如何保障5G ORAN網(wǎng)絡(luò)的時(shí)序安全

在過(guò)去的幾年里，我們見(jiàn)證了大型蜂窩網(wǎng)絡(luò)在某些方面的巨大轉(zhuǎn)變。當(dāng)然，最值得注意的是向5G的過(guò)渡。5G是一種更高速，響應(yīng)更快，更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。5G實(shí)現(xiàn)了更快的下載速度，開(kāi)辟了固定無(wú)線接入（FWA）移動(dòng)寬帶等新應(yīng)用，并有望為世界各地的公司帶來(lái)重大的創(chuàng)新，如網(wǎng)絡(luò)切片。

與此同時(shí)，另一個(gè)重大的轉(zhuǎn)變是向更靈活、軟件定義和虛擬化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)過(guò)渡。在5G之前，為蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接所需的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都來(lái)自極少數(shù)公司提供的專有硬件。然而，隨著5G網(wǎng)絡(luò)中的智能程度不斷提高，人們開(kāi)始使用更多的通用計(jì)算硬件和各種不同的軟件解決方案。此外，電信運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商都意識(shí)到，可以將蜂窩塔核心的單片BBU（寬帶單元）拆分為在不同地方運(yùn)行的三個(gè)不同組件：RU（射頻單元）、DU（分布式單元）和CU（控制單元）。

為了可靠地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要開(kāi)發(fā)一套通用的接口和標(biāo)準(zhǔn)，以便所有這些組件能夠快速、可靠的地相互通信。Open RAN（無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)運(yùn)而生，這是一種全新的架構(gòu)，利用了現(xiàn)有的各種技術(shù)進(jìn)步，包括虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)放、可互操作的連接標(biāo)準(zhǔn)。

然而，盡管開(kāi)放式RAN架構(gòu)帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)，但也帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)。首先，網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部分的時(shí)序同步成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了使大量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠地在蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要跨RU、CU和DU的共享時(shí)序源。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工程師開(kāi)發(fā)了IEEE 1588-2019精確時(shí)間協(xié)議（PTP）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿足這一需求。該協(xié)議可確保分布式系統(tǒng)中關(guān)鍵應(yīng)用的準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘同步。此外，為了提高電信網(wǎng)絡(luò)之間的可操作性，還需要支持ITU-T協(xié)議，包括G.8265.1、G.8275.1、G.8275.2和G.8273.2，用于時(shí)間分配、時(shí)鐘精度、邊界和透明時(shí)鐘以及故障檢測(cè)和恢復(fù)實(shí)現(xiàn)。

事實(shí)證明，FPGA本身的高時(shí)序精度和一致的操作性使其非常適合定時(shí)應(yīng)用，因此像萊迪思半導(dǎo)體這樣的公司便開(kāi)發(fā)了相關(guān)解決方案，不僅解決了時(shí)序方面的需求，還支持關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。然而，與定時(shí)精度一樣重要的還有這類連接的安全性。事實(shí)上，ORAN設(shè)備的早期開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)的一個(gè)潛在問(wèn)題是，如果組件之間發(fā)送的定時(shí)信號(hào)受到某種方式的干擾，可能會(huì)阻斷網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。在一個(gè)黑客入侵和安全漏洞故事時(shí)常發(fā)生的世界中，這顯然是不可接受的。

因此，還需要解決潛在的安全問(wèn)題。幸運(yùn)的是，萊迪思還擁有一些基于FPGA的安全解決方案，這些解決方案專門用于“保護(hù)線路”，通過(guò)基于硬件的身份驗(yàn)證防止黑客入侵。這些解決方案可以確保在建立充分連接之前，互連系統(tǒng)中的多個(gè)硬件組件可以執(zhí)行安全的握手以驗(yàn)證請(qǐng)求。這種相互的身份驗(yàn)證已集成到1588協(xié)議解決方案中，使網(wǎng)絡(luò)同步難以篡改。此外，這些方案利用片上加密算法來(lái)確保器件之間的所有通信都是加密的。通過(guò)將安全功能和定時(shí)功能整合到單個(gè)FPGA中，并結(jié)合萊迪思Radiant和萊迪思Propel編程工具，萊迪思開(kāi)發(fā)了ORAN解決方案集合，是滿足ORAN網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵需求的理想之選。

除了時(shí)序和安全性之外，這些芯片作為萊迪思低功耗FPGA系列的一員，還擁有超低功耗的優(yōu)勢(shì)，這意味著集成這些器件的設(shè)備可以提高能效。許多蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都非常耗電，因此任何功耗上的優(yōu)化都將十分有意義。

我們?nèi)缃袢找嬉蕾?G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，這些技術(shù)背后的細(xì)節(jié)繁多、容易遺忘，但重要的是要知道，時(shí)序、安全性和低功耗等關(guān)鍵細(xì)節(jié)都在使如今的網(wǎng)絡(luò)更可靠、更安全、更高效。

Bob O’Donnell是市場(chǎng)研究公司TECHnalysis Research的總裁兼首席分析師，該公司為技術(shù)行業(yè)和專業(yè)金融領(lǐng)域提供戰(zhàn)略咨詢和市場(chǎng)研究服務(wù)。