Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp an ninh trong mạng FRONTHAUL 5G dựa trên QKD

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ viễn thông và thông tin đã đưa mạng di động thế hệ thứ năm (5G) trở thành nền tảng trọng yếu cho đa dạng dịch vụ đa phương tiện. Tuy nhiên, kiến trúc phẳng và mở của 5G tiềm ẩn nhiều lỗ hổng an ninh đáng kể, từ các mối đe dọa mạng IP truyền thống như mã độc, tấn công DDoS đến nguy cơ đánh cắp dữ liệu và nghe lén tinh vi. Số lượng nút mạng gia tăng cùng tính chất quan trọng của dịch vụ 5G làm trầm trọng thêm các rủi ro này, có thể gây ảnh hưởng sâu rộng đến an ninh quốc gia và kinh tế. Luận văn này tập trung nghiên cứu các thách thức an ninh trong mạng 5G và đề xuất giải pháp bảo mật mạnh mẽ, đặc biệt là cho mạng fronthaul 5G, thông qua việc ứng dụng Phân phối khóa lượng tử (QKD) nhằm xây dựng hạ tầng truyền thông di động an toàn và bền vững.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư, chuyên gia trong lĩnh vực viễn thông, an ninh mạng, công nghệ lượng tử, đặc biệt là những người làm việc với mạng 5G và hạ tầng fronthaul. Ngoài ra, sinh viên sau đại học và các nhà hoạch định chính sách quan tâm đến an ninh mạng thế hệ mới cũng là đối tượng mục tiêu.

Nghiên cứu này trình bày một phân tích toàn diện về các thách thức an ninh trong mạng di động 5G và đề xuất các giải pháp tiên tiến để đối phó. Luận văn bắt đầu bằng việc tổng quan chi tiết về công nghệ 5G, bao gồm lịch sử phát triển, các đặc tính cốt lõi như Băng rộng di động năng cao (eMBB), Truyền thông máy số lượng lớn (mMTC), Truyền thông trễ thấp độ tin cậy cực cao (URLLC), và kiến trúc mạng phức tạp, tạo nền tảng vững chắc cho việc hiểu sâu về hệ thống. Tiếp theo, nghiên cứu đi sâu vào các mối đe dọa an ninh phổ biến trong mạng 5G, từ các hình thức tấn công giả mạo, giám sát đến ăn cắp dữ liệu, cùng với các nguyên tắc và kiến trúc an ninh hiện hành. Đóng góp trọng tâm của luận văn là việc khám phá và đề xuất các giải pháp an ninh đột phá cho mạng fronthaul 5G dựa trên công nghệ Phân phối khóa lượng tử (QKD). Nghiên cứu đánh giá các cấu trúc liên kết QKD khác nhau như sợi tối, sợi chia sẻ và cáp quang – không dây, phân tích hiệu năng của chúng trong môi trường fronthaul 5G. Việc tích hợp QKD được kỳ vọng sẽ cung cấp cơ chế trao đổi khóa mã hóa lượng tử an toàn, mang lại mức độ bảo mật vượt trội trước các mối đe dọa tính toán hiện tại và trong tương lai. Công trình này có ý nghĩa ứng dụng cao trong việc hướng dẫn triển khai an toàn hạ tầng 5G, bảo vệ dữ liệu quan trọng, đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng phục hồi của các hệ thống truyền thông di động thế hệ mới, với những hàm ý quan trọng đối với an ninh quốc gia, ổn định kinh tế và sự phát triển của các hệ sinh thái thành phố thông minh và IoT.