淺析5G時代網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質的連接服務。在此背景下，該文介紹了5G網絡的概念和特點，以及5G時代網絡的關鍵性技術，隨后對5G網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;網絡信息安全;移動通信技術

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1 5G網絡的概念及特點

1.1 5G網絡的概念

從1999年至今的20年里，我國移動通信技術經歷了2G時代、3G時代和4G時代，近期5G網絡已被提上日程，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”的簡稱即為5G網絡，它是在4G網絡的基礎上經過改良優化發展而成的。從組成結構上分析，5G網絡主要由網絡部署場景、接入網絡和核心網絡組成，它較4G網絡具有更加穩定快速的網絡互聯環境，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網絡的特點

當前行業內部對5G網絡的應用場景進行了一定的描述和預測，相對過去的3G網絡和當下的4G網絡，5G網絡具有以下特點：第一，5G網絡環境下信息傳輸的速率得到了極大地改善，當前LTE峰值速率可達到100 MB/s，如果處于5G網絡環境中，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，在該網速下移動用戶勢必會獲得更好的使用感受。第二，5G網絡具有較低的時延。據預測，5G網絡下端到端的時延可能相對于4G網絡有大幅度地縮短，甚至可能達到4G網絡的1/10，業務的時延將小于5 ms，通信環境將更加高速。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網絡的頻譜效率將更高，能夠更好地滿足使用者對業務流量的需求。第四，5G網絡功耗更低。針對4G網絡連接速度快，但是功耗大的問題，5G網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時代網絡的關鍵技術分析

2.1 毫米通信技術

現階段，移動通信網絡使用的頻段是一種極為稀缺的資源，一般情況下，無線網絡通信系統的頻率普遍小于6 GHz。通過多年的研究實驗發現，3 GHz～60 GHz波段具有豐富的未經開發利用的頻段資源，因此5G網絡將在這部分波頻上展開研究，并極有可能實現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，天線規模呈現逐年增長趨勢，為了在有限的資源空間內，實現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網絡需要加強毫米通信技術的研究發展，并切實實現技術應用。

2.2 大規模多天線技術

大規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目要遠大于終端數目，使移動終端采用單天線接收信息。總結起來就是，大規模多天線技術具有以下優勢：第一，隨著天線數量的增長，用戶間相互干擾的現象得到有效降低。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，提升能量的空間分辨率，進而提升整個系統的容量。第三，多天線能夠更好地提升用戶信道的信噪比，不斷優化系統體系。

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。在傳統的通信過程中，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絡，再由基站核心網絡傳遞給設備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，有效提高網絡系統的整體性能。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，如何才能協調好D2D與蜂窩通信之間的分配取舍，使資源達到最優利用狀態，對該技術的發展有重要意義。

3 5G網絡可能存在的安全問題及防護

3.1 可能引發5G網絡安全問題的因素

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生泄漏或者發生其他安全管理問題，因此5G網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絡DoS/DDoS攻擊的安全需求。

3.1.3 軟件定義網絡的安全問題

軟件定義網絡的使用改變了傳統網絡中的拓撲結構，使網絡資源變得更加可控和優化。面對軟件定義網絡的動態性和優化性，很多針對傳統網絡進行設計的安全策略都失去了實用性，在5G網絡環境下，如何在確保中繼節點的安全同時保證數據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網絡安全發展的建議及展望

3.2.1 建立5G安全構架

5G網絡環境下，安全問題是一個不可回避的重點問題，相對于4G網絡來說，5G網絡的開放程度更高，因此也更容易受到網絡非法攻擊，針對這一情況我們應該在5G網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網絡中存在的低時延性、高密度傳輸性都更易引發網絡安全漏洞，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議。根據具體情況進行分析，流密碼體制更適用于5G網絡的加密處理中，對于5G網絡環境下開發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網絡環境下，用戶的連接通信過程可能會涉及幾種不同的網絡領域，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，使不同的通信網絡之間可以自由聯通。

3.2.4 設置信道租用安全管理機制

在網絡通信中，信道租用已經得到了廣泛應用，在5G網絡環境下，用戶除了能夠自由租用云系統進行計算和儲存資源之外，還能夠根據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據安全和隱私安全，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網絡為我們提供一個安全、開放、靈活的網絡環境。

參考文獻

[1]董江波，劉瑋，任冶冰，等.5G網絡技術特點分析及無線網絡規劃思考[J].電信工程技術與標準化，2017（1）：38-41.

[2]馮娜.關于5G網絡架構設計的幾個重要問題思考[J].中國通信（中旬刊），2016（19）：36.