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第一部分 空间网络和架构3

第1章 空间网络3

1.1 概述3

1.1.1 基本概念3

1.1.2 网络特点4

1.1.3 典型应用6

1.2 空间网络中的安全问题8

第2章 空间网络架构10

2.1 空间应用的组网需求10

2.1.1 对地观测11

2.1.2 导航定位12

2.1.3 通信13

2.1.4 网络融合14

2.1.5 综合军事应用需求16

2.2 空、天、地一体化网络现状17

2.2.1 美国18

2.2.2 欧洲19

2.2.3 中国20

2.3 空间网络架构20

2.3.1 一体化空间网络模型20

2.3.2 网络协议26

2.4 本章小结29

第二部分 空间网络安全策略和技术33

第3章 空间网络安全策略33

3.1 空间网络安全防护体系33

3.1.1 空间网络安全保护原理33

3.1.2 空间无线网络与有线网的安全性比较36

3.1.3 无线网络安全措施37

3.2 数据加密技术39

3.2.1 网络数据通信的加密策略40

3.2.2 公钥密码42

3.2.3 数据加密标准DES43

3.2.4 密码协议44

3.3 PGP加密技术45

3.3.1 公开密钥加密系统45

3.3.2 PGP加密软件的深远影响45

3.3.3 PGP加密技术的性能46

3.4 数字签名48

3.4.1 数字签名技术原理49

3.4.2 数字签名的算法50

3.4.3 数字签名的程序实现50

3.5 身份验证53

3.5.1 用户ID和口令字53

3.5.2 数字证书54

3.5.3 SecurID54

3.5.4 生物测量学57

第4章 空间网络安全体系结构59

4.1 概述59

4.1.1 基本概念59

4.1.2 空间网络安全现状60

4.2 空间网络安全需求61

4.2.1 安全威胁分析61

4.2.2 安全需求分析64

4.3 空间网络安全体系的框架结构67

4.3.1 安全保障体系67

4.3.2 安全协议体系69

4.3.3 安全机制分析72

4.4 密码学基础——基于身份的密码学76

4.4.1 基本概念77

4.4.2 典型方案78

4.4.3 多PKG下的典型方案79

4.5 本章小结80

第5章 空间网络安全路由技术81

5.1 概述81

5.1.1 空间网络路由组成81

5.1.2 空间网络路由技术83

5.1.3 安全路由技术84

5.1.4 跨层设计的路由技术85

5.2 卫星网络安全路由协议86

5.2.1 系统模型87

5.2.2 协议描述89

5.2.3 安全性分析96

5.2.4 路由性能评价97

5.3 临近空间网络安全路由协议101

5.3.1 系统模型102

5.3.2 协议设计103

5.3.3 路由性能评价109

5.4 本章小结113

第6章 空间网络安全传输控制技术114

6.1 概述114

6.1.1 安全传输协议114

6.1.2 安全隧道框架分析116

6.2 空间网络传输层安全协议研究117

6.2.1 TLS协议概述118

6.2.2 基于IBC的TLS握手协议120

6.2.3 安全性分析124

6.2.4 协议性能分析125

6.3 安全传输系统的设计与实现129

6.3.1 系统设计129

6.3.2 系统实现131

6.4 本章小结132

第7章 空间网络密钥管理技术134

7.1 概述134

7.1.1 公钥管理135

7.1.2 对称密钥管理135

7.1.3 组密钥管理136

7.2 空间网络公钥和对称密钥管理方案138

7.2.1 公钥管理方案138

7.2.2 对称密钥管理方案141

7.3 空间网络组密钥管理方案143

7.3.1 组播通信架构143

7.3.2 设计思想144

7.3.3 方案描述146

7.3.4 安全性分析151

7.3.5 性能分析152

7.4 本章小结156

第8章 空间网络安全切换技术158

8.1 概述158

8.1.1 移动性管理技术158

8.1.2 空间网络切换技术159

8.1.3 安全切换技术162

8.2 空间网络安全接入与通信方案163

8.2.1 网络模型164

8.2.2 安全接入机制166

8.2.3 安全通信的建立过程169

8.2.4 安全性分析172

8.2.5 性能分析173

8.3 空间网络安全切换方案174

8.3.1 水平切换模型175

8.3.2 基于预认证的快速切换算法177

8.3.3 卫星—临近空间网络垂直切换模型181

8.3.4 垂直切换方案182

8.3.5 切换性能分析184

8.4 本章小结186

第三部分 空间网络安全验证189

第9章 空间网络安全协议建模189

9.1 基于进程模型的协议描述语言190

9.1.1 描述语言的语法190

9.1.2 描述语言的执行语义191

9.1.3 密码算法的定义193

9.1.4 敌手能力模型195

9.2 执行迹属性的逻辑模型196

9.2.1 逻辑的语法196

9.2.2 逻辑的语义197

9.3 认证性建模198

9.4 协议建模示例199

9.4.1 Needham-Scheoder-Lowe协议的建模200

9.4.2 Challenge-Response协议的建模201

9.5 与CPCL建模能力的比较203

9.6 本章小结204

第10章 协议安全定性验证方法205

10.1 计算可靠的定性证明系统205

10.1.1 推理规则206

10.1.2 公理集206

10.2 证明系统的计算可靠性221

10.3 与CPCL证明系统的比较222

10.4 证明系统的验证与测试224

10.4.1 NSL协议认证性的证明225

10.4.2 验证结果分析228

10.5 本章小结228

第11章 协议安全定量验证方法229

11.1 协议逻辑的概率扩展229

11.2 计算可靠的定量证明系统231

11.2.1 概率公理231

11.2.2 随机数概率公理232

11.2.3 密码学概率公理232

11.3 CPCL的概率扩展能力分析234

11.4 定量证明系统的计算可靠性235

11.5 证明系统的验证与测试237

11.5.1 双向认证性的证明237

11.5.2 验证结果分析240

11.6 本章小结241

第12章 基于LVC的空间网络安全验证技术242

12.1 空间网络安全性传输控制评估指标体系242

12.1.1 建立指标体系的原则242

12.1.2 空间网络信息安全性能评估指标体系243

12.1.3 空间信息传输网攻击效果评估指标体系245

12.1.4 空间信息传输网安全性和控制效果评估过程247

12.2 空间网络安全控制验证环境设计与构建249

12.2.1 设计思路249

12.2.2 验证模式分析250

12.2.3 安全风险分析250

12.2.4 基于LVC的空间信息网安全传输验证环境构建253

12.3 空间网络安全控制验证方法257

12.3.1 验证项目257

12.3.2 验证方法257

12.4 本章小结263

附录A基于身份的密码学方案264

A.1 基于身份的加密方案264

A.2 基于身份的签名方案264

A.3 基于身份的认证密钥协商协议265

A.4 基于身份的签密方案265

A.5 基于身份的多接收者签密方案266

A.6 多PKG下基于身份的签密方案267

A.7 多PKG下基于身份的认证密钥协商协议268

附录B安全传输系统中安全连接的建立269

术语表272

参考文献277