太空资产是国家资产，太空安全是国家安全。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，太空已经成为诸多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。而在信息化时代，太空安全与信息安全紧密地结合在一起。美国自2020年起，连续两年举办太空信息安全挑战赛"黑掉卫星（Hack-A-Sat）”，总共吸引了全球9000多人次参与，其中包括PPP、Dragon Sector、P4等众多顶级的职业CTF队伍。本书重点对"Hack-A-Sat 2020”比赛的题目进行了深入研究，按照天体测量、地面段、卫星平台、通信链路、卫星载荷及其他等六个方面面临的安全挑战，依次分析比赛的相关题目。

雷思磊：硕士毕业于解放军理工大学计算机科学与技术专业，高级工程师。学的是信息安全，做的是航天科技，爱的是处理器架构，笃信交叉领域最易创新，著有《步步惊“芯”——软核处理器内部设计分析》《自己动手写CPU》等书。亢新宇：毕业于山东大学电子与信息技术专业，高级工程师。从事卫星通信工作十余年，多次参与重大航天任务通信保障工作。刘 雷：硕士毕业于清华大学计算机专业，工程师。拥有十余年的安全运维经验，曾多次带队参与重大任务redteam行动、CTF大赛。喜多方涉猎，亦能抓住一点深入钻研。常驻GitHub，ID为regoo。仇 婕：硕士毕业于浙江大学，工程师。主要从事网络与信息安全研究工作，在安全运维方面积累丰富经验，曾在会议和杂志上发表多篇专业技术文章。刘玉玺：毕业于西安交通大学计算机科学与技术专业，工程师。从事通信技术行业十余年，多次参与重大航天任务通信保障工作。

第1章 太空信息安全挑战赛介绍 1
1.1 太空信息安全挑战赛的基本情况 1
1.2 太空信息安全挑战赛情况分析 2
1.2.1 挑战赛题目分析 2
1.2.2 挑战赛人员分析 5
1.2.3 挑战赛成绩分析 7
1.3 测试、分析环境搭建 11
1.3.1 虚拟化、容器、Docker 11
1.3.2 HAS2020资格赛的文件结构 16
1.3.3 basic-file示例 18
1.4 本书的结构 21
第2章 天体测量信息安全挑战 23
2.1 模拟卫星视角——beckley 23
2.1.1 题目介绍 23
2.1.2 编译及测试 24
2.1.3 相关背景知识 25
2.1.4 题目解析 34
2.2 确定卫星的姿态——attitude 36
2.2.1 题目介绍 36
2.2.2 编译及测试 37
2.2.3 相关背景知识 40
2.2.4 题目解析 49
2.3 寻找恒星1——centroids 54
2.3.1 题目介绍 54
2.3.2 编译及测试 54
2.3.3 相关背景知识 58
2.3.4 题目解析 68
2.4 干扰卫星姿态控制环路——filter 76
2.4.1 题目介绍 76
2.4.2 编译及测试 77
2.4.3 相关背景知识 81
2.4.4 题目解析 93
2.5 寻找恒星2——spacebook 98
2.5.1 题目介绍 98
2.5.2 编译及测试 100
2.5.3 题目解析 102
2.6 寻找恒星3——myspace 106
2.6.1 题目介绍 106
2.6.2 编译及测试 107
2.6.3 相关背景知识 109
2.6.4 题目解析 113
第3章 卫星平台信息安全挑战 127
3.1 奇妙的总线——bus 127
3.1.1 题目介绍 127
3.1.2 编译及测试 128
3.1.3 相关背景知识 130
3.1.4 题目解析 131
3.2 利用维护接口dump内存——patch 138
3.2.1 题目介绍 138
3.2.2 编译及测试 140
3.2.3 相关背景知识 141
3.2.4 题目解析 143
3.3 汇编代码变量未初始化漏洞——sparc1 148
3.3.1 题目介绍 148
3.3.2 编译及测试 149
3.3.3 相关背景知识 151
3.3.4 题目解析 159
第4章 地面段信息安全挑战 175
4.1 控制卫星地面站跟踪卫星——antenna 175
4.1.1 题目介绍 175
4.1.2 编译及测试 177
4.1.3 相关背景知识 178
4.1.4 题目解析 182
4.2 解读卫星遥测数据——verizon 183
4.2.1 题目介绍 183
4.2.2 编译及测试 184
4.2.3 相关背景知识 184
4.2.4 题目解析 190
4.3 发送遥控指令控制卫星——goose 194
4.3.1 题目介绍 194
4.3.2 编译及测试 195
4.3.3 题目解析 195
4.4 解析出地面站跟踪的卫星——rbs_m2 206
4.4.1 题目介绍 206
4.4.2 编译及测试 209
4.4.3 相关背景知识 210
4.4.4 题目解析 211
第5章 通信系统信息安全挑战 218
5.1 简单的卫星通信信号分析——phasor 218
5.1.1 题目介绍 218
5.1.2 编译及测试 218
5.1.3 相关背景知识 219
5.1.4 题目解析 225
5.2 56K调制解调器——modem 230
5.2.1 题目介绍 230
5.2.2 编译及测试 232
5.2.3 相关背景知识 235
5.2.4 题目解析 240
5.3 进阶的卫星通信信号分析——phasor2 246
5.3.1 题目介绍 246
5.3.2 编译及测试 246
5.3.3 相关背景知识 247
5.3.4 题目解析 253
第6章 卫星载荷信息安全挑战 257
6.1 控制卫星载荷任务调度——monroe 257
6.1.1 题目介绍 257
6.1.2 编译及测试 258
6.1.3 相关背景知识 258
6.1.4 题目解析 264
6.2 修改卫星载荷数据库——spacedb 268
6.2.1 题目介绍 268
6.2.2 编译及测试 270
6.2.3 相关背景知识 272
6.2.4 题目解析 277
6.3 AES加密通信链路侧信道攻击——leaky 285
6.3.1 题目介绍 285
6.3.2 编译及测试 286
6.3.3 相关背景知识 288
6.3.4 题目解析 293
6.4 卫星载荷平台逆向工程攻击——rfmagic 299
6.4.1 题目介绍 299
6.4.2 编译及测试 300
6.4.3 相关背景知识 303
6.4.4 题目解析 316
第7章 其他太空信息安全挑战 347
7.1 定位卫星——jackson 347
7.1.1 题目介绍 347
7.1.2 编译及测试 347
7.1.3 相关背景知识 350
7.1.4 题目解析 350
7.2 卫星任务规划制订——mission 351
7.2.1 题目介绍 351
7.2.2 编译及测试 354
7.2.3 题目解析 355
7.3 寻找阿波罗导航计算机中被修改的PI——apollo_gcm 362
7.3.1 题目介绍 362
7.3.2 编译及测试 363
7.3.3 相关背景知识 364
7.3.4 解法一 370
7.3.5 解法二 374
参考文献 383