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摘要：本发明公开了一种基于签密算法和分片区块链的安全可扩展ADS‑B系统，属于信息安全技术领域，包括：用于根据身份基广播签密协议Πe‑IBBSC生成签密信息σ的ADS‑B消息层，用于通过协议Πin‑shard处理飞机在飞行过程前ADS‑B系统在分片内信息处理及传递过程、通过协议Πcross‑shard处理飞机在飞行过程前ADS‑B系统在不同分片间的信息处理及传递过程、通过协议Πoperate处理飞机在飞行过程中ADS‑B系统的运行过程的地面管理层；用于实现ADS‑B消息层与地面管理层之间的数据交互的地面消息传输层。本发明实现了抗单点故障、可扩展性、高吞吐量、低时延等特性，设计的广播签名方案安全性较高、密文较短，适用于短报文的ADS‑B关键信息的认证和保密性保护；在保证安全性的前提下显著提升了ADS‑B的信息容量。

主权项：1.一种基于签密算法和分片区块链的安全可扩展ADS-B系统，其特征在于，包括：ADS-B消息层，所述ADS-B消息层用于将预设时间内的常规ADS-B消息压缩成一棵默克尔树，对默克尔树根和关键ADS-B信息mcr用身份基私钥，并根据身份基广播签密协议Πe-IBBSC生成签密信息σ，其中一般信息mcom直接广播；基于分片区块链的安全可扩展分布式ATC架构的地面管理层，所述地面管理层用于通过协议Πin-shard处理飞机在飞行过程前ADS-B系统在分片内信息处理及传递过程、通过协议Πcross-shard处理飞机在飞行过程前ADS-B系统在不同分片间的信息处理及传递过程、通过协议Πoperate处理飞机在飞行过程中ADS-B系统的运行过程；所述分布式ATC架构以分片技术将不同区域ATC节点划分为u个分区，每个分区包含n个ATC节点，所述ATC节点通过运行BFT算法以维护一条联盟链，记录飞机ID列表、验证消息和航班信息，每个分片内还引入可信的PKG节点来为飞机生成身份基私钥；地面消息传输层，所述地面消息传输层用于实现ADS-B消息层与地面管理层之间的数据交互，包括接收、解密并处理来自飞机的ADS-B消息m，向分布式ATC节点发送消息并接收来自分布式ATC节点的消息，验证后通过ADS-BOUT链路将来自分布式ATC节点的消息发送给飞机；所述身份基广播签密协议Πe-IBBSC包括身份基签密的初始化、密钥生成、签密和解签密；其中，身份基签密的初始化包括：S1：选取一个长为λ的质数q，根据λ从中选取秘密参数s；其中，为乘法群；S2：选取三个阶数为q的循环群G1,G2,GT，满足G1×G2→GT，并得到G1的生成元g1以及G2的生成元g2；S3：选取三个哈希函数，分别满足以下性质： H3:GT→{0,1}*；S4：根据初始化参数生成子算法一得到公共密钥mpk以及主密钥msk；密钥生成包括：初始化完成后，网络中所有参与节点根据子算法二生成一个用于签密方案的私钥，所述私钥包含节点的身份ID；签密过程包括：在所有参与节点都生成私钥后，确定消息发送方和消息接收者身份列表L，发送方根据子算法三对消息进行加密，并用自己私钥对消息进行签名，签密完成后将密文发送给L中的所有节点；解签密过程包括：接收方在收到发送方的密文后，利用自己的私钥，根据子算法四对消息进行解密并验证发送方签名，其中，只有消息和签名都正确时接收方才能获得消息。

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百度查询： 北京航空航天大学 一种基于签密算法和分片区块链的安全可扩展ADS-B系统