無(wú)線體域網(wǎng)中的加密和身份認(rèn)證方案研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線體域網(wǎng)（Wireless Body Area Network, WBAN）的研究正如火如荼地展開(kāi)。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開(kāi)放性和人體生理參數(shù)的重要性，無(wú)線體域網(wǎng)面臨著較大的安全威脅。本文從體域網(wǎng)對(duì)安全的需求出發(fā)，對(duì)體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的信息加密和身份認(rèn)證方案進(jìn)行了研究，主要包括以下內(nèi)容：
　?。?）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開(kāi)放性使得體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間信息的交互很容易受到非法攻擊,因此要采用加密算法來(lái)保證生理信息的安

2、全。本文在對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密算法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的基于橢圓曲線加密算法（Elliptic Curve Cryptography, ECC）的WBAN混合加密方案。在密鑰分發(fā)中，使用采集的生理信息生成對(duì)稱密鑰，同時(shí)采用非對(duì)稱加密算法ECC加密所生成的對(duì)稱密鑰；在數(shù)據(jù)傳輸中，使用對(duì)稱密鑰加密生理信息。為了提升安全性，充分利用ECC算法的優(yōu)勢(shì)，本文在上述混合加密方案的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)：將生成的對(duì)稱密鑰先進(jìn)行拆分，然后進(jìn)行ECC加

3、密，加密后的密鑰密文進(jìn)行線性重組后再分發(fā)。改進(jìn)的混合加密方案可以抵抗部分密鑰的泄露攻擊，使安全性進(jìn)一步得到了增強(qiáng)。本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)所提方案進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：混合加密方案在增強(qiáng)安全性的同時(shí)，極大地縮減了加解密時(shí)間；改進(jìn)的混合加密方案以增加少量加解密時(shí)間為代價(jià)使得安全性提升了一個(gè)量級(jí)。
　?。?）由于體域網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)分布較少、分布范圍較小，從安全性問(wèn)題的角度來(lái)看，完整性和不可否認(rèn)性可以通過(guò)身份認(rèn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)。在原橢圓曲線簽名的基礎(chǔ)上

4、，本文提出了一種新的在線/離線橢圓曲線簽名方案：在未確定簽名消息之前做離線簽名運(yùn)算；在確定要加密的消息和身份私鑰之后做在線簽名計(jì)算。該方案在離線階段預(yù)先進(jìn)行部分計(jì)算，從而使得在線階段僅需消耗較少的資源。本文對(duì)所提出的簽名方案進(jìn)行了安全性分析，證明了該方案具有正確性、不可偽造、不可否認(rèn)、抵御重放攻擊、輕量級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)和原橢圓曲線簽名方案進(jìn)行了運(yùn)算量的對(duì)比，結(jié)果表明：本文所提的在線/離線橢圓曲線簽名方案由于不需要求逆運(yùn)算，具有較大的計(jì)算優(yōu)