基于CCSDS AOS空间网络入侵检测技术研究

论文摘要

随着空间航天技术的不断发展,空间通信网络规模也不断随之扩大。目前的空间网络系统是由包括卫星和地面站的主干链路以及由飞机、飞艇和低轨卫星构成的附加链路所组成的在不同轨道、执行不同任务的节点所组成的混合网络,通过空间信息链路的互通互联,形成智能化、自主运行的通信网络。其中,由飞机、飞艇和低轨卫星所组成的附加链路构成的临近空间网络是按需建立的,主要用于转发卫星和地面站之间的信息,因此临近空间网络是空间通信网络系统的重要组成部分。该网络具有网络拓扑结构动态变化、多跳并且无中心自组织的特点。由于空间通信网络在各个领域的广泛应用,对于该网络的安全研究也成为关注的焦点,其中,临近空间网络独特的动态网络拓扑,使它面临着更多的安全威胁。本文先总结归纳了临近空间网络背景、结构、特性。然后,重点对临近空间网络SCPS-NP协议进行了分析研究,并结合临近空间网络特点,对SCPS-NP协议进行了安全性扩展。随后,针对临近空间网络面临的安全威胁,结合扩展后的SCPS-NP协议重点研究了一种适合临近空间网络的成簇算法,并在此基础上提出了一种改进的基于簇的入侵检测策略。通过在一跳范围内随机选举簇首节点,利用簇首节点对网络中节点的收发状态进行监控,从而防止了入侵攻击在网络中的蔓延。最后利用OPNET网络仿真软件对成簇和入侵检测策略进行了仿真与实现。仿真结果表明,该策略可以有效的降低由网络入侵引起的负载开销,改善网络吞吐量和延时性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本文结构
• 第2章 CCSDS AOS协议族
• 2.1 CCSDS协议
• 2.2 AOS协议
• 2.2.1 AOS层次结构模型
• 2.2.2 CCSDS主网模型
• 2.2.3 AOS业务类型
• 2.3 CCSDS AOS空间网络所面临的安全问题
• 2.3.1 临近空间网络特点
• 2.3.2 临近空间网络所存在的安全问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 扩展的基于安全的SCPS-NP协议
• 3.1 SCPS协议族
• 3.2 SCPS-NP网络协议
• 3.3 基于安全的SCPS-NP协议
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于SCPS-NP协议的簇首选举及维护机制
• 4.1 传统的成簇算法介绍
• 4.2 簇首的选举算法
• 4.2.1 簇首的选举策略
• 4.2.2 簇首选举流程
• 4.3 簇首的维护
• 4.3.1 簇首维护阶段
• 4.3.2 簇首重新选举阶段
• 4.4 基于SCPS-NP协议的成簇报文类型
• 4.5 本章小结
• 第5章 一种改进的基于簇的入侵检测策略
• 5.1 入侵检测技术
• 5.1.1 入侵检测技术的介绍
• 5.1.2 传统的入侵检测技术
• 5.1.3 传统技术的不足
• 5.2 临近空间网络几种攻击方式的介绍
• 5.3 基于簇首的入侵检测策略
• 5.4 基于OPNET的网络建模
• 5.4.1 OPNET网络仿真软件简介
• 5.4.2 网络模型
• 5.4.3 节点模型
• 5.4.4 进程模型
• 5.4.5 报文格式类型以及网络参数设置
• 5.5 仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢