一种模糊用户身份的IMS网络安全接入算法研究

目前,国家电网公司已确立IP多媒体子系统(IP multimedia subsystem,IMS)作为下一代电网行政交换网的主流技术,针对国家电网的信息安全要求,电力IMS网络安全接入问题需要进一步的探讨。文中对IMS网络的安全架构进行详细分析,综合分析了IMS AKA(authentication and key agreement)的接入流程,并指出IMS AKA现存的一些安全漏洞。针对这些漏洞,提出了一种模糊用户身份的IMS网络安全接入认证算法。该算法首先使用基于模幂运算的无密钥加密技术生成一次性标识来模糊用户身份以达到身份保护的目的,然后再通过椭圆曲线加密技术来优化认证密钥协商模块。通过性能和安全性分析,该算法能够有效降低计算成本,减少存储空间,提高了应对攻击的能力,保证了电力IMS业务的安全接入。     

3G-WLAN安全接入方案的研究与分析

目前,3G和WLAN两种无线通信技术是最具代表性的技术,同时二者各自的优缺点使3G与WLAN融合网络成为备受业界和学术界关注的焦点.3G WLAN网络融合可以充分利用两者的优点,优势互补,用户既可以享受3G网络中完善的漫游、鉴权以及计费机制,也可以享受WLAN的高速数据传输速率,这样用户不仅享受优质的网络服务,也使得网络资源利用最大化.但3G与WLAN融合网络需要同时应对来自两方的安全威胁.由于3G和WLAN网络安全威胁存在差异,因此对于各自的安全解决方案也存在很大差异,如何解决融合网络的安全威胁是亟待解决的问题.文章对802.11i和WAPI接入认证安全性和密钥协商灵活性进行了分析和研究,并总结出其各自的优缺点;针对3G WLAN融合网络中EAP AKA协议,分析了其存在的漏洞与不足,然后综合802.11i和WAPI安全协议的优势,文章提出了一种新的3G WLAN安全接入方案EAP WPI.新协议采用802.11i的EAP认证框架封装认证和WAPI的ECDH密钥协商算法,实现用户终端与后台认证服务器的认证交互以及高安全性的密钥协商,并在认证过程中采用无证书的公钥密码技术免除了部署PKI的负担,并对其进行安全性分析以及仿真测试,其结果表明文章提出的协议具有较高的安全性及执行效率.     

基于公钥的3G认证和密钥分配协议

分析了3G认证与密钥协商协议(AKA)的过程和特点,指出了存在的缺陷,提出了一种新的AKA 改进方案。该方案实现了移动设备(ME)和拜访位置寄存器(VLR)的相互认证,产生的会话密钥对双方都是公正的;该方法避免了双方必须通过资源有限的无线信道传送自己的公钥证书,几乎不需要可信赖第三方参与;同时解决了网络端信息传输的安全性。并对新方案的安全性进行了形式化分析,证明了该协议具有较强的实用性。     

无线局域网中基于身份签名的接入认证方案

目前无线局域网中的典型接入认证方案不能较好地支持双向认证,并且效率较低。针对上述问题,利用基于身份签名技术,提出一种新的双向接入认证方案。给出方案的初始化过程、实体间认证协议以及基于该接入认证方案的密钥协商协议,并对密钥协商协议进行效率和安全性分析,结果表明,该协议能以较小的计算代价,实现已知密钥安全、前向安全、未知密钥分享和密钥控制。与EAP-TLS和WAPI2接入认证方案相比,该方案具有无证书、双向认证以及认证效率高等优势。     

WSN中基于ECC的轻量级认证密钥协商协议

为解决无线传感器网络密钥管理与认证协议设计中由于节点频繁移动所带来的计算量、存储量等资源消耗过大问题,提出了一种基于ECC的轻量级认证密钥协商协议。该协议主要用于网络中任意用户节点之间,以及用户节点与网络之间的双向认证和会话密钥的协商。方案采用ECC进行会话密钥协商,结合AES对称密钥加密技术保证信息传输过程的保密性。与传统的密钥协商协议相比,能够在更小的密钥量下提供更大的安全性,并减少了对节点计算量和存储量的需求。该协议在ID-BJM安全模型下证明了其安全性。分析结果表明,该协议满足前后向安全性和PKG前向安全性。     

面向Ad Hoc网络的无证书认证组密钥协商协议

安全和效率是影响无证书认证组密钥协商协议能否在Ad Hoc网络中得到实际应用的两个关键因素。针对这两个关键因素，以提高Ad Hoc网络安全组通信的安全性和效率为目标，提出一个无证书认证组密钥协商协议，基于椭圆曲线密码体制（ECC）点乘运算实现无配对的无证书认证组密钥协商和身份认证；并使用Huffman密钥树优化通信轮数，以降低计算量和通信量，提高组密钥协商效率。安全分析和性能分析表明，与现有基于无证书的组密钥协商协议相比，所提方案在组密钥协商时具有较高的效率和安全性，可以满足资源受限条件下组密钥建立以及组成员变动带来的密钥更新问题。     

IMS网络AKA认证过程的研究与实现

本文介绍了IMS网络的安全体系结构,分析了IMS终端用户接入IMS网络时需要进行基于3GPP AKA的网络与用户之间的双向认证。通过分析AKA认证过程,实现了AKA算法,实现了网络对终端的认证,通过系统联试,并用EtherPeek抓包软件对客户端注册到网络的过程进行数据分析,证明了IMS网络实现AKA认证过程的正确性。     

新型三方口令认证密钥协商协议的安全性分析与改进

口令认证密钥协商(PAKA)是认证密钥协商(AKA)中的重要分支之一。研究了一种新型三方口令认证密钥协商--3REKA的安全性,发现如果参与双方的验证值丢失,将导致严重的中间人攻击,这一攻击的结果是敌手可以与参与者各自建立独立的会话密钥。描述了这一攻击,并对原协议进行了改进,提出了I-3REKA协议。安全性和性能分析表明,所提出的协议以较低的计算量实现了参与双方的安全通信。     

基于Tamarin的5G AKA协议形式化分析及其改进方法

对于5G移动通信网络,3GPP组织标准化了5G AKA等协议,用于身份认证和密钥协商.本文使用安全协议验证工具Tamarin对5G AKA协议进行了形式化分析.首先基于3GPP TS 33.501 v17.0.0版本,完成了对5G AKA协议及期望其满足的安全性质的形式化建模.安全性质考虑了保密性质和Lowe鉴权性质,...     

基于ECC的移动通信认证和密钥协商协议

提出一个基于椭圆曲线密码体制（ECC）的快速认证和密钥协商协议，用于移动通信中任意移动用户之间或者移动用户和网络之间进行安全会话的认证和密钥协商。协议把ECC引入Diffie—Hellman密钥交换过程，并在此过程中添加证书认证方案来完成相互认证和密钥协商。采用ECC使该协议在更小密钥量下提供了更大的安全性，所需带宽明显减少，而且还大大降低了用户端的计算负担和存储要求。     

新的适用于WSN网络的双方认证密钥协商协议

在无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）中,如何消耗较小的计算量建立传感器之间的身份认证和会话密钥一直是学界研究的热点。基于椭圆曲线密码体制设计了一种新的认证密钥协商协议。之后对新协议进行了安全性分析和性能分析。分析结果表明,新方案在确保自身安全的前提下,以较小的计算代价实现了WSN网络节点之间的安全密钥协商目标。     

融合双层卫星网络的星地和星间AKA协议

天地一体化网络以其大时空、天网地网和星地融合的特性备受关注,卫星不仅可以作为应急通信补充,还可以充当空中中继站,扩大地面网络覆盖范围,在军用和民用场景都占据着重要地位。实体身份认证和密钥协商机制可以防止假冒实体加入天地一体化网络,窃取用户隐私行为的发生,保障网络信息安全。针对天地一体化网络星地传输时延较大、链路高度暴露、星上处理能力有限以及星间拓扑结构动态时变等特点,提出一种轻量级的双层卫星网络的星间和星地组网实体身份认证（AKA,authenticated key agreement）协议,以实现安全的卫星组网架构,后续基于协商的会话密钥保护数据传输。所提协议基于对称密码体制,采用轻量级密码算法,引入群密钥和分层管理机制,针对双层卫星网络的不同场景特点,将认证协议分为高轨卫星星地和星间认证、层间和同轨道低轨卫星间认证以及相邻轨道低轨卫星间认证3部分。群密钥和分层管理机制提高了群组间信息的传递效率,减轻了地面控制中心的认证压力,且在三方认证协议中实现了双重验证,提高了认证安全强度。不同于以往的单场景认证,部分认证协议采取复用认证参数的形式,在一次认证转发过程中可实现双场景的认证需求。通过协议形式化安全仿真工具 Scyther 分析结果表明,所提协议均实现了安全接入认证。与现有协议相比,所提协议提高了认证安全性,降低了通信和计算开销。     

WAPI实施方案中的密钥协商协议的安全性分析

利用Canetti-Krawczyk模型对WAPI实施方案中的单播密钥协商协议进行了分析,结果表明：如果所采用的椭圆曲线加密方案ECES能够抵抗适应性的选择密文（CCA2）攻击,那么该密钥协商过程就不提供完美前向保密性（PFS）的会话密钥安全（SK-secure）.在协议结束时该认证模型实现了用户STA和接入点AP相互的身份认证.相对于原国家标准,实施方案的安全性有了很大的提高.     

一种轻量级基于证书的认证密钥协商方案

认证密钥协议对于在公共网络上安全通信至关重要,它使通信方能够在恶意攻击者当前安全地设置共享会话密钥.基于证书的密码学(CBC)很好地解决了传统公钥密码体制中的证书撤销问题、基于身份的密码体制中的密钥托管问题和无证书密码体制中安全信道建立困难问题.现有的基于证书认证密钥协商方案大多都采用了昂贵的双线性配对,不适合计算资源有限的移动设备.本文设计了一种轻量级的基于证书的AKA协议,该协议用假名技术实现用户身份匿名.该协议提供了前向保密,抵抗中间人攻击,重放攻击等安全性分析.与以往基于证书的AKA协议相比,该协议在计算效率上具有明显的优势.     

三因子匿名认证与密钥协商协议

为确保通信双方的信息安全,很多认证与密钥协商（AKA）协议被提出并应用于实际场景中。然而现有三因子协议都存在安全漏洞,如易受智能卡丢失攻击、口令猜测攻击等,有的更是忽略了匿名性。针对上述问题提出了一种三因子匿名认证与密钥协商协议。该协议通过融合智能卡、口令和生物认证技术,并增加口令与生物特征更新阶段以及智能卡更新分配阶段,并利用椭圆曲线上的计算性Diffie-Hellman（CDH）假设进行信息交互,来实现安全通信。在随机预言机模型下证明了所提协议的安全性。与同类协议进行对比分析的结果表明,所提协议能有效防范智能卡丢失攻击、重放攻击等多种攻击,实现了匿名性、口令自由更新等更全面的功能,且具有较高的计算和通信效率。     

基于自验证公钥的3G移动通信系统认证方案

鉴于单钥密码体制存在密钥管理困难和不能提供防抵赖功能的缺陷,在第三代（3G）移动通信系统中,基于公钥体制的认证方法得到越来越多的重视。为提高单钥体制认证方案的安全性,并改进现有公钥认证协议在性能上存在的缺陷,文章提出了一种高效的基于自验证公钥的认证方案。该方案包含PKBP（公钥广播协议）和SPAKA（基于自验证公钥的认证及密钥交换协议）。其中,PKBP可使移动设备（ME）抵抗伪基站攻击并避免鉴别VLR（拜访位置寄存器）证书的合法性;而SPAKA可在无须传送公钥证书的前提下完成ME和VLR的相互认证及会话密钥协商。与现有公钥认证协议相比,PKBP和SPAKA减少了ME的数据传输量和在线计算量,获得了单钥认证协议所不能达到的安全目标和可扩展性,并可在特定场合实现对ME通话的可控、合法监听,满足国家安全部门的需求．因此,该方案很适合于支持3G系统的全球移动性和通信安全性．     

一种无证书认证密钥协商协议的分析与改进*

研究无证书公钥密码系统中两方认证密钥协商协议问题。对Liu xu的无证书两方认证密钥协商协议进行安全性分析,指出该方案不具有强安全性。该方案不能抵抗密钥泄露伪装攻击和临时私钥泄露攻击。分析了方案不安全的原因,在此基础上提出一个改进的方案来修正Liu xu的方案。因此,设计看似安全的无证书两方认证密钥协商协议并不困难,但要给出协议的安全性证明并不容易。     

一种适用于物联网的群组接入认证协议

无线局域网与3G网络互联可作为物联网业务的承载。针对现有接入认证方案中的安全和群组通信问题,提出一种基于可扩展身份验证协议认证框架的群组接入认证协议。在初始化和注册阶段完成设备群组的建立,在认证和密钥协商阶段实现设备的安全接入。与传统EAP-AKA协议相比,该协议采用基于椭圆曲线密码体制的Diffie-Hellman密钥交换协议以保证前向安全性,通过先到设备完成群认证向量的获取,并与后来者共享认证的方式,实现群组认证功能并提高认证效率。分析结果表明,该协议提供相互认证并能抵抗多种类型的攻击,有效减少了群组认证开销,可满足物联网的业务要求。     

可信网络接入认证协议的设计与分析

随着对TNC应用和研究的不断深入,其架构自身的安全性问题也逐渐成为人们所关注的焦点。在分析了TNC架构存在局限性的基础上,提出了一种新的基于TNC规范的网络接入认证协议,在服务器端和客户端安全协商会话密钥的前提下实现了通信双方的双向身份认证和双向平台认证,在提高认证效率的同时使得整个认证过程更为安全可靠。最后,对协议进行了安全性分析,并给出了协议的安全性验证过程,分析结果表明该接入认证协议能够达到预期的安全目标。     

基于 EAP-AKA 协议的安全性分析和改进

近几年来,以3G 网络和 WLAN 为主要代表的无线网络技术取得了重大突破,3G网络能够在广域的范围内提供比较好的漫游服务,但其传输的数据速率以及网络带宽较小,而WLAN 能够提供较高的数据传输速率而且价格较低,但其网络范围较小,因此,3G 网络和WLAN 两者融合具有很好的互补性,这是实现高速接入的一种比较高效的模式。因此3GPP 组织针对3G 网络与 WLAN 融合提出了一套互联方案,并为其设计了可扩展认证和密钥协商协议（EAP-AKA）。但是经过大量的的实践和研究发现,EAP-AKA 协议存在一些安全缺陷,文章通过对 EAP-AKA 的协议过程和安全性进行分析,针对其安全缺陷,特别是用户身份会暴露而导致由于身份泄露引起的跟踪攻击,缺乏对无线局域网（WLAN）接入网络的认证以及明文传输会话密钥而导致 WLAN 失去通信过程中的机密性和完整性等,提出了一种通过对 WLAN 接入网络增设公钥以及采用匿名技术的改进方案,分别完成了对无线局域网接入网络的认证,避免了用户身份信息的暴露以及加密传输会话密钥,保证了为用户提供安全的网络服务。