[发明专利]北斗高精度差分信息安全传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种北斗高精度差分信息安全传输实现方法。

背景技术

我国的北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，全球第三大卫星导航系统。2003年“北斗一号”卫星导航系统的建成，标志着我国成为世界上第三个拥有独立自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统2012年将覆盖亚太区域，2020年将形成由35颗卫星组网具有覆盖全球的卫星导航系统。但由于通信卫星星体长时间暴露在其覆盖区域的上空；通信卫星的服务对象多且分散，卫星的天线覆盖范围大，电文导航信号比较微弱，而且信号频率和带宽固定，因此电文信号很容易受到干扰。从技术角度出发，电子干扰可以分为两类：一是压制性干扰，二是欺骗性干扰。压制式干扰容易被发现，而欺骗性干扰，是指将接收到的电文卫星信号重新广播出去，从而构成一个虚假的电文卫星信号(称为转发式干扰欺骗)或由干扰机发射与电文卫星信号相同的无线信号来欺骗接收机(称为产生式干扰欺骗)，因此是电文信息安全领域亟待解决的问题。

对于以密码体制为基础的信息安全策略如果以密钥为基准，它们都可以分为双钥密码体制和单钥密码体制。前者，每个用户都有一对密钥，即公钥和私钥；后者的加密过程和解密过程相同，而且在这两个过程中所用的密钥也相同。RSA算法是公开密钥系统的代表，其安全性建立在具有大素数因子的合数，其因子分解困难这一法则之上的。Rijndael算法作为新一代的高级加密标准(AES)，其属于单钥密码体制范畴，运行时不需要芯片有非常高的处理能力和大的内存，操作可以很容易的抵御时间和空间的攻击，在不同的运行环境下始终能保持良好的性能。这使AES将安全，高效，性能，方便，灵活性集于一体，理应成为大数据量加密的首选。相比较，因为目前AES密钥的长度最长只有256比特，可以利用软件和硬件实现高速处理，而RSA算法需要进行大整数的乘幂和求模等多倍字长处理，处理速度明显慢于AES；所以AES算法加解密处理效率明显高于RSA算法。在密钥管理方面，因为AES算法要求在通信前对密钥进行秘密分配，解密的私钥必须通过网络传送至加密数据接收方，而RSA采用公钥加密，私钥解密(或私钥加密，公钥解密)，加解密过程中不必网络传输保密的密钥；所以RSA算法密钥管理和签名机制上要明显优于AES算法。综上所述，RSA加解密速度慢，不适合大量数据文件加密，因此在通信中完全用公开密码体制传输机密信息是没有必要，也是不太现实的。AES加密速度很快，但是在网络传输过程中如何安全管理AES密钥是保证AES加密安全的重要环节。这样在传送机密信息的双方，如果使用AES对称密码体制对传输数据加密，同时使用RSA不对称密码体制来作为签名验证机制，就可以综合发挥AES和RSA的优点同时避免它们缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于RSA和AES相结合的综合加密体制对北斗高精度差分系统进行信息处理，可以有效地抵制外界的欺骗性攻击方法，从而进一步提高系统的通信可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)根据信息帧头区分普通用户和特权用户，普通用户进入步骤(2)，特权用户进入步骤(3)；

(2)普通用户执行以下步骤：

(a)发送方编辑电文信息的同时，产生RSA密钥对；

(b)对电文信息中的指定区段添加签名；

(c)将签名后的电文信息上注给卫星；

(d)接收方收到卫星转发过来的电文信息，利用RSA的公钥验证签名的正确性，若签名验证无效则丢弃该电文信息；反之，则接受电文信息进行后期定位解算；

(3)特权用户执行以下步骤：

(a)发送方编辑电文信息的同时，产生RSA密钥对；

(b)依照AES标准流程对电文信息进行加密，再利用RSA的私钥对指定区段添加签名；

(c)将签名、加密后的电文信息上注给卫星；

(d)接收方收到卫星转发过来的电文信息，利用发送方提供的AES加密密钥进行解密；

(e)利用RSA的公钥验证签名的正确性，若签名验证无效则丢弃该电文信息；反之，则接受电文信息进行后期定位解算。

所述的RSA密钥对采用以下步骤产生：

Step1：随机产生两个大质数p和q，p和q的取值范围为96-1024；

Step2：计算n＝p×q，φ(n)＝(p-1)×(q-1)，mod代表同余符号；

Step3：随机选取一个与φ(n)互素的整数e作为公开密钥，即gcd(e,φ(n))＝1；