基于串空間模型的無線網(wǎng)絡安全協(xié)議分析與改進.pdf

1、本文分別針對3G和MANET兩種類型的無線網(wǎng)絡的相關協(xié)議進行分析，分別提出改進的安全協(xié)議并利用串空間模型理論對改進協(xié)議的安全性進行證明。
　　本文的研究內(nèi)容分為三個部分：
　　一是針對3G網(wǎng)絡中的認證和密鑰協(xié)商協(xié)議進行安全性分析，指出3G標準的UMTS-AKA協(xié)議存在的安全缺陷；進一步分析了Ka-Kyung[23]等人提出的增強型UMTS T-AKA協(xié)議，指出該協(xié)議不能實現(xiàn)安全目標，攻擊者可以偽冒合法用戶獲取網(wǎng)絡服務，并給出

2、了偽冒用戶的攻擊步驟；進而在原3DPP規(guī)范的基礎上提出了改進的UMTS AKA協(xié)議，該協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)移動臺、服務網(wǎng)絡與歸屬地兩兩之間的雙向認證，確保用戶與服務網(wǎng)絡分別獲取正確的共享密鑰，并保證密鑰的新鮮性；然后應用串空間模型理論及認證測試方法對改進協(xié)議的密鑰秘密性和雙向認證的正確性予以證明。
　　二是研究MANET網(wǎng)絡基于按需源路由協(xié)議的安全路由方案。當前安全路由研究方案都無法抵抗隱式蟲洞的形成，需要設計安全的數(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)傳輸割裂為兩個相對獨立的部分進行設計，使得安全路由的研究陷入片面追求絕對安全性的瓶頸而使設計變得越來越復雜，MANET網(wǎng)絡的通信效率降低。本文提出的MRST通信協(xié)議使用自驗證的公鑰方案，不需要復雜的證書系統(tǒng)，提高了公鑰驗證的效率；在路由階段擴展Schnoor簽名方案實現(xiàn)節(jié)點間的相互認證；在數(shù)據(jù)傳輸階段采用hash鏈驗證和應答機制，實現(xiàn)對丟包行為的檢測。最后利用串空間模

4、型理論及認證測試方法對MRST協(xié)議的安全性進行了證明。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)議計算量和延時較大，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)，輕便地實現(xiàn)了身份匿名；使用陷門