從2G到4G，移動網絡已成為日常生活不可或缺的符號，而5G的到來更將滲透到未來社會的各個領域，它提供了更快的速度，更可靠的連接，成功推動了萬物互聯的時代。與此同時，5G移動通信技術也將面臨新業務、新架構、新技術帶來的安全挑戰和機遇，以及更高的用戶隱私保護需求。

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僅就質量而言，5G領先于4G，風險也遠大于4G

從用戶的角度來看，5G本質上不同于任何先前的移動代。從長遠來看，由5G支持的機器類型通信將成為5G的戰略差異和獨特賣點。5G網絡將成為促進數字化、自動化以及M2M和運輸解決方案等連接的關鍵基礎設施。因此，5G網絡安全也面臨重大風險。

為什么5G網絡會帶來更大的安全隱患

根據2019年布魯金斯大學的報告，5G網絡比4G更容易受到攻擊：

• 5G網絡從傳統基于硬件的集中式交換轉變為分布式、軟件定義的數字化路由，從而更易受到攻擊。
• 以前由物理設備執行的高級網絡功能現在已通過軟件進行虛擬化，從而增加了網絡漏洞。
• 即使網絡中的軟件漏洞已被鎖定，但5G網絡仍由軟件管理，這意味著獲得網絡管理軟件控制權的攻擊者也可以控制網絡。
• 5G帶寬的急劇擴張創造了更多的攻擊途徑。
• 未來大量智能設備與物聯網的連接也將導致網絡漏洞激增。

5G三大場景的安全性劃分

首先我們知道5G有三大典型業務場景，分別是增強型移動寬帶(eMBB)、高可靠低時延連接(uRLLC)、海量物聯網(mMTC)。他們對于安全性都有各自不同的需求：

• eMBB的主要特點是提供更高的體驗速率和更大帶寬的接入能力，用于滿足諸如虛擬現實(VR)、大視頻等對帶寬有極高要求的業務，但這也需要更高的安全處理性能，支持外部網絡二次認證以及已知漏洞的修補能力;
• uRLLC能夠提供低時延和高可靠的信息交互能力，端到端的時延在毫秒級別，主要用于車聯網、遠程醫療等應用。網絡安全通常與網絡性能效率是互為矛盾的，增強網絡安全防護機制，必然以犧牲網絡性能、降低網絡效率為代價，因此uRLLC需要低時延的安全算法/協議、邊緣計算的安全架構和隱私、關鍵數據的保護;
• mMTC能夠提供更高連接密度時優化的信令控制能力，支持大規模、低成本、低能耗IoT設備的高效接入和管理，但它需要輕量化的安全，需要群組認證以及能夠抵抗DDos攻擊。

5G的不同安全挑戰

5G對不同場景提供的接入方式和網絡服務方式存在較大差異，支持的業務交付方式也不同，安全需求的差異性非常明顯。特別是物聯網應用場景帶來的大連接認證、高可用性、低時延、低能耗等安全需求，以及5G引入的 SDN/NFV、虛擬化、移動邊緣計算和異構無線網絡融合等新技術帶來的變化和安全風險，對5G移動通信系統的接入、切片安全、數據保護和用戶隱私保護等方面提出了全新的挑戰。

接入安全

5G 時代網絡不僅用于人與人的通信，還用于人與物、物與物的通信，為此，5G 網絡需要支持多樣化的接入終端，多種接入類型和多種接入技術。

• 從終端類型看，分為有卡終端和無卡終端。有卡終端以 SIM/USIM 卡作為用戶身份和密鑰載體，具備一定的計算和存儲能力;無卡終端沒有內置專用載體存儲身份密鑰信息，通常以 IP 地址或者 MAC 作為自己的身份，用數字證書提供安全保障;
• 從接入類型看，5G 網絡需要支持 3GPP 接入、非 3GPP 接入、可信接入和非信任接入;
• 從接入技術看，5G 網絡除了支持 5G 新無線接入技術之外，還要兼容 3G 接入、LTE 接入、WLAN和固定接入等技術。

5G 網絡是融合了多種類型的終端、接入類型和接入技術的異構型網絡，而不同的終端，不同的接入類型和接入技術存在不同的安全需求，使用不同的認證協議和密鑰協商機制，5G 網絡需要研究構建統一的認證框架來融合不同的接入認證機制，滿足具有不同安全能力的終端的安全接入需求。

切片安全

5G 網絡切片是基于無線接入網、承載網與核心網基礎設施，以及網絡虛擬化技術構建的一個面向不同業務特征的邏輯網絡。運營商可以為不同行業應用在共享的網絡基礎設施上通過能力開放、智能調度、安全隔離等技術分別構建彼此隔離的 5G 網絡切片，提供差異化的網絡服務。

同樣，網絡切片技術也對安全提出了更高的要求。例如，切片授權與接入控制;切片間的資源沖突;切片間的安全隔離;切片用戶的隱私保護等。切片技術的好處是可以隔離故障網元，做到網絡業務的隔離。但從另外一個角度來看，切片依賴于網絡資源和業務類型以及流量，要精準地把握，否則將無法組織好跟業務對應的切片。網絡切片需要提供不同切片實例之間的隔離機制，防止本切片內的資源被其他類型網絡切片中網絡節點非法訪問。

邊緣計算安全

多接入邊緣計算(MEC)作為5G網絡新型網絡架構之一，采用分布式網絡架構，把服務能力和應用推進到網絡邊緣，從而構建一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務環境。邊緣計算優勢是就近處理，減少了對敏感數據泄露的風險，不足的之處是，由于邊緣計算不是集中的云計算，防護能力弱，本身易受攻擊，并且在管理方面由原來集中管理內容監管變成分散到各邊緣節點，這又給管理上增加了額外的難度。

典型的MEC承載了部分核心網功能、運營商增值業務以及垂直行業業務等，并與無線接入網絡、核心網、企業網絡、互聯網等多個外部網絡互聯。從總體上看，MEC 是中心計算的延伸，既繼承了中心計算的優勢，也面臨和中心計算相似的威脅;具體來看，由于在物理位置、網絡邊界、客戶主體、業務類型等多方面發生了變化，導致 MEC 在組網架構與運營模式上與傳統電信網存在較大差異，因此在安全性方面也面臨新的挑戰。

隱私保護

5G 網絡需要為不同業務場景提供差異化安全服務，能夠適應多種網絡接入方式及新型網絡架構。這些新場景、新架構和新技術都讓 5G 網絡有了更高的隱私保護需求。另外，5G 網絡針對垂直行業用戶會產生大量的敏感信息，迫切需要在5G開放網絡環境之上，采取措施保證行業用戶的隱私安全。5G網絡將啟用各種新型應用程序，大量敏感數據將通過5G網絡傳輸，在不同使用情況下的隱私保護可能會根據安全要求(例如位置隱私，身份隱私)而有所不同。例如，車聯網可以監控我們的活動路線，智慧城市應用可以收集我們的生活方式信息。在5G場景下，如何實現對隱私數據的分級，提高抵抗大數據攻擊的隱私保護的能力將會成為一個亟待解決的問題。

5G安全標準化組織

目前對5G安全標準進行研究的主要有3GPP SA3、ETSI NFV 和 ITU-T SG17、NGMN 等多個國際標準化組織。

3GPP

2017年12月，3GPP批準了5G NR非獨立(NSA)規范，隨后于2018年6月通過了獨立(SA)規范，完成了5G第一階段(3GPP版本15)的無線電部分。其中，3GPP安全工作組(SA3)負責5G網絡安全構架設計。在 2016 年 2 月召開的第 82 次會議上，3GPP SA3 開始了 5G 安全立項(下一代系統安全)方面的研究工作，該研究項目承接 SA2 的 5G 研究，收集、分析和研究下一代網絡中潛在的安全威脅和需求，同時與 SA2、RAN2 和 RAN3 合作開展下一代網絡的安全架構和接入網安全研究。在 2017 年3月召開的第 86 次會議上，3GPP SA3開始了5G安全標準立項 5G System and Security Architecture-Phase 1 的標準工作，主要側重安全框架、接入安全、用戶數據的機密性和完整性保護、移動性和會話管理安全、用戶身份的隱私保護以及與 EPS(演進的分組系統)的互通等相關的工作，后續3GPP在第二階段開展了切片安全、能力開放安全、256 比特密碼算法等相關標準工作。2018年9月，在3GPP SA3安全研究組第92次會議上，由中國移動主導的5G虛擬化網元安全保障研究項目成功立項。該項目填補了業界在虛擬化網元安全保障及評估標準領域的空白，獲得了包括運營商、設備廠商、研究機構等在內的10家公司共簽支持。

ETSI

ETSI 主要針對 NFV 的安全進行了研究，在 NFV 下專門成立了安全子組對 NFV 安全進行深入研究，主要聚焦 NFV 安全架構、隱私保護、合法監聽、MANO 安全、證書管理、安全管理、安全部署等方面的研究和標準化制定。ONF 和 ITU-T 在 SDN 安全方面也進行了相關的標準化工作。

NGMN

2014年，由20多個國際領先運營商CTO組成的NGMN理事會決定將NGMN的活動重點放在定義5G的端到端要求上。2015年3月，NGMN 發布了5G白皮書，表達了其在 5G 愿景、需求、技術與架構、頻譜、IPR 生態、以及路線圖等方面的觀點，旨在指導未來技術平臺和相關標準的開發，滿足未來的最終用戶需求。2017年，NGMN 成立了正式的 SCT 安全工作組，全面開展 5G 端到端架構、5G 能力開放，以及車聯網等方面的安全技術工作。在《5G 端到端架構框架》白皮書中，NGMN 分別從網絡層、業務使能層、業務應用層、管理與編排、終端設備幾個方面闡述了 5G 安全的技術需求。NGMN還分析了5G采用網絡切片技術后可能面臨的安全威脅和安全缺陷。

總結

4G時代，我們已經見證了不少網絡安全事故，在即將到來的5G時代，新型業務場景不斷涌現，新技術發展帶來的安全挑戰同樣不容忽視。目前5G 網絡安全標準化工作正在全面展開，未來5G的發展也將隨著實際應用的落地而不斷完善。