5G网络安全需求与架构_20页_9mb

5G网络安全需求与架构总结

核心内容

5G作为新一代移动通信技术，将在提升用户体验的同时，支持海量物联网设备接入和低时延高可靠业务。其安全需求和架构设计也面临新的挑战，包括多样化的业务场景、新技术引入、多种接入方式和设备形态、新的商业模式，以及更高的隐私保护要求。

主要观点

• 业务场景多样性：5G支持eMBB、mMTC、uRLLC三种业务场景，分别对应高带宽、高连接密度、高可靠低时延需求，需提供差异化的安全保护机制。
• 新技术与新特征：引入SDN和NFV技术，使得网络功能虚拟化，带来了新的安全挑战，如虚拟机安全、数据安全、控制器安全等。
• 多种接入方式与设备形态：支持WLAN、LTE、固定网络、5G新无线接入等，需构建统一认证框架，实现终端在不同接入方式间快速、安全切换。
• 新的商业模式：5G网络将向第三方和垂直行业开放安全能力，支持能力开放和业务生态建设。
• 更高的隐私保护需求：用户隐私信息在开放网络中面临更高的泄露风险，需提供按需的隐私保护机制，涵盖身份标识、位置信息、服务信息等。

关键信息

5G网络安全需求

• 支持统一认证框架，适应多种接入方式和凭证。
• 实现按需安全保护，满足不同业务对数据加密、完整性、密钥管理等的不同需求。
• 提供灵活的隐私保护机制，包括身份标识、位置信息、服务信息的保护。
• 支持网络切片安全，包括切片间隔离、切片内NF通信安全、切片与外部设备间通信安全等。
• 实现安全能力开放，通过API接口为第三方业务提供认证、授权等安全能力。

5G网络安全架构

5G网络安全架构分为八个安全域：

1. 网络接入安全：保障用户接入网络的数据安全，包括控制面和用户面的信令及数据保护。
2. 网络域安全：保障网元间数据交换的安全。
3. 首次认证和密钥管理：支持统一的认证机制和密钥管理。
4. 二次认证和密钥管理：支持业务接入时的第三方认证。
5. 安全能力开放：向第三方开放认证、授权等能力。
6. 应用安全：保障用户与业务提供方之间的安全通信。
7. 切片安全：实现切片间隔离、切片内NF通信安全等。
8. 安全可视化和可配置：用户可感知并配置安全特性。

5G网络新的安全能力

• 统一认证框架：基于EAP协议，支持多接入方式的认证，实现灵活、高效的双向身份鉴权。
• 多层次切片安全：包括切片间隔离、切片内NF通信安全、切片与外部设备通信安全等。
• 差异化安全保护：根据业务需求，部署不同的用户面数据保护机制，如加密终结点和加密方式选择。
• 开放的安全能力：通过API接口，为第三方业务提供安全能力，增强生态合作。
• 灵活多样的安全凭证管理：支持对称和非对称凭证管理，如基于(U)SIM卡的对称管理，基于证书或IBC机制的非对称管理。
• 按需的用户隐私保护：支持灵活配置的隐私保护策略，涵盖身份、位置、服务信息的保护。

标准化建议

总体目标

IMT-2020(5G)推进组致力于推动全球统一的5G安全标准，包括统一认证架构、按需安全保护、切片安全及256比特密钥长度密码算法等。

重点工作

1. 5G网络安全架构设计：设计灵活可扩展的架构，研究切片安全、安全能力开放、安全凭证管理及按需隐私保护等技术实现方法。
2. 256比特密钥长度对称密码算法标准化：推动ZUC-256等算法成为国际标准。

其他标准化组织相关工作

• 3GPP SA3：开展5G安全相关标准化工作，包括安全架构、流程等。
• ETSI NFV安全组：研究NFV安全架构、隐私保护、合法监听、证书管理、安全管理等。
• ONF及ITU-T：推进SDN安全标准化工作。

总结与展望

5G网络安全架构需支持数据安全、统一认证、切片安全、按需保护、能力开放、隐私保护等多种功能，以应对多样化的业务和新型网络架构带来的挑战。尽早明确5G安全需求和架构，有助于推动5G安全标准和产业的健康发展。

主要贡献单位

• 中国信息通信研究院 (CAICT)
• 中国移动 (China Mobile)
• 中国联通 (China Unicom)
• 中国电信 (CHINA TELECOM)
• 华为 (HUAWEI)
• 大唐电信科技产业集团
• 爱立信 (NOKIA)
• 中兴 (ZTE)
• 信威通信