物联网感知层基于资源分层的多用户访问控制方案

针对物联网感知层节点计算、存储能力受限情况下,多用户安全高效的资源访问需求,提出一种分层访问控制方案.将提供同级别资源的节点划分为一个层次节点,利用层次节点之间形成的偏序关系,设计了安全高效的密钥推导算法,使用户在掌握单个密钥材料的情况下,能够访问更多层次资源.同时引入Merkle树机制,使多个用户通过相互独立的哈希链,安全高效的获取层次节点的密钥材料.方案在存储开销、计算开销、可证明安全和可扩展方面,比现有类似方案更适合多用户在物联网感知层环境下资源的访问.     

适合于无线传感器网络的混合式组密钥管理方案

针对无线传感器网络中经常出现节点加入或退出网络的情况,提出了一种安全有效的混合式组密钥管理方案.多播报文的加密和节点加入时的组密钥更新,采用了对称加密技术;而系统建立后,组密钥的分发和节点退出后的组密钥更新,采用了基于身份的公钥广播加密方法.方案可抗同谋、具有前向保密性、后向保密性等安全性质.与典型组密钥管理方案相比,方案在适当增加计算开销的情况下,有效降低了节点的存储开销和组密钥更新通信开销.由于节点的存储量、组密钥更新开销独立于群组大小,方案具有较好的扩展性,适合应用于无线传感器网络环境.     

基于云边协同的无证书多用户多关键字密文检索方案

针对工业物联网环境中密文数据检索面临的单用户单关键字搜索、计算开销过大、安全等级较低等问题,提出了一种基于云边协同的无证书多用户多关键字密文检索方案。所提方案通过设定用户访问权限表并执行一次加密算法,实现了支持用户访问权限更新的多用户搜索。利用线性扫描方法进行关键字密文与陷门的匹配计算,并引入云边协同的计算模式提高计算效率,实现了关键字索引不完全包含检索关键字情况下的多关键字密文检索。基于无证书加密体制解决了密钥托管与证书管理问题,并使用数字签名技术确保了关键字密文的可认证性。安全分析结果表明,所提方案在随机预言模型下能抵抗内部关键字猜测攻击。仿真实验结果表明,与同类方案相比较,所提方案具有较高的计算效率。     

WSN的网络安全管理机制研究

本文提出一种基于多项式的WSN密钥管理方案.基站通过计算节点秘密信息构成的多项式来生成网络的全局密钥,节点通过全局密钥可以认证网络中的合法节点.节点用全局密钥经过对称多项式密钥交换来生成与簇头节点之间的会话密钥.该方案能够动态更新密钥,从而解决了由于节点被捕获所导致的信息泄露、密钥连通性下降和密钥更新通信开销大等问题.性能分析表明,该方案与现有的密钥预分配方案相比,具有更低的存储开销、通信开销、良好的扩展性和连通性.     

基于身份的空间网络组密钥管理方案

针对现有组密钥管理方案无法适应空间网络的问题,提出了一种基于身份的空间网络组密钥管理方案.方案设置了一个由卫星节点组成的多播服务节点集合,协助多播群组完成公共参数的生成和广播,解决了组成员开销不平衡的问题;为同一群组提供服务的节点动态可变,避免了单点失效问题.与现有方案相比,本方案在满足安全要求的基础上,具有更小的计算、存储和通信开销.     

格上基于OBDD访问结构的抗密钥滥用属性加密方案

为了解决属性加密中的密钥安全问题,基于环上误差学习(RLWE)和有序二元决策图(OBDD)访问结构提出了一种抗密钥滥用的密文策略属性加密方案。首先,构造了2个不同的机构来共同生成用户的私钥,降低了机构泄露密钥的风险;其次,在每个私钥中嵌入了用户的特定信息,实现了密钥的可追踪性,并通过维护白名单避免了非法用户和恶意用户的访问。另外,所提方案采用有序二元决策图的访问结构,在支持属性与、或、门限操作的基础上增加了属性的正负值。分析表明,所提方案满足抗合谋攻击和选择明文攻击下的不可区分性安全,降低了存储和计算开销,和其他方案相比更具有实用性。     

一种无状态的传感器网络密钥预分配方案

 在无线传感器网络中,节点被敌方捕获以后将泄露节点内存储的群组密钥等秘密信息,所以需要建立一种安全高效的群组密钥管理系统来及时对被捕获节点进行撤销,以保证无线传感器网络中群组通信的安全.提出一种基于逻辑密钥树结构的密钥预分配方案,群组控制者和密钥服务器(GCKS)为逻辑密钥树中每一逻辑节点分配一个密钥集,每一sensor节点对应一个叶节点,以及一条从该叶节点到根节点的路径,GCKS将该路径上所有节点的密钥植入sensor节点.节点撤销时,GCKS将逻辑密钥树分成互不相连的子树,利用子树中sensor节点的共享密钥进行群组密钥的更新.分析表明本方案满足无状态性,以及正确性、群组密钥保密性、前向保密性和后向保密性等安全性质,具有较低的存储、通信和计算开销,适用于无线传感器网络环境.     

WSN中同构模型下动态组密钥管理方案

研究了同构网络模型的组密钥管理问题,首次给出了一个明确的、更完整的动态组密钥管理模型,并提出了一种基于多个对称多项式的动态组密钥管理方案。该方案能够为任意多于2个且不大于节点总数的节点组成的动态多播组提供密钥管理功能,解决了多播组建立、节点加入、退出等所引发的与组密钥相关的问题。该方案支持节点移动,具有可扩展性,并很好地解决了密钥更新过程中多播通信的不可靠性。组成员节点通过计算获得组密钥,只需要少量的无线通信开销,大大降低了协商组密钥的代价。分析比较认为,方案在存储、计算和通信开销方面具有很好的性能,更适用于资源受限的无线传感器网络。     

无线传感器网络中一种安全高效的分布式数据存储方案

在无人值守的无线传感器网络应用中,传感器节点大多被部署在恶劣的环境中,节点间通信困难,而且在某些场景下,用户需要感知数据的摘要信息而不是实时数据,这样感知数据不需要立即发送到中央节点或用户终端,而是长时间保存在传感器节点上,如此可避免感知数据的实时传送,降低通信消耗,延长节点生命周期,但该网络通常会面临安全风险,诸如数据失效、节点被俘获而导致的数据丢失或被篡改等.对此,本文提出了一种安全高效的分布式数据存储方案,该方法不仅提高了数据存活率,降低了网络通信消耗,更提高了数据的安全性与可靠性,并能更好地适应多用户场景中感知数据的恢复.     

基于PUF的低开销物联网安全通信方案

将物理不可克隆函数（Physical Unclonable Function,PUF）与椭圆曲线上的无证书公钥密码体制相结合,提出一种面向物联网的安全通信方案,在节点设备不存储任何秘密参数的情况下,实现设备间消息的安全传递.方案无需使用高计算复杂度的双线性对运算,并提供了消息认证机制.安全性分析表明,该方案不仅能够抵抗窃听、篡改、重放等传统攻击,而且可以有效防范节点设备可能遭到的复制攻击.对比结果显示,相较于同类方案,该方案明显降低了设备的资源开销.     

移动漫游中强安全的两方匿名认证密钥协商方案

由于低功耗的移动设备计算和存储能力较低,设计一种高效且强安全的两方匿名漫游认证与密钥协商方案是一项挑战性的工作.现有方案不仅计算开销较高,而且不能抵抗临时秘密泄露攻击.针对这两点不足,提出一种新的两方匿名漫游认证与密钥协商方案.在新方案中,基于Schnorr签名机制,设计了一种高效的基于身份签密算法,利用签密的特性实现实体的相互认证和不可追踪;利用认证双方的公私钥直接构造了一个计算Diffie-Hellman（Computational Diffie-Hellman,CDH）问题实例,能抵抗临时秘密泄露攻击.新方案实现了可证明安全,在eCK（extended Canetti-Krawczyk）模型基础上,探讨两方漫游认证密钥协商方案安全证明过程中可能出现的情形,进行归纳和拓展,并给出新方案的安全性证明,其安全性被规约为多项式时间敌手求解椭圆曲线上的CDH问题.对比分析表明：新方案安全性更强,需要实现的算法库更少,计算和通信开销较低.新方案可应用于移动通信网络、物联网或泛在网络,为资源约束型移动终端提供漫游接入服务.     

云计算中一种紧凑型的外包访问控制方案

密文策略的属性加密是实现云平台上安全的访问控制方案的最佳选择。然而,在大多数密文策略的属性加密方案中,用户密钥长度与属性的个数之间成线性关系;用户的解密时间与访问结构的复杂度成正比关系。为了减少用户密钥的存储和解密计算开销,本文提出一种面向云计算平台的紧凑型的外包访问控制方案。方案中的访问结构可以支持“与”、“或”以及“门限”三种策略。它仅采用简单的哈希和异或运算就可以验证用户外包解密返回的数据是否正确。在随机预言机模型中,基于aMSE-DDH难题,证明了方案是选择密文攻击安全的。分析表明,本文方案能够安全的实现云计算环境下的访问控制,尤其当用户终端设备受限时实现的访问控制。      

面向云存储的安全密文访问控制方案

存储在云端服务器中的敏感数据的保密和安全访问是云存储安全研究的重要内容.针对真实的云存储环境中云服务提供商不可信的情况,采用基于属性的加密算法,提出了一种安全、高效、细粒度的云存储密文访问控制方案.与现有方案相比,该方案在用户撤销时,通过引入广播加密技术,使得撤销用户即使和云服务提供商共谋,也不能对私钥进行更新,保证了数据的安全性;方案将大部分密文重加密和用户私钥更新工作转移给云服务提供商执行,在保证安全性的前提下,降低了数据属主的计算代价;另外该方案还可支持多用户的同时撤销.最后分析了方案的安全性和计算复杂性,并测试了用户撤销时的运行效率.     

基于双向散列链具有撤销能力的自愈组密钥分发机制

提出了一种MANET中基于双向散列链具有撤销能力的自愈组密钥分发机制.通过建立会话密钥之间的冗余关联,实现了在不增加管理节点负担的情况下,合法节点利用当前广播信息和自身秘密信息自主恢复由于网络原因遗失会话的组密钥.利用撤销多项式管理者实现了对节点的撤销能力,此外赋予节点与其生命期相对应的秘密掩码值集合.安全分析和效率分析表明在保证安全属性的前提下,降低了通信开销和存储开销.     

基于PUF函数的低开销物联网安全通信研究

为了提高物联网通信的安全性、降低通信开销,引入PUF函数,构建一种低开销物联网安全通信方案.该方案根据PUF函数特点设置物联网服务器参数,注册物联网设备,通过对用户身份加以认证,合理分配物联网通信中的密钥,达到完善物联网通信体系的目的.实验测试结果显示,本研究提出的物联网通信方案密钥分配最大耗时为0.48 s,消息传递...     

面向轻量级物联网设备的高效匿名身份认证协议设计

针对现有方案中复杂安全原语不适合资源受限的物联网设备的问题,基于物理不可克隆函数（PUF）为物联网设备设计了一种轻量级高效匿名身份认证协议。通过形式化安全模型和ProVerif协议分析工具,证明该协议满足信息传输机密性、完整性、不可追踪和前向/后向保密等13种安全属性。与近几年认证方案的性能对比分析表明,该协议在设备端与服务器端的计算开销分别为0.468 ms和0.072 ms,设备存储开销与通信开销分别为256 bit和896 bit,高度适用于资源受限的轻量级物联网设备。     

适合ad hoc网络无需安全信道的密钥管理方案

密钥管理问题是构建ad hoc安全网络系统首要解决的关键问题之一.针对ad hoc网络特点,提出了一个无需安全信道的门限密钥管理方案.该方案中,可信中心的功能由局部注册中心和分布式密钥生成中心共同实现,避免了单点失效问题;通过门限技术,网络内部成员相互协作分布式地生成系统密钥;利用基于双线性对的公钥体制实现了用户和分布式密钥生成中心的双向认证;通过对用户私钥信息进行盲签名防止攻击者获取私钥信息,从而可以在公开信道上安全传输.分析表明该方案达到了第Ⅲ级信任,具有良好的容错性,并能抵御网络中的主动和被动攻击,在满足ad hoc网络安全需求的情况下,极大地降低了计算和存储开销.     

基于混沌映射的密钥预分配方案

文中提出一种新的无线传感器网络密钥预分配方案——基于混沌映射的密钥预分配方案CMKP（Chaos Mapping based Key Pre-distribution）。CMKP方案利用整数混沌映射产生具有良好随机性和自相关性能的混沌序列形成密钥池,其传感节点只需存储密钥池中部分密钥的密钥标识ID,改进了节点会话密钥计算方法。性能分析结果表明：在不增加通信开销的同时CMKP方案能够提高无线传感器网络的连通概率和安全性能。     

云存储环境下多用户可搜索加密方案

可搜索加密技术用来检索存储在云端的加密数据,既能够保证数据的安全性,同时又能够使得加密数据不失可用性.多用户可搜索加密技术使得用户在对云服务器保密的情况下与其他用户进行数据分享.在现有的基于Elgamal代理加密的多用户可搜索加密方案的基础上,本文对原有方案中的数据加密方式做出了更改,使得经过用户加密的数据只会在必要的时候才会被重新加密,而且加密的计算量比原方案小.本文改变了令牌的产生方式,使得客户端计算令牌的计算量更小,在云服务器端进行搜索的开销更少.     

Ad hoc网中基于哈希的对偶密钥预分配方案

随机密钥预分配是无线Ad hoc网络中最有效的密钥管理机制。提出了一个适用于Ad hoc网络的基于哈希函数的对偶密钥预分配方案。方案利用哈希函数的单向性,由哈希链形成密钥池,节点仅需预分发数量较少的密钥,就能与邻近节点有效建立对偶密钥。方案具有较低的存储成本与计算开销,同时能达到完全连通性,并能动态管理节点与密钥。分析表明,方案具有较好的有效性和安全性,更适合Ad hoc网络。