一种可靠的控制临近空间飞艇载荷指令安全传输的方法技术

本发明专利技术涉及一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法，采用基于身份的公钥加密、数字签名和完整性验证等技术手段，旨在解决目前控制临空飞艇载荷指令传输可靠性和安全性等问题。在飞艇载荷与命令者交互时，临空飞艇载荷A根据飞行任务更新指令包，并用命令者B的签名私钥进行数字签名，双方统一时间。命令者B在一定的时间T内发布命令，用基于身份的加密体制加密。A收到加密指令，用命令者的公钥解密，查看是否满足特定条件，并用对称秘钥加密回复。命令者B收到飞艇载荷的回复之后，用对称秘钥解密，针对解密后的回复，做出应答。因此本发明专利技术在安全性和可靠性上均有强力的保证。

【技术实现步骤摘要】
一种可靠的控制临近空间飞艇载荷指令安全传输的方法
本专利技术涉及交通指令安全传输控制领域，具体是一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法。
技术介绍
航空航天技术的发展大大改变了交通运输的结构，飞机为人们提供了一种快速、方便、经济、安全、舒适的运输手段,国际航班已经代替了远洋客轮,成为人们洲际往来的主要工具，密切了世界各国的交往。而飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。飞艇特殊的外形也决定了其许多种特殊的用途，艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。临近空间飞艇通过在气囊内灌充非常轻的大量氦气，使整个飞艇的密度比2万米以下的空气还小，因此维持两万米高度本身不需要额外的消耗动力。因为低轨卫星的特点是需要绕地球轨道飞行，不能长时间驻留监控某个地区，地球同步卫星则距离地面太远，监测范围广，监测分辨率不高。而临空飞艇能长期驻留或飞行距离地面20公里上空的临近空间区域，不仅能够实现长时间驻留监控所关注区域，而且获得高分辨率的监测效果，可广泛应用于大范围监测区域交通状况和自然灾害等。临空飞艇为了实现特定的功能，需要与不同载荷互相配合。如何保障对临空飞艇载荷的安全可靠控制和管理，是亟需解决的难题，例如不法分子可能篡改载荷的控制指令，进而劫持控制临空飞艇实施违法攻击等行为，将会造成巨大的经济损失和社会危害。目前，所有控制临空飞艇载荷的方案都只停留在加强对飞艇的通信和飞行控制协议的可靠性上，而缺乏如何保障传输控制指令的信息安全性，一旦控制指令被非法分子侵入、篡改或伪造，势必会带来极大的损失。因此，针对临空飞艇载荷指令传输方法的难题，本专利技术提出一种可靠的临空飞艇载荷指令安全传输的方法，保证控制飞艇载荷指令传输的安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术提出了提出一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法。采用基于身份的公钥加密、数字签名和完整性验证等技术手段，旨在解决目前控制临空飞艇载荷指令传输可靠性和安全性等问题。一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法，包括以下步骤：S1：本专利技术涉及临空飞艇载荷A和命令者B两个参与者，命令者B运行基于身份的秘钥产生算法产生公钥秘钥对(pk,sk)、数字签名秘钥对(spk,ssk)和对称加密秘钥k。S2：临空飞艇载荷A根据飞行任务更新指令包，并用命令者B的签名私钥进行数字签名，双方统一时间。S3：命令者B在一定的时间T内发布命令mi，i表示按顺序发出的第i个命令,用加密秘钥sk对mi和当时的时间t1进行加密C＝Esk(miPiPt1)，E表示加密。S4：A收到加密指令C后，用命令者的公钥pk解密得到命令mi、顺序数i和时间t1。同时满足以下四个条件时，A回复收到指令r和当时时间t2并用对称加密R＝Ek(rPt2)。(1)在时间T内收到指令；(2)对照指令包，当mi符合指令包内容；(3)当顺序数i依次排列；(4)当时间t1满足正确性时。否则回复错误指令wrong和当时时间t2并用对称秘钥加密R＝Ek(wrongPt2)，其中的指令详见表1。表1错误反馈代码表示错误类型指令不符索引错误时间戳错误未在T时间内收到指令Wrong指令IIIETENRS5：命令者B收到飞艇载荷的回复之后，用对称秘钥解密。若收到r，则在时间T内发送下一道指令；若收到wrong,则重发上一个指令。本专利技术提出一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法，采用数字签名技术保证了指令的完整性，采用基于身份的加密技术保证了安全性。附图说明附图1为本专利技术提供的实现一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法的简化流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、方案和效果更加清楚、明确，以下参考附图并举例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术具体实施步骤如下：S1：本专利技术涉及临空飞艇载荷A和命令者B两个参与者，命令者B运行IBE密码体制产生基于身份的秘钥法产生公钥秘钥对(pk,sk)；数字签名采用BLS短签名，产生秘钥对(spk,ssk)；对称加密采用AES密码体质，产生秘钥k。S2：临空飞艇载荷A根据飞行任务更新指令包，并用命令者B的签名私钥进行数字签名，双方统一时间。S3：命令者B在一定的时间T内发布命令mi，i表示按顺序发出的第i个命令,用加密秘钥sk对mi和当时的时间t1进行加密C＝Esk(miPiPt1)，E表示加密。S4：A收到加密指令C后，用命令者的公钥pk解密得到命令mi、顺序数i和时间t1。同时满足以下四个条件时，A回复收到指令r和当时时间t2并用对称加密R＝Ek(rPt2)。(1)在时间T内收到指令；(2)对照指令包，当mi符合指令包内容；(3)当顺序数i依次排列；(4)当时间t1满足正确性时。否则回复错误指令wrong和当时时间t2并用对称秘钥加密R＝Ek(wrongPt2)，其中的指令详见表1。表1错误反馈代码表示错误类型指令不符索引错误时间戳错误未在T时间内收到指令Wrong指令IIIETENRS5：命令者B收到飞艇载荷的回复之后，用对称秘钥解密。若收到r，则在时间T内发送下一道指令；若收到wrong,则重发上一个指令。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法，其特征在于，包括步骤：/nS1：本专利技术涉及临空飞艇载荷A和命令者B两个参与者，命令者B运行基于身份的秘钥产生算法产生公钥秘钥对(pk,sk)、数字签名秘钥对(spk,ssk)和对称加密秘钥k；/nS2：临空飞艇载荷A根据飞行任务更新指令包，并用命令者B的签名私钥进行数字签名，双方统一时间；/nS3：命令者B在一定的时间T内发布命令m

【技术特征摘要】
1.一种可靠的控制临空飞艇载荷指令安全传输的方法，其特征在于，包括步骤：
S1：本发明涉及临空飞艇载荷A和命令者B两个参与者，命令者B运行基于身份的秘钥产生算法产生公钥秘钥对(pk,sk)、数字签名秘钥对(spk,ssk)和对称加密秘钥k；
S2：临空飞艇载荷A根据飞行任务更新指令包，并用命令者B的签名私钥进行数字签名，双方统一时间；
S3：命令者B在一定的时间T内发布命令mi，i表示按顺序发出的第i个命令,用加密秘钥sk对mi和当时的时间t1进行加密C＝Esk(miPiPt1)，E表示加密；
S4：A收到加密指令C后，用命令者的公钥pk解密得到命令mi、顺序数i和时间t1。同时满足以下四个条件时，A回复收到指令r和当时时间t2并用对称加密R＝Ek(rPt2)，
(1)在时间T内收到指令；
(2)对照指令包，当mi符合指令包内容；
(3)当顺序数i依次排列；
(4)当时间t1满足正确性时。
否则回复错误指令wrong和当时时间t2并用对称秘钥加密R＝Ek(wrongPt2)，其中的指令详见表1，
表1错误反馈代码表示











错误类型
指令不符
索引错误
时间戳错误
未在T时间内收到指令


Wrong指令
II

【专利技术属性】
技术研发人员：罗喜伶，周泽全，郑昊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11