स्मार्ट सिटी में 5 जी की सुरक्षा कैसे करें: एक नई सुरक्षा वास्तुकला लागू करें

अपनी पिछली पोस्ट में, हमने वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम के अध्ययन के बारे में बात की
5 जी नेटवर्क के लिए एक सुरक्षा वास्तुकला जो पांचवीं पीढ़ी के नेटवर्क को सुरक्षित करने के लिए एक मार्ग की तलाश में था। शोधकर्ता इसके लिए एक नई सुरक्षा वास्तुकला का प्रस्ताव दे रहे हैं। अध्ययन से संबंधित नियमों और अवधारणाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आपको पहली पोस्ट के साथ या काम के पूर्ण पाठ के साथ खुद को परिचित करना चाहिए। यहां हम सुरक्षा वास्तुकला के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर ध्यान केंद्रित करेंगे, और तुरंत "स्मार्ट" शहर के रूप में इतनी बड़ी वस्तु के उदाहरण पर।


स्मार्ट शहरों में 5 जी

"स्मार्ट" शहर के पारिस्थितिकी तंत्र की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक बड़ी संख्या में इंटरनेट ऑफ थिंग्स डिवाइस शामिल हैं। ये IoT डिवाइस डेटा एकत्र करते हैं, जिनका विश्लेषण किया जाता है और स्मार्ट सिटी के विभिन्न तत्वों की प्रबंधन दक्षता (स्वचालित सहित) बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, स्मार्ट शहरों के लिए 5G तकनीक एक लागत प्रभावी और आसानी से स्केलेबल समाधान है जो आपको सुरक्षा नियमों और उपकरणों को पूरी तरह से कॉन्फ़िगर करने की क्षमता के साथ समर्पित तार्किक नेटवर्क (स्लाइस) बनाने की अनुमति देगा और भौतिक नेटवर्क (वाई-फाई) पर निर्भर नहीं करता है।

5G नेटवर्क में डेटा ट्रांसफर गति के कारण, विभिन्न सेंसर और उपकरणों से प्राप्त जानकारी लगभग तुरंत पारिस्थितिकी तंत्र के कुछ हिस्सों के बीच संचारित होती है और आपको अनुकूलन करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, शहर में बिजली का उत्पादन और खपत और नेटवर्क में दुर्घटनाओं या खराबी का तुरंत जवाब देती है। लेकिन एक स्मार्ट शहर को सुरक्षित रूप से कार्य करने के लिए, 5G नेटवर्क को बाहरी प्रभाव और विफलताओं से बचाया जाना चाहिए। ऐसे नेटवर्क की बुनियादी सुरक्षा आवश्यकताएं संचार विधियों, गोपनीयता और अखंडता, साथ ही साथ उन तक पहुंचने की क्षमता से संबंधित हैं। 5 जी नेटवर्क सुरक्षा वास्तुकला को नीचे दिए गए आरेख में अधिक विस्तार से वर्णित किया गया है, स्मार्ट इलेक्ट्रिक मीटर के उदाहरण का उपयोग करते हुए।

चित्र 1. स्मार्ट सिटी सुरक्षा वास्तुकला

चित्रा 1 प्रतिभागियों और प्रक्रियाओं के बीच संबंधों और संबंधों को दिखाता है, जो स्मार्ट सिटी की सुरक्षा वास्तुकला के डोमेन में शामिल हैं। इस मामले में, यह है:

· UICC मॉड्यूल के निर्माता
· बिजली मीटर के आपूर्तिकर्ता
5G और वर्चुअलाइज्ड इन्फ्रास्ट्रक्चर प्रोवाइडर्स
· एमएनओ (मोबाइल ऑपरेटर)
· शहर ही, जो बिजली की आपूर्ति के लिए जिम्मेदार है।

समर्पित टुकड़ा, जो IoT गैजेट्स (चित्र 1 में धराशायी लाल रेखा) के बीच सभी डेटा ट्रांसफर प्रक्रियाओं को कवर करता है, पूरी तरह से मोबाइल ऑपरेटरों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

आरेख में विद्युत मीटर UE (उपयोगकर्ता उपकरण) के सामान्य डोमेन से संबंधित हैं, जिसमें UICC मॉड्यूल, USIM मॉड्यूल, MEHW (मोबाइल संचार के लिए हार्डवेयर) और ME (मोबाइल डिवाइस) के डोमेन शामिल हैं। ऑपरेटर नेटवर्क हार्डवेयर बुनियादी ढांचा प्रदाता (आईपी) डोमेन का एक मेजबान है। शहर की बिजली आपूर्ति एक सामान्य बाहरी नेटवर्क डोमेन का हिस्सा है, जिसमें बुनियादी ढांचा प्रदाता डोमेन और इंटरनेट कनेक्शन प्रोटोकॉल (IPS) शामिल हैं। IoT स्लाइस को वर्चुअलाइज्ड नेटवर्क फ़ंक्शंस (VNFs) का उपयोग करके बनाया जाता है। वास्तुकला में प्रतिभागी या तो डोमेन (नीली रेखाएं) का प्रबंधन करते हैं या उनके आपूर्तिकर्ता (धराशायी नीली रेखाएं) हैं।

इसके अलावा, सामान्य तौर पर, वास्तुकला में प्रतिभागियों के बीच के संबंध को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है:

1. शहर "ट्रस्ट" मोबाइल ऑपरेटरों को एक विशिष्ट नेटवर्क स्लाइस तक पहुंच को प्रतिबंधित करने और इसे केवल अधिकृत मीटर तक प्रदान करने के लिए।
2. इसके अलावा, शहर बिजली आपूर्ति सेवा में उनके स्थानांतरण की प्रक्रिया में इन मीटरों से प्राप्त डेटा की सुरक्षा के लिए मोबाइल ऑपरेटरों पर "भरोसा करता है"।
3. उपयोगकर्ताओं को सुरक्षित रूप से जानकारी एकत्र करने और प्रसारित करने के कार्य के साथ शहर और मोबाइल ऑपरेटरों पर "भरोसा" करें।
4. मोबाइल ऑपरेटरों ने इन मॉड्यूलों में नेटवर्क कुंजियों को सुरक्षित रूप से संग्रहीत करने के लिए UUIC मॉड्यूल के निर्माताओं पर "भरोसा" किया है।

स्मार्ट सिटी नेटवर्क की वास्तुकला में सुरक्षा प्रबंधन के क्षेत्र और कक्षाएं

नीचे दी गई तालिका में, अध्ययन के लेखकों ने बिजली मीटर के संचालन और एक स्मार्ट शहर की बिजली आपूर्ति प्रणाली से संबंधित सुरक्षा प्रबंधन कक्षाएं और सुरक्षा क्षेत्र एकत्र किए। प्रत्येक क्षेत्र के लिए, उन्होंने उपयुक्त कक्षाओं का चयन किया, और कक्षाओं के लिए, संभावित समस्याओं और समाधानों के लिए। आर्किटेक्चर का उपयोग करने के चुने हुए परिदृश्य के लिए, मुख्य समस्याएं स्वयं उपकरणों की सीमाओं और इन उपकरणों के बीच डेटा स्थानांतरण के अनूठे पैटर्न के कारण उत्पन्न होती हैं।

इन सीमाओं को पार करने के लिए, एप्लिकेशन डोमेन, नेटवर्क और एक्सेस नेटवर्क से संबंधित प्रभावी प्रोटोकॉल और समाधान लागू करना आवश्यक है। IoT उपकरणों के आउटडेटेड सॉफ़्टवेयर और डेटा ट्रांसफर पैटर्न कुछ और सुरक्षा समस्याओं को अन्य नेटवर्क डोमेन में एक्सेस समस्याएं पैदा कर सकते हैं। इन समस्याओं से निपटने के लिए, लेखक, उदाहरण के लिए, नेटवर्क को स्लाइस में "स्लाइसिंग" की तकनीक का उपयोग करने का प्रस्ताव देते हैं, जो व्यक्तिगत अनुप्रयोगों को अलग करेगा, साथ ही नेटवर्क की स्थिति की निगरानी के लिए हार्डवेयर का उपयोग करेगा।




एक नेटवर्क हमले और उसके परिणामों का एक उदाहरण

ऊपर वर्णित स्मार्ट बिजली आपूर्ति प्रणाली के संचालन के लिए दो सबसे महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियां एनएफवी (नेटवर्क कार्यों का वर्चुअलाइजेशन) और एसडीएन (सॉफ्टवेयर-कॉन्फ़िगर नेटवर्क) हैं। ये प्रौद्योगिकियाँ संचालकों को डेटा ट्रांसफर के लिए अलग-अलग स्लाइस में "स्लाइसिंग" नेटवर्क के लिए लागत प्रभावी उपकरण बनाने की अनुमति देती हैं। इस मामले में मोबाइल नेटवर्क के कार्यों का वर्चुअलाइजेशन किया जाता है, और उनके बीच डेटा प्रवाह SDN नियंत्रकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसके अलावा, एसडीएन तकनीक आपको नेटवर्क सेटिंग्स और नेटवर्क नीतियों को प्रोग्राम करने की क्षमता के लिए नियंत्रण और डेटा के क्षेत्रों को एक-दूसरे से अलग करने की अनुमति देती है।

किसी भी मोबाइल नेटवर्क के लिए मुख्य खतरों में से एक कनेक्शन का नुकसान है। इसके अलावा, ऐसा नुकसान DoS के हमले (सेवा से वंचित) से हो सकता है, जब कोई हमलावर SDN नियंत्रकों को "होम", "सेवा" या "एक्सेस" के डोमेन में ओवरलोड करता है। इस प्रकार का हमला ट्रांसपोर्ट लेयर (अधिक सटीक, फॉरवर्डिंग फंक्शन) के फंक्शंस में से एक को कंट्रोल लेयर में फंक्शन के माध्यम से (उदाहरण के लिए, राउटिंग टेबल के रीकंफिगरेशन फंक्शन के जरिए) प्रभावित करता है। इस स्थिति में, हैकर्स नेटवर्क के प्रतिक्रिया समय को माप सकते हैं और निर्धारित कर सकते हैं कि राउटिंग टेबल के कॉन्फ़िगरेशन को कैसे बदलना शुरू किया जाए। इस तरह के एक फिंगरप्रिंटिंग अटैक ("फिंगरप्रिंटिंग" से) और इसके दौरान प्राप्त जानकारी के लिए धन्यवाद, हैकर्स द्वारा बाद में किए गए DoS हमले, जिसके दौरान वे इस फ़ंक्शन को SDN नियंत्रक को अधिभारित करने के लिए कॉल करेंगे, और अधिक प्रभावी हो जाएगा।

ऐसे हमलों के परिणाम होंगे:
1. नेटवर्क और बिजली आपूर्ति सेवा के साथ "ग्राहकों" (इस मामले में, बिजली के मीटर) के बीच संचार का नुकसान।
2. नेटवर्क की सामान्य स्थिति की गिरावट और वर्चुअलाइज्ड नेटवर्क कार्यों के कार्यान्वयन पर नकारात्मक प्रभाव। मोबाइल ऑपरेटर या तो स्वतंत्र रूप से खतरे को खत्म करने के लिए जिम्मेदारी ग्रहण कर सकता है, या इस कार्य को बुनियादी ढांचा प्रदाताओं को हस्तांतरित कर सकता है।
3. मोबाइल ऑपरेटरों में उपयोगकर्ता के विश्वास की हानि। इस मामले में, ऑपरेटर मीटर के संचालन और इस तरह के खतरों के उन्मूलन के लिए जिम्मेदार है।

इस उदाहरण में सुरक्षा आर्किटेक्चर का उपयोग उन सभी सुरक्षा क्षेत्रों और डोमेन की पहचान करने के लिए किया जाता है जो किसी विशेष खतरे से प्रभावित होते हैं और जिसके लिए, इसलिए, कुछ सुरक्षा प्रबंधन कक्षाओं को लागू किया जाना चाहिए। फ़िंगरप्रिंटिंग हमले बुनियादी ढांचे और वर्चुअलाइजेशन में पहुंच प्रबंधन वर्ग से संबंधित हैं। उनके खिलाफ संभावित सुरक्षा तंत्रों में से एक प्रत्येक डेटा स्ट्रीम के पहले पैकेट की देरी हो सकती है और इस प्रकार, समय की जानकारी को छिपाना जिसका उपयोग हैकर्स द्वारा किया जा सकता है।

निष्कर्ष

5 जी सुरक्षा वास्तुकला पर दो पदों में, हमने मुख्य उपकरणों और तरीकों को पेश करने की कोशिश की, जो 5 जी नेटवर्क के लिए ए सिक्योरिटी आर्किटेक्चर के लेखक संभावित हमलों से 5 जी नेटवर्क की रक्षा के लिए प्रस्ताव देते हैं, और साथ ही साथ अपने विचारों के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर विचार करते हैं। यह संभव है कि इस अध्ययन में वर्णित दृष्टिकोण जल्द ही दुनिया भर में लागू किया जाएगा, साथ ही डोमेन, परतें, गोले, और सुरक्षा प्रबंधन कक्षाएं या तार्किक विचार की अवधारणाएं जो तैनाती चरण में नेटवर्क सुरक्षा का मूल्यांकन और सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं। और यह वास्तव में महत्वपूर्ण है, क्योंकि दुनिया में पांचवीं पीढ़ी के नेटवर्क की तैनाती अब, हमारी आंखों के सामने हो रही है।

5G के आगमन के साथ, बुनियादी ढांचे में नए तत्व और उपकरण दिखाई देंगे, उदाहरण के लिए, स्लाइस में "स्लाइसिंग" नेटवर्क, नेटवर्क फ़ंक्शंस का वर्चुअलाइज़ेशन और सॉफ़्टवेयर-कॉन्फ़िगर नेटवर्क, और सिस्टम के पैमाने (साथ ही उनकी सुरक्षा के लिए आवश्यकताएं) में बहुत वृद्धि होगी। पिछली पीढ़ी के नेटवर्क के लिए सुरक्षा विधियां 5G बुनियादी ढांचे के लिए सभी आक्रमण वैक्टरों को कवर करने में सक्षम नहीं हैं। कम से कम, वे विभिन्न अधिकारों के साथ बड़ी संख्या में प्रतिभागियों के साथ नए उपयोग के मामलों के लिए तैयार नहीं हैं, जिनके पास एक साथ इस बुनियादी ढांचे तक पहुंच है। यह विशेष रूप से बड़े शहरों जैसे स्मार्ट शहरों के 5 जी पारिस्थितिकी तंत्र के उदाहरण पर ध्यान देने योग्य है। इसलिए, 5 जी नेटवर्क सुरक्षा वास्तुकला जैसी नई अवधारणाओं का उद्भव, जो स्थापित दृष्टिकोणों के लिए एक विकल्प प्रदान करते हैं और पांचवीं पीढ़ी के नेटवर्क की रक्षा के लिए तैयार हैं, भविष्य में 5 जी प्रौद्योगिकियों के सामान्य कार्यान्वयन और विकास के लिए महत्वपूर्ण बन सकते हैं। जो पहले ही आ चुका है।