工控物联网认证协议与密钥协商算法研究

随着物联网在工控领域发展的深入,终端设备的安全性显得尤为重要。文章以工控物联网为背景,研究了现有物联网认证协议与密钥协商算法所存在的问题,提出了基于工控物联网的轻量级双向认证协议和改进的McCullagh-Barreto密钥协商算法。该认证协议可为终端设备提供身份认证,密钥协商算法可为该认证协议的通信保驾护航,两者的完美结合保证了工控物联网环境的安全。     

基于联盟链的物联网跨域认证

针对物联网场景下跨信任域的信息交换需求,结合区块链与边缘计算思想,构建了一种适应于物联网认证的架构.首先,基于联盟链技术设计了适应于物联网跨域认证的架构及流程,构建了安全的跨域信息交互环境;随后引入边缘网关,以屏蔽物联网的底层异构性,并设计了基于网关的跨域认证流程,增强了物联网认证中的隐私保护;最后,针对设计协议的安全性进行了分析,证明其可抵抗物联网场景下的常见攻击.实验结果表明,该设计方案在计算和通信开销上优于传统方案,可用于物联网.     

物联网中的隐私保护问题研究

在物联网中的认证和密钥协商过程中,如果用户的身份信息以明文的形式传输,攻击者可能追踪用户的行动轨迹,从而造成信息泄漏。针对大多数基于身份的认证和密钥协商协议不能保护用户隐私的问题,提出一个基于身份的匿名认证和密钥协商协议。在设计的认证和密钥协商方案中,用户的身份信息以密文的形式传输,解决了用户的隐私问题。     

基于无证书的两方跨域认证密钥协商协议

利用椭圆曲线上双线性对映射和离散对数问题,提出一种基于无证书的两方跨域认证密钥协商协议。该协议解决了传统的基于身份的跨域两方密钥协商协议中固有的密钥托管问题,实现了跨域通信双方的身份验证,防止了主动攻击。在保证协议正确性的基础上,采用应用Pi演算对协议进行形式化分析,并验证了协议的认证性和安全性。与其他跨域两方认证密钥协商协议性能相比,该协议的安全性和效率都更优。     

基于身份加密的可认证密钥协商协议

密钥协商是安全通信的重要环节,通过密钥协商协议可在通信节点之间建立共享会话密钥,以便实现网络中的安全通信。在物联网环境下,文章提出的密钥协商协议是在基于身份的可认证密钥协商基础上的无双线性对的可认证密钥协商协议。该协议主要包括3个部分：初始化、参数提取和密钥协商。与利用双线性对的密钥协商协议相比,该协议不仅提供了相同层次的安全性与可扩展性,且在能量开销、时间开销和计算复杂度方面具有明显的优势。     

基于跨域认证与密钥协商的协议模型

为解决跨域认证与密钥协商中存在的重复计算问题,提出一种基于跨域认证与密钥协商的协议模型。利用公钥加密算法,将跨域认证与密钥协商2种常用协议有机结合,以较少的计算资源、存储资源和网络带宽,在单一的协议内同时实现跨域认证和密钥协商的过程。理论分析和性能比较结果表明,该协议能够提供保密性、鉴别机制、完整性和不可抵赖性等安全保证,且具有较高的处理效率。     

无双线性对无证书两方跨域认证密钥协商协议

针对双线性对运算复杂度较高,计算开销较大,提出了新的无双线性对无证书的两方跨域认证密钥协商协议。该协议解决了传统的基于身份的密码体制中固有的密钥托管问题,实现了跨域通信双方的身份验证,采用无双线性对运算,极大地降低了计算开销。在保证协议正确性的基础上,采用SVO逻辑对协议进行形式化分析,并验证了协议的认证性和安全性。与其他跨域两方认证密钥协商协议性能相比,该协议达到应具备的安全性的同时,其效率更优。     

基于无证书的两方认证密钥协商协议

两方认证密钥协商协议的设计主要基于传统公钥密码体制和基于身份的公钥密码体制.基于无证书的认证密钥协商方案避免了基于传统公钥证书方案存在的身份管理复杂性,同时也消除了基于身份方案中所固有的密钥托管问题.Park等人在2007年提出了选择身份安全模型下抗选择明文攻击(IND-sID-CPA)的无证书加密方案,在该方案的启发下提出了基于无证书体制的两方认证密钥协商方案,并与其他方案进行了安全性和有效性比较.该方案满足目前已知的绝大多数安全属性要求,特别是完美前向安全性,PKG前向安全性,已知会话相关临时秘密信息安全性以及无密钥托管等安全特性,同时保持了良好的计算效率.     

一种新的基于身份的Ad hoc认证和密钥协商方案

现有Ad hoc网络中基于身份的认证和密钥协商方案是基于双线性对实现的,计算开销较大,并且存在密钥托管问题。针对该问题,提出了一种新的基于身份的认证和密钥协商方案。方案中,节点之间通过无双线性对的基于身份签名算法实现身份认证,通过Diffie-Hellman密钥协商技术建立会话密钥。分析表明,该方案不存在密钥托管问题,并且具有更高的执行效率。     

基于椭圆曲线的跨域端到端口令认证密钥协商协议

跨域端到端口令认证密钥协商协议(C2C-PAKA)的主要目的是使分布在不同域中持有不同口令的两个客户端可以在各自服务器的协助下实现相互认证并协商出共同的会话密钥。本文中,我们基于椭圆曲线上的离散对数问题,在直接通信架构下给出一个跨域的口令认证的密钥协商协议。该协议中,诚实的服务器是不能获取任何关于会话密钥的值。各参与方之间能够实现相互认证。与同类协议比较,该协议具有较小的通信负担和计算负担,更易于实现。此外,协议还能够抵抗字典攻击、口令泄露模仿攻击和未知会话密钥共享攻击等通用攻击类型,同时能够实现前向安全、无密钥控制和已知会话密钥安全等安全属性。     

基于多层区块链的跨域认证方案

针对现有集中式身份认证方式在物联网应用场景下管理成本高、异构信任域之间的证书管理困难以及跨域认证场景下多信任域难以互相信任的问题,提出了一种基于多层区块链的跨域认证方案.使用本地区块链来进行物联网应用场景下分布式的节点管理,使用公共区块链来进行区块链之间的跨链身份认证,设计了跨域认证协议.针对跨域访问时存在的多个管理域相互信任问题,提出了基于信任度评价的委托权益证明(DPOS)来评估节点的可信度.最后对跨域认证方案进行了安全和效率分析,分析表明该方案在保证较好安全性和有效性的基础上,提升了跨域认证的效率.     

基于身份密码系统和区块链的跨域认证协议

随着信息网络技术的快速发展和网络规模的持续扩张,网络环境中提供的海量数据和多样服务的丰富性和持久性都得到了前所未有的提升.处于不同网络管理域中的用户与信息服务实体之间频繁交互,在身份认证、权限管理、信任迁移等方面面临一系列安全问题和挑战.本文针对异构网络环境中用户访问不同信任域网络服务时的跨域身份认证问题,基于IBC身...     

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.     

基于区块链的物联网认证机制综述

随着物联网(Internet of Things, IoT)技术的高速发展,各类智能设备数量激增,身份认证成为保障IoT安全的首要需求.区块链作为一种分布式账本技术,提供了去信任的协作环境和安全的数据管理平台,使用区块链技术驱动IoT认证成为学术界和工业界关注的热点.基于云计算和云边协同两种架构分析IoT身份认证机制设计的主要需求,总结区块链技术应用于IoT场景面临的挑战;梳理现有IoT身份认证机制的工作,并将其归结为基于密钥的认证、基于证书的认证和基于身份的认证;分析应用区块链技术的IoT认证工作,并根据认证对象和附加属性对相关文献进行归纳和总结.从形式化和非形式化两个方向总结基于区块链的IoT认证机制的安全性分析方法.最后展望了未来研究方向.     

基于集群架构的物联网终端动态认证仿真

为有效提高物联网终端认证的安全性,基于集群架构对物联网终端动态进行认证仿真。设计的认证策略主要基于双注册因子和对应认证结构,包括常数量和编码特征密匙,在此基础上设定集群架构下物联网双因子注册流程,第一认证因子与服务器达成一致,通过用户初始注册信息终端服务器生成注册凭证,第二因子通过SAS服务器认证,并生成注册会话密匙,完成最终双因子注册,根据注册因子,以X.509V3作为核心签发结构,构造认证数字证书,搭配公共密匙基础设置(PKI),确定身份认证协议,采用"挑战-应答"的形式完成物联网移动终端的认证实现集群架构下,当前物联网终端的整体认证工作。实验数据表明,在标准内核攻击下,设计的物联网终端认证方法可以有效保证自身数据的完整性,提高认证安全和可信性。     

雾计算中支持外包与撤销的属性基加密方案

雾计算将云计算的计算能力、数据分析应用等扩展到网络边缘,可满足物联网设备的低时延、移动性等要求,但同时也存在数据安全和隐私保护问题。传统云计算中的属性基加密技术不适用于雾环境中计算资源有限的物联网设备,并且难以管理属性变更。为此,提出一种支持加解密外包和撤销的属性基加密方案,构建“云-雾-终端”的三层系统模型,通过引入属性组密钥的技术,实现动态密钥更新,满足雾计算中属性即时撤销的要求。在此基础上,将终端设备中部分复杂的加解密运算外包给雾节点,以提高计算效率。实验结果表明,与KeyGen、Enc等方案相比,该方案具有更优的计算高效性和可靠性。     

基于区块链和动态累加器的跨域认证方案

基于区块链的跨域认证利用区块链代替传统的CA机构颁发区块链证书,借助区块链的去中心化和透明性,实现了信任的去中心化;针对现有基于区块链的跨域认证存在着跨域认证效率不高,没有完整的证书管理功能、区块链存储证书开销大的问题,提出了基于区块链和动态累加器的跨域认证方案,设计了区块链证书格式,描述了跨域认证协议,将区块链证书信息映射为累加值,提升了验证效率,通过在智能合约中构建动态累加器,实现证书的注册,撤销和查询功能;实验结果表明,该方案能够有效降低区块链证书存储成本,提升跨域认证效率.     

基于区块链技术的生物特征和口令双因子跨域认证方案

为解决传统跨域认证方式不多且方案复杂的问题,提出了基于区块链技术的生物特征和口令双因子跨域认证方案。首先,使用模糊提取技术提取生物特征的随机密钥参与认证,解决了生物特征泄露导致永久不可用的问题;其次,利用不易篡改的区块链存储生物特征公开信息,解决了模糊提取技术易受主动攻击威胁的问题;最后,基于区块链的分布式存储功能与联盟链架构,实现了用户在本地和异地环境下的双因子跨域认证。安全性分析和效率分析的结果表明,在安全性方面,所提方案具有抗中间人攻击、抗重放攻击等安全属性;在效率与可用性方面,该方案效率适中,用户无需携带智能卡,系统的可扩展性强。     

基于区块链与边缘计算的物联网访问控制模型

边缘计算的出现扩展了物联网（IoT）云-终端架构的范畴,在减少终端设备海量数据的传输和处理时延的同时也带来了新的安全问题。针对IoT边缘节点与海量异构设备间的数据安全和管理问题,并考虑到目前区块链技术广泛应用于分布式系统中数据的安全管理,提出基于区块链与边缘计算的IoT访问控制模型SC-ABAC。首先,提出集成边缘计算的IoT访问控制架构,并结合智能合约和基于属性的访问控制（ABAC）提出并设计了SC-ABAC;然后,给出工作量证明（PoW）共识算法的优化和SC-ABAC的访问控制管理流程。实验结果表明,所提模型对区块连续访问下的耗时随次数呈线性增长,连续访问过程中央处理器（CPU）的利用率稳定,安全性良好。本模型下仅查询过程存在调用合约的耗时随次数呈线性增长,策略添加和判断过程的耗时均为常数级,且优化的共识机制较PoW每100块区块共识耗时降低约18.37个百分点。可见,该模型可在IoT环境中提供去中心化、细颗粒度和动态的访问控制管理,并可在分布式系统中更快达成共识以确保数据一致性。