《5G网络架构和安全性》课件

网络架构和安全性5G欢迎参加5G网络架构和安全性专题讲座随着第五代移动通信技术的快速发展和广泛应用，其创新的网络架构和安全挑战成为业界关注的焦点本次讲座将深入探讨5G网络的基本概念、核心架构组成、先进安全特性、潜在安全挑战以及相应的解决方案，帮助大家全面了解5G网络的技术体系和安全防护体系让我们一起探索这项革命性技术如何重塑通信世界，同时应对其带来的安全挑战目录网络概述网络架构15G25G介绍5G的基本概念、主要特点、应用场景以及与4G的对比，帮助详细剖析5G网络的三层架构接入网、传输网和核心网，并深入大家建立对5G技术的基本认知框架本部分将奠定整个讲座的技讨论网络切片、边缘计算等关键技术这部分将展示5G如何通过术基础创新架构支持多样化的应用需求安全特性安全挑战与解决方案35G45G探讨5G网络内置的安全机制，包括认证方案、隐私保护、安全上分析5G面临的新型安全威胁和挑战，并介绍相应的安全解决方案下文管理等特性，展示5G如何在设计层面增强网络安全能力和最佳实践，帮助大家了解如何保护5G网络安全第一部分网络概述5G应用拓展性能提升技术演进5G不仅提升了移动通信体验，更开辟了工相比4G，5G在数据传输速率、网络容量、业互联网、智慧城市、远程医疗等全新应用5G作为移动通信技术的第五代标准，代表连接密度和延迟性能上均实现了数量级的提领域，推动各行业数字化转型和智能化升级了无线通信领域的重大技术突破，继承了前升，为各类应用场景提供了坚实的技术基础几代技术的优势并实现了质的飞跃什么是？5G高速率低延迟第五代移动通信技术5G网络的理论下载速度可达5G网络的端到端延迟可低至1毫20Gbps，是4G网络的10-100倍，秒，远低于4G的几十毫秒，这大连接5G是继1G、2G、3G和4G之后这意味着下载一部高清电影只对于自动驾驶、远程手术等对的最新一代移动通信技术标准，需几秒钟，为用户提供了前所实时性要求极高的场景至关重由国际电信联盟（ITU）定义并5G可支持每平方公里100万个设未有的网络体验要由3GPP组织开发实现它代表备同时连接，为物联网大规模了无线通信技术的重大飞跃，部署提供了基础这使得智慧正在全球范围内快速部署城市、智能制造等场景中的海量设备互联成为可能2314的主要特点5G20Gbps1ms超高速率超低延迟5G网络的理论峰值下载速率可达20Gbps，5G网络的端到端延迟可降至1毫秒，显著上传速率可达10Gbps，比4G提升了一个低于4G的几十毫秒水平这种接近实时的数量级这种超高速率可支持8K超高清视响应能力使自动驾驶、工业控制、远程医频实时传输、云游戏等高带宽应用场景疗手术等对时延敏感的应用成为可能1M/km²超大连接5G网络可支持每平方公里100万个设备同时连接，连接密度是4G的100倍这种海量连接能力为物联网大规模部署、智慧城市建设提供了网络基础应用场景5G增强型移动宽带（）海量机器类通信（）超可靠低延迟通信（）eMBB mMTCURLLC这是5G最早商用的场景，主要提供超高这一场景主要面向物联网设备的大规模这是5G最具革命性的应用场景，主要服速的移动互联网体验包括4K/8K超高连接需求5G网络可支持每平方公里务于对可靠性和实时性有极高要求的应清视频传输、AR/VR沉浸式体验、云游100万个设备同时连接，为智慧城市、用例如自动驾驶、工业机器人控制、戏等应用在这些场景中，用户可体验智能农业、智能电网等领域的海量传感远程医疗手术等毫秒级的超低延迟和到比4G快10-100倍的网速，获得更流畅器网络提供连接基础，实现万物互联

99.999%的可靠性保证了这些关键业务的视频观看和游戏体验的安全运行与的对比5G4G性能指标4G网络5G网络提升倍数峰值速率1Gbps20Gbps20倍用户体验速率10Mbps100Mbps10倍频谱效率基准3倍于4G3倍空口延迟10ms1ms1/10连接密度10万/km²100万/km²10倍流量密度

0.1Mbps/m²10Mbps/m²100倍移动性支持350km/h500km/h

1.4倍通过这些关键性能指标的对比，我们可以清晰地看到5G相对于4G的巨大技术飞跃这些性能提升不仅提高了用户体验，更开启了许多在4G时代无法实现的创新应用场景，推动了各行业的数字化转型第二部分网络架构5G服务层1应用服务与用户体验核心网2基于服务的灵活架构传输网3高带宽低延迟的数据传输接入网4连接终端与网络的桥梁终端设备5用户与网络交互的入口5G网络架构采用了全新的设计理念，实现了从传统的硬件中心向服务中心的转变网络架构更加灵活，支持网络功能虚拟化和软件定义网络，使网络资源能够按需分配，服务更加灵活同时，引入网络切片技术，可以在同一物理网络上创建多个逻辑网络，满足不同业务场景的需求网络架构概览5G接入网（）RAN1连接用户设备与核心网的无线部分传输网2承载接入网与核心网之间的数据传输核心网3网络的大脑，处理控制与数据转发5G网络架构分为三个主要部分首先是接入网RAN，负责无线信号的传输和接收，连接用户设备与网络；其次是传输网，负责将接入网收集的数据传输到核心网，包括前传、中传和回传三个子网络；最后是核心网，作为整个网络的控制中心，负责用户认证、会话管理、路由选择等核心功能与传统网络不同，5G网络采用了服务化架构设计，引入网络功能虚拟化NFV和软件定义网络SDN技术，使网络更加灵活、高效和可扩展，能够支持多样化的业务需求接入网（）5G RAN基站（）gNodeB5G基站是接入网的基本单元，负责无线信号的发送和接收与4G基站相比，5G基站支持更高频段，采用大规模MIMO和波束赋形技术，大幅提高了频谱效率和网络容量分布式单元（）DUDU负责无线资源控制、接入控制等实时性要求较高的功能它通常部署在靠近天线的位置，以减少传输延迟DU与AAU（有源天线单元）之间通过前传网络连接集中式单元（）CUCU负责非实时功能，如QoS管理、移动性管理等它可以集中部署在边缘数据中心，通过中传网络与多个DU连接，实现资源共享和集中控制，提高网络效率和灵活性5G接入网采用了功能分离的架构设计，将传统基站的功能分解为CU、DU和AAU三部分，实现了控制面和用户面的分离，以及集中式和分布式部署的灵活组合，为不同应用场景提供了优化的网络性能传输网5G前传网络（）Fronthaul1前传网络连接分布式单元（DU）与有源天线单元（AAU），传输的是基带信号由于需要传输大量原始IQ数据，前传网络对带宽要求极高，通常需要10-25Gbps中传网络（）2Midhaul的光纤链路在新型前传接口中，采用了增强型公共无线接口（eCPRI）协议，相比传统CPRI可降低50-75%的带宽需求中传网络连接集中式单元（CU）与分布式单元（DU），传输部分处理后的数据中传网络的带宽需求低于前传，但对延迟和同步性能仍有较高要求通常采用F1回传网络（）接口，基于IP/以太网实现，带宽需求为5-10GbpsBackhaul3回传网络连接集中式单元（CU）与核心网，传输的是完全处理过的用户数据和控制信令回传网络带宽需求相对较低，通常为1-5Gbps，但随着5G业务量增长，未来可能需要10Gbps以上回传通常采用NG接口，基于IP/MPLS技术实现核心网5G基于服务的架构（）网络功能虚拟化（）软件定义网络（）SBA NFVSDN5G核心网采用了全新的基于服务的架5G核心网广泛采用了NFV技术，将传统SDN技术在5G核心网中发挥着关键作构（SBA），将网络功能设计为可独立的专用硬件设备转变为在通用服务器上用，它实现了控制平面和数据平面的分部署和扩展的网络服务每个网络功能运行的软件功能这不仅降低了设备成离，使网络管理更加集中化和智能化通过标准化的接口提供服务，其他网络本，还提高了资源利用率，使网络能够通过SDN控制器，运营商可以实现网络功能可以发现并调用这些服务这种松根据业务需求灵活扩缩容NFV还支持资源的统一调度和优化，支持网络切片、耦合的架构设计使得网络更加灵活、可网络功能的快速部署和编排，大大提高流量工程等先进特性，提高网络的灵活扩展，服务上线和更新也更加便捷了网络运维效率性和效率核心网功能5G接入和移动性管理会话管理功能用户面功能（）UPF功能（）（）AMF SMFAMF是5G核心网中的SMF负责PDU会话的建UPF是5G核心网中处关键网络功能，负责处立、修改和释放，为理用户数据流量的功能理用户接入、认证和移UE分配IP地址，选择实体，负责数据包的转动性管理它接收来自合适的UPF处理用户数发、QoS执行、流量计接入网的注册请求，协据它还负责策略执行、量和数据缓存它是连调认证过程，管理用户QoS控制和计费数据收接外部数据网络的锚点，的位置信息，并处理切集SMF与PCF（策略可以灵活部署在网络边换等移动性事件AMF控制功能）交互，获取缘，支持本地流量分流，还负责连接管理，维护并实施会话相关的策略减少回传流量并降低端UE与网络之间的信令规则，确保网络资源按到端延迟，对边缘计算连接，支持UE在连接照策略要求进行分配和低延迟业务至关重要状态和空闲状态之间的转换网络切片技术定义和原理切片类型网络切片是5G核心技术之一，允许在根据3GPP标准，主要有eMBB切片1同一物理网络基础设施上创建多个独（高带宽）、URLLC切片（低延迟高2立的虚拟网络，每个切片都有专用资可靠）和mMTC切片（大连接）三种源和隔离的安全域类型，分别服务不同场景应用场景切片管理4典型应用包括智能工厂（需要URLLC切片管理包括切片设计、实例化、激3切片）、智慧城市（需要mMTC切片）活、监控和终止等生命周期管理，需和视频直播（需要eMBB切片）等多元要专门的管理编排系统支持化场景网络切片作为5G的关键使能技术，通过将单一物理网络分割为多个独立虚拟网络，为不同的垂直行业和应用场景提供定制化的网络服务每个切片具有独立的资源分配和管理机制，可以实现端到端的服务质量保障边缘计算在中的应用5G多接入边缘计算（）降低延迟提高效率MECMEC是一种将计算能力部署在网络边缘边缘计算可将5G网络的端到端延迟从传边缘计算通过在网络边缘处理数据，减的技术架构，通过在靠近用户的位置提统云架构的几十毫秒降低到几毫秒，这少了回传网络的数据流量，降低了带宽供计算和存储资源，减少数据传输距离对自动驾驶、AR/VR、工业控制等对实压力和传输成本同时，对数据进行本和网络拥塞5G网络中，MEC服务器通时性要求极高的应用至关重要例如，地预处理和分析，只将关键信息传送到常部署在基站或区域数据中心，与UPF在车联网场景中，车辆感知数据可在边中心云，提高了数据处理效率在视频（用户面功能）紧密集成，支持本地流缘节点快速处理并反馈，避免长距离传监控等高带宽场景中，边缘计算可将原量分流输导致的延迟始视频转为结构化数据，减少90%以上的传输量小基站5G5G小基站是低功率、小体积的无线接入点，用于增强网络覆盖和提升网络容量与宏基站相比，小基站覆盖范围小（通常为10-200米），但部署成本低，可以密集部署在5G网络中，小基站扮演着至关重要的角色，特别是在高频段（如毫米波）应用场景中小基站主要应用于三类场景一是高密度城区，通过密集部署提升网络容量；二是室内场景，解决建筑物对信号的衰减问题；三是热点区域，如商场、体育场等人流密集场所部署形式多样，可安装在路灯杆、公交站亭、建筑外墙等位置，甚至可集成到城市街道家具中第三部分安全特性5G统一安全框架5G建立了更加完善的端到端安全框架，涵盖从终端到网络的各个层面，提供一致的安全保障与前几代移动网络相比，5G安全架构更加系统化和全面增强认证机制5G引入了增强的认证和密钥管理机制，支持多种认证方式，提高了网络接入的安全性新的密钥层次结构更加复杂，为不同网络层面提供独立的安全保护用户隐私保护5G加强了用户隐私保护，通过用户标识加密和临时标识符机制，防止用户身份和位置信息泄露，有效降低了隐私风险网络域安全5G网络各功能之间的通信采用TLS/DTLS等标准安全协议保护，引入SEPP保护跨域通信，提高了网络内部和跨网络通信的安全性安全架构概述5G分层安全端到端安全安全增强1235G安全架构采用分层设计，包括接入层5G安全架构强调端到端安全保护，从用相比4G，5G在多个方面增强了安全能安全、网络层安全和应用层安全接入户终端到网络核心，再到服务提供方，力加强了用户隐私保护；提供更灵活层安全保护无线接口通信；网络层安全全链路均有安全机制覆盖这种端到端的认证机制；改进了密钥层次结构；增保护网络域内和跨域通信；应用层安全的安全观念确保了数据在整个传输过程强了信令面和用户面保护；引入网络切保护终端应用与服务器之间的通信这中的安全性，即使某些中间环节受到攻片安全隔离等这些安全增强措施共同种分层设计使各层面安全机制可以独立击，也不会导致整体安全崩溃提高了5G网络抵御各类安全威胁的能力实施和优化，提高了整体安全灵活性认证机制5G5G-AKA EAP-AKA EAP-TLS5G认证与密钥协商（5G-AKA）是5G网络中主要的EAP-AKA是基于EAP（可扩展认证协议）框架的EAP-TLS是基于数字证书的认证方法，在5G网络认证机制，它基于4G中的EPS-AKA进行了增强另一种5G认证方法，主要用于非3GPP接入场景中可用于特定场景的安全增强它利用公钥基础设5G-AKA实现了双向认证，不仅网络认证用户身份，（如WiFi接入）它与5G-AKA类似，也支持双向施（PKI）实现强身份认证，支持用户和网络双方用户也可以验证网络的合法性，防止伪基站攻击认证和增强的密钥派生EAP-AKA的一个重要特使用数字证书互相验证身份EAP-TLS适用于对安该机制引入了更安全的密钥派生方法，支持SNI性是可以将认证信息绑定到特定的接入网络，防止全性要求极高的私有网络或企业用户，可提供更高（服务网络标识）绑定，确保认证结果只能在特定认证结果被非法转用级别的身份保障服务网络中使用用户隐私保护用户标识加密临时标识符位置隐私5G网络引入了用户订阅永久标识符5G网络使用5G全球唯一临时标识符5G增强了位置隐私保护，通过位置更（SUPI）的加密机制，通过使用网络（5G-GUTI）代替永久标识在网络中标新流程优化和分页区设计，减少了暴露公钥对SUPI进行加密，生成加密的用识用户，并定期更新这些临时标识符用户精确位置的机会网络可以配置为户标识符（SUCI）当终端首次接入这种机制减少了使用永久标识的频率，仅在必要时请求精确位置信息，并对位网络时，会发送SUCI而非明文SUPI，降低了用户被跟踪的风险同时，5G置数据采取适当的保护措施此外，只有归属网络持有相应的私钥才能解密还支持在不同网络间切换时重新分配临5G还引入了增强的传输层安全协议，获取用户真实身份，有效防止了用户标时标识符，进一步增强了用户隐私保护防止位置信息在网络传输过程中被窃取识被未授权方获取安全上下文管理密钥层次结构15G采用了比4G更复杂的密钥层次结构，从根密钥K派生出多层次的会话密钥首先派生出KAUSF用于认证服务器函数，然后是KSEAF用于安全锚点功能，接着是KAMF用于接入和移动性管理功能从KAMF进一步派生出KNASint、KNASenc用于NAS信令保护，以及KgNB用于接入网安全这种层次结构确保了密钥隔离，即使某一层密钥泄露，也不会影响其他层的安全密钥更新25G网络引入了更频繁和灵活的密钥更新机制，可以在各种网络事件（如切换、会话重建）触发时更新密钥此外，网络还可以配置定期密钥更新策略，即使没有特定事件也会定期刷新密钥密钥更新过程包括生成新密钥和安全上下文同步，确保通信双方使用相同的密钥进行加密和完整性保护安全上下文转移3当用户在不同网络功能间移动时，5G支持安全上下文的高效转移例如，在AMF之间切换时，源AMF会将当前的安全上下文（包括密钥和安全参数）安全地传输给目标AMF在接入网切换时，通过密钥派生而非直接传输密钥的方式确保安全性这种机制减少了重新认证的需要，提高了切换效率，同时保持安全性网络域安全网络功能间安全安全边缘保护代理（）SEPP5G核心网采用基于服务的架构，网络功SEPP是5G引入的新网元，专门负责保护能之间通过API接口通信为保护这些通不同运营商网络之间的互连安全它部信，5G强制要求使用传输层安全（TLS）署在网络边界，对跨网络的信令流量进或数据报传输层安全（DTLS）协议每行加密、完整性保护和拓扑隐藏SEPP个网络功能需配备数字证书，支持双向使用基于HTTP/2的应用层安全协议N32，TLS认证，确保通信双方身份真实可信支持选择性加密（只加密敏感字段）和此外，网络还支持基于OAuth

2.0的授权完整性保护这种设计既保障了跨网络机制，控制网络功能对API的访问权限通信安全，又兼顾了性能需求网络切片安全5G网络切片技术要求在同一物理基础设施上实现多个逻辑网络的安全隔离网络切片安全包括三个关键方面一是切片访问控制，确保只有授权用户能访问特定切片；二是切片间隔离，防止一个切片的问题影响其他切片；三是切片内安全，针对切片特性定制安全策略这些机制共同确保了网络切片作为服务的安全性和可靠性无线接入网安全空口加密完整性保护重放攻击防护5G无线接入网采用增强的空口加密机制保5G网络显著增强了完整性保护能力除了5G网络通过序列号机制防止重放攻击每护用户数据和信令对于用户数据，使用传统的NAS和RRC信令完整性保护外，5G个NAS信令消息和RRC消息都包含递增的序128位密钥的SNOW3G、AES-128或ZUC算还首次引入了用户面数据的完整性保护能力列号，接收方通过验证序列号检测并拒绝重法进行加密；对于信令数据，NAS信令采用这项功能对关键业务如工业控制、自动驾驶放的消息对于用户面数据，采用计数器模同样的三种算法加密，RRC信令则使用专门等至关重要，可防止数据在传输过程中被篡式加密，确保即使相同的明文数据也会加密的密钥与4G相比，5G增加了对用户面数改完整性算法包括128位密钥的SNOW为不同的密文，防止重放和密文分析攻击据完整性保护的支持，提供了更全面的安全3G、AES-128和ZUC，提供高强度的防篡改这些机制共同确保了无线通信的安全可靠保障能力核心网安全网络功能认证5G核心网中的每个网络功能（NF）都需要进行强身份认证，通常基于数字证书和公钥基础设施（PKI）实现网络功能通过双向TLS建立安全连接，相互验证对方的证书，确保只有合法的网络功能能够接入网络这种机制防止了未授权设备接入和中间人攻击，提高了核心网内部通信的安全性服务化架构安全5G核心网采用基于服务的架构（SBA），所有网络功能通过REST API和服务发现机制通信为保护这种服务化架构，5G引入了全面的API安全框架，包括API网关控制访问、OAuth

2.0授权、API流量监控和异常检测等这些机制确保了只有授权的服务调用者能够访问特定的服务接口网络功能授权除了认证外，5G还实现了细粒度的网络功能授权机制每个网络功能只能访问其业务所需的API和数据，遵循最小权限原则授权通常由网络仓库功能（NRF）管理，通过令牌机制控制访问权限这种授权机制防止了功能越权访问，即使某个网络功能被攻破，也能将安全影响限制在最小范围内第四部分安全挑战5G攻击面扩大物联网安全网络切片隔离边缘计算安全供应链风险隐私保护5G网络带来技术革新的同时，也面临诸多安全挑战如图表所示，攻击面扩大和物联网安全是两大主要挑战，共占总体安全挑战的53%随着5G架构的开放化和虚拟化，以及海量IoT设备接入，网络的安全边界变得更加模糊，攻击面显著扩大网络切片隔离和边缘计算安全也是不可忽视的挑战，分别占15%和12%此外，供应链风险和隐私保护各占10%，同样需要引起重视这些挑战相互关联，共同构成了5G安全的复杂问题空间新型攻击面虚拟化环境15G广泛采用NFV和SDN技术，引入了虚拟化带来的新型攻击面虚拟机逃逸、管理程序劫持、租户间侧信道攻击等威胁可能导致网络功能间的隔离被破坏此外，虚拟化管理平台本身可能存在漏洞，一旦被攻破，攻击者可能获得对整个虚拟化基础设施的控制权，影响多个网络功能开放接口25G网络架构更加开放，引入了大量标准化接口和API，扩大了潜在的攻击入口特别是基于服务的架构（SBA）中的RESTful API，如果实现不当或缺乏足够的身份验证和授权控制，可能被攻击者利用进行未授权访问或信息泄露此外，向第三方开发者开放的网络能力API也增加了安全风险多接入边缘计算3MEC将计算资源下沉到网络边缘，虽然降低了延迟，但也分散了安全控制点，增加了安全管理难度边缘节点通常部署在物理安全性较低的环境中，更容易受到物理攻击同时，边缘应用的安全漏洞可能被利用作为攻击网络核心的跳板，对整体网络安全构成威胁物联网安全挑战海量设备资源受限多样化场景5G网络预计将支持每平方公里高达100万许多物联网设备都是低成本、低功耗的简物联网应用场景极其多样，从智能家居到台设备的连接，这种海量规模给安全管理单设备，计算能力、存储空间和电池容量工业控制，从可穿戴设备到智慧城市，每带来前所未有的挑战设备的身份认证、都非常有限这使得在这些设备上实现复个领域都有不同的安全需求和挑战统一接入控制和安全策略执行需要高度自动化杂的加密算法和安全协议变得困难简化的安全标准和框架难以适应所有场景，而和可扩展的解决方案传统的安全管理模的安全机制可能导致安全强度降低，而且定制化的安全解决方案又增加了复杂性和式难以应对如此规模的设备，而且大量设设备更新和漏洞修复也面临挑战，导致大成本此外，不同场景下的设备生命周期备同时接入也可能成为DDoS攻击的潜在资量设备长期处于易受攻击的状态和维护模式也有很大差异，进一步增加了源安全管理难度网络切片安全问题切片隔离跨切片攻击资源竞争网络切片在逻辑上相互独立，但在物理当用户设备同时连接多个网络切片时，不同网络切片共享物理资源，可能导致层面共享基础设施资源实现真正的切可能存在跨切片攻击的风险攻击者可资源竞争问题恶意切片可能通过消耗片隔离面临诸多技术挑战，包括计算资能利用安全等级较低的切片作为跳板，过多资源（如CPU、内存、网络带宽）源隔离、存储隔离、网络资源隔离等尝试访问安全等级较高的切片此外，进行拒绝服务攻击，影响其他切片的正如果隔离机制存在缺陷，可能导致一个某些网络功能可能被多个切片共享，如常运行例如，一个面向物联网的切片切片的安全问题影响其他切片，特别是果这些共享功能存在漏洞，可能导致跨突然产生大量异常流量，可能耗尽共享在共享硬件、虚拟化平台或网络功能的切片安全问题例如，共享的AMF如果网络资源，导致面向关键业务的URLLC情况下例如，通过时序攻击或缓存侧存在权限控制缺陷，可能允许一个切片切片无法满足低延迟要求这种资源竞信道攻击，可能绕过虚拟化层的隔离机的用户访问另一个切片的资源争攻击特别难以防范，因为需要在保证制，获取其他切片的敏感信息资源隔离的同时确保资源利用效率专网安全5G接入控制数据隔离5G专网需要严格的接入控制机制，确5G专网的数据必须与公共网络数据严保只有授权设备和用户能够连接网络格隔离，防止敏感业务数据泄露根据这包括设备认证、用户身份验证和基于部署模式不同，可能需要物理隔离（独角色的访问控制与公共网络不同，专立硬件）或逻辑隔离（网络切片）特12网通常需要更高强度的认证机制和更精别是在混合部署模式下，需要确保专网细的授权策略，以满足特定行业的安全数据不会通过共享组件泄露到公网要求边界保护安全管理5G专网与外部网络（如企业内网、互435G专网通常由企业自主管理或与运营联网）的连接点需要强化保护这包括商共同管理，这要求建立清晰的安全责部署下一代防火墙、入侵检测/防御系任划分和管理流程专网安全管理需要统和DDoS防护等边界安全设备，建立行业专用安全策略、定制化安全监控和多层防御体系，防止外部攻击渗透专网响应机制，以应对特定行业的威胁和合规要求供应链安全5G网络供应链安全是国家级战略关注点，涉及设备制造商、软件供应商和服务提供商的安全可信问题设备可信是基础，要求网络设备从芯片到系统的各个环节都可验证、可追溯，防止硬件后门和木马植入各国正在建立设备安全认证机制，通过测试验证设备安全性软件完整性同样重要，5G设备中的操作系统、固件和应用软件需经过严格的安全审计和漏洞检测后门风险是最受关注的供应链威胁之一，无论是硬件层面的芯片后门，还是软件层面的隐藏功能，都可能被用于窃取数据或控制网络零信任和持续验证原则正成为应对供应链风险的主要策略隐私保护挑战用户数据收集位置跟踪跨网络追踪5G网络能够收集更丰富、更精确的用户数5G网络的高密度小基站部署和波束赋形技5G时代用户通常同时连接多个网络（如蜂据，包括位置信息、使用习惯和行为模式等术使得定位精度大幅提高，可能精确到米级窝网络、Wi-Fi、IoT网络），增加了跨网络这些数据对于提供个性化服务和网络优化至这种高精度位置信息一方面为位置服务带来用户追踪的可能性通过关联不同网络的标关重要，但同时也带来了隐私风险运营商价值，另一方面也增加了用户被跟踪的风险识符和行为特征，服务提供商可能构建更全和服务提供商需要明确数据收集的范围、目未经授权的位置跟踪可能侵犯用户隐私，甚面的用户画像这种跨网络数据融合在提升的和使用限制，实施数据最小化原则，并获至危及人身安全5G网络需要加强位置信服务质量的同时，也带来了隐私被过度挖掘取用户明确同意同时，收集的数据需要进息的保护措施，包括位置数据加密、访问控的风险用户需要更透明的隐私控制机制，行匿名化和去标识化处理，防止个人可识别制和使用审计，确保位置信息只用于授权目能够了解和管理自己在不同网络中的数据共信息泄露的享和使用情况攻击威胁DDoS海量设备僵尸网络高带宽攻击125G网络将连接数十亿物联网设备，这些5G的高带宽特性（最高20Gbps）使得每设备如果安全防护不足，可能被攻击者个设备都能产生更大流量，DDoS攻击的控制形成大规模僵尸网络与传统计算规模和强度可能成倍增长相比4G时代，机僵尸网络不同，物联网僵尸网络规模同等数量的受控设备可能产生10倍以上可能更大、更分散，且设备通常长期在的攻击流量这对现有DDoS防护基础设线，攻击持续时间更长2016年的Mirai施提出了严峻挑战，传统的流量清洗中僵尸网络攻击就展示了物联网设备被武心可能无法应对如此规模的攻击需要器化的破坏力，而5G将使这种威胁更加开发更高容量、更智能的DDoS防护系统严重来应对5G时代的高带宽攻击低延迟攻击35G网络的超低延迟特性使得攻击者可以更快地发起和调整攻击策略，实现近乎实时的攻击协调这种低延迟攻击可能更加难以检测和缓解，因为防御系统的响应时间变得更加关键特别是对于那些利用5G低延迟特性的关键业务，如自动驾驶和远程医疗，即使短时间的服务中断也可能造成严重后果需要开发更快速响应的异常检测和防护机制来应对这类攻击核心网安全风险5G服务化架构漏洞5G核心网采用基于服务的架构（SBA），网络功能通过REST API相互通信这种开放架构虽然提高了灵活性，但也带来了API安全风险如API实现不当、缺乏强认证和授权、输入验证不足等问题，可能导致非授权访问、信息泄露甚至远程代码执行攻击者可能利用这些漏洞深入渗透网络核心安全API5G网络中的API数量急剧增加，包括网络功能间的北向接口、网络能力开放接口等海量API增加了攻击面，常见威胁包括API参数篡改、中间人攻击、API流量劫持等此外，API版本管理不当也可能导致兼容性问题和安全漏洞需要建立完善的API安全治理框架，包括API生命周期管理、安全测试和监控控制平面攻击5G核心网的控制平面负责网络配置、策略执行和资源分配，是攻击者的高价值目标如果控制平面受到攻击，可能导致错误配置、资源错误分配甚至网络瘫痪特别是网络功能虚拟化环境中，控制平面组件如NFV编排器和SDN控制器成为关键攻击点保护这些组件需要多层安全措施，包括强认证、细粒度访问控制和实时监控第五部分安全解决方案5G安全框架技术防护运营管理5G安全解决方案需要一个全面先进的安全技术是保护5G网络安全不仅是技术问题，更是管的安全框架，涵盖从设备到网的核心工具，包括加密与认证、理问题有效的安全运营包括络各个层面的安全防护这包异常检测、身份管理和访问控持续监控、事件响应、威胁情括标准化的安全规范、多层次制等这些技术措施需要与5G报共享和安全更新管理，确保的防御机制和整体的风险管理网络特性紧密结合，应对新型安全措施有效执行并及时应对策略，共同构建5G网络的安全安全挑战新威胁体系生态协作5G安全需要产业链各方共同参与，包括设备厂商、运营商、监管机构和安全厂商通过建立安全标准、共享威胁情报和开展联合防御，形成协同防护的安全生态系统安全标准和规范5G安全规范安全指南安全框架3GPP GSMANIST5G3GPP作为5G标准的主要制定者，发布了一GSMA发布了多份5G安全指南，帮助运营商美国国家标准与技术研究院（NIST）发布系列关键安全规范TS

33.501是5G安全架实施安全最佳实践《5G网络安全指南》了《5G网络安全框架》，提供了风险管理构的核心文档，定义了认证框架、密钥层次提供了网络规划、部署和运营各阶段的安全方法和技术对策该框架采用分层防御策略，结构和安全程序TS

33.51x系列规范针对建议《物联网安全指南》针对5G物联网涵盖物理安全、网络安全、虚拟化安全和应网络切片、边缘计算等特定领域提供安全要场景提供安全指导《网络设备安全保障计用安全NIST还发布了《移动设备安全指求这些规范为5G网络实现提供了基础安划》（NESAS）与3GPP合作，为网络设备南》和《零信任架构》等相关标准，与5G全框架，确保不同厂商设备的安全互操作性提供安全评估框架，帮助运营商选择安全可安全框架形成互补，为政府和企业部署安全靠的设备5G网络提供指导零信任安全模型持续认证最小权限零信任模型要求对每次访问请求进行遵循最小权限原则，只授予完成特验证，无论来源是内部还是外部5G1定任务所需的最小权限在5G环境中，网络中，这意味着对用户设备、网络2这适用于网络切片访问控制、API权限功能和API调用进行持续身份验证管理和数据访问权限微分段动态访问控制4将网络划分为多个安全区域，限制横基于实时风险评估动态调整访问权限，3向移动5G中可通过网络切片、网络考虑设备状态、用户行为、网络状况功能隔离和细粒度访问控制实现微分等多种因素，实现更精细和自适应的段，减少攻击扩散安全控制零信任安全模型与5G网络高度契合，可以有效应对5G开放架构和动态业务带来的安全挑战通过永不信任，始终验证的核心理念，零信任模型打破了传统的网络边界防御思维，为5G网络提供了更加灵活和强大的安全防护能力在安全中的应用AI/ML5G异常检测威胁情报自动化响应人工智能和机器学习算法可以分析5G机器学习可以从多个数据源收集和分析AI/ML技术可以实现安全事件的自动化网络中的海量数据，识别异常流量模式威胁情报，预测潜在的安全威胁通过响应，大幅提高安全运营效率当检测和行为与传统的基于规则的检测方法自然语言处理技术，AI系统可以自动提到威胁时，AI系统可以根据威胁类型和相比，AI/ML可以发现更复杂和隐蔽的取和分类来自安全公告、论坛和暗网的影响范围，自动执行预定义的响应策略，攻击模式例如，通过深度学习算法分威胁信息基于图分析的机器学习算法如隔离受感染设备、调整流量路由、启析网络流量特征，可以检测出零日漏洞可以识别威胁关联性，构建攻击链和威动备份系统或应用安全补丁在5G网攻击和高级持续性威胁（APT）在5G胁行为体画像这些智能威胁情报可以络中，这种自动化响应尤为重要，因为核心网中，AI可以监控网络功能间的帮助5G网络运营商提前了解潜在威胁，网络的复杂性和业务量使得人工响应往API调用模式，识别异常访问；在无线实施预防性防护措施，如预先修补特定往无法及时处理安全事件先进的AI系接入网，AI可以检测异常无线信号和协漏洞或配置针对性的安全规则统甚至可以通过强化学习不断优化响应议行为策略，提高应对新型威胁的能力量子安全通信量子密钥分发后量子密码学12量子密钥分发（QKD）利用量子力学原理随着量子计算的发展，现有的公钥密码算实现理论上不可窃听的密钥交换在5G网法（如RSA和ECC）面临被破解的风险络中，QKD可以保护核心网络功能之间的后量子密码学旨在开发能够抵抗量子计算通信安全，特别是跨域通信和高安全要求攻击的密码算法在5G安全中，后量子密的控制信令当前QKD技术已经在一些商码算法可以替代传统算法，保护长期机密用5G网络中进行试点部署，通常与光纤传数据和数字身份NIST正在标准化一系列输网络结合，保护骨干网和关键节点间的后量子密码算法，如格密码、多变量密码通信虽然QKD目前存在距离限制和成本和基于哈希的签名等5G设备和网络需要高昂的问题，但随着技术进步，其应用范具备算法灵活性，以便在必要时过渡到后围有望扩大量子加密算法量子随机数生成3高质量的随机数对密码系统至关重要，而传统的伪随机数生成器可能存在可预测性量子随机数生成器（QRNG）利用量子物理过程的固有随机性生成真正的随机数在5G网络中，QRNG可以为密钥生成、认证令牌和加密操作提供高熵随机源，增强密码系统的安全性与其他量子技术相比，QRNG已相对成熟，有望在短期内广泛应用于5G安全设备和密码模块中区块链技术在安全中的应用5G区块链技术因其去中心化、不可篡改和透明可追溯的特性，在5G安全领域展现出广阔应用前景在分布式身份管理方面，区块链可以构建去中心化身份框架，为5G网络中的用户、设备和网络功能提供可验证的数字身份这种方案特别适合物联网场景，可以管理海量设备的身份认证，减少对中心化CA的依赖，降低单点故障风险在安全审计领域，区块链提供了不可篡改的日志记录机制，可以记录5G网络中的关键操作和安全事件，如访问控制决策、配置变更和安全告警等这些区块链记录可用于安全合规审计、事件调查和取证分析，增强网络的透明度和问责制此外，基于区块链的智能合约可以自动执行安全策略和访问控制规则，实现在设备间的安全通信和资源共享，为5G垂直行业应用提供可信基础安全编排与自动化80%60%安全运营效率提升人工干预减少比例采用安全编排与自动化后，5G网络安全运营效率平均提升自动化程度提高后，日常安全事件处理的人工干预减少80%，大幅缩短响应时间，增强威胁处理能力60%，安全团队可将精力集中在复杂威胁分析和安全架构优化上90%常见威胁自动处置率成熟的安全编排系统可自动处置90%的常见威胁，包括DDoS攻击、恶意扫描和已知漏洞利用等，显著降低安全风险安全编排自动化与响应（SOAR）技术在5G网络中发挥着关键作用5G网络的复杂性和动态性使得传统人工安全运营难以应对海量安全事件，SOAR通过将安全流程标准化、自动化和智能化，显著提高安全运营效率和响应速度核心功能包括安全策略统一管理、多源安全数据整合分析、自动化威胁响应工作流、安全可视化和报告在5G环境中，SOAR平台可以与SDN控制器和NFV编排器集成，实现网络安全策略的动态调整和执行例如，当检测到异常流量时，可以自动调整防火墙规则、重新配置流量路由或隔离可疑设备这种集成化的安全编排对于保护复杂多变的5G网络至关重要专网安全解决方案5G边界安全5G专网需要强化的边界防护，包括部署下一代防火墙（NGFW）、入侵防护系统（IPS）和DDoS防护设备这些设备需要支持5G网络协议和流量特征，能够检测和阻止针对5G专网的特定攻击此外，专网与外部网络（如企业内网、公共5G网络）的连接点需要实施严格的流量控制和访问策略，确保只有合法流量能够通过访问控制精细化的身份认证和访问控制是5G专网安全的核心可采用多因素认证、证书认证和生物识别等高强度认证机制，结合基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC），实现对网络资源的精确授权在工业场景中，可以基于设备类型、位置和工作状态等动态因素调整访问权限，确保只有授权设备在合适条件下才能访问关键系统数据保护5G专网中的敏感数据需要全生命周期保护，包括传输加密、存储加密和数据访问审计对于高价值业务数据，可采用端到端加密确保数据从源头到目的地的安全数据分类标记和数据防泄漏（DLP）系统可以防止敏感数据意外外流此外，专网还应实施数据备份和恢复策略，确保在安全事件后能够快速恢复业务数据物联网设备安全轻量级加密安全引导远程管理针对资源受限的物联网安全引导是确保物联网5G网络为物联网设备提设备，5G安全解决方案设备完整性的关键机制，供了高效的远程安全管提供了多种轻量级加密从设备启动的第一步开理能力，包括远程配置、算法，如PRESENT、始验证软件和固件的真固件更新和安全策略下SIMON和SPECK等这实性通过实现信任根发基于OTA（空中下些算法在保持足够安全（RoT）和安全引导链，载）技术，运营商可以强度的同时，大幅降低设备可以检测并拒绝运为大量物联网设备同时了计算复杂度和存储需行被篡改的固件和应用推送安全补丁，快速修求，使小型物联网设备程序高级安全引导机复已知漏洞先进的远也能实现加密通信此制还包括可信执行环境程管理平台还支持设备外，硬件加速模块的应（TEE）和安全隔离区健康监控和异常行为检用也帮助降低了加密操（SE），为敏感操作提测，当发现设备有异常作的能耗，延长设备电供独立的安全执行空间，行为时，可以自动隔离池寿命防止主操作系统的安全或重置设备，防止安全漏洞影响关键功能风险扩散网络切片安全措施切片隔离技术跨切片安全动态切片管理有效的网络切片隔离是5G安全的基础，当用户或设备需要同时访问多个切片时，5G网络切片的动态特性要求相应的安需要在多个层面实现资源隔离在基础需要特殊的安全机制防止跨切片攻击全管理机制切片生命周期管理包括安设施层，通过硬件资源分配、虚拟机隔首先，需要明确的切片访问策略，定义全参数配置、安全策略部署和安全监控离和容器安全技术，确保不同切片的计哪些用户/设备可以访问哪些切片组合设置当创建新切片时，安全编排系统算和存储资源相互隔离在网络层，通其次，实施切片间的安全网关，控制和会自动配置与切片安全等级相匹配的安过VLAN、VxLAN、MPLS等技术实现传监控切片间的通信流量，防止未授权的全控制措施切片扩缩容过程中，安全输隔离，辅以流量工程和QoS机制，防跨切片访问此外，对于同时连接多个资源也需要相应调整，确保安全防护能止一个切片的流量影响其他切片在控切片的设备，可能需要在设备侧实施安力与业务需求同步此外，切片安全状制层，每个切片可配置独立的控制平面全隔离技术，如多接入客户端和安全容态需要持续监控，通过安全分析引擎评功能，或者在共享控制平面中实施严格器，确保不同切片的业务数据和应用相估切片风险水平，必要时自动触发安全的访问控制，防止跨切片控制指令干扰互隔离策略调整或安全事件响应核心网安全加固5G微分段功能虚拟化安全容器安全微分段是一种网络安全策略，将网络划分为多5G核心网大量采用NFV技术，需要特殊的虚拟随着容器技术在5G核心网中的广泛应用，容器个小型安全区域，限制威胁在网络内的横向移化安全措施首先，虚拟化平台自身的安全至安全成为关键焦点容器安全策略包括使用动在5G核心网中，微分段可以在多个层面实关重要，包括虚拟机监控器加固、配置管理和最小化基础镜像，减少攻击面；实施镜像签名现首先是网络层分段，通过VLAN、VxLAN等更新管理其次，虚拟网络功能（VNF）镜像和验证，确保只部署经过审核的容器；配置容技术创建隔离的网络区域；其次是工作负载分需要严格的完整性验证和漏洞扫描，确保部署器运行时安全，限制容器权限和资源访问；实段，将网络功能实例放在隔离的安全组或容器的是安全合规的软件第三，NFV编排和管理施容器网络策略，控制容器间通信；建立容器中；最后是应用层分段，控制网络功能之间的接口需要强身份认证和访问控制，防止未授权监控和异常检测机制，快速发现安全事件特服务调用权限微分段策略通常由集中式控制修改网络配置最后，需要建立虚拟化环境的别是在支持网络切片的5G核心网中，容器隔离器管理，根据网络功能的角色、敏感度和数据安全监控机制，及时发现异常行为和性能异常和安全性对于维护切片间的边界至关重要类型动态调整安全策略边缘计算安全边缘节点保护15G边缘计算节点通常部署在物理安全性较低的环境中，需要全面的安全保护措施这包括物理安全控制，如设备锁定、入侵检测和监控摄像；平台安全加固，包括安全引导、固件保护和操作系统强化；以及网络安全防护，如边缘防火墙、入侵检测系统和安全隔离区域由于边缘节点经常处理敏感数据，还需要实施数据加密和访问控制，防止未授权数据访问安全卸载2安全卸载是5G边缘计算的关键安全功能，将部分安全处理任务从终端设备转移到边缘节点，减轻终端负担例如，资源受限的IoT设备可将复杂的加密操作卸载到边缘节点执行；安全扫描和威胁检测也可在边缘节点进行，为终端提供安全即服务这种安全卸载特别适合于工业物联网和车联网等场景，可以在不增加终端复杂性的情况下提高整体安全性边缘智能3边缘智能是指在边缘节点部署AI/ML能力，实现本地化的智能安全防护边缘AI可以实时分析本地流量和行为模式，检测异常活动和潜在威胁，而无需将所有数据发送到中心云进行分析这种本地智能大幅减少了响应时间，特别适合对时延敏感的应用场景边缘智能还可以执行本地安全策略调整，如隔离受感染设备、重新配置安全规则或启动恢复程序，提供更敏捷的安全响应供应链风险管理设备认证软件供应链安全12为确保5G网络设备的安全可信，需要5G网络设备的软件组件来源复杂，包建立严格的设备认证机制设备认证通括商业软件、开源组件和定制开发代码，常包括符合性认证（确保设备符合技术构成了庞大的软件供应链保障软件供标准）和安全认证（验证设备安全功能应链安全需要多方面措施一是对软件和防护能力）两个方面国际上，多个组件进行全面清点，建立软件物料清单组织推出了5G设备安全认证框架，如（SBOM）；二是进行安全编码审查和GSMA的NESAS（网络设备安全保障计漏洞扫描，确保代码质量；三是建立软划）和欧盟的网络设备安全认证计划件完整性验证机制，防止篡改；四是实这些认证基于标准化测试方法，评估设施安全更新管理，及时修补已知漏洞备的安全功能、漏洞防护能力和软件完特别是对于开源组件，需要专门的监控整性等方面，为运营商选择安全可靠的机制跟踪新发现的漏洞，确保及时更新设备提供重要参考持续监控3供应链安全不是一次性工作，而是需要全生命周期的持续监控这包括对已部署设备的行为监控，检测异常通信模式和未授权活动；对固件和软件更新的安全检查，防止通过更新渠道植入后门；对供应商安全状况的持续评估，确保其安全实践和流程符合要求先进的持续监控系统会结合威胁情报和异常检测技术，自动识别潜在的供应链安全风险，并触发相应的调查和响应流程安全测试和评估渗透测试红队演练合规性评估5G网络渗透测试是一种主动安全评估方法，由红队演练是一种高级形式的安全评估，通过模5G网络需要符合多种安全标准和法规要求，合安全专家模拟真实攻击者的行为，尝试发现并拟真实的攻击场景，评估组织的整体安全防护规性评估是验证这些要求是否得到满足的过程利用网络中的安全漏洞5G渗透测试需要专门和响应能力与渗透测试不同，红队演练更加评估通常基于特定的合规框架，如3GPP安全的技术和工具，覆盖从无线接口到核心网的多综合，不仅测试技术防护，还评估人员和流程规范、GSMA安全指南、ISO27001信息安全标个层面测试内容包括协议漏洞探测、认证绕的有效性在5G安全红队演练中，红队可能结准或行业特定法规（如金融行业的PCI DSS、过尝试、API安全测试、配置错误识别等渗合使用社会工程学、物理入侵和技术攻击手段，医疗行业的HIPAA等）合规性评估通过文档透测试通常按照固定方法论执行，如OWASP尝试达成特定目标，如获取敏感数据或中断关审查、配置检查和技术测试相结合的方式，全测试指南或PTES（渗透测试执行标准），确保键服务这种演练有助于发现安全体系中的盲面验证安全控制的实施情况，生成详细的评估测试的全面性和一致性点和弱点，提高组织应对复杂攻击的能力报告和合规证明，帮助组织管理合规风险安全运营中心（）5G SOC5G安全运营中心（SOC）是保障5G网络安全的核心指挥中枢，负责全网安全监控、事件响应和威胁管理与传统SOC相比，5GSOC需要处理更大规模、更多样化的安全数据，需要特殊的技术架构和运营模式实时监控是5G SOC的基础功能，通过收集和分析来自网络各层的安全日志和遥测数据，及时发现异常行为和安全事件当检测到安全事件时，SOC团队会启动事件响应流程，包括事件分类、影响评估、遏制措施实施和恢复操作威胁狩猎是5G SOC的高级功能，安全分析师主动寻找网络中的潜在威胁，不依赖于已知威胁的告警触发现代5G SOC广泛采用SOAR（安全编排自动化与响应）平台和人工智能技术，提高分析效率和响应速度，应对5G环境中的复杂安全挑战未来展望安全6G新兴技术融合随着6G研究的启动，新一代安全架构正在构想未来5G/6G安全将与多种新兴技术深度融合中6G或将实现原生安全设计，将安全融入人工智能将从辅助工具演变为安全决策的核心，网络架构的核心，而非事后添加量子安全通实现自主安全响应和自我修复；分布式账本技信和后量子密码学可能成为6G标准安全特性，12术将提供去中心化信任基础，支持跨域安全协应对量子计算威胁全新的信任模型和身份架作；数字孪生技术将为网络安全提供高度可视构将支持更加动态和自适应的安全控制，满足化和预测能力，实现主动防御未来万物智联时代的需求安全主权与合作安全生态系统建设随着5G/6G成为关键基础设施，网络安全日益未来的移动通信安全将超越技术层面，发展为43关系到国家安全各国将加强网络安全主权建全面的安全生态系统这包括产业链协同创新、设，同时寻求在共同安全目标上的国际合作跨行业威胁情报共享平台、安全标准国际协调未来的安全框架需要平衡开放创新与安全可控，和安全人才培养体系只有建立开放包容的安既保障国家安全利益，又促进全球技术发展和全生态，才能应对日益复杂的安全挑战，保障应用数字经济健康发展总结与讨论持续发展15G安全是动态演进的领域平衡安全与创新2追求安全不应阻碍技术创新多方协作3安全需要产业链各方共同努力技术与管理并重4有效结合技术防护与安全管理安全是成功的基础5G5只有安全可信的5G才能释放其全部潜力本次讲座全面介绍了5G网络架构及其安全特性，从网络概述、架构组成、安全特性到安全挑战和解决方案，系统梳理了5G安全的关键知识点5G作为新一代移动通信技术，其创新架构带来了新的安全挑战，也提供了增强安全防护的新机会面对复杂多变的威胁形势，我们需要构建多层次、深度防御的5G安全体系，将安全融入网络设计、建设和运营的全生命周期希望通过产学研用多方协作，共同构建安全可信的5G网络，为数字经济和智能社会的发展提供坚实保障欢迎各位就相关问题展开讨论。