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数据通信 2024年第1期 14-22页

作者：蒲鹳雄缪祥华袁梅宇昆明理工大学信息工程与自动化学院和云南省计算机技术应用重点实验室云南昆明650500

物联网设备有着资源受限的特性,往往处于受限的网络环境中,在这之上又面临着安全的挑战。目前常见的受限网络协议栈为CoAP-DTLS/UDP-6LoWPAN,传输层使用UDP,其安全性由DTLS协议维持。但DTLS协议作为TLS在UDP上的扩展,基于PKI连接建立的... 详细信息

物联网设备有着资源受限的特性,往往处于受限的网络环境中,在这之上又面临着安全的挑战。目前常见的受限网络协议栈为CoAP-DTLS/UDP-6LoWPAN,传输层使用UDP,其安全性由DTLS协议维持。但DTLS协议作为TLS在UDP上的扩展,基于PKI连接建立的方式使其在直接应用到受限环境下会产生诸多性能上的问题。针对DTLS协议在受限环境下的性能问题,国内外的研究学者提出了诸多解决方式,包括但不限于改进加密算法、使用特定硬件、优化证书链、委托可信三方进行密钥协商(即将DTLS握手委托给第三方)。因此,对委托握手的DTLS协议使用Scyther进行形式化分析,得出其交付密钥材料时使用长期预共享密钥存在的安全问题,并提出重用TLS/DTLS协议中PRF函数的改进方式,对改进后的方法进行分析,证明了该方法能有效降低交付密钥材料时存在的风险。

关键词：数据报传输层安全(DTLS) 受限应用协议(CoAP) Dolev-Yao攻击者模型完美前向安全(PFS) 安全协议形式化分析

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Instantiation Space逻辑在公钥认证协议形式化分析中的应用

Instantiation Space逻辑在公钥认证协议形式化分析中的应用

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作者：晏青中山大学

学位级别：硕士

网络的普及为社会生活带来无限便利的同时，其易攻击性也会导致不可估量的后果，如何保障网络安全已是当今开放的网络亟待解决的问题。安全协议是网络安全的有效保障手段之一，而安全协议的可靠性问题受到越来越多的关注。安全协议形... 详细信息

网络的普及为社会生活带来无限便利的同时，其易攻击性也会导致不可估量的后果，如何保障网络安全已是当今开放的网络亟待解决的问题。安全协议是网络安全的有效保障手段之一，而安全协议的可靠性问题受到越来越多的关注。安全协议形式化分析方法在近30年得到了迅速发展。InstantiationSpace逻辑是苏开乐教授提出的用于安全协议形式化证明方法中的模态逻辑，它将知识推理运用到安全协议形式化分析中，并开发了相应的自动化验证工具SPV。本文将Instantiation Space逻辑应用于公钥认证协议的形式化验证中，选取了SPLICE／AS和Denning-Sacco两个典型的公钥认证协议，利用该逻辑系统公理进行了严格、准确地推导和分析，得出了Instantiation Space在公钥认证协议中对于防止伪装攻击的有效性，同时也指出了该逻辑在验证多重会话攻击上是不完备的。在进行公理推导的基础上，本文还利用工具SPV对更多的公钥认证协议进行了自动化验证，与协议推导取得了一致的验证结果。通过推导和工具的互补检验，证明了Instantiation Space逻辑及其工具SPV在公钥认证协议验证中的正确性和可靠性。

关键词：安全协议形式化分析认证协议 Instantiation Space逻辑知识理论伪装攻击多重会话

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基于TPM的IaaS和SaaS协议设计与形式化分析

基于TPM的IaaS和SaaS协议设计与形式化分析

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作者：崔巍解放军信息工程大学

学位级别：硕士

云计算是分布式计算、并行处理和网格计算的进一步发展，是信息技术领域正在发生的深刻变革。美国国家标准与技术研究院将云计算服务分为3层：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）与软件即服务（SaaS）。云计算颠覆了传统计算... 详细信息

云计算是分布式计算、并行处理和网格计算的进一步发展，是信息技术领域正在发生的深刻变革。美国国家标准与技术研究院将云计算服务分为3层：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）与软件即服务（SaaS）。云计算颠覆了传统计算的概念，带来获取和使用计算资源的效率的大幅提升，但同时也带来对用户隐私保护和数据安全的巨大挑战。围绕解决云计算的安全问题，产生了许多关键技术，可信云计算属于其中一种，其本质是将已有的可信计算技术融入云计算中，以可信赖的方式提供云计算服务。当前，可信云计算研究围绕IaaS和SaaS展开，本文依据可信云计算的安全需求，在已有研究的基础上做了进一步的完善和优化，给出了可信IaaS与SaaS服务协议的设计。协议给出了IaaS和SaaS服务过程中，云端功能模块、服务租用方和可信第三方之间的交互方式，建立起三者间的信任关系。设计的主要内容为：在IaaS层，Eucalyptus是一个被学术界关注的开源IaaS实现，然而没有文献描述完整利用其所有模块来提供可信的基础设施服务。文章将基础设施服务过程细化为5个环节，并基于可信平台模块（TPM）在各环节设计了相应的安全协议。在SaaS层，当它从底层IaaS获取计算和存储资源时，我们将软件服务过程分为2个环节，并相应给出了基于TPM的安全协议。本文的设计遵循云计算服务分层的思想，IaaS层和SaaS层各司其职，相互依托。安全协议的设计过程严格遵守TPM的操作规范，避免文献[41,42,44,46]中存在的操作问题。基础设施服务与软件服务能否达到可信云计算的安全需求被归结为所设计的安全协议能否达到认证性以及协商密钥的机密性。文章选用Scyther对安全协议进行了安全性检测，并在计算的协议组合逻辑（CPCL）模型中对协议进行了安全性证明。使用CPCL证明轨迹属性有着天然的过程简洁、易于推理的优势，但是与认证性不同，机密性不属于轨迹属性。文献[48]扩展CPCL逻辑系统，将机密性归结为满足特定条件的轨迹属性，但该文献仅讨论对称密码体制的情形。本文将结论扩展至支持分析使用公钥密码体制和对称密码体制的协议。所有的安全协议均通过Scyther的安全性检测并使用CPCL做了安全性证明，从而保证IaaS和SaaS服务过程的安全性。

关键词：云计算可信计算安全协议形式化分析计算的协议组合逻辑

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WiMAX网络中认证密钥协商协议设计与分析

WiMAX网络中认证密钥协商协议设计与分析

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作者：王开宇解放军信息工程大学

学位级别：硕士

WiMAX网络作为一种新的无线通信技术,其安全问题主要是网络的接入认证与密钥协商。而且这也是实现许多网络安全功能的基础,因此开展WiMAX网络环境下的认证密钥协商协议的研究,具有非常重要的理论和实际意义。由于WiMAX现有的安全技术还... 详细信息

WiMAX网络作为一种新的无线通信技术,其安全问题主要是网络的接入认证与密钥协商。而且这也是实现许多网络安全功能的基础,因此开展WiMAX网络环境下的认证密钥协商协议的研究,具有非常重要的理论和实际意义。由于WiMAX现有的安全技术还存在一些不足,安全功能的覆盖范围还有一些限制,尤其是针对无线用户之间跨越基站的端到端身份认证与密钥协商还没有成熟的设计方案。而端到端的业务需求日益增长,迫切需要开展对WiMAX网络端到端安全技术的研究。如此,才能使安全功能的覆盖范围适应现实的安全需求。这些都是值得我们努力的研究方向,因此,我们以Rubin逻辑作为基本的形式化分析工具,通过对现有安全机制的分析,设计了一个基于身份的WiMAX接入认证与密钥协商协议,提出了一个基于HMQV协议的WiMAX网络端到端认证密钥协商协议,这是符合WiMAX网络安全技术发展趋势的。论文具体研究内容如下:首先,考虑WiMAX空中接口阶段的RSA认证密钥交换协议和EAP认证密钥交换协议。利用Rubin逻辑对这两个协议进行了分析,分析结果表明,上述协议的安全缺陷能够通过Rubin逻辑分析方法发现。这说明选择Rubin逻辑作为安全协议形式化分析工具是有效的。其次,通过深入分析WiMAX空中接口阶段认证密钥交换协议,针对那些已经被发现的安全缺陷,使用椭圆曲线双线性对设计了一个基于ECDLP和ECDH困难性假设的WiMAX接入认证与密钥协商协议。该协议认证部分是基于身份的认证方案,会话密钥协商部分的运算主要用点乘实现,既提高了协议的安全性又避免了过大的计算开销。与WiMAX空中接口阶段认证密钥交换协议相比,该协议具有更强的安全性和更简单的结构。随后使用Rubin逻辑证明了协议的安全性。最后,从WiMAX网络端到端安全需求出发,采用目前普遍认同的HMQV协议作为基础,根据WiMAX网络中各个协议参与方的特点,综合使用了对称密钥和非对称密钥的认证技术,设计了WiMAX网络中的端到端认证密钥协商协议。与以往端到端安全协议相比较,该协议没有假设基站之间的骨干网安全,在安全性方面有了提高。随后使用Rubin逻辑证明了这个端到端安全协议的安全性。

关键词：身份认证密钥协商 WiMAX 安全协议形式化分析

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一种具有前向安全的TLS协议0-RTT握手方案

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化工自动化及仪表 2023年第6期50卷 813-819,832页

作者：蒲鹳雄缪祥华袁梅宇昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室

针对传输层安全(TLS)协议1.3版本在握手消息的第1个flight中传输应用数据的0-RTT握手方案,传输的早期数据由于不存在身份认证,容易遭受重放、伪造以及中间人的攻击,并且不满足前向安全的问题,提出一种具有前向安全的0-RTT优化握手方案,... 详细信息

针对传输层安全(TLS)协议1.3版本在握手消息的第1个flight中传输应用数据的0-RTT握手方案,传输的早期数据由于不存在身份认证,容易遭受重放、伪造以及中间人的攻击,并且不满足前向安全的问题,提出一种具有前向安全的0-RTT优化握手方案,使用Tamarin安全协议形式化分析工具对改进前、后的协议进行形式化验证,结果表明:改进方案的早期数据在原方案之上具有了前向保密的安全性质。

关键词：传输层安全(TLS) 完美前向安全(PFS) 0-RTT优化握手方案安全协议形式化分析 Tamarin

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