5G到來之前還面臨著哪些安全問題？

隨著5G商用腳步來臨，背后更大的一張網(wǎng)需要值得注意，那就是：安全。

在上周舉行的“第四屆互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)袖峰會（CSS2018）”上，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會理事長鄔賀銓在談及安全話題時提到：5G在終端接入身份認證、5G終端安全、網(wǎng)絡(luò)切片以及物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等各方面的安全問題都跟之前的3G／4G需求不同，因而面對的挑戰(zhàn)也將更加復雜。因此，在5G到來之前就要未雨綢繆提前把5G的安全問題布局好。

一，接入和認證

在接入的身份認證方面，當移動用戶首次附著網(wǎng)絡(luò)時，3G／4G終端的長期身份標識（IMSI）會直接以明文的形式在信道中傳輸，用戶身份被公開。但是5G在USIM卡增加運營商設(shè)定的公鑰，以該公鑰直接將用戶的SUPI（即IMSI）加密為SUCI，網(wǎng)絡(luò)用私鑰來解密，從而保護用戶身份不被竊聽攻擊。

據(jù)悉，3GPP在TR33．899中給出了推薦的SUCI加密方案。移動管理實體在獲取IMSI后，會向USIM分配臨時身份信息GUTI／TMSI，用于后續(xù)通信。

在認證協(xié)議方面，5G面對的設(shè)備種類不再單一，也難以為不同的設(shè)備頒發(fā)一直的身份憑證，垂直行業(yè)會有一些專用的認證機制。因此，5G還需要實現(xiàn)從以USIM卡未出的單一身份管理方式到靈活多樣的身份管理方式的過渡，以及對所涉及的身份憑證的產(chǎn)生、發(fā)放、撤銷等整個生命周期內(nèi)的管理。

那么，5G就會使用EAP－AKA以實現(xiàn)統(tǒng)一框架下的雙向認證，支持非3GPP的接入，使用5G－AKA增強歸屬網(wǎng)絡(luò)控制。除了原有認證之外，還可以借助第三方的二次認證提供認證服務(wù)。

同時，對海量IOT連接需要使用群組認證，對車聯(lián)網(wǎng)要有V2V快速認證。密鑰分發(fā)流程下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣的各個認證節(jié)點，有效防止了對網(wǎng)絡(luò)中間部署的集中的認證中心的信令沖擊。

另外，由于5G接入網(wǎng)絡(luò)包括LTE接入網(wǎng)絡(luò)，攻擊者有可能誘導用戶至LTE接入方式，從而導致針對隱私性泄露的降維攻擊，5G隱私保護也需要考慮此類安全威脅。

二，5G終端的安全要求

據(jù)鄔賀銓介紹：5G終端安全通用要求包括用戶于信令數(shù)據(jù)的機密性保護、簽約憑證的安全存儲與處理、用戶隱私保護等等。

而5G終端特殊安全要求包括：對uRLLC的終端需要支持高安全、高可靠的安全機制；對于mMTC終端，需要支持輕量級的安全算法和協(xié)議；對于一些特殊行業(yè)，需要專用的安全芯片，定制操作系統(tǒng)和特定的應(yīng)用商店。

同時，在基于網(wǎng)絡(luò)和UE輔助方面，UE終端設(shè)備負責收集信息，將相鄰基站的CI、信號強度等信息通過測量報告上報給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓撲、配置信息等相關(guān)數(shù)據(jù)，對所有數(shù)據(jù)進行綜合分析，確認在某個區(qū)域中是否存在偽基站，同時，通過GPS和三角測量等定位技術(shù)，鎖定偽基站位置，從而徹底打擊偽基站。

三，網(wǎng)絡(luò)切片和編排

不同切片的隔離是切片網(wǎng)絡(luò)的基本要求，每個切片需預配一個切片ID，終端（UE）在附著網(wǎng)絡(luò)時需要提供切片ID，歸屬服務(wù)器（HSS）根據(jù)終端請求。需要從切片安全服務(wù)器（SSS）中采取與該切片ID對應(yīng)的安全措施和算法，并為UE創(chuàng)建與切片ID綁定的認證矢量。

因此，在支持網(wǎng)絡(luò)切片的運營支撐系統(tǒng)房間，需要進行安全態(tài)勢管理與監(jiān)測預警。利用各類安全探針，采用標準化的安全設(shè)備統(tǒng)一管控接口對安全事件進行上報，以深度學習手段嗅探和檢測攻擊。

同時，根據(jù)安全威脅能智能化聲稱相關(guān)的安全策略調(diào)整，并將這些策略調(diào)整下發(fā)到各個安全設(shè)備中，從而構(gòu)建起一個安全的防護體系。

另外，在編排器方面，編排決定了網(wǎng)絡(luò)／特定服務(wù)的拓撲結(jié)構(gòu)，還將決定在何處部署安全機制和安全策略；管理和編排過程的最基本的安全需求是保證各服務(wù)之間共享資源的關(guān)聯(lián)性和一致性；5G系統(tǒng)需要再編排過程中提供足夠的安全保證。

四，網(wǎng)絡(luò)的開放性

由于5G將提供移動性、會話、QoS和計費等功能的接口，方便第三方應(yīng)用獨立完成網(wǎng)絡(luò)基本功能。還將開放ANO（管理和編排），讓第三方服務(wù)提供者可獨立實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署、更新和擴容。

但是，相比現(xiàn)有的相對封閉的移動通信系統(tǒng)來說，5G網(wǎng)絡(luò)如果在開放授權(quán)過程中出現(xiàn)信任問題，則惡意第三方將通過獲得的網(wǎng)絡(luò)操控能力對網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，APT攻擊、DDOS、Worm惡意軟件攻擊等規(guī)模更大且更頻繁。

因此，隨著用戶（設(shè)備）種類增多、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的引入，用戶、移動網(wǎng)絡(luò)運營商及基礎(chǔ)設(shè)施提供商之間的信任問題也比以前的網(wǎng)絡(luò)更加復雜。

同時，在網(wǎng)絡(luò)對外服務(wù)接口方面也需要認證授權(quán)，對沖突策略進行檢測，相關(guān)權(quán)限控制和安全審計。

五，信令及SBA

在密鑰管理方面，5G因應(yīng)用場景豐富導致密鑰種類呈現(xiàn)多樣化的特點：用于控制平面的機密性／完整性保護密鑰；用戶用戶平面的機密性／完整性保護密鑰（在這4G系統(tǒng)里是沒有的，按需提供空口和／或UE到核心網(wǎng)之間的用戶面加密和完整性保護）；用戶保護無線通信端信令和消息傳輸?shù)拿荑€（提供空口和NAS層信令的加密和完整性保護）；用戶支持非3GPP接入密鑰；用于保證網(wǎng)絡(luò)切片通信安全的密鑰；用于支持與LTE系統(tǒng)后向兼容的密鑰等等。新的密鑰支持層次化的密鑰派生機制、認證機制的變化、切片引入、用戶面完整性等。

在基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系（SBA）方面，網(wǎng)絡(luò)功能在4G是網(wǎng)元的組合，而在5G是通過API交互的業(yè)務(wù)功能的組合，業(yè)務(wù)被定義為自包含、可再用和獨立管理。

業(yè)務(wù)的解耦便于快速部署和維護網(wǎng)絡(luò)，模塊化為網(wǎng)絡(luò)切片提供靈活性；使用HTTP的API接口更易調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

其實，SBA有兩個網(wǎng)元是直接服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)安全的：AUSF（認證服務(wù)功能）處理接入的認證服務(wù)請求；SEPP（安全邊緣保護代理）對運營商網(wǎng)間交互的所有服務(wù)層信息提供應(yīng)用層安全保護。

六，5G下的MEC本身安全特別重要

為適應(yīng)視頻業(yè)務(wù)、VR／AR與車聯(lián)網(wǎng)等對時延要求，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬，需將存儲和內(nèi)容分發(fā)下沉到接入網(wǎng)。

據(jù)了解，MEC服務(wù)器可以部署在網(wǎng)絡(luò)匯聚結(jié)點之后，也可以部署在基站內(nèi)，流量將能夠以更短的路由次數(shù)完成客戶端與服務(wù)器之間的傳遞，從而緩解欺詐、中間人攻擊等威脅。

同時，MEC通過對數(shù)據(jù)包的深度包解析（DPI）來識別業(yè)務(wù)和用戶，并進行差異化的無線資源分配和數(shù)據(jù)包的時延保證。因此，MEC本身的安全特別重要。

另外，值得注意的是SDN與NFV依賴物理邊界防護的安全機制在虛擬化下難以應(yīng)用。需要考慮在5G環(huán)境下SDN控制網(wǎng)元與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點間的安全隔離和管理，以及SDN流表的安全部署和正確執(zhí)行。

七，5G在車聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)上的安全挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)要求空口時延低至1ms，而傳統(tǒng)的認證和加密流程等協(xié)議，未考慮超高可靠低時延的通信場景?！盀榇艘喕蛢?yōu)化原有安全上下文（包括密鑰和數(shù)據(jù)承載信息）管理流程，支持MEC和隱私數(shù)據(jù)的保護。直接的V2V需要快速相互認證?！编w賀銓說。

通常物聯(lián)網(wǎng)終端資源受限、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復雜、海量連接、容易受到攻擊，需重視安全問題：如果每個設(shè)備的每條消息都需要單獨認證，若終端信令請求超過網(wǎng)絡(luò)處理能力，則會觸發(fā)信令風暴，5G對mMTC需要有群組認證機制；需要采用輕量化的安全機制，保證mMTC在安全方面不要增加過多的能量消耗；需要抗DDOS攻擊機制，贏多NO－IoT終端被攻擊者劫持和利用。