| 作者：國防安全研究院 網路作戰與資訊安全研究所 杜貞儀博士 |
在行動上網日益普及的現況之下，人們使用行動裝置接取網際網路的比例逐年攀升，而第五代行動通訊系統（5th Generation Mobile Communication System，5G）隨著3GPP（3rd Generation Partnership Project）標準漸趨完備，全球5G商業化進程也開始加速。不過，5G應用發展，是否真如部分意見所言，表示既有網路架構恐無法適用，需要建立新的架構取而代之呢？究其核心，在於網域名稱系統（Domain Name System，DNS）及單一識別碼系統（Unique Identifier Systems）是否適用於5G情境，而這需要由5G技術的特性談起。
1. 5G技術之三大應用情境
國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）徵求下一世代行動通訊標準（即IMT-2020）時，就未來之無線接取網路（Radio Access Network）建立三大應用情境：增強型行動寬頻通訊（Enhanced Mobile Broad Band，eMBB）、超高可靠度和低延遲通訊（Ultra-reliable and Low Latency Communication，URLLC），以及大規模機器型通訊（Massive Machine Type Communication，mMTC），此三項應用情境之特點分別如下：
- eMBB應用情境包括廣域覆蓋與熱點傳輸，可提高傳輸效能並提供無縫的使用體驗，以此開拓新應用領域與需求，如超高畫質直播，或虛擬實境（Virtual Reality，VR）與擴增實境（Augmented Reality，AR）應用。
- URLLC對數據傳輸量、時延和可靠性要求極高，讓錯誤率需要低於10-5，且延遲低於1毫秒之應用得以實現，如工業自動化需求下以無線控制的智慧工廠及進行遠距醫療手術等。
- mMTC將可滿足大量終端設備連接需求，在5G應用情境下，未來終端的連網裝置，將有相當部分係由物聯網裝置的機器與機器間（Machine-to-Machine）傳輸構成。
2. 5G技術可能對當前的網路架構產生哪些影響
5G核心交換網路（Core Network）的重要技術，包括網路功能虛擬化（Network function virtualization，NFV）與軟體定義網路（Software-defined network，SDN），這使得網路部署與資源配置擁有更大的彈性，並可透過網路切片（network slicing）方式進行專網部署，不再受限於自有設備資源，即可建置行動網路，拓展更多商業垂直應用的可能性，也將帶動電信管理的變革。但擴大使用NFV和SDN，同時意味著軟體漏洞將會成為整體5G安全威脅中相當重要的一部分，在建構5G網路時需審慎因應。
更進一步來說，5G超高速、低延遲應用場景，將會有如自動駕駛等對延遲敏感的應用，現有DNS是否能夠勝任？以及透過網路切片應用下，在同一網路切片平臺下之設備，可能使用各自定義的私有識別系統，是否也將威脅到目前共通的單一識別碼系統？對此，以「維護全球網路單一識別碼系統之安全與穩定」為使命的ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers），在2020年1月由首席技術官辦公室（Office of the Chief Technology Officer）發布報告，對5G科技應用趨勢進行分析，並表明ICANN在此兩項問題的基本立場。
3. ICANN對於5G科技應用趨勢之觀點
對於既有DNS的質疑，來自部分供應商認為5G的邊緣運算技術，如多重接取邊緣運算（Multi-Access Edge Computing）下，使用傳統上集中於區域資料中心的DNS解析器，將會增加其往返時延（Round-trip-time，RTT），進而產生延遲，影響需要URLLC情境的應用。可能的解法包括將DNS解析器部署於邊緣運算中心，或採分散式快取（cache）系統，根據其裝置地理位置計算距離最近的DNS快取，可減少往返時延。這也類似目前許多內容傳遞網路（content delivery network）的做法，只是換成應用於行動裝置上。因此，ICANN認為，DNS解析延遲與快取，本質上是網路維運與最佳化的考量，而非網際網路基礎架構問題，既有DNS架構應能適用於5G的低延遲情境。
至於網路切片讓單一實體網路能容納多個滿足不同應用的專網，則與網際網路以單一網路容納不同應用的核心概念有所不同。目前3GPP關於網路切片的標準仍在初始階段，尚無法排除平臺在應用層建立自身識別系統之可能，或主要內容提供者以網路切片方式，試圖建立其自身專用的內容傳遞網路。故ICANN表示，這將會讓使用單一識別碼系統的裝置或服務成為少數，而有網路分裂的風險。ICANN初步研究顯示，物聯網裝置若使用的獨特識別系統，仍可與既有DNS相互映對（mapping），在此情況下，導入新識別系統的益處，必須大於建立新系統的複雜度與花費問題，並維持與既有域名及IP位址互通性，所以也無導入新識別系統的明確需求。
4. 結語
既然現有之DNS與單一識別碼系統仍能適用於5G網路，由此觀察ITU Network 2030焦點工作群組（Focus Working Group）的提案，是否真實反映未來可能需求，即顯而易見。Network 2030雖未明確提及5G，但其目標在於重新定義一個網路層協議取代IP，聲稱TCP/IP已不適用於未來應用情境，如全像投影（holography）與機器間溝通，並試圖建立數個特定垂直網路以符合需求。事實上，類似論點在新通訊科技如光纖到府（Fiber-To-The-Home）、2G、3G都曾出現，而新傳輸層協議的提案討論，在網際網路工程小組（Internet Engineering Task Force，IETF）也未曾停止，如使用UDP（User Datagram Protocol）做為傳輸層的QUIC（Quick UDP Internet Connections）協議，目前亦有許多用戶端、瀏覽器與伺服器端的支援。
因此，從ICANN的分析來看，5G與其物聯網應用均能在既有網路架構下實現，即使是受限的連線環境，如使用電池、或僅具有限頻寬之裝置，在IETF也已有讓IP能持續運作的提案。雖然可能有平臺以5G網路切片建立自身之私有識別系統，進而分裂網路的風險，但從過往通訊科技進展，卻從未真正淘汰既有網路架構的經驗而言，維持開放、單一網路，才是讓網際網路發揮最大優勢的做法。
Photo created by freepik
參考資料：
- “IMT Vision – Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” ITU Radiocommunication Sector Rec. ITU-R M.2083-0, September, 2015, https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.2083-0-201509-I!!PDF-E.pdf.
- Alain Durand,“5G Technology,” ICANN Office of the Chief Technology Officer OCTO-004, January 23, 2020, https://www.icann.org/en/system/files/files/octo-004-en.pdf.
- “Network 2030: A Blueprint of Technology, Application and Market Drivers Towards the Year 2030 and Beyond,” ITU Telecommunication Sector Focus Group Network 2030, May 2019, https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/net2030/Documents/White_Paper.pdf.
