低軌衛星星座的加速部署,催生了“星地融合網絡”。但衛星作為節點向全球開放接入,大幅增加了網絡安全防護的難度。為了構建適配衛星互聯網的底層架構,清華大學、北京理工大學、盛邦安全等聯合研究團隊開發出一種內生主動的防御架構,相關成果發表于《中國科學:信息科學》。
“衛星在地球上空運轉,訪問無法設限,傳統網絡依賴設立邊界進行被動防御的安全架構不適用于星地融合網絡?!?月12日,論文第一作者、清華大學網絡科學與網絡空間研究院博士權小文告訴科技日報記者,近年來發生的多起典型安全事件由對衛星互聯網的攻擊造成,如去年底發生的一次重大網絡攻擊導致歐洲航天局超過700G數據泄露。衛星互聯網已成為網絡空間攻防對抗的現場,沿用地面網絡的安全架構是否能夠為衛星互聯網提供防護?為驗證這一問題,團隊通過理論建模與對比分析,對VPN(搭建虛擬邏輯鏈路,采用隧道技術、加解密技術和身份認證技術保障通信安全的一種技術)等技術應用于衛星互聯網的場景進行模擬,發現現有防御方案在星載資源受限、拓撲高頻重構的場景下難以發揮作用。

“星座互聯網的安全問題不是單點風險的簡單疊加,而是貫穿于星座測控、運維管控、融合通信、網絡接入和全球合規等多個層面?!睓嘈∥慕忉?,傳統衛星通信模式下,數據沿預先規劃的星地鏈路傳輸至特定信關站(衛星通信星地系統的數據中心節點),而在以星鏈為代表的衛星互聯網中,海量低軌衛星變為低延遲接入層。后者的高動態拓撲、全球化運營等特性,使得端到端身份驗證與數據完整性缺乏可證明性。
為了解決上述問題,團隊設計了內生主動防御架構(EADA)。該架構基于下一代互聯網協議IPv6段路由技術(SRv6)進行擴展,將跨域身份憑證映射為網絡層的安全段標識(S-SID),實現了密碼學與網絡架構的深度融合。在這一機制下,只有持有有效密碼憑證的流量才可構建轉發路徑等安全能力,實現“無憑證,不路由”,對于未獲授權的實體,網絡拓撲在邏輯上不可達。該架構將抽象的安全策略轉化為物理網絡中強制執行的數據隔離,將身份認證、訪問控制與路由轉發等關鍵安全能力融入系統運行的全周期中。由密碼學強制執行的逐包級網絡層微隔離,顯著提升了衛星互聯網在共享物理網絡中的邏輯安全性。
權小文介紹,研究假定攻擊者具備全球信道控制能力和國家級對抗資源,能夠攻擊邊緣衛星或信關站并發起橫向滲透,模擬典型低軌星座驗證EADA能力。結果顯示,EADA在保障跨域邏輯隔離的同時,顯著降低了中間節點劫持與路徑篡改風險,在高并發場景下信令帶寬消耗低于0.02%,僅需占用星載2.77%的邏輯資源即可實現微秒級高速處理。

