廉政建设网站,动画制作设计,网站建设的流程推广方案,html5网站和传统网站的优点国家太空安全是国家安全在空间领域的表现。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#xff0c;太空已经成为国家赖以生存与发展的命脉之一#xff0c;凝聚着巨大的国家利益#xff0c;太空安全的重要性日益凸显[1]。而在信息化时代#xff0c;太空安…国家太空安全是国家安全在空间领域的表现。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[1]。而在信息化时代太空安全与信息安全紧密地结合在一起。2020年9月4日,美国白宫发布了首份针对太空网络空间安全的指令——《航天政策第5号令》其为美国首个关于卫星和相关系统网络安全的综合性政策标志着美国对太空网络安全的重视程度达到新的高度。在此背景下美国自2020年起连续两年举办太空信息安全大赛“黑掉卫星Hack-A-Sat”在《Hack-A-Sat太空信息安全挑战赛深度解析》一书中有详细介绍本文介绍了Hack-A-Sat黑掉卫星挑战赛的定位卫星Jackson这道赛题的解题过程。题目介绍Lets start with an easy one, I tell you where Im looking at a satellite, you tell me where to look for it later.主办方告诉参赛者在哪里看到了一颗卫星需要参赛者告诉主办方在哪里还可以看到这个卫星。给出的资料有1压缩包stations.zip其中文件就是一个stations.txt文件是TLE文件关于TLE文件的格式说明在前文已有介绍为了便于读者阅读本节会再次给出简要介绍。2给出了一个链接地址使用netcat连接到题目给的链接后会给出进一步提示如图7-1所示其中的坐标是随机的时间也是随机的。图7-1 jackson题目的提示信息连接后会告诉参赛者当前看到这个卫星的时刻、卫星的地心惯性坐标系ECI坐标接着会依次给出3个新的时刻要求参赛者给出在哪里还可以看到这个卫星输入具体的经纬度坐标。3次都输入正确后会给出flag值。编译及测试这道挑战题的代码位于jackson目录下查看challenge、solver目录下的Dockerfile发现其中用到的是python:3.7-slim为了加快题目的编译进度在jackson目录下新建一个文件sources.list内容如下deb https://mirrors.aliyun.com/debian/deb https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye main non-free contribdeb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye main non-free contribdeb https://mirrors.aliyun.com/debian-security/deb https://mirrors.aliyun.com/debian-security/ bullseye-security maindeb-src https://mirrors.aliyun.com/debian-security/deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian-security/ bullseye-security maindeb https://mirrors.aliyun.com/debian/deb https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye-updates main non-free contribdeb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye-updates main non-free contribdeb https://mirrors.aliyun.com/debian/deb https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye-backports main non-free contribdeb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye-backports main non-free contrib将sources.list复制到jackson、challenge、solver目录下修改challenge、solver目录下的Dockerfile在所有的FROM python:3.7-slim下方添加ADD sources.list /etc/apt/sources.list打开终端进入jackson所在目录执行命令sudo make build此时如果使用make test命令进行测试会提示错误如图7-2所示。图7-2 执行make test命令时的错误信息查询run.log得到如下错误信息Traceback (most recent call last):File challenge.py, line 22, in modulets load.timescale()File /opt/venv/lib/python3.7/site-packages/skyfield/iokit.py, line 314, in timescaledata self(deltat.data)File /opt/venv/lib/python3.7/site-packages/skyfield/iokit.py, line 203, in __call__download(url, path, self.verbose)File /opt/venv/lib/python3.7/site-packages/skyfield/iokit.py, line 528, in downloadraise e2OSError: cannot get ftp://cddis.nasa.gov/products/iers/deltat.databecause urlopen error ftp error: TimeoutError(110, Connection timed out)Try opening the same URL in your browser to learn more about the problem.If you want to fall back on the timescale files that Skyfield ships with,try .timescale(builtinTrue) instead.错误原因是需要到NASA的CDDIS的ftp下载其中的文件但是无法打开该链接。CDDISCrustal Dynamics Data Information System地壳动力学数据信息系统最初是为NASA的地壳动力学项目Crustal Dynamics ProjectCDP提供中央数据库而开发的建立于1982年是一个专用数据库用于归档和分发与空间大地测量相关的数据集。CDDIS主要归档和分发如下数据全球导航卫星系统GNSS的广播星历和精密星历包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗等。激光测距包括人造卫星激光测距和月球激光测距。甚长基线干涉测量Very Long Baseline InterferometryVLBI。星基多普勒轨道确定和无线电定位组合系统Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by SatelliteDORIS。但是从2020年10月31日起因美国政府安全要求不再允许CDDIS通过传统的未加密匿名ftp提供数据所有数据仍然可用但是必须通过HTTPS或ftp-ssl进行访问所以上述代码会报错。本节为了简化直接修改challenge、solver两个python文件中的所有load.timescale()将其改为load.timescale(builtinTrue)这里使用的是Python的Skyfield库不带参数时将从上述ftp地址下载国际地球自转服务International Earth Rotation ServiceIERS这个服务的内容很多其中一项是世界时参考run.log中的错误提示这里将其参数改为内置的就表示不再从NASA的ftp上读取数据。再次使用make test命令进行测试会顺利通过输出信息如图7-3所示。图7-3 jackson挑战题测试输出相关背景知识1卫星星历TLE文件介绍TLE是两行轨道根数TLE覆盖了气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、教育卫星等应用卫星。以北斗的某颗卫星TLE数据为例如下BEIDOU 2A1 30323U 07003A 07067.68277059 .00069181 13771-5 44016-2 0 5872 30323 025.0330 358.9828 7594216 197.8808 102.7839 01.92847527 650第一行主要元素解析如下130323U30323是北美防空司令部给出的卫星编号U代表不保密我们看到的都是U否则我们就不会看到这组TLE了。207003A国际编号07表示2007年003表示这一年的第3次发射A表示这次发射编号为A的物体其他还有B、C、D等。国际编号就是2007-003A。307067.68277059表示这组轨道数据的时间点07表示2007年067表示第67天即3月8日。468277059表示这一天里的时刻大约是16时22分左右。558表示关于这个空间物体的第58组TLE。67最后一位是校验位。第二行主要元素解析如下130323北美防空司令部给出的卫星编号。2025.0330轨道倾角。3358.9828升交点赤经。47594216轨道偏心率。5197.8808近地点幅角。6102.7839平近点角表示在给出这组TLE时卫星在轨道的什么位置。701.92847527每天环绕地球的圈数。其倒数就是周期。可以看出该北斗卫星目前的周期大约是12h。865发射以来飞行的圈数。90校验位。2地心惯性坐标系ECI介绍地心惯性坐标系Earth Center Inertial CoordinatesECI原点是地球质心z轴是地球平均自转极点x轴是春分点每年春分点均会发生变动参考J2000.0y轴由右手系决定。题目解析这道题目的解法还是比较直观的使用Python提供的Skyfield、NumPy库可以分为两步1已知在某个时刻目标卫星的ECI坐标依据此信息从给出的station文件中找到目标卫星对应的TLE。2已知目标卫星的TLE那么就可以计算任意时刻的ECI坐标。关键代码如下from pwn import *import numpy as npfrom skyfield.api import loadimport astropy.units# 加载TLE文件读出所有的卫星信息保存在satellites 中satellites load.tle_file(./stations.txt)......# 下面代码中的t就是题目中给出的观察到目标卫星的那个时刻eci_coords就是题目中给出的t时刻目标# 卫星的ECI坐标通过遍历给出的TLE取出在t时刻与给定坐标最接近的卫星match satellites[np.argmin([np.linalg.norm(s.at(t).position.km-eci_coords) for s in satellites])]......# 通过Skyfield可以获取在题目给出的新时刻new_t时的卫星ECI坐标x,y,z match.at(new_t).position.km其中match存储的就是目标卫星的TLE其计算过程如下1遍历station中的所有卫星。2对其中的每颗卫星计算其在时刻t的坐标坐标系是ECI单位是km。3将上一步得到的坐标与目标卫星在t时刻的坐标相减然后调用np.linalg.norm函数计算结果的范数默认就是x、y、z轴坐标差值的平方和再开根号。假设当前从station中取出的卫星坐标是x,y,x目标卫星坐标是x0,y0,z0那么实际计算的就是如下4将station中所有卫星进行上述运算取出范数最小的卫星这个卫星就是目标卫星。5知道了目标卫星的TLE就可以通过Skyfield可以获取在题目给出的新时刻new_t时目标卫星的ECI坐标将该坐标输入终端即可。
