4G移動網絡安全問題分析
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摘要：4g移動網絡雖然比傳統的網絡有了很大的進步，但其作為網絡的本質并沒有改變，安全風險仍然不容忽視。文章對4G移動通信無線網絡的安全問題進行了深入的分析，并根據當前存在的主要問題，提出了一些有建設性的安全防護策略。
關鍵詞：4G；移動通信；無線網絡；安全防護
14G移動通信無線網絡概述
4G移動通信無線網絡的問世，是對傳統網絡的一種顛覆性革命。作為一種全IP的多網絡集合體，4G移動通信無線網絡使傳統的各種相互的獨立的無線系統實現了高效互聯，例如傳統的第二代、第三代移動通信無線網絡、廣域網、通信衛星系統等等，均在4G移動通信無線網絡的支持下得到了不同程度的優化。4G網絡具有移動性強、靈活性好、擴展性強、兼容性高等特點，使所有用戶都可以隨時隨地接入，很容易實現全面覆蓋。4G網絡對世界的最大改變在于其實現了各種有線、無線蜂窩網絡、廣播電視網絡、衛星網絡等系統的無疑對接，使語音、圖像等數據的傳輸更加高效[2]。
從目前的技術來看，4G移動通信無線網絡的組成部分包括無線接入網、無線核心網、智能移動終端和IP主干網等等，盡管其綜合性能有了質的飛躍，但從基本模塊構成來看，它仍然無法避免傳統網絡的安全問題，在數據傳輸過程中受到安全威脅的可能性還是很大的。我國4G移動通信無線網絡的安全漏洞主要源于信息編碼技術和傳輸技術的相對落后。移動終端在通信過程中涉及到兩個基站的數據傳輸與變換，其中就很容易出現臨時性的信號丟失，雖然不影響一般場合的應用，但從本質上看確實屬于嚴重的安全漏洞，不但影響了數據傳輸的高效和流暢性，更是為黑客的入侵提供了有利的條件，這是下一代移動無線網絡所需要解決的問題[3]。另一方面，由于移動網絡系統容易的限制，移動終端在高峰時段的使用往往會陷入卡機的困境，為了解決這個問題，一般運營商會通過縮小基站覆蓋半徑的方面來進行優化。對于某些微型終端甚至無法直接入網，必須通過微型基站才能接入無線網絡，其互通性能仍然不能很好好滿足使用要求。在這樣的技術背景下，無疑為無線網絡的安全傳輸埋下了巨大的隱患。
34G無線網絡安全防護策略
3.1建立并完善安全體系機制
4G無線網絡結構復雜，涉及面廣，影響因素眾多，安全風險自然也會相應提高，為了保證數據傳輸的安全可靠，做好相應的安全防護措施是非常有必要的。對4G無線網絡進行安全防護的手段有很多，從軟件的角度上看，通過建立多策略機制、可配置機制、可協商機制以及混合策略機制等是比較有效的解決方案，多策略機制是比較常用的一種安全策略，針對不同的應用場合，該機制都有較強的適應能力，比如說，當用戶首次接入無線網絡，或者離網后再次接入，都需要重新進行身份驗證，通過嚴格審核后方能接入；可配置機制則為網內特定用戶提供了豐富的安全配置選項，用戶可以根據實際需求對無線網絡的安全性能進行配置，靈活性更高；可協商機制為終端與無線網絡之間的傳輸提供了更加靈活的方式，通信雙方可以自定義安全驗證程序和協議，通過協商的方式達到最優的安全狀態；為了充分利用各種機制的優點，可以將其結合起來使用，從而形成了混合策略機制，這種機制雖然復雜程度較高，成本也未必可行，但從安全的角度上看仍然是一種發展趨勢。
3.2強化無線接入網的安全驗證
理論和實踐證明，通過數據加密實現4G移動通信無線網絡的安全傳輸是一種高效可行的方法[4]，根據不同的業務需求，可以在無線接入網和移動終端之間加入一個優于傳統技術的加密環節，數據在中間傳輸環節是對外不可見的，大大提高了安全傳輸的保密性。充分采用先進的輔助安全設備，進一步加強數據加密技術的應用，在入網驗證上多下功夫，防止未經驗證或不受信任的終端隨意接入。在安全驗證方面，數據監控是十分有必要的，在網內傳統的所有數據都應通過一個數據過濾器，對所有信息進行篩選與監視，一旦發現敏感問題或終端異常行為，立即采取措施，保證網內所有數據都在安全可控的范圍內。身份安全驗證可采用雙向認證，只有雙方都通過了相互的驗證才能建立通信。
3.3優化無線網絡傳輸安全協議
4G移動通信無線網絡采用的安全協議通常是以各種復雜的加密算法為基礎的，通過安全協議進行數據傳輸，可以在處理數據的同時對數據進行加密，是實現4G移動通信無線網絡的安全密鑰分配、用戶身份認證、在線電子交易等安全操作的重要手段。國內經典的安全協議包括密鑰交換、認證、、認證密鑰交換、多方計算、電子商務等類型的安全協議，這些協議的采用對于建立密鑰會話、防止信息篡改、密鑰分配、匿名交易等安全機制有著重要作用。在原有安全協議的基礎上，必須不斷優化算法，更新升級協議，防止在長期使用中遭到黑客破解。
3.4加強網絡物理硬件的防護
在4G移動通信無線網絡系統中，硬件系統的防護主要包括兩個方面。首先是移動終端設備的防護，這與無線網絡操作系統的安全性有很大關系，應通過對操作系統進行多重防護，實現訪問混合控制、遠程驗證等無線通信功能的安全應用。物理接口如果長期暴露在網絡環境下，也會大大提高被入侵的機率，這個問題可以通過提高系統集成度來避免，進一步增加入侵的難度。另一方面是在硬件系統中增加電壓和電流檢測環節，對存儲器和啟動控制等功能必須進行特殊保護，必要時進行雙重檢驗，以提高對物理攻擊的防御能力。
3.5建立重新接入的二次認證機制
在當前的4G移動通信無線網絡系統中，為了進一步提高信息安全性，在某些場合下可能需要用戶多次輸入認證信息，這雖然在一定程度保證了數據的安全性，但反復驗證也避免會給客戶帶來不必要的麻煩，同時也會使系統性能下降，增加網絡負擔，在特殊情況下，如果大量客戶在同一時間進行反復認證，甚至會造成系統的崩潰，不利于用戶體驗的提升。為了在保障安全的前提下應用二次認證機制，本文認為可以從接入算法中進行優化設計，假如ME成功經過首次驗證，在用戶請求接入同一移動網絡時，可直接采用臨時存儲的TIDME，而無需再次訪問TDME，在ME和AN的二次交互過程中可以通過最新密鑰達到認證目的，大大減少了利用二次驗證漏洞進行非法接入的可能性。
4結束語
在科技的帶動下，4G無線網絡技術日趨成熟，其安全性能得到了很大的提升，但相應地，黑客攻擊技術也在不斷地發展，因此對于4G無線網絡的安全防護問題是一個永遠止境的課題，應該當作一項長期任務來抓。本文提出了要通過建立并完善安全體系機制、強化無線接入網的安全驗證、優化無線網絡傳輸安全協議、加強網絡物理硬件的防護、建立重新接入的二次認證機制等措施來強化4G移動通信無線網絡安全，具有十分重要的現實意義。不難預計，在未來的幾十年內，隨著三大運營商及各大通信企業對相關研究的不斷深入，4G移動通信無線網絡安全防護技術將會有長足的進步。
參考文獻：
[1]麻曉春.基于4G通信技術的網絡安全問題及對策初探[J].網絡安全技術與應用,2018(03):71+84.
[2]馮登國,徐靜,蘭曉.5G移動通信網絡安全研究[J/OL].軟件學報,2018,29(6):1813-1825.
[3]施亞齊.4G無線網絡通信技術中的安全問題研究[J].信息系統工程,2018(01):75.
[4]陳令,時玉彬.獲取4G用戶身份信息的設計與實現[J].信息技術,2018(04):103-106+114
作者：張犇 單位：中國聯合網絡通信有限公司天津市分公司