從1G/2G到3G/4G，20多年來(lái)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以其強(qiáng)大的加密與認(rèn)證措施，一直都是最安全的商用網(wǎng)絡(luò)。

 

但是，1/2/3/4G僅為手機(jī)而生，而5G要面向萬(wàn)物互聯(lián)，安全問(wèn)題更加突出。

 

比如，5G有一個(gè)用例叫遠(yuǎn)程醫(yī)療，它可以拯救人類(lèi)的生命，可想而知，網(wǎng)絡(luò)安全性有多么重要！

 

 

5G超高速率與超低時(shí)延也是一把雙刃劍，對(duì)于黑客而言，這也意味著攻擊速度更快！

 

另一方面，5G要網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，要切片，要遷移到電信云，基于NFV/SDN的網(wǎng)絡(luò)虛擬化、自動(dòng)化和開(kāi)源化使能網(wǎng)絡(luò)更靈活、敏捷和低成本。

 

但這也是一把雙刃劍，網(wǎng)絡(luò)靈活和敏捷意味著更容易遭受惡意攻擊，伴隨開(kāi)源和開(kāi)放而來(lái)的還有敞開(kāi)的漏洞。

 

通俗的講，1/2/3/4G網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制是在網(wǎng)絡(luò)入口設(shè)置高高的“保護(hù)墻”來(lái)防止網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊，而開(kāi)放包容的5G會(huì)在一定程度上會(huì)打破“高墻”，部分依靠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部靈活慎密的安全機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊。

 

4G標(biāo)準(zhǔn)安全構(gòu)架

 

因此，5G安全是一門(mén)前無(wú)所有的新課題、新挑戰(zhàn)。

 

 

要理解5G安全機(jī)制，我們得先理解5G網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，即基于云的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

 

 

我們講傳統(tǒng)的電信設(shè)備是“黑匣子”解決方案，5G要通過(guò)NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）來(lái)對(duì)“黑匣子”軟硬件解耦，并將解耦后的虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能軟件分解成模塊化的組件運(yùn)行于通用硬件之上，最終走向云化和開(kāi)源的軟/硬件生態(tài)。

 

再以核心網(wǎng)為例...

 

 

這樣的5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架主要會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)呢？

 

 

如上圖所示，5G網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)包括：

 

 

其中，上圖也列出了虛擬化網(wǎng)絡(luò)的兩大主要應(yīng)對(duì)措施：DDOS緩解機(jī)制和安全功能虛擬化（Security Function Virtualization）。

 

 

盡管傳統(tǒng)電信設(shè)備是“黑匣子”，但采用專(zhuān)用ASIC，處理性能穩(wěn)定，長(zhǎng)期以來(lái)經(jīng)受住了網(wǎng)絡(luò)高峰考驗(yàn)，堅(jiān)挺而可靠。

 

而5G NFV把虛擬網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行于通用CPU之上，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷狂增時(shí)，尤其在受到DDoS攻擊時(shí)，軟件化后的網(wǎng)絡(luò)能否經(jīng)得起考驗(yàn)？如何應(yīng)對(duì)？

 

現(xiàn)在我們假設(shè)大量物聯(lián)網(wǎng)終端感染了“遠(yuǎn)程重啟”惡意軟件，這些物聯(lián)網(wǎng)終端組成所謂的“僵尸網(wǎng)絡(luò)”，黑客隨時(shí)準(zhǔn)備向我們的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊...

 

5G如何應(yīng)對(duì)？如下圖：

 

 

①黑客操控海量被感染的物聯(lián)網(wǎng)終端同時(shí)重啟，引發(fā)海量的附著請(qǐng)求（Attach Requests），從而發(fā)起“信令風(fēng)暴”攻擊。

 

②vMME處于被DDoS攻擊狀態(tài)。

 

③系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析并發(fā)出“受攻擊”告警。

 

④編排器（Orchestrator）實(shí)例化新的虛擬機(jī)（VM）快速擴(kuò)展vMME功能，以在對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行進(jìn)一步分析期間擴(kuò)展更高的信令流量負(fù)荷，防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

 

如果是用戶(hù)面的惡意流量呢？5G又如何應(yīng)對(duì)？

 

 

①移動(dòng)終端上的惡意軟件向客戶(hù)云服務(wù)直接發(fā)送惡意IP數(shù)據(jù)包。

 

②分析引擎檢測(cè)到異常，并發(fā)送實(shí)時(shí)告警。

 

③SDN控制器動(dòng)態(tài)修改防火墻規(guī)則，阻撓攻擊。

 

 

舉個(gè)例子，我們說(shuō)5G網(wǎng)絡(luò)要以用戶(hù)為中心，要實(shí)現(xiàn)終端用戶(hù)的自助服務(wù)，比如用戶(hù)可以自助調(diào)整寬帶網(wǎng)速，甚至是添加類(lèi)似防火墻一類(lèi)的虛擬功能，但是，這一切都是用戶(hù)通過(guò)一個(gè)公共的外部網(wǎng)站或平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

當(dāng)用戶(hù)自助修改功能時(shí)，需求通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)傳送到NFV編排器（Orchestrator），這就意味著，在外網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)商內(nèi)網(wǎng)之間為終端用戶(hù)打開(kāi)了一條控制網(wǎng)絡(luò)的通道。

 

這就為黑客利用漏洞發(fā)起攻擊提供了一條通道。

 

以Hypervisor漏洞攻擊為例...

 

 

黑客攻擊開(kāi)源代碼漏洞，Hypervisor感染惡意軟件，進(jìn)而篡改虛擬機(jī)（VM）、竊取和篡改數(shù)據(jù)。

 

再來(lái)看看SDN控制器漏洞攻擊...

 

 

眾所周知，傳統(tǒng)的電信設(shè)備是將控制面集成在一個(gè)封閉的盒子里，且控制面協(xié)議絕大部分預(yù)定義于設(shè)備中，只預(yù)留了少量的幾個(gè)參數(shù)可修改、調(diào)整。

 

而SDN將控制面從設(shè)備分離，并抽取出來(lái)，通過(guò)編程化的外部控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)如同交通調(diào)度樞紐般的對(duì)網(wǎng)絡(luò)交通狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，這同樣為黑客利用漏洞攻擊提供了機(jī)會(huì)。

 

黑客如何發(fā)起SDN控制器漏洞攻擊呢？

 

假設(shè)SDN控制器中代碼有BUG，沒(méi)有禁用外部實(shí)體接入，黑客就可以利用北向API發(fā)起XXE攻擊，進(jìn)而竊取敏感數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行。

 

對(duì)于漏洞攻擊的防范主要還是實(shí)時(shí)監(jiān)控、定期掃描、勤更新、堵端口等，尤其注意接入控制和API接口安全。

 

 

5G網(wǎng)絡(luò)需采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，最典型的切片是：大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、關(guān)鍵任務(wù)型物聯(lián)網(wǎng)和增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶三大切片。

 

 

網(wǎng)絡(luò)切片是指共享網(wǎng)絡(luò)物理資源，由Hypervisor管理和控制為不同應(yīng)用場(chǎng)景切出多個(gè)邏輯上獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)。

 

由于同一張物理網(wǎng)絡(luò)共存多個(gè)“切片”，容易遭受來(lái)自黑客的旁路攻擊。

 

黑客如何對(duì)5G切片網(wǎng)絡(luò)發(fā)起旁路攻擊呢？

 

未來(lái)的5G切片可能不僅僅是以上三大典型切片，其包括多個(gè)為特定服務(wù)定制的網(wǎng)絡(luò)切片，甚至是虛擬運(yùn)營(yíng)商自己定義切片，不同的切片對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性要求不盡相同，黑客就可能通過(guò)了解“切片1”中的虛擬機(jī)中的代碼運(yùn)行規(guī)律來(lái)推斷出“切片2”中的運(yùn)行于同一物理資源之上的虛擬機(jī)的代碼運(yùn)行規(guī)律，從而發(fā)起向“切片2”的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

 

這種攻擊方式通常采用旁路攻擊。所謂旁路攻擊，在密碼學(xué)中指繞過(guò)對(duì)加密算法的繁瑣分析，利用密碼算法的硬件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算中泄露的信息，如執(zhí)行時(shí)間、功耗、電磁輻射等，結(jié)合統(tǒng)計(jì)理論快速的破解密碼系統(tǒng)。

 

比如時(shí)序攻擊，黑客通過(guò)分析加密算法的時(shí)間執(zhí)行來(lái)推導(dǎo)出密匙。

 

所以，5G切片需部署慎密的隔離機(jī)制，尤其是虛擬機(jī)之間的隔離。

 

從另一個(gè)角度看，虛擬機(jī)的隔離機(jī)制也非常重要。

 

由于未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)是分布式的，除了核心云，還有分布于基站、接入機(jī)房的邊緣數(shù)據(jù)中心，虛擬機(jī)遍布網(wǎng)絡(luò)。這些虛擬機(jī)經(jīng)常被實(shí)例化，一旦受到攻擊，病毒就可能從一個(gè)虛擬機(jī)傳播到另一個(gè)，或從一個(gè)主機(jī)上的虛擬機(jī)傳播到其它主機(jī)上，最終蔓延整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

 

因此，每一個(gè)切片網(wǎng)絡(luò)下的虛擬機(jī)可能都要做到被單獨(dú)監(jiān)視和保護(hù)。

 

相對(duì)于傳統(tǒng)2/3/4G的安全機(jī)制，很明顯，5G安全機(jī)制更加細(xì)化。

 

總之，對(duì)于5G而言，傳統(tǒng)2/3/4G網(wǎng)絡(luò)那套安全機(jī)制是行不通，和5G網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制也是一次前所未有的顛覆：我們不但要防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，還要時(shí)刻做最壞的打算，不斷假設(shè)網(wǎng)絡(luò)如果遭受攻擊應(yīng)該采取怎樣的措施，且能快速應(yīng)對(duì)。

 

以上內(nèi)容主要討論了虛擬化后5G網(wǎng)絡(luò)面臨的安全問(wèn)題，盡管很重要，但并不是5G安全的全部，事實(shí)上，我們認(rèn)為，5G安全機(jī)制是一次CT和IT領(lǐng)域的融合，范圍廣，復(fù)雜度高。

 

墨跡了這么久，那么5G到底安全嗎？

 

對(duì)不起，這個(gè)問(wèn)題我們真回答不了，但是，我們始終相信，不管2/3/4G，還是5G，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的安全性永遠(yuǎn)是No.1。

 

目前，3GPP工作組SA3負(fù)責(zé)5G網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)架，其關(guān)注的領(lǐng)域如下：

 

 

5G第一階段的安全構(gòu)架將于2018年3月完成，屆時(shí)可查閱技術(shù)規(guī)范TS33.501。

 

最后，再上一張來(lái)自諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室的5G安全架構(gòu)圖...

 

 

好了，這就是我們所了解的關(guān)于5G安全那些事，不詳之處，歡迎補(bǔ)充。