2024年6G数字孪生网络安全技术白皮书（1.0）

中国移动6G数字孪生网络安全技术白皮书（1.0）

数字孪生概述

1.1 数字孪生网络的发展

• 数字孪生概念最早由美国教授M.Grieves提出，现已在美国国家航空航天局的项目中应用和发展。
• 近年来，数字孪生技术在多个领域（如民航、水利、能源、教育、医疗、信息技术等）广泛应用。
• 2023年ITU发布的《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》指出，数字孪生将是未来6G移动通信的重要发展趋势之一。

1.2 数字孪生对网络安全的推动作用

• 数字孪生技术能够提供新的安全思路与解决方案，基于数据和安全模型进行高效的安全分析、仿真和控制。
• 数往知来：通过历史数据和实时状态分析，预测未来安全趋势，提升安全分析的确定性。
• 虚实结合：结合理论、仿真和实际运行，丰富安全分析方法，提高安全分析的准确性。
• 由点及面：根据需求进行单点或全面的安全态势感知，提升安全分析的空间维度确定性。

数字孪生赋能6G安全

2.1 6G网络安全挑战

• 安全风险难识别：新技术（如AI、云计算、区块链）引入更多未知风险，攻击路径增加。
• 安全需求难统一：支持异构网络和海量终端，不同网络、业务对安全需求不同。
• 安全效果难评估：网络复杂度提升，安全能力的简单叠加可能造成性能下降。

2.2 基于数字孪生的6G安全典型场景

2.2.1 安全推演评估

• 构建网络孪生场景，模拟安全事件，预测潜在风险，优化安全资源配置。
• 利用数字孪生技术进行多组合攻击行为模拟，评估安全风险和攻击事件影响。
• 示例图：基于数字孪生的网络安全推演评估示意图。

2.2.2 差异化安全能力交付

• 利用数字孪生的可验证和高仿真特性，进行安全策略预验证和持续优化。
• 结合专家经验和实施验证，确保安全措施精准匹配业务需求。
• 示例图：基于数字孪生的差异化安全能力交付示意图。

2.2.3 主机威胁防护

• 通过主机运行时行为数据构建孪生体，快速发现并阻断安全风险。
• 示例图：基于数字孪生的主机威胁防护示意图。

2.2.4 异常流量访问控制

• 对异常流量进行监控、分析和处置，降低资源池内部横向攻击的风险。
• 示例图：基于数字孪生的异常流量访问控制示意图。

2.2.5 安全态势感知

• 实时监测、分析和预测网络中的安全态势，主动防范潜在威胁。
• 提升6G网络的安全确定性和自适应能力。

数字孪生网络安全框架

3.1 设计原则

• 采用“三层三域双闭环”架构，即物理网络层、孪生网络层和网络应用层，以及数据域、模型域和管理域。

3.2 总体框架

• 包括物理网络层、南北向接口、网络安全数字孪生层和网络安全应用层。

3.3 物理网络层

• 搭建与物理网络一致的数字孪生体。

3.4 南北向接口

• 支持数据传输和管理。

3.5 网络安全数字孪生层

• 包括安全数据处理、孪生安全模型和安全编排。

3.6 网络安全应用层

• 提供安全策略验证与优化、安全态势呈现等应用。

数字孪生网络安全关键技术

4.1 数据安全采集技术

• 高效采集和处理网络数据。

4.2 网络威胁数字化建模技术

• 基于数字孪生进行网络威胁建模。

4.3 面向安全的可编程协议栈技术

• 支持安全策略的灵活配置和执行。

4.4 网络攻防知识图谱构建技术

• 构建网络攻防知识库，支持智能决策。

4.5 安全策略验证与优化技术

• 优化安全策略，提升安全效果。

4.6 安全态势呈现技术

• 可视化展示安全态势。

4.7 网络数字孪生安全保障技术

• 确保数据、模型和指令的安全性。

总结与展望