面向BDSBAS电文认证的OTAR设计与仿真

田翔; 陈颖; 邵搏; 罗瑞丹; 丁群; 刘婷

doi:10.12263/DZXB.20220573

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面向BDSBAS电文认证的OTAR设计与仿真

学术论文 | 更新时间：2025-12-11

- 面向BDSBAS电文认证的OTAR设计与仿真
- OTAR Design and Simulation for BDSBAS Message Authentication
- 电子学报 2024年52卷第3期页码：729-739
- 作者机构：
  
  1.中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
  2.中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
  3.北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
  4.中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安 710000
- 作者简介：
  
  田翔男，1998年8月出生于甘肃省武威市，毕业于兰州大学通信工程专业，现为中国科学院空天信息创新研究院在读研究生，主要研究方向为卫星导航、导航信号认证及密码学. E-mail: tianxiang20@mails.ucas.ac.cn
  陈颖女，现为中国卫星导航工程中心高级工程师，获信息与通信系统专业研究生学位，长期从事BDS总体设计、GNSS系统国际合作与标准、兼容性与互操作性、BDS系统测试验证等工作.
  邵搏男，现为中国电子科技集团第二十研究所高级工程师，主要从事星基增强系统相关技术研究和软件研制工作.
  罗瑞丹女，现为中国科学院空天信息创新研究院副研究员，研究方向为卫星导航及其增强技术、机会信号定位技术等.中国电子学会会员编号：E190025489S.
  丁群男，现为中国电子科技集团公司首席专家，第二十研究所副总工程师，北斗星基增强系统民用服务平台总设计师，中国第二代卫星导航系统重大专项专家组专家，中国卫星导航定位协会北斗增强服务与应用专业委员会主任委员，中国卫星导航年会科学委员会委员，长期从事北斗系统及航空应用技术研究.中国电子学会会员编号：E190008213M.
  刘婷
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(41904033)
- DOI：10.12263/DZXB.20220573
  中图分类号： TN967.1;V19;X949
- 收稿：2022-05-20，
  
  修回：2022-09-29，
  
  纸质出版：2024-03-25
- 稿件说明：
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田翔,陈颖,邵搏,等.面向BDSBAS电文认证的OTAR设计与仿真[J].电子学报,2024,52(03):729-739.

TIAN Xiang, CHEN Ying, SHAO Bo, et al.OTAR Design and Simulation for BDSBAS Message Authentication[J].Acta Electronica Sinica, 2024, 52(03): 729-739.
田翔,陈颖,邵搏,等.面向BDSBAS电文认证的OTAR设计与仿真[J].电子学报,2024,52(03):729-739. DOI：10.12263/DZXB.20220573

TIAN Xiang, CHEN Ying, SHAO Bo, et al.OTAR Design and Simulation for BDSBAS Message Authentication[J].Acta Electronica Sinica, 2024, 52(03): 729-739. DOI：10.12263/DZXB.20220573

摘要

星基增强系统（Satellite Based Augmentation System， SBAS）的电文格式公开，为防止SBAS服务遭受生成式欺骗攻击，国际民航组织积极推进SBAS认证服务标准的制定. 本文面向北斗星基增强系统（BeiDou Satellite-Based Augmentation System， BDSBAS）阐述了基于中国商用密码算法的椭圆曲线数字签名（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm， ECDSA）电文认证方案与时间效应流丢失容错（Time Efficient Stream Loss-tolerant Authentication ， TESLA）电文认证方案，设计了BDSBAS认证电文，依据空中密钥管理OTAR（Over The Air Rekeying）的策略制定了OTAR电文（OTAR Message Type， OMT）与播发方案. 通过蒙特卡洛OTAR仿真器开展仿真，对不同OTAR电文接收时间进行分析，本文设计的方案与国外方案对比结果有明显的提升，有效的减少了接收机完成认证使用SBAS增强服务的时间，对BDSBAS电文认证服务提供一定参考与建议.

Abstract

The message format of the satellite based augmentation system (SBAS) is open

and the system is relatively fragile. In order to prevent the SBAS service from being subjected to generative spoofing attacks

the international civil aviation organization (ICAO) actively promotes the formulation of the SBAS certification service standard. This paper expounds the elliptic curve digital signature Algorithum (ECDSA) message authentication scheme and the time efficient stream loss-tolerant authentication (TESLA) message authentication scheme based on the Chinese commercial cryptographic algorithm for the Beidou satellite based augmentation system (BDSBAS). The BDSBAS authentication message is designed

and according to the air key management OTAR(Over The Air Rekeying) strategy formulates the OTAR message type (OMT) and broadcast scheme. The Monte Carlo OTAR simulator is used to simulate and analyze the receiving time of different OTAR messages. The results of the scheme designed in this paper are significantly improved compared with foreign schemes

which effectively reduces the time for the receiver to complete the authentication with the SBAS enhanced service. The message authentication service provides certain references and suggestions.

关键词

Keywords

references

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