肖恒一，羅 璋，陳梓璇

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430070）

1 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用模式，其主要內(nèi)容包括加密算法、共識(shí)機(jī)制、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸以及分布式儲(chǔ)存等。它是比特幣重要概念中的一種，本質(zhì)屬于一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫，且可在比特幣中作為底層技術(shù)來應(yīng)用。具體應(yīng)用中，數(shù)據(jù)塊主要通過密碼學(xué)方法的應(yīng)用來產(chǎn)生，各個(gè)數(shù)據(jù)塊中所包含的都是同一個(gè)批次的比特幣網(wǎng)絡(luò)交易信息，主要功能是驗(yàn)證信息有效性，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)下一個(gè)區(qū)塊的生成。

就科技層面而言，區(qū)塊鏈所涉及到的科學(xué)技術(shù)有很多，如計(jì)算機(jī)編程、互聯(lián)網(wǎng)、密碼學(xué)以及數(shù)學(xué)等。而就其應(yīng)用視角而言，區(qū)塊鏈屬于一個(gè)分布形式的數(shù)據(jù)庫和共享賬本，主要特征是公開透明、集體維護(hù)、可追溯、全程留痕、不可篡改、去中心化等[1]。將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中，可使其信息不對稱問題得以有效解決，讓多個(gè)主體之間達(dá)到良好的協(xié)作信任和行動(dòng)一致效果。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全中的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 在眾包經(jīng)營形式5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用

在5G通信網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用中，借助于服務(wù)等級協(xié)議（Service Level Agreement，SLA）這一智能協(xié)議，便可進(jìn)行眾包網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施形式的管理模式建立。在這個(gè)管理模式中，眾包基站的擁有者可以在智能合約中注冊基站信息，如信用歷史、認(rèn)證信息、實(shí)用性、硬件以及功能等，在這些信息注冊之后，區(qū)塊鏈便會(huì)向所有的移動(dòng)運(yùn)營商進(jìn)行廣播，如果有運(yùn)營商感興趣，便可選取相應(yīng)的基站進(jìn)行租賃，此時(shí)運(yùn)營商與基站擁有者間的脫鏈協(xié)商便會(huì)啟動(dòng)[2]。基站擁有者可通過網(wǎng)絡(luò)信用等級來進(jìn)行運(yùn)營商評估。在雙方完成了談判之后，只要沒有違反SLA中的相關(guān)條款，便可借助于智能合約在區(qū)塊鏈上記錄這一協(xié)議，同時(shí)也可以按照具體的應(yīng)用與消費(fèi)情況等，借助于加密令牌來進(jìn)行支付[3]。在此過程中，可借助于智能合約中的信任預(yù)言機(jī)來監(jiān)控SLA的執(zhí)行情況，如果出現(xiàn)了違反SLA規(guī)定的行為，便可及時(shí)發(fā)出報(bào)告，相應(yīng)的付款也將立即停止，然后對違規(guī)方進(jìn)行不良信譽(yù)評分?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約預(yù)言機(jī)在眾包經(jīng)營5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施中的管理序列示意如圖1所示。

圖1 智能合約預(yù)言機(jī)的管理序列示意

2.2 在國際漫游業(yè)務(wù)共享安全中的應(yīng)用

在5G時(shí)代中，國際漫游所涉及到的參與方有很多，其中包括各種運(yùn)營商、中介網(wǎng)絡(luò)以及國際經(jīng)紀(jì)中介等。在傳統(tǒng)形式的國際漫游模式下，主要借助于國際交換或者是直接交換來實(shí)現(xiàn)漫游互連，但是國際交換卻存在很多嚴(yán)重缺點(diǎn)，如中介網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障、存在欺詐行為、利潤降低等，這些都會(huì)對國際漫游中的網(wǎng)絡(luò)安全造成直接威脅[4]。

在以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)國際漫游方案中，可直接借助于智能合約實(shí)現(xiàn)國際漫游以及相應(yīng)支付的完成[5]。例如，在國際漫游交易過程中，智能合約可對每一次的消費(fèi)情況以及費(fèi)用進(jìn)行跟蹤記錄，然后借助于評價(jià)模型來進(jìn)行用戶信用等級的判定，之后便會(huì)借助于智能合約所信任的方式，通過令牌或者是加密數(shù)字貨幣的形式自動(dòng)在各個(gè)交易方之間完成付款，并不需要國際或者是本地的第三方參與，也不需要交易場所以及經(jīng)紀(jì)人。

在整個(gè)交易的過程中，智能合約都會(huì)對各個(gè)交易方進(jìn)行協(xié)議條件以及邏輯的收集、記錄與驗(yàn)證處理，以此來實(shí)現(xiàn)所有交易活動(dòng)管理，并為各個(gè)交易方交易活動(dòng)的交互跟蹤及其審計(jì)提供足夠便利。

目前，國際上的歸屬服務(wù)器訂戶信息已經(jīng)被提出，借助于區(qū)塊鏈技術(shù)，這些訂戶信息可以在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中得以良好共享。借助于智能合約，服務(wù)方可實(shí)現(xiàn)安全可靠的自動(dòng)計(jì)費(fèi)以及付費(fèi)服務(wù)，這樣便可在沒有任何中介干預(yù)的狀態(tài)下達(dá)到無縫化、便利化的國際漫游效果[6]。同時(shí)，將區(qū)塊鏈中的分散式網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證及其訪問功能作為基礎(chǔ)，也可以在各個(gè)運(yùn)營商之間達(dá)到安全可靠的自主漫游效果[7]。

2.3 在頻譜動(dòng)態(tài)共享與網(wǎng)絡(luò)切片中的應(yīng)用

在通過5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息資源的傳輸與共享中，為了讓端到端之間的頻譜得到動(dòng)態(tài)化的共享與管理，需對區(qū)塊鏈技術(shù)以及其中的智能合約加以科學(xué)利用，這樣才可以在不需要第三方中介的情況下實(shí)現(xiàn)可見化、自動(dòng)化、高效化、可信化以及安全化的服務(wù)提供。在此過程中，首先需要進(jìn)行5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的無線接入網(wǎng)（Radio Access Network，RAN）協(xié)調(diào)控制與頻譜管理，對其拓?fù)溥B接、網(wǎng)絡(luò)功能以及物理層進(jìn)行抽象，使其中的所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都被抽象成一個(gè)具有統(tǒng)一控制平面的服務(wù)和應(yīng)用程序，這樣便可實(shí)現(xiàn)頻譜的動(dòng)態(tài)共享，并使其和網(wǎng)絡(luò)切片相統(tǒng)一[8]。這種交互概念和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）框架十分類似，且能夠融入到SDN框架中。

在頻譜動(dòng)態(tài)共享中，各個(gè)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)都可以到信任環(huán)境中進(jìn)行可用資源的搶占，這樣會(huì)給頻譜共享帶來很大程度的安全威脅。為實(shí)現(xiàn)這一問題的有效避免，可通過區(qū)塊鏈技術(shù)中的去中心化功能來進(jìn)行頻率資源的應(yīng)用、管理以及所有權(quán)跟蹤，并實(shí)時(shí)跟蹤各個(gè)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)之間的交互關(guān)系。在區(qū)塊鏈最上層的去中心化程序中，可對各個(gè)頻譜應(yīng)用過程中所有與其關(guān)系密切的可用頻譜以及規(guī)則進(jìn)行保存，而運(yùn)營商則可以按照實(shí)際需求或者是長期評估來請求該程序進(jìn)行相應(yīng)的頻譜應(yīng)用。同時(shí)，這個(gè)去中心化程序也可以為頻譜所有者之間的自動(dòng)計(jì)費(fèi)與自動(dòng)付款提供支持。

此外，在5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用中，借助于區(qū)塊鏈技術(shù)，也可以讓LSA實(shí)現(xiàn)共享，允許LSA中的已有成員和授權(quán)用戶對其儲(chǔ)存庫以及智能合約進(jìn)行訪問，而此類訪問必須借助于預(yù)言機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在此過程中，首先需要將一個(gè)信譽(yù)機(jī)制設(shè)計(jì)在區(qū)塊鏈中，通過這個(gè)信譽(yù)機(jī)制來進(jìn)行現(xiàn)有成員以及被授權(quán)用戶的評分，檢查其頻譜共享以及智能合約履行規(guī)則[9]。然后再對相應(yīng)的智能合約進(jìn)行編寫，實(shí)現(xiàn)目前注冊的頻譜所有者智能合約與其他協(xié)議之間的共享規(guī)則顯示。通過這樣的方式，便可將運(yùn)營商以及主要頻譜所有者所具有的頻譜資源全部整合到同一個(gè)LSA設(shè)備池內(nèi)，并對其進(jìn)行儲(chǔ)存，再借助于區(qū)塊鏈平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)頻譜的自動(dòng)化交易和分配處理，確保此項(xiàng)服務(wù)的安全性和可靠性。

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)切片不僅屬于其基礎(chǔ)性的物理結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)功能以及服務(wù)的實(shí)例化體現(xiàn)。借助于網(wǎng)絡(luò)切片，運(yùn)營商可通過相同的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將差異性的應(yīng)用程序和服務(wù)提供給不同用戶。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)切片也可以讓5G網(wǎng)絡(luò)中的頻譜及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間達(dá)到良好的共享效果，在5G網(wǎng)絡(luò)中具有非常顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。在以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計(jì)的過程中，首先需要借助于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行切片代理，然后將區(qū)塊鏈中具有去中心化儲(chǔ)存功能的智能合約用來進(jìn)行全部或者是部分切片代理[10]。在此過程中，運(yùn)營商可將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片功能注冊到區(qū)塊鏈上，借助于區(qū)塊鏈來進(jìn)行發(fā)布，并采用智能合約的形式在交易中心達(dá)到自動(dòng)付款效果，以此來確保網(wǎng)絡(luò)切片的安全性。

2.4 在管理與身份驗(yàn)證中的應(yīng)用

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用中，海量機(jī)器類通信（massive Machine Type Communication，mMTC）以及超可靠低延時(shí)通信（ultra Reliable and Low Latency Communications，uRRLC）屬于其支柱型技術(shù)。在5G時(shí)代中，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增量可達(dá)數(shù)千萬臺(tái)，這些設(shè)備的連接延時(shí)都應(yīng)該控制在1 ms以內(nèi)，且其網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的傳輸和共享安全也都具有更高的要求。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要對新的服務(wù)以及業(yè)務(wù)模型進(jìn)行開發(fā)，以此來實(shí)現(xiàn)mMTC以及uRRLC的良好管理。例如，可以通過受信任的中間運(yùn)營商來進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的管理，具體管理中，中間運(yùn)營商需要對以下的幾項(xiàng)任務(wù)予以良好執(zhí)行。首先，啟用mMTC和uRRLC服務(wù)中的訂閱功能、數(shù)據(jù)包以及付款功能；其次，對于同一個(gè)業(yè)務(wù)鏈上的若干個(gè)垂直用戶以及若干個(gè)企業(yè)進(jìn)行并行管理；最后，對管理設(shè)備的身份進(jìn)行驗(yàn)證。

在此過程中，借助于區(qū)塊鏈中具有分散儲(chǔ)存功能的智能合約，可將更加強(qiáng)大且吸引力更強(qiáng)的選擇提供給集中式運(yùn)營商，使其能夠通過分散式的形式進(jìn)行海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理，讓智能合約的可見性、可信性以及可追溯性優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，以此來盡最大限度確保各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備信息數(shù)據(jù)傳輸與共享中的安全性。

3 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全中的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展趨勢分析

在5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，區(qū)塊鏈技術(shù)具有非常好的應(yīng)用優(yōu)勢，尤其是在其網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的傳輸共享以及網(wǎng)絡(luò)交易過程中，更是可以提供良好的安全保障。就目前來看，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸與資源共享中發(fā)揮出了良好的安全保障優(yōu)勢，讓用戶的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、信息安全與賬戶安全得到保障。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步的革新。在未來，區(qū)塊鏈技術(shù)將會(huì)與5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間達(dá)到更好的協(xié)調(diào)效果，隨著各種算法、腳本、代碼以及智能合約等的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中將會(huì)發(fā)揮出更好的應(yīng)用優(yōu)勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)文件加密、身份服務(wù)、視頻通信以及自動(dòng)計(jì)費(fèi)和付款等業(yè)務(wù)安全性的進(jìn)一步提升，盡最大限度確保用戶的數(shù)據(jù)信息安全、財(cái)產(chǎn)安全以及人身安全。

4 結(jié) 論

在當(dāng)今的5G時(shí)代中，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用。而在5G移動(dòng)通信模式下，要想實(shí)現(xiàn)用戶信息數(shù)據(jù)以及財(cái)產(chǎn)等安全的良好保障，就需要對區(qū)塊鏈技術(shù)加以合理應(yīng)用，包括在眾包經(jīng)營形式5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用、在國際漫游業(yè)務(wù)共享安全中的應(yīng)用、在頻譜動(dòng)態(tài)共享與網(wǎng)絡(luò)切片中的應(yīng)用、在管理與身份驗(yàn)證中的應(yīng)用等。通過這樣的方式，才可以讓區(qū)塊鏈技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全中充分發(fā)揮出應(yīng)用優(yōu)勢，以此來促進(jìn)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信安全性的進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)5G時(shí)代的良好發(fā)展。