基于串空間模型的無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議分析與改進(jìn).pdf

1、本文分別針對(duì)3G和MANET兩種類型的無線網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)協(xié)議進(jìn)行分析，分別提出改進(jìn)的安全協(xié)議并利用串空間模型理論對(duì)改進(jìn)協(xié)議的安全性進(jìn)行證明。
　　本文的研究內(nèi)容分為三個(gè)部分：
　　一是針對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)證和密鑰協(xié)商協(xié)議進(jìn)行安全性分析，指出3G標(biāo)準(zhǔn)的UMTS-AKA協(xié)議存在的安全缺陷；進(jìn)一步分析了Ka-Kyung[23]等人提出的增強(qiáng)型UMTS T-AKA協(xié)議，指出該協(xié)議不能實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)，攻擊者可以偽冒合法用戶獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并給出

2、了偽冒用戶的攻擊步驟；進(jìn)而在原3DPP規(guī)范的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的UMTS AKA協(xié)議，該協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)臺(tái)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與歸屬地兩兩之間的雙向認(rèn)證，確保用戶與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)分別獲取正確的共享密鑰，并保證密鑰的新鮮性；然后應(yīng)用串空間模型理論及認(rèn)證測試方法對(duì)改進(jìn)協(xié)議的密鑰秘密性和雙向認(rèn)證的正確性予以證明。
　　二是研究MANET網(wǎng)絡(luò)基于按需源路由協(xié)議的安全路由方案。當(dāng)前安全路由研究方案都無法抵抗隱式蟲洞的形成，需要設(shè)計(jì)安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議抵抗由蟲洞

3、及任何合謀攻擊所造成的選擇性丟包攻擊。目前的研究現(xiàn)狀是將路由發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)傳輸割裂為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得安全路由的研究陷入片面追求絕對(duì)安全性的瓶頸而使設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜，MANET網(wǎng)絡(luò)的通信效率降低。本文提出的MRST通信協(xié)議使用自驗(yàn)證的公鑰方案，不需要復(fù)雜的證書系統(tǒng)，提高了公鑰驗(yàn)證的效率；在路由階段擴(kuò)展Schnoor簽名方案實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的相互認(rèn)證；在數(shù)據(jù)傳輸階段采用hash鏈驗(yàn)證和應(yīng)答機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)丟包行為的檢測。最后利用串空間模

4、型理論及認(rèn)證測試方法對(duì)MRST協(xié)議的安全性進(jìn)行了證明。通過仿真證明，在有敵手攻擊的環(huán)境下，MRST協(xié)議與SRDP-MARS協(xié)議相比，丟包率和控制信息占比均有所下降。
　　三是研究MANET網(wǎng)絡(luò)基于洋蔥結(jié)構(gòu)的匿名路由方案。目前基于洋蔥結(jié)構(gòu)的匿名路由協(xié)議計(jì)算量和延時(shí)較大，而非洋蔥結(jié)構(gòu)的新型匿名協(xié)議普遍無法抵抗全局跟蹤者從而無法實(shí)現(xiàn)路由匿名。本文提出的ARSC匿名路由協(xié)議使用基于身份的公鑰系統(tǒng)構(gòu)造假名系統(tǒng)，輕便地實(shí)現(xiàn)了身份匿名；使用陷門