基于进程演算和知识推理的安全协议形式化分析

安全协议的形式化分析是当前安全协议研究的热点,如何扩充现在已经成熟的理论和方法去研究更多的安全性质,使同一系统中各种安全性质在统一的框架下进行分析和验证是一个亟待解决的问题.进程演算是一强有力的并发系统建模工具,而结合知识推理可以弥补进程演算固有的缺乏数据结构支持的特点,以此提出了一个安全协议形式化分析的一般模型.基于此模型,形式化地定义了一些安全性质,给出了一个实例研究,并指出了进一步完善此模型的研究方向.     

安全属性形式化描述统一框架及其分析方法研究*

在安全协议的形式化分析研究当中,如何在统一的框架下对更多的安全属性进行分析和验证是一个亟待解决的重要问题。为了解决这个问题,本文提出了用匹配关系来形式化地描述各种安全属性的统一框架,建立了语法和语意系统,并证明了该框架的可靠性和完备性。在此基础上,将知识推理和进程演算结合起来,提出了一个安全协议形式化分析的一般模型。最后,给出了一些安全属性的研究实例,并指出了进一步完善此模型的研究方向。     

基于环境敏感互模拟的Kerberos协议形式化分析

进程演算通常用来研究交互式反应系统,其中的互模拟方法是用来形式化验证系统属性的重要途径.首先扩展了进程演算中的Spi演算,并将其应用于形式化描述网络安全协议--Kerberos协议的安全属性.为了验证该协议所声称的安全属性,引入了Spi演算中环境敏感互模拟的方法,即两个系统与环境发生交互过程中是否互模拟.通过采用该互模拟关系对Kerberos协议两个安全属性--可认证性和保密性--的证明,发现其可认证性是可靠的,而保密性存在一个可能的漏洞.最后,指出了基于互模拟的安全协议形式化验证方法今后值得进一步研究的方向.     

基于Spi演算的SSL3.0安全协议仿真分析

安全协议中的错误和漏洞很难完全由人工来发现，借助形式化方法对其进行分析可以保证安全协议的正确件和完整性。目前安全协议的形式化分析和验证已成为网络安全的研究热点，其中基于Spi演算的模型验证方法足当前的一个重要研究领域。文章介绍了SSL3．0安全协议的握手过程和Spi演算的基本概念，包括基于spi演算认证性的验证方法。存此基础上，基于spi演算形式化地建立了SSL3．0安全协议的仿真模型，给出了分析SSL3．0安全协议的详细过程，最终验证了SSL3．0安令协议的认证性。仿真分析的结果表明，Spi演算能够为安全协议的分析和验证提供可靠和有效的支持。     

一种基于π t演算的安全协议建模方法

安全协议模型是安全协议分析与验证的基础,现有的建模方法中存在着一些缺点,如:建模复杂、重用性差等.为此提出了一种类型化的π演算:πt演算,并给出了相应类型推理规则和求值规则,πt演算的安全性也得到了证明.πt演算可以对安全协议、协议攻击者进行形式化建模.基于πt演算的安全协议模型及其建模过程使用NRL协议为例做出了说明.同时给出了攻击者模型,并证明了基于πt演算的安全协议攻击者模型与D-Y攻击者模型在行动能力上是一致的.这保证了基于πt演算的安全协议模型的验证结果的正确性.基于πt演算的建模方法能在协议数据语义、协议参与者知识方面实现细致的描述.与同类方法相比,该方法可提供多种分析支持,具有更好的易用性、重用性.分析表明,该方法可以在建模中发现一定的安全协议漏洞.     

基于Spi演算的Kerberos认证协议形式化研究

网络安全已成为世人关注的问题，安全协议的形式化验证显得越来越重要，基于Spi演算的验证是一种很好的模型检测方法。我们介绍了Spi演算并扩展了两个基本原语，描述和验证Kerberos协议的认证性，同时指出了该协议的不足之处，最后分析了基于Spi演算的形式化研究的今后发展方向。     

SPI演算规范的建模、实现验证研究

针对安全协议安全属性是否满足，缺乏有效性能评价方法的现状，大都使用SPI演算或相近的进程代数方法进行建模。利用这种方法不仅能够有效地形式化描述安全协议，并且能够对安全协议进行多方面的系统评价，但基本上没有说明怎么样寻找设计合适的验证工具，验证其安全属性实现的正确性。本文引入基于SPI演算的验证工具SPRITE来保证建模过程正确性，并设计给出实现映射的具体方法。本方法通过对典型的WOO-LAM单向认证协议予以说明，最后SPRITE产生的具体JAVA代码，给出了安全协议的安全属性，使形式化描述的协议的安全属性是否满足更接近于人的理解而不仅只是机器的解释。     

密码协议安全性证明系统解析器的设计与实现*

可证明安全性是密码协议安全性评估的重要依据,但手写安全性证明容易出错且正确性难以判定,利用计算机辅助构造游戏序列进而实现自动化证明是当前一种可行的方法。为此提出一种基于进程演算的密码协议形式化描述模型,定义了描述密码协议安全性证明中攻击游戏的语法规则,并借助工具LEX和YACC,设计出解析器程序,将密码协议及其安全性的形式化描述解析为自动化安全性证明系统的初始数据结构,并用实例来说明这种方法的可行性。     

一个描述密码学安全协议的演算：Spi演算

Spi演算是M.Abadi和A.D.Gordon在pi演算基础上加以扩充,从而实现用pi演算来描述和分析基于密码学的安全协议的模型。pi演算作为并发计算的基础,其最重要之处是引入了通道(channel)的概念。通过产生并将这种有名字的通道传送给其它进程可以在这些进程之间建立起新的通信。通道具有确定的作用域(scope),作用域之外的进程不能对该通道进行存取,这在一定程度上提供     

利用类型推理验证Ad Hoc安全路由协议

提出一种基于类型推理的移动Ad-Hoc网络安全路由协议的形式化验证方法.定义了一种邻域限制通信演算NCCC(neighborhood-constrained communication calculus),包括演算的语法和基于规约的操作语义,在类型系统中描述了移动Ad-Hoc网络路由协议的安全属性,定义了近似攻击消息集用以精简Dolev-Yao攻击模型.还给出了该方法的一个协议验证实例.基于类型推理,该方法不仅能够验证协议的安全性,也可以得出针对协议的攻击手段.因为攻击集的精简,有效地缩减了推理空间.     

一种基于Petri网的安全协议验证方法

安全协议是实现网络安全的关键,如何验证安全协议的安全性是一个非常重要的工作。论文提出一种基于着色Petri网的安全协议形式化描述与安全验证方法,此方法建立在逆向状态分析和着色petri网可达性矩阵的基础之上,并采用具体协议来验证该方法的有效性。     

基于SPI演算的移动自主网络安全路由协议分析

安全协议是许多分布式系统安全的基础,也是MANET网络的基础,确保MANET路由协议的安全运行是极为重要的。对于MANET的特点,设计一个可靠的安全路由协议是必须的,也是一个艰巨的任务,但大多数的安全路由协议都是通过模拟结果来进行解释的,缺乏严格形式化分析来确保其安全属性。在传统的安全属性中,加密协议已经被形式化分析许多年了,然而去形式化分析移动adhoc网路由协议的工作并没有出现已成熟的方法和理论的文献。论文针对SRP(secureroutingprotocol)协议模型用SPI演算做出形式化分析,在论文提出的攻击者进程模型下,可以推导出SRP产生一定的脆弱性。     

基于图元的事件图生成算法

与单轮运行情形不同，多轮并发运行的密码协议存在更为复杂的安全性问题。并发运行密码协议的形式化分析对象包括密码协议的多轮并发运行和多个密码协议的并发运行两种情形，且二者具有统一的形式化模型。基于扩展的串空间模型和Spi演算理论，提出用于并发运行密码协议安全属性验证的事件图模型。图元是事件图的构造单元，它满足消息事件之间的通信关系和前驱关系约束以及消息语句的新鲜性约束。定义消息事件之间、图元之间以及消息事件和图元之间的前缀、组合和选择运算，并给出事件图生成算法。     

基于状态转移系统的安全协议形式模型

提出一种基于状态转移系统的安全协议模型,以Dolev-Yao攻击者模型为前提假设,以状态转移系统为框架,用语义编码的方式定义消息和事件,用重写关系定义协议规则,用事件的集合来描述协议的安全属性,并给出安全属性的检验策略。该模型能够对安全协议进行精确的形式化描述,且便于实现自动化分析。     

移动网可达树

随着计算机技术和网络通信技术的高速发展,对于并发分布式系统,已经提出了进程代数以及Petri网等形式化分析方法。近年来由于移动互联网的出现和快速发展,通过在进程代数中增加移动性得到了pi演算,与此同时,Petri网领域也采用谓词/变迁网、颜色网等构建移动系统模型。但它们仍存在一些不足之处。在此基础上,A.Asperti和N.Busi提出了移动网这一系统模型。移动网是在Petri网的基础上增加了移动性并结合了进程代数的优势得到的,适用于描述和刻画移动计算系统。然而,目前并没有对于移动网相应分析方法的研究。为此开展了移动网模型分析方法的研究,给出了移动网可达树的构造算法,提供了移动网模型可达性分析方法,并对移动车辆电话通信系统实例进行了分析。     

基于事件逻辑的无线Mesh网络认证协议安全性证明

无线Mesh网络是一种结合无线局域网和移动自组织网络的新型多跳网络,无线网络的开放性和资源受限性使得无线网络容易遭受重放、伪装等攻击。事件逻辑是一种描述并发与分布式系统中状态迁移和算法的形式化方法,可用于证明网络协议的安全性。以事件逻辑为基础提出一系列性质,其中包含多组合信息交互、不叠加、事件匹配、去重复、去未来,以降低协议分析过程中的冗余度以及复杂度,提高协议分析效率。对无线Mesh网络客户端双向认证协议进行分析,证明该协议能够抵抗中间人发起的重放攻击,无线Mesh客户端双向认证协议是安全的。此理论适用于类似复杂无线网络协议形式化分析。