IEEE802.11i密钥管理机制的分析与改进

作     者：孟彦 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马春光;王希忠

授予年度：2015年

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 110505[军事学-密码学] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：无线局域网 密钥分发 BAN逻辑 公钥密码 

摘      要：无线局域网是一种高速无线接入技术,具有成本低、部署方便等特点,随着移动终端应用种类和数量的不断发展,它使人们的日常生活变得更加方便快捷,对生产生活产生了更好的推动作用,成为人们生活中必不可少的一部分。同时,因为无线局域网数据传输不需要介质的特点,其安全性方面的缺陷也吸引了较大的关注,成为其能否进一步发展的重要关键点。作为无线局域网接入认证的重要一环,密钥管理机制的研究有很重要的现实意义。本文围绕无线局域网密钥管理机制,论述了无线局域网的基本概念,分析了无线局域网络受到的安全威胁;然后阐述了IEEE802.11i安全标准,简要介绍了802.1x基于端口访问控制技术,重点分析了密钥管理机制涉及到的四次握手和组密钥握手过程,介绍了密钥分发过程中使用到的帧结构EAPOL-KEY;之后简述了当今网络安全环境中经常使用到的安全加密算法,包括Hash加密、对称加密和公钥加密体制。在无线网络环境中,快速、轻量级和低时延对终端设备来说是非常重要的性能。轻量级希望移动终端在接入认证时占用尽量少的资源,低时延则要求尽可能在最短的时间内使用户连接到网络。本文在详细分析现行密钥管理机制后,鉴于四次握手过程在安全性能上的缺陷和密钥管理机制数据传输存在冗余的不足,通过总结分析现有密钥管理机制改进技术,引入公钥加密体制,提出一个改进型密钥分发协议。该协议安全性能优越,易于部署,同时具备低时延的特点。本文采用安全协议常用的BAN逻辑形式化分析方法,对所提协议进行了安全性分析。本文的最后对所提出的改进协议做了仿真测试,详细说明了OPNET仿真工具的作用和总体设计方面知识,为改进密钥分发协议设计了具体的仿真模型。通过使用仿真工具对协议进行了性能测试,分析结果显示协议减少了访问延时,增加了系统访问的吞吐量,进而提升了系统的网络性能。因此证明改进后的密钥分发协议在时间性能和安全性能上均优于现行协议。