基于物理不可克隆函数的民航HAPS切换认证协议

刘镇涛; 尚涛; 刘建伟

doi:10.13682/j.issn.2095-6533.2026.03.010

西安邮电大学学报 ›› 2026, Vol. 31 ›› Issue (03) : 99 -109. DOI: 10.13682/j.issn.2095-6533.2026.03.010

基于物理不可克隆函数的民航HAPS切换认证协议

刘镇涛, 尚涛, 刘建伟

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摘要

针对航空通信网切换认证的安全与效率需求，提出一种基于物理不可克隆函数的民航高空平台站(High Altitude Platform Stations, HAPS)切换认证协议。该协议将物理不可克隆函数应用于切换认证，在注册阶段通过安全信道完成挑战响应对与用户身份绑定，依托其物理随机性抵御克隆与密钥泄露风险。设计物理不可克隆函数挑战响应对动态更新策略，生成不可预测的挑战响应组合，增强对重放攻击与数据库泄露的防御能力。安全性分析表明，利用BAN(Burrows Abadi Needham)逻辑形式化分析和Scyther工具证明了所提协议具备密钥一致性和双向认证能力，可抵抗重放攻击、中间人攻击等威胁。性能分析表明，所提协议计算开销仅为0.73 ms、通信开销低至2 088 bit,相较于传统认证协议，优化了资源受限场景下的认证效率。