淺談4G移動通信技術與安全缺陷分析

鄧宏橋

廣東海格怡創科技有限公司，廣東 廣州 510000

淺談4G移動通信技術與安全缺陷分析

鄧宏橋

廣東海格怡創科技有限公司，廣東 廣州 510000

隨著我國通信技術的發展，4G通信技術給網絡用戶帶來了全新的體驗。其在3G通信技術的基礎上，為用戶提高更為高速的數據傳輸，其安全性和保密性也得以提高。

4G；移動通信；安全缺陷

1 4G移動通信技術概念和特征

當前，通信行業對4G移動通信技術的定義還沒有取得一致意見，多從功能性描述來闡述4G移動通信技術，即4G移動通信技術是指不受時空限制能無障礙地接入通信網絡的通信技術，用戶能夠自由選擇感興趣的業務、應用和網絡，開展綜合性的電子商務業務。4G移動通信技術正以更加自由的信息溝通改變人們工作和生活的方式。相比前三代移動通信技術而言，其特征也非常明顯：一是通信速度較快。4G技術介入能力較強，數據傳輸速度可到20 Mbps，甚至高達100 Mbps，是3G數據傳輸速率的5～20倍。特別是對于需要傳送海量數據的用戶，無論是傳送速度，還是傳送質量都得到了有效保障。二是通信方式非常靈活，兼容性大大提高。用戶通過4G可以不受時空限制上傳和下載資料、圖畫、影像，且具備全球漫游功能和網絡互聯互通的功能。[1]

2 當前4G通信系統中的安全缺陷

以往的網絡通信系統采取層次化網絡結構，系統UE之間并不存在數據交換環節，且系統拓撲結構較為穩定。4G通信系統引入通信技術后，UE之間或者與節點之間生成了關系，使其拓撲結構也隨之變化，信息傳輸路徑也由此出現不確定，以往采用的防火墻等安全措施已經難以適應4G通信系統信息傳輸路徑的變化，給很多新型攻擊方式的產生提供了條件，為系統安全帶來了諸多隱患。當前針對新型網絡可能的攻擊范圍為三方面，即網絡功能、動態拓撲、路由協議，采取的攻擊方式主要表現為偵聽、干擾以及中間人和假冒、偽造、位置信息泄露等。[2]對4G通信系統動態拓撲的攻擊，主要指惡意節點利用通信網中節點位置不固定性，從某處被識別的惡意節點向新的地點移動，在改變標識后其即可重新加入網絡而不被識別。因4G通信系統拓撲結構具有動態性，其網絡沒有邊界，也難以對防火墻進行應用。[3]對4G通信系統路由協議進行攻擊，主要利用路由協議的實現弱點進行展開。路由算法通常需要對網絡中所有節點進行假設，假設各節點相互合作，共同完成網絡信息傳遞。當某些節點對虛假路由信息故意進行惡意廣播，或對大量無用數據進行散布，可能會引發整個網絡的崩潰。從攻擊方式上來說，偵聽、干擾和中間人攻擊都是比較常見的攻擊方式。偵聽這種攻擊可存在于所有無線通信系統中，攻擊者通過空中接口對信號進行接收并還原，從而實現對發送方信息的竊取。干擾是一種物理層攻擊方式，利用對網絡節點接收與發送信息頻率的掌握，對干擾信息進行連續發送，從而使節點正常通信被有效阻塞。中間人攻擊主要利用網絡節點合作特點，在中間節點更改信息中字段與數據等，使對方接收到錯誤信息，對于該種攻擊，可通過對信息實施完整性驗證來解決[4]。此外，路由協議在4G通信系統通信網上如不對報文發送方身份進行認證，也會給攻擊者提供機會假冒某個合法節點接收報文，必須在網絡節點之間實施身份認證機制才可應對這種攻擊。與此同時，還存在攻擊者對大量無用報文進行發送導致的資源消耗，以及位置信息被泄露等安全缺陷。[5]

3 對通信安全缺陷進行處理的對策

通過對4G通信系統中通信容易遭受的攻擊方法來看，在空中接口上進行的攻擊基本均為欺騙式攻擊，這些攻擊都是利用新型網絡難以對攻擊者進行身份認證這一特點實現的。針對這種缺陷，可考慮對一種能夠適用4G通信系統通信網節點間的更具針對性的身份認證機制進行設計，避免以上安全缺陷導致的攻擊。通信是4G通信系統中的一部分，考慮這一設計的兼容性，可將這一設計建立在4G通信系統本身已有安全機制上，即在4G通信系統的雙向鑒權、加密及完整性保護機制基礎上構建身份認證機制。假設選擇作為其通信伙伴，可先向提出建立類請求，并對請求消息發出。發出的請求中，不僅需要包含支持的安全能力等級信息，如加密算法等，同時需要將其時身份標識TMSI包含其中，將其接入4G通信網時選擇的加密算法包含其中。收到請求后，先在本地對安全信息副本加以保存，之后將身份認證請求提交給核心網。核心網對收到的身份信息進行驗證，同時根據當下使用的加密方式對身份認證結果進行分別加密。[6]在收到身份認證響應后，通過支持的加密算法對安全能力等級信息副本進行加密，在將認證響應信息發送時，將加密副本附在信息末尾。同時發送的還包括選定的加密及完整性保護算法，并在此步驟啟動對信令的完整性保護。對身份認證響應消息進行接收后，需對信息合法性進行驗證，之后對與自己相關的副本數據進行解密，對與自身發送內容是否相符加以驗證。確定相符后，即表示鑒權信息未被篡改，表明該網絡合法，可對認證結果進一步解密。當對認證結果同樣顯示通過，即代表身份合法，對選定的加密及完整性保護算法進行記錄后，發送認證響應消息；否則，發送認證失敗消息。[7]對認證響應消息接收后，與操作相同，對消息合法性進行驗證，然后解密與自身相關的副本數據，再對認證結果進行解密，確定認證通過后，身份認證完成，可對關系加以建立。[8]

4 結論

隨著科學技術的飛速發展，各種電子產品都不斷更新，為4G的推廣提供了機遇。[9]但是由于4G系統的不完善，出現了一系列的問題，為廣大用戶帶來不便，因此需要了解 4G的概念結構及關鍵技術，再針對 4G網絡技術的安全缺陷及時代智能終端信息安全存在威脅，從4G移動通信系統安全缺陷防御方面入手。只有這樣才能夠滿足信息時代的要求。

[1]王新宇.4G移動通信技術與安全缺陷分析[J].信息與電腦（理論版），2016（6）：178-179.

[2]羅德祥，羅德邦.淺析4G移動通信技術的安全缺陷及對策[J].信息通信，2016（4）：243-244.

[3]張琳琳.4G移動通信技術與安全缺陷分析[J].黑龍江科學，2016（13）：25-26.

[4]楊靜.4G移動通信技術與安全漏洞研究[J].通訊世界，2016（16）：23-24.

[5]劉世鋆.4G移動通信技術與安全缺陷分析[J].科研，2015（10）：117.

[6]李強.芻議4G移動通信技術與安全缺陷[J].通訊世界，2014（1）：5-6.

[7]許時寧.4G移動通信系統中協作通信的安全缺陷分析[J].信息技術與信息化，2014（10）：30-31.

[8]劉健，叢俊穎.4G移動通信系統中協作通信的安全缺陷分析[J].黑龍江科技信息，2015（23）：123.

[9]唐建軍.淺談 4G網絡安全技術[J].中國新通信，2014（22）：90-91.

Analysis of 4G mobile communication technology and security flaws

Deng Hongqiao
Guangdong Haige iscreate Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

With the development of communication technology in our country, 4G communication technology brings a new experience to network users. On the basis of the 3G communication technology, it can improve the security of data transmission and improve the security and privacy of users.

4G; mobile communication; security defect

TN929.5

A

1009-6434（2017）3-0047-02