中文引用格式: 赵聃,周文辉,魏骁,等. 一种高效的卫星通信多模式身份认证协议方案的设计方法[J]. 电子技术应用,2023,49(10):76-81.
英文引用格式: Zhao Dan,Zhou Wenhui,Wei Xiao,et al. Design method of an efficient multi-mode authentication protocol scheme for satellite communication[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(10):76-81.
0 引言
卫星通信是指利用卫星作为中继站进行数据中继,实现两个或多个地球站间数据通信的通信方式。相较于传统地面通信网络,卫星通信网络具有覆盖范围广、抗毁能力强、通信灵活等特点,可以不受地形限制为海岛、沙漠等偏远地区实现网络覆盖,通过多颗卫星组网还可以实现卫星网络全球覆盖,为移动用户提供无缝衔接的网络服务,广泛应用在军事、航海、抗灾救险[1]、应急通信等多个领域,引起广泛的关注和研究。
同时,由于卫星设备处在复杂、开放的太空环境中,卫星通信网络中可能发生用户接入攻击、链路恶意拦截、通信数据窃取等问题[2]。因此,安全的接入认证机制是保证卫星通信网络中信息实体间的安全通信的首要问题。此外,卫星网络普遍存在信道质量差、传输延时高等问题,用户终端在接入卫星网络时经常面临认证等待时间长、通信中断的情况[3]。为保证卫星通信网络认证效率,提升用户的通信体验,应尽量缩短认证等待时间。综上,卫星通信网络中的认证方案的设计应该在保证安全性的前提下,尽可能满足较小的计算开销和较低的认证时延。
针对上述问题,国内外学者提出一些解决方案。在卫星通信网络中的身份认证方面,1996年,Cruickshank[4]提出了一种用于卫星网络的安全认证协议,认证过程中需要复杂的流程交互和计算开销,且用户信息传递过程中得不到安全保护;赵东昊等[5]的方案提出使用传统的证书加密结合位置信息来抵抗常见的攻击方式,但并没有对用户身份标识进行隐私保护,存在身份信息泄露问题;朱辉等人[6]提出一种基于Token的动态接入认证协议,使用哈希函数和对称加密体制为用户身份提供匿名性和防止认证消息被破解;文献[7]提出一种基于椭圆曲线加密(Elliptic Curve Cryptography,ECC)的安全匿名认证方案;Qi等人[8]提出一种基于椭圆曲线密码和对称密码的匿名认证方案,并通过安全性分析证明具有完善的安全属性,具备抵御已知攻击的能力;Kumar等[9]提出了一种基于对称加密算法、哈希函数以及异或操作的动态协议认证方案,该方案在保障安全性的条件下减少了计算开销和信令开销。
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作者信息:
赵聃,周文辉,魏骁,段冉阳
(华北计算机系统工程研究所,北京 100083)