空間網(wǎng)絡(luò)中密鑰協(xié)商協(xié)議的設(shè)計與分析

　　針對空間信息網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間安全高效通信需求，本文利用組合公鑰思想設(shè)計了一個節(jié)點間密鑰協(xié)商協(xié)議。地面控制中心首先完成基于身份的組合密鑰的生成，并通過安全通道分發(fā)至各空間節(jié)點。當(dāng)各空間節(jié)點間需要通信時，在進行雙向身份認(rèn)證后，利用本身的三個秘密值與對方節(jié)點的可信公鑰信息計算得出兩方節(jié)點的會話密鑰。文章詳細(xì)分析了協(xié)議自身的安全特性，并將協(xié)議和現(xiàn)有的相關(guān)協(xié)議在安全和性能兩個方面進行比較。比較結(jié)果表明，本文設(shè)計的協(xié)議不僅在安全性方面有所提升，且具有更髙的計算效率。

　　空間網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用系統(tǒng)由具有空間通信能力的衛(wèi)星節(jié)點、近地節(jié)點、地面通信系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)組成，是以在軌工作衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座作為主要轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的天、空、地一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。我國目前空間信息領(lǐng)域的發(fā)展迅速，實現(xiàn)了空間系統(tǒng)自主安全運行的互聯(lián)互通的星間鏈路，星地鏈路已經(jīng)成為空間通信的發(fā)展趨勢。

　　但是由于空間鏈路的開放性特征，節(jié)點之間進行通信時會遇到身份確認(rèn)問題，例如，合法節(jié)點也許會遇到惡意節(jié)點假冒身份與其進行通信，并遭到其對自身信息的篡改、刪除或竊取?；谏矸菡J(rèn)證技術(shù)能判斷出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的非法節(jié)點，確保通信數(shù)據(jù)均來自于合法的節(jié)點。這些年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出多種多樣的應(yīng)用于空間網(wǎng)絡(luò)的密鑰協(xié)商方案，但早些年設(shè)計的密鑰協(xié)商方案的安全性能并不完善，設(shè)計的互相認(rèn)證密鑰協(xié)商方案，不能抵抗模仿攻擊；提出的方案不滿足完美前向安全性，且使用的哈希方法效率很低；提出的方案沒有明確的密鑰確認(rèn)，用戶無法驗證其收到的密鑰是否是對方生成的。

　　此外，空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)異構(gòu)化、分層多域的特點，且節(jié)點系統(tǒng)計算，存儲，能量資源有限，密鑰協(xié)商協(xié)議要盡量減少傳輸花費及計算時間。針對以上空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中安全通信的特殊要求，本文提出了一個新的基于組合公鑰的節(jié)點間認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議，首先對空間系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及協(xié)議的流程進行了詳細(xì)的描述，隨后分析了協(xié)議具有的安全特性，最后在安全性、傳輸花費和計算效率三個方面將新協(xié)議與己有的協(xié)議進行了比較與分析。