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2020年中国5G智慧城市安全需求、智慧城市现状及发展趋势分析[图]

2020年06月03日 13:55:05字号:T|T

    智慧城市指在已建环境中对物理系统、数字系统、人类系统进行有效整合,从而为市民提供一个可持续的、繁荣的、包容性的综合环境系统。

    全球都在紧锣密鼓的布局智慧城市建设,欧洲、北美、日韩等地区处于技术领先地位,而中国因为也在积极进行智慧城市试点,形成了多个智慧城市群,中国的智慧城市试点项目超过欧州、印度和美国之和。

全球主要国家及地区在建智慧城市数量占比

数据来源:公开资料整理

    智慧城市成为国际城市化发展的热点之一,全球已启动或在建的智慧城市有 1000 多个,其中在中国超 500 个。传统意义上的智慧城市更加侧重技术层面的问题,其主要内容为构建基础信息网络与云计算平台、配置全方位的感知设备、整合基础信息资源等。新型智慧城市则是在智慧城市发展到一定阶段后更高的一种城市建设发展的形态,更强调新一代信息通信技术与城市现代化的深度融合与迭代演进,进一步提升智慧城市的公共服务效能与政府治理能力,更好地为人民服务,提高城市管理精准化、高效化与透明化。

    5G 高可靠、低时延、大带宽等特性,可高效地将城市的系统和服务打通、集成,提升资源运用的效率,优化城市管理和服务,改善市民生活质量。加快 5G 信息通信技术与城市发展深度融合,通过信息化手段解决城镇化进程中带来的问题,既是城市可持续发展所需,也是产业新动能所在。

5G 新型智慧城市特征

泛在感知
通过全方位的智能感知设备,对城市5G、特高压、城
际高速铁路、工业互联网、物联网、车联网、大数据中心、人工智能、新能源等新型基础设施进行数据的实时收集、监控与分析
高效传输
新型智慧城市运用基于5G的高带宽、低时延、低功耗移动信息网络与其他城市信息基础设施实现数据的高效传输。
充分融合
智慧城市充分融合5G、特高压、城际高速铁路、工业互联网、物联网、车联网、大数据中心、人工智能、新能源等新型基础设施中的海量数据,提高数据的综合利用与有效管理
协同运作
通过新型智慧城市工业、农业、通信、电力、交通、水利、金融、医疗、公共卫生、社会保障等关键领域运行者与管理者之间的高效协作,实现整个城市资源的优化配置。
智能决策
根据新型智慧城市中新基建收集的海量信息,为政府城市治理提供智能化的决策支持,为企业经营和居民的日常生活提供更智能化的服务。
精准防控
对城市运行中的突发事件能进行及时预测、预警,能提供精准的防控,面对突发事件可进行数据、物资、人员的高效配送和协同,城市治理和风险防控能力大大提升。

数据来源:公开资料整理

    一、5G 智慧城市安全需求

    1、终端层安全

    终端自身要在软硬件方面做好安全加固与安全防护,避免外部入侵对终端造成破坏或者信息窃取。而且,各种物联网终端、个人消费终端数量庞大,不法攻击者可能利用终端的软硬件漏洞,入侵之后让终端作为肉鸡发起 DDOS 攻击,给网络和智慧城市的业务带来重大损失。

    终端作为智慧城市业务的起止端点,对一些重要的敏感业务,需要从源头上确保业务数据的安全,尤其是业务数据的机密性和完整性,防止业务信息被窃听篡改。这要求终端具备对业务数据的加密能力,例如对于政府机构的一些专用终端,需要支持保密通话的功能。

    2、边缘计算层安全

    5G 时代,由于工业制造、AR/VR、自动驾驶等时延敏感业务的推广应用,MEC 移动边缘计算云得到大量部署。为了避免物理攻击以及网络攻击的跨网渗透和交叉感染,需要关注 MEC 自身的安全管控以及企业网络与运营商 5G 网络之间的隔离。

    因为MEC一般部署在运营商的接入汇聚站点或者行业客户、企业园区的 IT 机房,位置相对偏远、分散,在门禁准入、物理设施安全等方面,条件可能也不太完善。为了防范对MEC站点机房的物理入侵破坏,需要考虑部署一些物理安全方面的防护措施,例如监控摄像头、门禁密码锁等。

    3、网络层安全

    覆盖城市各个角落的 5G 网络,是新型智慧城市的基础信息动脉。5G 网络本身的安全,是智慧城市安全的重要前提和保障。从网络本身的组成来说,智慧城市的网络层安全重点要关注RAN 基站空口、承载网、5GC 以及 5G 切片等几方面的安全。

    对于5G UE 终端到基站之间的空口来说,面临的安全威胁主要有三类。第一类是空口的用户数据窃听篡改,第二类是来自于 UE 的空口 DDOS 攻击,第三类是伪基站或者其它攻击源对空口的恶意干扰。5G 智慧城市基站空口的安全,需要针对这三方面的威胁部署相应的安全防护措施。

    无线基站到核心网之间的 IP 承载网和光传输网,可以说是整个5G 网络的基础骨架。承载网如果被入侵破坏,很可能导致 5G 业务大范围的受损甚至中断。由于 5G 智慧城市的所有业务流量都会经过公共的承载网传输,承载网首先要做好不同业务流量的安全隔离。其次,对一些安全等级高的敏感业务,承载网需要保障业务数据的安全,避免通信数据流量被窃听篡改。另外,考虑到承载网对智慧城市业务运行和社会运转的重要意义,承载网需要保障自身的 HA 高可用性,满足电信级高可靠要求。

    作为智慧城市5G 网络的神经中枢,5GC 核心网的安全是整个 5G网络安全的重中之重。对于 5GC 核心网来说,重点需要关注自身网络和系统的安全,尤其是防范来自外部网络的入侵给 5GC 数据中心内的备系统造成破坏,或者给设备网元植入木马窃取敏感的数据信息。

    除了防范来自网络外部的直接入侵,5GC 核心网数据中心由于包含多种功能网元,安全方面还需要防范数据中心内部的横向攻击渗透,避免一个网元被攻陷导致整个核心网都受到影响。

    5GC 核心网数据中心的业务正常运行对5G网络甚至整个智慧城市的安全稳定有着至关重要的影响。除了要通过各种安全手段保障5GC 的安全,还需要考虑 5GC 自身的 HA 容灾备份,确保在关键网元甚至整个 5GC 数据中心都瘫痪(大规模攻击破坏或者地震火灾等意外事故)的情况下,5GC 核心网能维持业务的连续性。

    4、行业平台/技术中台层安全

    为了资源、技术的共享复用,在智慧城市的建设中,可以规划部署面向各个垂直行业的行业应用平台,例如政务云平台、警务云平台、智慧交通平台和工业互联网平台,以及面向一些重点 IT 技术的技术中台,例如 AI 中台、数据中台以及安全中台。这些应用平台和技术中台系统涉及到大量数据的加工处理和存储,其中可能包含一些行业机密数据或者用户隐私数据。

    需要关注应用平台和技术中台系统自身的安全,防止通过网络或者 API 接口调用等渠道入侵应用平台和技术中台系统。

    5、应用层安全

    应用层是智慧城市对行业和社会公众提供各种业务应用的软件系统,例如智慧政务系统、交通智能调度、远程医疗、工业智造等。应用层的安全直接关系到智慧城市的各项业务能否正常开展,关系到智慧城市的社会面能否顺利运转。

    对于智慧城市来说,有些应用系统既面向内部的管理运维人员,也直接面向企事业单位和社会公众,例如智慧政务系统。这种受众面宽泛的应用系统,涉及的用户账号数量庞大,类别复杂。为了避免非法访问越权访问,保障应用系统的安全,首先需要关注应用账号的身份管理和访问控制。

    智慧城市的应用软件系统涉及到行业应用数据的加工处理和存储,也涉及一些用户身份相关的个人隐私数据。所以在安全方面还要关注数据的安全,确保数据不被泄露篡改,保障数据的机密性、完整性和可用性。

    二、现状

    中国智慧城市市场规模在最近几年均保持了30%以上的增长。在中国的智慧城市试点项目中,智慧物流、智慧建筑、智慧政务领域占据了较大的市场份额,前瞻预测随着“银发经济”的发展,智慧医疗和智慧家居将成为下一轮高速发展的着力点。

中国智慧城市行业市场份额占比

数据来源:公开资料整理

    “智慧城市”和政务云建设持续落地带来更多专业城市安全运营服务需求。2018年我国智慧城市IT投资规模达到4800亿元,市场规模已接近8万亿元,未来5年将保持年均33.38%的复合增长。2018年中国智慧城市市场规模将达到7.9万亿元,到2021年将形成18.7万亿元的市场规模。并预测到2022年,我国智慧城市市场规模将达到25万亿元。

2017-2022年中国智慧城市市场规模及同比增长预测

数据来源:公开资料整理

2014-2021年中国智慧城市IT投资规模及同比增长预测

数据来源:公开资料整理

    近年来,中国政府陆续开展和推广智慧城市试点工作,智慧城市相关的政策红利不断释放,同时吸引了大量社会资本加速投入。
智研咨询发布的《2020-2026年中国智慧城市行业市场发展策略及发展战略研究报告》数据显示:2018年我国智慧城市技术相关投资规模为200.53亿美元,同比增长15.91%;2019年中国智慧城市技术相关投资预计达到228.79亿美元,相较2018年的200.53亿美元增长了14.09%。

2016-2023年中国智慧城市投资规模走势预测

数据来源:公开资料整理

    中国政府陆续开展和推广智慧城市试点工作,智慧城市相关的政策红利不断释放,同时吸引了大量社会资本加速投入。2018年我国智慧城市技术相关投资规模为200.53亿美元,同比增长15.91%;2019年中国智慧城市技术相关投资预计达到228.79亿美元,相较2018年的200.53亿美元增长了14.09%。

2016-2023年中国智慧城市技术相关投资规模及趋势

数据来源:公开资料整理

    智慧城市是城市智能化、运营可持续化的先进模式,是未来城市发展的必然趋势。5G 网络的大规模连接能力、高速率传输能力是智慧城市建设的有力支撑,实现了对智慧城市的赋能。为了与智慧城市的网络、业务、数据需求匹配,安全建设应与 5G智慧城市建设同步规划、同步建设、同步使用。产业各方需重点完善5G智慧城市安全标准规范, 开展5G智慧城市安全应用示范, 做好5G智慧城市的网络安全保障和平台安全防护, 深化 5G 智慧城市应用的安全测评,不断完善 5G 智慧城市网络安全体系。

    未来,基于智慧城市的不断发展,5G、人工智能、大数据的能力将不断融合,并最终实现智慧的数字孪生城市。在此过程中,安全框架与安全能力将不断演进与完善,切片安全、安全智能、数据安全、安全可视化等技术将得到深化应用,最终为政府、行业、人民提供更
便利、更安全的城市生活环境。

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