5G終端將面臨更多安全問題

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(huì)（CSS2018）”上，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)理事長鄔賀銓在談及安全話題時(shí)提到：5G在終端接入身份認(rèn)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(duì)的挑戰(zhàn)也將更加復(fù)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(rèn)證

在接入的身份認(rèn)證方面，當(dāng)移動(dòng)用戶首次附著網(wǎng)絡(luò)時(shí)，3G／4G終端的長期身份標(biāo)識(shí)（IMSI）會(huì)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(yùn)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(hù)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(dòng)管理實(shí)體在獲取IMSI后，會(huì)向USIM分配臨時(shí)身份信息GUTI／TMSI，用于后續(xù)通信。

在認(rèn)證協(xié)議方面，5G面對(duì)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(huì)有一些專用的認(rèn)證機(jī)制。因此，5G還需要實(shí)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(duì)所涉及的身份憑證的產(chǎn)生、發(fā)放、撤銷等整個(gè)生命周期內(nèi)的管理。

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

同時(shí)，對(duì)海量IOT連接需要使用群組認(rèn)證，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)要有V2V快速認(rèn)證。密鑰分發(fā)流程下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)邊緣的各個(gè)認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，有效防止了對(duì)網(wǎng)絡(luò)中間部署的集中的認(rèn)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(dǎo)用戶至LTE接入方式，從而導(dǎo)致針對(duì)隱私性泄露的降維攻擊，5G隱私保護(hù)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(jī)密性保護(hù)、簽約憑證的安全存儲(chǔ)與處理、用戶隱私保護(hù)等等。

而5G終端特殊安全要求包括：對(duì)uRLLC的終端需要支持高安全、高可靠的安全機(jī)制；對(duì)于mMTC終端，需要支持輕量級(jí)的安全算法和協(xié)議；對(duì)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(shí)，在基于網(wǎng)絡(luò)和UE輔助方面，UE終端設(shè)備負(fù)責(zé)收集信息，將相鄰基站的CI、信號(hào)強(qiáng)度等信息通過測(cè)量報(bào)告上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑴渲眯畔⒌认嚓P(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確認(rèn)在某個(gè)區(qū)域中是否存在偽基站，同時(shí)，通過GPS和三角測(cè)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(gè)切片需預(yù)配一個(gè)切片ID，終端（UE）在附著網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要提供切片ID，歸屬服務(wù)器（HSS）根據(jù)終端請(qǐng)求。需要從切片安全服務(wù)器（SSS）中采取與該切片ID對(duì)應(yīng)的安全措施和算法，并為UE創(chuàng)建與切片ID綁定的認(rèn)證矢量。

因此，在支持網(wǎng)絡(luò)切片的運(yùn)營支撐系統(tǒng)房間，需要進(jìn)行安全態(tài)勢(shì)管理與監(jiān)測(cè)預(yù)警。利用各類安全探針，采用標(biāo)準(zhǔn)化的安全設(shè)備統(tǒng)一管控接口對(duì)安全事件進(jìn)行上報(bào)，以深度學(xué)習(xí)手段嗅探和檢測(cè)攻擊。

同時(shí)，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(gè)安全設(shè)備中，從而構(gòu)建起一個(gè)安全的防護(hù)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還將決定在何處部署安全機(jī)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(dòng)性、會(huì)話、QoS和計(jì)費(fèi)等功能的接口，方便第三方應(yīng)用獨(dú)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(dú)立實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署、更新和擴(kuò)容。

但是，相比現(xiàn)有的相對(duì)封閉的移動(dòng)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(duì)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(fù)雜。

同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)對(duì)外服務(wù)接口方面也需要認(rèn)證授權(quán)，對(duì)沖突策略進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)權(quán)限控制和安全審計(jì)。

五，信令及SBA

在密鑰管理方面，5G因應(yīng)用場(chǎng)景豐富導(dǎo)致密鑰種類呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)：用于控制平面的機(jī)密性／完整性保護(hù)密鑰；用戶用戶平面的機(jī)密性／完整性保護(hù)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(hù)）；用戶保護(hù)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(hù)）；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(jī)制、認(rèn)證機(jī)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(dú)立管理。

業(yè)務(wù)的解耦便于快速部署和維護(hù)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(shí)，SBA有兩個(gè)網(wǎng)元是直接服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)安全的：AUSF（認(rèn)證服務(wù)功能）處理接入的認(rèn)證服務(wù)請(qǐng)求；SEPP（安全邊緣保護(hù)代理）對(duì)運(yùn)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(hù)。

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(duì)時(shí)延要求，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬，需將存儲(chǔ)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(diǎn)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(shí)，MEC通過對(duì)數(shù)據(jù)包的深度包解析（DPI）來識(shí)別業(yè)務(wù)和用戶，并進(jìn)行差異化的無線資源分配和數(shù)據(jù)包的時(shí)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(hù)的安全機(jī)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(diǎn)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(shí)延低至1ms，而傳統(tǒng)的認(rèn)證和加密流程等協(xié)議，未考慮超高可靠低時(shí)延的通信場(chǎng)景。“為此要簡化和優(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(hù)。直接的V2V需要快速相互認(rèn)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(fù)雜、海量連接、容易受到攻擊，需重視安全問題：如果每個(gè)設(shè)備的每條消息都需要單獨(dú)認(rèn)證，若終端信令請(qǐng)求超過網(wǎng)絡(luò)處理能力，則會(huì)觸發(fā)信令風(fēng)暴，5G對(duì)mMTC需要有群組認(rèn)證機(jī)制；需要采用輕量化的安全機(jī)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(jī)制，贏多NO－IoT終端被攻擊者劫持和利用。