衛星通信物理層安全技術探析

郝文婷

摘要衛星通信的安全研究是當前無限通信技術領域十分重視的課題，物理層安全技術作為一種新的安全技術研究方向，具有其獨特的優勢與特征。在現有的衛星通信領域，物理層安全技術研究正處于高速發展的階段。同時，物理層安全技術運用于衛星通訊也存在一定的潛在問題。結合現有通訊平臺的關鍵技術，探究衛星通信安全技術的可行性，對衛星通信安全技術的發展前景具有重要的參考意義。

關鍵詞衛星通信；物理層；安全技術

中圖分類號：TN927 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0080-01

衛星通信作為一種重要的無線通信方式，具有全球無縫覆蓋、組網靈活以及資源共享等諸多的優勢。現階段，人們更多的關注通信的有效性和可靠性，對衛星通信的安全性缺乏必要的認識。因此，衛星通信的安全技術顯得尤為重要，避免廣播通信中信息被截獲等其他的安全隱患。

1衛星通信優勢與特征

1.1 衛星通信優勢

衛星通訊具有寬頻帶、容量大的主要特征，能夠適用于多種業務，且覆蓋面廣、穩定性強的優勢。現階段，衛星通信主要運用于軍用領域，是戰場信息傳輸的重要方式。衛星通信相比較于其他傳統的通信方式，還具有以下三個主要的優勢。

1）衛星通訊能夠實現超遠距離通信，其通信成本與距離沒有必然的關系。在理論上，全球范圍內只需要3顆地理通信衛星即可完全覆蓋，在任何兩個衛星波束覆蓋的范圍內均可建立終端站點。

2）衛星波束所覆蓋的任意范圍內，只要建立站點均可實現多向、多地點的通信。

3）衛星通信的容量相較于傳統的通信方式龐大，可同時支持多種業務傳輸。

1.2 衛星通信特征

衛星通訊具有諸多的優勢是無可置疑的，然而，鑒于安全技術層面的限制，衛星通信也存在一些問題尚待解決。這也是現階段，衛星通信的主要特征。

首先，受能量組員的限制，衛星通信系統總體上受到功率的限制，與衛星生攜帶的功率放大器有直接的關系，且信號傳輸存在非線性的特征，對于衛星上的單個波束，要適合的多址方式實現多地址的聯接；另外，衛星信號長期暴露在外部，容易受到惡意用戶的全程竊聽。可見衛星通信系統的安全性，是衛星通信研究領域需要重點解決的問題。

2物理層安全模塊研究及可行性分析

2.1 物理基本模型

衛生通信物理層安全技術以安全信息理論為研究基礎，最早提出這一觀點的是Shannon C E（香農），他提出以信息接收端所能獲得的信息為安全性能統計的指標，授權用戶是否能夠具有非授權用戶所不具備的信息優勢，作為通信是否安全的衡量標準。譬如，授權用戶能夠獲得比非授權用戶更準確的信息，非授權用戶獲得的信息是具有不確定性的。

2.2 衛星通信物理層安全可行性分析

與傳統通信技術有些相似的是，衛星通訊的安全保障童謠依賴于密鑰技術。衛星上次密鑰的技術原理體現在數據信息進入心道之前，先進行加密處理，在接收端，授權用戶接受到數據將進行解密模塊的處理。這種對稱密鑰的安全模型，在保障信息安全方面具有較強的靠操作性，但是也存在一些問題。首先，繼承了傳統密鑰本身的缺陷，加密只是相對的安全，竊聽技術也在不斷的發展，解密的可能十分的大；其次，在保密模塊對信息進行序列處理的過程中，因為存在信道誤碼性能放大的缺點，整個保密序列都有可能發生錯誤，進而導致信息加密傳輸無效；再次，加密會增加信號處理的時間，使得傳輸的效率受到了影響；最后，因保密模塊會加大衛星系統能量的消耗，這對通信衛星終端小型化的發展趨勢是相悖的。

利用傳輸技術獲得安全容量或者誤碼性能優勢，來保障信息的安全，是物理層安全傳輸技術的核心。主要包括安全容量、安全信道控制、信號功率分配策略和信號接收四個方面。從這四個方面保證衛星通信的安全性，可以發現，與傳統單一的加密安全保障相比更具有保障。物理層安全技術不僅克服了傳統加密技術存在的隱患，還為后期衛星通信的安全技術研究方向開拓了新的研究方向。

3衛星通信物理層安全技術前景展望

衛星通信物理層安全技術將系統安全容量和誤碼性能優勢獲取，作為技術研究的目的，同時將信息傳輸的可靠性和有效性兼顧，保證了授權衛星通信用戶的有效和可靠。這種安全技術降低了竊聽者截獲準確信息的可能性，在未來衛星通信領域將具有重要的意義。在不同的衛星通信平臺系統，物理層安全技術也面臨著不同的關鍵技術創新和突破。譬如單星平臺系統就需要在安全編碼調制技術和安全密鑰交互分發技術方面做出突破，前者的難題是安全容量難以獲取方面的原因導致的，后者是由于廣播信道條件下的密鑰提取問題。

在衛星通信物理層安全技術領域，基于信道特性的密鑰提取技術，要充分考慮竊聽端對信道參數的估算能力，如此，才能降低密鑰泄露的概率。隨著現代社會對衛星通信技術的需求，星座平臺和天基平臺系統將逐漸的發展起來。與單星平臺系統相比，后兩者在物理層安全技術方面的關鍵技術更加的復雜化。星座系統的架構下，衛星通信的結構設計也將跟家的靈活，所以，研究兼顧有效性與可靠性的安全傳輸技術是十分重要的。

4結論

當前，用戶在共享了衛星通信所帶來的有效可靠通信環境之后，通信的安全性逐漸成為人們關注的話題。基于傳統無線通信的優勢，地面無線通信物理層的安全技術研究為衛星通信的安全性研究，提供了新的思路。在已有研究成果的基礎上，優化衛星通信的安全技術，研發出一種適合衛星通信系統平臺的物理層安全技術，將對未來的通信技術帶來巨大的好處。現階段，物理層安全技術尚處于進一步研究和發展的階段；同時，衛星通信也正處于高速發展的階段，要形成穩定成熟的衛星通信系統平臺，還需要相關領域和專業人員的不斷努力和創新。

參考文獻

[1]吳京安.衛星安全通信技術探討[J].中國新通信，2012（6）.

[2]龍航，袁廣翔，王靜，劉元安.物理層安全技術研究現狀與展望[J]. 電信科學，2011（09）.

[3]邢孝軍.衛星通信的發展及其技術探討[J].科技促進發展（應用版），2010（10）.

[4]張昆鵬.衛星通信的發展及其關鍵技術[J].硅谷，2009（08）.

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