卫星地面融合网络的窃听威胁与物理层安全解决方案
2021-11-25韩帅HANShuai李季蹊LIJixi李静涛LIJingtao
韩帅/HAN Shuai,李季蹊/LI Jixi,李静涛/LI Jingtao
(1.哈尔滨工业大学,中国 哈尔滨 150000;2.中国空间技术研究院,中国 北京 100081)
(1.Harbin Institute of Technology,Harbin 150000,China;2.China Academy of Space Technology,Beijing 100081,China)
由于卫星网络业务具有广播特性,数据会传递给一定范围内的多个接收者,包括合法用户以及非法用户,因此每个合法用户都会受到不同程度的安全和隐私威胁。工作中的卫星很难进行安全漏洞修补,因此我们需要预先对卫星地面融合网络(ISTN)可能面对的安全威胁进行分类评估,并提出相应的安全方案以对抗潜在的安全威胁。
低轨(LEO)卫星星座在保证与地球同步轨道卫星同样的覆盖范围的前提下,大幅降低了通信的往返时延,是ISTN的重要组成部分。虽然单个LEO卫星仍然只能在短时间内可见,但这并不意味着其安全性得到了提高。因为对卫星星座所形成的在轨网络而言,星座中的每颗卫星都充当了其相邻卫星的路由中继,从而增加了整个星座的安全风险。
1 ISTN的安全风险与现有安全架构
目前,关于ISTN安全架构的主流观点是基于2012年国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出的空间网络安全架构的。CCSDS将安全威胁分为两部分:主动威胁与被动威胁。主动威胁包括频率阻塞攻击、重放攻击、分布式拒绝服务攻击(DDoS)攻击以及非授权访问攻击,被动威胁包括窃听以及流量分析。这两种威胁均可以出现在卫星通信的空间段、地面段以及空间传输链路等处,其分类如图1所示。

▲图1 空间网络威胁分类
在频率阻塞攻击中,通过在相同频率上发射大功率噪声,攻击者造成了严重的链路损耗,并阻断星地通信接入。……
