本書(shū)是一本關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用導(dǎo)航電文（B-CNAV）信息安全認(rèn)證技術(shù)的圖書(shū)。本書(shū)首先介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的脆弱性和面臨的安全威脅以及欺騙攻擊模型；然后介紹了基于導(dǎo)航電文認(rèn)證（NMA）和擴(kuò)頻信息（SSI）的北斗二代民用導(dǎo)航電文（CNAV）信息認(rèn)證方案，研究了北斗二代民用導(dǎo)航電文信息安全認(rèn)證和抗欺騙方法，包括基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）的北斗二代民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方法、基于時(shí)間效應(yīng)流丟失容錯(cuò)算法（TESLA）的北斗民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方法和基于信息認(rèn)證的北斗二代民用導(dǎo)航電文信息抗欺騙方法；接著介紹了北斗民用導(dǎo)航電文信息安全認(rèn)證協(xié)議，包括基于無(wú)證書(shū)簽名的北斗D1民用導(dǎo)航電文（CNAV D1）信息認(rèn)證協(xié)議和基于身份簽名的北斗D2民用導(dǎo)航電文（CNAV D2）信息認(rèn)證協(xié)議，并針對(duì)提出的方法和協(xié)議進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和邏輯分析；最后介紹了北斗二代民用導(dǎo)航電文信息安全認(rèn)證協(xié)議。本書(shū)對(duì)航空網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域的科研、技術(shù)和管理人員在民用導(dǎo)航電文的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)方面的學(xué)習(xí)具有較高的參考價(jià)值，也可作為相關(guān)專業(yè)高校師生和導(dǎo)航系統(tǒng)安全領(lǐng)域研究人員的參考書(shū)。
吳志軍，中國(guó)民航大學(xué)教授，博士研究生導(dǎo)師，首個(gè)航空安全博士點(diǎn)方向帶頭人，中國(guó)密碼學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，中國(guó)通信學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，波音公司W(wǎng)elliver Fellow；研究領(lǐng)域?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)空間安全，主要從事云計(jì)算安全和大數(shù)據(jù)安全，以及航空網(wǎng)絡(luò)空間安全等方面的研究；主持完成包括“863”計(jì)劃項(xiàng)目在內(nèi)的10余項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目和省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目；在國(guó)內(nèi)外著名出版社出版學(xué)術(shù)專著7部，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文100余篇，曾獲得中國(guó)通信學(xué)會(huì)科技二等獎(jiǎng)。岳猛，中國(guó)民航大學(xué)教授，碩士研究生導(dǎo)師，天津市“131”創(chuàng)新型人才第三層次人選，中國(guó)民航大學(xué)藍(lán)天青年學(xué)者；研究領(lǐng)域?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)空間安全，主要從事云計(jì)算安全和大數(shù)據(jù)安全，以及航空網(wǎng)絡(luò)空間安全等方面的研究；主持完成多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目和省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，在國(guó)內(nèi)外著名出版社出版學(xué)術(shù)專著3部，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文50余篇。雷縉，中國(guó)民航大學(xué)老師；研究領(lǐng)域?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)空間安全，主要從事云計(jì)算安全和大數(shù)據(jù)安全，以及航空網(wǎng)絡(luò)空間安全等方面的研究；參與完成多個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目和省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文10余篇。
第1章 緒論 1
1.1 背景 1
1.2 目的 2
1.3 相關(guān)工作 3
1.3.1 信號(hào)層面的抗欺騙技術(shù) 3
1.3.2 信息層面的抗欺騙技術(shù) 10
1.4 小結(jié) 16
本章參考文獻(xiàn) 17
第2章 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的脆弱性 23
2.1 脆弱性分析 23
2.1.1 系統(tǒng)本身脆弱性 24
2.1.2 衛(wèi)星信號(hào)傳播途徑脆弱性 26
2.1.3 干擾脆弱性 27
2.2 有意干擾 28
2.2.1 壓制式干擾 29
2.2.2 欺騙式干擾 29
2.3 小結(jié) 30
本章參考文獻(xiàn) 30
第3章 面向北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的欺騙攻擊模型 32
3.1 威脅模型 32
3.2 欺騙原理和欺騙攻擊類型 33
3.2.1 欺騙原理 34
3.2.2 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙攻擊 36
3.2.3 生成式欺騙攻擊 38
3.2.4 估計(jì)類欺騙攻擊 42
3.2.5 高級(jí)欺騙攻擊 43
3.3 小結(jié) 45
本章參考文獻(xiàn) 45
第4章 基于ECDSA的北斗二代民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方法 48
4.1 北斗二代民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方案 48
4.1.1 BD-NMA方案的整體架構(gòu) 48
4.1.2 BD-NMA方案的性能要求 50
4.2 數(shù)字簽名算法的選擇與具體實(shí)現(xiàn) 51
4.2.1 數(shù)字簽名的選擇 51
4.2.2 簽名生成和驗(yàn)證的過(guò)程 52
4.2.3 安全分析 54
4.2.4 數(shù)字簽名實(shí)現(xiàn)模型的具體實(shí)現(xiàn) 55
4.3 密鑰交換 59
4.3.1 通過(guò)數(shù)字證書(shū)進(jìn)行密鑰傳輸 59
4.3.2 通過(guò)SMS進(jìn)行密鑰傳輸 59
4.3.3 重置 62
4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 64
4.4.1 仿真環(huán)境 64
4.4.2 仿真實(shí)驗(yàn) 65
4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 69
4.5 小結(jié) 72
本章參考文獻(xiàn) 73
第5章 基于TESLA的北斗民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方法 74
5.1 TESLA流程 74
5.1.1 鏈路1的身份認(rèn)證步驟 76
5.1.2 鏈路2的身份認(rèn)證步驟 77
5.1.3 鏈路3的身份認(rèn)證步驟 77
5.2 實(shí)施方案 79
5.2.1 基于TESLA交叉認(rèn)證方案的民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證 79
5.2.2 交叉認(rèn)證方法 82
5.2.3 消息認(rèn)證碼和密鑰 83
5.3 性能測(cè)試 90
5.3.1 性能測(cè)試方案 90
5.3.2 性能測(cè)試內(nèi)容 91
5.3.3 性能測(cè)試結(jié)果 98
5.4 小結(jié) 105
本章參考文獻(xiàn) 105
第6章 基于信息認(rèn)證的北斗二代民用導(dǎo)航電文信息抗欺騙方法 107
6.1 基于加密算法的認(rèn)證方案 107
6.1.1 GMS和KMC的設(shè)計(jì)框架 108
6.1.2 接收方部分的設(shè)計(jì)框架 109
6.2 北斗二代民用導(dǎo)航電文信息抗欺騙方案設(shè)計(jì) 110
6.2.1 衛(wèi)星時(shí)間信息認(rèn)證 113
6.2.2 衛(wèi)星位置和輔助信息認(rèn)證 118
6.2.3 認(rèn)證的整體過(guò)程 119
6.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 121
6.3.1 仿真環(huán)境 122
6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 123
6.3.3 比較分析 129
6.4 小結(jié) 130
本章參考文獻(xiàn) 130
第7章 基于NMA和SSI的北斗二代民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證方案 131
7.1 抗欺騙方案設(shè)計(jì) 131
7.1.1 欺騙攻擊分析 132
7.1.2 北斗二代民用導(dǎo)航電文設(shè)計(jì) 133
7.2 北斗二代NMA和SSI總體架構(gòu) 135
7.2.1 信息認(rèn)證 137
7.2.2 密鑰更新 141
7.2.3 整體認(rèn)證過(guò)程 145
7.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 149
7.3.1 認(rèn)證過(guò)程 150
7.3.2 信號(hào)認(rèn)證和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 152
7.3.3 比較分析 155
7.4 小結(jié) 156
本章參考文獻(xiàn) 156
第8章 基于無(wú)證書(shū)簽名的北斗D1民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證協(xié)議 158
8.1 預(yù)備知識(shí) 158
8.1.1 CNAV D1的簡(jiǎn)單介紹 158
8.1.2 無(wú)證書(shū)簽名方案的一般模型 160
8.2 BD-D1Sec協(xié)議 161
8.2.1 安全假設(shè) 162
8.2.2 BD-D1Sec協(xié)議的定義 162
8.2.3 BD-D1Sec協(xié)議的描述 163
8.3 BD-D1Sec協(xié)議的安全性分析和SVO證明 169
8.3.1 BD-D1Sec協(xié)議的安全性分析 170
8.3.2 BD-D1Sec協(xié)議的SVO證明 171
8.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 173
8.4.1 仿真環(huán)境及配置 174
8.4.2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 175
8.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 179
8.5 小結(jié) 184
本章參考文獻(xiàn) 185
第9章 基于身份簽名的北斗D2民用導(dǎo)航電文信息認(rèn)證協(xié)議 186
9.1 身份簽名對(duì)北斗D2民用導(dǎo)航電文認(rèn)證的適用性分析 186
9.2 北斗D2民用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu) 188
9.3 BD-D2Sec協(xié)議 190
9.3.1 BD-D2Sec協(xié)議設(shè)計(jì) 191
9.3.2 BD-D2Sec協(xié)議的安全性分析 195
9.3.3 BD-D2Sec協(xié)議的SVO證明 197
9.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 199
9.4.1 仿真平臺(tái)搭建 199
9.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 200
9.5 小結(jié) 207
本章參考文獻(xiàn) 208
第10章 北斗二代民用導(dǎo)航電文信息安全認(rèn)證協(xié)議 210
10.1 BDSec協(xié)議設(shè)計(jì) 210
10.1.1 認(rèn)證初始化子協(xié)議 213
10.1.2 信息認(rèn)證子協(xié)議 218
10.1.3 BDSec協(xié)議整體認(rèn)證流程 220
10.2 BDSec協(xié)議分析 222
10.2.1 BDSec協(xié)議的初始信念 224
10.2.2 BDSec協(xié)議目標(biāo) 224
10.2.3 BDSec協(xié)議目標(biāo)的SVO證明 225
10.3 BDSec協(xié)議的性能分析 226
10.3.1 BDSec協(xié)議的安全性分析 227
10.3.2 BDSec協(xié)議的性能分析與比較 228
10.4 小結(jié) 230
本章參考文獻(xiàn) 231
縮略語(yǔ)對(duì)照表 232
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