4G网络安全问题及解决方案研究

郭 文

郑州大学西亚斯国际学院河南郑州451150

4G网络安全问题及解决方案研究

郭 文

郑州大学西亚斯国际学院河南郑州451150

自从上个世纪90年代开始，我国的信息技术开始不断发展，网络逐渐进入到社会的方方面面，也进入到了大部分人的日常生活当中，在这样的背景下，移动通信技术也得到了快速的发展，从最开始的2G移动通信网络到现如今的4G移动通信网络，我国的移动通信技术得到了快速的发展。当前阶段4G移动通信网络在我国的普及范围相对较广，也是人们进行移动上网的重要工具，对人们的日常生活具有非常重要的意义，4G的普及也为人们的生活带来了很大的便利。但是随着4G网络的不断发展，人们逐渐认识到4G网络还存在着许多需要进一步改进的地方，其中安全问题就是较为突出的一个问题。基于此种情况，本文对4G网络进行了简略的研究，并分析了其中可能存在的安全问题，并提出了解决的具体方案。

4G；安全问题；解决方案；通信技术

引言

我国进入网络社会已经有了很长的历史，从最开始的时候，人们往往是通过计算机连接到互联网当中使用网络。但是在最近几年当中，随着智能手机以及平板电脑制造技术的不断完善以及移动通信技术的发展，人们已经不再满足于在固定的场所通过计算机进行互联网的连接，人们迫切的希望可以通过手机与平板电脑在不同的地方实现网络的连接，从而满足自己的实际需求。在这样的背景下，我国的移动通信技术开始快速发展起来，在最开始的时候我国的手机用户可以通过2G网络进行互联网的访问，但是2G网络在速度与质量方面存在着较大的缺陷，用户经常会出现连接不到网络的情况，在这样的背景下3G网络开始走上历史舞台。但是随着网络资源的不断丰富，人们对于网络资源的实际需求不断增加，3G移动通信业逐渐无法满足人们的日常需求，于是4G网络开始出现了。与3G网络相比，4G网络允许人们通过智能手机进行高速上网，同时网络的质量也实现了质的飞跃。在4G网络开始普及之后，各种搭载在智能手机上的应用开始不断出现，如支付宝等手机支付软件都可以通过4G网络进行使用。但是在使用的过程当中4G网络出现了许多安全问题，从而使得4G用户受到了一定的损失，基于此种情况，许多学者对4G网络运行过程当中的安全问题进行了研究，并总结了对应的解决方案[1]。

一、4G网络概述

我国的移动通信技术实在不断的发展当中逐渐完善起来的，当前的技术水平相比于过去已经得到了快速的发展，同时随着网络资源的不断丰富以及智能终端的快速发展，我国的移动用户正在不断增加，各种不同类型的应用也不断出现。4G技术是研究人员在对传统的通信技术进行升级的过程当中逐渐发展起来的技术。在2002年的时候wify技术开始引起了人们的广泛关注，许多人都认为wify技术就是所谓的4G网络，但是当时的许多研究人员也认为4网络与wify之间存在着较为明显的不同之处[2]。但是直到2004年的时候才有人指出4G网络的本质，即4G网络是3G与WiMax的结合。

（一）4G通信技术

4G技术可支持100Mbps至150Mbs的下行网络宽带，也就意味着4G可以让用户体验到最大12.5MB/s至18.75MB/s的下行速度。通过4G网络，移动用户可以进行在线的视频浏览以及各种影像资料的传输，同时还可以进行各种三维图像的传输。虽然在3G网络当中，用户也可以进行多媒体通信，但是与3G网络相比，4G网络在传输速度、质量以及覆盖率方面都具有较高的优势。同时4G网络可以实现与多种技术与行业的深入融合，而不是仅仅局限在电信领域当中[3]。此外通过4G网络，用户除了进行语言通话之外，还可以进行多媒体通信，同时通过智能终端用户还可以完成远程操作。此外4G网络也具有较强的兼容性。4G网络在设计之初就充分考虑了传统的网络基础，允许用户逐渐的过渡到4G网络当中，而并不是强制用户必须要使用4G网络。

（二）4G网络的架构以及基本特征

在4G网络当中无线平台与无线网络被有效的结合在一起，从而使得移动计算的环境得以有效的实现，因此4G网络允许用户在高速运行的过程当中实现数据的快速传播，同时还可以进行语音、视频等的高性能传输。4G网络的基本架构如下图一中所示。

图一 4G网络的架构

从上图当中我们可以发现，4G网络是一种结合了多种网络的统一整体，在4G网络当中不仅包含了蜂窝信号、广播电视信号、无限局域网、蓝牙还包括了卫星通信。对加速增长的宽带无线连接的要求提供技术上的回应，对跨越公众的和专用的、室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。从4G网络的本质内涵进行分析我们可以发现，在4G网络当中集成了多种具有不同功能的宽带移动通信系统。4G网络与3G网络之间最大的区别就在于4G网络的速度被极大的提升了，因此，高质量的视频通话可以在4G网络当中有效的运行，由于4G网络的这种特征，4G网络被广泛的运用于人们的日常生活以及各种生产活动当中，从而改变了许多人们的传统生活方式[4]。

二、4G网络所存在的安全风险分析

与3G网络相比，4G网络在网络速度与质量方面都得到了明显的提升，但是科学是一把双刃剑，人们在享受4G网络所带来的方便的同时还需要面临着一定的安全风险，当前阶段4G网络所存在的安全风险主要包含以下几个方面的内容。

（一）移动终端在4G系统中面临的安全威胁

在4G网络当中，不同的系统可以通过多媒体被接入到核心网络当中，从而形成一种具有较高灵活性并可拓展的平台。但是正是由于4G网络所具有的这种开放性从而使得移动终端所面临的各种安全风险不断增加，同时移动终端所面临的安全风险也逐渐成为影响个人信息安全的重要问题。当前阶段我国的研究人员对4G网络当中移动终端所存在的安全风险进行了分析，并指出了其中所存在的问题[5]。首先，现阶段接入4G网络的大部分移动终端都没有通过保护与验证机制进行保护，在平台当中的不同模块往往很容易受到攻击，同时在终端内部的不同接口之间的机密性也没有得到充分的保护，从而使得终端中的各种信息很容易被窃取或者受到攻击，同时4G网络当中的平台也不会对用户的访问行为进行有效的控制，因此，各种非法访问行为频繁发生。其次，当前阶段不同的移动终端往往采用的系统并不是完全相同的，但是大部分的系统都不是绝对安全的，甚至许多系统还存在着一些公开的漏洞。再次，移动终端支持越来越多的无线应用，如基于无线网络的电子商务、电子邮件等，此类应用固有的安全隐患和相应程序自身的漏洞将给计算能力有限的无线终端带来更大的安全威胁，同时这些无线应用也丰富了移动终端感染病毒、木马和蠕虫的渠道;最后，传统防病毒软件的体积将随着病毒种类的增加而不断增大，并不适合计算、存储能力以及电池容量有限的移动终端[6]。

（二）网络链路上存在着安全风险

随着网络在社会当中的不断普及，网络的环境逐渐变得复杂，因此我们不断不重新开始考虑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拓展性。现阶段关于无线网络的安全体系的就架构都是在传统的通信系统的架构之上确定下来的，这就导致在网络链路方面存在着较大的安全隐患，尤其是在无线网、互联网以及4G网络快速发展的前提下，无线与有线网路链接所存在的安全风险被进一步加大。例如，部分不法分子可以对链路中所传输的信息进行修改与窃取，这对其安全性具有非常重要的影响。其次，部分运营商也可能会利用服务网络进行诈骗行为或者直接扣除用户的一些费用[7]。

（三）网络实体方面所存在的安全风险分析

由于4G网络的复杂性，为了保障4G网络的有效运行，其整天的网络实体的结构往往较为复杂。但是当前阶段信息技术的发展日新月异，4G网络实体方面存在着较大的安全隐患，这已经不得不引起我们的重视，技术人员要对4G网络进行充分的创新与研发从而保障4G网络在实体方面的安全性。现阶段4G网络在实体方面所存在的安全风险主要包含以下几个方面的内容：第一，黑客可以假扮成用户从而登录到系统当中，并利用用户的身份进行相关权限的操作，由于4G网络当中的线路数量明显不多，通过这种方式对网络进行入侵在安全性方面具有较高的保证[8]。第二，通过空中对口进行数据的追踪、窃取与篡改，这种方式具有较强的隐蔽性，其行为不仅很难被发现，即使是被发现也很难有证据证明这种违法行为。

（四）黑客的攻击

大部分的黑客都具有一定的网络知识，可以利用系统当中所存在的安全漏洞直接进入到他人的计算机当中，具有较大的危害。但是这只是对于黑客的传统定义，随着4G网络的不断普及，我们需要将各种通过非法途径进行网络数据窃取的行为都归于黑客攻击行为。当前阶段随着无线通讯技术的不断发展，其中所暴露出来的各种漏洞也逐渐被黑客所发现，许多黑客都会利用这些漏洞进行对4G网络进行攻击，他们会针对某些重要链路数据进行窃取或者篡改某些重要数据。所以这些安全问题都是现阶段无线通信技术存在的难以解决的问题。

三、4G网络安全提高策略研究

当前阶段虽然4G技术在我国已经具有较为广泛的运用，但是在这其中还存在着许多需要进一步改进的地方，从而解决其中所存在的一些安全风险，笔者对现阶段4G网络所存在的一些安全隐患进行了分析，并结合了部分专家的意见，认为现阶段4G网络的安全性提升应该从以下几个方面入手进行。

（1）建立终端平台的身份确认机制，防止一些身份可疑的终端平台接入到4G网络当中，可以使用无线网的自身安全策略或者采用一些安全设备作为身份确认的补充机制。

（2）在进行安全机制的建设过程当中还应该根据技术的发展建立与未来技术兼容的安全体系，例如可协商机制与多策略机制。

（3）建立安全传输与身份认证机制，移动终端与网络的安全性需要以可靠的双向身份认证机制为重要的载体。在这种机制当中需要采用信息加密传输通道对移动终端与无线接入网进行加密处理[9]。

（4）安全数据过滤机制，安全数据过滤是对无线接入网的安全进行防护的一项重要措施，在信息与媒体领域当中采用安全数据过滤机制，可以有效的防止黑客的恶意攻击行为，同时还可以防止非法数据对网络的入侵，从而使得4G网络的内部可以受到有效的保护。

（5）统一审计与监控，根据网络中的运行情况以及各个终端设备对网络的访问行为，建立统一的审计与监控系统，对一些异常行为进行实时监控，从而保障4G网络的安全性与可靠性。

（6）提供网络运行效率，网络运行效率的提升就是需要不断减少网络当中的信息流通量，从而使得客户端的工作能够在很大程度上被降低，从而使得客户端的工作量有效减少，这对于网络运行效率的提升具有非常重要的作用[10]。

（7）4G移动性管理安全策略。移动性管理与4G网络当中的用户能否正常的通信与漫游具有非常大的联系，移动性管理在4G网络当中包含两个不同的部分，即位置管理与切换管理两个方面，在当移动用户进行呼叫或分组传输时，位置管理确保网络能够发现其当前附接点。如果移动终端在移动过程中改变其接入到网络的附接点，切换管理应保证网络能够维持用户的连接。

四、结语

当前阶段随着网络在人们生活当中的不断渗透，人们对于网络的依赖程度不断提升，尤其是对移动通信网络的要求不断增加，在这这样的背景下，人们对于4G网络提出了更高的要求，4G网络正是在这样的背景下走进人们的日常生活的，但是在人们使用4G网络的过程当中逐渐发现了其中存在的一些安全风险，从而对人们的使用带来较大的危险，基于此种情况，在本文当中笔者分析了当前阶段我国的4G网络当中可能存在的一些安全风险，并分别指出了对应的解决方案。

[1]TRAORESOUNGALO.适用于分析WLAN与UMTS网络（3G/4G）间的垂直切换性能的Qos控制方案实现[D].湖南大学,2013.

[2]李炜键,孙飞.基于4G通信技术的无线网络安全通信分析[J].电力信息与通信技术,2014,01:127-131.

[3]林东岱,田有亮,田呈亮.移动安全技术研究综述[J].保密科学技术,2014,03:4-25+1.

[4]李江.基于Android的4G网络移动高清视频监控系统关键技术的研究[D].浙江大学,2016.

[5]王齐,赵旺飞.4G网络与终端兼容性问题分析及解决方案研究[J].广东通信技术,2014,10:30-34.

[6]Basagni S,Conti M,Giordano S,et al.Mobile Ad Hoc Networking with a View of 4G Wireless:Imperatives and Challenges[M]//Mobile Ad Hoc Networking.John Wiley&Sons, Inc.2005:1-45.

[7]Pyronnet S,Imataka H,Gingras A C,et al.Human eukaryotic translation initiation factor 4G(eIF4G)recruits Mnk1 to phosphorylate eIF4E[J].Embo Journal,1999,18(1):270–279.

[8]Pestova T V,Shatsky I N,Hellen C U.Functional dissection of eukaryotic initiation factor 4F:the 4A subunit and the central domain of the 4G subunit are sufficient to mediate internalentry of43S preinitiation complexes.[J].Molecular&Cellular Biology,1996,16(12):6870-8.

[9]Ridker P M,Hennekens C H,Lindpaintner K,et al.Arterial and venous thrombosis is not associated with the 4G/5G polymorphism in the promoter of the plasminogen activator inhibitor gene in a large cohort of US men.[J].Circulation,1997, 95(1):59-62.

[10]Salkintzis A K.Interworking techniques and architectures for WLAN/3G integration toward 4G mobile data networks[J].IEEE Wireless Communications,2004,11(3):50-61.