[發明專利]一種基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由方法

有效

• 申請號: 202110323785.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113115313B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 李航;楊凡德;廖丹;簡平;王文滔;李慧
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: H04W12/122
• 分類號: H04W12/122;H04W40/02;H04W40/18;H04W40/20;H04W40/24;H04B7/185
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由方法。該方法包括構建包括直接信任模型、間接信任模型和聚合信任模型的適應于LEO衛星網絡的信任評估模型；將LEO衛星網絡OPSPF路由協議作為原料改造路由協議與構建的適應于LEO衛星網絡的信任評估模型進行融合，構建包括動態信任評估處理模塊、基礎路由模塊和動態健康診斷處理模塊的基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由模型；采用構建的基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由模型根據每顆衛星節點的信任度進行LEO衛星網絡安全路由。本發明采用了信任管理機制對網絡內部的惡意節點進行及時有效的檢測識別和隔離，降低了惡意衛星節點對于星間數據傳輸的影響。

技術領域

本發明涉及一種LEO衛星網絡安全路由方法，尤其涉及一種基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由方法。

背景技術

LEO衛星通信系統作為未來6G通信時代發展的重要一員，因其兼備通信時延小、覆蓋范圍廣以及發射成本較低等優勢，已經受到各國航天研發領域的重點扶持青睞。未來太空中將會有更多的LEO衛星通信系統為實現萬物互聯提供實時有效的基礎網絡轉發服務。

但是，LEO衛星通信系統又同時具有無線通信媒介開放、高動態拓撲變化、分布式協作以及衛星節點資源受限等特性，這就增加了對路由算法的設計難度。由于暴露在復雜空間環境中的LEO衛星星間鏈路具有開放性、不穩定性以及通斷頻繁等特點，所以易遭受來自惡意節點的干擾與攻擊。而衛星網絡的路由協議則恰恰是諸多攻擊行為的首選目標，使得空間中的數據傳輸面臨極大的安全威脅與挑戰。具體的攻擊分類可按照惡意節點與LEO衛星網絡的關系進行劃分，分為外部攻擊與內部攻擊。

(1)外部攻擊指的是網絡外部的惡意節點對衛星網絡內部的節點開展竊聽與壓制等行為的攻擊，對于來自衛星網絡外部的各類攻擊，通過傳統的基于密碼學的安全技術方案就能得到有效的解決防護；

(2)內部攻擊指的是衛星網絡中的正常節點被惡意節點劫持篡改，進而再以合法的身份重新入網，在網絡的內部發起諸如黑洞、灰洞等方式的攻擊行為。黑洞衛星節點會完全丟棄收到的全部數據分組，灰洞衛星節點則只會丟棄收到的部分數據分組。

然而，對于這種從網絡內部發起的攻擊行為，傳統基于密碼學的安全技術方案卻無計可施，無法繼續保障路由安全性。

目前，針對LEO衛星網絡所研究的路由算法，大多數是以服務質量QoS為路由度量進行設計的，僅少數研究在路由決策時考慮了路由轉發路徑的安全性。而對于從網絡內部發起的攻擊，信任管理方案具有較優的處理優勢。為實現基于信任的安全式路由算法，第一步首先需要提出一種合理可行的信任評估模型，通過信任評估模型，進行惡意衛星節點的及時監測與識別。

但是，因為LEO衛星網絡可看成是一種特殊的、具有規律運動特點的移動ad hoc分布式網絡，且距離地面較遠，難以實現像在地面通信網絡中通過第三方可信機構即可實現集中式的網絡全部節點的信任度計算。所以需要通過節點間的相互協作認證，來構建分布式的動態信任模型，計算各衛星節點的信任度。可是現有信任模型卻不能直接應用于LEO衛星網絡，因為衛星網絡的頻繁拓撲變化以及易產生無線沖突等原因，造成了提供給評估信任的證據抽樣空間可能會不完全或不可靠。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于節點信任度的LEO衛星網絡安全路由方法，包括以下步驟：

S1、構建包括直接信任模型、間接信任模型和聚合信任模型的適應于LEO衛星網絡的信任評估模型，對LEO衛星網絡中每顆衛星節點的信任度進行動態評估；