新時代5G建設 技術與資安的考驗

記者 周一心、馮浩倫、方致均/採訪報導

第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks,以下簡稱5G),為行政院「數位國家創新經濟發展方案」的重點投入項目之一。在台灣,佈建5G相關基礎建設與裝置,都存在許多新挑戰。根據行政院「台灣5G行動計畫」,現今尚缺乏建立資訊安全防護機制,防範5G開放式網路所帶來的資安威脅。因此,若須完成5G數位轉型,勢必需同時完備5G技術核心及資安防護措施。

技術升級 建設難度高

由於5G技術為新的行動通訊里程碑,5G高頻率無線電波裝置也於2019年首度運用於通訊網路上,對此,交通大學電機工程學系教授吳文榕表示,5G通訊技術面臨挑戰。他指出,建設5G系統為高頻率無線電波裝置的阻礙,而建設4G系統為低頻率無線電波裝置的阻礙,因此兩者差異甚大。

吳文榕進一步說明,由於高頻率無線電波頻率高、波長短,其電子元件與電路設備,都與以往相差甚遠,皆需特殊製造,因此建設難度較高。再者,5G由於頻率高,導致其能量衰減較快,穿透性低較容易被物體遮蔽,在群眾較多或是網路熱點的應用上將受到限制。

「波束成形」將許多天線集中,發送同一方向之訊號。圖片來源/pixabay

關於5G高頻率無線電波無法遠距離傳遞,及能量迅速衰退的解決之道,吳文榕指出,在相對偏遠的地區,需增加基地台、無線傳輸天線,設置於無物體遮蔽處,可使熱點增加,訊號才得以射向使用者。他表示,「波束成形」是解決5G高頻率無線電波傳播障礙的一項技術,這項技術能使多根天線集中,並處理訊號,將所有能量往同一方向傳輸,使訊號達到最大化,且不易受到外力影響,達成5G理想通訊技術中,高速低延遲的特性。

 

  • 波束成形:源於自適應天線的一個概念。接收端的信號處理,可以通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成,形成所需的理想信號。從天線方向圖(pattern)視角來看,這樣做相當於形成了規定指向上的波束。例如,將原來全方位的接收方向圖轉換成了有零點、有最大指向的波瓣方向圖。同樣原理也適用用於發射端。對天線陣元饋電進行幅度和相位調整,可形成所需形狀的方向圖。
資料來源/百度百科

頻率有限 所費不貲

伴隨5G通訊技術商業化,通訊設備成本也將面臨重大挑戰。半導體副總經理黃怡和表示,由於5G通訊具有高速率、低延遲以及大頻寬特性,因此5G通訊技術必須使用與過往截然不同之頻率,才能實現高速的資料傳輸速率。

黃怡和指出,5G實際上與4G最主要的差別在於使用頻率不相同,造成其傳遞方式有所差異。他解釋,「2G使用800-900MHz的頻率、3G加上1800MHz、4G又多了2.4GHz、5G再多3.5G甚至SUB-6G的頻率」,因使用頻段不同若一次傳送多組訊息,將根據不同頻段而有所區別

5G智能演變圖。資料來源/互聯網縱橫、製圖/張允馨

而根據行政院「台灣5G行動計畫」提及,5G行動通訊技術使用的頻率為稀有資源。對此,吳文榕說明,各大電信業者與廠商,必須競標資源稀少之頻率,才得以獲得足夠頻率段落,提供通訊服務。然而,由於結標金額上看數十億元,廠商必須花費大量成本研發通訊技術,導致將成本轉嫁於消費者電信方案上,未來恐怕面臨消費者負擔不起的情況,也可能造成台灣5G基礎建設發展,較其他國家發展更為緩慢。

5G科技漸漸融入生活,民眾在外可利用手機操控家電。圖片來源/pixabay
5G技術也將漸漸被運用在手機、電腦及電視等數位產品。攝影/方致鈞

5G資安風險高 軟硬體皆須防護 

5G通訊技術的網路特性,是網路虛擬化,並擁有快速擴充的特質。由於5G通訊技術的開放式網路,在隱私權方面潛藏不少資安危機。關於如何對資訊安全提高警覺,國家資訊基本建設產業發展協進會資訊風險管理組協理魯君禮表示,在5G的多元應用上,關於資料與資訊的傳輸,需注意兩點,一是「機密性(confidentiality)」,意即應該確保資料及資訊不被竊取或洩露。網民除了在技術上使用加密的方法,使用行為上也應小心注意,減少個資或重要資料外洩的風險。

其次,確保資料的「正確性(integrity)」。他指出,5G未來將會應用於快速資料傳輸,若傳輸的過程中,發生資料被攔截竄改,將造成極大風險。例如航管資訊、醫療資訊等重要機關若出現錯誤,皆可能直接危害民眾的生命安全。

5G世界逐漸普及,民眾隱私及駭客侵入成一大問題。資料來源/pixabay

駭客攻擊的型態已經改變,從20年前的耍酷愛現,到現在以獲取金錢利益為目標,再加上政治立場及國家角力,使得惡意攻擊越來越多,防不勝防。」魯君禮表示,由於駭客每次攻擊的目的與目標均不相同,若攻擊目的為癱瘓網路,那攻擊目標很可能是網路節點;若攻擊目標為竊取資料,那其可能是利用已知的弱點攻擊作業系統或資料庫。因此,他指出,5G通訊軟體之網路設備,需要一個安全的環境,才能因應各式駭客攻擊。 

對此,吳文榕也認同其觀點,他指出,未來駭客攻擊,仍然是從硬體及軟體的弱點開始。因此,在網路或防毒軟體上,都應有與之抗衡的程式。而針對5G物聯網系統的駭客攻擊,他提到不應只在電信業者端做好防範措施,在物聯網上,也須特殊設計程式,防止使用「阻斷攻擊」的駭客入侵,才能全面提升5G通訊技術裝置的安全性。

控管源頭 降低資安威脅

根據行政院「台灣5G行動計畫」提及,未來5G發展將結合物聯網、車聯網與遠距醫療等智慧生活應用,因此,吳文榕表示,為了使5G 訊號有效傳輸至這些終端智慧設備上,需佈建大量基地台,縮短訊號傳輸距離。

對此,美國麻州大學電機工程學石佳相指出,為了解決5G訊號衰減問題,5G廣播(5G boatcast)技術能將電視塔臺作為訊號站點,將5G訊號廣泛覆蓋,並結合5G原有的網路,減輕大量資料傳輸所造成的負載,使其得以應用於智慧裝置上。他舉例,在車聯網系統上,5G廣播技術能使車輛及時更新交通資訊,提升更高的駕駛安全性;政府和公共服務單位,也能使用5G廣播模式向民眾即時傳遞緊急通知。

5G廣播與未來發展趨勢研討會,探討理念及應用。攝影/馮浩倫

面對5G所衍生的資安問題,石佳相表示,由於5G通訊技術使用雙向傳播模式,在此開放式網路中容易讓駭客有機可乘。因此,5G廣播技術為單向傳播模式,只要控管好訊號傳遞的源頭,加強資訊安全管理,就能使資安威脅下降。

由於5G結合許多物聯網建置,且疫情逐漸使遠端需求興起,勒索病毒與殭屍軟體等駭客攻擊接踵而來。對此,魯君禮表示,政府在1999年就開始強化內部的資通安全機制。截至目前,每4年都會由行政院資通安全會報,制定四年推動計畫,並且行政院在2016年正式成立資通安全處,統整國家資通安全機制。

他進一步指出,台灣資通安全防護觀念持續進步,從以前的不容有失,到當前的有效管理風險,目標是以有限資源把風險管理至可接受程度,以確保民眾的日常生活和社會安定。

5G新時代來臨,帶來許多前所未見的改變。然而面對新科技帶來的影響,從技術的挑戰到資安的考驗,都必須謹慎以對,建立完善的配套措施,才能迎來智慧城市的光景。

 

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