1.一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,包括:
S1:初始化卫星网络中的高轨卫星GEO系统参数并广播系统参数;
S2:终端设备UE向GEO发送注册信息;其中,注册信息包括:身份IDUE、用户公钥hUE、登录验证LAUE、UE的注册时间戳tRUE和随机数λ;
S3:用户将身份IDUE和密码LPUE输入到UE中进行验证,若验证失败,则用户登录终端失败;若验证成功,则UE生成接入认证请求消息,并将该消息发送给低轨卫星LEO;其中,接入认证请求信息包括:UE的登录时间戳tUE、UE的匿名身份SIDUE、UE当前时间戳t1、IDUE的加密信息A1、随机多项式βUE的加密信息A2、用户侧会话密钥公开参数bUE以及校验信息Z1;
S4:LEO对接入认证请求消息的UE当前时间戳t1进行验证,若验证失败,则接入失败;若验证成功,则验证UE的匿名身份SIDUE合法性,若验证失败,则接入失败,若验证成功,则LEO生成接入认证请求响应消息并将接入认证请求响应消息发送给UE;其中,接入认证请求响应消息包括IDUE的加密信息A3、卫星侧会话密钥公开参数bLEO以及校验信息Z2;
S5:UE验证LEO身份的合法性,若验证失败,则接入失败;若验证成功,UE计算会话密钥SK',根据会话密钥SK'计算校验信息Z2',验证校验信息Z2'与校验信息Z2是否相等,若不相等,则接入失败,若相等,完成接入认证。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,终端设备UE向GEO发送注册信息后,GEO根据私钥fGEO和UE的注册时间戳tRUE生成UE身份证明POI,GEO保存数据对{IDUE,POI}并将POI发送给UE。
3.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,用户将身份IDUE和密码LPUE输入到UE中进行验证的过程包括:UE根据身份IDUE、密码LPUE和随机数λ计算登录验证LAUE',判断LAUE'是否与登录验证LAUE相等,若相等,则验证成功,允许UE用户登录;若不相等,验证失败,则拒绝非法UE登录;计算登录验证LAUE'的公式为:LAUE'=H(IDUE||LPUE||λ)
其中,LAUE'表示UE计算的登录验证,H()表示单项哈希函数,||表示字符拼接。
4.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,UE生成接入认证请求消息的过程包括:记录UE的登录时间戳tUE;从格空间ξr中选取随机多项式βUE;根据身份证明POI、时间戳tUE、随机多项式βUE和用户身份IDUE计算UE的匿名身份SIDUE;基于格密码加密算法分别对IDUE和βUE进行数据加密得到加密信息A1和A2;记录UE当前时间戳t1;从格空间ξr中选取随机多项式sUE和eUE,根据hUE、sUE和eUE计算用户侧会话密钥公开参数bUE;根据身份证明POI、用户身份IDUE、随机多项式βUE、UE当前时间戳t1和用户侧会话密钥公开参数bUE计算校验信息Z1。
5.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,LEO对接入认证请求消息的UE当前时间戳t1进行验证的过程包括:记录UE的接入请求时间戳t2;验证是否满足t2‑t1<=Δt,若不满足,则验证失败;如满足,则验证成功;其中,Δt表示系统允许的最大时延。
6.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,验证UE的匿名身份SIDUE合法性的过程包括:LEO通过自己的私钥fLEO解密UE加密的加密信息A1和A2,根据解密信息得到IDUE'和βUE';根据IDUE'和βUE'计算校验信息SIDUE'和Z1',判断SIDUE'和Z1'是否分别与SIDUE和Z1相等,若相等,则LEO认为UE匿名身份合法,否则,认为不合法。
7.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,LEO生成接入认证请求响应消息的过程包括:使用用户公钥hUE对IDUE进行加密得到IDUE的加密信息A3;从格空间中选取两个随机多项式eLEO和sLEO,根据hUE、eLEO和sLEO计算卫星侧会话密钥公开参数bLEO;根据用户侧会话密钥公开参数bUE计算会话密钥SK;根据IDUE、SIDUE、A3以及SK计算接入认证请求响应消息验证信息Z2。
8.根据权利要求7所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,计算会话密钥SK的公式为:
sharedG=sLEO·bUEmodq
其中,sharedG表示加噪会话密钥,sLEO表示随机多项式,bUE表示用户侧会话密钥公开参数,q表示GEO广播系统参数。
9.根据权利要求1所述的一种基于SDN的抗量子卫星网络接入认证方法,其特征在于,UE验证LEO身份的合法性的过程为:UE使用自身的密钥fUE解密接入认证请求响应信息中的加密信息A3,得到IDUE';验证IDUE'与身份IDUE是否相等,若不相等,则认为不合法,若相等,则认为合法。