车载自组网无证书条件隐私保护认证方案

车载自组网（VANET）在共享交通数据、提升行车效率、减少交通事故等方面具有明显优势,对智能交通系统的构建至关重要。与此同时,车与车之间、车与基础设施之间的安全通信,车辆的隐私保护（如身份隐私、位置隐私）,交通消息的高效认证等问题亟待解决。为了实现安全性和效率的平衡,首先,分析并证明最近提出的方案——条件隐私保护无证书聚合签名方案（CPP-CLAS）不能抵抗公钥替换攻击;其次,在此基础上提出一种新型VANET无证书条件隐私保护认证方案,方案中的车辆在申请部分私钥时不依赖安全信道,并采用聚合认证和批量认证技术批量验证签名;最后,在随机预言机模型下证明了所提方案具有不可伪造性。性能分析表明,与同类型方案相比,所提方案在没有增加验证开销的基础上,将签名阶段的计算效率至少提升了66.76%,通信带宽需求至少降低了16.67%,验证了该方案更加适用于资源受限的VANET。     

资源受限的NB-IoT节点的安全认证选择机制

部分窄带物联网设备因资源受限无法利用群组认证方式接入核心网络，在5G网络接入认证框架下，大量设备同时接入核心网络将导致设备处于排队等待状态，引起网络拥塞。本文基于IETF工作组发布的关于资源受限设备的RFC7228标准，提出3种设备类型的群组认证方案。首先，指出窄带物联网设备采用5G接入认证存在的安全与拥塞问题；然后，提出解决的群组认证方案；最后，为3种资源受限设备确定接入认证方式。实验结果对性能与安全分析表明，所提方案符合设备群组认证所需的资源能力。相较于5G接入认证方案，所提方案可降低60%以上的网络信令数，并随组内设备的增加而降低。安全上，具有抗重放攻击、中间人攻击与Dos攻击等能力。     

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。     

基于联盟区块链的V2G网络跨域认证技术研究

针对车辆到电网（Vehicle-to-Grid,V2G）网络所面临的安全威胁,分析了V2G多域网络架构,给出了一个适用于该架构的网络信任模型。基于联盟区块链提出一种V2G网络跨管理域认证方案,通过本域用户与外地域服务器以及外地域服务器与其域内用户的认证实现域间用户双向认证。该方案利用区块链所具有的不易篡改特性,在数字身份验证环节采用哈希算法减少方案中的签名与验证次数,提高了方案的效率和可扩展性。该认证方案中的签名采用基于身份的密码算法SM9,在适应性选择消息攻击下具有存在性不可伪造安全。     

基于CFL的空间网络认证策略研究

卫星网络作为一种新兴的网络,具有覆盖范围广、传输环节少等优点,但拓扑结构复杂、链路频繁切换,因而面临诸多网络安全威胁。为解决卫星网络中身份认证等安全性问题,结合CFL认证体制,提出了一种适用于卫星网络的安全认证策略研究。在注册阶段,用户和卫星分别向地面控制中心申请证书,地面控制中心验证用户和卫星的身份后为用户和卫星签署证书;在认证阶段,用户与卫星互相交换证书,自主生成验证密钥并验证证书,实现用户与卫星的双向快速认证。分析结果表明,所提方案能够满足卫星网络的安全需求,抵御各种常见的网络安全攻击;与其他相关方案的相比,该方案无须地面中心参与认证过程,通信开销与计算开销较小,在保证安全性的基础上,与最低计算开销方法相比,将通信效率提升了33%,有效提高了认证效率。因此,本方案不仅适合星载资源有限的卫星网络,且能够增强卫星网络的安全性。     

下一代高速铁路异构网络切换安全认证

近年来,随着高速铁路无线通信技术的快速发展,GSM-R无线通信系统将逐步向LTE-R系统演进。在此演进过程中存在GSM-R和LTE-R长期共存的局面,如何实现高速铁路无线通信异构网络之间的快速切换和安全认证成为铁路无线通信研究的热点问题。针对高速铁路无线通信异构网络切换认证过程中,存在安全性低和认证开销高等问题,提出了一种适用于下一代高速铁路异构网络的轻量级切换安全认证方案。首先,采用哈希函数等操作生成切换请求Token和异构网络切换认证码PASS,实现了用户身份匿名性和可追溯性等安全要求,并且高速列车无需多次注册就可实现异构网络间的无缝切换。其次,设计了基于椭圆曲线密钥交换的轻量级切换算法,完成了高速列车与目标基站的相互认证和密钥协商,降低了计算开销和通信开销,实现了会话协商密钥的前后向安全性。最后,采用形式化方式BAN逻辑进行了安全性验证,并使用朔黄铁路LTE-R线路实测数据进一步对本文所提方案的有效性进行了验证,分析得出所提方案能够满足可追溯性、匿名性、抗伪装用户攻击、抗中间人攻击和抗重放攻击等安全特性。性能分析表明,本文方案在通信开销和计算开销方面较比较方法性能更优,能够满足下一代高速铁路异构通信网络的高效、安全无缝切换的需求。     

新的对抗全局窃听的安全网络编码方案

现有的对抗全局窃听攻击的安全网络编码方案存在引入了带宽开销、导致了很高的计算复杂度的问题,为了降低带宽开销并且提升实际编码效率,提出了一种新的对抗全局窃听的安全网络编码方案。对于编码域大小为q的网络编码,该方案利用密钥生成两个长度为q的置换序列,并利用置换序列对信源消息进行混合和替换,从而实现对抗全局窃听攻击。该方案只需在信源节点对信源消息进行加密,在中间节点不需作任何改变。由于该方案加密算法简单、编码复杂度低并且不需要预编码操作,因此该方案没有引入带宽开销且具有较高的实际编码效率。分析结果表明该方案不但可以抵抗唯密文攻击,对于已知明文攻击也有很好的抵抗效果。     

智能卡和口令结合的动态认证方案

远程认证协议能有效的保证远程用户和服务器在公共网络上的通信安全。提出一种匿名的安全身份认证方案,通过登录 的动态变化,提供用户登录的匿名性,通过用户和服务器相互验证建立共享的会话密钥,抵抗重放攻击和中间人攻击,实现用户安全和隐私,通过BAN逻辑分析证明改进方案的有效性,通过安全性证明和性能分析说明了新协议比同类型的方案具有更高的安全性、高效性。     

车联网中基于无证书聚合签名的条件隐私保护批量认证方案

在开放式无线通信模式和复杂的通信环境下,基于物联网技术构成的车联网面临着更多的内外部恶意攻击和入侵,确保车联网中通信安全的消息认证方案不仅需对用户提供信息安全和个人隐私的双重保障,而且需具有高效的认证过程.本文提出了一个基于无证书聚合签名的条件隐私保护批量认证方案.基于无证书公钥密码学,利用聚合技术实现了车联网环境下的批量认证,提高了消息认证效率.满足了条件隐私保护、不可关联性等安全需求,能抵抗聚合认证过程中面临的合谋攻击,适用于V2V、V2I两种通信模式.未采用计算消耗较高的Map-to-Point哈希函数和双线性对操作,在节约成本和提高计算效率方面具有潜在的优势.在随机预言模型下可以规约到ECDLP难题,避免了对理想防篡改装置的强假设,计算成本和通信成本低于其他方案,在车联网应用环境中具有较好的实用价值.     

5G移动边缘计算场景下的快速切换认证方案

5G 万物互联为用户带来极致网络体验的同时也提出了新的挑战,用户的超低时延体验、移动状态下无顿感的获取业务以及安全防护问题备受关注。移动边缘计算能够满足 5G 低时延、大连接、高带宽的严苛要求,作为一种多信任域共存的计算范式,多实体之间、跨信任域之间互联互通频繁,身份认证作为安全防护的第一道关口尤为重要。通过对现有边缘计算范式下的身份认证机制研究,提出了一种通过构建信任域的基于预认证的轻量级快速切换认证方案,不同区域间移动的用户能实现快速安全的切换认证。所提方案将服务和计算由云端下沉到边缘侧,生物指纹技术被用于用户端以抵御终端被盗攻击,不同区域的边缘服务器采用预认证的方式来满足快速切换需求,用户与边缘服务器采用实时协商共享会话密钥的方式建立安全通道,认证方案以异或和哈希运算来保证轻量级。对所提方案从安全性与性能两方面进行评估,其中,安全性从理论设计分析和形式化工具验证两方面进行。采用形式化分析工具AVISPA验证了在存在入侵者的情况下所提方案的安全性,与其他方案相比所提方案更安全。性能主要从认证方案的计算成本和通信成本进行评估,仿真表明,所提方案在通信成本上有较好的优势,计算开销能够满足资源受限的移动终端用户需求。后续需要从两方面对方案进行改进,一是要加强方案可扩展性的改进以确保用户及边缘服务器能随时加入退出。二是要加强方案普适性的改进以满足第三方服务商的接入部署。     

An efficient design and validation technique for secure handover between 3GPP LTE and WLANs systems

Future generations wireless systems, which integrate different wireless access networks together, will support a secured seamless mobility and a wide variety of applications and services with different quality of service (QoS) requirements. Most of the existing re-authentication protocols during vertical handover still have certain limitations such as man in the middle, eavesdropping and session hijacking attacks, and unacceptable delay for real time applications. In this article, we propose two re-authentication schemes to secure handover between 3GPP LTE and WLANs systems: Initial Handover Re-authentication Protocol, and Local Re-authentication Protocol. The second proposed protocol is executed locally in a WLAN network without contacting the authentication server of the home network for credentials verification. In fact, after a successful execution of the Initial Handover Re-authentication Protocol, the local key (LK) is shared between USIM and the authentication server of the WLAN. It is then used for securing handover and traffic in WLAN networks. Performance evaluation results obtained using simulation analysis show that the proposed re-authentication protocol enhances handover parameters such as handover latency, handover blocking rate and packet loss rate. Additionally, the proposed enhanced fast re-authentication protocol has been modeled and verified using the software AVISPA and is found to be safe.     

天地一体化网络中基于预认证与群组管理的安全切换方案

针对天地一体化网络中卫星节点高速移动过程的卫星接入点频繁切换问题,利用卫星轨迹可预测的特点,提出了基于组的多移动节点安全切换方案。该方案针对网络中卫星节点和地面移动节点的移动特性,对多移动节点切换过程中的交互信息进行有效汇聚;利用卫星节点运动轨迹可预测的特性,提前通过安全上下文完成预认证与会话密钥协商。和已有方案相比,所提切换方案在保证切换所必备的安全性的同时,显著减小了切换延时以及认证和密钥协商过程中节点的通信、计算负担,适用于卫星节点能量受限的天地一体化网络环境。     

一种无线切换认证协议的性能改进*

切换认证协议是确保移动节点在无线网络中多个接入点之间进行快速安全切换的关键。在设计切换认证协议时,必须充分考虑移动节点计算、存储能力低以及电池容量小等特点。针对无线局域网的切换认证协议HashHand双线性对运算消耗资源大的缺陷,提出了一种新的快速切换认证协议。该协议不使用对运算,仅使用加法群的点乘运算替代,提高了协议的效率。并且具有用户匿名性与不可追踪性,有条件的隐私保护性。用户与认证服务器满足互认证性,能够安全地协商会话密钥并且周期性地更新。该协议能有效地抵制重放攻击和拒绝服务攻击。     

移动网络可信匿名认证协议

针对终端接入移动网络缺乏可信性验证问题,提出一种移动网络可信匿名认证协议,移动终端在接入网络时进行身份验证和平台完整性认证。在可信网络连接架构下,给出了可信漫游认证和可信切换认证的具体步骤,在认证时利用移动终端中预存的假名和对应公私钥对实现了用户匿名隐私的保护。安全性分析表明,协议满足双向认证、强用户匿名性、不可追踪性和有条件隐私保护。协议中首次漫游认证需要2轮交互,切换认证需1轮即可完成,消息交换轮数和终端计算代价优于同类可信认证协议。     

基于分离机制网络的可信域内快速认证协议

分离机制网络明确地分离了主机身份与位置信息,将互联网体系划分为接入网与核心网两大类,很好地解决了互联网的扩展性和移动性等问题.基于分离机制网络,结合可信计算技术,提出一种终端域内切换时的快速认证方案,在对终端用户身份进行认证的同时,对终端平台进行身份认证和完整性校验.在本方案中,终端进行域内切换时不需要本域的认证中心再次参与,仅由接入交换路由器通过Token即可完成认证.认证过程可以保持用户身份和平台信息的匿名性,减轻了认证中心的负担.与其他方案相比,本方案在认证开销、认证延迟以及安全性等方面均有明显优势.安全性分析结果表明本方案是安全高效的.     

Two robust remote user authentication protocols using smart cards

With the rapid growth of electronic commerce and enormous demand from variants of Internet based applications, strong privacy protection and robust system security have become essential requirements for an authentication scheme or universal access control mechanism. In order to reduce implementation complexity and achieve computation efficiency, design issues for efficient and secure password based remote user authentication scheme have been extensively investigated by research community in these two decades. Recently, two well-designed password based authentication schemes using smart cards are introduced by Hsiang and Shih (2009) and Wang et al. (2009), respectively. Hsiang et al. proposed a static ID based authentication protocol and Wang et al. presented a dynamic ID based authentication scheme. The authors of both schemes claimed that their protocol delivers important security features and system functionalities, such as mutual authentication, data security, no verification table implementation, freedom on password selection, resistance against ID-theft attack, replay attack and insider attack, as well as computation efficiency. However, these two schemes still have much space for security enhancement. In this paper, we first demonstrate a series of vulnerabilities on these two schemes. Then, two enhanced protocols with corresponding remedies are proposed to eliminate all identified security flaws in both schemes.     

A simple and robust handover authentication between HeNB and eNB in LTE networks

There are two types of base stations in the Long Term Evolution (LTE) wireless networks, Home eNodeB (HeNB) and eNodeB (eNB). To achieve seamless handovers between the HeNB and the eNB is critical to support mobility in the LTE networks. A handover from an eNB/HeNB to a new eNB/HeNB, suggested by the third Generation Partnership Project (3GPP), requires distinct procedures for different mobility scenarios with a complex key management mechanism, which will increase the system complexity. Besides, it cannot achieve backward security in handover procedures. Furthermore, the existing handover schemes for other wireless networks are not suitable for the mobility scenarios in the LTE networks due to their inherent features. In this paper, we propose a fast and secure handover authentication scheme, which is to fit in with all of the mobility scenarios in the LTE networks. Compared with other handover schemes, our scheme cannot only achieve a simple authentication process with desirable efficiency, but also provide several security features including Perfect Forward/Backward Secrecy (PBS/PFS), which has never been achieved by previous works. The experimental results and formal verification by using the AVISPA tool show that the proposed scheme is efficient and secure against various malicious attacks.     

移动IPv6网络安全接入认证方案

对于移动IPv6网络,身份认证是网络安全的关键问题之一.针对移动IPv6网络的接入认证,提出了一种基于移动互联网双向认证方案.在移动切换过程中的接入认证和家乡注册,采用对家乡注册消息进行基于双私钥签名的方式,实现了家乡代理和移动节点分别对注册消息的签名,实现了接入认证与家乡注册的并发执行,移动用户和接入网络的一次交互实现了用户和接入域的有效双向认证.理论分析和数据结果表明,方案的认证总延时和切换延时要优于传统方法,有效地降低了系统认证的延时.安全性分析表明,框架中的基于双私钥的CPK方案满足双向接入认证安全,有效地解决了密钥托管问题.     

A Generic Framework for Anonymous Authentication in Mobile Networks

Designing an anonymous user authentication scheme in global mobility networks is a non-trivial task because wireless networks are susceptible to attacks and mobile devices powered by batteries have limited communication, processing and storage capabilities. In this paper, we present a generic construction that converts any existing secure password authen- tication scheme based on a smart card into an anonymous authentication scheme for roaming services. The security proof of our construction can be derived from the underlying password authentication scheme employing the same assumptions. Compared with the original password authentication scheme, the transformed scheme does not sacrifice the authentication effciency, and additionally, an agreed session key can be securely established between an anonymous mobile user and the foreign agent in charge of the network being visited. Furthermore, we present an instantiation of the proposed generic construction. The performance analysis shows that compared with other related anonymous authentication schemes, our instantiation is more effcient.     

An improved timestamp-based remote user authentication scheme

To protect the remote server from various malicious attacks, many authentication schemes have been proposed. Some schemes have to maintain a password verification table in the remote server for checking the legitimacy of the login users. To overcome potential risks of verification tables, researchers proposed remote user authentication schemes using smartcard, in which the remote server only keeps a secret key for computing the user’s passwords and does not need any verification table for verifying legal user. In 2003 Shen, Lin, and Hwang proposed a timestamp-based password authentication scheme using smartcards in which the remote server does not need to store the passwords or verification table for user authentication. Unfortunately, this scheme is vulnerable to some deadly attacks. In this paper, we analyze few attacks and finally propose an improved timestamp-based remote user authentication scheme. The modified scheme is more efficient and secure than original scheme.