4G无线通信系统的网络安全探讨

吴顺强

【摘要】 二十一世纪已是信息化时代，人们对于无线通信的要求越来越高，不仅体现在需求量方面，也体现在安全性能要求方面。4G无线通信与以往的2G、3G相比较，其网络速度更快，能够给予用户更加优越的上网体验。本文简要分析了4G无线通信系统所存在的安全问题，并提出了几点关于提升4G无线通信系统网络安全性能的建议，以供参考。

【关键词】 4G无线通信 网络安全 保护机制 硬件平台

网络安全是衡量移动无线通信系统实际应用价值的关键指标之一，网络安全问题广受社会各界人士的关注。4G无线通信系统虽然具有高度的实际应用价值，但是在运行的过程当中，依旧存在着部分安全问题，危及到用户的信息安全，同时也不利于运营商经济效益的提升。鉴于此，必须要在明确4G无线通信系统所存在的安全隐患的前提下，采取有效的应对措施，保证4G无线通信系统的网络安全。

一、4G无线通信系统的基本结构

4G无线通信网络系统很好地实现了各种制式的网络之间的无缝互联的目的，其核心网是基于全IP网络体系而构成的，应用效果理想。4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务，提供大范围服务。与上一代的3G网络相比较，4G无线通信系统当的分组交换以及全IP核心网分别取代了3G网络的电路交换以及蜂窝网络，即便是在快速移动的环境当中，4G网络依旧可以为用户提供2—100Mbit/s的数据传输速率，给予用户更加流畅的上网体验。

二、4G无线通信系统所存在的安全问题

4G无线通信系统当中所存在的安全问题集中体现在移动终端、无线网络、无线业务三个方面，具体如下：

2.1移动终端方面

①移动终端的硬件平台不具备完整而全面的验证保护机制，各个模块遭受攻击者随意篡改的风险非常高，再加上移动终端内部的各个通行接口没有机密性的保护措施，用户所传递的信息容易被窃听，访问控制机制有待完善。

②移动终端的操作系统多种多样，各种操作系统多存在不同程度的安全隐患，在使用的过程当中，其所存在的安全漏洞会被无限放大。

③伴随病毒种类的不断增加与更新，传统的防病毒软件的体积也在随之增大。但是，移动终端的计算能力、电池容量、数据储存能力均是有限的，难以长时间地支撑起大体积的防病毒软件的运行需求，两者的矛盾性非常明显。

④移动终端所支持的无线应用非常多，包括电子邮件、电子商务等，其均是通过无线网络而实现的。大部分的无线应用其自身均存在固有的安全隐患，再加上相应的程序的安全漏洞，严重威胁着无线终端的网络安全。此外，木马、蠕虫等移动终端比较常见的感染性病毒也可通过这些无线应用而进入到移动终端当中，损坏或是窃取数据资源。

2.2无线网络方面

①无线网络的具体结构不同，非常容易导致相应的差错，所以要求无线网络必须要具备良好的容错性。

②不同的无线网络，其安全机制、安全体系、安全协议也必定不同，导致4G无线通信系统容易受到来自各个方面的安全威胁。

③一般而言，4G无线通信系统必须要与异构形式的非IP网络进行连接，同时依靠QoS实现高速网络速率传递。但是，在实际的操作过程当中，4G无线通信系统与异构形式的非IP网络连接，同样存在安全威胁。

④无线网络用户习惯在各个不同的系统当中随意切换与漫游，这就对4G无线通信系统的移动性管理性能提出可更高的要求。但是，目前我国的4G无线通信系统尚不具备良好的移动性管理性能，容易出现各种安全问题。

2.3无线业务方面

①无线业务与衍生的增值业务均以电子商务为主，整体呈现持续增长的趋势。但是，目前的4G无线通信系统的安全机制很难适应高级别的安全需求。

②目前的无线通信市场，利益争端因为多计费系统的参与而愈演愈烈，运营商欺诈以及用户抵赖等现象不乏存在。但是，目前的4G无线通信系统的安全方案无法出示绝对肯定性质的相关凭证。

③4G无线通信业务支持用户的全球移动性，这是其优点，也是其安全隐患之一。因为一次无线业务无可避免会涉及到多个业务提供商以及网络运营商，容易出现安全问题。

三、提升4G无线通信系统网络安全性能的策略

提升4G无线通信系统网络安全性能，主要在于安全策略、效率策略、以及其他的一些策略，具体如下：

3.1安全策略

①加固操作系统。建议所采用的操作系统必须要满足TMP的实际需求。确保混合式访问控制、域隔离、远程验证等具备良好的兼容性能，以提高4G无线通信系统网络的安全性能。

②加固硬件平台。应用“可信移动”的方案，添加可信启动的程序，对移动终端的数据储存实现有效的保护，提高检验机制的完整性。

③加固应用程序。在进行应用程序下载的过程当中，必须要进行合法性与安全性检验才能进行安装，避免其受到攻击者的恶意篡改，同时降低可供用户选择的不安全配置选项的比例。

④防护硬件物理。有针对性地提高移动平台硬件的集成程度，对遭受攻击的硬件接口的电压与电流，避免再次遭受物理性质的攻击。在必要的时候，允许将USIN以及TPM当中所储存的数据自动进行销毁，销毁的程度视安全级别而定。

3.2效率策略

①尽可能减少安全协议当中所要求的交互性消息的数量，同时尽量缩短单条消息的长度，要求简洁明了。

②在进行预计算以及预认证的过程当中，要求在移动终端处于空闲状态之下进行，以期充分利用移动终端的空闲时间。

③针对在较短的时间之内无法进行实质性服务获取的无线业务，一般而言，可延缓提供服务的时间，采取滞后认证的措施，如果其可以顺利地通过认证，便向其按时提供服务，否则中止服务。

④对称性是移动终端计算的必备特征，针对比较庞大的计算负担而言，建议促使其在服务网络端完成，以起到缓解移动终端负担的作用，同时注意密码算法的选用，在选用密码算法之时，需要遵循资源少、效率高两大基本原则，摒弃临时身份机制以及缓存机制的使用。

3.3其他策略

①多策略机制。为不同的场景提供具有针对性的安全策略，以先验知识节约开销，保证效率，确保切换认证的效率高于接入认证。②多安全级别策略。使用场合以及使用需求的不同，其安全级别也是不同的，因此需要实施多安全级别策略，在电子商务以及普通通话之间划分鲜明的安全级别界限。此外，无线网络切换也需要赋予其不同的安全级别，例如4G用户切换至3G网络，那么安全级别也应当随之下调，并不是固定不变的。

四、结语

总而言之，4G无线通信系统所面临的网络安全威胁较多，相关从业者需要在明确4G无线通信系统所存在的安全问题的基础上，立足于安全策略、效率策略等方面，全面提高4G无线通信系统的网络安全性能。

参 考 文 献

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