衛(wèi)星通信物理層安全技術(shù)探析

郝文婷

摘要衛(wèi)星通信的安全研究是當(dāng)前無限通信技術(shù)領(lǐng)域十分重視的課題，物理層安全技術(shù)作為一種新的安全技術(shù)研究方向，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢與特征。在現(xiàn)有的衛(wèi)星通信領(lǐng)域，物理層安全技術(shù)研究正處于高速發(fā)展的階段。同時(shí)，物理層安全技術(shù)運(yùn)用于衛(wèi)星通訊也存在一定的潛在問題。結(jié)合現(xiàn)有通訊平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)，探究衛(wèi)星通信安全技術(shù)的可行性，對(duì)衛(wèi)星通信安全技術(shù)的發(fā)展前景具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞衛(wèi)星通信；物理層；安全技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN927 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0080-01

衛(wèi)星通信作為一種重要的無線通信方式，具有全球無縫覆蓋、組網(wǎng)靈活以及資源共享等諸多的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，人們更多的關(guān)注通信的有效性和可靠性，對(duì)衛(wèi)星通信的安全性缺乏必要的認(rèn)識(shí)。因此，衛(wèi)星通信的安全技術(shù)顯得尤為重要，避免廣播通信中信息被截獲等其他的安全隱患。

1衛(wèi)星通信優(yōu)勢與特征

1.1 衛(wèi)星通信優(yōu)勢

衛(wèi)星通訊具有寬頻帶、容量大的主要特征，能夠適用于多種業(yè)務(wù)，且覆蓋面廣、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢。現(xiàn)階段，衛(wèi)星通信主要運(yùn)用于軍用領(lǐng)域，是戰(zhàn)場信息傳輸?shù)闹匾绞?。衛(wèi)星通信相比較于其他傳統(tǒng)的通信方式，還具有以下三個(gè)主要的優(yōu)勢。

1）衛(wèi)星通訊能夠?qū)崿F(xiàn)超遠(yuǎn)距離通信，其通信成本與距離沒有必然的關(guān)系。在理論上，全球范圍內(nèi)只需要3顆地理通信衛(wèi)星即可完全覆蓋，在任何兩個(gè)衛(wèi)星波束覆蓋的范圍內(nèi)均可建立終端站點(diǎn)。

2）衛(wèi)星波束所覆蓋的任意范圍內(nèi)，只要建立站點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)多向、多地點(diǎn)的通信。

3）衛(wèi)星通信的容量相較于傳統(tǒng)的通信方式龐大，可同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)傳輸。

1.2 衛(wèi)星通信特征

衛(wèi)星通訊具有諸多的優(yōu)勢是無可置疑的，然而，鑒于安全技術(shù)層面的限制，衛(wèi)星通信也存在一些問題尚待解決。這也是現(xiàn)階段，衛(wèi)星通信的主要特征。

首先，受能量組員的限制，衛(wèi)星通信系統(tǒng)總體上受到功率的限制，與衛(wèi)星生攜帶的功率放大器有直接的關(guān)系，且信號(hào)傳輸存在非線性的特征，對(duì)于衛(wèi)星上的單個(gè)波束，要適合的多址方式實(shí)現(xiàn)多地址的聯(lián)接；另外，衛(wèi)星信號(hào)長期暴露在外部，容易受到惡意用戶的全程竊聽。可見衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全性，是衛(wèi)星通信研究領(lǐng)域需要重點(diǎn)解決的問題。

2物理層安全模塊研究及可行性分析

2.1 物理基本模型

衛(wèi)生通信物理層安全技術(shù)以安全信息理論為研究基礎(chǔ)，最早提出這一觀點(diǎn)的是Shannon C E（香農(nóng)），他提出以信息接收端所能獲得的信息為安全性能統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)，授權(quán)用戶是否能夠具有非授權(quán)用戶所不具備的信息優(yōu)勢，作為通信是否安全的衡量標(biāo)準(zhǔn)。譬如，授權(quán)用戶能夠獲得比非授權(quán)用戶更準(zhǔn)確的信息，非授權(quán)用戶獲得的信息是具有不確定性的。

2.2 衛(wèi)星通信物理層安全可行性分析

與傳統(tǒng)通信技術(shù)有些相似的是，衛(wèi)星通訊的安全保障童謠依賴于密鑰技術(shù)。衛(wèi)星上次密鑰的技術(shù)原理體現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息進(jìn)入心道之前，先進(jìn)行加密處理，在接收端，授權(quán)用戶接受到數(shù)據(jù)將進(jìn)行解密模塊的處理。這種對(duì)稱密鑰的安全模型，在保障信息安全方面具有較強(qiáng)的靠操作性，但是也存在一些問題。首先，繼承了傳統(tǒng)密鑰本身的缺陷，加密只是相對(duì)的安全，竊聽技術(shù)也在不斷的發(fā)展，解密的可能十分的大；其次，在保密模塊對(duì)信息進(jìn)行序列處理的過程中，因?yàn)榇嬖谛诺勒`碼性能放大的缺點(diǎn)，整個(gè)保密序列都有可能發(fā)生錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致信息加密傳輸無效；再次，加密會(huì)增加信號(hào)處理的時(shí)間，使得傳輸?shù)男适艿搅擞绊?；最后，因保密模塊會(huì)加大衛(wèi)星系統(tǒng)能量的消耗，這對(duì)通信衛(wèi)星終端小型化的發(fā)展趨勢是相悖的。

利用傳輸技術(shù)獲得安全容量或者誤碼性能優(yōu)勢，來保障信息的安全，是物理層安全傳輸技術(shù)的核心。主要包括安全容量、安全信道控制、信號(hào)功率分配策略和信號(hào)接收四個(gè)方面。從這四個(gè)方面保證衛(wèi)星通信的安全性，可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)單一的加密安全保障相比更具有保障。物理層安全技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)加密技術(shù)存在的隱患，還為后期衛(wèi)星通信的安全技術(shù)研究方向開拓了新的研究方向。

3衛(wèi)星通信物理層安全技術(shù)前景展望

衛(wèi)星通信物理層安全技術(shù)將系統(tǒng)安全容量和誤碼性能優(yōu)勢獲取，作為技術(shù)研究的目的，同時(shí)將信息傳輸?shù)目煽啃院陀行约骖?，保證了授權(quán)衛(wèi)星通信用戶的有效和可靠。這種安全技術(shù)降低了竊聽者截獲準(zhǔn)確信息的可能性，在未來衛(wèi)星通信領(lǐng)域?qū)⒕哂兄匾囊饬x。在不同的衛(wèi)星通信平臺(tái)系統(tǒng)，物理層安全技術(shù)也面臨著不同的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和突破。譬如單星平臺(tái)系統(tǒng)就需要在安全編碼調(diào)制技術(shù)和安全密鑰交互分發(fā)技術(shù)方面做出突破，前者的難題是安全容量難以獲取方面的原因?qū)е碌?，后者是由于廣播信道條件下的密鑰提取問題。

在衛(wèi)星通信物理層安全技術(shù)領(lǐng)域，基于信道特性的密鑰提取技術(shù)，要充分考慮竊聽端對(duì)信道參數(shù)的估算能力，如此，才能降低密鑰泄露的概率。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的需求，星座平臺(tái)和天基平臺(tái)系統(tǒng)將逐漸的發(fā)展起來。與單星平臺(tái)系統(tǒng)相比，后兩者在物理層安全技術(shù)方面的關(guān)鍵技術(shù)更加的復(fù)雜化。星座系統(tǒng)的架構(gòu)下，衛(wèi)星通信的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也將跟家的靈活，所以，研究兼顧有效性與可靠性的安全傳輸技術(shù)是十分重要的。

4結(jié)論

當(dāng)前，用戶在共享了衛(wèi)星通信所帶來的有效可靠通信環(huán)境之后，通信的安全性逐漸成為人們關(guān)注的話題?；趥鹘y(tǒng)無線通信的優(yōu)勢，地面無線通信物理層的安全技術(shù)研究為衛(wèi)星通信的安全性研究，提供了新的思路。在已有研究成果的基礎(chǔ)上，優(yōu)化衛(wèi)星通信的安全技術(shù)，研發(fā)出一種適合衛(wèi)星通信系統(tǒng)平臺(tái)的物理層安全技術(shù)，將對(duì)未來的通信技術(shù)帶來巨大的好處?，F(xiàn)階段，物理層安全技術(shù)尚處于進(jìn)一步研究和發(fā)展的階段；同時(shí)，衛(wèi)星通信也正處于高速發(fā)展的階段，要形成穩(wěn)定成熟的衛(wèi)星通信系統(tǒng)平臺(tái)，還需要相關(guān)領(lǐng)域和專業(yè)人員的不斷努力和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]吳京安.衛(wèi)星安全通信技術(shù)探討[J].中國新通信，2012（6）.

[2]龍航，袁廣翔，王靜，劉元安.物理層安全技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 電信科學(xué)，2011（09）.

[3]邢孝軍.衛(wèi)星通信的發(fā)展及其技術(shù)探討[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2010（10）.

[4]張昆鵬.衛(wèi)星通信的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)[J].硅谷，2009（08）.

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