5G网络安全需求与架构201706_22页_12mb

报告摘要

5G网络安全需求与架构总结

核心内容

5G网络作为新一代移动通信技术，其发展不仅提升了移动互联网用户体验，也推动了物联网、工业自动化等行业的深度融合。然而，随着业务场景的多样化、网络架构的虚拟化、接入方式的多元化以及商业模式的创新，5G网络面临前所未有的安全挑战。因此，构建一个统一、灵活、可扩展的网络安全架构成为5G发展的关键。

主要观点

1. 5G网络安全挑战与需求

新业务场景：5G支持eMBB、mMTC和uRLLC三大业务场景，分别对应高带宽、海量连接和超低时延需求，需提供差异化安全保护机制。
新技术特征：引入SDN和NFV等技术，导致网络架构的虚拟化，使传统物理隔离的安全模式失效，需构建新的安全机制来保障虚拟化平台的安全性。
多种接入方式：支持WLAN、LTE、固定网络和5G新无线接入，需统一认证框架以支持异构网络间的无缝切换。
新商业模式：支持垂直行业接入，需改变传统的“用户-终端-运营商”信任模式，实现更复杂的多方信任机制。
更高隐私保护需求：用户隐私信息在开放网络中面临更大泄露风险，需全面考虑数据在多种接入技术及不同运营网络中的隐私暴露问题，并提供按需隐私保护机制。

2. 5G安全总体目标

保障通信安全和网络架构安全。
提供统一的认证框架，支持多种接入方式和凭证。
实现按需的安全保护机制，适应不同业务的生命周期和时延要求。
支持隐私保护，包括身份、位置和服务信息的保护。
实现切片安全，包括切片隔离、安全管理和通信保护。
支持开放的安全能力，为第三方业务提供安全接口。

3. 5G网络安全架构

5G网络安全架构由8个安全域组成，涵盖从接入到应用的全生命周期安全保护：

网络接入安全：保障用户接入网络的数据安全，包括无线和核心网信令保护。
网络域安全：保障网元间信令和用户数据的安全交换。
首次认证和密钥管理：实现统一认证框架，完成用户数据保护的密钥管理。
二次认证和密钥管理：支持外部数据网络的业务认证和密钥管理。
安全能力开放：通过API接口向第三方业务提供安全能力，增强业务生态安全性。
应用安全：保障用户与业务提供方之间的安全通信。
切片安全：包括切片间隔离、切片内NF通信安全、切片内PDU会话安全等。
安全可视化和可配置：实现用户对安全特性的感知和配置能力。

4. 5G网络新的安全能力

统一认证框架：基于EAP协议，支持多种接入方式（如WLAN、LTE、5G）的认证和授权，实现灵活高效的双向身份鉴权。
多层次切片安全：涵盖切片与UE之间的安全、切片内NF与切片外NF之间的安全、切片内NF之间的安全，实现切片间的隔离和安全通信。
差异化安全保护：根据业务类型和安全需求，部署不同的用户面保护机制，如不同加密算法、密钥长度和更新周期。
开放的安全能力：通过API接口向第三方业务提供安全能力，如认证、授权和数据保护。
灵活多样的安全凭证管理：支持对称和非对称安全凭证，满足不同终端设备的认证需求，如SIM卡设备和轻量级物联网设备。

关键信息

安全需求多样化：需支持不同业务场景的安全级别、不同接入方式的认证机制、不同终端设备的安全能力。
安全架构设计原则：统一认证、按需保护、切片安全、能力开放、隐私保护。
隐私保护策略：包括身份标识、位置信息和服务信息的保护，需采用加密、匿名化等技术手段。
安全技术发展：推动256比特对称密码算法（如ZUC-256）成为国际标准，提升加密强度。
标准化建议：5G安全标准化分为两个阶段，第一阶段完成安全框架、接入安全、隐私保护等；第二阶段重点推进切片安全、能力开放安全、256比特密钥算法等。

5G安全标准化建议

6.1 总体目标

推动全球统一的5G安全技术标准，包括安全认证架构、按需安全保护、切片安全和256比特密钥算法等。

6.2 重点工作

网络安全架构设计：研究安全机制、协议、切片安全、安全凭证管理、隐私保护等技术实现方法。
256比特密钥算法标准化：推动ZUC-256等算法成为国际标准，提升加密安全性。

6.3 其他标准化组织相关工作

3GPP SA3负责5G安全架构和流程标准化。
ETSI NFV安全组关注NFV安全架构、证书管理、隐私保护等。
ITU-T和ONF推动SDN安全相关标准化。

总结和展望

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、隐私保护等关键功能，以适应未来多样化的业务场景和新型网络架构。尽早明确安全需求和架构，有助于推动5G安全标准的制定和产业发展。IMT-2020(5G)推进组将持续与全球相关组织、企业、科研机构合作，共同推动5G安全标准化与技术创新。