無線體域網(wǎng)中的認(rèn)證與密鑰交換協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)近年來取得了飛速發(fā)展，在軍事、商業(yè)、醫(yī)療等方面發(fā)揮著巨大作用，與此同時(shí)無線傳感器網(wǎng)在醫(yī)療方面的分支——無線體域網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，無線體域網(wǎng)是指附著在人體上的一種網(wǎng)絡(luò)，由若干個(gè)微型的具有通信功能的普通傳感器和一個(gè)主傳感器節(jié)點(diǎn)組成。無線體域網(wǎng)屬于無線網(wǎng)絡(luò)范疇，而無線網(wǎng)絡(luò)的開放性、移動(dòng)性和拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性使其存在很多安全隱患，網(wǎng)絡(luò)中信息交互過程易受到非法攻擊，因此要采用相關(guān)的密碼技術(shù)來保證其通信安全。
　　安全協(xié)議是以密碼技術(shù)為基礎(chǔ)的

2、消息交換協(xié)議，其目的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供各種安全服務(wù)。通過安全協(xié)議可以進(jìn)行實(shí)體之間的認(rèn)證、在實(shí)體之間安全地分配密鑰或其它各種秘密、確認(rèn)收發(fā)消息的來源等。安全協(xié)議包括認(rèn)證與密鑰交換協(xié)議等，是網(wǎng)絡(luò)安全的重要組成部分和理論保證。對認(rèn)證與密鑰交換協(xié)議的設(shè)計(jì)分析一直都是安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，本文根據(jù)無線體域網(wǎng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了新的應(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證與密鑰交換協(xié)議，對新協(xié)議進(jìn)行了形式化和非形式化分析證明，并在軟件環(huán)境下進(jìn)行了仿真測試。研究內(nèi)容分為以下三方面：<

3、br>　　1.根據(jù)無線體域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)給出的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了分層的網(wǎng)絡(luò)模型，并針對該模型提出了三種認(rèn)證與密鑰交換協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)普通節(jié)點(diǎn)分別和控制節(jié)點(diǎn)享有一對預(yù)共享密鑰。三個(gè)協(xié)議采用了不同的認(rèn)證發(fā)起方式：協(xié)議I是由二級節(jié)點(diǎn)發(fā)起認(rèn)證，由控制節(jié)點(diǎn)選擇一級認(rèn)證節(jié)點(diǎn)并生成會話密鑰；協(xié)議 II則是在一級節(jié)點(diǎn)和二級節(jié)點(diǎn)協(xié)同的情況下由一級節(jié)點(diǎn)發(fā)起廣播認(rèn)證并生成會話密鑰；協(xié)議III是由二級節(jié)點(diǎn)發(fā)起認(rèn)證并生成會話密鑰，一級節(jié)點(diǎn)充當(dāng)中繼，不做解密而是直接轉(zhuǎn)發(fā)

4、二級節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息。協(xié)議分別實(shí)現(xiàn)了在不同場景下無線體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的選擇認(rèn)證，高效簡潔地生成了不同級別節(jié)點(diǎn)之間的會話密鑰。
　　2.對安全協(xié)議的分析證明方法有形式化和非形式化兩類，事實(shí)表明許多安全協(xié)議經(jīng)過非形式化分析后仍然存在漏洞，有的甚至在應(yīng)用了多年后才發(fā)現(xiàn)其漏洞，形式化分析方法則比較全面和有效。本文簡述了形式化和非形式化分析方法，介紹了形式化分析方法中的BAN邏輯，重點(diǎn)采用BAN邏輯對三個(gè)無線體域網(wǎng)協(xié)議分別進(jìn)行了分析，在給出BA