等環節中的安全性得不到保障。也因各院校的網絡基礎設施及安全保障體系的差別，5G+智慧校園的安全風險漏洞及防范策略也存在著差異。如果因各種安全隱患因素，導致5G網絡安全不可靠，那么網絡性能將得不到保障，很大程度上會限制5G網絡的普及與應用。

1 5G智慧校園安全風險分析

高校是一個特殊場所，教學與科研并存，且師生對校園網絡的使用頻率高，在5G融入校園網后，高速率、低時延、大帶寬、大接入的5G化校園網更能滿足師生教與學的需求，隨著各種智能設備及智能終端的接入與訪問，入侵、竊取、攻擊等風險也給校園網絡安全管理帶來了更大的挑戰。亞信安全在《2021年度網絡安全威脅十大預測》中預測到5G安全風險升級[2]。5G技術在給合法用戶帶來新技術標準、新網絡體驗的同時，也必定給非法用戶帶來了新的攻擊漏洞[3]。如5G網絡中引入的軟件定義網絡（software defined network,SDN）/網絡功能虛擬化（network function virtualization,NFV）和網絡切片技術，使得傳統封閉的管理模式變得更加開放，用戶自定義、資源可視化、網絡虛擬化等功能的實現增大了5G網絡的攻擊面，攻擊者可以以新技術和新應用為跳板進行DoS和DDoS攻擊，影響5G網絡的有效性。在核心網，攻擊者可以發動核心網組件的惡意洪泛攻擊，耗盡組件資源并導致組件提供的服務減少或完全關閉。在接入網，攻擊者可以非法占用或者蓄意干擾特定的頻譜使得合法用戶無法使用對應的頻譜資源，攻擊者還可以破壞接入網元素（如基站）以偽造配置數據造成認證失敗，導致用戶無法連接網絡[4]。除此之外，攻擊者也可以在網絡邊緣海量接入時，偽裝成合法用戶，潛伏于內網，伺機傳播病毒、截取數據等。上述可攻擊的方式與渠道是5G網絡在應用層面與理論層面可能發生的技術短板與應用短板，一旦攻擊者攻擊成功，那么，5G技術的優點將變成攻擊者的助力，加快破壞速度、加重損失程度。因此，當前5G網絡融合到校園網絡后，實施監聽漏洞、加強分析風險、預判可能風險、快速消除隱患、全力補齊短板是一項需要長期堅持的任務。

1.1 終端訪問風險

廣義上的終端是使用網絡資源的末端用戶，在網絡拓撲中是一個節點，節點可以是終端用戶，也可以是某個網絡設備，終端用戶可以和終端用戶通信，也可以和網絡設備通信。而5G和前代通信最大的區別就是次終端從作為人與人或人與機器之間的通信工具演變成了機器與機器之間（M2M/D2D）的通信工具[5]。5G技術因其速率快減少了終端用戶訪問時間，同時，也因其更加開放，增加了病毒入侵風險、黑客攻擊風險。大量終端用戶在5G化的智慧校園網絡中進行共享數據，相互聯通，把終端設備與教室、寢室、圖書館、食堂等場所的終端設備互連，使學習、生活更便捷，實現教、學、研、管理、服務、生活智能化、一體化。終端接入的開放性、Internet訪問的頻繁、大量的數據傳輸給校園網絡中終端的防護增加了不可控的風險因素，也因其速率快、連接廣，一旦某一終端攜帶了病毒，病毒的傳播速度也會傳播得更快、更廣，同時存在于5G校園網絡的智能設備都會成為病毒感染的對象，包括電腦、手機、iPad等。5G技術促進了人工智能、物聯網、云計算在智慧校園建設中的運用，尤其是傳感器等智能設備的介入，人臉識別、證件識別等的應用越來越頻繁，這使得個人隱私的防護更加脆弱，如綁定的個人身份信息、銀行卡信息、個人賬戶信息、手機號碼等，成了入侵者冒充個人身份、盜取個人資金、騙取學生信任等的途徑。

1.2 網絡接入風險

5G網絡的海量接入無須復雜的布線，只需通過增加基站、設置網絡屬性等較少工作量便可完成，但這些邊緣MEC的海量設備在脫離運營商維護區的狀態下運營，安全管理難度加大，信息內容檢測和溯源工作也難上加難。同樣，在校園網絡的邊緣，支持海量終端接入，且各類終端的網絡安全防范能力不一，因此，這些邊緣的網絡、基站與邊緣用戶也將會成為新的攻擊目標，成為新的入侵切入點，進而危及整個校園網絡，為校園網絡安全管理增加了大量管理上的不可控因素。

1.3 網絡交互風險

相較4G校園網絡，5G網絡可以通過網絡切片技術，按應用場景需求的不同將校園網劃分為多個邏輯獨立的虛擬子網，每個虛擬子網承接不同的功能，且互不干擾、互不影響，很大程度減少了物理網絡的布局成本，各個子網可共享物理鏈路與網絡設備，同時，由于基站接入的靈活性，減少了終端設備的有線連接，子網的接入與更改更容易。但這些切片的虛擬子網極易受到旁路攻擊，這種攻擊通過分析加密算法來推理出密鑰，進而依次攻擊各個網絡切片[6]。那么，虛擬子網的安全防護成了校園內網安全防護的薄弱環節。而且異構網絡的接入不同于海量終端的接入，在5G網絡架構中，子網可以是獨立的、互不影響的虛擬網絡，若攻擊者控制了一個切片虛擬子網，并以此為基礎，擴大子網終端數量，形成一個攻擊團體或病毒傳播點，后果將是不可預測的。5G訪問速度更快、接入更便捷、訪問外網的頻率也會更高，在與外網交互時，網絡服務器面臨的訪問壓力與驗證壓力劇增，網絡安全得不到有力保障，也將降低整個5G智慧校園網的網絡性能。

2 5G智慧校園安全策略分析

網絡安全在網絡發展的進程中，一直是網絡管理的難點與重點。網絡通信的特點及數據交換的方式，其本身的漏洞，在沒有得到完善處理的情況下，很容易被病毒、黑客所攻擊。當下是網絡風靡全球，人人能訪問網絡的信息時代，人人可能中毒，人人可能被攻擊，網絡安全應該更加重視。在智慧校園網絡技術由4G到5G的過渡中，原有安全隱患需要防范，新的安全隱患更需要提前防范。

2.1 加強通信協議層防護

在Internet網絡中，網間通信通常是由TCP/IP協議簇完成。而TCP/IP模型中，一個端訪問另一個端，訪問端必須要遵從各層協議要求，在數據首尾添加相關協議數據，而這個添加協議數據的過程與內容自身存在著安全漏洞，通常是病毒攻擊的主體，通過向通信數據首尾添加病毒代碼，跟蹤或冒充訪問數據進而侵入終端，執行破壞行為。因此，加強通信協議與通信數據之間的防護，優化通信方式，減少通信過程中數據在外網的可操作環節，從而減少病毒攜帶概率，減少網絡安全隱患。

2.2 加強數據安全防護

數據安全是網絡安全最基本的保障需求，數據的安全問題主要包括數據損壞、丟失、篡改等，不同安全級別數據在網絡上傳輸或存儲，最終都需要滿足其保密性、完整性與可用性的要求。在5G網絡中，可利用5G技術的邊緣計算技術，設置邊緣計算服務器，分析處理不同保密級別的源數據，確保需要保護的重要或敏感數據只在用戶端、數據采集端與邊緣設備間通信處理，防止涉密數據的外傳與泄漏[7]。

2.3 加強終端訪問驗證防護

5G網絡的異構性、兼容性是新時代網絡架構發展的趨勢。各子網用戶的安全等級與防護措施不一，降低了5G校園網絡的整體安全性能，為了防止來自校內外的惡意訪問與攻擊，可綜合使用防火墻、路由器及軟件識別技術，實施流量管控、IP地址過濾、身份認證和訪問管理機制等措施阻止惡意請求[8]。加強對內外網風險用戶的識別，阻止或拒絕惡意用戶的接入與訪問。

2.4 加強核心網安全防護

5G核心網位于網絡數據的中央，負責對用戶終端傳輸的數據進行處理，同時負責對用戶的移動性和會話進行管理[9]。5G智慧校園的核心網是文件服務器、網絡服務器等傳輸與數據處理的服務器及核心交換機等交換與網關設備的存儲中心，負責校園網絡的運行與維護、網絡資源的分配與管理、內外網數據訪問安全管理、重要數據的存儲與備份管理、各類信息系統安全動態監測等，加強核心網的安全防護，是保證校園網絡安全的重中之重。

2.5 AI技術風險識別

人工智能是研究模擬、延伸、擴展人的智能的新領域，包括智能機器人、語音/圖像識別等，云計算、大數據、5G技術的發展，助推了人工智能技術發展，學習是人工智能獨有的特征，可以模擬人的大腦的神經網絡進行類似人類的學習功能，且記憶更長久，計算速度更快，存儲空間更大。病毒或黑客入侵內部網絡，或攻擊某一服務器，通常是利用網絡或系統的漏洞，篡改、跟蹤、截取、植入代碼，在達到設定的條件時，進行破壞行為。利用AI技術對病毒攻擊模式、代碼存在形式、系統漏洞、算法等進行深度學習，智能判斷與識別網絡風險，同時，這也是一個學習的過程，不斷更新風險庫，增強智慧校園網絡的安全防護能力。

3 5G網絡安全的未來風險防護新挑戰

3.1 節點防護全民化

5G技術于社會發展而言，無疑是人類文明發展的又一大進步，為人們的工作、生活提供了更多便利及更好的體驗。在未來社會里，人工智能、物聯網，智慧城市等新技術、新領域不斷被挖掘、不斷被社會化，我們的生活、環境、信息不斷地被虛擬化、被數字化，在整個無形的網絡當中，人人是節點，人人都有被攻擊或被盜取信息的可能，網絡安全防護不再只是某一部門或某一網絡設備應當承擔的責任，作為網絡用戶的一員，人人都是網絡安全防護員，不參與、不傳播、不編寫病毒代碼，遵守安全用網法律法規，提高自身網絡安全意識，不進不明網站，不看不明郵件，不下不明軟件，不信網絡謠言。高校是一個大眾集合體，校園網絡安全，通常指的是基于校園網絡架構布局，校園所在范圍內的網絡安全，而5G的海量接入，打破了這個局限，根據專家預測，5年內我國將會有740個移動物聯網設備連接信息網絡[10-11]，大量移動設備的加入，為校園網絡安全的防護提出了又一新的挑戰。如今的數字時代，網絡無處不在，網絡黑客與病毒也是無處不在，無孔不入，要保障網絡用戶安全用網，必須加強對網絡用戶的安全用網宣傳教育，提升入網、用網安全意識，做到人人是網絡安全防護網上的一個節點，讓節點防護全民化。

3.2 網絡安全自動巡檢常態化

隨著互聯網的發展，各種病毒與黑客攻擊行為便與之共存。一旦遭受了破壞行為，小到文件損壞、賬號密碼被盜，大到網絡崩潰、系統癱瘓、盜取機密，受害者都將受到不同程度的經濟損失。在非專業領域，殺毒軟件是常備的防護工具，網絡安全防護意識高的人群可能會經常給電腦或移動設備殺毒，但絕大部分用戶在使用網絡資源的過程中，病毒意識薄弱，防毒防騙不重視，對網絡推送的標題很好奇，殺毒軟件更新不及時等，很容易成為病毒的切入點[12]。5G智慧校園網絡應提高自身網絡安全防護能力，開發智能化的安全防護掃描程序，自動對接入的各個設備進行安全掃描及常態化安全巡檢，把安全威脅杜絕在防護門外。

4 結語

網絡安全是互聯網普及以來，各行業各領域都不能忽視的一項安全問題。5G技術的發展，拓寬了網絡應用范疇，提高了網絡運行效率，增強了網絡整合能力，在智慧校園建設中，為智慧教育、未來教育發展打破了技術壁壘，同時也展現出了更多的安全隱患。5G網絡的包容特性致使5G網絡用戶成了使用類型不同、安全防范意識不同、安全防范水平程度不同的用戶大集合，數量大，范圍廣，是網絡安全管理的薄弱點。因此，除了要加強對校園網絡自身架構與接入的安全隱患防護外，也要同步提高網絡用戶的安全防范意識與行為。優化網絡架構、調整網絡布局，嚴格接入審核，加強訪問控制，落實網絡安全教育，把網絡安全、用網安全提升到校園安全教育的高度，人人講網絡安全、人人維護網絡安全，為5G網絡的可持續友好發展，為智慧校園網的建設建立一道無懈可擊的屏障。