下一代無線網(wǎng)絡安全及切換機制研究.pdf

1、隨著通信、計算機與集成電路等技術的不斷進步，人們對無線通信和移動性的需求也越來越高。現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)更新?lián)Q代的同時，支持高移動性的無線接入技術也在不斷涌現(xiàn)，這些都為下一代無線網(wǎng)絡的發(fā)展奠定了很好的基礎。下一代無線網(wǎng)絡能夠融合各種網(wǎng)絡，具有接入方式多樣化、數(shù)據(jù)傳輸寬帶化、終端高速移動化和全IP統(tǒng)一化等特點，以期為用戶提供無時無刻、無處不在的高效安全網(wǎng)絡服務。異構(gòu)網(wǎng)絡融合技術是下一代無線網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵所在，是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，不僅面臨

2、現(xiàn)有各種普通網(wǎng)絡的安全問題，也面臨著異構(gòu)網(wǎng)絡互聯(lián)所產(chǎn)生額外的安全問題。比如，如何實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡間統(tǒng)一接入認證問題；如何在復雜的網(wǎng)絡環(huán)境中實現(xiàn)更為嚴格的授權(quán)控制機制；如何降低網(wǎng)絡間密鑰協(xié)商的復雜管理和密鑰負荷；如何實現(xiàn)異構(gòu)融合網(wǎng)絡間的無縫切換等。
　　 本論文深入研究和探討了異構(gòu)無線網(wǎng)絡融合的安全架構(gòu)，通過對其接入認證、授權(quán)控制、密鑰協(xié)商和自適應保障等機制的完善，提高了異構(gòu)無線網(wǎng)絡的整體性能和效率，主要工作體現(xiàn)如下：
　　

3、1.首先對無線通信網(wǎng)絡的發(fā)展與演進進行了總結(jié)；其次對下一代無線網(wǎng)絡的特點、支撐的關鍵技術、面臨的安全問題以及研究現(xiàn)狀進行了分析和歸納；最后對異構(gòu)網(wǎng)絡安全架構(gòu)的設計原則與實現(xiàn)方法進行了闡述。
　　 2.從整體上考慮異構(gòu)多接入網(wǎng)絡的安全認證問題，提出了一種基于移動IPv6協(xié)議的統(tǒng)一認證機制，能夠面向上層通用協(xié)議，屏蔽不同的鏈路層技術。經(jīng)過對多種通信優(yōu)化方法進行綜合分析與比較，采用了一種綁定信息與部署架構(gòu)相聯(lián)合的優(yōu)化方式，針對移動節(jié)點

4、當前是否進行網(wǎng)絡漫游的情況分別進行討論。為了避免移動節(jié)點在外地域通信時網(wǎng)絡拓撲信息容易泄露的問題，提出了優(yōu)化的密鑰分發(fā)機制，闡述了密鑰產(chǎn)生與交互過程。通過實驗分析，證明了此通信優(yōu)化策略機制，能夠在保證通信安全的同時，降低網(wǎng)絡切換時的認證注冊時延，從而使得異構(gòu)融合網(wǎng)絡具有真正的可運營性。
　　 3.針對復雜的異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境，在多接入網(wǎng)絡統(tǒng)一認證的基礎上，提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡的優(yōu)化授權(quán)架構(gòu)，根據(jù)基于角色訪問控制的設計思想，采用SAML和

5、XACML相融合策略，為用戶分配角色屬性來獲取網(wǎng)絡資源接入，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡的優(yōu)化授權(quán)與管理。本文綜合分析了異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境下的多種應用場景：根據(jù)用戶當前所在的位置，分為域內(nèi)和域間場景，根據(jù)用戶獲取網(wǎng)絡資源方式的不同，分為Pull場景和Push場景，并根據(jù)不同的應用場景，完成了異構(gòu)網(wǎng)絡優(yōu)化授權(quán)架構(gòu)的不同工作流程設計，從而使得異構(gòu)融合網(wǎng)絡能夠滿足移動用戶多樣化的網(wǎng)絡資源應用需求，提高了異構(gòu)網(wǎng)絡的服務質(zhì)量。核心功能模塊的實驗床實現(xiàn)，也為將來異構(gòu)網(wǎng)絡

6、優(yōu)化授權(quán)架構(gòu)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。
　　 4.針對異構(gòu)網(wǎng)絡安全存在的問題進行了闡述，給出了相應的安全需求說明。在對不同密鑰體制算法進行分析后，選擇了一種基于跡離散函數(shù)對數(shù)問題的XTR4算法，并在此基礎上，提出了一種高效的認證與密鑰協(xié)商機制，設置了三種不同作用域的密鑰，即：隨機協(xié)商密鑰、身份驗證密鑰和用戶認證密鑰，建立了一次性的匿名驗證機制，實現(xiàn)了移動用戶在家鄉(xiāng)域和外地域不同的密鑰協(xié)商。通過實驗仿真分析，證明了此密鑰協(xié)商機制能夠

7、滿足相應的網(wǎng)絡安全需求，優(yōu)于現(xiàn)有的一般密鑰協(xié)商機制。
　　 5.為了實現(xiàn)異構(gòu)融合網(wǎng)絡間的無縫切換，提出了一種基于跨層思想的自適應切換機制，能夠綜合當前網(wǎng)絡的動態(tài)變化參數(shù)和終端用戶的移動速度，實時預估測不同網(wǎng)絡間的切換閾值以保證了充足有效的切換時間。本文所提出自適應切換機制允許不同層次協(xié)議之間進行信令交互，利用鏈路層和IP層的切換初始化信息觸發(fā)TCP的優(yōu)化機制，自適應的調(diào)整移動切換過程中TCP的傳輸方式，，從而在移動IPv6機制下