空间网络中密钥协商协议的设计与分析

　　针对空间信息网络中节点间安全高效通信需求，本文利用组合公钥思想设计了一个节点间密钥协商协议。地面控制中心首先完成基于身份的组合密钥的生成，并通过安全通道分发至各空间节点。当各空间节点间需要通信时，在进行双向身份认证后，利用本身的三个秘密值与对方节点的可信公钥信息计算得出两方节点的会话密钥。文章详细分析了协议自身的安全特性，并将协议和现有的相关协议在安全和性能两个方面进行比较。比较结果表明，本文设计的协议不仅在安全性方面有所提升，且具有更髙的计算效率。

　　空间网络通信应用系统由具有空间通信能力的卫星节点、近地节点、地面通信系统及应用系统组成，是以在轨工作卫星组成的卫星星座作为主要转发节点的天、空、地一体化的网络系统。我国目前空间信息领域的发展迅速，实现了空间系统自主安全运行的互联互通的星间链路，星地链路已经成为空间通信的发展趋势。

　　但是由于空间链路的开放性特征，节点之间进行通信时会遇到身份确认问题，例如，合法节点也许会遇到恶意节点假冒身份与其进行通信，并遭到其对自身信息的篡改、删除或窃取。基于身份认证技术能判断出网络系统中的非法节点，确保通信数据均来自于合法的节点。这些年来，国内外学者已经提出多种多样的应用于空间网络的密钥协商方案，但早些年设计的密钥协商方案的安全性能并不完善，设计的互相认证密钥协商方案，不能抵抗模仿攻击；提出的方案不满足完美前向安全性，且使用的哈希方法效率很低；提出的方案没有明确的密钥确认，用户无法验证其收到的密钥是否是对方生成的。

　　此外，空间网络拓扑结构呈现异构化、分层多域的特点，且节点系统计算，存储，能量资源有限，密钥协商协议要尽量减少传输花费及计算时间。针对以上空间网络系统中安全通信的特殊要求，本文提出了一个新的基于组合公钥的节点间认证密钥协商协议，首先对空间系统拓扑结构及协议的流程进行了详细的描述，随后分析了协议具有的安全特性，最后在安全性、传输花费和计算效率三个方面将新协议与己有的协议进行了比较与分析。