ipsec在卫星ip网络中改进及的应用

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1、分类号密级注1UDC学位论文IPsec在卫星IP网络中的改进与应用罗晋指导教师虞红芳教授电子科技大学成都廖飞高工中国电科三十所成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2014年3月论文答辩日期2014年5月学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月25日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。IMPROVEMENTANDAPPLICATIONOFIPSECINSATELLITEIPNETWORKSAMasterThesisSubmittedtoUniver

2、sityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LuoJinAdvisor:ProfessorYuHongfangSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或

3、其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要卫星IP网络作为地面IP

4、网络的延伸，已经成为当前信息基础设施建设的重要组成部分。由于卫星IP网络是将TCP/IP协议栈承载于卫星信道上，因此，它继承了卫星信道差错率高、传输时延长、信道不对称以及广播等固有特性。前三个特性对终端设备之间的TCP通信会产生实质性的影响，带来TCP性能问题；而广播特性以及全球范围的覆盖能力，又带来了卫星IP网络的安全问题。IPsec是IETF提出的Internet安全框架，它为IP层提供标准、可靠、可扩充、基于加密的安全性，包括访问控制、数据源认证、抗重放攻击、数据完整性、数据机密性等服务。是目前唯一的能够在任何

5、形式的网络通信中提供安全保护，最完整、最易于扩充的一种安全解决方案。对于TCP在卫星IP网络中的性能问题，业界主要提出了两类性能增强技术：端到端的解决办法和基于中间件的解决办法。前者虽然能在一定程度上提高TCP在卫星IP网络中的性能，但不能彻底消除卫星信道对TCP性能的影响。后者使用性能增强型网关，通过将TCP分段，能够极大地提高卫星IP网络中TCP的性能。对于卫星IP网络的安全问题，业界主要提出了基于IPsec的多层安全保护方案和用传输层安全机制代替IPsec的安全方案。然而，基于性能增强型网关的TCP性能增强技术

6、与IPsec的端到端特性相冲突，传输层安全机制又存在使用局限性和性能方面的不足。这两种方案均不能有效应用于卫星IP网络中。为此，本文对当前的卫星IP网络技术、IPsec技术以及业界针对卫星IP网络提出的安全解决方案进行了详尽的研究。基于IPsec进行改进，提出了一种全新的卫星IP网络安全解决方案。首先，针对卫星IP网络长时延、高误码的特性，全新设计了一套基于公钥体制的密钥协商协议；然后，为了尽可能在不降低卫星IP网络传输效率的基础上适应TCP性能增强技术，对IPsec的封装模式和作用域进行了改进设计；最后，为了进一步

7、提高卫星IP网络的传输效率，引入了PMTU发现技术和IPComp技术，并针对改进后的IPsec封装模式进行了适应性改进。基于上述研究和设计，本文对适用于卫星IP网络的IPsec网关进行了原理样机的设计和工程实现，并对主要功能和性能进行了测试和验证。关键词：卫星IP网络，IPsec，TCP性能增强，安全解决方案IABSTRACTABSTRACTSatelliteIPnetworksasanextensionofterrestrialIPnetworks,havebecomeanimportantpartoftheinf

8、ormationinfrastructure.BecausetheydirectlyhostTCP/IPprotocolstackonasatellitechannel,sosatelliteIPnetworksinheritthehigherrorrate,longtransimissiondelay,asymmetricandbroadca