4G移动通信系统的无线网络安全分析

发表时间:2018/1/10   来源:《基层建设》2017年第27期   作者:郭春东
[导读] 摘要:随着目前无线通信技术的不断发展和完善,无线网络从传统的1G、2G、3G发展到了当前4G网络,而在目前无线通讯事业发展如此迅速的基础之上,如何能够有效的保证无线网络的安全具有显著的意义和作用。
        中国移动通信集团广西有限公司崇左分公司  广西崇左市  532200
        摘要:随着目前无线通信技术的不断发展和完善,无线网络从传统的1G、2G、3G发展到了当前4G网络,而在目前无线通讯事业发展如此迅速的基础之上,如何能够有效的保证无线网络的安全具有显著的意义和作用。
        关键词:4G移动网络;无线网络;通信安全技术
        1引言
        随着当前科学技术的不断发展和完善,生活需求的日益升高,人们在4G网络环境之下能够实现高效的数据传输和通讯。由于4G网络具有无线传播与开放性的特点,与传统的通信系统相比更为复杂,对于其安全问题则更为重要,同样也是社会各界关注的热点问题。
        2 无线网络通信方式
        总的来说,由于覆盖范围、传输速率和用途的不同,无线网络可以分为无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网。从传输距离角度看,各种网络的比较如图1 所示。从网络拓扑结构角度,无线网络又可以分为有中心网络和无中心、自组织网络。有中心网络以蜂窝动通信为代表;无中心网络以移动自组织网络(Ad Hoc)为代表,采用分布式、自组织的思想形成网络。
 
        2.1 WPAN/WLAN/WMAN
        通信技术无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝的连接而提出的新兴无线通信网络技术。WPAN 能够有效地解决“最后的几米电缆”的问题,如蓝牙、Zig Bee、RFID 等。无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)工作模式可分为基础结构模式和自组织网络模式,基础结构的拓扑结构是扩展服务集,而自组织网络的拓扑结构是独立基本服务集。在基础结构网络下,无线终端通过访问节点相互通信,这是最常用的网络拓扑结构;自组织网络是无线终端之间任意连接相互通信形成的一种工作方式。WLAN 的安全架构经历了从有线等效保密(Wired Equivalent Privacy,WEP)到IEEE  802.11i 的演进,我国于 2003 年首次针对 WEP的安全机制不足提出无线局域网安全标准(Wireless L A N  A u t h e n t i c a t i o n  a n d  P r i v a c y  I n f r a s t r u c t u r e ,WAPI)。无线城域网(Wireless Metropolitan Area Network,WMAN)的推出是为了满足日益增长的无线接入市场需求。在 WLAN 技术快速发展的同时,由于在用于室外环境时,带宽和用户数方面受到限制,还存在通信距离较短等一些其他问题。为更好地解决上述问题,IEEE 制定了一套全新的、更复杂的全球标准,这个标准能同时解决物理层环境(室外射频传输)和 QoS 两方面的问题,典型的 WMAN如 WiMAX,Mesh 等。
        2.2 GSM/GPRS 通信技术
        全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)是 2G 系统的典型例子,其运营成本低、网络覆盖范围广、可靠性相对较高。但是该通信方式实时性相对较差,尤其在大数据传输的情况下,可能造成较长时间的传输时延,不适用于实时监测系统。且 GSM 没考虑完整性保护问题,这在以语音通信为主的通信中不重要,因为丢失或改动的语音通常可以识别。GPRS 是在GSM 系统基础上发展而来的无线数据传输业务。GPRS 采用 与GSM 相同的无线调制标准、频带、突发结构、调频规则及 TDMA 帧结构。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,不需要利用电路交换模式的网络资源。
        3 4G通信安全问题
        3.14G的特征决定了4G的移动终端
        不同于3G终端。4G移动终端应能支持高速率和宽带要求,同时还应保证适应不同的空中接口要求及不同的QoS指标和终端用户移动性能。此外,4G系统中的终端形式多样化,具有物联网功能的终端可视为4G系统的终端,如联网的冰箱、热水器、眼镜、手表等。未来4G移动终端具有如下特征:更强的交互性能,更为方便的个人与网络接口;更高的网络联通性,无线设备可通过Ad Hoc方式组网;丰富的个性化服务,支持视频电话、GPS定位等多种业务;动态自重构能力,可以自适应地改变业务要求及网络条件;增强型的安全保障功能,如嵌入式指纹识别认证。
        3.2 4G通信安全问题
        4G系统包括IP骨干网、无线核心网、无线接入网和智能移动终端等部分,因此,其面临的安全威胁也主要来自这几方面。现有无线网络中存在的安全隐患仍然存在于4G系统中。例如,无线网络链路安全问题和攻击者的窃听、篡改、插入或删除链路上的数据;网络实体身份认证问题,包括核心网和接入网中的实体,如无线局域网中的AP和认证服务器等;Internet网络的各类网络攻击问题等。
        4G通信安全问题主要是由于4G网络结构而产生的,4G网络结构由IP骨干网、无线核心网以及无线接入网等部分组成,这几个部分作为4G网络的主要组成部分在一定程度上面临着较大的安全威胁。4G无线网络系统发展中出现的几个安全问题,包括黑客对用户信息以及数据的窃取并对用户的数据信息进行恶意的篡改;通过对用户核心信息的窃取来进入用户机中的网络认证系统,从而谋求利益;由4G无线网络而产生的互联网恶意攻击等,这种种现象都是4G通信安全的重要问题。
        3.3 4G通信安全策略探究
        在4G无线网路安全协议的实施策略上,应当在保证网络安全的基础上依然能够发挥4G网络的高效率、高兼容性特点。主要的做法是降低用户移动端的任务量。通过任务量的降低,减少服务器的信息数据接收量,进而有效的提升数据信息的处理效率,实现对移动端的实时监测;第二,安全结构中所产生的相关信息数据需要降低其复杂程度,保证信息结构的简单,使得通信过程能够更快更有效的完成;第三,用户在访问相关未知网络的过程中应当能够了解到相关网络协议的安全措施,换句话说在安全网络环境下的网页安全防护协议一般对用户是公开的;第四,用户自身在使用移动设备的过程中,可以根据自己的需求等来安排网络安全防护措施的强度。
        3.4 4G通信安全措施探究
        4G通信网络出现安全问题的主要原因有硬件和软件两个方面。对于硬件设施的防护,可以通过提升移动设备的集成度降低黑客攻击;可以在移动终端内部构建相关的检测器,对移动设备的异常电压以及异常电流进行监测,防止黑客恶意攻击;最后对移动设备安装相关的存储记忆功能,以保证一旦移动终端在受到不法分子的恶意攻击出现无法使用的情况下,其内部的数据信息能够保存完整。在软件方面,应当构建全面系统的操作系统,操作系统中通过混合式访问控制以及安全协议、用户身份验证等构造来加固移动终端软件的安全问题。
        4结语
        随着计算机技术和无线通信技术的不断融合、发展,无线通信系统经历了 1G、2G 和 3G 系统的发展历程,并向全 IP 化的下一代通用无线通信系统(4G)逐步演进。无线网络安全作为影响移动通信系统快速发展的关键问题之一,一直是业界研究的重点和热点,并受到越来越多的关注。在各种无线通信技术及异构网络共存、融合的趋势和背景,4G系统的安全问题变得更为复杂和重要。
        参考文献
        [1]张书利.4G环境下的移动电子商务模式研究和创新[D].山东师范大学,2014.
        [2]郑宇.4G无线网络安全若干关键技术研究[D].成都:西南交通大学,2006.
        [3]孙建平,林长锥.基于TD-LTE的智能配电网终端通信技术研究[J].电力系统通信,2012,33(7):85–88.
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