简介
卫星黑客攻击是指利用网络手段对卫星或卫星通信系统进行破坏、干扰或窃取的行为。卫星黑客攻击可能会对全球的军事、政治、经济和社会造成严重的影响和威胁。卫星黑客攻击的方式有多种，例如利用卫星的漏洞或设计缺陷进行入侵、篡改或控制，或者利用卫星的信号进行拦截、伪造或干扰。
下面我们将了解卫星的各个系统，以便后续的攻击。
ADCS
卫星的ADCS（姿态确定和控制系统）是一种用于控制和维持卫星在轨道上的期望方向和位置的系统。ADCS包括传感器、执行器、控制器和算法，它们共同实现对卫星的姿态测量、姿态控制、姿态估计和姿态指令等功能。
关于针对ADCS的攻击方法，大致如下：
- 传感器攻击：攻击者试图操纵或欺骗用于姿态确定的传感器。例如，他们可以向传感器照射强光或激光以导致错误读数，或者使用电磁辐射干扰传感器信号。
- 执行器攻击：攻击者可能针对负责姿态控制的执行器。攻击者可能会尝试禁用或篡改执行器，从而阻止卫星调整其姿态或导致其偏离预定路线。
- 通信攻击：如果 ADCS 依赖于来自地面控制或其他来源的外部命令或数据，攻击者就可以拦截或操纵通信通道。他们可能会注入错误命令或更改发送到 ADCS 的数据，从而导致错误的姿态调整或控制。
- 软件攻击：ADCS 系统通常利用软件来处理传感器数据、实施控制算法和管理操作。攻击者可能会利用软件漏洞或注入恶意代码来损害 ADCS 的完整性和功能。
C&DHS
卫星的C&DHS（总线以命令和数据处理系统）是一种用于管理卫星并控制航天器的所有功能的系统。
C&DHS在普通卫星的架构如下图所示：
C&DHS使用星载控制器 (OBC，On-Board Controller)，该控制器采用计算平台，即微控制器和存储器，类似于地面嵌入式设备。在该系统上执行的软件称为星载软件（OBSW，On-Board Software），它实现远程控制服务器，通常基于实时操作系统（RTOS， Real-Time Operating System），类似于地面实时应用程序。OBSW的主要任务是处理TC/TM流量、提供数据存储、调度命令、执行自主操作以及更新程序代码。
关于针对C&DHS的攻击方法大致如下：
- 命令注入：攻击者将未经授权的命令注入系统。如果他们能够访问通信通道或利用命令接收过程中的漏洞，则可以发送恶意或未经授权的命令，从而破坏或损害卫星的运行。
- 数据操纵：攻击者可以瞄准数据系统并尝试操纵或破坏正在收集、处理或传输的数据。这可能会导致分析和决策的不正确，以及丧失任务目标。
- 软件利用：如果C&DHS系统存在软件漏洞，攻击者则可以利用这些漏洞执行未授权访问、任意代码执行或破坏系统的正常运行。这可能包括缓冲区溢出攻击、代码注入或提权。
- 物理攻击：在某些情况下，攻击者可能会物理篡改 C&DHS 硬件或基础设施。这可能涉及更换组件、修改电路，或引入可以拦截并修改命令、数据流的恶意设备。
TT&C
TT&C子系统提供卫星（空间段）和地面设施（控制或用户段）之间的连接。TT&C功能的目的是确保卫星正确运行。作为卫星总线的一部分，无论任务类型如何，所有卫星都需要TT&C子系统。TT&C子系统有三个特定的功能：
- 遥测：收集、处理所有航天器子系统的健康和状态数据，并将这些数据传输到地面的控制部分。这不仅需要航天器上的遥测系统，还需要世界各地的地面站全球网络，除非卫星空间网络包括卫星间链路，可以将数据中继到指定的卫星并向下链接到适当的地面站。各个子系统发送的不同健康信息和状态信息由遥测输入接口收集，返回到C&DHS处理器，缓冲，加密，最后发送到地面站。
- 测距测速：通过测量卫星和地面站之间的信号往返时间和多普勒频移，计算出卫星和地面站的距离和径向速度，确定卫星的位置和运动状态。
- 指挥和控制：接收和处理卫星连续运行的命令，通常需要地面系统配合。虽然先进的航天器设计已经朝着“自主操作”的方向发展，许多控制功能可以在机载上实现自动化，但是在紧急情况下，依旧需要地面干预。
在处理命令时，来自命令接收器的串行命令位流由命令输入接口接收，其中相关命令被提取，然后通过串行或并行接口发送到相应的子系统，如下图所示：
EPS
卫星的EPS（电力系统）是一种用于为卫星提供电能的系统，包括以下几个部分：
- 电源：负责将太阳能或其他能源转换为电能，如太阳能电池板、热电发电机等 。
- 电池：负责在卫星进入阴影区或需要额外电能时储存和释放电能，如锂离子电池、镍氢电池等 。
- 电力调节和分配单元（PDU）：负责对卫星的输入和输出电压进行稳压、限流和切换，以及对卫星的各个分系统和有效载荷进行分配和控制 。
- 电力管理和控制单元（PMCU）：负责对卫星的电力系统进行监测、控制和保护，以及与卫星的其他系统进行通信和协调 。
PDHS
卫星的PDHS（有效载荷数据处理系统）是一种用于处理卫星的有效载荷数据的系统，包括以下几个部分：
- 有效载荷数据处理单元（PDU）：负责对卫星的有效载荷数据进行采集、压缩、编码、加密和存储，以及与卫星的其他系统进行通信和协调 。
- 有效载荷数据传输单元（PTU）：负责对卫星的有效载荷数据进行调制、多路复用、放大和发送，以及与地面站进行数据交换 。
- 有效载荷数据接收单元（PRU）：负责对地面站发送的有效载荷数据进行解调、解码、解密和校验，以及与卫星的其他系统进行通信和协调 。
由于有效载荷的高度定制化，PDHS和PLCOM的确切术语可能在其他卫星描述中有所不同。
卫星轨迹
GMAT（通用任务分析）工具是一种由NASA开发的开源软件，用于模拟和优化卫星和其他航天器的轨道和任务。GMAT工具可以支持多种轨道类型，如地球同步轨道、月球轨道、火星轨道等，以及多种任务类型，如卫星发射、轨道变更、轨道修正、轨道交会等。GMAT工具还可以进行多目标优化，如最小化燃料消耗、最大化有效载荷性能、最优化时间窗口等。
GMAT工具对对卫星攻击可以提供如下帮助：
- 可以用GMAT工具模拟和分析卫星的轨道和任务，找出卫星的弱点和漏洞，例如卫星的轨道参数、姿态角度、信号强度等，从而制定有效的攻击策略 。
- 可以用GMAT工具优化和设计卫星的攻击方案，例如选择最佳的攻击时机、攻击方式、攻击目标等，从而提高攻击的成功率和效果 。
- 可以用GMAT工具评估和预测卫星的攻击结果，例如计算卫星的轨道变化、姿态偏差、数据损失等，从而判断攻击的影响和后果 。
小结
了解卫星的各个部分，有助于我们更好地进行卫星攻击。