区块链技术赋能卫星产业：优势、挑战与对策

作为数字货币的底层技术,区块链具有去中心化、集体维护、数据不可篡改和可追溯等特性,被认为在很多领域具有广泛的应用前景。卫星产业作为战略性新兴产业,其安全可靠、互联互通和隐私保护等需求,与区块链的核心特性天然吻合。当前区块链技术在卫星产业中的应用尚处于起步阶段,鲜有学者对区块链技术和卫星产业的集成应用进行探讨。通过系统阐述区块链技术的基本原理,对区块链技术当前在卫星产业中的研究现状进行了全面的总结。分析了区块链技术在卫星产业中最有潜力的3个应用场景,重点阐述了区块链在其中所发挥的功能和优势。提出了区块链技术应用于卫星产业需面临的挑战,并给出了解决思路,以为将来区块链技术在卫星产业中的深入应用提供参考。     

面向文化资源可信共享的多因子身份认证方案

为解决传统单因子认证造成的数据泄露和身份冒充等问题，针对文化资源可信共享提出基于区块链的多因子身份认证方案。考虑多种身份因素，利用区块链分布式账本的不可篡改性和分布性构造异构数字身份模型。通过非对称加密算法和异或运算，实现异构数字身份的可信复用和多元主体的快速认证。安全分析和仿真结果表明，所提方案在安全性和效率方面优于已有的多因子认证方案，能有效降低身份认证成本。     

基于区块链技术的跨域认证方案

针对现有交互频繁的信息服务信任域（PKI域和IBC域）之间不能实现信息服务实体（ISE）安全高效的跨域认证的问题,提出一种基于区块链的跨异构域认证方案.在IBC域设置区块链域代理服务器参与SM9（国产标识密码）算法中密钥生成,并与PKI域区块链证书服务器等构成联盟链模型,利用区块链技术去中心化信任、数据不易篡改等优点保证模型内第三方服务器的可信性.基于此设计了跨域认证协议与重认证协议,并进行SOV逻辑证明.分析表明,与目前相关方案相比,协议在满足安全需求的前提下,降低了用户终端的计算量、通信量和存储负担,简化了重认证过程,实现域间安全通信,在信息服务跨异构域身份认证过程中具有良好的实用性.     

区块链基础设施安全风险及评估探索

区块链技术凭借抗篡改、透明化、分布式的安全特性已成为近年来全球科技和经济发展的新热点。区块链基础设施作为对上承载各类区块链应用、对下衔接网络基础设施的核心枢纽,其安全保障能力是确保区块链健康高质量发展中不可或缺的一环。概述了当前国内外政府、行业和标准化机构在区块链基础设施安全领域的发展现状,分析了区块链基础设施面临的安全风险,并提出了相应的安全评估指标以综合性评估区块链基础设施应对安全风险的能力。     

区块链架构下具有条件隐私的车辆编队跨信任域高效群组认证研究

为了均衡车辆编队跨信任域身份认证的安全和效率,提出了区块链架构下具有条件隐私的车辆编队跨信任域高效群组认证方案。设计了面向车辆编队身份认证的新型区块结构BM-Tree,通过多信任域间链上认证参数共享为跨信任域群组认证提供支撑;采用动态匿名进行车辆身份隐私保护,通过双线性映射进行信任域参数变换,实现了具有条件隐私的跨信任域群组认证;提出了基于BM-Tree的高效群组认证协议,实现了车辆编队批量身份认证和重认证。所提方案在安全性和计算开销方面明显优于现有跨信任域认证方法,相比BLA、MDPA和BBA,整体认证时延平均减少了29%、25%和53%。     

基于区块链技术的可信学位认证系统研究

时代在日益发展,高校毕业生的数量越来越多,导致社会就业的竞争越发激烈,区块链在共享经济、共享金融以及共享数字资产方面,起到了重要的作用。区块链技术主要是应用分布式数据存储,具有去中心化、与防篡改、能够追溯的特点,可以对当下我国学历学位认证中存在的问题进行有效解决。区块链技术开发的学位认证系统,又一次拓展了区块链技术的范...     

区块链技术在物联网安全相关领域的研究

区块链是数字货币--比特币的底层技术.区块链是由节点参与的分布式数据库系统,具有去中心化、不可伪造的特点,受到了金融世界的高度重视.本文从区块链技术的技术架构、关键技术等方面阐述了区块链技术在网络安全方面的优势,提出了区块链应用于物联网安全的思考,旨在对区块链技术在物联网安全相关领域的研究提供帮助.     

VANET中基于区块链的分布式匿名认证方案

身份认证是阻止恶意车辆传播虚假交通信息的第一道防线。然而由于车载自组网（VANET）中网络带宽和计算能力有限,现有方案不能满足对车辆身份的高效认证需求,也无法实现对恶意车辆的快速匿名追溯。鉴于此,提出一种基于区块链的分布式匿名认证方案。该方案利用零知识证明对VANET中车辆进行快速匿名认证,并采用非线性对的聚合签名实现快速批量认证,有效减少认证过程中产生的计算量。另外,区域性可信机构（RTA）可以实现对恶意车辆身份的匿名追溯,并基于区块链对其身份进行快速撤销;还可以基于本地密钥对车辆的短期匿名身份进行及时更新,保证车辆的匿名性和签名的新鲜性。安全分析与仿真实验表明,所提方案能够满足匿名性、不可链接性等多种安全需求,并能有效降低计算与通信开销,比同类方案在性能上至少提升27.28%。     

基于区块链的Handle标识系统

面对日益剧增的数据量，传统的中心化服务器、数据库的负荷急剧增加乃至难以为继。基于区块链系统的不可篡改和永久存储特性，提出一种基于区块链的Handle标识系统。该系统通过IPFS网络和区块链技术建立了一个去中心化的、不可篡改的、分布式云存储和查询平台，能够将标识对象的信息与Handle标识绑定一同写入到区块链和IPFS网络中，结合AES加密算法保证数据的安全和稳定性。实验表明，该系统能够在保证Handle后缀唯一性的同时，完成标识和存储数据的绑定，实现了数据对象标识的生成和解析。     

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。     

Stability Control in Polygon Based Topology Formation and Information Gathering in Satellite Based Wireless Sensor Network

The Space today has considerable surge in distributed network of small satellites to meet the imperative demand of both commercial and scientific applications (Selva and Krejci in Acta Astronaut 74:50–68, 2012). As the complexity of the design and launch of large satellites is high , the need of distributed networking is gaining lot of interest in space domain as well. Thus single large satellite is replaced by many, small satellite that collaboratively work to perform the same functionality of single large satellite forming Space Based Wireless Sensor Network (SBWSN). The SBWSN are dynamically decoupled network as each satellite, orbits in its own path and the positioned with considerable distance between them. Stability of network with respect to formation flying to accomplish the task by collaboration is quite essential. In this paper, we develop the stability criteria in small satellite network using graph theory, covariant derivatives and linear algebra to ensure distributed processing and communication, required to accomplish the mission task.

     

基于SM-PSO算法的分布式SAR卫星系统构形优化设计方法研究

针对由3颗或者3颗以上卫星组成的分布式SAR卫星系统,该文提出了一种基于改进粒子群算法的构形优化设计方法。首先给出了系统卫星平均轨道要素偏差的确定方法,并确定了分布式SAR卫星系统构形设计的一般流程。为了准确快速的完成基于任务要求的系统构形设计,提出了基于SM-PSO算法的系统构形优化设计方法。最后,以构形稳定性为目标函数,有效基线范围、工作时间和地面覆盖带为约束条件,对系统构形进行优化设计。仿真结果表明:该系统构形优化设计方法得到的系统构形参数可以较好地满足系统的覆盖特性以及系统在长期运行过程中能够保持相对稳定的有效基线。     

Imp Raft: a consensus algorithm based on Raft and storage compression consensus for IoT scenario

In order to meet various challenges in the Internet of things (IoT), such as identity authentication, privacy preservation of distributed data and network security, the integration of blockchain and IoT became a new trend in recent years. As the key supporting technology of blockchain, the consensus algorithm is a hotspot of distributed system research. At present, the research direction of the consensus algorithm is mainly focused on improving throughput and reducing delay. However, when blockchain is applied to IoT scenario, the storage capacity of lightweight IoT devices is limited, and the normal operations of blockchain system cannot be guaranteed. To solve this problem, an improved version of Raft (Imp Raft) based on Raft and the storage compression consensus (SCC) algorithm is proposed, where initialization process and compression process are added into the flow of Raft. Moreover, the data validation process aims to ensure that blockchain data cannot be tampered with. It is obtained from experiments and analysis that the new proposed algorithm can effectively reduce the size of the blockchain and the storage burden of lightweight IoT devices.     

分布式小卫星SAR轨道设计及其模糊函数分析

基于卫星轨道根数推导了分布式SAR卫星的轨道要素计算公式。建立了分布式SAR卫星的成像空间几何模型,分析了分布式小卫星SAR的模糊函数。针对具体的编队卫星进行了轨道参数设计,给出了轨道设计的结果。在此基础上仿真了不同编队构形、不同卫星数目情况下系统的空间模糊函数,研究了小卫星编队构形、数目和模糊函数的关系,为后续的成像算法研究奠定了一定的理论基础。     

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。     

A systematic literature review of blockchain cyber security

Since the publication of Satoshi Nakamoto's white paper on Bitcoin in 2008, blockchain has (slowly) become one of the most frequently discussed methods for securing data storage and transfer through decentralized, trustless, peer-to-peer systems. This research identifies peer-reviewed literature that seeks to utilize blockchain for cyber security purposes and presents a systematic analysis of the most frequently adopted blockchain security applications. Our findings show that the Internet of Things (IoT) lends itself well to novel blockchain applications, as do networks and machine visualization, public-key cryptography, web applications, certification schemes and the secure storage of Personally Identifiable Information (PII). This timely systematic review also sheds light on future directions of research, education and practices in the blockchain and cyber security space, such as security of blockchain in IoT, security of blockchain for AI data, and sidechain security.     

基于AES&RSA混合加密策略的硬盘分区加密技术

针对当前硬盘分区加密策略加密速度慢、安全性低,以及只对数据加密无法实现对应用软件加密的问题,设计了AES(高级加密标准)和RSA(公钥加密算法)混合加密策略,将AES的安全高速与RSA的安全密钥分发体制相结合实现一种新的硬盘分区加密技术.采用驱动层加密技术提升加密速度并实现操作对用户透明,设计简易数字证书和密钥生成模块将用户与密钥一一对应,增强系统安全性.     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

基于区块链的零知识位置证明方法研究

地理位置虚拟软件泛滥、民用卫星定位信号易模拟或篡改,致使地理位置可信认证难以实现。针对已有位置证明方案采用中心化架构存在单点失效和易引起集中攻击等安全风险,该文引入去中心化范式思路,利用区块链具有的去中心化、不可篡改、可追溯等特点,并结合零知识证明协议,提出了基于区块链的零知识位置证明方法,实现了以去中心化、保护隐私、高度准确、审查抵制的地理位置认证服务,从而确保用户所提供位置的准确性。该方法不仅能消除中心化位置证明的弊端,确保位置数据的机密性,而且被证明位置数据一旦上链后不可篡改,实现了不可抵赖性。测试分析结果表明:完整的证明流程(包含证明生成验证和上链全过程)实际测试每次平均用时约5 s,其中证明生成和验证的总耗时是50.5～55.5 ms。因此,算法具有较好的性能开销,可满足实际应用需求。     

Large constellations for fast acquisition and delivery of information: Design and analysis by stereographic projection onto the equatorial plane

Recent space projects are designed by satellite constellations with a large number of spacecraft, a global character (i.e., from equatorial to high inclination orbits), and the possibility to transfer information to different satellites of the constellation (inter satellite link) in order to deliver the information to the ground as soon as possible. To cope with a large number of parameters, a fast tool for constellation design, performance evaluation and networking strategies is needed. The aim of this paper is to obtain the performance of any constellation in less than 1 s, even when the number of satellites in the constellation and the duration of the analysis is large (e.g., more than 200 satellites in a period of some days). The proposed algorithm is based on analytical formulae obtained by using the stereographic projection on the equatorial plane of the satellite orbits and the projection of the target and ground station orbits. It is believed that the two-dimensional projection proposed here can offer some advantages with respect to the spatial analysis of satellite orbits and their ground tracks, such as the reduction in time required to calculate station/satellite and satellite/satellite encounter conditions, and the clear and simple representation of the motion of the satellite of the constellation and of the ground stations of interest.