5G安全通信与计算融合演进中的需求分析与架构设计1
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第 3 卷 第 5 期 信 息 安 全 学 报 Vo l . 3 No. 5
2018 年 9 月
Journal
of
Cyber
Security
September, 2018
通讯作者: 王利明, 博士, 副研究员, Email: wangliming@iie.ac.cn。
本课题得到国家自然科学基金(No. 61302108)资助。
收稿日期: 2017-01-05; 修改日期: 2017-04-26; 定稿日期: 2018-08-20
5G 安全: 通信与计算融合演进中的
需求分析与架构设计
李宏佳, 王利明, 徐 震, 杨 畅
中国科学院信息工程研究所 信息安全国家重点实验室 北京 中国 100093
摘要 5G 是未来网络空间的核心基础设施, 因而 5G 安全是网络空间安全的重要组成部分。5G 安全技术应打破以往移动通信
系统成型后“打补丁式”的升级演进模式, 与 5G 移动通信技术同步演进, 实现系统安全内生与安全威胁“标本兼治”的目标。
为了“有的放矢”的推动安全技术同步演进, 应首先解决两个基本问题: 5G 安全需求是什么和 5G 安全体系架构是什么。针对
这两个问题, 本文首先从业务、网络、无线接入、用户与终端、系统五个视角梳理了 5G 通信与计算融合演进的技术特点, 并基
于这些特点系统的分析了 5G 安全需求; 然后, 面向 5G 安全需求, 设计了 5G 安全总体架构; 最后, 总结归纳出了 5G 安全技术
的三个发展趋势, 即, “面向服务的安全”“安全虚拟化”与“增强用户隐私与数据保护”。本文希望为 5G 安全技术的同步演
进提供有益的参考。
关键词 5G; 安全; 融合演进; 总体安全架构; 安全需求
中图法分类号 TN91 DOI 号 10.19363/J.cnki.cn10-1380/tn.2018.09.01
5G Security: Requirements Analysis and Architecture
Design Towards CT and IT Convergent Evolution
LI Hongjia, WANG Liming, XU Zhen, YANG Chang
State Key Laboratory of Information Security, Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
Abstract The fifth generation (5G) mobile communication system is the core infrastructure of future cyberspace; this
makes the 5G security indispensable to the cyberspace security. In order to amalgamate the security with 5G standardiza-
tion, security technology should get rid of the patching evolution mode happened in 3G and 4G, where it is developed as
patches to the already found security threats. Thus, it is vital to clarify the guidelines of how 5G security technology syn-
chronously evolves with the 5G communication technology. To this end, we delve into two fundamental problems: what
are 5G security requirements and how should the corresponding security architecture be designed? Correspondingly, we
first dissect the convergent evolution features and systematically analyze security requirements from five perspectives,
namely, the user/terminal, the network, the radio access, the application and service, and the system. Then, following the
requirements, we design a new 5G security architecture. Finally, three development trends of the 5G security technology,
namely, service-oriented security, security virtualization and enhanced protection for privacy and data, are highlighted to
give a glimpse of the evolution roadmap of 5G security techniques.
Key words 5G; security; convergent evolution; security architecture; security requirements
1 引言
在业界共同努力和推动下, 5G 的愿景、需求与技
术发展路线已基本明确。国际电信联盟(ITU)制定了
5G 演进时间表, 将于 2020 年完成 5G 标准。根据 ITU
时间表, 国际标准化组织第三代合作伙伴计划(3GPP)
将在 2018 年与 2020 年分别完成 5G 标准版本 15 (R15)
与版本 16 (R16)。为了在 5G 技术标准中占得一席之
地, 众多国家和行业组织早已积极投入到 5G 技术研
发工作中, 例如, 以欧洲企业为主体的行业组织正
通过基于 Horizon 2020 计划
[1]
的 5G-PPP
[2]
和 METIS
2020
[3]
项目推进 5G 技术研发。为了实现引领 5G 发
展的目标, 我国于 2013 年成立了 IMT-2020 (5G)推进
组, 该推进组聚集了国内移动通信领域产、学、研、
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