中文引用格式： 趙聃，周文輝，魏驍，等. 一種高效的衛(wèi)星通信多模式身份認(rèn)證協(xié)議方案的設(shè)計方法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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
衛(wèi)星通信是指利用衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼，實(shí)現(xiàn)兩個或多個地球站間數(shù)據(jù)通信的通信方式。相較于傳統(tǒng)地面通信網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣、抗毀能力強(qiáng)、通信靈活等特點(diǎn)，可以不受地形限制為海島、沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過多顆衛(wèi)星組網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)全球覆蓋，為移動用戶提供無縫銜接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，廣泛應(yīng)用在軍事、航海、抗災(zāi)救險[1]、應(yīng)急通信等多個領(lǐng)域，引起廣泛的關(guān)注和研究。
同時，由于衛(wèi)星設(shè)備處在復(fù)雜、開放的太空環(huán)境中，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生用戶接入攻擊、鏈路惡意攔截、通信數(shù)據(jù)竊取等問題[2]。因此，安全的接入認(rèn)證機(jī)制是保證衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中信息實(shí)體間的安全通信的首要問題。此外，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)普遍存在信道質(zhì)量差、傳輸延時高等問題，用戶終端在接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時經(jīng)常面臨認(rèn)證等待時間長、通信中斷的情況[3]。為保證衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證效率，提升用戶的通信體驗(yàn)，應(yīng)盡量縮短認(rèn)證等待時間。綜上，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)證方案的設(shè)計應(yīng)該在保證安全性的前提下，盡可能滿足較小的計算開銷和較低的認(rèn)證時延。
針對上述問題，國內(nèi)外學(xué)者提出一些解決方案。在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中的身份認(rèn)證方面，1996年，Cruickshank[4]提出了一種用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的安全認(rèn)證協(xié)議，認(rèn)證過程中需要復(fù)雜的流程交互和計算開銷，且用戶信息傳遞過程中得不到安全保護(hù)；趙東昊等[5]的方案提出使用傳統(tǒng)的證書加密結(jié)合位置信息來抵抗常見的攻擊方式，但并沒有對用戶身份標(biāo)識進(jìn)行隱私保護(hù)，存在身份信息泄露問題；朱輝等人[6]提出一種基于Token的動態(tài)接入認(rèn)證協(xié)議，使用哈希函數(shù)和對稱加密體制為用戶身份提供匿名性和防止認(rèn)證消息被破解；文獻(xiàn)[7]提出一種基于橢圓曲線加密（Elliptic Curve Cryptography，ECC）的安全匿名認(rèn)證方案；Qi等人[8]提出一種基于橢圓曲線密碼和對稱密碼的匿名認(rèn)證方案，并通過安全性分析證明具有完善的安全屬性，具備抵御已知攻擊的能力；Kumar等[9]提出了一種基于對稱加密算法、哈希函數(shù)以及異或操作的動態(tài)協(xié)議認(rèn)證方案，該方案在保障安全性的條件下減少了計算開銷和信令開銷。
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作者信息：
趙聃，周文輝，魏驍，段冉陽
（華北計算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京 100083）
