[发明专利]一种低地球轨道卫星网络的安全性增强方法

说明书

本发明涉及低地球轨道卫星网络安全领域，具体为一种低地球轨道卫星网络的安全性增强方法，包括如下步骤：1)对待评估的卫星网络进行形式化分析，构建基于超网络的原始模型；2)构建边重要度索引集合，根据原始模型，边的重要度递减排序；3)移除原始模型的边；4)构建边恢复索引集合，利用基于超网络的恢复算法生成边的恢复顺序；5)移除受保护的模型的其他边，生成脆弱性模型；6)移除受保护的模型的其他边，生成脆弱性模型；7)根据步骤边恢复索引集合向脆弱性模型添加边，生成恢复模型；8)对模型的安全性定量评估，利用算法评估模型的安全值。本方法提高了低地球轨道卫星网络的整体安全，有效减轻了攻击对功能造成的破坏程度。

技术领域

本发明属于低地球轨道卫星网络安全领域，具体为一种低地球轨道卫星网络的安全性增强方法。

背景技术

新的低地球轨道卫星网络概念已经出现，这些卫星在距离地球500到2000公里的轨道上运行，能够为全球用户提供更快的通信和更低的延迟，并且通常比高轨卫星提供更高的带宽，甚至超过电缆、铜线和5G之类的固定通信方式。低地球轨道卫星网络通过全球覆盖大量的航天器组织卫星群进行通信。低地球轨道卫星网络能够为远离地面覆盖的偏远地区提供服务。因此，来自石油和天然气、采矿和林业等领域的个人用户可以使用卫星服务。其他服务包括与互联网的连接、语音通信，甚至是跟踪和监控硬件和设备。

世界各国都在积极推动低地球轨道卫星的部署。增长动力来自国际电信联盟对轨道、频谱规格和全球带宽的需求急剧上升。此外，可以开发混合网络，通过卫星通信技术和地面网络的结合来提高带宽和覆盖范围。据预测，到未来全球卫星产业产值可达上万亿美元，年增长率达4.5％。

低地球轨道卫星网络拥有巨大的价值，但是除了性能优化之外，其安全性却考虑的很少，网络攻击的风险已经迫在眉睫。网络攻击的发起者可以是个人、团体、组织或国家，在国家层面网络攻击是网络战的一部分。由于卫星网络不仅包含了传统的地面互联网，还包含天空层和空间层的网络，因此除了传统地面网络遭受的网络攻击，单从空间层网络来说，由于协议漏洞和软件漏洞等问题，容易遭受干扰、欺骗、窃听、劫持、控制以及拒绝服务等方式的攻击。同时，由于卫星在空间中难以升级维护，过去被认为安全的软件设计通常可能在数年之后就被推翻。几乎所有针对卫星网络的攻击事件都呈现出了代价小、隐蔽性强以及归隐困难的特点。但是当前对卫星网络安全性的关注却很少，仅有的研究也仅集中于物理层面，没有关注其功能上的安全性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种低地球轨道卫星网络的安全性增强方法，通过基于超网络的方法对低地球轨道卫星网络的物理组成和逻辑功能组成建模，利用事先保护和恢复链接的方法实现低地球轨道卫星网络的安全性增强，解决当前卫星网络中存在的风险问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种低地球轨道卫星网络的安全性增强方法，包括以下步骤：

步骤1，对待评估的低地球轨道卫星网络进行形式化分析，并构建基于超网络的原始模型；

步骤2，构建边重要度索引集合，根据步骤1构建的模型，利用链接重要度算法生成边的重要度递减排序；

步骤3，移除步骤1中模型的边；

步骤4，构建边恢复索引集合，利用基于超网络的恢复算法生成边的恢复顺序；步骤5，根据步骤2中构建的边重要度索引集合依次将步骤1中模型的边设置为不可移除状态，生成受保护的模型；

步骤6，移除步骤5中受保护的模型的其他边，生成脆弱性模型；

步骤7，根据步骤4中构建的边恢复索引集合向步骤6获得的脆弱性模型添加边，生成恢复模型；

步骤8，对模型的安全性定量评估，对步骤1中原始模型、步骤6中脆弱性模型和步骤7中恢复模型的安全性量化，利用算法评估模型的安全值。