淺析4G通信技術(shù)的安全通信

摘 要：隨著無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)通信暴露出來的通信安全問題也越來越多。為了能夠給人們提供一個安全穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，本文就4G通信技術(shù)的安全通信問題進(jìn)行了淺顯的分析，提出了解決4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的安全防范措施。

關(guān)鍵詞：4G通信技術(shù)；無線網(wǎng)絡(luò)；安全通信

中圖分類號：TN929.5

近些年來，無線網(wǎng)絡(luò)安全通信問題一直是業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注和研究的重點(diǎn)，如何建立完善的無線網(wǎng)絡(luò)通信安全通信體系及措施，促使當(dāng)今時代無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)安全穩(wěn)定性運(yùn)行，為人類社會的和諧發(fā)展做出貢獻(xiàn)，是我們必須要重視和研究的焦點(diǎn)問題[1]。

1 無線網(wǎng)絡(luò)通信的主要方式

通常來講，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸速度以及用途的不同可將無線網(wǎng)絡(luò)通信分為以下幾種方式：無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線廣域網(wǎng)和無線個域網(wǎng)；從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的角度分析，無線網(wǎng)絡(luò)通信又可以分為有中心網(wǎng)路、無中心網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)；其中，有中心的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型代表是蜂窩型移動通信；無中心的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型代表是自組織網(wǎng)絡(luò)，按照分布式、自組織的思想構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系。

2 4G通信技術(shù)

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，給通信行業(yè)的發(fā)展帶來了嶄新的發(fā)展，通信行業(yè)目前的業(yè)務(wù)正處于3G無線網(wǎng)絡(luò)向4G無線網(wǎng)絡(luò)過度的關(guān)鍵時期。4G無線網(wǎng)絡(luò)通信以期自身的強(qiáng)大系統(tǒng)功能優(yōu)勢將成為當(dāng)今時代的主導(dǎo)型通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)核心。4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的最為顯著的特征就是4G融合了多種無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，并且各種類型的無線網(wǎng)絡(luò)之間是共存關(guān)系，并不會因?yàn)槎喾N無線網(wǎng)絡(luò)的存在在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生干擾功能失穩(wěn)問題。避免了因無線網(wǎng)絡(luò)干擾問題造成整個系統(tǒng)的紊亂，使無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)失真。此外，4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還具有極強(qiáng)的適用性，即4G無線網(wǎng)絡(luò)通信使用者無論是在任何時間或者地點(diǎn)無時無刻地都能利用4G無線網(wǎng)絡(luò)處理完成自己的業(yè)務(wù)。但值得提出的是，任何事物的發(fā)展都具有兩面性，在看到4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)優(yōu)勢特點(diǎn)的同時，我們還需認(rèn)真地考慮分析其系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的系統(tǒng)安全認(rèn)證和安全切換問題，這也正是現(xiàn)今通信行業(yè)業(yè)界所要研究探討的重點(diǎn)問題。4G無線網(wǎng)絡(luò)通信的核心技術(shù)是具有覆蓋全球范圍的IP核心網(wǎng)。目前正逐步在全社會范圍內(nèi)取代傳統(tǒng)的3G中的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)交換架構(gòu)也從單一的電路交換向分組交換過渡，逐步形成分組交換為主要交換架構(gòu)形式的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)體系。其中，TD-LTE技術(shù)是采用時分雙工技術(shù)版本的LTE技術(shù)，為TD-SCDMA技術(shù)的升級版，值得提出的是TD-LTE技術(shù)仍舊沿用TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)；也就是說TD-LTE技術(shù)是集中傳統(tǒng)優(yōu)勢技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展的新型技術(shù)，不管是在技術(shù)性方面還是在經(jīng)濟(jì)性方面都具有較高的價值性。尤其TD-LTE的物理層傳輸技術(shù)同傳統(tǒng)的通信技術(shù)先比有著突破性的創(chuàng)新改進(jìn)，使無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的運(yùn)行更加的趨于穩(wěn)定。

（1）TD-LTE技術(shù)充分地利用了TDD中的優(yōu)勢技術(shù)，完善了自身技術(shù)。該技術(shù)將有限的頻譜資源得以充分深挖掘及利用；具體來講，TD-LTE技術(shù)在應(yīng)用過程中是按照TDD的模式將收發(fā)到信號進(jìn)行整合，將信號調(diào)度到相同波載下的不同時間分段的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)傳輸。充分地將有限的頻譜得以利用；（2）TD-LTE采用的編碼技術(shù)是正交頻分復(fù)用調(diào)制編碼技術(shù)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中徹底地解決了無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中的頻率選擇性衰落問題和窄帶干擾問題，大大地提高了單位頻譜的傳輸效率。所謂的正交頻分復(fù)用調(diào)制編碼技術(shù)的原理是將單位頻段內(nèi)的設(shè)定好的信道按照一定的標(biāo)準(zhǔn)分為多個正交子信道，在各個子信道分別采用一個載波調(diào)制使各個子載波處于平行，有效解決了多種形式的載波交織在一起而形成信號波干擾問題，不宜信息數(shù)據(jù)的傳輸；（3）TD-LTE還采用了多輸入和多輸出技術(shù)。技術(shù)原理是在無線通信系統(tǒng)空間覆范圍設(shè)置分立式多天線，多發(fā)射器和多接受天線的方式對通信鏈路進(jìn)行分集、分解，使原本復(fù)雜的通信信道分為多組平行的子信道，減輕了通信信道傳輸信息數(shù)據(jù)的壓力，起到了“分流”的作用。大大地提高了無線網(wǎng)絡(luò)的通信容量[2]。

3 4G安全通信問題及解決對策

3.1 4G安全通信問題分析

總的來講，4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成：IP主干網(wǎng)、無線核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和智能移動終端等，在安全通信問題方面這幾部分也是造成安全威脅的主導(dǎo)元素。雖然4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)不管是在技術(shù)上還是管理上都下了較大的功夫，但是基于種種因素，在4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中還存在影響系統(tǒng)安全性運(yùn)行的因素。比如，無線網(wǎng)絡(luò)在鏈接過程中，鏈路之間的連接有效性問題，如果連接過程中出現(xiàn)中斷，可能造成用戶所發(fā)送的重要信息文件中斷。還有就是一些惡意的病毒侵入無線網(wǎng)絡(luò)鏈路問題，攻擊性病毒一旦植入系統(tǒng)中，系統(tǒng)所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)則面臨著失竊危險。尤其是一些商業(yè)機(jī)密信息則有可能出現(xiàn)泄漏，給使用者帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失；再者就是攻擊者會惡意的篡改或者刪除鏈路上的數(shù)據(jù)，使整個無線網(wǎng)路通信系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至是整個系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)；另外，4G的移動終端與用戶的交互尤為密切，移動終端作為所有無線協(xié)議的參與者和各種無線應(yīng)用的執(zhí)行者，交互越來越復(fù)雜，也使得通信系統(tǒng)的不安全威脅因素越來越多。與此同時，隨著無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)計(jì)算和儲存信息能力的不斷提升，可被執(zhí)行的惡意程序數(shù)量的不斷增加，對無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的威脅則會越來越大。所以4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)作為我們當(dāng)今通信產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)安全通信研究，提出有效的防范對策和措施具有十分重要的意義。

3.2 提高4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)安全通信的策略

由于4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全通信研究的起步較晚，許多的安全通信的防范及控制措施還沒有完善。應(yīng)引起4G無線網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)營商的重視，尤其是在4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)方面要尤為的注意，在設(shè)計(jì)階段需要考慮的因素主要包括4G無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)在運(yùn)行過程中傳輸數(shù)據(jù)信息的速率，各個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的兼容性及無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可拓展性、可移動性和安全性。具體設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮如下問題：（1）盡可能地減少通過移動終端完成的任務(wù)量，減少系統(tǒng)計(jì)算的時延；（2）無線網(wǎng)絡(luò)通信過程中的安全協(xié)議的信息量及每條信息數(shù)據(jù)的長度盡可能地減少，避免信息量過大或者信息數(shù)據(jù)長度過長延長通信時延；（3）無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的所設(shè)置的安全防護(hù)措施應(yīng)做到讓用戶知曉，透明化；（4）明確被訪問協(xié)商所采用網(wǎng)絡(luò)通信安全級別及安全協(xié)議，方便用戶的有效識別和了解；（5）合法實(shí)體用戶可根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求確定是否采取安全防護(hù)措施；（6）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的計(jì)算能力要具有非對稱性的特點(diǎn)，盡可能地使較大的計(jì)算負(fù)擔(dān)在服務(wù)端完成，避免在移動終端完成計(jì)算給用戶的使用帶來麻煩，影響服務(wù)質(zhì)量；應(yīng)充分地借助移動終端的空閑時間及資源對提供的服務(wù)進(jìn)行預(yù)計(jì)算和認(rèn)證；（7）無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)所制定的安全通信方案應(yīng)滿足用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備增加后所產(chǎn)生的各種需求。

4 結(jié)束語

總之，隨著4G時代的到來，為了能給用戶提供一個安全穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，需要業(yè)界加大力度對4G無線網(wǎng)絡(luò)安全通信措施的研究及確定，防止不安全因素對無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的發(fā)展及運(yùn)行造成影響，使無線網(wǎng)絡(luò)通信更好地服務(wù)于社會。

參考文獻(xiàn)：

[1]高飛，平立.淺談4G無線網(wǎng)絡(luò)安全[J].科技資訊，2010（04）：17.

[2]鄭宇.4G無線網(wǎng)絡(luò)安全若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2006.

作者簡介：錢雙艷（1982.06-），女，云南曲靖人，教師，講師，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

作者單位：云南經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，昆明 650106