關(guān)于移動互聯(lián)網(wǎng)通信及信息化的維護(hù)工作

陳 榆

（廣西醫(yī)科大學(xué)，廣西 南寧 530021）

0 引言

移動互聯(lián)網(wǎng)（Mobile Internet，MI）是相對于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，通過移動智能終端和采用移動無線通信方式獲取服務(wù)和業(yè)務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)，是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)與移動通信相結(jié)合的產(chǎn)物[1]。MI包含有3個(gè)層面：終端、軟件和應(yīng)用。不是簡單的把互聯(lián)網(wǎng)復(fù)制到移動網(wǎng)上，而是將終端技術(shù)、移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)三者相融合，催生出眾多新業(yè)務(wù)形態(tài)和新產(chǎn)業(yè)。便攜式終端、移動通信接入、公眾互聯(lián)網(wǎng)信息資源構(gòu)成了全新的互聯(lián)網(wǎng)開放、隨時(shí)隨地、移動、互動、分享和個(gè)性化的新體驗(yàn)?zāi)Ｊ健ｋS著目前4G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和5G時(shí)代的開啟，以及越來越智能化移動終端設(shè)備的出現(xiàn)，勢必為移動互聯(lián)提供巨大的發(fā)展動力。

1 移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

1.1 移動通信技術(shù)發(fā)展

移動通信技術(shù)的發(fā)展也標(biāo)志著移動互聯(lián)網(wǎng)的變化發(fā)展，到目前，移動通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了5代通信技術(shù)的演進(jìn)。5G是目前全球信息技術(shù)最新成果，具備大容量、高速率與低時(shí)延特征，開啟了萬物互聯(lián)的智能新時(shí)代。

1.2 移動互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)變遷

移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變遷大致可以分為4個(gè)階段：移動增值網(wǎng)、獨(dú)立WAP網(wǎng)、基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動網(wǎng)、寬帶高級無線互聯(lián)網(wǎng)。在這4個(gè)階段的變遷中，移動互聯(lián)網(wǎng)概念的提出與實(shí)現(xiàn)之間的時(shí)間經(jīng)歷很短，并且發(fā)展速度非常快，正悄無聲息地顛覆互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，改變?nèi)藗兊墓ぷ魃詈蜕鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展。移動互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)在固定互聯(lián)網(wǎng)之后，反過來引領(lǐng)著互聯(lián)網(wǎng)新潮流的發(fā)展，原有固定互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都將移動化。同時(shí)隨著移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量與覆蓋面的增加，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)將發(fā)生變化，將對無線網(wǎng)絡(luò)信號要求降低，并且網(wǎng)速也會變得越來越快。

2 移動互聯(lián)網(wǎng)信息化的重要技術(shù)

2.1 蜂窩移動通信技術(shù)

與移動終端進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ呕荆墙M成蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要部分，多個(gè)基站形成類似蜂窩形狀的網(wǎng)絡(luò)，也稱為蜂窩移動通信網(wǎng)。基站在不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有不同的結(jié)構(gòu)，但本質(zhì)上沒有差異，一般包括基站控制器和基站收發(fā)臺，移動通信數(shù)據(jù)信息是通過控制不同的收發(fā)臺來傳輸信號的，因此收發(fā)臺決定了是否有信號覆蓋，沒有收發(fā)臺的區(qū)域就是信號盲區(qū)。蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的大覆蓋面建設(shè)，是移動通信安全可靠的基礎(chǔ)，隨著智能終端的不斷接入移動互聯(lián)網(wǎng)，蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)將會成為主要承載網(wǎng)絡(luò)[2]。

2.2 移動網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)包括有：無線局域網(wǎng)、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、其他接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。無線局域網(wǎng)技術(shù)是采用IEEE 802.11協(xié)議的互聯(lián)的計(jì)算機(jī)與相關(guān)設(shè)備組成的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，廣泛使用于不能物理傳輸布線和需要移動數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域；無線Mesh網(wǎng)絡(luò)（WMN），通過Mesh路由器建立無線骨干網(wǎng)其中少數(shù)通過有線方式作為網(wǎng)關(guān)連接到有線互聯(lián)網(wǎng)；異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)有松耦合和緊耦合兩類技術(shù)，區(qū)別是無線接入系統(tǒng)是否存在主從關(guān)系；其他接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要應(yīng)用在個(gè)域網(wǎng)小范圍內(nèi)，使用如NFC、UWB、藍(lán)牙等技術(shù)。

2.3 移動IP技術(shù)

移動IP技術(shù)是IP技術(shù)與移動通信的深層變革融合技術(shù)。進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)連接需要固定IP地址以及保持不變的TCP端口號，移動終端在這個(gè)前提下將會通信中斷，如何解決這個(gè)問題可以依據(jù)蜂窩移動通信技術(shù)，從而使采用固定IP地址的移動終端實(shí)現(xiàn)在一次登錄后保持鏈路層連接，保持通信的持續(xù)性。移動IP技術(shù)的工作原理如圖1所示，移動節(jié)點(diǎn)（筆記本北京）發(fā)送數(shù)據(jù)到外地，通信數(shù)據(jù)按一般IP途徑傳出，而不必要通過移動IP服務(wù)器的這個(gè)歸屬代理。

圖1 移動IP技術(shù)的工作原理

2.4 IPv4與IPv6

構(gòu)成目前互聯(lián)網(wǎng)基石的是IPv4，采用TCP/IP協(xié)議簇的互聯(lián)網(wǎng)，IPv4是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議簇的核心協(xié)議。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，IPv4出現(xiàn)資源數(shù)目不夠的問題，甚至IP地址實(shí)際已無可分配，將嚴(yán)重制約移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，因此，IPv6正逐步取代IPv4，成為下一代IP協(xié)議。IPv6具有能為地球每粒沙子配備一個(gè)IPv6地址的能力，確保IP地址充足，同時(shí)IPv6還具有更高安全性。

3 移動互聯(lián)網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)

移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，以及人們對更多個(gè)性化業(yè)務(wù)需要和更高移動互聯(lián)網(wǎng)品質(zhì)的要求，目前第五代（5G）移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。5G移動通信已成為我國“新基建”重要部分，截至2021年6月已建成有82萬個(gè)5G基站。5G相比以往幾代的通信技術(shù)具有更大的業(yè)務(wù)提供能力，同時(shí)也帶來了更多的安全風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)[3]。

3.1 核心網(wǎng)安全

圖2是4G與5G核心網(wǎng)的對比，5G核心網(wǎng)為滿足網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活性引入了網(wǎng)絡(luò)切片，使用戶面與控制面分離并實(shí)現(xiàn)了虛擬化。因此，除了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)域安全需要考慮，5G網(wǎng)絡(luò)還需要考慮網(wǎng)絡(luò)切片、認(rèn)證錨點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的安全。網(wǎng)絡(luò)切片安全包括：①多個(gè)切片是共享基礎(chǔ)資源的，需要相互隔離和獨(dú)立的安全機(jī)制，每個(gè)切片通信獨(dú)立不影響其他切片，支持每個(gè)切片各自業(yè)務(wù)的安全機(jī)制，防止攻擊者通過一個(gè)切片攻擊到另一個(gè)切片；②需要對UE認(rèn)證，當(dāng)UE接入網(wǎng)進(jìn)行選擇切片時(shí)保證接入了合適的切片和選擇過程的正常，非授權(quán)UE禁止訪問切片，保證數(shù)據(jù)的保密性和完整性；③切片管理安全，當(dāng)創(chuàng)建動態(tài)切片或是設(shè)置切片共享資源參數(shù)時(shí)，需要保證在授權(quán)用戶管理能力之下，防止遭到攻擊；④敏感網(wǎng)元的部署增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，因此對其部署和形態(tài)需要考慮安全性；⑤應(yīng)當(dāng)保證5G網(wǎng)絡(luò)提供的第三方接口交互安全，防止被利用攻擊。

圖2 4G與5G核心網(wǎng)架構(gòu)差異

認(rèn)證錨點(diǎn)獨(dú)立可使網(wǎng)絡(luò)實(shí)體/功能的安全配置復(fù)雜程度降低，通過AKA認(rèn)證從其他功能中解耦實(shí)現(xiàn)獨(dú)立。需要進(jìn)一步研究認(rèn)證錨點(diǎn)接入方式安全性和位置。

3.2 接入網(wǎng)安全

新一代通信網(wǎng)支持無線接入技術(shù)在內(nèi)的多種接入技術(shù)，而每種接入技術(shù)的認(rèn)證機(jī)制和安全要求都不同。終端設(shè)備中部分較低功能可能沒有認(rèn)證憑據(jù)和身份存儲功能，需要在網(wǎng)絡(luò)中統(tǒng)一管理身份，這使得對空口安全機(jī)制的要求提高[4]。用戶面和控制面的機(jī)密性與完整性需要進(jìn)行保護(hù)，用戶面要能夠分辨出非法插入數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)其在傳輸信道中的行為；控制面對于如UE和CN端點(diǎn)機(jī)密性保護(hù)遵從法律法規(guī)，完整性除緊急呼

叫外是強(qiáng)制使用和強(qiáng)制支持的。新的移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求新空口安全系統(tǒng)，而對于能效、高并發(fā)等要求空口的接入相關(guān)密碼算法、認(rèn)證、密鑰管理機(jī)制兼容多融合多網(wǎng)絡(luò)的上一代通信技術(shù)空口安全技術(shù)。

3.3 終端安全的考慮

新的通信技術(shù)連接覆蓋域廣泛，與4G單一以智能手機(jī)為主相比，5G擴(kuò)展到云端機(jī)器人、工業(yè)控制等場景，終端形態(tài)豐富多變，因而帶來了更多的安全挑戰(zhàn)。終端計(jì)入方式、認(rèn)證憑證、終端數(shù)據(jù)、身份識別是需要考慮的主要安全問題。

4 信息化維護(hù)

4.1 移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)巡檢信息化

信息化通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)巡檢是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員針對一些特定需求，發(fā)起的周期性或非周期性的檢查活動，其基本原理如圖3所示。巡檢數(shù)據(jù)通過基站OM接口獲取給批量維護(hù)軟件，經(jīng)過傳輸網(wǎng)傳送到維護(hù)終端。維護(hù)人員利用信息化維護(hù)工具展開移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)巡檢。這些工具主要包括：支持報(bào)表統(tǒng)計(jì)、批量命令行操作，支持多基站連接下的單站狀態(tài)查詢，支持通過基站OM接口對基站MIB節(jié)點(diǎn)的查詢操作等。

圖3 移動互聯(lián)網(wǎng)巡檢基本原理

4.2 移動網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)信息化管理

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)部署工作的深入，可以從用戶投訴、日常測試、網(wǎng)絡(luò)性能上發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在的問題，通過信息化管理網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和解決網(wǎng)絡(luò)問題提高用戶的整體感知。移動互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)（Key Performance Indicator, KPI）大致可以分為接入性、保持性、移動性、完整性和容量5方面的指標(biāo)。接入性KPI反映出用戶接入移動網(wǎng)絡(luò)和發(fā)起業(yè)務(wù)的概率，如無線資源控制的建立、PDU會話建立和QoS流建立等內(nèi)容；保持性KPI能夠評估用戶連接網(wǎng)絡(luò)持續(xù)性的能力，是移動網(wǎng)絡(luò)是否能夠維持服務(wù)質(zhì)量在一定水平上的表征性指標(biāo)，考察內(nèi)容有無線、QoS流掉線率等；移動性KPI是用于評估基于正交頻分復(fù)用技術(shù)全新空口設(shè)計(jì)的移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)同頻切換成功率，其中的同頻切換包含站間和站內(nèi)切換這兩種場景；資源利用、服務(wù)完整性方面KPI包括上、下行業(yè)務(wù)平均吞吐量和PRB平均利用率，以及每PRB平均吞吐量方面指標(biāo)。對于各類KPI的提取和分析，需要使用相關(guān)信息網(wǎng)管工具軟件生成運(yùn)維日志，通常有過程日志、操作日志、告警日志、異常日志、黑匣子日志等，結(jié)合問題和告警進(jìn)行分析[5]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

移動通信網(wǎng)安全保障措施總體上可分為核心網(wǎng)、支撐網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸三方面的安全防護(hù)。核心網(wǎng)防護(hù)采取的措施是：劃分多個(gè)安全域，并且進(jìn)行各安全域的防火墻策略或采用VLAN與互聯(lián)網(wǎng)隔離；需要有專用于核心網(wǎng)設(shè)備維護(hù)的防毒軟件和終端維測軟件；禁止越權(quán)訪問核心網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)連接邊界設(shè)置安全訪問策略。重點(diǎn)防范信息泄密、非法訪問、木馬病毒、破壞系統(tǒng)可用性、破壞數(shù)據(jù)完整性等方面，支撐網(wǎng)系統(tǒng)層次化的區(qū)域劃分和分等級防護(hù)策略是有效的安全防護(hù)辦法。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩ㄟ^認(rèn)證機(jī)制、加密機(jī)制和訪問控制策略進(jìn)行防護(hù)。

為了保證龐大的移動互聯(lián)網(wǎng)用戶的信息安全，移動通信網(wǎng)絡(luò)信息安全維護(hù)用到的一些技術(shù)有：流量清洗技術(shù)、深度包檢測技術(shù)、惡意軟件監(jiān)控技術(shù)、OTT業(yè)務(wù)安全維護(hù)、不良信息的治理策略。流量清洗技術(shù)通常是對如DDoS等非法攻擊流量進(jìn)行檢測、緩解和監(jiān)控管理，檢測識別出惡意流量并采取剝離凈化措施；深度包檢測技術(shù)通過應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)、基于特征字和行為模式識別技術(shù)檢測和控制流量；對各種植入危險(xiǎn)代碼惡意網(wǎng)站，通過DNS解析攔截、流控系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行屏蔽和封堵等方式阻斷傳播；OTT業(yè)務(wù)安全維護(hù)技術(shù)解決的是移動互聯(lián)網(wǎng)用戶的通信信息安全問題，如身份偽造、垃圾信息、網(wǎng)絡(luò)病毒；不良信息的治理策略優(yōu)先從接入資源管控，規(guī)范接入內(nèi)容和渠道，加強(qiáng)備案管理、實(shí)名信息登記、IP備案等預(yù)防策略。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，移動互聯(lián)網(wǎng)正在快速建設(shè)中，移動通信技術(shù)朝著低功耗低時(shí)延高可靠方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)構(gòu)想以及物聯(lián)網(wǎng)方面的垂直行業(yè)應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)仍然需要不斷地突破，移動互聯(lián)網(wǎng)信息化的維護(hù)工作需要進(jìn)一步優(yōu)化，在滿足當(dāng)下人們不斷追求移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在各行各業(yè)的多樣性業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，保證移動互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。