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机器类型通信中的组安全方案研究

机器类型通信中的组安全方案研究

作者：马宗儒兰州大学

学位级别：硕士

机器类型通信(Machine Type Communication,MTC)使所有机器具备连网和通信能力,是实现物联网(Internet of Things,Io T)的关键技术,有着广泛的应用前景和应用价值。随着机器类型通信在网络中的应用越来越广泛,安全问题逐渐成为人们关注... 详细信息

机器类型通信(Machine Type Communication,MTC)使所有机器具备连网和通信能力,是实现物联网(Internet of Things,Io T)的关键技术,有着广泛的应用前景和应用价值。随着机器类型通信在网络中的应用越来越广泛,安全问题逐渐成为人们关注的焦点。传统的一对一安全方案可以保证数据的保密性和完整性,保护用户的隐私数据,但当海量设备进行业务数据请求时会导致核心网拥塞甚至过载,影响通信效率和服务质量。此外,在大数据通信的影响下,同一设备常参与到多项任务的合作中,携带多份认证密钥,增加了设备的存储负担。围绕着海量设备接入带来的拥塞问题,本文从身份认证、密钥协商和密钥共享三个方面展开了系统研究,主要工作概括如下:首先,本文基于El Gamal加密算法和Shamir的(6),9))门限方案提出了一种MTC异步组认证方案。该方案可以一次性认证多台设备并生成会话密钥,且支持异步认证。本文通过实验证明了所提方案的有效性和安全性,相比其他认证和密钥协商协议,本方案具有更低的带宽消耗和计算时间开销,并且存储负担更小。其次,本文基于二元多项式提出了一种MTC组认证方案,该方案可以实现设备和网络的双向认证,并在认证通过后协商会话密钥。通过使用二元多项式,所提方案可以一次性认证多台MTC设备。同时,本方案支持前向安全和后向安全,并且保证认证过程中令牌的完整性和安全性。实验表明所提方案可以有效地减少认证时延。此外,本文使用形式化分析工具BAN逻辑验证了所生成会话密钥的有效性和安全性。最后,本文研究并提出了一种多任务合作中的密钥共享方案。考虑到同一设备经常参与到多项任务的合作中,需要同时携带多份独立的认证密钥,增加了设备的存储负担,本文基于中国剩余定理提出了一种多任务合作中的密钥共享方案,使得参与到多个任务合作的设备仅需携带一份密钥。同时,实验结果证明本密钥共享方案具有可行性并且可以有效地减轻设备的存储负担。

关键词：机器类型通信组认证密钥协商密钥共享

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无人机通信安全与身份认证技术研究

无人机通信安全与身份认证技术研究

作者：兰博文西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着无人机应用领域的不断拓展,其安全问题渐渐凸显。如何有效识别无人机的身份并保证无人机之间的安全通信成为当前的研究热点。无人机集群执行任务时远离基站,集群中无人机节点之间需要协同工作并交换信息,但大量无人机之间进行安全... 详细信息

随着无人机应用领域的不断拓展,其安全问题渐渐凸显。如何有效识别无人机的身份并保证无人机之间的安全通信成为当前的研究热点。无人机集群执行任务时远离基站,集群中无人机节点之间需要协同工作并交换信息,但大量无人机之间进行安全通信所需的密钥管理十分困难。并且由于任务区域内的无人机无法与基站直接通信,不能保证无人机在执行任务时没有被非法捕获并入侵,导致无人机完成任务返回基站时的安全性无法保证,因此基站需要对请求接入的无人机进行身份认证。针对以上的问题,本文提出一种无人机通信密钥协商及安全的身份认证方法,保障无人机之间通信的安全以及基站对无人机进行身份认证的可靠性。本文的主要工作包括以下内容:（1）针对无人机集群存在的通信安全问题,提出一种基于无人机自身传感器数据的密钥协商方案。协同飞行的无人机之间进行安全通信时,由于飞行轨迹和运动姿态大致相同,可将无人机传感器获得的信息作为原始数据。经过一系列的数据处理操作之后,可生成相似的初始密钥。根据初始密钥,双方进行密钥协商,得到共同的会话密钥。（2）针对无人机的身份认证问题,由于基于无人机的加速度传感器的设备指纹存在差异,基站可以据此区分不同的无人机个体。为了防止攻击者截获的无人机传感器数据,利用无人机的运动传感器的数据,对无人机的动作进行识别。这些动作是由基站设定,由于在做不同运动时传感器产生的数据特征不同,可以通过传感器数据特征来判断无人机是否做出了预期的动作,而敌手很难通过伪造或重放捕获的传感器数据来通过基站的认证。（3）针对所提出的密钥协商和无人机身份安全认证方案,利用智能移动设备进行模拟实验。在密钥协商实验中,使用智能移动设备模拟无人机,使其做出相同的动作,提取出相同的初始密钥用于密钥协商;在无人机身份认证方案中,使用一个智能移动设备模拟无人机,计算机模拟基站,测试对设备身份识别和动作识别的效率。实验结果表明该密钥协商方案能在两台智能终端之间协商得到同的会话密钥;我们所提出的基于传感器数据的设备身份认证及安全认证方案能够很好地对设备的身份及合法性做出判断。

关键词：无人机通信安全密钥协商身份认证传感器

一种外置多媒体密码机的设计与加解密软件实现

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一种外置多媒体密码机的设计与加解密软件实现

作者：崔莉电子科技大学

学位级别：硕士

H.323视讯会议是一种点对点或点对多点传送声音、图像、数据文件的同步交互式业务。H.323视讯会议系统通过IP网络传送视/音频媒体流和数据。然而,IP网络固有的安全缺陷和H.323协议栈本身的安全漏洞,使得视/音频媒体流信息在传输过程中... 详细信息

H.323视讯会议是一种点对点或点对多点传送声音、图像、数据文件的同步交互式业务。H.323视讯会议系统通过IP网络传送视/音频媒体流和数据。然而,IP网络固有的安全缺陷和H.323协议栈本身的安全漏洞,使得视/音频媒体流信息在传输过程中很容易被系统的非授权用户窃取、破坏。因此,我们不仅需要保护视讯会议的信令还需要保护媒体流数据在网络中的安全传输。目前多采用在H.323视讯会议设备中内嵌加/解密模块的方式保护媒体流传输过程的机密性,然而这种内嵌加密技术只能在特定厂商、特定视讯产品中实现,对原有产品改动大,且系统升级困难。针对现有内嵌加密技术依赖特定设备的缺点,结合视讯会议系统的安全威胁,本项目提出了一种不修改原有视讯产品软硬件设计,在视讯会议设备外透明外挂一个支持H.235标准的多媒体密码机来保证媒体流安全传输的方案。本文介绍了这种外置多媒体密码机的系统设计思想,软硬件体系结构和主要软件模块的设计。同时详细介绍密码机在具体实现过程中作者解决的媒体流数据包识别和密钥协商两个关键技术的软件实现。尽管此密码机的硬件加密原理比较简单且加/解密速度快,但各个硬件加密算法模块提供的加/解密API却不尽相同。如果密码机上层应用软件直接访问这些API对媒体流进行加/解密操作,会给密码机的软件开发带来了很多不必要的重复性开发和极大的不便。为了解决这一问题,本文设计了密码应用接口软件模块,实现了一种基于PKCS#11标准的公共安全平台,此软件模块屏蔽了底层各种密码算法模块接口之间的差异,隔离了密码机上层应用程序和底层硬件的直接关联,向上层应用程序提供统一的加/解密接口平台,增加了应用程序在不同芯片和密码算法上的可移植性。目前,根据该设计思想实现的多媒体密码机设备已经在会议电视市场上获得商用,并获得良好的反应。

关键词：外置多媒体密码机媒体流数据包识别密钥协商密码应用接口软件模块公共安全平台

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无线传感器网络中具有匿名性的用户认证协议

计算机工程 2012年第22期38卷 99-103页

作者：刘聪高峰修马传贵魏福山郑州信息科技学院信息研究系郑州450002

对He等人提出的无线传感器网络用户认证协议(Ad-Hoc Sensor Wireless Networks,2010,No.4)进行研究,指出该协议无法实现用户匿名性,不能抵抗用户仿冒攻击和网关节点旁路攻击,并利用高效的对称密码算法和单向hash函数对其进行改进。理论... 详细信息

对He等人提出的无线传感器网络用户认证协议(Ad-Hoc Sensor Wireless Networks,2010,No.4)进行研究,指出该协议无法实现用户匿名性,不能抵抗用户仿冒攻击和网关节点旁路攻击,并利用高效的对称密码算法和单向hash函数对其进行改进。理论分析结果证明,改进协议可以实现用户匿名性、不可追踪性及实体认证,抵抗离线字典攻击、用户仿冒攻击和网关节点旁路攻击,与同类协议相比,计算效率更高。

关键词：无线传感器网络用户认证密钥协商隐私保护匿名性不可追踪性

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基于SSL的数据安全传输系统的设计与实现

北京航空航天大学学报 2001年第4期27卷 469-473页

作者：杨亚平李伟琴北京航空航天大学计算机科学与工程系

安全套接层协议SSL(SecureSocketLayer)是用来保障数据安全传输的协议 ,目前已经成为工业标准 .首先简要介绍了SSL协议 ,设计并实现了基于SSL的数据安全传输系统 ,它由两部分组成 :SSL客户方安全通信代理CSP(ClientSecureProxy)和服务... 详细信息

安全套接层协议SSL(SecureSocketLayer)是用来保障数据安全传输的协议 ,目前已经成为工业标准 .首先简要介绍了SSL协议 ,设计并实现了基于SSL的数据安全传输系统 ,它由两部分组成 :SSL客户方安全通信代理CSP(ClientSecureProxy)和服务器方安全通信网关SSG(ServerSecureGateway) ,二者可以在Internet上建立一个安全通道 ,从而能够保障敏感数据的安全传输 .讨论了系统的整体结构 ,并详细分析了实现中的若干关键技术 ,主要包括握手协议的实现、密钥的协商、记录层数据的分段与填充。

关键词：网络安全安全套接层协议SSL 密钥协商数据安全传输系统设计计算机网络

Toward an RSU-unavailable Lightweight Certificateless Key Agreement Scheme for VANETs

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China Communications 2014年第9期11卷 93-103页

作者： SONG Jun HE Chunjiao ZHANG Lei TANG Shanyu ZHANG Huanguo China University of Geosciences Wuhan 430074 Hubei Province P. R. China University of Victoria Victoria BC Canada Wuhan University Wuhan 430072 Hubei Province P. R. China

Vehicle ad-hoc networks have developed rapidly these years,whose security and privacy issues are always concerned widely.In spite of a remarkable research on their security solutions,but in which there still lacks considerations on how to secure vehicleto-vehicle communications,particularly when infrastructure is unavailable.In this paper,we propose a lightweight certificateless and oneround key agreement scheme without pairing,and further prove the security of the proposed scheme in the random oracle model.The proposed scheme is expected to not only resist known attacks with less computation cost,but also as an efficient way to relieve the workload of vehicle-to-vehicle authentication,especially in no available infrastructure circumstance.A comprehensive evaluation,including security analysis,efficiency analysis and simulation evaluation,is presented to confirm the security and feasibility of the proposed scheme.

关键词：密钥协商轻量级证书 ad-hoc网络安全解决方案安全性分析随机预言模型基础设施

Novel Hyper-Combined Public Key Based Cloud Storage Key Management Scheme

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China Communications 2014年第A2期11卷 185-194页

作者： SONG Ningning CHEN Yucyun School of Mechanical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 P.R. China School of Computer and Communication Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 P. R. China

In order to ensure the security of cloud storage, on the basis of the analysis of cloud storage security requirements, this paper puts forward a kind of hidden mapping hyper-combined public key management scheme based on the hyperelliptic curve crypto system, which is applicable to the distributed cloud storage. A series of operation processes of the key management are elaborated, including key distribution, key updating and key agreement, etc. Analysis shows that the scheme can solve the problem of large-scale key management and storage issues in cloud storage effectively. The scheme feathers high efficiency and good scalability. It is able to resist collusion attack and ensure safe and reliable service provided by the cloud storage system.

关键词：存储问题密钥管理组合公钥椭圆曲线密码系统安全需求分析操作流程密钥分配密钥协商

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基于区块链技术的跨域身份认证机制研究

广东通信技术 2018年第7期38卷 23-31页

作者：张昊迪刘国荣汪来富王帅中国电信股份有限公司广东研究院中国电信股份有限公司广州研究院

传统PKI跨域认证存在证书管理困难、认证服务器交叉认证复杂等问题,生物认证等新技术由于采用生物特征作为密钥易造成用户身份隐私泄露等问题,本文基于模糊提取理论并结合区块链技术,提出了生物特征和口令的双因子身份认证机制方案,方... 详细信息

传统PKI跨域认证存在证书管理困难、认证服务器交叉认证复杂等问题,生物认证等新技术由于采用生物特征作为密钥易造成用户身份隐私泄露等问题,本文基于模糊提取理论并结合区块链技术,提出了生物特征和口令的双因子身份认证机制方案,方案利用模糊提取理论获取生物特征模板的随机密钥参与认证,实现了身份匿名且避免了生物特征泄露;同时利用区块链智能合约和共识机制,通过不同域节点的相互背书实现了跨域身份认证。研究结果表明:该方案能够实现用户身份注册、单域或跨域认证,并能保证过程中的安全性。

关键词：身份认证双因子模糊提取密钥协商区块链

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基于授权令牌的宏电路网络接入认证方案

信息工程大学学报 2014年第5期15卷 539-546页

作者：王军陈越贾洪勇兰巨龙数学工程与先进计算国家重点实验室河南郑州450001 国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

针对宏电路网络的安全威胁主要来自于外部网络及数据接入的问题,提出一种适用于宏电路网络的接入认证方案。该方案将密钥协商协议和身份批签名验证算法相结合,提出一种可用于对同类数据流的签名进行批量验证的方法;采用密钥协商协议避... 详细信息

针对宏电路网络的安全威胁主要来自于外部网络及数据接入的问题,提出一种适用于宏电路网络的接入认证方案。该方案将密钥协商协议和身份批签名验证算法相结合,提出一种可用于对同类数据流的签名进行批量验证的方法;采用密钥协商协议避免了口令攻击、假冒攻击等威胁,在密钥协商协议中采用无证书隐式认证方式解决了传统证书认证中密钥托管和认证过程中隐私信息暴露等问题;采用批量签名验证算法解决了逐个签名验证的计算开销大和验证效率低的问题。仿真实验结果表明,提出的方案在单签名者的批量签名验证中具有较显著的验证效率。

关键词：宏电路接入认证密钥协商身份签名