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| 內容簡介： |
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面向2030年商用的6G网络将作为全维空间智能网联基础设施的重要支撑技术，其面临的网络安全威胁将更加凸显，不仅继承云化、服务化带来的安全问题，还叠加人工智能、通感融合、量子计算等新技术带来的新安全威胁，以及面临全球化供应链安全威胁。因此，安全可信将是6G的基石底座。《6G安全可信体系及关键技术》*先从6G面临的主要安全威胁入手，分析6G安全总体发展趋势和愿景；其次，从6G安全可信机理出发，对6G内生安全架构和内生安全可信体系进行深入的探讨；*后，介绍6G安全潜在的一些关键技术，包括网络内生安全、无线内生安全、内生隐私保护、抗量子密码等。
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目录丛书序前言第1章 6G安全可信发展愿景 11.1 引言 11.2 6G面临的主要安全威胁 21.2.1 网络攻击 21.2.2 无线干扰 21.2.3 功能失效 31.2.4 AI威胁 31.2.5 量子破译 31.3 6G安全总体发展态势 41.3.1 国际标准化组织6G安全研究 41.3.2 中国6G安全研究 41.3.3 美国6G安全研究 51.3.4 欧盟6G安全研究 51.3.5 日韩6G安全研究 61.4 6G安全可信愿景 71.4.1 6G安全新内涵 71.4.2 6G安全新范式 81.5 6G安全可信潜在关键技术 101.5.1 拟态防御 101.5.2 网络内生安全 111.5.3 无线内生安全 131.5.4 人工智能安全 141.5.5 抗量子密码 151.5.6 机密计算 171.5.7 区块链 181.5.8 多样化供应链安全 191.6 小结 21参考文献 21第2章 6G安全可信机理 232.1 引言 232.2 安全可信是6G的基石底座 242.3 内生安全能力是6G的本质要求 242.3.1 通信/服务/安全一体化的内生安全架构 242.3.2 可量化设计、可验证度量的内生安全能力 252.3.3 白盒双盲测试是内生安全能力的唯一检测标准 262.4 内生安全架构可支持开放负责任的供应链 272.4.1 供应链面临的安全威胁 282.4.2 网络安全正从使用侧向设计侧转型 282.4.3 DHR架构赋能供应链安全 302.5 6G安全应具备内生的网络韧性/弹性 312.5.1 6G网络弹性需求 312.5.2 网络弹性发展历程 312.5.3 当前网络弹性系统工程技术路线存在的问题 332.5.4 内生安全赋能网络弹性 362.6 小结 38参考文献 38第3章 6G内生安全可信体系 413.1 引言 413.2 6G内生安全可信体系图 413.3 四大关键支柱 433.3.1 内生安全通信 443.3.2 内生网络弹性 443.3.3 协同隐私保护 463.3.4 多样化供应链安全 463.4 四项使能因素 473.4.1 结构化 473.4.2 定制化 483.4.3 智能化 483.4.4 自动化 493.5 四种基本属性 503.5.1 可设计性 503.5.2 可感知性 503.5.3 可度量性 513.5.4 可演进性 513.6 小结 52参考文献 52第4章 6G无线内生安全 534.1 引言 534.2 无线内生安全问题 534.3 无线内生安全机理 554.3.1 无线内生安全属性 554.3.2 无线内生安全架构 574.4 无线内生安全在6G中的应用展望 584.4.1 超高吞吐量通信 594.4.2 超大规模连接 594.4.3 极高可靠低时延 604.4.4 通感一体化 604.4.5 空天地一体化 614.5 小结 62参考文献 62第5章 6G核心网韧性架构 645.1 引言 645.2 核心网韧性视角下的安全威胁 655.3 6G核心网韧性体系构想 665.3.1 韧性体系构想设计 665.3.2 韧性关键能力分析 685.3.3 韧性核心目标解析 695.3.4 韧性测试评估属性解构 705.4 6G核心网韧性参考架构 715.4.1 韧性架构设计框架 715.4.2 参考架构工作流程 745.4.3 韧性能力定性分析 765.5 6G核心网韧性使能关键技术 775.5.1 架构支撑类技术 775.5.2 能力类技术 815.6 小结 85参考文献 85第6章 6G抗量子密码 876.1 引言 876.2 量子计算对**密码算法的潜在威胁及应对 886.2.1 对**对称密码体制的威胁 886.2.2 对**公钥密码体制的威胁 896.3 后量子密码算法 906.3.1 基于格的后量子密码算法 916.3.2 基于哈希函数的后量子密码算法 926.3.3 基于编码的后量子密码算法 936.3.4 基于多变量的后量子密码算法 946.3.5 基于*线同源的后量子密码算法 946.4 后量子密码算法国内外标准化进展 956.4.1 NIST后量子密码标准化活动 956.4.2 美国后量子密码迁移计划 966.4.3 中国后量子密码算法征集工作 966.4.4 欧盟后量子密码算法发展情况 966.4.5 其他国家后量子密码算法工作 976.5 量子密码及典型应用 976.6 6G后量子密码迁移 996.7 小结 99参考文献 99第7章 6G内生隐私保护 1027.1 引言 1027.2 6G应用场景隐私保护需求 1037.3 数据全生命周期的隐私保护技术 1057.3.1 数据全生命周期隐私泄露 1057.3.2 隐私保护技术 1077.4 智能车联网车辆隐私信息保护 1097.4.1 智能车联网的发展 1097.4.2 智能车联网隐私安全 1107.4.3 车辆数据跨平台共享隐私保护 1117.5 隐私保护技术应用构想和趋势 1197.6 小结 119参考文献 120第8章 新技术发展赋能6G安全可信 1228.1 引言 1228.2 区块链安全 1238.2.1 6G系统分布式信任需求 1238.2.2 区块链技术介绍 1258.2.3 基于区块链的分布式信任 1268.3 人工智能安全 1298.3.1 AI与网络的融合 1298.3.2 AI赋能6G网络安全 1348.3.3 AI的安全使用 1398.4 小结 141参考文献 141
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第1章 6G安全可信发展愿景 1.1 引言 如果用一句话来形容，6G将改变世界。这个改变是建设性、包容性的改变，是用科技创新的力量，弥合数字鸿沟、连接信息孤岛、兼顾各方诉求、以智慧化赋能可持续发展。 6G不仅能提供50倍于5G的峰值传输速率，还可以将4G时代人与人的高速互联、5G时代人与物的广泛连接，拓展到“人机物智”的充分连接、各种制式网络的包容连接、全球范围的无缝连接，助力人类社会实现“万物智联、数字孪生、智慧涌现、健康有序”的美好愿景。 6G将创建“底座网络”，也就是构建一个“网络之网络”、一个“服务网络的网络基础设施”，可以把各种制式的网络融合到一个全新的基础网络环境里面，支持多种网络体制及业务以应用模态方式共生共存。6G将为全球数字未来提供一套“公共服务”，不同诉求将在其上聚集成安全可信、合作多赢的共同体。 作为全维空间智能网联基础设施的重要支撑技术，面向2030年商用的6G可实现更为广泛的空天地海连接，实现更高速率的跨界融合与场景智联，提供更具弹性、韧性、安全内生的基础网络服务。因此，6G不会再沿袭过度追求单一性能指标的增长范式，而是着力探索可持续健康发展的新路径、新范式。6G将融合人工智能、卫星互联、新型材料、网络安全、虚拟现实等技术，打造包容、多元、安全、高效的底座网络生态环境，探索和开辟“性能可靠、成本可担、能耗可控、安全可信、效益可期”等多目标协同的可持续包容性网络发展新范式。 通过构建全维可定义的开放式体系，不仅能降低网络升级换代的成本，而且能够向下兼容，将3G、4G、5G时代的网络设施和服务“无感迁移”到新的网络环境中，还能为各种新兴应用场景、垂直行业提供“即插即用”式的底座网络接口，支持电信运营商、服务提供商以及不同国家和地区基于个性标准或自有体系的个性化、分众化需求，为人类社会提供更丰富多彩、更安全可靠的智慧服务。 6G要实现广泛应用，一个不能忽视的问题是信息安全。6G将实现各种智能化技术的大规模应用，其中蕴含了“三重安全风险”，表现为共性安全问题、个性安全问题、广义功能安全问题，其根源是网络空间的“漏洞”“后门”等问题向物理空间、认知空间外溢，不但会危及人民群众生命财产安全，而且会影响关键基础设施安全、社会安全稳定。 6G要实现全球化商用，必须突破广义功能安全壁垒，只有实现了安全可信，才能推进6G技术的健康可持续发展。如果技术上不能有效抑制基于“漏洞”“后门”等的网络攻击，国家安全问题就会成为6G发展难以逾越的鸿沟。 当前我国在6G安全领域已经取得了突破性进展，尤其在内生安全领域已获得全球认同。内生安全理论解决了网络安全无法量化设计、不能量化评估的世界性难题，让大家对网络安全性能“心中有底”。以内生安全技术为*特禀赋的6G，将直面智能化时代“三重安全风险”，以高可信、高可靠、高可用的创新思路冲破壁垒，为全球网络空间互联互通、共享共治贡献中国智慧和中国方案。 1.2 6G面临的主要安全威胁 6G网络架构更加开放，网络元素更加多元，带来的网络安全隐患和威胁更加难以确定和控制，未知攻击更加难以防范。此外，随着人工智能(artificial intelligence，AI)、量子计算等技术因素的变化，安全威胁不断扩大，网络不仅需要应对已知风险，还需应对未知风险[1-3]。 1.2.1 网络攻击 展望面向2030年的6G时代，随着社会越来越依赖信息和通信技术服务，可以预见其必将遭受各种类型的网络安全威胁和攻击。 在6G云网深度融合的背景下，尤其是在自动化任务中使用蜂窝技术，给利益相关者带来了新的担忧，这些担忧与网络暴露出更大的威胁表面有关。例如，人们更容易受到拒绝服务攻击、被通过窃听或流量分析侵犯隐私，以及受到中间人攻击。使用云计算和存储暴露了对数据隐私和完整性的其他威胁；被多用户租用的网络基础设施可能容易受到在专用网络或定制网络中不常见的侧信道攻击。关键服务，如工业自动化、提供跨运输过程实时自动化的反馈控制回路和公用事业电网，可能会对网络的可用性和弹性提出进一步的需求，超过运营商网络的需求。此外，6G网络的连接密度将达到1000万连接每平方公里，海量能量受限的设备需接入网络，为大规模恶意终端提供了巨大的攻击入口。 1.2.2 无线干扰 无线链路利用电磁波承载信息摆脱有线通信的边界束缚，是无线通信的*特优势。然而，电磁波传播的开放性和环境不稳定性等，也给无线通信带来了干扰、定位、电磁攻击等威胁。电磁波传播机理的这种内源性缺陷引发了广义不确定性扰动，包括随机衰落、干扰等产生的功能安全(safety)问题，以及无感窃听、定位或主动攻击产生的信息安全(security)问题。 6G网络的通信环境开放、通信节点拓扑时变、网络结构复杂，这进一步加大了无线网络的安全风险，导致无线接入侧成为6G网络的安全短板，更容易受到人为干扰、窃听、重放和无线资源占用等威胁。在6G感通算智(传感、通信、算力、智能化)一体化网络中，无线信号不仅用于承载信息，还将用于探测和刻画物理世界环境，对信号强度、相位等属性的干扰、攻击和篡改将造成严重的感知偏差。 因此，必须结合6G网络无线链路特征，考虑无线链路中数据机密性、数据完整性、网络可用性及可靠性等问题，确保“信号”层面的安全。 1.2.3 功能失效 功能失效通常包括人为或意外的数据配置错误、软硬件功能的随机性失效以及不可抗力因素等。6G时代，网络云化和虚拟化的趋势可能将放大普通的功能失效问题，造成大范围网络的混乱和瘫痪等“功能安全”问题。据不完全统计，自从越来越多的移动通信网络运营商选择基于网络功能虚拟化(network functions virtualization，NFV)部署云化核心网以来，网络“黑天鹅”事件“频发”且明显要比传统核心网时代多得多。另外，网络云化正在不断深入，当前运营商的核心网络建设整体上处于虚拟化到资源池化的优化阶段，6G时代NFV势必会得到进一步加快部署，实现从“云就绪”到“云原生”的演进，预计在此过程中，运营商及设备商针对核心网的可靠性与稳定性保障将面临越来越大的挑战。 1.2.4 AI威胁 在6G系统网络架构愿景中，人工智能/机器学习(artificial intelligence/machine learning，AI/ML)有着不可或缺的地位，在未来网络端到端的方方面面占据主导地位，包括智能核心网和智能边缘网络，智能手机和智能物联网(超级物联网)终端，以及智能业务应用等。虽然AI在提升网络安全方面具有很大潜力，但是6G引入AI也带来了新的安全威胁：①AI算法缺乏可解释性和可信任性，大量的训练数据使其很容易成为攻击目标，自身的脆弱性也使其容易受到攻击，如中毒攻击、反向攻击、对抗攻击、成员推理攻击；②AI可以作为6G的攻击工具，实现更复杂的计算和意想不到的攻击，如利用深度学习分析高密度环境下WiFi的信道状态信息。 因此，如何既能抵抗AI威胁，又能充分利用AI保障6G网络隐私和安全，是目前6G面临的安全难题。 1.2.5 量子破译 随着量子计算硬件迭代、软件优化与算法创新的协同推进，量子计算机将对现有的通信安全机制造成威胁，以RSA(Rivest-Shamir-Adleman)、椭圆*线密码(elliptic curve cryptography，ECC)算法为基础的现代密码体系理论上已经不再安全。也就是说，一款强大的量子计算机配合破解算法能在短时间内破坏现有的加密体系，将使得RSA和Diffie-Hellman算法之类的非对称密码算法被彻底攻破。此外，Grover搜索算法为非结构化搜索问题提供了理论上的平方根加速，量子计算可以将对称密码算法的有效长度减半。 因此，如何应对量子计算机对通信网络安全带来的影响，加强抗量子密码等安全技术研究，是6G时代需要深入研究和解决的问题。 1.3 6G安全总体发展态势 1.3.1 国际标准化组织6G安全研究 国际电信联盟无线电通信部门5D工作组(ITU-R WP 5D)第44次会议于2023年6月在瑞士日内瓦召开，如期完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》[4]。该建议书作为6G纲领性的文件，汇聚了全球6G愿景共识，描绘了6G目标与趋势，提出了6G的典型场景及能力指标体系，标志着6G研究重点正式从愿景需求转向技术方案的新阶段。该建议书明确了6G的15个关键能力指标，是对5G关键能力的增强与维度扩展，安全/隐私/弹性性能指标就是其中的一个。 下一代移动网络联盟(Next Generation Mobile Networks Alliance，NGMN)于2023年10月发布《6G安全愿景白皮书》(6G Trustworthiness Considerations)[5]，聚焦6G的安全可信赖性。该白皮书*先分析了6G安全可信赖性的四个驱动力——社会需求、网络演进需求、业务驱动需求以及安全技术驱动需求。基于上述驱动力，该白皮书从安全、隐私、弹性、可靠性、人身和公共安全等方面阐述了6G相关的需求，进一步探讨实现6G安全可信赖的技术考虑，主要包括分布式信任基础设施、动态信任模型、智能安全协同、解耦安全服务、信任风险评估等。 1.3.2 中国6G安全研究 IMT-2030(6G)推进组在《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》中指出，6G需要支持多模信任的网络内生安全[6]。感知通信、全息感知等全新的业务体验，以用户为中心提供*具特色的服务，要求提供多模、跨域的安全可信体系，传统的“外挂式”“补丁式”网络安全机制对抗未来6G网络潜在的攻击与安全隐患更具挑战。该白皮书认为，将安全架构与网络架构的迭代进行一体化设计是关键。通信网安全需兼顾通信和安全，在代价和收益之间做出平衡，同时以“安全防护无止境”为始终，从攻防对抗视角动态地度量通信网安全状态，结合区块链等技术的引入不断演进。 IMT-2030(6G)推进组于2021年9月发布了《6G网络安全愿景技术研究报告》[7]，从6G安全发展驱动力入手，通过分析典型的6G场景及其安全需求，提出了“主动免疫、弹性自治、虚拟共生、泛在协同”的6G安全愿景，并概括性地介绍了关键的安全技术，包括AI安全、区块链安全、轻量级接入认证、无线物理层安全、软件定义安全、数据安全以及密码算法增强等技术。 IMT-2030(6G)推进组于2023年12月发布了《6G可信内生安全架构研究报告》[8]，在6G安全愿景的基础上，向技术架构进一步深化。提出融合“信任+安全”的设计理念，实现外挂到内生、被动到主动、静态到动态以及孤立到协同的“四个转变”，从安全能力、安全控制和安全决策三个层次构建6G可信内生安全架构。同时对支撑6G可信内生安全架构的9大关键技术进行了深入阐述，包括无线物理层安全技术、泛在可信技术、区块链技术、数字孪生安全技术以及量子安全技术等。 未来移动通信论坛(FuTURE论坛)在《6G总体白皮书》[9]中将安全能力和通信能力、计算能力、感知能力、AI能力并列为6G五大能力，并将内生安全和分布式计算、分布式感知、分布式智能以及意图管理等列为五大关键技术。 1.3.3 美国6G安全研究 美国下一代网络联盟(Next G Alliance，NEXTG)在2022年2月发布Roadmap to 6G研究报告[10]，内容包括北美6G目标、愿景、生命周期路线图、时间表和关键技术等。该报告确定了六大具体目标，包括：①信任、安全和弹性；②数字世界体验；③经济高效的解决方案；④分布式云和通信系统；⑤AI原生网络；⑥可持续性。在信任、安全和弹性目标方面，报告认为未来的网络应该得到提升，以使大众、企业和政府完全信赖未来的网络。
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