5G網(wǎng)絡借助于NFV（網(wǎng)絡功能虛擬化）和SDN（軟件定義網(wǎng)絡）技術，在相同的物理基礎網(wǎng)絡設施上構建多個邏輯網(wǎng)絡切片，以滿足針對不同垂直行業(yè)對網(wǎng)絡時延、傳輸速率、連接數(shù)、移動性等指標差異化需求。

然而由于網(wǎng)絡切片共享相同的網(wǎng)絡資源，且貫穿整個通信網(wǎng)絡協(xié)議棧，對于切片的接入認證和數(shù)據(jù)安全都帶來了全新的挑戰(zhàn)。

一、5G網(wǎng)絡切片及實現(xiàn)機制

網(wǎng)絡切片是一組運行在通用物理硬件上的多個 NF（網(wǎng)絡功能）的編排組合，具備獨立提供網(wǎng)絡服務能力的端到端虛擬網(wǎng)絡。運營商通過能力開放接口和切片編排設計將5G網(wǎng)絡開放給垂直行業(yè)應用。

根據(jù)具體應用的不同需求，5G網(wǎng)絡對切片所需的功能、配置及實例化等進行描述和定義，并通過網(wǎng)絡編排和管理系統(tǒng)根據(jù)切片藍圖完成網(wǎng)絡資源（計算、存儲、網(wǎng)絡）的分配和激活，完成網(wǎng)絡切片部署。

5G網(wǎng)絡采用服務化網(wǎng)絡架構，確保了網(wǎng)絡能力對不同垂直行業(yè)用戶全面開放，并可靈活對網(wǎng)絡容量進行彈性伸縮，以應對不同應用場景的動態(tài)需求。

二、5G切片的數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)

5G網(wǎng)絡切片從UE（用戶設備）申請網(wǎng)絡切片管理到切片接入、切片間的數(shù)據(jù)交互，以及切片資源編排策略等方面，存在著以下安全風險：

切片認證和權限管理：

如果UE對于網(wǎng)絡切片缺乏認證和授權，一方面數(shù)據(jù)或服務很可能被篡改或偽造，導致切片選擇錯誤，使UE不能從正確的切片獲得服務或者使未申請服務的UE被接入切片；另一方面非授權的UE可能會進入到網(wǎng)絡切片中消耗切片資源，甚至導致不同類型的攻擊行為。

終端接入切片的安全：

如果終端接入過程沒有受到足夠保護，攻擊者或可通過重放竊聽到的報文，導致系統(tǒng)不必要的運行超載，影響系統(tǒng)可用性和服務質(zhì)量；同時竊聽接入鏈路的攻擊者將可能獲得一些敏感服務權限，甚至得到相關的信息并劫持正在進行的會話注入自己的數(shù)據(jù)報文，將為5G服務以及相關垂直行業(yè)帶來極大的安全隱患。

切片通信安全：

當網(wǎng)絡切片完成專用網(wǎng)絡功能的時候，不同網(wǎng)絡切片之間、 RAN（無線接入網(wǎng)）切片和核心網(wǎng)絡切片之間都可能需要進行通信。由于網(wǎng)絡切片基于SDN和NFV技術，網(wǎng)絡基礎設施層各網(wǎng)元間資源共用和調(diào)度將非常頻繁，對底層安全隔離要求提出極大挑戰(zhàn)。在所有網(wǎng)間切片通信中，網(wǎng)絡切片之間的接口極易受到攻擊，對切片數(shù)據(jù)的機密性和完整性造成嚴重威脅。

三、海泰切片數(shù)據(jù)安全加固方案

針對垂直行業(yè)客戶特定需求，海泰方圓從以下幾個方面開展了基于國產(chǎn)密碼技術的5G切片數(shù)據(jù)安全防護研究：

（一）多級應用安全切片架構設計

提出了一種多級應用安全切片架構，實現(xiàn)基于NFV/SDN的多級密碼安全保障機制，建立切片內(nèi)的安全通道，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性以及防重放攻擊等。一方面解決了垂直行業(yè)的差異化需求對5G網(wǎng)絡切片資源調(diào)度和安全策略的影響；另一方面也將第三方安全能力編排到5G網(wǎng)絡切片中，解決垂直行業(yè)的第三方安全服務與網(wǎng)絡切片緊密結合的問題。

（二）多元組合切片認證策略

在網(wǎng)絡切片傳統(tǒng)身份管理技術的增強機制基礎上，重點對切片接入可信身份管理、多元信任模式下的切片組合認證策略等技術進行研究，建立了基于國產(chǎn)密碼技術的統(tǒng)一身份認證機制，對5G網(wǎng)絡切片應用中的各種應用場景進行統(tǒng)一的身份標識管理，兼容支持多種認證協(xié)議，實現(xiàn)多種認證機制的統(tǒng)一融合。既可避免非授權UE消耗切片資源，又能有效防止切片數(shù)據(jù)泄露等安全威脅。

（三）差異化切片密鑰分發(fā)技術

結合垂直行業(yè)的典型應用場景，設計了在切片接入、切片內(nèi)部、不同切片間等情況下的密鑰管理體制與模型，制定適用于各種應用場景下的切片密鑰管理協(xié)議、機制、方式、方法等，包括計算能力較弱或者低能耗終端設備，以及低時延等場景（mIoT、uRLLC），實現(xiàn)差異化切片安全能力的密鑰管理和密鑰分發(fā)。

（四）網(wǎng)絡切片安全態(tài)勢感知和預警技術

通過研究虛擬資源隔離、網(wǎng)絡切片下的安全態(tài)勢感知技術，結合垂直行業(yè)網(wǎng)絡基礎設施特點、網(wǎng)絡行為規(guī)律，用戶行為分析和預測技術以及密碼服務管理技術等，提出了涉及多樣化的網(wǎng)絡設備、運營服務、數(shù)據(jù)交互、第三方擴展等全方面技術方案，解決了5G網(wǎng)絡切片的數(shù)據(jù)安全態(tài)勢感知和預警問題。

四、未來展望

目前，對5G網(wǎng)絡切片的應用安全以及5G網(wǎng)絡與垂直行業(yè)應用的充分融合仍處于研究探索過程，對于網(wǎng)絡切片安全認證機制和網(wǎng)絡切片數(shù)據(jù)安全面臨的其他潛在問題還需要深入分析和論證，海泰方圓也將持續(xù)加大對國產(chǎn)密碼與5G切片技術相結合的研究和探索，為廣大垂直行業(yè)客戶提供更有針對性的數(shù)據(jù)安全保障。