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稻草人的回答：

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闫钢领的回答：

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至善舵手的回答：

4G无线网络安全问题的研究 摘要】首先提出了第四代移动通信系统(4G)及其技术特点，并对第四代移动通信系统((4G)采用的网络构架及关键技 术进行了介绍。其次阐明了移动通信技术的发展方向。最后论述了第四代移动通信系统的网络安全问题。 【关键词】无线移动通信；4G网络结构；无线网络安全 0引言 在1Ｇ向２Ｇ的进化过程中,移动通信从模拟通信向数 字通信、单一业务向多种业务的转换;在２Ｇ过程中,从单一 媒体向多媒体、人与人之间业务向人与机器之间业务的转 化。随着无线网络与InIetmet的不断结合，(3G)系统向下 一代通用无线通信系统(4G)逐步演进。通过第四代移动通信 系统来解决3G无法解决的问题，但4G系统致力于无缝融合 不同无线通信技术并支撑高速率通信环境，其安全问题比3G 系统更加复杂和难于解决。因此，世界各国在3G移动通信 系统商用化的同时，已经把4G系统作为重点研究。 随着无线网络环境的不断复杂，网络实体间的信任关 系、有线链路的安全、安全业务的不可否认性和安全体系的 可扩展性不得不重新考虑。同时，随着移动终端(ME)的计算 和存储资源的不断丰富，移动操作系统和各种无线应用的问 世，ME也正面临越来越多的安全威胁。现有无线网络安全体 系基本上是通信系统构架确立之后，直接导致了很多由通信 系统自身特性而造成的无法解决的安全隐患。因此，4G系统 在确定网络结构的时候就应该将安全问题作为一个重要因 素来考虑，而不是作为事故发生后的“补丁”。文中对4G 系统及其关键技术、4G面临网络安全问题做综述介绍。 1 4G系统的定义及其技术特点 目前G4的标准尚未制定，不同的研究机构和学者都有 自己的看法和见解。一种普遍认可的观点将4G可称为广带 接入(broad2band)和分布网络,是集成多功能的宽带移动 通信系统。而有的学者将4G网络将不同的固定和无线平台 及跨越不同频带的无线网络连接起来，提供一致性和无缝的 移动计算环境，并支持高速移动环境下200Mb/s数据传输能 力，可实现语音、数据和图像的高质量传输。还有人将4G 称为“多媒体移动通信(Multi-Mobile Communication)”。 国际电信联盟(ITU)有关4G的提法始于1999年的Beyond MT-2000(3G),并提议各会员国于2010年实现4G的商用。 目前正在构思中的4G系统具有如下特点: (1)高速传输:平均速率可达200 Mb/ｓ，高峰时下降至 50～100 Mb/ｓ。 (2)带宽更宽:每个4G信道将占有100MHz频谱，相当 于W-CDMA 3G网络的20倍。 (3)容量更大:其容量至少应约10倍于3G系统。(4)无缝通信:可在不同接入技术之间进行全球漫游与 互通,实现无缝通信。 (5)智能性更高:能自适应地进行资源分配,处理变化 的业务流和适应不同的信道环境,终端设备的设计和操作也 将具有智能化。 (6）交互功能更强:支持互动多媒体业务。 (7)兼容性更好:4G应该接口开放、能跟多种网络互联、 终端多样化以及能从2G平稳过渡等特点，以完成对多种用户 的融合。在不同系统间无缝切换，传送高速多媒体业务数据。 (8)基于全IP的核心网:支持有线及无线接入,且所采用 的无线接入方式和协议与核心网协议、链路层是分离独立的。 (9)通信更加灵活:眼镜、手表或是化妆盒都有可能成 为4G终端。 (10)低系统成本:是3G系统的1/100～1/10。 2 4G移动通信系统的网络结构 目前，4G系统仍处于研究的起步阶段，相关标准尚未出 台，网络结构也没有成型，但网络融合的趋势是显而易见的， 基于网络融合的4G网络架构如图1所示。从图1中可以看 出，基于人们目前对4G广带接入和分布网络的普遍理解， 未来的4G网络将是一种全IP的网络结构（包括各种接入网 和核心网），4G系统将是一个集成广播电视网络、无线蜂窝 网络、卫星网络、无线局域网、蓝牙等系统和固定的有线网 络为一体的结构，各种类型的接入网通过媒体接入系统都能 够无缝地接入基于IP的核心网，形成一个公共的、灵活的、 可扩展的平台。 图1 4G移动通信系统网络组成示意 从前面对4G通信系统的描述中可看出，它是一个远比 3G更加复杂的通信系统，它的实现需要依托于很多新兴技 术。在4G通信系统中可能采用的关键技术主要包括OFDM、 软件无线电、智能天线、移动IPv6等，下面分别介绍这几 种4G通信系统中的关键技术。 4G的关键技术主要包括：OFDM（正交频分复用）、AMC （自适应编码调制）、SA/IA（智能天线，原名为自适应天 线阵列AAA）、MIMO（多入多出）、SDR（软件无线电）、IPv6 （下一代的互联网协议）、定位技术和切换技术。 3 4G无线网络的安全特性和安全威胁 3.1 4G系统所面临的安全威胁 4G系统投入实际应用将遇到技术的挑战。从技术角度来 分析，4G要实现高数据速率、高机动性和无缝隙漫游，必须 对现有的移动通信基础设施进行更新改造，首先需要解决无 线系统中的移动性管理、资源管理和核心网的移动IP技术 等问题，还有4G的标准问题。其次要开发新的频谱资源， 提高频谱利用率并选择合适的传输技术。例如，利用RAKE 接收、跳频以及Turbo码等技术来增强系统的性能，提高信 噪比；提高检测可用的资源以及信号质量、动态分配频率资 源和信号发射功率、增加移动通信系统容量、降低信号发射 功率；提高通信的覆盖范围，并支持多媒体通信、无线接入 宽带固定网以及在不同系统之间的漫游等。但这种自由和便 利带来了新的挑战和威胁。所以有线网络中安全隐患依然存 在于无线网络中，而且由于无线网络有着以下特性，其面临 的安全威胁更多，导致的安全问题也更为复杂和难于解决。 (1)无线网络的开放性使其更容易受到攻击和被动 窃听。 (2)在无线网络中，不适应计算、存储能力以电池容量 有限的ME。 (3)无线接入信道的有效数目和传输速率有限，且信道 误码率要高。 (4)终端的移动性使得无线网络的安全管理难度更大， 因用户可在不同的系统内和系统间的漫游和切换。 (5)移动终端内部各个通信接口缺乏完善访问控制机 制，在此之上传递的信息容易被窃取和篡改。 (6)移动终端使用不同种类的操作系统，但各种移动操 作系统不安全，存在许多公开漏洞。 (7)某些无线网络存在动态的网络拓扑变化，建立集中 的安全管理制度很难。 3.2无线网络自身的脆弱性面临的安全威胁。 (1)无线或有线链路上面临安全威胁：由于无线网络的有 线链路部分可视为不开放的独立网络，而设计方案在不同程度 上被忽视。但随着Internet与无线网络的不断发展相互互连 和结构复杂的4G系统，无线和有线链路面临的威胁更大。因 此，无线网络的无线和有线链路所面临安全威胁，具体表现如 下：攻击者可随意篡改、插入或删除链路上的数据。攻击者被 动窃听链路上的未加密信息，收集数据和非法获取用户的私 隐。。攻击者通过移动代理截获所需要的信息。因链路被攻击 而导致ME和无线网络的信息不同步增加误码率的提高。 (2)网络实体上面临安全威胁：网络实体包括接入网和 核心网中的实体，如无线2G/3G系统中的VRL(拜访位置寄存 器)和HRL(归属位置寄存器)，以及无线LAD中的AP和认证 服务器等。具体安全威胁如下：攻击者伪装成合法用户使用 网络服务。攻击者在空中接口对用户的非法跟踪而获取有效 的用户信息，从而开展进一步的攻击。由于无线网络接入信 道的数量和带宽有限，因此在未来的安全威胁中，该种攻击 成功的可能性将越来越大。用户否认其使用的服务或资源。 服务网络恶意收取用户的接入费用。 (3)移动终端中面临安全威胁：随着智能手机和PDA的 问世，移动终端的计算和存储能力不断增强带来更大安全威 3G通信 系统蓝 牙技 术接入 卫星通 信系统 2G通 信系统 WLAN 接入 固定无 线接入 数字音频/ 视频广播 其他新的 接入系统 全IP核心网

胁。这些无线应用也丰富了移动终端感染病毒、木马或恶意 代码所侵蚀的渠道。 4世界第四代移动通信发展状况 目前世界发送国家都正在积极进行4G技术规格的研究 制定，以期在全球4G规格制定中享有发言权。4G的各项运 行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定。新一代 无线通信技术在美国及日本等发达国家已经进入密集的研 发和市场化阶段。新的研究包括网络结构、用户切换和漫游 等移动环境下的系统实现方案，从而实现用户的大范围移 动，这种技术路线是当前国际上设计第四代移动通信系统的 主要思路。 美国AT&T公司已在实验室中研究第四代移动通信技术， 其研究目的是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问因特 网的速率。AT&T已推出了4G Access网络，它能配合目前的 EDGE技术进行上传，并利用宽带OFDM技术进行下载。目前 AT&T的4G Access网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动 电话基地台的软件构建，第二阶段则估计在两年后进行智能 型天线的硬件构建。北电网络则努力使IP的4G网络传输速 度达到20Mbps，因此必须进行Software Radio、宽带接收 器、新型功率放大器等相关行动技术的开发。 日本已完成了继第三代移动通信系统“IMT-2000”之后 的第四代移动通信系统标准提案，该提案将4G的实用期定在 2010年。4G将速率提高到了100Mb/s，对4G的目标是2010 年之前达到实用化水平。从日本发展移动多媒体通信的经验 来看，它们主要着力于以下5个方面来开发新的业务：互联 网、位置信息、信息分发、遥感/遥控和支付。互联网业务包 括i-ｍode。截至2003年1月，i-ｍode已有3 650万用户， 所提供业务从电子邮件、Web文本浏览扩展到内联网应用。i- ｍode终端采用了彩色液晶显示，具有多种铃音。以后又引入 了Java，可以下载名为ｉ－appli的应用程序，速率提高到 28.8 Kb/ｓ，并增加了红外通信功能，可与其它机器（如零 售机等）互动。位置服务包括向用户提供位置信息和汽车导 航等。信息分发业务包括内容分发（如游戏）、视像分发（如 广告、促销视像、音乐分发），可以根据用户爱好定制。遥 测/遥控业务包括对零售机库存状态的管理、对信息家电的遥 控等。支付业务关系到移动电子商务，用移动终端来代替钱 包购买公共汽车票、火车票、音乐会票以及购物等。 韩国政府将斥资1350亿韩元，用于4G通信系统的开发。 这些资金将主要用于高速信息包传输技术、固定无线通讯设 备以及移动软件开发和下一代网络工艺上。为推进4G移动通 信服务系统研发进程，政府成立一个科研开发小组，专门负 责该项目的实施。韩国政府已与移动通信设备公司及服务公 司合资成立了下一代移动通信技术开发协会，着手进行4G等 未来移动通信服务技术的开始研究。下一代移动通信技术开 发协会还将聚集产、学、研的通讯专家，成立未来移动通信 规划委员会，负责推动4G规划、3G服务及系统改进、针对无 线网络专用通讯的TDD（Time Division Duplex）方案设计和 高速数据通讯（Hight Data Rate）等领域的研究。三星电子 的SERI研究中心也开始进行4G移动通信技术的开发工作。 5发展中国的第四代移动通信 随着Internet高速发展，第四代移动通信系统将会得 到更快的发展。据预测，这种以宽带、接入因特网、具有多 种综合功能第四代移动通信技术在2010年将成为移动通信 市场主流技术。21世纪我国移动通信还有一个巨大的发展空 间同，这为中国移动通信的发展提供了前所未有的机遇，同 时也带来了严峻的挑战。为此，有必要在大力开发第三代移 动通信技术系统的同时，提前作好准备，积极参与ITU关于 第四代移动通信标准建议的研究，掌握世界移动通信技术的 研究动向和最新成果，加强国际合作，关注并积极进行第四 代移动通信技术的研究与开发工作，把第四代移动通信的研 发与建立我国移动通信产业结合起来，加快中国移动通信产 业的发展，使我国的移动通信产业在国内外拥有强大的市 场。进行3G网络建设时，如何充分利用现有网络资源，提 高用户满意程度同时节约建网投资，成为运营商在网络规划 过程中需要重点考虑的内容。尤其是TD-SCDMA作为一项新 的技术，由于没有原有网络的积累，如何合理地做好网络的 规划与优化成为3G启动商用前一个亟待解决的课题。但3 月28日,中国移动通信集团宣布，自4月1日起在北京等8 个城市，启动第三代移动通信(3G)“中国标准”TD-SCDMA社 会化业务测试和试商用。 6结语 4G移动通信主要解决3G移动通信标准不统一、无法在 全球实现无缝漫游等问题。尽管4G技术有着比3G更快的通 信速度、更宽的网络频谱、更加灵活等一系列优越性，但要 真正实现，现在看来还面临着许多难题。因此，现在对4G 网络结构及其关键技术、4G网络面临安全问题的探讨将对 4G的尽快实现有十分重要的意义。 参考文献 1 Denis R,Philippe S.Convergence and Competition on the Way Towards 4G[C].Radio and Wireless Symposium,2007 IEEE 9-11 Jan, 2007:277-280. 2季智红,周慧茹.4G中的关键技术及其与3G的比较[J].电信快 报,2003,03:7-8,11。 3刘艳萍,章秀银,胡斌杰.4G核心技术原理及其与3G系统的对比分 析[J].移动通信,2004(10):40-42. 4 Saha D,Mukherjee A.Mobility Support inIP:A Survey of the Related Prototocols[J].IEEE Net2work,November/December 2004:34-40. 5安华萍,贾宗璞.3G移动网络的安全问题[J].科学技术与工程. 2005,5(6):375-378.