基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全應(yīng)用

◆李 華 呂岳卿 陳智博

（軍械工程學(xué)院信息管理中心 河北 050003）

基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全應(yīng)用

◆李 華 呂岳卿 陳智博

（軍械工程學(xué)院信息管理中心 河北 050003）

本文介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用的需求，指出存在的不足，并提出有效的方案設(shè)計(jì)對(duì)策，包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、控制中心注冊(cè)、服務(wù)請(qǐng)求接收、授權(quán)訪問服務(wù)、發(fā)送信息服務(wù)等內(nèi)容。實(shí)際應(yīng)用表明，該方案能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全、防止身份欺詐攻擊、提供數(shù)據(jù)安全服務(wù)，實(shí)際工作中值得推廣和應(yīng)用。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；數(shù)據(jù)安全；服務(wù)請(qǐng)求；訪問服務(wù)

0 引言

當(dāng)前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在位置定位、道路交通管理、航空運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮十分重要的作用。但在運(yùn)用中，如何保障數(shù)據(jù)安全是需要重點(diǎn)解決的問題。本文結(jié)合實(shí)際工作需要，就系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用存在的不足進(jìn)行探討，并提出改進(jìn)方案，希望能為類似工作開展提供啟示。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用的需求

確保數(shù)據(jù)安全是不可忽視的內(nèi)容，也是必須重視和關(guān)注的，其應(yīng)用的需求主要體現(xiàn)在以下方面。

1.1 提供安全可靠的服務(wù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有定位和導(dǎo)航等多項(xiàng)功能，在交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，為確保其使用安全和可靠運(yùn)營，必須提高系統(tǒng)的可靠性，為各項(xiàng)工作順利開展奠定基礎(chǔ)。例如，在定位和導(dǎo)航過程中，如果衛(wèi)星信號(hào)被破解，偽造衛(wèi)星數(shù)據(jù)，飛機(jī)有可能偏離航線并導(dǎo)致空難發(fā)生。付費(fèi)用戶在使用衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)時(shí)，如果缺乏數(shù)據(jù)認(rèn)證技術(shù)，相關(guān)信息有可能被人竊取，給用戶帶來相應(yīng)的損失。為有效彌補(bǔ)這些不足，應(yīng)該確保衛(wèi)星導(dǎo)致系統(tǒng)的安全，通過相應(yīng)的技術(shù)和機(jī)制的利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全攻擊的防范，確保系統(tǒng)安全。例如，應(yīng)用層采用密鑰系統(tǒng)，傳輸層采用數(shù)字證書，網(wǎng)絡(luò)層采用VPN技術(shù)，進(jìn)而保障數(shù)據(jù)安全，避免受到非法攻擊和侵害，促進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)安全性能的有效提升。

1.2 有效滿足用戶的需求

實(shí)際應(yīng)用中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能為人們提供安全、可靠的服務(wù)，并保障數(shù)據(jù)安全，實(shí)現(xiàn)有效滿足用戶需求的目的。例如，采用認(rèn)證技術(shù)，鑒別用戶的身份，未授權(quán)用戶不能訪問數(shù)據(jù)服務(wù)，避免數(shù)據(jù)資料被竊取。同時(shí)為用戶提供可靠、安全的加密數(shù)據(jù)，只有終端用戶才能獲取并閱讀這些數(shù)據(jù)，未授權(quán)用戶不能，進(jìn)而確保數(shù)據(jù)安全可靠，為用戶提供通訊保密服務(wù)。終端用戶可以認(rèn)證加密數(shù)據(jù)可靠，并放心使用加密數(shù)據(jù)，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料可靠，有效滿足用戶需要。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用的不足

雖然北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的安全工作得到人們普遍重視，但由于受到技術(shù)、制度等因素制約，當(dāng)前系統(tǒng)安全應(yīng)用中仍然存在一些不足。

2.1 安全性不斷提高

隨著技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新以及工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性能在不斷提升。不僅有效滿足人們使用各類數(shù)據(jù)信息資源的需要，還對(duì)各項(xiàng)工作開展具有重要作用。同時(shí)，隨著該系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其安全性也逐漸受到人們的重視與關(guān)注。常用的安全保障機(jī)制包括信號(hào)輔導(dǎo)鑒別、信號(hào)能量鑒別、多極化鑒別、密碼學(xué)認(rèn)證鑒別等。這些措施和安全保障技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提升系統(tǒng)安全性，避免系統(tǒng)受到攻擊和破壞。

2.2 存在缺陷與不足

雖然北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性能在不斷提升，但仍然存在不足。例如，現(xiàn)有安全保障機(jī)制著眼于如何認(rèn)證衛(wèi)星信號(hào)，在保障衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)信息安全方面存在不足。目前缺乏系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)安全方案，未能從數(shù)據(jù)傳輸層面來保障數(shù)據(jù)的安全性。很多研究仍然停留在理論層面，沒有將其有效利用到實(shí)踐工作當(dāng)中，在保障系統(tǒng)安全方面的作用十分有限。

3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用的方案設(shè)計(jì)

為確保系統(tǒng)安全，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全管理水平，需要采取措施完善方案設(shè)計(jì)。本文結(jié)合實(shí)際工作需要，提出以下方案設(shè)計(jì)對(duì)策。

3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)保護(hù)方案的思想，為確保系統(tǒng)的安全性提供可靠方案，將其稱之為北斗數(shù)據(jù)安全方案。就其構(gòu)成內(nèi)容來看，主要包括地面控制中心、芯片制造商、終端用戶、衛(wèi)星。這些構(gòu)成內(nèi)容不可或缺，統(tǒng)一于系統(tǒng)當(dāng)中，分別發(fā)揮相應(yīng)的作用。地面控制中心在整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成和運(yùn)營中占據(jù)非常重要的位置，負(fù)責(zé)發(fā)布制造商標(biāo)識(shí)符，維護(hù)公私密鑰的安全性，同時(shí)還對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。芯片制造商提供特殊芯片和配套的系統(tǒng)軟件，滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要。衛(wèi)星負(fù)責(zé)在終端用戶和地面控制中心轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效傳輸，滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用的是雙星定位原理，存在增加強(qiáng)度的改進(jìn)算法，但在具體運(yùn)營過程中，需要地面控制中心的參與，然后才能獲取三維定位數(shù)據(jù)，滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要。

3.2 控制中心注冊(cè)

芯片制造商為更好參與系統(tǒng)當(dāng)中，確保系統(tǒng)安全運(yùn)營，首先要在地面控制中心注冊(cè)。同時(shí)生成制造商密鑰，并利用數(shù)據(jù)庫記錄在案，有效滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要。芯片制造商還會(huì)為終端用戶提供芯片和配套軟件，并將芯片標(biāo)識(shí)符上報(bào)給地面控制中心，方便中心了解相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)將數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)庫之中，有效滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要。

3.3 服務(wù)請(qǐng)求接收

終端用戶利用設(shè)備與北斗衛(wèi)星通信，衛(wèi)星將數(shù)據(jù)發(fā)給地面控制中心，地面控制中心將數(shù)據(jù)經(jīng)衛(wèi)星發(fā)給終端用戶，滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的需要。首次會(huì)話中，終端用戶向衛(wèi)星發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，衛(wèi)星則轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)服務(wù)請(qǐng)求，地面控制中心對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，查看該請(qǐng)求是否合理，是否滿足規(guī)范要求。地面控制中心響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)其進(jìn)行接收和使用。并使用響應(yīng)信息和簽名，然后通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給終端用戶，告訴用戶已經(jīng)接受該請(qǐng)求。

3.4 授權(quán)訪問服務(wù)

如果地面控制中心找不到相應(yīng)的記錄，則證明該使用沒有得到授權(quán)。如果解碼后無效，可以說明該用戶不是授權(quán)用戶，地面控制中心可以拒絕接受其帶來的服務(wù)。為此，應(yīng)該提供授權(quán)訪問服務(wù)，然后才能有效滿足用戶需要。

3.5 發(fā)送信息服務(wù)

系統(tǒng)運(yùn)營中，為確保其安全可靠，應(yīng)該通過系統(tǒng)發(fā)送信息服務(wù)，滿足地面控制中心的需要，為用戶提供便捷服務(wù)。地面控制中心將簽名和加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，利用公私密鑰為數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)，確保數(shù)據(jù)來源安全可靠。

4 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全應(yīng)用的安全性分析

方案設(shè)計(jì)完成后，通過具體應(yīng)用，證明其安全性能良好，能有效滿足實(shí)際工作需要，主要表現(xiàn)在以下方面。

4.1 保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全

系統(tǒng)著眼于數(shù)據(jù)傳輸和加密，利用對(duì)稱密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和傳輸，并重視用戶身份的驗(yàn)證，避免受到惡意攻擊，進(jìn)而有效保障數(shù)據(jù)的安全性。

4.2 防止身份欺詐攻擊

采用身份驗(yàn)證技術(shù)，未授權(quán)用戶不能進(jìn)入系統(tǒng)。只有在授權(quán)的前提下，才能接受和使用數(shù)據(jù)，然后滿足用戶需要，既保證數(shù)據(jù)安全可靠，還能確保數(shù)據(jù)信息的安全。

4.3 提供數(shù)據(jù)安全服務(wù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過加密技術(shù)、訪問控制技術(shù)的應(yīng)用，有效滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要，為用戶提供安全可靠的服務(wù)。未授權(quán)用戶不得訪問系統(tǒng)，地面控制中心對(duì)數(shù)據(jù)簽名，確保系統(tǒng)安全可靠。

5 結(jié)語

總之，北斗數(shù)據(jù)保護(hù)方案是切實(shí)可行的，能有效滿足系統(tǒng)運(yùn)營需要，確保數(shù)據(jù)安全可靠，為系統(tǒng)有效運(yùn)營和發(fā)揮作用奠定基礎(chǔ)。但該方案也存在一些缺陷，例如，無法保護(hù)解密后的數(shù)據(jù)，對(duì)解密后的數(shù)據(jù)使用權(quán)限和期限沒有做出相應(yīng)規(guī)定，此外，該方案還難以滿足海量的服務(wù)請(qǐng)求，有時(shí)候會(huì)給用戶帶來不便。為此，今后應(yīng)該加大科研力度，注重技術(shù)創(chuàng)新，妥善解決這些問題，促進(jìn)北斗數(shù)據(jù)保護(hù)方案的綜合性能提升，使其更好運(yùn)營和發(fā)揮作用。

[1]吳海玲，高麗峰.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2015.

[2]程翔，陳恭亮.基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全應(yīng)用[J].信息安全與通信保密，2011.

[3]王曉君，張偉.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用及其抗干擾技術(shù)[J].河北工業(yè)科技，2014.