Hack-A-Sat 太空信息安全挑戰賽深度題解

太空資產是國家資產，太空安全是國家安全。隨著太空技術在政治、經濟、軍事、文化等各個領域的應用不斷增加，太空已經成為諸多國家賴以生存與發展的命脈之一，凝聚著巨大的國家利益，太空安全的重要性日益凸顯。而在信息化時代，太空安全與信息安全緊密地結合在一起。美國自2020年起，連續兩年舉辦太空信息安全挑戰賽"黑掉衛星（Hack-A-Sat）”，總共吸引了全球9000多人次參與，其中包括PPP、Dragon Sector、P4等眾多頂級的職業CTF隊伍。本書重點對"Hack-A-Sat 2020”比賽的題目進行了深入研究，按照天體測量、地面段、衛星平臺、通信鏈路、衛星載荷及其他等六個方面面臨的安全挑戰，依次分析比賽的相關題目。

第1章 太空信息安全挑戰賽介紹 1
1.1 太空信息安全挑戰賽的基本情況 1
1.2 太空信息安全挑戰賽情況分析 2
1.2.1 挑戰賽題目分析 2
1.2.2 挑戰賽人員分析 5
1.2.3 挑戰賽成績分析 7
1.3 測試、分析環境搭建 11
1.3.1 虛擬化、容器、Docker 11
1.3.2 HAS2020資格賽的文件結構 16
1.3.3 basic-file示例 18
1.4 本書的結構 21
第2章 天體測量信息安全挑戰 23
2.1 模擬衛星視角——beckley 23
2.1.1 題目介紹 23
2.1.2 編譯及測試 24
2.1.3 相關背景知識 25
2.1.4 題目解析 34
2.2 確定衛星的姿態——attitude 36
2.2.1 題目介紹 36
2.2.2 編譯及測試 37
2.2.3 相關背景知識 40
2.2.4 題目解析 49
2.3 尋找恆星1——centroids 54
2.3.1 題目介紹 54
2.3.2 編譯及測試 54
2.3.3 相關背景知識 58
2.3.4 題目解析 68
2.4 乾擾衛星姿態控制環路——filter 76
2.4.1 題目介紹 76
2.4.2 編譯及測試 77
2.4.3 相關背景知識 81
2.4.4 題目解析 93
2.5 尋找恆星2——spacebook 98
2.5.1 題目介紹 98
2.5.2 編譯及測試 100
2.5.3 題目解析 102
2.6 尋找恆星3——myspace 106
2.6.1 題目介紹 106
2.6.2 編譯及測試 107
2.6.3 相關背景知識 109
2.6.4 題目解析 113
第3章 衛星平臺信息安全挑戰 127
3.1 奇妙的總線——bus 127
3.1.1 題目介紹 127
3.1.2 編譯及測試 128
3.1.3 相關背景知識 130
3.1.4 題目解析 131
3.2 利用維護接口dump內存——patch 138
3.2.1 題目介紹 138
3.2.2 編譯及測試 140
3.2.3 相關背景知識 141
3.2.4 題目解析 143
3.3 匯編代碼變量未初始化漏洞——sparc1 148
3.3.1 題目介紹 148
3.3.2 編譯及測試 149
3.3.3 相關背景知識 151
3.3.4 題目解析 159
第4章 地面段信息安全挑戰 175
4.1 控制衛星地面站跟蹤衛星——antenna 175
4.1.1 題目介紹 175
4.1.2 編譯及測試 177
4.1.3 相關背景知識 178
4.1.4 題目解析 182
4.2 解讀衛星遙測數據——verizon 183
4.2.1 題目介紹 183
4.2.2 編譯及測試 184
4.2.3 相關背景知識 184
4.2.4 題目解析 190
4.3 發送遙控指令控制衛星——goose 194
4.3.1 題目介紹 194
4.3.2 編譯及測試 195
4.3.3 題目解析 195
4.4 解析出地面站跟蹤的衛星——rbs_m2 206
4.4.1 題目介紹 206
4.4.2 編譯及測試 209
4.4.3 相關背景知識 210
4.4.4 題目解析 211
第5章 通信系統信息安全挑戰 218
5.1 簡單的衛星通信信號分析——phasor 218
5.1.1 題目介紹 218
5.1.2 編譯及測試 218
5.1.3 相關背景知識 219
5.1.4 題目解析 225
5.2 56K調制解調器——modem 230
5.2.1 題目介紹 230
5.2.2 編譯及測試 232
5.2.3 相關背景知識 235
5.2.4 題目解析 240
5.3 進階的衛星通信信號分析——phasor2 246
5.3.1 題目介紹 246
5.3.2 編譯及測試 246
5.3.3 相關背景知識 247
5.3.4 題目解析 253
第6章 衛星載荷信息安全挑戰 257
6.1 控制衛星載荷任務調度——monroe 257
6.1.1 題目介紹 257
6.1.2 編譯及測試 258
6.1.3 相關背景知識 258
6.1.4 題目解析 264
6.2 修改衛星載荷數據庫——spacedb 268
6.2.1 題目介紹 268
6.2.2 編譯及測試 270
6.2.3 相關背景知識 272
6.2.4 題目解析 277
6.3 AES加密通信鏈路側通道攻擊——leaky 285
6.3.1 題目介紹 285
6.3.2 編譯及測試 286
6.3.3 相關背景知識 288
6.3.4 題目解析 293
6.4 衛星載荷平臺逆向工程攻擊——rfmagic 299
6.4.1 題目介紹 299
6.4.2 編譯及測試 300
6.4.3 相關背景知識 303
6.4.4 題目解析 316
第7章 其他太空信息安全挑戰 347
7.1 定位衛星——jackson 347
7.1.1 題目介紹 347
7.1.2 編譯及測試 347
7.1.3 相關背景知識 350
7.1.4 題目解析 350
7.2 衛星任務規劃制訂——mission 351
7.2.1 題目介紹 351
7.2.2 編譯及測試 354
7.2.3 題目解析 355
7.3 尋找阿波羅導航電腦中被修改的PI——apollo_gcm 362
7.3.1 題目介紹 362
7.3.2 編譯及測試 363
7.3.3 相關背景知識 364
7.3.4 解法一 370
7.3.5 解法二 374
參考文獻 383