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基于PUF的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议

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计算机研究与发展 2021年第10期58卷 2265-2277页

作者：侯琬钰孙钰李大伟崔剑关振宇刘建伟北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191 空天网络安全工业和信息化部重点实验室(北京航空航天大学) 北京100191

针对目前5G车联网中车辆之间(vehicle-to-vehicle,V2V)通信的认证与密钥协商方案算法复杂、时延高的问题,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议.协议通过引入轻量级PUF... 详细信息

针对目前5G车联网中车辆之间(vehicle-to-vehicle,V2V)通信的认证与密钥协商方案算法复杂、时延高的问题,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议.协议通过引入轻量级PUF避免了V2V认证中的数字签名操作,并精简通信步骤,成功减轻车辆的计算和通信开销.协议还借助PUF实现了车辆的车载单元(on board unit,OBU)和5G SIM卡的绑定,解决了身份假冒问题.同时,通过构建身份索引表,实现监管部门通过5G服务网(serving work,SN)对车辆的伪身份溯源,满足条件匿名性要求.使用形式化工具AVISPA验证了协议在Dolve-Yao模型下的安全性,并在计算开销、通信开销、安全性方面优于已有的车联网匿名通信协议,可为5G车联网的V2V通信提供基本安全保障.

关键词： 5G V2X 伪身份物理不克隆函数双向认证密钥协商隐私保护

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轻量级的两方认证密钥协商协议

计算机工程与应用 2023年

作者：宋庆马米米邓淼磊左志斌河南工业大学信息科学与工程学院

轻量级的两方认证密钥协商协议允许通信双方在公开信道上建立一个相同且安全的会话密钥。现有的认证协议难以满足轻量级的需求，同时多数轻量级协议仍存在某些安全问题。基于此，提出了一种基于身份的两方匿名轻量级逆向防火墙认证密钥... 详细信息

轻量级的两方认证密钥协商协议允许通信双方在公开信道上建立一个相同且安全的会话密钥。现有的认证协议难以满足轻量级的需求，同时多数轻量级协议仍存在某些安全问题。基于此，提出了一种基于身份的两方匿名轻量级逆向防火墙认证密钥协商协议。该协议在eCK模型下结合BAN逻辑被证明是安全的。协议提供匿名性、完美前向安全性、抗重放攻击、抗Dos攻击、抗中间人攻击。最后与其他轻量级认证协议对比发现，该协议具有更高的安全性和较短的运行时间，适用于资源受限设备。

关键词：身份认证密钥协商逆向防火墙轻量级 eCK模型 BAN逻辑

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基于国密算法的轻量级跳变密钥加密系统

海军工程大学学报 2023年第2期35卷 18-24页

作者：付伟谢振杰海军工程大学信息安全系武汉430033 78156部队重庆400039

针对传统密钥协商协议计算效率偏低、安全性不足,以及通信全程使用单一会话密钥所带来的安全隐患,提出了一种轻量级的基于任务的数字通信加密系统。该系统综合运用国密算法SM2、SM3和SM4,提供任务授权、身份认证、会话密钥协商、数据传... 详细信息

针对传统密钥协商协议计算效率偏低、安全性不足,以及通信全程使用单一会话密钥所带来的安全隐患,提出了一种轻量级的基于任务的数字通信加密系统。该系统综合运用国密算法SM2、SM3和SM4,提供任务授权、身份认证、会话密钥协商、数据传输加密和时间戳保护等安全机制,采用跳变密钥加密会话消息以降低破解风险。性能测试结果表明:该系统可有效防御诸如未授权接入、身份冒充、信道窃听、数据篡改和重放攻击等安全威胁,具有安全性强、计算效率高、资源占用少、实现自组织和完全自主可控等特点。

关键词：国密算法跳变密钥轻量级密钥协商数据加密

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云数据安全保护方法综述

计算机研究与发展 2021年第10期58卷 2079-2098页

作者：沈剑周天祺曹珍富南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044 上海市高可信计算重点实验室(华东师范大学) 上海200062

计算机网络的快速发展与大数据的普及推动了云计算技术的进一步发展.云环境是网络与信息时代下数据交互的重要平台,为个人、企业和国家的数据高效交互提供了极大的便利,但同时也为云数据安全和隐私保护提出了新的挑战.首先给出了现有云... 详细信息

计算机网络的快速发展与大数据的普及推动了云计算技术的进一步发展.云环境是网络与信息时代下数据交互的重要平台,为个人、企业和国家的数据高效交互提供了极大的便利,但同时也为云数据安全和隐私保护提出了新的挑战.首先给出了现有云计算模型,调研和分析云数据安全保护中存在的威胁.在此基础上,从云数据安全的访问控制、密钥协商、安全审计和安全共享4个方面出发,对国内外云数据安全保护方案的最新研究成果进行系统分析.其次,针对现有云数据安全保护方案存在访问控制过程中用户隐私易被泄露、密钥生成过程中开销难以控制、审计过程中动态操作效率低下、错误恢复较难实现、数据共享过程中恶意用户难以追踪等问题,进行系统研究,提出解决思路.最后,探讨云数据安全保护当前面临的挑战和未来研究方向,以期推动更加完善的云数据保护体系的建立.

关键词：云数据安全访问控制密钥协商安全数据审计安全数据共享

基于密钥协商和身份匿名技术的社交发现隐私保护方案

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工程科学与技术 2019年第6期51卷 168-174页

作者：沈楠李瑞琪贾春福袁科天津科技大学人工智能学院天津300457 南开大学网络空间安全学院天津300350 河南大学计算机与信息工程学院河南开封475004

针对移动社交网络中用户进行属性匹配时,服务器与用户可能会搜集查询用户的属性信息,恶意的攻击者可能发起中间人攻击、重放攻击和伪造身份攻击等问题,提出一种基于密钥协商和身份匿名技术的社交发现隐私保护方案。在该方案中,身份通过... 详细信息

针对移动社交网络中用户进行属性匹配时,服务器与用户可能会搜集查询用户的属性信息,恶意的攻击者可能发起中间人攻击、重放攻击和伪造身份攻击等问题,提出一种基于密钥协商和身份匿名技术的社交发现隐私保护方案。在该方案中,身份通过系统认证的查询用户与响应用户,基于查询用户随机选定的不可逆哈希函数与随机数,生成各自的属性哈希值集;服务器负责计算所有响应用户与查询用户的属性匹配值,根据值的大小向查询用户推荐好友。系统合法用户查询匹配过程中以及建立好友关系之后的保密通信使用的私钥,基于迪菲–赫尔曼密钥协商技术,经由服务器保密传输公开参数而生成,但对服务器保密。安全分析表明,该方案能够防止系统用户隐私信息泄露,进而保障了其身份的匿名性。同时,基于jPBC密码算法库在MyEclipse平台上对方案进行仿真实现,实验结果表明,该方案在减轻用户计算与通信负担方面比同类方案更加有效。

关键词：社交发现密钥协商身份匿名双线性对

区块链跨链安全接入与身份认证方案研究与实现

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信息网络安全 2022年第6期 61-72页

作者：王姝爽马兆丰刘嘉微罗守山北京邮电大学网络空间安全学院北京100876

文章提出一种区块链跨链安全接入与身份认证方案,针对跨链技术中的接入链安全接入与跨链身份认证问题,设计安全的跨链模型架构,采用数字身份ID作为区块链整个跨链网络的全局标识符,完成跨链交易的身份认定。文章提出了基于中继链的IBE... 详细信息

文章提出一种区块链跨链安全接入与身份认证方案,针对跨链技术中的接入链安全接入与跨链身份认证问题,设计安全的跨链模型架构,采用数字身份ID作为区块链整个跨链网络的全局标识符,完成跨链交易的身份认定。文章提出了基于中继链的IBE的跨链身份认证方案,通过中继链进行接入链安全接入与跨链身份认证,同时采用安全密钥协商策略,对进行跨链交易的两条链进行交易信息加密传输,确保交易信息的匿名安全性,解决了现有跨链模型中的安全性和数据孤岛问题。实验分析和评估表明该方案是安全可行的。

关键词：区块链跨链身份认证 IBE认证密钥协商

多服务器环境下基于动态ID的轻量级身份认证协议

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北京航空航天大学学报 2021年第12期47卷 2632-2640页

作者：齐小晨黎妹红杜晔北京交通大学智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室北京100044 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044

为了实现用户和服务器之间的通信安全及高效的身份认证,设计有效的身份认证协议成为研究热点。分析了已有协议的安全性,发现仍存在不能抵抗拒绝服务攻击(DOS)和离线口令猜测攻击的缺陷。因此,提出了新的基于动态ID的轻量级单向哈希函数... 详细信息

为了实现用户和服务器之间的通信安全及高效的身份认证,设计有效的身份认证协议成为研究热点。分析了已有协议的安全性,发现仍存在不能抵抗拒绝服务攻击(DOS)和离线口令猜测攻击的缺陷。因此,提出了新的基于动态ID的轻量级单向哈希函数身份认证协议,并通过非形式化安全性分析、随机预言机模型(ROM)分析和AVISPA实验仿真3种安全性分析,以及计算开销和通信开销的分析,比较证明了所提协议能够实现安全高效的身份认证。

关键词：多服务器身份认证密钥协商随机预言机模型(ROM) AVISPA

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基于海洋水声信道的密钥协商方案

计算机科学 2022年第6期49卷 356-362页

作者：梁珍珍徐明上海海事大学信息工程学院上海201306 同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对海洋环境不确定性导致水声信道容易受到各种威胁和攻击的问题,提出了一种基于海洋水声信道的密钥协商方案。该方案首先对海洋环境的不确定性进行建模,构造计算噪声、多径、多普勒参数表达式,提出了基于Rényi熵的水声信道干扰因子概... 详细信息

针对海洋环境不确定性导致水声信道容易受到各种威胁和攻击的问题,提出了一种基于海洋水声信道的密钥协商方案。该方案首先对海洋环境的不确定性进行建模,构造计算噪声、多径、多普勒参数表达式,提出了基于Rényi熵的水声信道干扰因子概念;其次,基于Twisted Edwards椭圆曲线构造Hash函数,进行身份的认证与初始密钥的提取;然后,使用分段初始密钥的典型序列作为初始化种子,生成分段Toeplitz矩阵,并对Toeplitz矩阵与初始密钥的矩阵乘法采用分块运算生成标签,进行初始密钥的安全传输;最后,初始密钥经再次Hash,实现了保密增强并生成了最终的安全密钥。通过信息理论证明了所提方案的正确性、健壮性和保密性,并得出了敌手主动攻击成功概率的上界。仿真结果表明,当初始信息量为50000 bit时,敌手主动攻击成功率的上界为4.3×10^(-23),密钥生成率为631 bit/s。与现有方案相比,所提方案在密钥生成率和误比特率方面具有明显的优势。

关键词：密钥协商保密增强水声信道主动攻击 Toeplitz矩阵

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基于时变水声信道的物理层密钥生成方案

计算机研究与发展 2019年第12期56卷 2660-2670页

作者：徐明范以萌蒋昌俊上海海事大学信息工程学院上海201306 同济大学电子与信息工程学院上海201804 嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室(同济大学) 上海201804

随着无线网络的不断发展,物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应,如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题,提出一种基于时变水声信道的物理层密... 详细信息

随着无线网络的不断发展,物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应,如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题,提出一种基于时变水声信道的物理层密钥生成方案.首次准确刻画出多径多普勒效应下的α阶Rényi熵,并得出合法节点和敌手关于声源序列的不确定性.在此基础上,提出一种具有强安全性的密钥协商协议,该协议利用Hash函数构造一元高阶多项式完成通信双方的身份认证,实现索引序列和预选密钥在公开信道下的安全传输.此外,利用双线性映射设计出一种不依赖随机种子长度与随机性并能抗主动攻击的保密增强协议.通过信息理论,证明了方案的健壮性、保密性和正确性,并得出密钥泄露率和敌手主动攻击成功率的上界.仿真实验表明,当声源信息量为50000 b时,该方案密钥泄露率的上界为3.74×10^-6,敌手主动攻击成功率的上界为5.468×10^-20,验证了方案的可行性.

关键词：水声信道物理层 Rényi熵密钥协商保密增强