Hack-A-Sat太空信息安全挑战赛深度题解

"★揭开太空信息安全的神秘面纱： →航天工作者的信息安全入门书 →信息安全工作者的航天科普书 ★参赛队伍很好： →Hack-A-Sat是结合了航天与信息安全两个领域的比赛。 →参赛队伍均为Poland Can Into Space、PPP、FluxRepeatRocket、PFS、Solar Wine等全球很好CTF团队。 ★技术含金量超高： →本书既有信息安全知识，如传统的密码破解、逆向工程、信号截获分析等 →还结合了天体物理学、天文学的相关知识，主要围绕：地面站、星地链路、卫星这3部分进行 →更有与嵌入式操作系统、处理器、信号处理、软件无线电相关的技术 太空作为国家安全和军事斗争的制高点，是信息时代获取信息资源、提供全球互联、夺取信息优势的关键战略领域，希望这本书的出版能为进一步加强我国空天硬实力做出一点贡献。"

太空资产是国家资产，太空安全是国家安全。随着太空技术在政治、经济、军事、文化等各个领域的应用不断增加，太空已经成为诸多国家赖以生存与发展的命脉之一，凝聚着巨大的国家利益，太空安全的重要性日益凸显。而在信息化时代，太空安全与信息安全紧密地结合在一起。美国自2020年起，连续两年举办太空信息安全挑战赛"黑掉卫星（Hack-A-Sat）”，总共吸引了全球9000多人次参与，其中包括PPP、DragonSector、P4等众多很好的职业CTF队伍。本书重点对"Hack-A-Sat2020”比赛的题目进行了深入研究，按照天体测量、地面段、卫星平台、通信链路、卫星载荷及其他等六个方面面临的安全挑战，依次分析比赛的相关题目。

"雷思磊：硕士毕业于解放军理工大学计算机科学与技术专业，高级工程师。学的是信息安全，做的是航天科技，爱的是处理器架构，笃信交叉领域最易创新，著有《步步惊“芯”——软核处理器内部设计分析》《自己动手写CPU》等书。 亢新宇：毕业于山东大学电子与信息技术专业，高级工程师。从事卫星通信工作十余年，多次参与重大航天任务通信保障工作。 刘 雷：硕士毕业于清华大学计算机专业，工程师。拥有十余年的安全运维经验，曾多次带队参与重大任务redteam行动、CTF大赛。喜多方涉猎，亦能抓住一点深入钻研。常驻GitHub，ID为regoo。 仇 婕：硕士毕业于浙江大学，工程师。主要从事网络与信息安全研究工作，在安全运维方面积累丰富经验，曾在会议和杂志上发表多篇专业技术文章。 刘玉玺：毕业于西安交通大学计算机科学与技术专业，工程师。从事通信技术行业十余年，多次参与重大航天任务通信保障工作。"

第1章太空信息安全挑战赛介绍1
1.1太空信息安全挑战赛的基本情况1
1.2太空信息安全挑战赛情况分析2
1.2.1挑战赛题目分析2
1.2.2挑战赛人员分析5
1.2.3挑战赛成绩分析7
1.3测试、分析环境搭建11
1.3.1虚拟化、容器、Docker11
1.3.2HAS2020资格赛的文件结构16
1.3.3basic-file示例18
1.4本书的结构21
第2章天体测量信息安全挑战23
2.1模拟卫星视角――beckley23
2.1.1题目介绍23
2.1.2编译及测试24
2.1.3相关背景知识25
2.1.4题目解析34
2.2确定卫星的姿态――attitude36
2.2.1题目介绍36
2.2.2编译及测试37
2.2.3相关背景知识40
2.2.4题目解析49
2.3寻找恒星1――centroids54
2.3.1题目介绍54
2.3.2编译及测试54
2.3.3相关背景知识58
2.3.4题目解析68
2.4干扰卫星姿态控制环路――filter76
2.4.1题目介绍76
2.4.2编译及测试77
2.4.3相关背景知识81
2.4.4题目解析93
2.5寻找恒星2――spacebook98
2.5.1题目介绍98
2.5.2编译及测试100
2.5.3题目解析102
2.6寻找恒星3――myspace106
2.6.1题目介绍106
2.6.2编译及测试107
2.6.3相关背景知识109
2.6.4题目解析113
第3章卫星平台信息安全挑战127
3.1奇妙的总线――bus127
3.1.1题目介绍127
3.1.2编译及测试128
3.1.3相关背景知识130
3.1.4题目解析131
3.2利用维护接口dump内存――patch138
3.2.1题目介绍138
3.2.2编译及测试140
3.2.3相关背景知识141
3.2.4题目解析143
3.3汇编代码变量未初始化漏洞――sparc1148
3.3.1题目介绍148
3.3.2编译及测试149
3.3.3相关背景知识151
3.3.4题目解析159
第4章地面段信息安全挑战175
4.1控制卫星地面站跟踪卫星――antenna175
4.1.1题目介绍175
4.1.2编译及测试177
4.1.3相关背景知识178
4.1.4题目解析182
4.2解读卫星遥测数据――verizon183
4.2.1题目介绍183
4.2.2编译及测试184
4.2.3相关背景知识184
4.2.4题目解析190
4.3发送遥控指令控制卫星――goose194
4.3.1题目介绍194
4.3.2编译及测试195
4.3.3题目解析195
4.4解析出地面站跟踪的卫星――rbs_m2206
4.4.1题目介绍206
4.4.2编译及测试209
4.4.3相关背景知识210
4.4.4题目解析211
第5章通信系统信息安全挑战218
5.1简单的卫星通信信号分析――phasor218
5.1.1题目介绍218
5.1.2编译及测试218
5.1.3相关背景知识219
5.1.4题目解析225
5.256K调制解调器――modem230
5.2.1题目介绍230
5.2.2编译及测试232
5.2.3相关背景知识235
5.2.4题目解析240
5.3进阶的卫星通信信号分析――phasor2246
5.3.1题目介绍246
5.3.2编译及测试246
5.3.3相关背景知识247
5.3.4题目解析253
第6章卫星载荷信息安全挑战257
6.1控制卫星载荷任务调度――monroe257
6.1.1题目介绍257
6.1.2编译及测试258
6.1.3相关背景知识258
6.1.4题目解析264
6.2修改卫星载荷数据库――spacedb268
6.2.1题目介绍268
6.2.2编译及测试270
6.2.3相关背景知识272
6.2.4题目解析277
6.3AES加密通信链路侧信道攻击――leaky285
6.3.1题目介绍285
6.3.2编译及测试286
6.3.3相关背景知识288
6.3.4题目解析293
6.4卫星载荷平台逆向工程攻击――rfmagic299
6.4.1题目介绍299
6.4.2编译及测试300
6.4.3相关背景知识303
6.4.4题目解析316
第7章其他太空信息安全挑战347
7.1定位卫星――jackson347
7.1.1题目介绍347
7.1.2编译及测试347
7.1.3相关背景知识350
7.1.4题目解析350
7.2卫星任务规划制订――mission351
7.2.1题目介绍351
7.2.2编译及测试354
7.2.3题目解析355
7.3寻找阿波罗导航计算机中被修改的PI――apollo_gcm362
7.3.1题目介绍362
7.3.2编译及测试363
7.3.3相关背景知识364
7.3.4解法一370
7.3.5解法二374
参考文献383