[发明专利]一种卫星安全过顶切换的方法及系统

说明书

本发明公开一种卫星安全过顶切换方法及系统，包括：地面信关站定时进行星历计算，更新卫星过顶状态，得到过顶卫星和接力卫星；地面信关站向过顶卫星及接力卫星发送过顶切换请求消息；过顶卫星及接力卫星接收过顶切换请求消息，进行多维度安全性验证是否满足过顶切换响应条件；若满足过顶切换响应条件，过顶卫星及接力卫星向地面信关站发送过顶切换响应消息；地面信关站接收过顶切换响应消息，进行多维度安全性验证是否满足过顶切换条件；若满足过顶切换条件，地面信关站断开与过顶卫星的连接，建立与接力卫星的连接，完成过顶切换。本发明安全地进行星地通信链路切换，同时，本发明能够应用于不能与卫星直接通信的终端设备获取卫星服务的场景。

技术领域

本发明属于网络安全技术领域，具体涉及一种卫星安全过顶切换的方法及系统。

背景技术

随着地面因特网的不断发展，利用卫星网络为全球任何地方任何用户提供网络服务，构筑“天地一体化网络”成为卫星网络发展的重要趋势。而卫星网络在很大程度上有别于传统地面网络。一方面，由于卫星的高速动态移动，为保证业务服务不中断，终端设备需要在不同卫星间频繁地进行切换；另一方面，与传统地面网络相比，空间网络具有更强的开放性特点，这就使得安全性对天地一体化网络中的通信至关重要，尤其是在过顶切换这一特殊的通信场景下，系统更易受到诸如窃听、消息篡改、重放等攻击的威胁。

卫星过顶是指卫星经过地面信关站上空，能够与地面信关站进行通信的状态，在这个过程中，地面信关站始终处于卫星的波束覆盖范围内从而可以与其保持通信，当卫星过顶后，便无法与地面信关站进行通信，因此，要保证卫星与地面信关站通信或卫星提供服务的连续性，需要在过顶卫星的波束覆盖范围离开地面信关站之前完成过顶切换，即将地面信关站与前过顶卫星的通信链路切换到与即将进入过顶状态的新卫星上，从而保证服务的连续性。

在卫星切换方面，文献《Analytic study ofdoppler-based handovermanagement in LEO satellite systems》《New near space security handoff schemebased on context transfer》等在提高切换时间的准确性方面提出了相应机制，文献《QoSHandover Management for Multimedia LEO Satellite Networks》、《Evaluation oftheguaranteed handover algorithm in satellite constellations requiring mutualvisibility》、专利CN101001101B等在卫星切换中选择接力卫星方面提出了相关算法，文献《A threshold-based handover prioritizationscheme in LEO satellite networks》提出了基于阈值的优先级切换方案。这些研究成果有效减少了卫星切换过程带来的延迟问题，提高了卫星网络的服务质量。

在切换安全性方面，专利WO2005027560提出了一种在分布式移动通信环境中安全切换的机制，通过在移动设备与新的接入设备之间采用安全上下文信息进行相互认证，认证成功后，执行切换。文献《Secure and Efficient Handover Authentication Based onBilinear Pairing Functions》提出了一种无线网络下移动设备与新接入设备之间基于双线性映射的切换认证方案，可有效抵御拒绝服务攻击。文献《空间网络安全关键技术研究》提出了一种使用预认证机制的安全切换算法，移动终端通过当前接入卫星，预先与即将接入的卫星完成双向认证，从而减少切换时延。