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。     

基于自验证公钥的安全高效WMNs密钥生成机制

针对无线mesh网络现有的密钥生成机制中,无法实现双向认证、会话密钥协商以及过度消耗节点资源的问题,结合基于椭圆曲线的密码体制和基于自验证公钥的密钥生成方法,提出一种可用于无线mesh网络的密钥生成机制.这种机制避免了密钥托管,可实现通信双方身份认证和会话密钥协商,具有抵抗常见攻击的安全属性.实验及分析表明,相比同类协议,具有更低的计算和通信代价.     

一种无线局域网漫游接入认证

在无线mesh网络中,用户对快速漫游切换需求愈发突出,但现有的IEEE802.1s WLan Mesh认证协议并未对此进行定义,且初始接入认证过程中,信息交换次数较多,时延较高。在现有协议基础上提出了采用基于签名的身份认证方式,将认证转移到用户和路由节点之间,并且将用户向服务器注册与用户对路由节点认证过程并发执行,减少了认证的时延。分析结果表明,接入认证方式总体性能优于现有网络标准。     

3G用户在WLANs间的快速认证方法

EAP-AKA协议可以实现用户和3G网络的双向认证,但缺乏对无线局域网(WLAN)接入网络的认证和用户主密钥的更新机制,并且3G用户在WLAN间漫游时代价较高。针对上述问题,利用身份加密技术和门票技术改进EAP-AKA协议,设计无需3G网络参与的WLAN间快速漫游协议,实现对WLAN接入网络的认证和主密钥更新。     

一种无线传感器网络用户认证与密钥协商协议

随着无线传感器网络的发展,外部用户可以直接访问传感器内部节点获取信息,因此如何认证外部用户的身份,只允许授权用户获取节点数据,保证传输数据的保密性和完整性,已成为当前无线传感器网络研究的热点问题.本文基于用户口令和智能卡提出一个无线传感器网络用户认证与密钥协商协议,协议中采用哈希和异或运算实现主体的身份认证和密钥协商功能.为了分析协议的安全性,本文扩展了串空间理论,构造了分析无线传感器网络认证与密钥协商协议的形式化方法,证明了协议的安全性.最后,文中分析了协议的执行效率,并与同类协议进行了比较.     

WSN中的无证书认证和密钥协商协议

由于无线传感器网络节点在能量、计算能力和存储能力等方面的局限性,传统的网络认证密钥协商协议难以直接应用到无线传感器网络中。为此,基于无证书的公钥密码体制,提出一种适用于无线传感器网络的认证和密钥协商协议,克服传统公钥认证的证书管理问题和基于身份认证的密钥托管问题。通过分析证明该协议满足认证协议各方面的安全属性要求,与已有的认证密钥协商协议相比,系统开销更少。     

一种安全增强型无线认证与密钥协商协议

针对当前3G网络身份认证与密钥协商方案存在扩展性差、用户身份信息易泄露的问题,提出一种基于无线公钥体制的安全增强型无线认证与密钥协商协议,实现实体间的双向身份认证,保护空中接口及有线通信链路,防止用户和接入网络身份标识泄露。该方案支持数字签名,可提供不可否认性业务。形式化方法验证分析表明,该协议能够满足安全需求。     

无线传感器网络节点间认证及密钥协商协议

无线传感器网络的特性使它面临着比传统无线网络更大的安全挑战,其安全解决方案必须兼顾安全性和系统性能等因素。节点间认证及密钥协商是构建安全网络最基本的协议,是密钥管理协议和安全路由协议等的实现基础。很明显,包括传统Adhoc在内的各种无线网络领域中的安全认证及密钥协商机制都无法适用于无线传感器网络。为此,在充分考虑无线网络攻击方法和无线传感器网络自身特点的基础上,结合基于ID的公钥密码技术,提出了椭圆曲线双线性对上的无线传感器网络节点安全认证及密钥协商协议。分析发现,该协议不仅满足安全性要求,同时,能够适合无线传感器网络的特殊应用要求。     

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。     

对两个无线传感器网络中匿名身份认证协议的安全性分析

针对设计安全高效的无线传感器网络环境下匿名认证协议的问题,基于广泛接受的攻击者能力假设,采用基于场景的攻击技术,对新近提出的两个无线传感器网络环境下的双因子匿名身份认证协议进行了安全性分析。指出刘聪等提出的协议(刘聪,高峰修,马传贵,等.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,2012,38(22):99-103)无法实现所声称的抗离线口令猜测攻击,且在协议可用性方面存在根本性设计缺陷;指出闫丽丽等提出的协议(闫丽丽,张仕斌,昌燕.一种传感器网络用户认证与密钥协商协议.小型微型计算机系统,2013,34(10):2342-2344)不能抵抗用户仿冒攻击和离线口令猜测攻击,且无法实现用户不可追踪性。结果表明,这两个匿名身份认证协议都存在严重安全缺陷,不适于在实际无线传感器网络环境中应用。     

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。     

A novel group key agreement protocol for wireless mesh network

Group key agreement is the core of secure group communication. In wireless networks, the privacy problem becomes more crucial and urgent for mobile users due to the open nature of radio media. In this paper, we proposed a novel group key agreement protocol based on trusted third Party, applied in collaboration between mobile users for wireless Mesh network. The security verification (PCL logic) and performance analysis show that, our protocol not only provides privacy protection for group members, but also authenticates all participants by adopting certificates. More important, in the proposed protocol, the computation cost and traffics for each group member are largely reduced to improve the implementation efficiency of the protocol. Therefore, our protocol is a novel, reliable group key agreement protocol, and it is well suited for wireless mesh network.     

基于秘密共享的无线传感器网络广播密钥分发协议

在无线传感器网络中,能量消耗主要集中在节点之间的通信上,节点计算所消耗的能量远小于通信所消耗的能量。由于无线传感器网络的"一对多"和"多对一"通信模式,广播是节约能量的主要通信方式。为了保证广播实体和消息的合法性和保密性,必须首先解决无线传感器网络广播密钥安全分发问题。本文在充分考虑无线传感器网络自身特点的基础上,基于Shamir的门限秘密共享方案,提出了椭圆曲线双线性对上的无线传感器网络广播密钥分发协议,并对其进行安全性和性能分析。分析发现,该协议不仅满足安全性要求,同时,能够适合无线传感器网络的特殊应用要求。     

自认证公钥的无线传感器网络密钥协商协议

自认证公钥密码不需要证书管理,不存在密钥托管问题,非常适用于资源受限的无线传感器网络.但现有的自认证公钥传感网密钥协商协议存在安全性低和能量消耗大的缺点.首先分析并指出Yoon等人提出的协议不能抵抗密钥泄漏伪装攻击;然后采用MTI协议族的"隐式认证"的思想,基于椭圆曲线Diffie-Hellman假设,设计了一个新的基于自认证公钥体制的认证密钥协商协议WSN-AKA.该协议是第1个可证明安全的传感器网络自认证公钥体制密钥协商协议.与现有协议相比,该协议不仅安全性更高,而且因其密钥协商只需两次消息传递,其通信效率也最高而能耗最少.     

基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议

在基于查询的无线传感器网络中,组播技术的应用可大幅减少传感器节点的能量消耗,延长节点寿命.针对大型无线传感器网络组播协议性能不高,且易遭受攻击等问题,提出了基于Steiner树的层次型无线传感器网络安全组播协议.该协议主要运用Steiner树与分簇网络的思想,将Steiner树的高效性与簇的高扩展性相结合,提高了无线传...     

PReSENt: A Collaboration Framework for Resource Sharing in Wireless Mesh Networks

Many protocol particulars developed for the wireless mesh networks, such as multi-path routing, channel assignment, topology control, assume that a network-wide collaboration is available to establish connections to the network outside. However, the collaboration can be easily discouraged in the presence of selfish behaviors, referred to as free-riding. In this paper, we propose a framework, PReSENt, to promote and make more secure the practices of collaboration among nodes by securing a compensation to the collaboration. When the PReSENt is enabled in wireless mesh networks, a node accumulates credits, an amount quantifying its resource provision when it provides its resource for other nodes. The nodes consuming the resource publish rewards, an amount quantifying their resource usage. The credits are used to guarantee the resource sharing for the provider from the customers in the future, whose amount is proportional to its relative contribution to the network-wide collaboration. The rewards are used to validate their corresponding credits in order to prevent false accumulations of the credits in selfish nodes. We formally define the underlying security model of the PReSENt and prove that the PReSENt is secure in the random oracle model. We then implement the PReSENt in J-Sim to illustrate its operational behaviors with respect to correct and secure resource sharing.     

Matrix-based pairwise key establishment for wireless mesh networks

Wireless communication in wireless mesh networks (WMNs), like other types of wireless networks, is vulnerable to many malicious activities such as eavesdropping. As one of the fundamental security technologies, pairwise key establishment has been widely studied to secure wireless communication. In this paper, we propose a new matrix-based pairwise key establishment scheme for mesh clients in WMNs. A fact in WMNs is that mesh routers are more powerful than mesh clients, in both communication and storage. Motivated by this fact, expensive operations can be delegated to mesh routers to alleviate the overhead of mesh clients when establishing pairwise keys between them. Compared with other matrix-based schemes, our scheme has significant advantages: any two mesh clients can directly establish pairwise keys while communication and storage costs of mesh clients are significantly reduced.     

Hierarchical agent-based secure and reliable multicast in wireless mesh networks

We propose and analyze a hierarchical agent-based secure and reliable multicast (HASRM) algorithm for efficiently supporting secure and reliable mobile multicast in wireless mesh networks, with design considerations given to minimize the overall network cost incurred by reliable multicast packet delivery, mobility management, security key management, and group membership maintenance. HASRM dynamically maintains a group of multicast agents running on mesh routers for integrated mobility and multicast service management and leverages a hierarchical multicast structure for secure and reliable multicast data delivery. The regional service size of each multicast agent is a key design parameter. We show via model-based performance analysis and simulation validation that there exists an optimal regional service size that minimizes the overall communication cost and the optimal regional service size can be dynamically determined. We demonstrate that HASRM under optimal settings significantly outperforms traditional algorithms based on shortest-path multicast trees extended with user mobility, security, and reliability support. We also show that a variant of HASRM is superior to a recently proposed multicast algorithm for secure group communication in wireless mesh networks.     

无线移动自组网安全路由协议的分析与研究*

针对无线移动自组网路由协议的安全问题,重点研究安全路由协议的设计方法。首先介绍Ad hoc网络的本质特点,分析了Ad hoc网络中存在的安全问题;然后对移动自组网安全条件进行了归纳,笔者重点介绍了包括SRP,SAR与ARAN在内的有代表性的几种安全路由协议的设计思路及其特点,并针对每种安全路由协议,分析了其中的安全特性。通过综合比较与分析,笔者提出设计安全路由协议的关键技术。