浅析5G时代网络信息安全问题与展望

董广民

摘  要：随着科学技术的不断发展和进步，4G技术已走向成熟，近年来5G技术成了全球关注的重点。相对于4G技术，5G将为人们带来更快的速度体验和更优质的连接服务。在此背景下，该文介绍了5G网络的概念和特点，以及5G时代网络的关键性技术，随后对5G网络可能存在的安全问题做出了预测，并结合实际情况提出了相应合理的解决措施。

关键词：5G时代;网络信息安全;移动通信技术

中图分类号：TP393                    文献标志码：A

1 5G网络的概念及特点

1.1 5G网络的概念

从1999年至今的20年里，我国移动通信技术经历了2G时代、3G时代和4G时代，近期5G网络已被提上日程，在不久的将来其将推动移动通信技术走入一个新的高潮。从概念上来说，“第五代移动通信系统”的简称即为5G网络，它是在4G网络的基础上经过改良优化发展而成的。从组成结构上分析，5G网络主要由网络部署场景、接入网络和核心网络组成，它较4G网络具有更加稳定快速的网络互联环境，而且具有更快的传输速率和更高效的资源利用效率。

1.2 5G网络的特点

当前行业内部对5G网络的应用场景进行了一定的描述和预测，相对过去的3G网络和当下的4G网络，5G网络具有以下特点：第一，5G网络环境下信息传输的速率得到了极大地改善，当前LTE峰值速率可达到100 MB/s，如果处于5G网络环境中，这种传播速递可以提升10～100倍，LET峰值速度可以达到10 GB/s，在该网速下移动用户势必会获得更好的使用感受。第二，5G网络具有较低的时延。据预测，5G网络下端到端的时延可能相对于4G网络有大幅度地缩短，甚至可能达到4G网络的1/10，业务的时延将小于5 ms，通信环境将更加高速。第三，频谱效率获得显著提升。移动通信领域的核心资源毫无疑问是频谱资源，5G网络的频谱效率将更高，能够更好地满足使用者对业务流量的需求。第四，5G网络功耗更低。针对4G网络连接速度快，但是功耗大的问题，5G网络进行了一定的改良，在保证高速连接的同时，更加注重了对电量消耗的控制。

2 5G时代网络的关键技术分析

2.1 毫米通信技术

现阶段，移动通信网络使用的频段是一种极为稀缺的资源，一般情况下，无线网络通信系统的频率普遍小于6 GHz。通过多年的研究实验发现，3 GHz～60 GHz波段具有丰富的未经开发利用的频段资源，因此5G网络将在这部分波频上展开研究，并极有可能实现LTE层与UDE层的叠加和覆盖。近年来，越来越多的基站建立起来，天线规模呈现逐年增长趋势，为了在有限的资源空间内，实现更具科学性的天线部署，就需要保证移动无线通信的波长不能过长，因此5G網络需要加强毫米通信技术的研究发展，并切实实现技术应用。

2.2 大规模多天线技术

大规模多天线技术指的是一种多入多出的通信技术，是指基站配备的天线数目要远大于终端数目，使移动终端采用单天线接收信息。总结起来就是，大规模多天线技术具有以下优势：第一，随着天线数量的增长，用户间相互干扰的现象得到有效降低。第二，通过增加天线，能够更好地使能量聚集在相对较小的范围内，提升能量的空间分辨率，进而提升整个系统的容量。第三，多天线能够更好地提升用户信道的信噪比，不断优化系统体系。

2.3 D2D通信技术

D2D通信技术指的就是设备与设备之间的通信技术，不同的设备之间能够直接自由地进行通信而不需要其他中间介质。在传统的通信过程中，不同的设备之间无法进行直接互通，而是需要一个中间基站，设备A将信号传递给基站核心网络，再由基站核心网络传递给设备B，随着用户的不断增加以及用户传递需求的不断提升，作为中间介质的基站承受的压力越来越大。此时，使用D2D技术可以有效降低端点至端点的运输时延，有效提高网络系统的整体性能。但当前，D2D技术中仍有部分技术问题需要解决：第一，设备与设备之间的通信对隐私情况提出了更高的要求。第二，2个用户之间进行D2D通信，对周围的其他用户会造成一定程度的干扰。第三，如何才能协调好D2D与蜂窝通信之间的分配取舍，使资源达到最优利用状态，对该技术的发展有重要意义。

3 5G网络可能存在的安全问题及防护

3.1 可能引发5G网络安全问题的因素

3.1.1 接入设备双重身份安全问题

在5G网络应用场景中，接入的移动设备能够临时升级为小型基站，这样能够有效地扩大网络的覆盖面积。但是换个角度来讲，这种设备角色的切换使该移动设备具有更高权限的安全级别，其他接入的设备则需要通过此移动设备进行信息传递，因此可能会导致移动设备中储存的信息发生泄漏或者发生其他安全管理问题，因此5G网络中对于此类设备的安全管理问题需要进行进一步的分析研究。

3.1.2 超高密度用户接入的安全问题

5G网络应用中提供与超高密度量的用户进行访问连接的功能。与此同时服务器也会收到大量的用户安全认证检验，这无疑会提高对大体量用户加密服务器性能和加密方法以及新的感知网络DoS/DDoS攻击的安全需求。

3.1.3 软件定义网络的安全问题

软件定义网络的使用改变了传统网络中的拓扑结构，使网络资源变得更加可控和优化。面对软件定义网络的动态性和优化性，很多针对传统网络进行设计的安全策略都失去了实用性，在5G网络环境下，如何在确保中继节点的安全同时保证数据的可操作性以及可追溯性，都是需要我们认真考虑的问题。

3.1.4 信道租用的安全问题

5G网络对3 GB以下的信道频率提供了信道租用机制。在一定程度上提升了信道的综合利用效率，并达到了降低能耗的目的。在此环境下，用户如何能够感知到信道的空闲程度，并完成相应的租用认证是一个值得深思的问题。

3.2 5G网络安全发展的建议及展望

3.2.1 建立5G安全构架

5G网络环境下，安全问题是一个不可回避的重点问题，相对于4G网络来说，5G网络的开放程度更高，因此也更容易受到网络非法攻击，针对这一情况我们应该在5G网络设计之初就对安全构架的构建问题进行充分的考虑。

3.2.2 建立高效的加密算法

5G网络中存在的低时延性、高密度传输性都更易引发网络安全漏洞，因此为了解决此类安全问题需要建立更加高效的加密算法和协议。根据具体情况进行分析，流密码体制更适用于5G网络的加密处理中，对于5G网络环境下开发轻量级加密算法有重要意义。

3.2.3 建立多安全域融合的安全访问控制机制

在5G网络环境下，用户的连接通信过程可能会涉及几种不同的网络领域，同时也会涉及不同的通信安全域。为了更好地解决这一安全问题，可以建立跨平台的身份认证，使不同的通信网络之间可以自由联通。

3.2.4 设置信道租用安全管理机制

在网络通信中，信道租用已经得到了广泛应用，在5G网络环境下，用户除了能够自由租用云系统进行计算和储存资源之外，还能够根据自身需要对无线信道进行租用，这种行为则关系到用户的数据安全和隐私安全，因此为了保证信道租用的安全性，可以考虑设置信道租用安全管理机制，对其进行约束和控制。

4 结语

面对即将到来的5G时代，我们坚信其必定会有更好的发展前景。与此同时，人们也应该针对其可能带来的安全问题提前做好充足的准备，保证5G网络为我们提供一个安全、开放、灵活的网络环境。

参考文献

[1]董江波，刘玮，任冶冰，等.5G网络技术特点分析及无线网络规划思考[J].电信工程技术与标准化，2017（1）：38-41.

[2]冯娜.关于5G网络架构设计的几个重要问题思考[J].中国通信（中旬刊），2016（19）：36.