基于衛星智能網絡在通信、遙感、導航等應用的安全需求，分別介紹在各自應用中的發展概況和潛在安全威脅與挑戰。在構建低軌衛星物聯網安全數據保護框架的過程中，不僅需要考慮衛星網絡的復雜拓撲結構，還需要綜合考慮基于在軌邊緣計算模式的安全數據收集和處理。綜上所述，本書旨在介紹和研究面向智能衛星網絡的在軌安全數據處理機制，探索低軌衛星物聯網數據處理架構中特有的安全威脅，并提出結合安全數據收集和安全邊緣數據訓練過程的保護框架。我們期望本書能為未來低軌衛星物聯網的數據安全保護提供扎實的理論基礎和實踐依據。
1.國家重點研發計劃項目“智能衛星大腦的工作原理與應用研究”的課題的子課題負責人；
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 衛星通信技術發展現狀 1
1.1.1 衛星通信技術 1
1.1.2 低軌巨型星座 4
1.2 衛星邊緣計算發展現狀 9
1.2.1 衛星邊緣計算架構 9
1.2.2 在軌資源調度 15
1.3 衛星安全威脅 18
1.3.1 衛星網絡的安全威脅 18
1.3.2 衛星邊緣計算的安全威脅 27
參考文獻 29
第2章 相關密碼理論與安全技術 33
2.1 同態加密算法 33
2.1.1 SHE算法 34
2.1.2 SME算法 35
2.1.3 BFV方案 36
2.2 數據結構 39
2.2.1 布盧姆過濾器 39
2.2.2 布谷鳥過濾器 41
2.2.3 XOR過濾器 45
2.2.4 Merkle樹 47
2.2.5 局部敏感哈希算法 49
2.3 常用安全技術 50
2.3.1 IPE技術 50
2.3.2 PSI協議 53
2.3.3 不經意隨機訪問機技術 55
2.3.4 基于身份的簽名方案 57
參考文獻 59
第3章 衛星邊緣計算中的安全任務委托框架 64
3.1 相關工作 64
3.1.1 需求分析 65
3.1.2 衛星網絡安全機制 66
3.1.3 其他相關研究 67
3.2 系統模型、安全需求和設計目標 68
3.2.1 系統模型 68
3.2.2 安全需求 70
3.2.3 設計目標 71
3.3 安全線路中斷識別方案 72
3.3.1 雙線性映射 72
3.3.2 SQuery方案 72
3.3.3 SSIPE方案 74
3.3.4 安全線路中斷識別方案 74
3.3.5 DSQuery方案 80
3.4 安全性分析 81
3.4.1 任務委托階段的安全性分析 81
3.4.2 線路中斷識別過程的安全性分析 82
3.5 實驗評估 83
3.5.1 實驗設置 83
3.5.2 計算開銷 84
3.5.3 通信開銷 87
參考文獻 89
第4章 遠海風電場的安全在軌異常識別及查詢 93
4.1 相關工作 93
4.1.1 研究動機 93
4.1.2 衛星網絡安全技術 94
4.1.3 PSI協議 95
4.2 系統模型、安全需求和設計目標 95
4.2.1 系統模型 95
4.2.2 安全需求 97
4.2.3 設計目標 98
4.3 基于衛星邊緣計算的安全在軌異常查詢方案 98
4.3.1 系統初始化 98
4.3.2 安全異常集合求交 99
4.3.3 安全在軌異常查詢 100
4.4 安全性分析 102
4.4.1 所提出的方案滿足機密性 102
4.4.2 所提出的方案滿足可驗證性 102
4.5 實驗評估 103
4.5.1 計算開銷 103
4.5.2 通信開銷 105
參考文獻 107
第5章 星間安全在軌差異識別方案 109
5.1 相關工作 109
5.1.1 差異識別的研究動機 109
5.1.2 安全邊緣計算 110
5.1.3 安全內積功能加密 111
5.2 系統模型、安全需求和設計目標 112
5.2.1 系統模型 112
5.2.2 安全需求 114
5.2.3 設計目標 114
5.3 基于衛星邊緣計算的安全在軌差異識別方案 115
5.3.1 MSIP方案 115
5.3.2 DCTree結構 116
5.3.3 SODI方案 116
5.4 安全性分析 120
5.4.1 MSIP方案的安全性 121
5.4.2 SODI方案的安全性 123
5.5 實驗評估 124
5.5.1 計算開銷 124
5.5.2 通信開銷 127
參考文獻 129
第6章 安全在軌幾何特征查詢方案 132
6.1 系統模型、安全需求和設計目標 134
6.1.1 系統模型 134
6.1.2 安全需求 135
6.1.3 設計目標 136
6.2 基于衛星邊緣計算的安全在軌查詢方案 136
6.2.1 SCQuery方案 136
6.2.2 SCDist方案 138
6.2.3 SOQ方案 139
6.3 安全性分析 143
6.3.1 SOQ方案在S的安全性分析 143
6.3.2 SOQ方案在P的安全性分析 145
6.4 實驗評估 145
6.4.1 實驗設置 146
6.4.2 通信開銷 147
6.4.3 計算開銷 148
參考文獻 150
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