[發明專利]一種低軌衛星通信網絡快速切換認證方法有效

申請號：	202011035872.3	申請日：	2020-09-27
公開（公告）號：	CN112332900B	公開（公告）日：	2023-03-10
發明（設計）人：	劉子琦;朱義杰;楊玉龍;鄭少波;李帥;黃克敏;魏自強	申請（專利權）人：	貴州航天計量測試技術研究所
主分類號：	H04L9/32	分類號：	H04L9/32
代理公司：	貴陽中新專利商標事務所 52100	代理人：	商小川
地址：	550009 ***	國省代碼：	貴州;52
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種衛星通信網絡快速切換認證方法
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【權利要求書】：

1.一種低軌衛星通信網絡快速切換認證方法，它包括：

步驟1、用戶終端攜帶固有身份信息向地面管理中心進行注冊，衛星終端攜帶衛星固有設備信息向地面管理中心進行注冊，地面管理中心向用戶終端以及衛星發送注冊響應，保存用戶終端以及衛星的注冊信息，完成所述用戶終端以及衛星的注冊；

步驟2、原衛星根據衛星的周期性選擇用戶終端切換的衛星；

步驟3、原衛星向切換衛星發送申請切換請求消息；

步驟3所述申請切換請求消息包括：使用第二密鑰k加密得到的E_k(SK、ID_u、K、r_sat)、第一時間戳T_sat，SK是原衛星與用戶終端在接入認證后協商的會話密鑰，ID_u是用戶終端的真實身份，K是用戶終端的注冊密鑰，r_sat是原衛星生成的第二隨機數；

步驟4、切換衛星接收到申請切換請求消息，若成功解密得到用戶終端的認證信息，向原衛星回復允許切換響應消息；

步驟4所述切換衛星接收到申請切換請求消息，若成功解密得到用戶終端的認證信息，向原衛星回復允許切換應答消息的具體實現方法為：切換衛星接收到申請切換請求消息，通過低軌衛星系統之間共同所存儲的第二密鑰k解密得到會話密鑰SK、用戶終端的真實身份ID_u以及對應的注冊密鑰K、隨機數r_sat，若成功解密得到用戶終端的認證信息，向原衛星回復允許切換應答消息，允許切換應答消息包括：切換衛星使用哈希運算計算得到的切換會話密鑰SK₁＝h(SK||K||r_sat||r_sat’)、r_sat’是切換衛星生成的第三隨機數，||運算符號表示拼接運算，h()函數為哈希函數；

步驟5、原衛星接收切換衛星的允許切換響應消息，生成用于發送給終端設備的切換準備信息，原衛星向用戶終端發送切換準備消息；

步驟6、用戶終端接收切換準備消息，并判斷切換時間，向切換衛星發送切換認證請求消息；

步驟7、切換衛星接收并驗證切換認證請求消息，發送切換認證響應信息給用戶終端；

步驟8、用戶終端接收并驗證切換認證響應信息，完成切換認證過程；

步驟5所述允許切換響應消息包括：第二時間戳T_sat’及第三隨機數r_sat’；所述切換準備信息包括：使用原衛星與用戶終端安全通信的會話密鑰SK加密的消息E_sk(r_sat、r_sat’、H、n)、第三時間戳T_ph和消息驗證碼MAC_SAT，其中MAC_SAT是使用原衛星與用戶終端安全傳輸的消息驗證碼密鑰MAC_SAT_key對消息進行簽名得到的，

MAC_SAT_key＝h(ID_u||K||r)、r是用戶終端注冊隨機數、切換通知時間戳n及準備切換標志H；

步驟6所述用戶終端接收切換準備消息，并判斷切換時間，向切換衛星發送切換認證請求消息的方法為：用戶終端接收切換準備消息并計算切換密鑰SK₁＝h(SK||K||r_sat||r_sat’)，計算第四隨機數r_h，向切換衛星發送切換認證請求消息，所述切換認證請求消息包括：使用切換密鑰SK₁加密的消息E_SK1(ID、H)、唯一指定用戶終端的標識消息session_id＝h(ID_u||r_sat’)、消息驗證碼MAC_H、第四時間戳T_h、第四隨機數r_h，其中MAC_H是使用原衛星與用戶終端安全傳輸的消息驗證碼密鑰MAC_SAT_key對消息進行簽名得到的；

步驟7所述切換衛星接收并驗證切換認證請求消息，發送切換認證響應信息給用戶終端的方法為：切換衛星接收并驗證切換認證請求消息，判斷時間戳信息是否在允許的時間范圍內，使用切換密鑰SK₁解密得到用戶終端真實身份ID及切換標志H，計算消息驗證碼密鑰MAC_SAT_key＝h(ID_u||K||r_u)，驗證簽名消息，比對原衛星之前發送來的當前切換用戶終端的真實身份ID_u，若驗證成功，則計算H_{sat_h}＝h(k||r_sat’||r_sat)，計算session_id_h＝h(ID||T_sh)唯一標識當前切換的用戶終端，使用用戶終端注冊密鑰K加密的消息E_K(session_id_h、H_{sat_h})，原衛星與用戶終端安全傳輸的消息驗證碼密鑰MAC_SAT_key對消息進行簽名得到MAC_H，同時計算用于會話密鑰SK’＝h(h(K||r’||r_h)||K’)以及消息驗證碼密鑰MAC_US_key＝h(ID||H_{sat_h})，其中T_sh是第五時間戳信息。