劉秋妍 ，李銘軒 ，呂 軒 ，李佳俊 ，張忠皓 ，李福昌 ，朱雪田

(1.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，北京100048；2.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司北京分公司，北京100031；3.中國(guó)聯(lián)通華盛通信有限公司，北京100031)

0 引言

6G 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)趨勢(shì)除了在現(xiàn)有5G 網(wǎng)絡(luò)的通信能力(如帶寬、時(shí)延、可靠性、連接)和信息化水平(如云化水平、智能化水平、安全等級(jí))的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)之外，還需要面向未來(lái)多方共建共享、天地融合三維立體泛在接入、超大規(guī)模分布式連接等典型場(chǎng)景需求提升網(wǎng)絡(luò)可信能力。 與面向攻防對(duì)抗的網(wǎng)絡(luò)安全理念不同，網(wǎng)絡(luò)可信是面向網(wǎng)絡(luò)自身的自證清白能力。

1 6G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)商用部署的逐漸展開(kāi)，數(shù)以億計(jì)的5G用戶在體驗(yàn)eMBB、uRLLC、mMTC 移動(dòng)互聯(lián)業(yè)務(wù)的同時(shí)，也對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提出了更高的需求[1-5]。 AR、VR、XR以及全息等新媒體業(yè)務(wù)是視頻圖像類的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)，但是單用戶百M(fèi)b/s 級(jí)5G 網(wǎng)絡(luò)只能提供新媒體業(yè)務(wù)的初級(jí)體驗(yàn)，而8 K～16 K 沉浸式AR 業(yè)務(wù)則至少需要0.5 Gb/s～1 Gb/s 的用戶體驗(yàn)速率，如果是全息視頻業(yè)務(wù)，其帶寬需求將至少在Tb/s 級(jí)。 在泛在接入方面，雖然全球地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)超過(guò)90%，甚至部分國(guó)家已經(jīng)超過(guò)98%，但是目前移動(dòng)用戶仍然無(wú)法在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)泛在接入，而且少數(shù)尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)由于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度和成本收益的問(wèn)題，短時(shí)間內(nèi)也難以解決。 在傳輸時(shí)延方面，無(wú)線信道的衰落特性導(dǎo)致時(shí)延抖動(dòng)無(wú)法支撐工業(yè)機(jī)械手、自動(dòng)駕駛等對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)要求嚴(yán)苛的精細(xì)化設(shè)備控制。 因此，6G 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一就是在5G 網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、泛在接入能力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)，為6G 業(yè)務(wù)提供Tb/s 級(jí)帶寬、空天地一體泛在接入和面向極低時(shí)間超高可靠性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障[6-9]。

除了帶寬、時(shí)延、接入等傳統(tǒng)的通信域(Communication Technology，CT)能力增強(qiáng)之外，6G 技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)維度就是IT 能力增強(qiáng)。 6G 在繼承5G 核心網(wǎng)資源池化和架構(gòu)服務(wù)化的基礎(chǔ)上，不僅有將無(wú)線側(cè)云化開(kāi)源解耦的趨勢(shì)，而且亟需通過(guò)更普及的算力部署將人工智能、大數(shù)據(jù)分析、安全防御等IT 能力由外掛輔助式轉(zhuǎn)化為內(nèi)嵌式的內(nèi)生能力，提升網(wǎng)絡(luò)彈性至簡(jiǎn)、按需服務(wù)、自治運(yùn)維和安全防御的智能化程度。

網(wǎng)絡(luò)CT 域能力提升的同時(shí)， 伴隨著頻段提升、小區(qū)半徑減小、 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本提升以及三維立體泛在接入需求， 多方參與網(wǎng)絡(luò)共建共享模式將從地面網(wǎng)絡(luò)共建共享逐步擴(kuò)展到天地融合、公專融合、固移融合等領(lǐng)域， 建立可信的網(wǎng)絡(luò)信任體系則成為6G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢(shì)。 網(wǎng)絡(luò)IT 域能力的提升是通過(guò)大部分軟件能力和少部分新型硬件能力實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)也引入了威脅網(wǎng)絡(luò)信任體系的新型風(fēng)險(xiǎn)， 如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全縱深防御體系的基礎(chǔ)上建立能夠自證清白的可信網(wǎng)絡(luò)信任體系是支撐6G 網(wǎng)絡(luò)共建共享發(fā)展模式的核心基礎(chǔ)。

2 網(wǎng)絡(luò)可信與網(wǎng)絡(luò)安全

2.1 網(wǎng)絡(luò)安全

網(wǎng)絡(luò)安全(Network Security)是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的物理硬件、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連接、操作系統(tǒng)乃至應(yīng)用軟件等各層均受到有效的防御措施保護(hù)，不遭受因偶然誤操作或者惡意攻擊而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)或傳輸數(shù)據(jù)被破壞、更改、泄露，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷或系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)可靠正常地運(yùn)行等異常事件發(fā)生[10-11]。

網(wǎng)絡(luò)安全的概念是與網(wǎng)絡(luò)攻防息息相關(guān)的，因此，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系也是以網(wǎng)絡(luò)攻防對(duì)抗為主線發(fā)展開(kāi)來(lái)的，網(wǎng)絡(luò)防御技術(shù)是以對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)攻擊殺傷鏈為對(duì)抗目標(biāo)的，如網(wǎng)絡(luò)邊界的漏洞威脅感知檢測(cè)、自動(dòng)實(shí)時(shí)安全隔離，網(wǎng)絡(luò)層的深度協(xié)議解析，終端層的訪問(wèn)控制、智能動(dòng)態(tài)防御響應(yīng)，以及數(shù)據(jù)層的安全加固等防御技術(shù)都是面向網(wǎng)絡(luò)攻擊或者假設(shè)存在網(wǎng)絡(luò)攻擊，是從“有罪論”的角度進(jìn)行防御設(shè)計(jì)的，最終實(shí)現(xiàn)使網(wǎng)絡(luò)攻擊“進(jìn)不來(lái)、改不了、出不去、逃不掉”的縱深防御。

2.2 網(wǎng)絡(luò)可信

網(wǎng)絡(luò)可信(Trustworthy Network)是指網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果是符合預(yù)期[12-13]。 與網(wǎng)絡(luò)安全的“有罪論”邏輯不同，如圖1、圖2 所示，網(wǎng)絡(luò)可信通過(guò)建立從底層數(shù)據(jù)到終端軟硬件、網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)邊界的信任鏈傳遞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于“無(wú)罪邏輯”的自證清白。 除了防御網(wǎng)絡(luò)攻擊之外，在沒(méi)有發(fā)生網(wǎng)絡(luò)攻擊的大部分日常網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，或存在攻擊特征尚未被完全掌握的“0 日漏洞”和處于靜默期的高級(jí)持續(xù)性威脅(Advanced Persistent Threat，APT)的場(chǎng)景中，物理世界對(duì)網(wǎng)絡(luò)世界更多的需求是如何通過(guò)邏輯自洽，自證清白，向物理世界提供面向網(wǎng)絡(luò)的可信體系，即網(wǎng)絡(luò)可信。

圖1 網(wǎng)絡(luò)安全概念示意圖

圖2 網(wǎng)絡(luò)可信概念示意圖

3 6G 網(wǎng)絡(luò)可信需求分析

3.1 共建共享

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)工作頻段不斷向毫米波、太赫茲、可見(jiàn)光等高頻段演進(jìn)，新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)覆蓋半徑將越來(lái)越小，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本也將大幅攀升，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本對(duì)于全球范圍內(nèi)的幾個(gè)大型電信運(yùn)營(yíng)商而言，已經(jīng)成為獨(dú)難承受的重?fù)?dān)，而對(duì)于眾多小型電信運(yùn)營(yíng)商而言，未來(lái)獨(dú)立建設(shè)運(yùn)維一張完整的新一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為不可能完成的任務(wù)。 因此，運(yùn)營(yíng)商之間無(wú)線網(wǎng)絡(luò)共建，共同分擔(dān)不同地域的新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維成本；運(yùn)營(yíng)商與垂直行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施共享，共建面向用戶需求的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施， 既解決垂直行業(yè)用戶運(yùn)維難題，提升垂直行業(yè)云化基礎(chǔ)設(shè)施利用率，又能改善垂直行業(yè)用戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量；運(yùn)營(yíng)商與個(gè)人/家庭用戶設(shè)備共享，實(shí)現(xiàn)個(gè)人/家庭設(shè)備的低成本自主共享，都將成為新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要趨勢(shì)，不僅可以顯著降低新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)成本，而且可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備利舊與重復(fù)利用。

在網(wǎng)絡(luò)共建，設(shè)備共享的新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維的過(guò)程中，公平、公開(kāi)、可信地追溯網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)、工作效率和成本開(kāi)銷(xiāo)等數(shù)據(jù)，是維護(hù)多方網(wǎng)絡(luò)共建良性可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

建立包含多個(gè)運(yùn)營(yíng)商、垂直行業(yè)、個(gè)人/家庭用戶的多方參與、多級(jí)維護(hù)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)樾乱淮鸁o(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供從建設(shè)階段到運(yùn)營(yíng)階段、從使用階段到維護(hù)階段的全周期的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為參與網(wǎng)絡(luò)共建的多方提供面向機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)信任。

3.2 天地融合

隨著移動(dòng)互聯(lián)業(yè)務(wù)對(duì)大帶寬、廣覆蓋需求的進(jìn)一步提高，6G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除了向毫米波、太赫茲等更高頻段的頻譜搬移，還將向天地一體立體化組網(wǎng)架構(gòu)等領(lǐng)域演進(jìn)發(fā)展[14]。 依據(jù)ITU 頻率劃分規(guī)定，傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信頻段包 括C 波 段(4～8 GHz)、X 波 段(8～12 GHz)、Ku 波 段(12～18 GHz)、Ka 波段(18 ～27 GHz)，與5G、毫米波頻段位于相同的區(qū)間。雖然衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與新一代地面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在工作頻段上有很大的重疊區(qū)，但是在空間域存在一定的隔離度，因此，頻域隔離對(duì)新一代天地一體無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而言并不是最理想的解決方案，動(dòng)態(tài)頻率共享將是新一代天地一體無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展的重要趨勢(shì)。 同樣，如何保證天地一體融合網(wǎng)絡(luò)頻率動(dòng)態(tài)可信共享是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)亟待解決的問(wèn)題。另外，新一代立體化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，天地一體融合網(wǎng)絡(luò)不是地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)域的松耦合互聯(lián)，而將支持網(wǎng)絡(luò)功能的彈性重構(gòu)與靈活遷移，因此，如何保證天地資源可信動(dòng)態(tài)共享亦是支撐天地一體融合網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)良性發(fā)展的基礎(chǔ)。

3.3 超大規(guī)模連接物聯(lián)網(wǎng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用日益推廣，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接密度成為衡量網(wǎng)絡(luò)能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一[15]。 目前，基于對(duì)新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)需求的分析，業(yè)界認(rèn)為新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域除了現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等典型業(yè)務(wù)之外，還將支持立體化泛在接入、滿足視聽(tīng)觸嗅聞的感知互聯(lián)、數(shù)字孿生等新生應(yīng)用需求，連接密度也將比5G 網(wǎng)絡(luò)提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，即約107/km2。 面對(duì)種類繁多、制式各異、數(shù)量龐大、安全基礎(chǔ)薄弱的新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，亟需基于具有分布式特性的區(qū)塊鏈技術(shù)體系，建立面向網(wǎng)絡(luò)的安全信任體系，將安全可信能力由終端遷移至網(wǎng)絡(luò)側(cè)，降低物聯(lián)網(wǎng)終端的能源、體積、成本等消耗，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備立體泛在可信接入，使物聯(lián)網(wǎng)具備免疫能力，不僅能被動(dòng)抵御惡意攻擊， 還能主動(dòng)對(duì)抗各種安全風(fēng)險(xiǎn)，在不犧牲終端設(shè)備性能的前提下，確保新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的安全與隱私保護(hù)。

4 結(jié)論

本文網(wǎng)絡(luò)安全是面向網(wǎng)絡(luò)攻防對(duì)抗行為，基于“有罪假設(shè)”的技術(shù)體系，而網(wǎng)絡(luò)可信是面向網(wǎng)絡(luò)自身，基于“無(wú)罪假設(shè)”的技術(shù)體系。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可信的前提條件，但建立面向網(wǎng)絡(luò)的可信體系是解決網(wǎng)絡(luò)可信的核心。在工作頻譜更高、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維成本更大、參與方更多、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更彈性立體靈活多變、網(wǎng)絡(luò)資源更分散云化的下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中， 在多方共建共享、天地一體融合互聯(lián)、超大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等典型場(chǎng)景中，都存在對(duì)參與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、使用的多方提供面向網(wǎng)絡(luò)的可信能力的需求。