面向5G移动核心网的安全与隐私保护技术研究

面向5G移动核心网的安全与隐私保护技术研究

牟晓琳

230281198911232629

摘要：随着移动通信技术的不断发展，5G移动核心网作为下一代移动通信网络的核心架构，具有更高的速度、更低的延迟和更大的容量，将为人们带来更多创新的应用场景和服务。然而，随着5G移动核心网的广泛应用，也带来了一系列的安全与隐私挑战。因此，研究面向5G移动核心网的安全与隐私保护技术具有重要的意义。通过开发有效的安全机制和隐私保护措施，可以提高5G移动核心网的安全性，防范各类网络攻击和威胁，保护用户的个人隐私。同时，这也有助于增强用户对新一代移动通信网络的信任感，推动5G技术的广泛应用和发展。

关键词：5G移动核心网；安全与隐私；保护技术

1.5G移动核心网安全与隐私挑战

首先，5G移动核心网的复杂性导致了更多的攻击面。与之前的网络相比，5G核心网采用了分布式架构，包含多个网络功能和实体，如用户面、控制面和管理面等。这些功能之间的交互和通信增加了攻击者潜在的入侵点和攻击路径。恶意软件、网络入侵和拒绝服务攻击等威胁可能导致网络故障、服务中断和用户信息泄露。

其次，5G移动核心网的开放性引发了新的安全问题。5G网络采用了开放接口和标准化协议，以促进网络功能的灵活性和互操作性。然而，开放接口的使用也为攻击者提供了机会，可能导致未经授权的访问、数据篡改和恶意软件注入等问题。此外，与其他网络和系统的集成也增加了跨域攻击和侧信道攻击的风险。

另外，5G移动核心网的大规模连接和数据传输使得用户的隐私面临更多的威胁。5G网络支持大规模物联网和边缘计算应用，导致大量设备、传感器和用户数据的交互和共享。这些数据可能包含用户的个人信息、位置信息和行为习惯等敏感数据。如果这些数据未经适当保护，可能被滥用、不当使用或泄露，威胁用户的个人隐私权益。

2. 面向5G移动核心网的安全保护技术

2.1认证与身份管理

（1）基于证书的身份验证：基于证书的身份验证是一种常用的身份验证方法，它使用公钥基础设施（PKI）来验证用户的身份。在这种方法中，用户和核心网之间交换数字证书，核心网使用证书验证用户的身份。用户的数字证书包含公钥和相关身份信息，由受信任的证书颁发机构（CA）签名。通过验证用户的数字证书，核心网可以确认用户的身份，并决定是否授权用户访问。

（2）多因素身份验证：多因素身份验证使用多个不同的身份验证因素来确认用户的身份。常见的身份验证因素包括密码、指纹、声纹、面部识别、短信验证码等。通过结合多个身份验证因素，可以提高身份验证的安全性和准确性。例如，在登录过程中，用户可能需要提供密码和接收短信验证码才能完成身份验证。

（3）双向认证：双向认证是一种在用户和核心网之间进行相互验证的身份验证方法。在传统的单向认证中，只有用户验证核心网的身份，而核心网不验证用户的身份。而在双向认证中，不仅用户验证核心网的身份，核心网也验证用户的身份。这样可以防止恶意攻击者冒充合法用户进行访问。双向认证通常使用数字证书和密钥交换协议来实现。

（4）身份管理与访问控制：身份管理与访问控制技术用于管理用户的身份信息和控制用户对核心网资源的访问。它包括用户身份注册、身份认证、权限分配和访问控制策略的定义和管理等。通过建立细粒度的访问控制策略，可以确保只有经过授权的用户可以执行特定的操作，并限制未经授权用户的访问。

（5）匿名身份管理：匿名身份管理技术用于保护用户的真实身份信息，并提供匿名的身份标识。这对于一些敏感场景下的用户非常重要，如医疗数据共享、隐私保护的社交网络等。通过使用匿名身份，用户可以在进行某些操作时隐藏其真实身份，从而保护个人隐私。

2.2传输安全

（1）加密：加密是传输安全的基本手段之一，通过使用加密算法对核心网中的数据进行加密，以防止未经授权的访问和窃听。在5G移动核心网中，可以采用对称加密和非对称加密相结合的方式。对称加密使用相同的密钥对数据进行加密和解密，而非对称加密使用公钥和私钥进行加密和解密。通过加密技术，可以确保核心网中的数据在传输过程中的机密性。

（2）安全传输协议：安全传输协议用于在核心网中建立安全的通信通道，保护数据在传输过程中的完整性和机密性。在5G移动核心网中，常用的安全传输协议包括传输层安全协议（TLS）和IP安全（IPsec）协议。TLS协议用于保护应用层数据的安全传输，而IPsec协议用于保护网络层数据的安全传输。通过使用安全传输协议，可以防止数据在传输过程中被篡改、窃听或伪造。

（3）安全网关：安全网关是一种网络设备，用于监控和保护核心网中的数据传输。安全网关可以实施数据包过滤、流量监测、攻击检测和防御等功能，以保护核心网中的数据免受恶意攻击和威胁。安全网关可以识别和阻止潜在的安全威胁，提高核心网的安全性。

（4）数据完整性校验：数据完整性校验是一种用于验证数据在传输过程中是否被篡改的技术。它通过计算数据的校验和或哈希值，并将其与接收到的数据进行比较，以确定数据是否完整和未被篡改。常用的数据完整性校验算法包括MD5、SHA-1和SHA-256等。通过进行数据完整性校验，可以及时检测到数据篡改的情况，并采取相应的安全措施。

2.3访问控制与权限管理

访问控制与权限管理技术用于限制用户对核心网资源的访问和操作。通过建立细粒度的访问控制策略和权限管理机制，可以确保只有经过授权的用户可以执行特定的操作。这包括基于角色的访问控制、访问策略的定义和管理，以及审计和监控用户行为等技术。

2.4安全监测与威胁防护

安全监测与威胁防护技术用于实时监测网络流量和异常行为，并采取相应的响应措施。这包括入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）的部署，网络流量分析和行为分析等技术。通过及时发现和应对潜在的攻击和威胁，可以提高核心网的安全性和稳定性。

3. 面向5G移动核心网的隐私保护技术

3.1用户隐私保护

用户隐私保护技术旨在保护用户个人信息的安全和隐私。这包括匿名化和脱敏技术，通过去除或替换敏感信息来保护用户的身份和隐私。例如，使用数据脱敏技术对用户的个人身份信息进行加密或替换，以使其在数据传输和存储过程中不容易被识别。

3.2数据隐私保护

数据隐私保护技术用于保护用户数据的机密性和完整性。这包括使用加密算法对用户数据进行加密，以防止未经授权的访问和泄露。此外，还可以采用数据掩码、数据分割和数据共享控制等技术，对敏感数据进行分散存储和访问控制，减少数据泄露的风险。

3.3位置隐私保护

位置隐私保护技术用于保护用户的位置信息不被滥用和泄露。在5G移动核心网中，用户的位置信息可能通过基站和网络设备进行收集和使用。为了保护用户的位置隐私，可以采用位置匿名化技术，如位置混淆和位置伪装，以隐藏用户的真实位置信息。此外，还可以采用位置隐私保护策略，限制位置信息的收集和使用范围，确保用户的位置隐私得到充分保护。

3.4用户授权和选择机制

用户授权和选择机制是用户参与隐私保护的重要方式。通过提供用户选择是否共享个人信息和数据的权利，并建立明确的授权机制，用户可以自主控制其个人信息的使用和共享。这包括用户隐私偏好设置、数据共享选择和明确的用户知情同意等机制，以确保用户对自己的隐私有更大的控制权。

结 语：

通过综合应用隐私保护技术和传输安全技术，可以建立一个安全可靠的5G移动核心网，为用户提供更安全、更可信的服务。随着技术的不断发展和网络环境的变化，安全与隐私保护技术需要不断更新和改进。面对新的安全威胁和攻击技术，我们需要持续关注最新的研究成果和技术进展，不断优化和加强5G移动核心网的安全与隐私保护。

参考文献:

[1]黄荣.移动核心网网络功能虚拟化技术的研究[D].南京邮电大学,2018.

[2]许炜鹏.5G移动通信核心网关键技术探究[J].信息与电脑(理论版),2021,33(02):195-197.