[发明专利]一种高轨卫星组网认证及可信保持方法

说明书

本发明涉及一种新的高轨卫星组网认证及可信保持协议，依托于高轨卫星网络模型与对称密钥认证方案，包括高轨卫星组网认证和高轨卫星可信保持两部分。高轨卫星网络模型包括地面控制中心、高轨卫星网络以及低轨卫星网络；基于对称密钥认证方案，高轨卫星通过逐一发射，逐渐入网的方式构建高轨卫星网络，完成高轨卫星与地面控制中心的认证及高轨卫星间的认证；高轨卫星可信保持包括两部分，一部分是高轨卫星与低轨卫星基于对称密钥认证方案进行认证，另一部分是高轨卫星对低轨卫星的可信保持和高轨卫星间的可信保持。本发明极大地降低了卫星计算压力，与传统公钥方案相比速度有了很大提升，卫星间可信保持时间也有所增加。

技术领域

本发明涉及一种高轨卫星组网认证及可信保持方法，尤其涉及一种卫星计算能力有限，高轨卫星对低轨卫星进行可信保持，降低卫星计算压力，提高组网认证和可信保持方法效率的卫星组网认证和可信保持，属于卫星通信及组网认证技术领域。

背景技术

高轨卫星在现有的卫星系统具有重要的作用，高轨卫星具有相对位置固定的特点，在卫星系统中实际使用比较多，而且用途也较为广泛。中国建设的北斗卫星系统中的静止轨道卫星主要用来卫星定位。静止气象卫星用来进行气象工作，静止轨道通信卫星利用卫星进行通信，广播卫星用来进行电视信号的转播。

但是目前高轨卫星大多数是单星工作，少数的高轨卫星进行组网工作，如我国的北斗卫星系统。在现有的卫星通信系统包括铱星和全球性都不具有高轨卫星进行控制。在搭建卫星通信系统是，未来的趋势将会是低轨通信，高轨对低轨进行控制和可信保持，在卫星组网的过程中还需要保证信息传递的安全性和完整性，需要研究组网认证和可信保持的方案。

国内外学者对卫星组网认证进行了较多的研究。Wullens等提出了一种基于公钥密码体制的认证技术，但是该认证技术是单向的，无法满足现阶段需要双向认证的需求。Cruickshank等设计并实现了一种用户端与卫星的双向认证协议，但是该认证协议维护成本大且失效风险高。陈宗和等提出一种自验证的认证协议，但该协议只适用在通信环境较好的低轨道宽带通信卫星或移动通信卫星。这些方案都未考虑实际中，高轨卫星逐一发射的特点未给出相应的解决方案。

由于低轨道卫星与地面之间直接通信时间较短，基本在10分钟以内，难以保证全轨道的地面持续连接，此时需要重新建立安全通信链路，所以需要通过高轨对低轨进行可信保持。周馨等提出建立高轨与低轨之间的双向链路。但是这种双向链路没有应用于可信保持。林肖辉等提出一种高低轨联合定位方案，该方案没有用于可信保持。

发明内容

本发明的目的是针对现在的卫星通信系统中往往存在一些仿冒、伪造为主的安全威胁，提出一种高轨卫星组网认证及可信保持协议，该方案基于对称加密体系，降低卫星计算压力。

本发明依托于高轨卫星网络模型，包括高轨卫星组网认证和高轨卫星可信保持两部分；

其中，高轨卫星网络模型包括地面控制中心、高轨卫星网络以及低轨卫星网络；

高轨卫星网络模型中各组成部分的连接及通信关系如下：地面控制中心与高轨卫星网络之间进行认证，若认证成功，地面控制中心控制访问高轨卫星网络，高轨卫星网络受控于地面控制中心；若认证不成功，地面控制中心无法控制访问高轨卫星网络，高轨卫星网络拒绝地面控制中心的控制访问；高轨卫星网络与低轨卫星网络之间进行认证，若认证成功，高轨卫星网络控制访问低轨卫星网络并对低轨卫星网络进行可信保持，低轨卫星网络受控于高轨卫星网络；若认证不成功，高轨卫星网络无法控制访问低轨卫星网络，也无法对低轨卫星网络进行可信保持，低轨卫星网络拒绝高轨卫星网络的控制访问；

高轨卫星网络(GUG)，由高轨卫星以及高轨卫星星间链路组成。高轨卫星网络可以用无向属性图GUG＝(GV,GE)表示，其中GV表示高轨卫星节点，GE表示高轨卫星星间链路；