国内空间信息安全与CCSDS标准对比及未来展望.docx

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国内空间信息安全与CCSDS标准对比及未来展望

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摘要：为进一步提升空间信息安全性，对CCSDS（国际空间数据系统咨询委员会）近年发布的所有相关标准进行了研究，并与国内现有常用航天器数据保护技术对比，总结了航天器通用规范以及发展方向。论文将从空间信息风险展开，针对应用层、网络层、链路层与物理层进行全方面分析，讨论如何根据CCSDS必威体育精装版标准对我国航天数据保护技术进行提升与改进。

关键词：CCSDS标准、信息安全、航天器数据保护。

概述

随着解密技术的飞速发展与每年航天器发射数量的快速增长，数据安全一直占据着举足轻重的地位。CCSDS自1982年成立以来，制定了一系列空间数据系统的协议规范和标准，是空间数据保护技术的核心指标。目前，全球主要航天机构均参与了该组织（如美国NASA、俄罗斯RCA、日本NASDA、欧盟各国航天局等）。我国现行标准主要源于IRIG标准与ESA标准，但随着航天科技发展规划，我国将逐渐采用CCSDS标准。

CCSDS与2020年2月对部分空间信息安全标准进行了更新，综合15年颁布的新版空间任务安全威胁绿皮书，可针对高风险级别问题进行重点分析与研究应对措施，对我国航天器数据保护技术做出改进。

由于军方航天器的任务不同，密级也更高，国内外均无法做出统计与对比。CCSDS协议只针对除军用外，全球民用、商业、科研或其他用途航天器。

空间信息安全威胁分析

空间信息安全威胁来源分为四个方面：对手攻击、内部泄密、环境影响与结构上软硬件的失败。经过统计，CCSDS标准中将航天器常见威胁分为以下几点：

数据损坏

地面系统失效

非法窃听

堵塞加扰

系统服务失效

非法用户伪装

重放攻击

软件失效

未授权访问

针对不同类型航天器，同一种威胁因素导致结果也各不相同。CCSDS将威胁程度由低至高分为1-5等级，以下表格为等级3及以上威胁分析总结。其中对于任何航天器，硬件损坏等级均为3，由制造使用时考虑安全性，未计入下表分析。

航天器威胁分析[1]

航天器类型

威胁种类

影响

威胁等级

防护机制

载人航天器

非法窃听

敏感数据丢失

3

数据加密、扩频技术

系统服务失效

资源访问失效

3

防火墙、交换机。防御系统等

非法用户伪装

接受错误信息

3

数据认证、不使用公开网络等

未授权访问

操作中断、系统损坏

4

数据加密、指令认证、不使用公开网络、身份认证等

地球观测卫星（GEO、LEO）

数据损坏

信息被修改、系统损坏

4

数据完整性验证、弹性硬件

非法窃听

敏感数据丢失商业信息被盗

3（GEO）

3（LEO）

数据加密

系统服务失效

资源访问失效

3

防火墙、交换机。防御系统等

未授权访问

操作中断、系统损坏

3

数据加密、指令认证、不使用公开网络、身份认证等

通信卫星

数据损坏

信息被修改、系统损坏

4（GEO）

2（LEO）

数据完整性验证、弹性硬件

非法窃听

敏感数据丢失商业信息被盗

4（GEO）

2（LEO）

用户监管、链路监管

堵塞加扰

链路丢失、资源丢失、安全隐患等

3（GEO）

3（LEO）

使用多条上下行通道、多个访问点、扩频、航天器自主控制

系统服务失效

资源访问失效

3

防火墙、交换机。防御系统等

科研卫星

数据损坏

信息被修改、系统损坏

3

数据完整性验证、弹性硬件

非法窃听

敏感数据丢失

3（对月）

3（对地）

用户监管、链路监管

堵塞加扰

链路丢失、资源丢失、安全隐患等

2（对月）

3（对地）

使用多条上下行通道、多个访问点、扩频、航天器自主控制

系统服务失效

资源访问失效

3

防火墙、交换机。防御系统等

未授权访问

操作中断、系统损坏

3

指令认证、访问控制、不使用公开网络、身份认证等

导航卫星

数据损坏

信息被修改、系统损坏

3

数据完整性验证、弹性硬件

地面设施破坏

指令数据及控制权丢失

3

地面建立保护措施

堵塞加扰

链路丢失、资源丢失、安全隐患等

2（对月）

3（对地）

使用多条上下行通道、多个访问点、扩频、航天器自主控制

系统服务失效

资源访问失效

3

防火墙、交换机。防御系统等

未授权访问

操作中断、系统损坏

3

指令认证、访问控制、不使用公开网络、身份认证等

由上述威胁分析总结可知，常见且威胁性大的因素有：数据损坏、堵塞加扰、非法窃听、系统服务失效、未经授权访问。为防患威胁因素发生，提高空间信息安全性，可根据需求设计出一套全方面的数据保护系统。目前国内外均有自主发展中的数据保护系统，2019年8月，CCSDS也根据现有技术情况更新了数据保护系统中各环节部分技术标准。

空间信息安全系统设计

整体方案设计

为提升空间数据安全性，需避免上述风险，根据CCSDS350.0-G-3绿皮书[1]可知，建议信息保护系统必须