浅析4G通信技术的安全通信

浅析4G通信技术的安全通信

吴庆海

公诚管理咨询有限公司，广东 广州 510000

摘要：目前的4G，给人们的生活带来了巨大的变化，计算机技术和无线通信技术也不断的融合，相关的网络安全问题也对移动通信系统的发展带来了阻碍，这也是通信技术行业亟需解决的问题，对于发展到目前的4G系统安全问题显得尤为复杂，对未来通信技术的无线网络发展也有着深远的影响。本文首先对无线通信技术的发展历程进行了简单的介绍，其次就4G通信技术中存在的安全问题进行详细的分析，最后针对相关的问题提出了具体的策略和安全措施。 关键词：4G无线网络安全；通信策略 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)20-01-02

1 4G无线网络安全接入安全的相关概述

1.1 无线网络的安全概述

无线网络作为一种全新的网络技术，不仅仅有着便利安装、灵活性和经济性的特点，同时也能实现对用户活动空间和自由度的一种扩展，现阶段有着较为广泛的应用。但是近些年来，4G无线网络安全隐患始终存在，由于其信息具有开放性的特点，常常受到主动干扰和被动窃听攻击。无线网络信道的接入同时对有效数目和传输速率也产生了一定的影响作用。这些安全问题的存在，无线网络的安全机制不仅仅是借助于认证机制将通信参与方数据交换之前身份鉴定过程实现，同时也借助于安全信道和其加密技术将数据的机密性实现，并通过信息摘要技术和数字管理技术对数据的完整性加以保证，并对临时身份对用户的身份进行隐藏。

1.2 4G无线网络安全接入安全概述

4G无线网络接入安全，不仅仅对用户身份加以保护，同时通过实体认证，其4G无线网络安全接入过程中往往有着一定的机密性和完整性，并通过移动设备加以认证。4G无线网络接入的过程中，同样也面临着各种各样的安全威胁，一方面是其ME面临着一定的安全威胁，主要表现为IMSI被截获和UE潜形式的被跟踪，并对用户的信息进行暴露，难以从根本上保证用户信息的真实性。而无线接入网络中的安全威胁，同样也有移动性的管理和对其基站的攻击，这种攻击不仅仅将Dos攻击实现，同时也使得攻击者在安全性相对较弱的网络中对用户的通信加以截获，进而使得其受到更加严重的安全攻击。

2 4G移动通信技术特点 2.1 通信速度较快

相较于3G通信技术，4G让人耳目一新的方面就是其超快的无线通信速度。相关数据表明，3G技术的最快传输速率为2Mbps，而4G技术在此基础上翻了五翻，也就是4G的数据传输速率最小达到了10Mbps，而最快传输速率达到了20Mbps，这意味着当需要无限信息传输的时候，4G技术可最高速度100比特每秒的情况下，快速完成信息的传递，避免使用者长时间的等待。

2.2 具有灵活的通信方式及兼容性

4G通信技术在实现人与人之间快速交流沟通，以及实现相关信息传输下载的情况下，更是实现了将信用卡功能囊括在自身的设置，人们可以通过手机实现真正的购物以及现金取现等。除此之外，4G技术的兼容性很大，除了开放接口以及全球漫游的功能之外，也有兼容各个分散网络的连接功能。

2.3 实现高质量的多媒体通信

多媒体服务的高速数据性和分辨率的要求通过4G通信技术得到了满足，它的主要服务内容如下：影像以及文档、文本数据等，信息的传输借助宽带得以实现。4G通信技术中还会逐渐应用3D技术，也就是人们可以通过手机观看3D立体视频。

2.4 具有更宽的网络频谱

为了更好的实现4G通信技术的应用，通信运行商就需要在3G通信网络基础上大大提高通信网络的带宽，这样做

1 2015年20期

的原因很简单，4G通信技术需要的带宽大概是3G技术的20倍左右。

2.5 提供各种增值服务

4G技术基于的核心技术已经不是CDMA技术了，它所依靠的是OFDM技术，这是两者之间最明显的区别。这也意味着4G手机多了很多增值服务，相比于3G手机，它更有推广性，在人们实际生活中更具有实用性。

3 4G无线网络通信方式

3G正朝着无处不在、全IP化的4G演进。4G网络体系结构如图2所示，4G的关键特征是网络融合，允许多种无线通信技术系统共存，4G致力于融合不同的无线通信系统和技术，以提供普适移动计算环境。用户可以在任何时间、任何地点使用无线网络，这给认证和安全切换提出了更高的要求。在高速移动环境中，移动工作站仍能提供2～100Mbit/s的数据传输速率。4G使用单一的全球范围的IP核心网来取代3G中的蜂窝网络，交换架构从电路交换向分组交换过渡，最终演变成为基于分组交换架构的全IP网络。

TD-LTE是时分双工技术（TimeDivisionDupl-exing，TDD）版本的LTE技术，是TD-SCDMA的后续演进技术，同时沿用了TD-SCDMA的帧结构。

TD-LTE所采用的不对称频率时分双工方式，是我国拥有自主核心知识产权的国际标准。与之前的通信技术标准相比，TD-LTE技术在物理层传输技术方面有显著改进，主要使用的关键技术包括：多天线技术、多址接入技术、链路自适应、混合自动重传等。

3.1 TD-LTE采用TDD技术，充分利用了有限的频谱资源 在TDD模式下通过将发送和接收信号调度到同一载波下不同时间段传输进行区分，将有限的频谱资源充分利用。

3.2 TD-LTE采用正交频分复用调制编码技术

有效对抗频率选择性衰落或窄带干扰，也提高了单位频谱的传输效率。正交频分复用调制编码技术是将频段内给定的信道分成若干个正交子信道，然后在每个子信道上使用一个载波进行调制，子载波并行传输，从而有效地消除信号波形间的干扰。

3.3 TD-LTE采用多输入输出技术

该技术通过分立式多天线，利用多发射、多接收天线进行空间分集，能将通信链路分解成多个并行子信道，从而提高通信容量。

TD-LTE还采用了自适应调制与编码技术、自适应重传技术、载波聚合技术等多种先进技术来实现宽带数据传输。

4 4G移动通信技术的安全缺陷 4.1安装的应用程序存在安全漏洞

现阶段网络技术还处于不成熟阶段，软件中存在着许多的安全漏洞，网络浏览器和其他应用程序很容易出现故障。很多人对4G网络认识不清，对4G移动通信安全系统不了解，不正常的操作极易出现系统问题和死机现象导致信息的不安全和不完整。

4.2病毒的破坏

4G移动网络通信技术虽然有很多的优势，但它也跟其他网络一样惧怕病毒。病毒是安全系统的蛀虫，当病毒入侵网

中国科技期刊数据库 工业C

络系统后后不仅仅会对电脑网络的传输途径造成很大的破坏，而且会导致信号传播中出现乱码，妨碍信息的正确传递。

4.3黑客的入侵

黑客是指拥有高级知识的程序编辑人员，并且通过编程序来操作系统，利用电脑系统存在的漏洞非法的侵入他人系统，盗取他人的信息资料，非法获得自身所需要的东西的人。黑客的入侵通常会导致系统安全的破坏，使他人利益损坏，对他人造成危害。

4.4 提高4G无线网络通信系统安全通信的策略 4.4.1 构建4G通信安全模型,可以构建科学合理的4G通信系统的安全结构的模型。在该模型中，应该能够基本的体现出网络通信系统的各种安全问题，以及相应的解决方案等，这样能够直观的体现网络通信系统的各种安全问题，当出现相应问题时，能够及时的提出相应的解决方案。

4.4.2更新密码,可以对现行的密码进行转变更新和改革，使其更好的适应现今的网络通信。在4G通信系统中，面对各不相同的服务类别以及特征，最好应转变现行的密码，也就是私钥性质的密码改变成为混合性质的密码，然后创建相应的认证安全的体系，这样能够更好的进行网络安全保护。

4.4.3安全体系透明化,要将4G通信系统的安全体系做到清晰化、透明化。在未来的网络通信应用中，4G通信系统的安全核心应该具备相对的设备，能够较为的完成对终端与网络端的识别与加密，通信系统内部的工作人员应该能够完全看到该过程的进行，从而清晰准确的掌握网络通信工程中存在的问题，更好的保护网络安全。

4.4.4添加先进的密码技术,可以在网络安全系统中应用新兴的密码技术。随着科学技术的不断更新发展，相应的终端处理数据的能力将越来越强，因此应该在4G通信网络系统中运用合适的新兴的密码技术。这些新兴的密码技术能够在很大程度上加强系统抵抗恶意攻击的能力，更好的保护网络安全系统。

4.4.5用户自主设定网络安全设施,用户在通过4G通信系统进行上网的过程中，应该有权自行设定安全密码的级别，这样能够使网络安全系统更加具有针对性，相应的那些关于安全的参数应该不仅可以由系统进行默认，而且用户也

（上接第 163 页） 而量化指的是将连续变化的幅度值转换为有限个幅度值，利用有限数量的有一定间隔的离散值替代模拟信号的连续幅度。编码指的是用二进制按照一定的规律来表示量化后的值，同时将其转换成二值或多值的数字信号流。电缆、微波干线、卫星通道等数字线路都可以有效的传输这些得到的数字信号

5.2 信号处理

网络信号可以通过数字电子技术来处理，其中幅度的取值是离散的，幅值被在有限数值之内的信号为数字信号，比较典型的数字信号为二进制码。二进制码受到噪声的影响比较小，在利用数字电路进行处理的过程中相对比较容易，因此得到了比较广泛的运

用。

5.3 信号处理与传输

网络信号的处理效率在数字电子技术的应用下能够明显的提高，在信号转化的过程中将信号转变为数字，然后再由数字转变为信号，信息的传输更加高速。在网络信号的处理中数字电路有非常重要的优势，而数字电子技术的应用能够将这种优势更好的发挥出来，在对信号进行模拟以及数字信息转换的过程中实现了通信的数字化，作为数字通信的载体，数字能够使信息的传输变得简单，信息的传输速度在数字通信的影响下逐渐加快，同时能够传输的数量也逐渐增大，完整的网络体系对于信息的高速传输比较重要，通常情

可以自行进行设定，使用户参与到安全措施的制定中来，增强用户对安全系统的认识和认可。

4.4.6增强4G通信网络与互联网的契合度,尽量使4G通信网络与互联网能够相互契合，从而增强网络安全系统的安全系数。4G网络系统的安全问题大致可以归分为移动方面的安全问题与固网方面的安全问题。在关于安全的概念上，固网与计算机的网络大致相同，所以那些针对计算机的网络问题以亦基本在固网上得到了相应的体现，相应的在固网上遇到的那些网络安全问题可以依照计算机的方式进行解决，从而能够更好的保护网络安全系统。

4.4.7对于移动终端通常可以采用以下安全防护措施 （1）对操作系统的加固

采用坚强可靠的操作系统，使其支持混合式访问控制、域隔离控制和远程验证等安全策略。

（2）对物理硬件的防护

提升集成度，减少可被攻击的物理接口；增加电流、电压检测电路，防止物理攻击手段；增加完整性检验、可信启动和存储保护等措施。

5 结语

无线网络安全作为影响移动通信系统快速发展的关键问题之一，一直是业界研究的重点和热点，并受到越来越多的关注。在各种无线通信技术及异构网络共存、融合的趋势和背景，4G系统的安全问题变得更为复杂和重要。因此，采用严密的网络防范措施来保护现有网络的安全，同时跟踪各种可能出现但尚未出现的安全威胁，采取有效措施确保移动通信网络安全。相信随着新技术的不断发展和创新，应用合理的安全防护措施，4G通信的安全性会逐步加强。我们会有一个更好更大的通信网络。

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况下计算机、日常电子产品、数据库、通信网络构成了这种网络体系，高性能的计算机和服务硬件有利于信息控制和处理的实现，能够充分的实现模拟信号的数字化，进而实现信息的控制与处理。由以上研究可以看出，信号处理和传输是数字电子技术在网络中应用的主

要体现。 6 结语

总而言之，网络已经走进了人们的生产生活，成为人们处理信息，传输信息等的首要选择，网络的时效性、共享性、开放性等特征，使得人们与网络之间的联系愈加紧密，人们可以通过网络便利地进行信息收索，而数字电子技术的产生，特别是数字电子技术在网络中的应用，极大地提升了网络对信号的处理能力和传输效率，不可否认，数字电子技术将成为网络应用的一个重要的发展方向，数字电子技术也将成为网络快速发展的保障。

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