10. Juni 2022 5G und Sicherheit: Was kann der neue Mobilfunkstandard?

5G verspricht schnelleres mobiles Internet und bildet die Grundlage für viele neue Anwendungen. Doch wie sicher ist der neue Mobilfunkstandard für Nutzerinnen und Nutzer?

Die fortschreitende Digitalisierung vieler Lebensbereiche braucht vor allem eines: sicheres und schnelles Internet. Dafür soll das Mobilfunknetz 5G sorgen, also die fünfte Generation des Mobilfunks und der Nachfolger von 4G (auch LTE genannt). Das neue Netz wird ständig ausgebaut und soll in Österreich bis 2025 flächendeckend verfügbar sein. Doch wie funktioniert 5G? Was kann der neue Standard besser als seine Vorgänger? Und wie sicher ist er für Nutzerinnen und Nutzer?

Die Vorteile von 5G

Beim 5G-Standard werden Daten mit bis zu 10 Gigabit in der Sekunde übertragen – um ein Vielfaches schneller als bei LTE. Doch bei 5G geht es nicht nur um bessere Performance. Der neue Mobilfunkstandard wird die Grundlage für verschiedene Zukunftstechnologien legen, beispielsweise in den Bereichen Internet der Dinge (IoT), autonomes Fahren und Industrie 4.0. Das sind die wichtigsten Vorteile im Überblick:

• Schnelles mobiles Internet mit kurzen Ladezeiten
• Sehr niedrige Reaktionszeit, zum Beispiel beim Online-Gaming
• Höhere Netzstabilität bei Großveranstaltungen oder im Zug
• Geringerer Stromverbrauch an den Endgeräten und somit längere Akkulaufzeiten
• Neue Anwendungsfelder wie Augmented beziehungsweise Virtual Reality in Echtzeit, Telemedizin (zum Beispiel durch smarte Messgeräte und Video-Direktverbindungen), ultrahochauflösendes Live-TV oder 4K-Videotelefonie
• Grundlage für neue Smart-Home-Technologien sowie Smart Cities und Mobilitätsangebote wie autonome und miteinander vernetzte Fahrzeuge
• Effizientere digitale Steuerungstechniken bei Maschinen (zum Beispiel Verringerung von Pestizideinsätzen in der Landwirtschaft)

Wie funktioniert 5G?

Das Mobilfunknetz 5G basiert auf der Funktechnologie, die seit 100 Jahren auch für Radiosender und seit 70 Jahren für Fernsehsender verwendet wird. Die erste Generation des Mobilfunks war noch analog, reicht in die 1950er Jahre zurück und war für eine Massenverwendung untauglich. Erst die zweite Generation (2G) Anfang der 1990er Jahre legte den Grundstein für die Digitalisierung. Daraufhin folgten ständige Verbesserungen über 3G bis hin zum aktuellen Standard 4G.

Der 5G-Standard schließt nahtlos an diese Entwicklung an, denn die bisher verfügbare 5G-Technik bedient sich des bereits vorhandenen 4G-Netzes und wird deshalb 5G Non-Standalone (5G NSA) genannt. Sein volles Potenzial erreicht 5G aber erst mit eigenständigen Netzen samt aufgerüsteter Technik bei den Sendemasten sowie kompatiblen Endgeräten, hier spricht man von 5G Standalone (5G SA).

Genauso wie seine Vorgänger 3G (UMTS) und 4G (LTE) wird auch 5G vor allem Frequenzen von rund 2 Gigahertz nutzen. Diesen Frequenzbereich teilen sich jedoch bereits sehr viele Geräte, was eine langsamere Datenübertragung und höhere Störanfälligkeit zur Folge hat. Deshalb nutzt 5G auch höhere Frequenzbereiche mit kürzeren Wellen bis zu 6 Gigahertz, in denen mobile Geräte bisher keine Daten übertragen haben. Langfristig soll der Standard auch im Millimeterwellenbereich mit Frequenzen über 24 Gigahertz Anwendung finden.

Diese hohen Frequenzen bringen Vorteile und Nachteile. Je höher eine Frequenz ist, desto mehr Daten können gesendet werden, das erlaubt eine zügigere Datenübertragung mit superschnellen Reaktionszeiten von weniger als einer Millisekunde. Für die Vernetzung von intelligenten Geräten und das IoT spielt die verlässlich hohe Verbindungsgeschwindigkeit eine entscheidende Rolle, deshalb bildet 5G den nächsten großen Meilenstein der Digitalisierung.

Bei kürzeren Wellen und damit höheren Geschwindigkeiten nimmt allerdings die Reichweite ab, weshalb das Netz von 5G-Sendestationen, das im Fachjargon Small Cell Network genannt wird, ausgebaut werden muss, um ein flächendeckendes 5G-Netz zu garantieren.

Wie sicher ist 5G?

Die zunehmende Vernetzung birgt Risiken in Bezug auf Datensicherheit. Smart Homes, autonome Autos und intelligente Geräte arbeiten zwar immer effizienter, können aber auch Zielscheibe von Cyber-Attacken und unbefugten Zugriffen werden.

Einerseits bietet die 5G-Technologie aufgrund der vielen neuen Anwendungsmöglichkeiten eine größere Angriffsfläche, andererseits geht sie mit einer Reihe neuer Sicherheitsmechanismen einher, die das 5G-Mobilfunknetz sicherer und zuverlässiger als seine Vorgänger machen. Vor allem drei Verfahren sind dafür verantwortlich:

• Alle Netzkomponenten werden anhand von kryptografischen Lösungen getrennt gesichert. Sollten einzelne Elemente angegriffen werden, bleiben die anderen Komponenten weiterhin geschützt.
• Im Gegensatz zu den vorherigen Generationen wird die Langzeitidentität der Teilnehmer (IMSI) nur verschlüsselt übermittelt, sodass Lauschangriffe praktisch ausgeschlossen sind.
• Die „Authentication Confirmation“ sorgt für Sicherheit beim Roaming. Wenn sich das Endgerät einer Nutzerin oder eines Nutzers im Ausland ins Mobilfunknetz einwählt, schickt das Gerät automatisch einen kryptografischen Beweis über die Identität des aktuellen Anbieters an den heimischen Mobilfunknetzbetreiber.

Ob und wann diese Mechanismen in der Praxis zur Anwendung kommen, ist allerdings noch unklar. Denn viele der Vorteile von 5G, beispielsweise die kürzeren Reaktionszeiten, ergeben sich derzeit aus der Nutzung des bereits existierenden LTE-Netzwerks (man spricht dann von 5G NSA, siehe oben). Die neuen Sicherheitsmechanismen kommen aber erst bei einem selbständigen 5G-Netzwerk (5G SA) zum Tragen.

Die Anwendung der genannten Sicherheitsmechanismen hängt also davon ab, wie schnell und umfangreich die einzelnen Mobilfunkanbieter von 4G zu 5G migrieren. Diese orientieren sich wiederum daran, in welchem Ausmaß neue 5G-Anwendungen in den nächsten Jahren entstehen und angenommen werden.

Wie können sich Nutzerinnen und Nutzer schützen?

Fest steht, dass jeder Mobilfunknetzbetreiber sein Netzwerk auf eine andere Art und Weise umbauen und den Migrationsprozess zu 5G anders gestalten wird. Was Sicherheitsaspekte angeht, beschränken sich die Einflussmöglichkeiten von Nutzerinnen und Nutzern auf die Einstellungen, die das jeweilige Betriebssystem auf dem Endgerät zur Verfügung stellt.

Am stärksten hängt die Sicherheit Ihrer Daten aber weiterhin von einzelnen Anwendungen und 5G-Diensten ab, etwa aus den Bereichen autonomes Fahren oder Smart Home. Auch das sicherste Netzwerk kann nicht verhindern, dass unzuverlässige Anwendungen die Daten ihrer Nutzerinnen und Nutzer aufs Spiel setzen. Bei der Auswahl von Apps und Dienstleistern ist also auch bei 5G Vorsicht geboten.