2024年5G核心网安全架构及关键技术白皮书

中国联通5G核心网安全架构及关键技术白皮书

一、网络安全面临的挑战

1. 网络多制式并存：5G网络与2/3/4G、CS/PS/IMS网络共存，复杂度极高。
2. 核心网部署集中：单大区数据中心容量超过亿级，故障影响巨大。
3. 网络安全影响生产安全：5G网络广泛应用在垂直行业中，数据安全至关重要。
4. 智能化、数字化演进：网络复杂性增加，传统安全手段难以应对。

二、5G网络容灾架构及关键技术

1. 网络可靠性架构

   • 网元内可靠性：
     • 基于业务和数据分离的无状态架构，实现资源弹性。
     • 支持1+1或N+M全负荷分担，确保业务连续性。
   • 网元间可靠性：
     • 支持网元间负荷分担、1+1互备等备份方式。
     • Bypass功能在网元故障时启用，减少业务损失。
   • 网络级可靠性：
     • 资源池异地部署，实现多级容灾。
     • 支持多链路组网，提高网络可靠性。

2. 通信云虚拟层可靠性

   • 软件可靠性：
     • 支持虚拟机热迁移，保证业务连续性。
     • 实现虚拟机状态检测和自愈。
   • 硬件可靠性：
     • 计算资源采用N+M冗余配置，电源/风扇冗余。
     • 存储资源采用磁阵或分布式存储，支持多路径访问。
     • 网络设备采用1+1配置，多平面组网，支持负荷分担。

3. 网络安全关键技术

   • 组网安全：
     • VNF内部平面采用vNIC/VLAN/VXLAN隔离。
     • 安全域划分，每个NF只能属于一个安全域。
     • 部署TLS安全隧道传输，确保信令面安全。
   • MEC安全：
     • 支持物理网络设备认证，防止非法链接。
     • 使用虚拟防火墙和可信计算，实时监测虚拟资源。
     • 对敏感数据进行加密存储，平台API进行认证和授权。
   • 网络接入安全：
     • 支持统一认证架构，提供双向认证。
     • 使用主流加密算法（如AES, Snow3G, ZUC）。
     • 提供空口和应用层的安全保护。

三、专网安全

1. 专网架构带来的安全风险：
   • 用户接入安全、传输通道安全、边界安全和设备自身安全存在风险。
2. 专网安全解决方案：
   • 用户接入安全方案、传输通道安全方案、边界安全方案和设备自身安全方案。

四、智能化网络安全体系

1. 5G核心网智能化架构及演进：
   • 引入智能化系统，提高网络安全性。
2. 5G核心网智能化架构安全增强：
   • 核心网智能化系统自身安全。
   • 利用NWDAF增强网络安全。
   • NWDAF在网络安全的应用场景举例。
3. 网络能力开放安全架构：
   • 开发安全架构，确保网络能力开放的安全性。

五、未来网络内生安全架构

• 综合考虑当前及未来网络的安全需求，构建更完善的网络安全体系。

六、总结及展望

• 强调网络复杂性带来的安全挑战。
• 提出多种安全策略和技术措施，确保网络的安全可靠。
• 展望未来网络安全的发展方向。