前言

习近平总书记指出“没有网络安全就没有国家安全”。移动通信网络是未来网络基础设施的基石，据STL Partners预测，到2030年，第5代移动通信系统在工业互联网、智能电网、智慧医疗等8个主要行业的应用将为全球GDP贡献1.4万亿美元，第6代移动通信系统将把人类生活的所有方面连接到网络中从而为人类提供便利。在赋能全行业乃至全社会的同时，移动通信网络的安全性显得尤为重要。

移动通信网络是我国的关键信息基础设施，一旦遭到破坏、丧失功能或者数据泄露，可能严重危害国家安全、国计民生、公共利益，移动通信网络中的攻防对抗态势日益严峻。世界各国已经部署并正在开展移动通信网络安全研究工作。2021年1月5日，美国国防部发布《5G战略实施计划》，在战略层面将评估、缓解并通过5G漏洞作战提上日程。2020年8月25日，我国国家发展和改革委员会发布《推进5G安全体系建设》，强调要加大对5G安全技术研发的投入，推动漏洞挖掘、数据保护等方面的技术研究与产品研发。各大高校积极响应国家号召，从2016年至今陆续建立网络空间安全学科与专业，针对性地开设了密码学、信息网络安全、网络攻防等课程，并致力于网络空间安全基础理论与关键技术研究以及教学实验，移动通信网络安全教学实验是其中的重要部分。

目前已有的移动通信原理类教材，以讲解移动网络结构、通信技术和应用方式为典型内容，缺乏5G网络安全内容。已有的网络空间安全类教材尚未完整覆盖5G网络，缺乏在真实移动通信网络中的攻防对抗实验。因此，目前亟需一本面向网络空间安全等专业的移动通信网络安全实验教材。针对上述问题，本教材作者团队结合建设北航网络空间安全专业的经验，在教育部校企协同育人项目支持下，紧密结合关键信息基础设施防护的实际需求，全新编写了移动通信网络实验教材。本教材具有三大特色： ①聚焦前沿的5G移动通信网络，结合3GPP 5G标准全面讲解5G终端、接入网和核心网的安全机制； ②基于真实5G实验平台进行实操，实验平台完整实现3GPP R15标准，所有实验操作均在真实的5G手机和自建5G网络中开展； ③实验内容源自真实5G网络的攻防对抗，本书的实验选题源自主编作为“全国技术能手”参与“护网行动”的攻防实践，覆盖运营商运维管理移动网络时遇到的典型攻击与应对手段，可指导读者有效应对移动网络安全事件。综上，本书是一本满足5G时代移动通信网络安全教学需求的实验教材。

本书为移动通信网络安全实验指导教材，主要关注蜂窝移动通信网络方向，包含移动通信网络安全机制实验和移动通信网络攻击实验两部分。移动通信网络安全机制与实验部分主要内容为简介移动通信网络安全情况，介绍实验的平台与工具，开展放号入网的基础性实验。随后介绍移动通信网络接入认证、加解密等安全机制的理论，并在5G中开展相应的实验。移动通信网络攻击实验部分主要内容为开展移动通信网络攻击实验，包括终端身份克隆攻击实验、DDoS攻击核心网实验、终端无服务攻击实验和虚假控制命令攻击实验。本书从理论到实验，从标准到系统，引导读者深入理解和实践移动通信网络安全机制与攻击。

随着移动通信网络的迅猛发展和安全威胁的日益增加，编者不断努力创新教学方法和研究教学内容，以适应时代的需求和挑战。本书聚焦前沿的5G移动通信网络，结合3GPP 5G标准全面讲解了5G知识架构，并基于真实5G实验平台进行实操，实验平台完整实现3GPP R15标准，实验内容源自真实5G网络的攻防对抗，致力于探索移动通信网络安全教育的最佳实践。本书通过综合的教学内容和实践操作，能够引导学生全面了解和掌握移动通信网络安全的知识和技能，学习移动通信网络的安全威胁和防护方法，增强对网络安全的意识。

在本书的编写过程中，北京航空航天大学的刘建伟、中国科学院计算技术研究所的田霖均给予编写团队深切的关怀与支持。感谢教学团队的孙茜、武广智的支持与配合。特别感谢北京航空航天大学的王嘉铭、刘新宇等，中国科学院计算技术研究所的刘玉洁、代璐璐等，郑州大学的党田滨、路淼顺等为提高本书的质量做了实验验证、文字校对等工作。作者在此一并向他们表示真诚的感谢。

尽管本书积累了作者们多年的实践经验和教学成果，但由于内容涉及的知识面广，实验设备和工具较多，加之编写时间紧张，可能存在不足之处，恳请广大读者批评和指正。

作者 2024年1月