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多群组和设备侧密钥分发的安全认证和密钥协商

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信号处理 2017年第7期33卷 1010-1017页

作者：王磊王涛姚继明郑宝玉南京邮电大学教育部宽带无线通信与传感网技术重点实验室江苏南京210003 全球能源互联网研究院江苏南京210003

随着MTC(Machine Type Communication)移动终端数量不断增长,网络拥塞问题日益严重。本文提出了一种多群组和设备侧密钥分发的安全认证和密钥协商(Multi-based and Device Side Key Distribution Secure Authentication and Key Agreement,MGDK-AKA)协议。该协议首先将大量请求接入设备按照一定的规则分成多个群组。组首对组成员的请求信息进行聚合,组首与核心网完成整个认证和密钥协商过程,组成员仅与组首之间完成相互认证,避免了大量设备同时访问核心网络。同时将原核心网侧的密钥分发转移到设备侧完成,进一步克服网络拥塞,并保证数据的安全传输。安全性分析表明了提出的方案可以完成安全目标,并抵抗一些攻击。仿真结果验证了该协议在网络拥塞避免的可行性。

关键词：群组认证网络拥塞认证和密钥协商密钥分发 MTC

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社交网络下匿名的群组认证协议研究

社交网络下匿名的群组认证协议研究

作者：王安喜南京信息工程大学

学位级别：硕士

社交网络是互联网提供的一项重要服务,为人与人之间的日常沟通交流架起了桥梁。社交网络不仅能为用户提供实时沟通与交流的功能,还能为用户共享数据资源提供平台。然而,一方面,加入社交网络的用户的身份对于网络参与者而言是不可信的,... 详细信息

社交网络是互联网提供的一项重要服务,为人与人之间的日常沟通交流架起了桥梁。社交网络不仅能为用户提供实时沟通与交流的功能,还能为用户共享数据资源提供平台。然而,一方面,加入社交网络的用户的身份对于网络参与者而言是不可信的,因此需要对加入网络的用户身份进行认证。社交群组的管理者对于用户的加入具有一定的控制能力,但是仅凭用户与管理员之间的认证无法满足现实社交群组的安全性需求。与此同时,鉴于管理者与新加入用户之间可能存在利益关系,其对用户的认证结果可能存在可信度不足等问题。另一方面,社交网络中的用户感兴趣的是社交主题而不是用户的真实身份,面向社交网络的匿名身份信息的重要性日益凸显。然而目前支持匿名群组身份认证的协议存在安全性不足和执行效率低下等问题。同时,社交网络用户的身份和数据信息可能会遭受来自恶意用户和群组管理员的共谋攻击。针对上述两大问题,提出了相应的解决办法,主要贡献如下:1)基于秘密分享的匿名群组用户认证协议提出了一种由网络用户共同参与的,支持社交网络匿名群组用户的认证协议。在协议中引入“秘密分享”的概念,用户只负责从社交网络服务提供商处获得自己的秘密份额,并在网络进行认证的时候提供自身份额以完成身份认证流程。网络服务提供商负责生成秘密份额,以及完成认证。在认证结束以后,群组管理员根据重构秘密以及共享份额生成群组会话密钥方便后续的群组数据交流。同时,用户在整个协议运行中只负责接收和发送秘密份额,开销较大的计算均由服务提供商和群组管理员完成。从理论分析和实验对比的结果看出,该认证协议为社交网络数据相关操作提供安全保障。2)基于文本内容的匿名群组用户认证协议提出了一种基于文本内容的匿名群组认证协议,在该协议的用户注册阶段,社交网络提供商会为用户生成唯一的身份标识,在后续的群组认证中,用户根据身份标识和真实身份信息生成匿名身份,以此群组实现用户认证。该协议支持用户数量的动态变化,在提供正常服务的同时,防止恶意用户窃取网络共享数据。从数值分析和实验对比结果得出,所提出的认证协议中用户的计算和通信开销较低,可以保证实时沟通与交流功能的正常进行,也可以满足社交用户的真实隐私保护需求。

关键词：社交网络群组认证秘密分享匿名认证

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一种安全高效的电子标签群组认证方案

电子科技 2018年第2期31卷 65-69页

作者：张海鹏程雨何健韩标郝希亮王彬杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310018 杭州电子科技大学浙江智慧城市研究中心浙江杭州310018

针对现有标签认证存在的效率不高和安全威胁等问题,文中提出了一种新的标签群组认证方案。该方案中,采用随机数和聚合哈希函数技术,将标签分组,每组共享一个组秘钥。充分利用群组秘钥和标签私有秘钥之间关系,采用聚合哈希技术,减少阅读... 详细信息

针对现有标签认证存在的效率不高和安全威胁等问题,文中提出了一种新的标签群组认证方案。该方案中,采用随机数和聚合哈希函数技术,将标签分组,每组共享一个组秘钥。充分利用群组秘钥和标签私有秘钥之间关系,采用聚合哈希技术,减少阅读器和服务器之间的通信次数,在满足安全性和隐私等方面要求的前提下,该方案认证效率较高,并通过模拟仿真实验对方案进行验证。结果表明,该方案在认证效率和安全性方面都优于其他群组认证方案,且认证全过程所需时间花费比现有的认证方案降低了20%以上。

关键词： RFID 群组认证安全隐私

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基于卫星网络的多群组密钥管理方案研究

基于卫星网络的多群组密钥管理方案研究

作者：梁梅上海海洋大学

学位级别：硕士

卫星覆盖范围大,可以实现远距离通信,并且传输质量高,在海洋观测、卫星导航、交通管理和海上救援等领域发挥着越来越重要的作用。为充分利用通信卫星的网络资源,利用组播技术建立组播组成员间点对多点的网络连接,可以减轻网络负担,提高... 详细信息

卫星覆盖范围大,可以实现远距离通信,并且传输质量高,在海洋观测、卫星导航、交通管理和海上救援等领域发挥着越来越重要的作用。为充分利用通信卫星的网络资源,利用组播技术建立组播组成员间点对多点的网络连接,可以减轻网络负担,提高传输效率。组播成员只接收与自己相对应的数据,可以解决单点发送、多点接收的数据传输问题,由于卫星网络的开放性高、动态性高,适应于地面网络的多群组密钥管理方案并不能适用于卫星网络。为确保卫星组播通信密钥产生、传输、存储和使用的安全性,需要根据通信卫星组播传输系统的特点,设计出符合卫星网络的高效的密钥管理方案。组播密钥管理的目的是,在保证通信安全的基础上,实现多群组间密钥的高效更新,降低组密钥更新的计算开销,保障只有合法的组内成员才能拥有群组密钥,并且适应成员关系的动态变更,即当用户离开或者加入群组时,离开的用户无法获得将来组内的通信数据,新加入的用户无法解密以前组内的通信数据。因此本文针对卫星网络中多群组通信存在的安全问题提出两个密钥管理方案:多群组密钥管理方案和跨域多群组密钥管理方案。(1)随着组播组成员规模的不断增大,现有组播密钥管理方案中组成员间会话密钥的协商、组成员动态变化引起的密钥更新等关键技术面临着新的挑战,大多数基于逻辑密钥树的方案不适用于大型用户群组的环境。卫星网络对组密钥管理的可靠性要求较高,为节省计算资源和通信资源,需要实现卫星通信网络中群组密钥的高效更新,提高卫星网络资源利用率。基于分层的分布式密钥管理机制,采用时间戳、哈希函数、椭圆曲线密码体制等,提出了一种基于分组链表的动态组播密钥管理方案。通过BAN逻辑证明了密钥协商协议是安全的,安全特性及效率分析表明,该方案适用于大规模动态群组,可满足组播通信的安全需求,安全性能高,且会话密钥协商及更新效率高。(2)基于通信卫星的跨域群组通信可以实现远程跨域群组成员间的信息交流与传递,可为用户提供更丰富的服务业务。针对现有传统跨域认证方案复杂性高、无法满足通信卫星多群组密钥管理中通信效率高、通信交互次数少的需求等问题,提出了一种基于ECC的无证书跨域组认证密钥协议方案。该协议具有可扩展性,可以满足不同域的多个参与者跨域协商密钥的需求。安全性分析表明,该方案在随机oracle安全模型下是安全的,能够抵抗扩展的Canetti-Krawczyk(e CK)安全模型下的一些攻击。性能分析表明,该方案计算量和通信量较低,通信效率较高,具有很强的实际应用价值。

关键词：组播密钥管理动态群组跨域群组认证密钥协商

资源受限的NB-IoT节点的安全认证选择机制

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计算机与现代化 2023年第2期 104-109,115页

作者：李伟群常朝稳李鹏劲信息工程大学密码工程学院河南郑州450001 福州大学至诚学院福建福州350000

部分窄带物联网设备因资源受限无法利用群组认证方式接入核心网络,在5G网络接入认证框架下,大量设备同时接入核心网络将导致设备处于排队等待状态,引起网络拥塞。本文基于IETF工作组发布的关于资源受限设备的RFC7228标准,提出3种设备类... 详细信息

部分窄带物联网设备因资源受限无法利用群组认证方式接入核心网络,在5G网络接入认证框架下,大量设备同时接入核心网络将导致设备处于排队等待状态,引起网络拥塞。本文基于IETF工作组发布的关于资源受限设备的RFC7228标准,提出3种设备类型的群组认证方案。首先,指出窄带物联网设备采用5G接入认证存在的安全与拥塞问题;然后,提出解决的群组认证方案;最后,为3种资源受限设备确定接入认证方式。实验结果对性能与安全分析表明,所提方案符合设备群组认证所需的资源能力。相较于5G接入认证方案,所提方案可降低60%以上的网络信令数,并随组内设备的增加而降低。安全上,具有抗重放攻击、中间人攻击与Dos攻击等能力。

关键词：窄带物联网资源受限设备群组认证 5G网络认证协议网络拥塞 IETF工作组

5G大规模多源终端的接入安全防护与仿真实现

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5G大规模多源终端的接入安全防护与仿真实现

作者：王珂西安电子科技大学

学位级别：硕士

当前,移动通信网络已全面进入5G时代,各种商业应用层出不穷。5G网络采用异构融合架构,提供面向互联网、车联网、物联网等多种网络场景的定制化服务支持,是多种异构网络的综合应用体,为多样化网络用户提供服务。在这种条件下,5G网络将面... 详细信息

当前,移动通信网络已全面进入5G时代,各种商业应用层出不穷。5G网络采用异构融合架构,提供面向互联网、车联网、物联网等多种网络场景的定制化服务支持,是多种异构网络的综合应用体,为多样化网络用户提供服务。在这种条件下,5G网络将面临多种设备和终端的分布式接入,而现有的身份认证机制都是为特定场景提供服务,使得用户可以通过某种认证机制完成身份认证并接入网络中,开启后续的业务。这就造成接入认证关键设备上需同时维持多种认证机制的实现（例如5G AKA、EAPAKA’等）,可能引发嵌套认证、重复认证,造成认证混乱、效率低下,并可能引起认证安全漏洞等严重问题。目前多种安全接入标准分别在不同的领域被使用,从而导致没有保障网络安全的统一机制。并且在异构网络中,进行安全管理配置较繁琐,用户使用不方便,因此异构网络下支持大规模多源终端通过统一融合框架接入网络将成为未来网络发展的必然趋势。针对上述问题,在本工作中,在分析现有异构无线网络下存在的多种接入机制安全性的基础上,基于动态可重构的理念,对未来5G网络中多种接入技术及安全机制并存的现状,提出一种适用于5G大规模异构无线网络终端自适应地统一认证的机制。其主要思路表述如下:首先,本工作通过对5G大规模异构终端接入5G核心网的认证和管理问题进行研究,深入调研5G终端设备接入网络的现状,对现有的面向5G网络的身份认证协议进行分析,并针对5G异构网络多协议交互协同的场景下的安全问题进行讨论。其次,在深入分析5G接入现状的基础上,利用SDL形式化方法,提出了一种面向大规模多源终端接入认证的自适应统一认证系统,并使用形式化协议分析工具AVISPA对其安全性进行分析。在实际认证过程中,各接入设备遵循该认证系统的框架进行部署,并根据用户认证请求消息中的上下文内容自适应选择对应的认证功能模块进行组合,实现自适应接入认证。并且,所提出的自适应统一认证系统可以保证兼容现有的网络架构和现有的协议,保障之后的业务能够正常运行。最后,本工作对所提出的自适应统一认证系统进行了仿真实现,并围绕其性能与传统方案进行分析比较。实验结果表明,当用户使用自适应统一认证系统接入5G网络中时,实验系统可以满足5G大规模多源终端及用户的接入认证需求,并且可以提供更高效、更安全的接入认证服务。

关键词： 5G异构网络身份认证群组认证自适应形式化