衛星就安全嗎？國際空間站的網絡安全測試

2020-10-18 博科園

一項旨在加強未來太空任務網絡安全的小型實驗，正在國際空間站的歐洲哥倫布艙進行，部分運行在Raspberry Pi Zero計算機上。ESA軟體產品保障工程師Emmanuel Lesser說：加密實驗正在測試技術解決方案，以使基於加密的安全通信在最小空間任務中也可行。這在地球上很常見，比如使用對稱加密，通信鏈路的兩端共享相同加密密鑰。在軌道上，空間輻射效應會破壞計算機內存中的密鑰，導致『位翻轉』。

這就破壞了通信，因為地面上的鑰匙和太空裡鑰匙不再匹配。到目前為止，這一直是一個需要專門、昂貴的加固雷達設備才能解決。地球軌道上的衛星可能在物理上很遙遠，但仍有可能受到黑客攻擊。直到現在，大多數衛星信號都沒有加密，對於許多最小、最便宜的任務類型，比如小型立方體衛星，情況仍然如此。但是，隨著各種尺寸的衛星提供的服務日益成為日常生活的一部分，人們對確保衛星網絡安全的興趣日益濃厚。

圖片上方的米黃色盒子名為「神秘冰立方」(CryptIC ICE Cube)，是歐洲航天局軟體產品保障部門內部開發的一項低成本開發項目，作為國際商業實驗服務的一部分在國際空間站上飛行。冰立方為微重力下的研究和技術實驗提供了快速、簡單和廉價的途徑，冰立方只有10x10x10釐米。實驗的主要部分依賴於標準樹莓派零計算機，這種便宜的硬體或多或少和我們買的一模一樣，唯一的區別是，它必須用塑料『保角』塗層覆蓋，以滿足國際空間站的安全標準要求。

軌道實驗是通過一臺筆記本電腦進行，該筆記本電腦位於歐洲航天局荷蘭的ESTEC技術中心，通過位於布魯塞爾的空間應用服務公司操作員進行路由。ESA年輕的見習畢業生盧卡斯·阿姆博斯特(Lukas Armborst)解釋說：我們正在測試兩種相關方法來解決非雷達加固系統的加密問題。第一種方法是，如果加密密鑰損壞，可以重新交換密鑰。這需要以一種安全可靠的方式來完成，以便非常快速地恢復安全連結。這依賴於一個備用回退基密鑰，該密鑰被連接到硬體中，因此不會被破壞。

然而，這種硬體解決方案只能用於有限數量的密鑰，從而降低了靈活性。第二種是實驗性的硬體配置方法，如果加密密鑰被輻射觸發的內存位翻轉破壞，這種方法可以快速恢復。許多微處理器核心都是作為可定製的現場可編程門陣列(fpga)而不是固定的計算機晶片，隱藏在內部。這些核心是相同功能的冗餘副本。因此，如果一個內核發生故障，那麼另一個內核就會介入，而故障的內核則會重新加載其配置，從而修復自己。

作為一項更廣泛合作協議的一部分，有效載荷攜帶一個緊湊的「浮動門」劑量計，用於測量歐洲核子研究中心(CERN)聯合開發的輻射水平。作為客艙載荷，許多計算機快閃記憶體正在評估它們的軌道性能，這是ESA去年在GomX-4B立方體衛星上進行的「嵌合體」實驗的後續版本。該實驗在ESTEC的EMC實驗室進行了iss規定的電磁兼容性測試。CryptIC現在已經完成了調試，並已經返回了輻射數據，與CERN同事共享，一旦實現了操作過程的自動化，加密測試將在幾周內開始，預計將連續運行至少一年。

博科園｜研究/來自：歐洲航天局

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