淺析5G時代網(wǎng)絡信息安全問題與展望

董廣民

摘? 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，4G技術已走向成熟，近年來5G技術成了全球關注的重點。相對于4G技術，5G將為人們帶來更快的速度體驗和更優(yōu)質(zhì)的連接服務。在此背景下，該文介紹了5G網(wǎng)絡的概念和特點，以及5G時代網(wǎng)絡的關鍵性技術，隨后對5G網(wǎng)絡可能存在的安全問題做出了預測，并結合實際情況提出了相應合理的解決措施。

關鍵詞：5G時代;網(wǎng)絡信息安全;移動通信技術

中圖分類號：TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 5G網(wǎng)絡的概念及特點

1.1 5G網(wǎng)絡的概念

從1999年至今的20年里，我國移動通信技術經(jīng)歷了2G時代、3G時代和4G時代，近期5G網(wǎng)絡已被提上日程，在不久的將來其將推動移動通信技術走入一個新的高潮。從概念上來說，“第五代移動通信系統(tǒng)”的簡稱即為5G網(wǎng)絡，它是在4G網(wǎng)絡的基礎上經(jīng)過改良優(yōu)化發(fā)展而成的。從組成結構上分析，5G網(wǎng)絡主要由網(wǎng)絡部署場景、接入網(wǎng)絡和核心網(wǎng)絡組成，它較4G網(wǎng)絡具有更加穩(wěn)定快速的網(wǎng)絡互聯(lián)環(huán)境，而且具有更快的傳輸速率和更高效的資源利用效率。

1.2 5G網(wǎng)絡的特點

當前行業(yè)內(nèi)部對5G網(wǎng)絡的應用場景進行了一定的描述和預測，相對過去的3G網(wǎng)絡和當下的4G網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡具有以下特點：第一，5G網(wǎng)絡環(huán)境下信息傳輸?shù)乃俾实玫搅藰O大地改善，當前LTE峰值速率可達到100 MB/s，如果處于5G網(wǎng)絡環(huán)境中，這種傳播速遞可以提升10～100倍，LET峰值速度可以達到10 GB/s，在該網(wǎng)速下移動用戶勢必會獲得更好的使用感受。第二，5G網(wǎng)絡具有較低的時延。據(jù)預測，5G網(wǎng)絡下端到端的時延可能相對于4G網(wǎng)絡有大幅度地縮短，甚至可能達到4G網(wǎng)絡的1/10，業(yè)務的時延將小于5 ms，通信環(huán)境將更加高速。第三，頻譜效率獲得顯著提升。移動通信領域的核心資源毫無疑問是頻譜資源，5G網(wǎng)絡的頻譜效率將更高，能夠更好地滿足使用者對業(yè)務流量的需求。第四，5G網(wǎng)絡功耗更低。針對4G網(wǎng)絡連接速度快，但是功耗大的問題，5G網(wǎng)絡進行了一定的改良，在保證高速連接的同時，更加注重了對電量消耗的控制。

2 5G時代網(wǎng)絡的關鍵技術分析

2.1 毫米通信技術

現(xiàn)階段，移動通信網(wǎng)絡使用的頻段是一種極為稀缺的資源，一般情況下，無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的頻率普遍小于6 GHz。通過多年的研究實驗發(fā)現(xiàn)，3 GHz～60 GHz波段具有豐富的未經(jīng)開發(fā)利用的頻段資源，因此5G網(wǎng)絡將在這部分波頻上展開研究，并極有可能實現(xiàn)LTE層與UDE層的疊加和覆蓋。近年來，越來越多的基站建立起來，天線規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長趨勢，為了在有限的資源空間內(nèi)，實現(xiàn)更具科學性的天線部署，就需要保證移動無線通信的波長不能過長，因此5G網(wǎng)絡需要加強毫米通信技術的研究發(fā)展，并切實實現(xiàn)技術應用。

2.2 大規(guī)模多天線技術

大規(guī)模多天線技術指的是一種多入多出的通信技術，是指基站配備的天線數(shù)目要遠大于終端數(shù)目，使移動終端采用單天線接收信息?？偨Y起來就是，大規(guī)模多天線技術具有以下優(yōu)勢：第一，隨著天線數(shù)量的增長，用戶間相互干擾的現(xiàn)象得到有效降低。第二，通過增加天線，能夠更好地使能量聚集在相對較小的范圍內(nèi)，提升能量的空間分辨率，進而提升整個系統(tǒng)的容量。第三，多天線能夠更好地提升用戶信道的信噪比，不斷優(yōu)化系統(tǒng)體系。

2.3 D2D通信技術

D2D通信技術指的就是設備與設備之間的通信技術，不同的設備之間能夠直接自由地進行通信而不需要其他中間介質(zhì)。在傳統(tǒng)的通信過程中，不同的設備之間無法進行直接互通，而是需要一個中間基站，設備A將信號傳遞給基站核心網(wǎng)絡，再由基站核心網(wǎng)絡傳遞給設備B，隨著用戶的不斷增加以及用戶傳遞需求的不斷提升，作為中間介質(zhì)的基站承受的壓力越來越大。此時，使用D2D技術可以有效降低端點至端點的運輸時延，有效提高網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體性能。但當前，D2D技術中仍有部分技術問題需要解決：第一，設備與設備之間的通信對隱私情況提出了更高的要求。第二，2個用戶之間進行D2D通信，對周圍的其他用戶會造成一定程度的干擾。第三，如何才能協(xié)調(diào)好D2D與蜂窩通信之間的分配取舍，使資源達到最優(yōu)利用狀態(tài)，對該技術的發(fā)展有重要意義。

3 5G網(wǎng)絡可能存在的安全問題及防護

3.1 可能引發(fā)5G網(wǎng)絡安全問題的因素

3.1.1 接入設備雙重身份安全問題

在5G網(wǎng)絡應用場景中，接入的移動設備能夠臨時升級為小型基站，這樣能夠有效地擴大網(wǎng)絡的覆蓋面積。但是換個角度來講，這種設備角色的切換使該移動設備具有更高權限的安全級別，其他接入的設備則需要通過此移動設備進行信息傳遞，因此可能會導致移動設備中儲存的信息發(fā)生泄漏或者發(fā)生其他安全管理問題，因此5G網(wǎng)絡中對于此類設備的安全管理問題需要進行進一步的分析研究。

3.1.2 超高密度用戶接入的安全問題

5G網(wǎng)絡應用中提供與超高密度量的用戶進行訪問連接的功能。與此同時服務器也會收到大量的用戶安全認證檢驗，這無疑會提高對大體量用戶加密服務器性能和加密方法以及新的感知網(wǎng)絡DoS/DDoS攻擊的安全需求。

3.1.3 軟件定義網(wǎng)絡的安全問題

軟件定義網(wǎng)絡的使用改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的拓撲結構，使網(wǎng)絡資源變得更加可控和優(yōu)化。面對軟件定義網(wǎng)絡的動態(tài)性和優(yōu)化性，很多針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡進行設計的安全策略都失去了實用性，在5G網(wǎng)絡環(huán)境下，如何在確保中繼節(jié)點的安全同時保證數(shù)據(jù)的可操作性以及可追溯性，都是需要我們認真考慮的問題。

3.1.4 信道租用的安全問題

5G網(wǎng)絡對3 GB以下的信道頻率提供了信道租用機制。在一定程度上提升了信道的綜合利用效率，并達到了降低能耗的目的。在此環(huán)境下，用戶如何能夠感知到信道的空閑程度，并完成相應的租用認證是一個值得深思的問題。

3.2 5G網(wǎng)絡安全發(fā)展的建議及展望

3.2.1 建立5G安全構架

5G網(wǎng)絡環(huán)境下，安全問題是一個不可回避的重點問題，相對于4G網(wǎng)絡來說，5G網(wǎng)絡的開放程度更高，因此也更容易受到網(wǎng)絡非法攻擊，針對這一情況我們應該在5G網(wǎng)絡設計之初就對安全構架的構建問題進行充分的考慮。

3.2.2 建立高效的加密算法

5G網(wǎng)絡中存在的低時延性、高密度傳輸性都更易引發(fā)網(wǎng)絡安全漏洞，因此為了解決此類安全問題需要建立更加高效的加密算法和協(xié)議。根據(jù)具體情況進行分析，流密碼體制更適用于5G網(wǎng)絡的加密處理中，對于5G網(wǎng)絡環(huán)境下開發(fā)輕量級加密算法有重要意義。

3.2.3 建立多安全域融合的安全訪問控制機制

在5G網(wǎng)絡環(huán)境下，用戶的連接通信過程可能會涉及幾種不同的網(wǎng)絡領域，同時也會涉及不同的通信安全域。為了更好地解決這一安全問題，可以建立跨平臺的身份認證，使不同的通信網(wǎng)絡之間可以自由聯(lián)通。

3.2.4 設置信道租用安全管理機制

在網(wǎng)絡通信中，信道租用已經(jīng)得到了廣泛應用，在5G網(wǎng)絡環(huán)境下，用戶除了能夠自由租用云系統(tǒng)進行計算和儲存資源之外，還能夠根據(jù)自身需要對無線信道進行租用，這種行為則關系到用戶的數(shù)據(jù)安全和隱私安全，因此為了保證信道租用的安全性，可以考慮設置信道租用安全管理機制，對其進行約束和控制。

4 結語

面對即將到來的5G時代，我們堅信其必定會有更好的發(fā)展前景。與此同時，人們也應該針對其可能帶來的安全問題提前做好充足的準備，保證5G網(wǎng)絡為我們提供一個安全、開放、靈活的網(wǎng)絡環(huán)境。

參考文獻

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