5G通信时代计算机网络信息安全问题分析

郑文娟

（山西工程科技职业大学 山西 晋中 030619）

0 引言

现代科学技术带动了人类社会的发展，而信息技术和通信技术的更新换代也在很大程度上促进了全球信息沟通效率提升，推动各个行业和领域的发展。目前通信技术从第一代（1G）到今天的第五代（5G），不单凝聚了人类的智慧，也代表了当今时代的科学技术发展程度。5G不单单属于通信技术的类别，更依托于技术手段将自身转变为推动世界变革与发展的重要力量。5G融合了通信、人工智能、大数据、物联网以及无人驾驶等技术，给现代人提供便利的同时也对通信安全提出了更高的要求，对很多传统行业造成了影响。在5G时代下，我们应当保持着更为开放与包容的心态来衡量其利弊。

1 5G通信网络的概念及优势

由于全球新一轮科学技术革命与产业变革不断推进，5G属于全新的信息通信技术，是最终实现万物互联的重要基础和保障，也是推动社会经济数字化建设的关键性力量。5G通信能够带来更高的数据传输速度，有效降低网络延迟，提升网络覆盖范围，进一步优化服务质量。和4G技术比起来，5G拥有更高的创新性，从本质上来说4G尚未转变传统网络和通信设备为核心的局面，4G是针对3G技术的拓展与演化，借助于LTE/LTE-A等技术的运用，促进了网络带宽的提升，在3G网络速率的基础上有所提高，同时让过去的蜂窝数据网络能够更好地适配IP综合业务网络。而5G网络属于以功能为核心的网络体系，借助于软件定义网格（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）和云计算等相关技术的支撑，在实践应用过程中更加倾向于软定义、可编程以及高自由度扩展的突出优势[1]。总之，5G网络表现出如下几点突出特征：首先是海量且丰富的内容，蜂窝网络数据速率的增长一般是每年2倍左右，而在5G网络应用之后这一数值必然会继续提高。其次是海量物联网，5G技术能够把传感器、各类设备以及对象等进行紧密连接。再次是大规模控制，5G技术能够应用于触觉互联网的搭建中来，人们能够在虚拟环境中沟通互动，将现实世界进行建模模拟[2]。最后是海量弹性，5G网络更加灵活且自适应性更强，DNS/NFV/云/网络切片等都可以有效提升网络的可拓展性。

近年来5G基站建设步伐日益推进，5G网络必然能够为更多机器通信、物联网和信息物理系统设备带来更加高效、便捷的宽带支持。这一优势代表了5G不单是在4G的基础上进行较为单一的增量提升，而是对各种现代技术进行充分整合，能够有效满足更多用户流量需求、新兴业务以及物联网设备的实际需求。5G在很大程度上改变了现代人的生活，把生活和工作的各方面都与通信网络结合起来，对安全性方面提出了更高的要求。第一代网络频频发生非法拦截、克隆以及伪装等问题，第二代网络常常遭受普通攻击、垃圾邮件以及虚假信息的侵害，而从第三代网络开始信息安全问题受到了更多的关注和重视，基于IP通信让安全漏洞逐步转移到移动网络上来。第四代网络通信逐渐发展，移动终端数量日益提高，各种新服务与新设备可能受到很大程度的安全威胁，而在今天这样的5G时代下，基于物联网的设备融合以及各种新兴服务的出现，必然会带来更大的安全挑战。

2 5G通信网络控制技术分析

2.1 大规模MIMO控制技术

大规模MIMO技术属于5G技术中的重要组成部分，也可称之为大规模天线技术[3]。过去的TDD网络天线最大仅仅为8天线，但基于大规模MIMO技术的支持能够让天线数量增加到256个。基于信号覆盖的层面来说，过去的MIMO技术下，信号覆盖仅仅能够支持水平移动而不能够垂直移动，因此信号发射属于平面发射。但在大规模MIMO技术的支持下，信号覆盖可以有效实现水平和垂直的全面移动覆盖，信号借助于电磁波束状进行发射，在很大程度上提升了信号的覆盖范围。基于网络应用的角度而言，大规模MIMO技术可以提供移动网络信息实时传输功能，还可以进一步促进通信速率增加，有效扩宽了通信系统的容量。所以大规模MIMO技术的普及运用可以有效符合现阶段5G网络发展的实际需要。

2.2 同时同频全双工技术

和过去的FDD/TDD双工技术比起来，全双工技术真正摆脱了上述技术对频谱资源利用的束缚，频谱资源开发利用效率得以进一步提升[4]。另外同频全双工技术可以依靠相同的信号频谱来实现两个收发系统之间的信息实时传输，促进空口频谱运行效率不断提升，也有效减少了收发系统的延时。然而全双工技术对干扰消除技术提出了更高的要求，必须拥有更高的干扰消除性能，特别是针对多天线和组网状态下尤其需要重视。

2.3 D2D 技术

对于5G技术来说，过去那种蜂窝通信系统组网模式是以基站为核心向四周发出覆盖信号，但因为基站自身不能移动，组网方式灵活性不足，5G网络不单单要确保用户端和终端之间的稳定连接，还需要为其他无线多媒体业务提供支持，过去那种组网方式不能有效满足海量用户的业务需求。借助于D2D技术可以有效处理好上述问题，D2D技术能够摆脱现实基站的束缚，通过设置虚拟基站的方式有效拓宽了网络连接与接入渠道，用户端和终端的通信距离进一步降低，促进通信效率提升。另外D2D技术的运用还可以促进频谱资源开发利用效率不断提升，有效减少延时，优化通信网络，为更多用户带来更加安全稳定的通信服务。

3 5G通信网络中计算机网络信息安全问题

3.1 通信安全问题

5G网络具有大连接、响应快、高传输等优势，能够为计算机用户带来最佳的体验感，然而网络信息安全风险十分严峻，不断出现了各种新的安全隐患[5]。其中，通信安全备受关注。采用D2D、边缘云通信模式后，5G网络将4G网络框架进行了改变，各用户之间能够实现端与端之间通信，但也限制了以基站为中心的网络信息安全监测效能，通信安全问题不断涌现。5G时代中，大宽带、大规模信息传递对信息安全防护方式的要求较为严格，所以用户身份识别、加密技术、流量监测等一般安全防护方式的效果并不明显。另外，海量终端连接若出现了信息传输错误情况，便会引起全网攻击，网络信息安全风险难以预测。

3.2 数据安全问题

同4G时代一样，5G网络仍然面临着网络数据信息被非法盗取、恶意篡改、不法窃听、违规拦截等各种安全问题[6]。为了能够高效传输数据，5G往往采取切片技术，为每一个传输业务设定一个专用虚拟网络，且峰值传输率高达10 Gb/s，相比于4G高出十倍之多。然而，5G获得高速率传输的过程中，若病毒、木马等风阀程序访问了虚拟网络切片，那么计算机用户数据极易被丢失、泄露，遭受惨重的损失。病毒恶意代码执行流程如图1所示。另外，在多终端连接、高速率传输的5G网络背景下，如盗取了计算机用户个人相关信息，难以跟踪找回被盗取的数据。所以，网络数据安全问题十分严峻，必须积极预防。

图1 病毒恶意代码执行的流程

3.3 隐私安全问题

对于5G时代计算机用户而言，隐私安全备受关注。5G中计算机用户同其他用户之间的网络沟通十分频繁，个人隐私面临着严峻的挑战。5G可高速率传输数据，高频波段波长短、流量高是主要原因，然而波长短会造成传输覆盖半径短、信号覆盖不全等问题的出现。为了能够有效预防这些问题，要求运营商构建大量的宏基站、微型基站，以此来确保高速率传播信息。由于基站的构建精准定位用户，极易出现泄露用户隐私信息的情况，诱发用户隐私安全问题。如运营商定位数据被盗取，那么计算机用户隐私安全风险较大，所以应注重网络安全的监管，精准预测风险，并制定有效措施进行应对。

3.4 终端安全问题

5G通信时代下，为了能够高速率传输信息或超短延时传输信息，需借助边缘计算技术进行广覆盖、多终端、大容量传输数据，在这一过程中极易出现网络终端安全的问题。4G时代中，网络服务器主要集中设置在互联网中心，计算机用户终端同服务站的距离相差甚远，所以信息传输慢、延时长。5G网络中，服务器同计算机用户终端的距离较短，服务器可高效率不处理终端信息，且信息反馈时间较短，用户能够迅速接收到数据信息。为了能够安全、稳定运输数据，应对中心服务器的安全予以强化，想方设法保护计算机边缘设备不被破坏，有效预防恶意攻击引起的终端安全问题。

4 5G通信网络中计算机网络信息安全防控措施

4.1 完善5G安全通信技术体系的构建

预防5G通信时代出现网络信息安全问题的过程中，完善5G通信安全相关基础技术是核心。目前，我国5G通信技术尚处于起步时期，同4G通信、无线wifi、有线互联网的融合还需要一段时间，所以需设置统一网络安全认证标准，保障在各种网络环境体系中，各终端设备接入网络的安全性，且注重保护用户隐私。因接入设备较为多样，单一标准难以满足各种设备的真实需求，对此最好采取双向认证的模式。例如，借助边缘计算技术，分批边缘计算与处理不同保密等级的数据，始终保障信息只会在采集端、用户终端、边缘处理设备之间进行传输，有效预防信息被不法篡改或泄露。同时，采取群组认证方式，把网络密钥分发给每一个网络节点，有效避免网络中心被攻击，预防出现用户信息被泄露的情况。另外，可综合使用防火墙、防病毒软件、网页过滤、木马查杀、身份认证等方法，有效保护用户个人信息。

4.2 优化5G安全数据防护系统的升级

建立更加全面系统的5G网络安全防护体系，不断更新完善数据防护机制，是确保网络信息安全的重要手段。对于5G网络信息传输而言，应当将着力点放在数据信息的完整性和保密性上。随着5G技术的飞速发展，为确保万物互联目标最终实现，海量的数据会相互传输交互，由此也增加了安全隐患。5G网络中随时都存在海量数据信息传输，也可能存在一定的安全漏洞，因此必须尽快对安全防护体系予以更新和完善。在实际工作中能够选择数据加密算法，对用户安全协议进行更新，建立全方位的安全访问控制体系，提供跨平台实时身份验证功能，从而更好地满足各个行业领域业务需求。另外还应当重视开展好计算机密码保护工作，针对计算机设备以及5G虚拟网络实施安全有效的保密管理，借助于多方身份验证同时更新认证安全协议等途径来保障用户隐私数据的安全性。5G网络从某种程度上来说延续了4G网络架构模式，接入网与核心网之间属于独立状态，从而有效维护用户数据的安全。但此时应当注意一个问题，5G网络包含的所有终端设备都能够通过有效的安全认证之后再与管理系统进行连接，如此便能够避免伪装信号入侵，防止因为程序不匹配等因素导致的用户个人隐私的泄露或丢失，所以对5G网络包含的所有设备予以统一认证才可以有效促进数据传输效率提升。

4.3 重视无线传输安全监管

对于5G时代下网络信息安全问题，加强网络安全监管是主要保障。目前，我国已经迈入了5G商用时代，新技术必然会面对各种新挑战，尤其是网络监管部门，肩上的责任更加重大。5G商用是否能够顺利地开展，是否可有效保障网络信息安全，无线信号传输过程中安全监管是否到位是决定性因素。对此，网络监管部门应高瞻远瞩，结合实际情况制定针对性防御措施，积极应对各种网络信息安全问题。同时，紧跟时代发展，积极主动学习新知识与新技术，第一时间发现与妥善处理安全隐患问题，将各种隐患扼杀于萌芽时期。现代社会中，网络个人信息泄露的事件频繁出现，这充分表明了互联网监督的缺失。针对这一问题，技术层应积极同政治层面沟通与交流。值得注意的是，在将来的通信中，5G必然占据着关键性地位。对此，企业与企业之间、各政府之间、企业与政府之间应加强交流与合作，如此才可有效保障5G网络信息的安全。5G网络实际上是一个信息消费的产物，需构建有序、规范的市场，以此来迎合5G网络的消费需求，因此，要求市场为5G网络安全稳定运行给予强大的保障。市场应积极为用户提供信任度高的5G网络，用户与运营商互相信任、公开透明、良性互动，对信息整个传递过程的安全予以充分保障，提高信息传递的有效性、真实性，避免用户信息被盗取。另外，加大市场监管，完善相关法律法规，开设举报通道，营造公正、公平的5G网络运行环境，并在监管时合理分配网络资源，制定与实施安全认证机制，对5G网络信息安全予以有效保障。

4.4 强化移动终端硬件保护

5G时代背景下，万物互联，各种无线智能设备互相连接，形成了一个全方位、多层次的物联网，可联通与共享大数据。如此强大的物联网体系需要性能强的移动终端予以大力支持，不然便会被各种木马、病毒所攻击，且影响强度与范围较大。对此，可采取针对性防护措施来保护移动终端硬件。例如，强化智能服务器终端处理能力，优化移动终端防护系统，完善终端信息身份认证等。

5 结语

综上所述，5G时代对我们的影响较为深刻，这必然是一个巨大的变革。现阶段5G技术尚未完全成熟，存在各种安全隐患需要我们高度重视。其中，网络信息安全问题是无法避免的，而5G时代的到来会导致这一问题更加复杂，防御难度加大。所以，我们应尽快完善适用于5G技术的网络安全管理机制，针对可能出现的问题做好各种应急准备，进一步强化5G网络信息安全防护能力，确保人们在享受5G网络便捷性的同时可有效保障网络信息安全。