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5G 網絡安全發展與創新安全體系及技術探索
摘 要:5G 的快速發展逐步開啟了萬物互聯新時代,但同時 5G 技術的應用當前依然面臨著多種風險挑戰。因此,以 5G 新技術的安全問題為重點,探索國內外 5G 安全技術的主要發展趨勢,并從架構、能力以及挑戰 3 個方面對 5G 網絡安全現狀進行分析。針對現有 5G網絡的安全問題,從防護體系設計、多元信任體系構建以及新技術融合創新等方面進行 5G網絡安全創新體系設計,從而更好地提高 5G 網絡安全性,提升 5G 技術在各行各業的應用能力。
內容目錄:
1 5G 網絡安全技術發展現狀
1.1 國外 5G 安全發展現狀
1.2 國內 5G 安全發展現狀
2 5G 網絡安全現狀分析
2.1 5G 網絡現有安全架構
2.2 5G 網絡現有安全能力
2.3 當前 5G 網絡安全防護挑戰
3 5G 網絡安全創新體系及技術探索
3.1 立體 5G 網絡安全防護體系設計
3.2 5G 網絡在行業專用網絡領域的多元信任體系建立
3.3 新型技術與 5G 網絡安全融合創新
4 結 語
在全球科技界、產業界的共同努力下,5G商用進程大幅加快,與經濟社會的融合日趨緊密,人們對 5G 的暢想正一步步走向觸手可及的現實,各行各業都希望通過 5G 來提升信息化技術水平。因此,5G的安全能力逐步成為關注焦點,全球各國都開始制定和研究 5G 安全相關標準及技術,希望 5G 的高安全性會讓各行業堅定不移地大力推動邊緣設備的智能化、無線化、自動化、安全化,促進 5G 產業鏈的全面升級。同時,為了讓未來 5G 能夠適配更加多樣化的應用場景,5G 網絡安全技術還需不斷創新和突破,并通過差異化的網絡服務、接入方式以及創新技術融合等方面,實現全方位安全保障提升,使 5G 技術在提供高性能、高可靠、高可用服務的同時,具備內在的高等級安全防御能力。
1、5G 網絡安全技術發展現狀
從全球視角來看,數字經濟在農業現代化、城鎮化以及工業現代化等方面的作用凸顯,數字經濟的浪潮已經迎面而來、深入發展。5G 網絡作為數字經濟發展的通信基礎設施,其網絡技術和網絡架構也在快速演進,且面對國內外網絡安全形勢的不斷變化,5G 網絡安全技術的創新發展需求也在日益凸顯。
當前業界針對 5G 安全的熱點研究,主要集中于安全能力部署、安全體系架構、內生安全機理以及結合 5G 網絡云化、虛擬化等特點。已有相當數量的標準研究機構、高校以及企業開展了 5G 安全技術研究,以內源性防御架構為重點,挖掘 5G 網絡的內生安全元素。主要包括物理層安全技術、網絡切片安全技術、用戶隱私保護技術、輕量級加密技術,以及應用于 5G 安全的區塊鏈、人工智能等新型融合技術。各國出于自身政治、經濟以及技術等方面的考慮,在5G安全技術研究方面表現出各自不同的策略。
1.1 國外 5G 安全發展現狀
2020 年 3 月,美國頒布了《美國 5G 安全國家戰略》,內容包括頻譜規劃、評估 5G 漏洞、安全原則制定以及 5G 安全評審簡化等方面,并協同盟友共同推動全球 5G 安全的開發和部署 。因此,該戰略計劃主要用于識別和評估 5G 相關的基礎設施、設備、軟件以及系統等方面潛在的安全威脅和漏洞,并支持 5G 及未來通信技術安全方面的發展。
2020 年 1 月, 美 國 國 防 高 級 研 究 計 劃 局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)發布了 OPS-5G 項目。該項目作為美國 5G 安全技術研究的新方向,主要是為 5G 移動設備開發一個輕便的、符合標準的網絡棧,該網絡棧免費、開源且安全性較高 [1]。其目標是提高 5G 整體技術的安全性,建立以美國為主導的、兼容標準的、不依賴于硬件且安全的開源軟件。
2020 年 1 月,歐盟國家網絡安全協作組(NIS Corporation Group)發布《5G 網絡安全風險消減措施工具箱》,包括 8 條戰略措施和 11 條技術措施 。其中,技術措施從安全網絡架構、訪問控制、虛擬化網絡功能安全、安全 5G 網絡管理運維等方面提出相關建議,以保護 5G 網絡的機密性、完整性和可用性等為安全目標。
1.2 國內 5G 安全發展現狀
2019—2020 年是我國 5G 元年,各部委針對5G 均單獨發文且要求加強 5G 安全保障,體現了國家對 5G 安全技術研究方面的重視。
2020 年 8 月 25 日,國家發展和改革委員會發布了《推動 5G 安全體系建設》。該指導方案要求加大 5G 安全技術研發投入,推動 5G 漏洞挖掘、入侵防御以及數據挖掘等方面的安全技術研發,構建全局感知、預警防護、威脅監測以及聯動處置的 5G 安全保障框架 。
2020 年 2 月 4 日,中國信息通信研究院和IMT-2020(5G)推進組聯合發布了《5G 安全報告》。該報告系統性分析了 5G 關鍵技術、典型應用場景及產業生態的安全風險,并提出了相應的安全理念及應對思路。重點關注了 5G 新技術對移動互聯網帶來的巨大挑戰,包括物聯網、工業互聯網以及車聯網等,詳細討論了 5G安全特性、需求以及漏洞,給出現有的解決方案,以及有關第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)5G 網絡中新功能和新技術的一些開放研究問題。同時,該報告從安全性和隱私性的角度介紹了 5G 安全模型的核心技術和支持技術,包括網絡軟件化、物理層和 5G 隱私安全,指出了符合未來 5G 高安全要求的研究方向。
2020 年底,中國 5G 網絡用戶數超過 1.6 億,約占全球 5G 總用戶數的 89%,已建成 5G 基站91.6萬個,占全球70%,5G連接數已超過3.65億,占全球 80%。因此,5G 安全是保障所有基礎業務安全的重要一環,中國在 5G 安全技術研究及應用方面正在不斷推進,且具有一定的領先優勢。在推進過程中,中國有望保持并率先實現 5G 安全技術方面的研發突破。
2、5G 網絡安全現狀分析
面對當前信息化發展趨勢,各類應用場景、業務能力對 5G 網絡的技術安全及隱私保護提出了更高的要求。因此,5G 整體安全架構及能力在滿足基本通信需求外,相較于 3G、4G 時代,進一步提出了差異化安全服務、多種網絡設備接入方式以及新型安全架構等安全需求,從而更好地提供開放安全能力。
2.1 5G 網絡現有安全架構
為了更好地突出 5G 高速率、低時延、海量終端接入等優勢,當前 5G 網絡安全架構主要從密鑰認證接入、節點安全保護研究等方面進行實現。5G 網絡架構如圖 1 所示,包括 8 個安全能力領域 。
圖 1 5G 網絡
(1)網絡接入安全。保障用戶接入網絡的數據安全。
(2)網絡域安全。保障信令面和用戶面的信令數據安全交互,包括無線接入網節點、服務網絡節點與歸屬環境間的信息交互。
(3)首次認證和密鑰管理。包括認證和密鑰管理的各種機制,體現統一的認證框架。
(4)二次認證和密鑰管理。通過設備二次認證及相關密鑰管理,進一步提升終端用戶與外部數據網絡間業務認證的安全性。體現部分業務接入 5G 網絡時,5G 網絡對于業務的授權。
(5)安全能力開放。5G 網元可對外部業務提供方開放安全能力,從而實現基于業務需求的按需用戶保障。
(6)應用安全。保障終端用戶與業務應用方之間的安全通信。
(7)切片安全。體現切片的安全保護。例如,用戶設備(User Equipment,UE)接入切片的授權安全、切片隔離安全等。
(8)安全可視化和可配置。體現用戶可以感知安全特性是否被執行,這些安全特性是否可以保障業務的安全使用和提供。
2.2 5G 網絡現有安全能力
2.2.1 網絡切片安全
5G 網絡采用了服務化網絡架構,引入了網絡切片技術,通過引入網絡功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)技術和軟件定義網絡(Software Defined Network,SDN)架構實現了切片化。網絡切片技術即通過不同網元的編排組合使得網絡具有不同的功能,具備較高的靈活性和可定制性。
在傳統移動網絡的安全機制下,切片安全可以提供接入認證、信令及數據加密保護等在內的安全能力。在當前 5G 網絡安全架構下,切片安全可以結合物理隔離等隔離機制,實現網絡切片間端到端的安全隔離防護,包括核心網隔離、承載隔離以及無線接入網(Radio Access Network,RAN)隔離等。因此,切片安全能夠滿足垂直行業應用差異化需求,并提供了更健壯的數據安全保護、更豐富的認證機制支持和更嚴密的用戶隱私保護 。
2.2.2 認證和授權安全
5G 在 4G 安全特性的基礎上對部分安全特性進行了增強,并且針對不同業務場景拓展了安全能力,其中更完善的認證機制是 5G 網絡的重要安全特性。5G 網絡針對不同的認證場景考慮了更多有效的認證選擇,包括處于間接 3GPP 連接模式下的終端設備有效利用資源的認證機制,以及針對物聯網群組的有效認證機制。當前 5G系統還支持服務網絡認證、接入網授權、UE 授權以及未認證緊急服務等多種認證機制能力。
5G 認證和授權機制為網絡接入和業務接入提供了統一的認證框架,支持多種網絡接入和認證機制。5G 網絡認證繼承了 4G 網絡安全性較高的認證與密鑰協商協議(Authentication and Key Agreement,AKA)認證機制,并進一步增強了AKA 的機制和能力,稱作 5G-AKA。另外,5G引 入 了 擴 展 認 證 協 議(Extensive Authentication Protocol,EAP) 認 證 框 架, 將 EAP-AKA 作 為5G 網絡的基本認證方法予以支持。
2.2.3 MEC 安全防護
采用邊緣計算技術(Mobile Edge Computing,MEC)打造用戶內部 5G 網絡,可保證用戶業務數據不傳送到外網,保證數據私密性。同時,MEC不會對傳輸的數據內容做存儲,從而不會出現MEC 節點數據泄露現象。此外,MEC 與用戶本地服務器之間部署防火墻進行數據隔離,從物理層面上有效提升了 5G 網絡數據的安全性 。
2.2.4 安全能力開放
5G 網絡安全能力可通過能力開放接口提供給用戶,以便用戶按照自身需求編排定制化網絡安全服務。5G 網絡可通過將安全能力進行抽象、封裝,配合其他網絡能力及資源,動態按需組合部署,為用戶提供靈活、可定制的差異化安全能力。
2.3 當前 5G 網絡安全防護挑戰
5G 網絡技術得益于其通用化平臺部署能力以及靈活的部署形式,改變了無線網絡傳統語音 + 用戶的運營模式,豐富了蜂窩網絡通信技術的應用場景,但也對其安全防護能力帶來了一定挑戰。
2.3.1 多場景下網絡安全防護體系挑戰
5G網絡技術所提出的增強移動寬帶(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)、高可靠低時延(Ultra Reliable Low-Latency Communications,uRLLC)、海量機器類通信(Massive Machine Type Communi cation,mMTC)3 大核心網絡能力,可以衍生出大量的差異化網絡需求場景。因此,為單一場景設計的網絡安全防護體系不再能夠適用于具有多樣化應用場景的 5G 網絡。針對行業應用差異化的網絡能力需求,5G 網絡安全防護體系也需要匹配相應的場景需求,避免安全網絡策略成為關鍵網絡指標的能力短板。因此,需要建立創新安全防護體系,滿足物聯網、車聯網、智慧城市等實際場景需求,從而成為數字化社會建設網絡能力底座 。
2.3.2 行業專用 5G 網絡安全信任體系挑戰
5G 網絡峰值數據傳輸速率相比于 4G 網絡增長超過 10 倍,可滿足 4K 超高清視頻、虛擬現實及增強現實等數據業務的大帶寬需求,且5G 網絡的鏈接密度相比于 4G 網絡有了質的提升 。相較于之前的傳統移動通信,5G 網絡行業應用需求逐漸增多。針對 5G 網絡“一網賦能萬業”的開放性特點,如何構建一個運營商 +行業客戶 + 網絡的多元信任關系是當前 5G 網絡安全面臨的主要挑戰之一。需要充分融合可靈活下沉部署的行業 5G 移動通信網絡、不同的垂直行業及多運營管理模式,構建完善的統一信任網絡服務體系。
2.3.3 創新技術下 5G 網絡安全快速發展挑戰
作為新一輪科技革命和產業變革中的關鍵技術之一,5G網絡當前已成為支撐社會數智化、網絡化轉型的關鍵基礎設施,也是促進各行業經濟發展的重要手段。當前,大數據、人工智能及區塊鏈等新興技術迅速發展,為經濟社會各領域發展賦能。但是新興技術的發展也會帶來新的挑戰,如何將挑戰轉化為 5G 快速發展的機遇至關重要。因此,需要將 5G 網絡安全與其他新興技術深度融合,成為共生共進、相互促進的共同體,通過融合創新探索 5G 網絡安全的新可能性,進一步促進 5G 網絡安全的快速發展。
3、5G 網絡安全創新體系及技術探索
針對上述 5G 網絡安全現狀的分析,為了更好地解決 5G 網絡安全所面臨的挑戰,并讓 5G技術更廣泛地運用于多行業領域,5G 網絡安全創新體系及技術發展可從立體 5G 網絡安全防護體系設計、行業 5G 專網多元信任體系建立以及新型技術融合創新等方面展開探索。
3.1 立體 5G 網絡安全防護體系設計
為滿足 5G 網 絡 eMBB、uRLLC、mMTC 等場景需求,可通過構建立體的 5G 網絡安全防護體系以應對不同場景下所面臨的風險。5G 網絡的安全防護體系以構建形式為標準,大致可分為兩類,如圖 2 所示:一類是基于 3GPP 協議規定的標準框架下增量疊加安全技術所形成的 5G增量安全防護體系;另一類是基于 3GPP 協議框架下針對原生實現流程的定制化修改而實現的5G 內生安全防護體系。
圖 2 5G 網絡安全防護體系
3.1.1 5G 增量安全防護體系設計
5G 增量安全防護技術是基于已有的標準化5G網絡的安全能力,在應用層面疊加安全技術,實現定制化的 5G 網絡安全功能。
通過引入 SDN 概念以及 NFV 技術,5G 網絡基礎設施實現了硬件設備與網絡功能的解耦,從而形成了一個通用化、虛擬化、開放化的網絡 。然而,這樣的網絡構建模式也會帶來新的網絡安全風險,需要在網絡功能實體共享硬件設備資源的同時,構建一個網絡功能之間的運算、存儲和交互的數據隔離機制,嚴格規范網絡功能實體的硬件資源限制,避免 5G 網絡在硬件設備集中部署的情況下,網絡安全風險在基礎設施中快速傳播的情況發生。
MEC 是 5G 網絡的核心設備之一,通過在靠近網絡邊緣的客戶 / 基站機房處部署部分網絡服務能力和業務訪問服務端,從而顯著降低在數據傳輸過程中產生的時延,提升網絡帶寬利用率,從而為時延敏感性網絡業務提供可靠的網絡能力支持。由于其物理部署位置的特殊性,硬件設備長期處于無人看管的環境下。因此,對于整個 5G 網絡,MEC 的物理防護及接口管控是網絡安全防護體系建設的一大重點研究方向 。
3.1.2 5G 內生安全防護體系設計
5G 內生安全防護技術是通過對標準化 5G網絡進行定制化流程改造,滿足行業應用的實際安全能力要求。
通過對 3GPP 組織定義的標準化 5G 網絡架構以及信令交互流程的定制化改造,在不影響標準化 5G 網絡組件的完整功能的前提下,實現5G 網絡架構內部的安全能力疊加。這種定制化的內生網絡安全防護體系可以滿足對 5G 網絡安全有定制化需求的特殊行業用戶的安全標準。然而,此類定制化專用 5G 網絡配套設備與部分標準化的 5G 網絡設施之間的兼容性問題難以避免,模塊化部署能力較差。
3.2 5G 網絡在行業專用網絡領域的多元信任體系建立
5G 網絡高帶寬、低時延、大連接的技術優勢使其在行業專用網絡領域具有非常廣闊的應用場景,行業專用網絡也是 5G 網絡建設的重要方向之一。不同于傳統網絡的運營商 + 用戶的商業模式,5G 行業專網建設需要構建一個運營商 + 行業客戶 + 網絡用戶的全新的多元信任關系 。根據不同行業應用對于網絡能力的差異化需求,5G 行業專網的部分甚至全部網絡設施都需要下沉部署至用戶內部機房。差異化的部署模式勢必需要在各方設備之間構建一個完善的安全信任體系,以面對各個場景下的安全威脅。因此,運營商和行業用戶需要明確相關設備維護與數據安全能力的責任劃分,共同面對全新網絡建設模式所帶來的安全挑戰 。
5G 行業專用網絡部分或全部網絡設施下沉部署的建設模式勢必造成專用網絡的相關網絡接口處于運營商的安全管控防護能力之外,從而造成網絡設施下沉部署的安全風險。同時,部分網絡設施的下沉部署也會間接造成網絡設施之間的信令交互需要依賴 5G 公用網絡的傳輸承載網絡,因此,需要構建一種遠程信令傳輸的設備信任機制,完善新型網絡部署架構的安全能力。同時,運營商與行業客戶需要詳細評估部分網絡設施下沉部署可能造成的網絡安全隱患,協商明確網絡設施安全責任劃分,盡可能地規避網絡安全風險 。
通過利用 5G 網絡的 SDN 和 NFV 技術優勢,基于已有 5G 公用網絡設施內建立獨立的網絡切片,以實現公網專用的網絡建設模式。在這種網絡構建模式下,存在用戶是否具備公網接入能力、用戶行為與業務的管控主體劃分、應用層面數據的歸屬、應用層面的安全防護責任劃分等一系列網絡安全相關問題,需要運營商和行業客戶根據實際網絡建設需求進行規劃協商,構建一個公網專用建設模式的運營管控體系,盡可能地規避網絡安全風險。
針對部分特殊行業應用在地理跨域的多園區網絡互聯的 5G 專用網絡建設需求,將采取5G 網絡設施的多園區分布式部署的形式,以構建一個小型化的跨域 5G 網絡。該類型網絡中存在網絡接口防護、用戶簽約信息的安全傳輸、用戶面數據的傳輸加密、網絡路由的安全策略等網絡安全問題。這些問題需要運營商和行業用戶明確相關的硬件設備與網絡運營的責任劃分,構建一個跨域專用網絡建設的多元組網架構的運營管控模式,形成一個雙方認可的網絡安全運維技術規范,盡可能地規避相關的網絡安全風險。
3.3 新型技術與 5G 網絡安全融合創新
隨著量子計算、人工智能等尖端技術的快速發展,新的網絡攻擊技術和新的網絡攻擊模式將會為傳統的網絡通信架構帶來新的挑戰。為應對尖端技術在網絡攻擊中的應用,通過在網絡中引入例如基于機器學習的多模態分析模型以及區塊鏈技術的去中心化密鑰體系等其他領域的新型尖端技術,實現 5G 網絡技術與新興技術的融合,構建一個具備演進能力的 5G 網絡安全體系。
3.3.1 5G 安全 + 多模態智慧網絡安全創新體系融合
模 態 是 指 一 種 信 息 的 來 源 形 式, 其 定 義非常廣泛,可以是一種聲音、一類圖像、一種語言或者一種無線電波信號。多模態機器學習(MultiModal Machine Learning,MMML)是通過機器學習的技術基礎,實現同時感知并處理來自多種類、多源、多模態不同類型的信息。多模態機器學習是目前人工智能領域較為熱門的研究方向,在新一代蜂窩網絡技術演進過程中有很大的發展前景 。
多模態網絡技術研究的目的是在先進無線通信網絡環境下,應用多模態機器學習技術,以提升網絡整體的運行效率,改善網絡業務體驗,是 5G 網絡技術演進的一個重要方向。通過在 5G 網絡的基礎設施中引入多模態機器學習技術,賦予網絡集通信、感知、計算于一體的能力,構建一個具備核心網、承載網、無線網及終端 4 個維度的智慧網絡安全防護體系,如圖 3 所示,以滿足 5G 網絡多樣化部署形式及差異化部署場景的安全防護能力需求 。
圖 3 5G 智慧網絡安全防護體系
(1)無線信號環境模型構建與智能波束管理。傳統網絡的無線信號覆蓋完全依賴運營商進行網絡規劃,然而 5G 網絡高帶寬、低時延、大連接的技術優勢賦予其濃重的行業應用承載屬性,傳統的網絡覆蓋模型勢必難以在兼顧公網覆蓋的基礎上滿足行業用戶的無線覆蓋需求。針對行業用戶無線覆蓋需求單獨建設基站,則存在網絡建設成本過高、基站覆蓋邊界難以確定、站間信號干擾及終端接入不穩定等問題。通過在無線網絡建設中引入多模態機器學習技術,構建區域內的無線信號環境模型,形成區域內的用戶接入狀態的態勢感知,實現區域內的無線信號環境的多維度呈現 ?;跓o線信號環境模型,充分利用 5G 無線網網絡空分復用技術優勢及基站的智能波束管理系統,根據實際用戶需求,實時調整無線信號覆蓋區域,從而達到優化行業用戶接入體驗,降低站間信號干擾的目的。
(2)智能路由與網絡態勢感知。傳統網絡基于 IP 的單一化尋址路由機制已經難以適應目前 5G 網絡承載的多樣化業務需求,缺乏數據傳輸安全能力以及對終端行為的感知能力。多模態網絡的智能路由技術以 SDN 和 NFV 技術為基礎,實現控制層面與傳輸層面的能力解耦 。通過構建一個以 IP 路由為基礎,配合內容標識、身份標識、空間標識等多模態信息的智能化路由尋址模型,從根本上突破傳統網絡的尋址機制瓶頸,滿足 5G 網絡差異化的業務需求?;趯崟r更新優化的智能路由模型,可實現對于網絡整體態勢的實時感知,配部署網絡安全傳輸設備,建立智能化安全防護模型,形成針對用戶的惡意訪問行為的精確感知,從而構建一個集網絡安全態勢感知、數據安全智能路由、惡意行為告警及網絡安全防護功能于一體的傳輸網絡安全體系,從根源上杜絕如分布式拒絕服務攻擊(Distributed Denial of Service,DDoS)等惡意行為對 5G 網絡造成的安全隱患。
(3)終端行為感知與管控。相比于傳統網絡,為滿足物聯網、車聯網以及智慧城市等應用環節的網絡能力需求,3GPP 組織預計 5G 網絡在 mMTC 場景下需支持每平方千米 100 萬用戶的接入數量,假定終端僅以正常頻率發起用戶接入,高并發的信令傳輸依舊會對傳統的網絡安全防護體系帶來不小的壓力。超大規模的終端接入能力必定伴隨著由挾持終端發起的 DDoS攻擊的風險。因此,終端行為的感知與管控能力是 5G 網絡 mMTC 場景下必不可少的安全防護能力。通過在網絡側收集終端用戶的行為信息,充分利用多模態機器學習技術針對多源數據的辨識能力,訓練一個具備識別用戶實時狀態的終端行為的管控模型,從而在網絡側形成針對終端異?;驉阂庑袨榈母兄?、識別、管控的一體化能力,進一步提升 5G 網絡的運行效率,增強網絡的可靠性。
(4)網絡的智慧化運營管理。通過充分利用多模態網絡通信、感知、計算一體化的能力,可在 5G 網絡的各個層面構建完善的安全防護體系。以上述安全防護能力為基礎,進一步利用多模態機器學習技術的多源感知辨識能力,構建一個網絡的智慧化運營管理系統。通過對各個維度網絡安全態勢的總體感知,統籌協調各個維度的安全防護策略,最終實現終端業務權限管控、無線網絡信號覆蓋智能化補盲、傳輸線路智能化路由的一體化智慧運營管理系統。在最大化各維度的安全防護能力的同時,顯著提升網絡的運行效率、安全能力及可靠性。
3.3.2 5G 安全 + 區塊鏈創新技術融合
5G 網絡空間中存在大量的設備,且類型及網絡環境均很復雜,虛擬狀態和物理狀態同時存在。因此,5G 移動通信網絡中各網絡元素在復雜網絡運營環境中的交互行為是安全性的主要挑戰之一。
區塊鏈作為一種分布式數據庫,可記錄起源區塊到當前區塊的所有事物,并具有分散性、匿名性、不可變性及可審計等特點 。因此,通過基于區塊鏈的 5G 安全通信基礎設施,可以實現面向隱私的加密音頻和視頻通信、欺詐管理、身份服務及通信數據管理的全新解決方案,從而構建一個 5G 物聯的網絡安全架構。
(1)基于區塊鏈 5G 接入設備安全防護。面對 5G 網絡中大量嵌入式設備存在的隱私和安全問題,可通過構建私有鏈分布式靈活管理用戶設備身份,從而避免存在攻擊中心節點的情況。即使某個設備節點被攻破,整個通信網絡系統仍可以安全運行,不會造成大規模的網絡癱瘓。利用區塊鏈技術真正實現了 5G 網絡通信數據去中心化,有效預防了對數據信息的竊取和攻擊,滿足了 5G 網絡對數據信息應用安全性和可靠性的要求,并使多臺設備可以完整儲存相關數據 。
(2)基于區塊鏈 5G 網絡數據的安全防護。區塊鏈不可篡改以及安全追溯的特征,也可以提升 5G 網絡中的數據安全,并為數據的高質量應用提供可靠保證。用戶數據加密存儲在分布式數據庫中,通過權限管理,對節點數據的安全性實現合理控制 。當用戶訪問某些數據時,可將訪問請求記錄在區塊鏈系統中。在系統使用過程中,用戶可隨時更改訪問權限,且相關操作具有透明、可審計的優勢,用戶可隨時追蹤數據,明確數據具體應用性質,使得數據安全性得到保障 。
4、結 語
5G 網絡架構的革新使其具備了垂直行業應用網絡承載能力,且多樣化的垂直行業應用場景也為網絡的安全防護體系帶來了新的挑戰。
本文闡述了國內外 5G 安全技術發展情況,并從安全架構、安全能力以及安全風險挑戰 3 個方面分析了當前 5G 網絡安全現狀。針對 5G 移動通信網絡安全體系現存的挑戰展開分析,并進一步研究討論如何改進當前 5G 網絡安全體系的創新研發方向,包括構建創新安全防護體系、行業專網多元信任體系以及探索新型技術與 5G網絡安全融合創新前景,助力建立一個多維度且全方面的立體網絡安全體系。
如今,5G 所連接的已經是一個龐大智慧的網絡體系,且隨著各項新型產業、對抗性技術的快速發展,5G 安全威脅對各垂直行業的影響也將逐步從間接影響轉化為直接影響。因此,5G 網絡安全技術還需不斷發展和探索,為 5G未來發展構建確定性保障。
引用格式:何明 , 宋琪 , 童貞 , 等 .5G 網絡安全發展與創新安全體系及技術探索 [J]. 信息安全與通信保密 ,2023(2):34-45.
作者簡介 >>>
何 明,男,碩士,高級工程師,主要研究方向為5G 移動通信安全;宋 琪,女,碩士,工程師,主要研究方向為 5G 核心網安全;童 貞, 女, 碩 士,工 程 師,主要研究方向為 5G 核心網安全;曾 熙,女,碩士,主要研究方向為 5G 核心網安全;王 震,男,學士,高級工程師,主要研究方向為 5G 移動通信安全;李鋮陽,男,碩士,主要研究方向為 5G 核心網安全。
選自《信息安全與通信保密》2023年第2期(為便于排版,已省去原文參考文獻)
文章來源: 信息安全與通信保密雜志社