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.     

面向天地一体化网络的认证与密钥协商协议

天地一体化网络具有通信模式复杂和动态性、开放性、资源受限等特点,本文针对现有认证与密钥协商协议需要多因子参与认证、计算与通信开销大等问题,分析天地一体化网络安全需求与性能需求,提出一种面向天地一体化网络的认证与密钥协商协议.为适应天地一体化网络的多层级架构,协议采用树状结构,共包括相邻节点认证与密钥协商和跨节点认证与密钥协商两个阶段.在相邻节点认证与密钥协商过程中完成各节点的组网认证,形成认证表格,为后续通信提供认证数据;采用透明传输的思想,基于切比雪夫混沌映射技术实现跨节点认证与密钥协商,保证会话密钥协商的安全性.针对节点高度动态变化的特点,设计认证预测机制,预测节点的运动轨迹,提前完成节点认证数据的迁移,实现不同通信模式无缝切换,提高通信效率.安全性分析和性能分析表明,与同类型的协议相比,本文协议在安全性上具有明显优势,并且降低了通信与计算开销,满足天地一体化网络的轻量级需求.     

基于混沌映射的用户匿名三方口令认证密钥协商协议

在基于混沌的三方口令认证密钥协商协议中,用户通过低熵的口令实现相互认证和共享会话密钥,以避免在身份认证过程中公钥基础设施或存储用户长期密钥的安全威胁。通过分析Lee提出的基于混沌映射的口令认证密钥协商协议,发现其协议不能进行口令变更,而且仅适用于用户和服务器之间的两方通信。为了改进此方案,提出两个基于切比雪夫混沌映射的用户匿名三方口令认证密钥协商协议,包括基于时钟同步的密钥协商方案和基于随机数的密钥协商方案。其中基于时钟同步的用户匿名三方口令认证密钥协商协议通信量少,基于随机数的用户匿名三方口令认证密钥协商协议更容易实现。两个方案的优点是用户仅选择一个简单的口令进行相互认证和密钥协商,服务器不需要再保护用户口令表,避免了口令相关的攻击,而且在相互认证过程中用户使用临时身份和哈希函数,实现用户匿名性,在增强协议安全性的同时,减少了通信过程中消息的数量,提高了协议的执行效率,具有完美前向安全,并用BAN逻辑证明了其安全性。     

面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议

无线传感器网络作为物联网的重要组成部分,广泛应用于环境监测、医疗健康、智能家居等领域.身份认证为用户安全地访问传感器节点中的实时数据提供了基本安全保障,是保障无线传感器网络安全的第一道防线;前向安全性属于系统安全的最后一道防线,能够极大程度地降低系统被攻破后的损失,因此一直被学术及工业界视为重要的安全属性.设计面向多网关的可实现前向安全性的无线传感器网络多因素身份认证协议是近年来安全协议领域的研究热点.由于多网关无线传感器网络身份认证协议往往应用于高安全需求场景,一方面需要面临强大的攻击者,另一方面传感器节点的计算和存储资源却十分有限,这给如何设计一个安全的多网关无线传感器网络身份认证协议带来了挑战.近年来,大量的多网关身份认证协议被提出,但大部分都随后被指出存在各种安全问题.2018年,Ali等人提出了一个适用于农业监测的多因素认证协议,该协议通过一个可信的中心(基站)来实现用户与外部的传感器节点的认证;Srinivas等人提出了一个通用的面向多网关的多因素身份认证协议,该协议不需要一个可信的中心,而是通过在网关之间存储共享秘密参数来完成用户与外部传感器节点的认证.这两个协议是多网关无线传感器网络身份认证协议的典型代表,分别代表了两类实现不同网关间认证的方式:1)基于可信基站,2)基于共享秘密参数.分析指出这两个协议对离线字典猜测攻击、内部攻击是脆弱的,且无法实现匿名性和前向安全性.鉴于此,本文提出一个安全增强的可实现前向安全性的面向多网关的无线传感器网络多因素认证协议.该协议采用Srinivas等协议的认证方式,即通过网关之间的共享秘密参数完成用户与外部传感器节点的认证,包含两种典型的认证场景.对新协议进行了BAN逻辑分析及启发式分析,分析结果表明该协议实现了双向认证,且能够安全地协商会话密钥以及抵抗各类已知的攻击.与相关协议的对比结果显示,新协议在提高安全性的同时,保持了较高的效率,适于资源受限的无线传感器网络环境.     

具有强匿名性的网关口令认证密钥交换协议

网关口令认证密钥交换协议允许用户和网关在服务器的协助下建立起一个共享的会话密钥,其中用户和服务器之间的认证通过低熵的口令来完成.已有的网关口令认证密钥交换协议对用户的匿名性研究不足.该文基于Diffie-Hellman密钥交换提出了具有强匿名性的网关口令认证密钥交换协议,并且在随机预言模型下基于标准的DDH假设证明了协议的安全性.新协议可以抵抗不可检测在线字典攻击并且计算效率高,安全性和计算效率都优于已有的同类协议.     

基于组密钥序列卫星网络组密钥协商协议

组密钥的协商是实现卫星网络安全组播通信的一个关键环节。为降低组密钥协商过程的计算及通信开销,针对卫星网络拓扑结构的动态变化问题,基于组密钥序列给出了组控制节点切换方法,实现了对组控制节点的动态调整;引入认证与完整性校验机制,提出了一种组密钥产生与更新机制,提高了密钥协商信息的安全性。仿真分析表明,该卫星网络组密钥协商协议具有较高的效率与安全性。     

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。     

一种改进的三方认证密钥协商协议

针对三方认证密钥协商协议容易遭受假冒攻击和中间人攻击的缺点,提出一种基于身份的三方认证密钥协商改进协议.该协议综合运用基于身份的密码学、椭圆曲线密码学和哈希函数技术建立用户之间的认证关系,以抵抗假冒攻击和重放攻击.分析结果表明,该协议基于CDH假设是可证安全的,与Tan改进协议相比,效率较高.     

基于Weil对的成对密钥协商协议

为了实现网络安全,一个重要的方法是网络用户传送加密和可鉴定的消息.此时,用来加密和鉴定的密钥应该由网络中的用户协商得到.提出了3个基于Weil对的成对密钥协商协议.在协议中,所有用户共享一个秘密信息,通过较少的步骤,同时实现密钥协商和用户认证.提出的协议满足如下的安全特性:部分密钥泄漏的安全性、完备的前向安全性、个人密钥泄漏的安全性、无不明的密钥共享和无法控制密钥等.     

适于传感网访问控制机制的密钥管理方案

为了保障传感网访问控制信息及传感数据的安全性,针对传感网的特点提出一种适于访问控制机制的密钥管理方案.该方案基于对称钥体制,通过双密钥链结构来实现路由节点的互认证及共享密钥的协商;通过在密钥链中植入秘密信息,实现路由节点与传感节点的互认证及密钥协商.该密钥管理方案扩展性强,适于大规模的传感网环境,在传感节点被捕获时不会泄漏其他传感节点的密钥,具有较高的安全性.     

A temporal-credential-based mutual authentication and key agreement scheme for wireless sensor networks

Wireless sensor network (WSN) can be deployed in any unattended environment. With the new developed IoT (Internet of Things) technology, remote authorized users are allowed to access reliable sensor nodes to obtain data and even are allowed to send commands to the nodes in the WSN. Because of the resource constrained nature of sensor nodes, it is important to design a secure, effective and lightweight authentication and key agreement scheme. The gateway node (GWN) plays a crucial role in the WSN as all data transmitted to the outside network must pass through it. We propose a temporal-credential-based mutual authentication scheme among the user, GWN and the sensor node. With the help of the password-based authentication, GWN can issue a temporal credential to each user and sensor node. For a user, his/her temporal credential can be securely protected and stored openly in a smart card. For a sensor node, its temporal credential is related to its identity and must privately stored in its storage medium. Furthermore, with the help of GWN, a lightweight key agreement scheme is proposed to embed into our protocol. The protocol only needs hash and XOR computations. The results of security and performance analysis demonstrate that the proposed scheme provides relatively more security features and high security level without increasing too much overhead of communication, computation and storage. It is realistic and well adapted for resource-constrained wireless sensor networks.     

面向智能家居的区块链轻量级认证机制

5G技术为智能家居行业开拓了更大的发展空间,但安全问题也日益突出,用户身份认证作为信息安全防护的第一道关卡备受关注.智能家居系统传统的认证方法存在中心化信任挑战,且资源开销大.区块链技术因其去中心化、不可篡改等优势成为研究热点,为实现分布式智能家居系统安全认证提供了新思路.但无中心认证面临着用户与多个分布式终端认证的效率问题和用户隐私泄露问题两个方面的挑战.提出了一种基于区块链的动态可信轻量级认证机制(dynamic trusted lightweight authentication mechanism, DTL). DTL机制采用联盟链构建区块链系统,既保证了仅授权的智能家居传感器节点可加入网络,又满足分布式高效认证和安全访问需求.DTL具有以下优点:(1)针对认证效率问题,通过改进共识算法建立面向智能家居的动态可信传感设备组(DTsensorgroup,DTSG)认证机制,避免了传统的用户端与传感终端或者网关节点之间一对一的频繁认证引起的接入效率低和用户访问速率低问题,实现了轻量级认证;(2)针对用户隐私保护问题,创新性地设计了DTSG机制和零知识证明结合的认证方案,在不泄露用户...     

RFID超轻量级认证协议RCIA形式化分析与改进

无线射频识别（RFID）是物联网中的一种非接触式的自动识别技术,被广泛运用于构建物物互联的RFID系统。RCIA是一种超轻量级RFID双向认证协议,提供高安全性并声称能抵御去同步攻击。形式化方法是安全协议分析的有力手段。运用模型检测工具SPIN对RCIA协议的认证性及一致性进行验证,结果表明RCIA协议存在去同步攻击漏洞。针对此漏洞,提出基于密钥同步机制的修补方案,对RCIA协议进行了改进。对改进后的协议进行形式化分析与验证,结果表明改进后的RCIA协议具有更高的安全性。提出的协议抽象建模方法对此类超轻量级RFID双向认证协议形式化分析具有重要借鉴意义;提出的基于密钥同步机制的漏洞修补方案,被证明能有效抵御去同步漏洞,可适用于此类超轻量级RFID双向认证协议的设计和分析。     

供应链环境下UC安全的RFID所有权转移协议*

针对供应链环境下无线射频识别(RFID)标签流动所涉及的节点隐私和供应链可见性管理问题,定义了供应链环境下RFID标签所有权转移的安全需求,提出了通用可组合安全模型,并基于所提出的RFID认证协议,设计了一个能实现该模型的RFID标签所有权转移协议。安全性证明和效率分析表明该协议通过利用授权机制和哈希函数的单向性,很好地解决了可见性和不可追踪性问题,采用索引机制和标签端轻量级的计算方式提高了执行效率。与同类方案相比,该协议降低了标签端的计算量且安全性更高。     

基于区块链技术的高效跨域认证方案

为解决现有公钥基础设施（PKI）跨域认证方案的效率问题,利用具有分布式多中心、集体维护和不易篡改优点的区块链技术,提出基于区块链技术的高效跨域认证方案,设计了区块链证书授权中心（BCCA）的信任模型和系统架构,给出了区块链证书格式,描述了用户跨域认证协议,并进行了安全性和效率分析。结果表明,在安全性方面,该方案具有双向实体认证等安全属性;在效率方面,与已有跨域认证方案相比,利用区块链不可篡改机制,使用哈希算法验证证书,能减少公钥算法签名与验证的次数、提升跨域认证效率。     

节点证书与身份相结合的HMIPv6 网络接入认证机制

接入认证是层次型移动IPv6(HMIPv6)网络安全的基本需求.构建了适于HMIPv6的分层认证框架,设计了一种节点证书与身份相结合的签名方案,并以此为基础提出了HMIPv6网络双向接入认证机制.该机制利用基于身份密码技术简化了公钥基础设施的复杂密钥管理过程;以节点证书为接入认证的主要依据,消除了接入网络与家乡网络间的消息交互;采用提出的层次化签名方案,实现了用户与接入网络的双向认证.机制经过简单扩展,能够支持多层HMIPv6网络的接入认证.性能与安全性分析表明,与传统的及其他基于身份的认证方案比较,所提出的机制拥有更高的认证效率和安全性.     

EMAP: An efficient mutual authentication protocol for passive RFID tags

Radio frequency identification (RFID) system is a contactless automatic identification system, which uses small and low cost RFID tags. The primary problem of current security and privacy preserving schemes is that, in order to identify only one single tag, these schemes require a linear computational complexity on the server side. We propose an efficient mutual authentication protocol for passive RFID tags that provides confidentiality, untraceability, mutual authentication, and efficiency. The proposed protocol shifts the heavy burden of asymmetric encryption and decryption operations on the more powerful server side and only leaves lightweight hash operation on tag side. It is also efficient in terms of time complexity, space complexity, and communication cost, which are very important for practical large-scale RFID applications.     

A lightweight anti-desynchronization RFID authentication protocol

Radio frequency identification (RFID) technology has been widely used in ubiquitous infrastructures. However, resource constraint in the low-cost RFID systems has posed potential risks such as privacy and security problems, becoming adoption barrier for RFID-based applications. In this paper, current security issues in RFID are introduced firstly. Then, we propose a lightweight Anti-desynchronization privacy preserving RFID authentication protocol. It is particularly suitable for the low-cost RFID environment for only the capacity of one-way hash function and XOR operation is needed. In this lightweight Anti-desynchronization RFID authentication protocol, the back-end server keeps the history of the random key update to prevent the active attackers from de-synchronizing the shared secret between the tag and the back-end server. The security and the performance of the proposed protocol are analyzed as well.     

基于单向哈希链表树的轻量蜂窝IP切换认证协议

对蜂窝IP网络的安全性尤其是快速切换安全性进行研究,提出了一种新的轻量蜂窝IP切换认证协议。该协议利用单向哈希链表树,实现蜂窝IP网络通信实体间的安全注册和切换认证。分析表明,该协议与蜂窝IP协议相结合,将为无线通信中数据交互及快速切换提供有效的安全保证。     

工业物联网中基于PUFs轻量级的密钥交换协议研究

为了保障数据的安全性和隐私性,防止恶意用户访问传感器设备,针对工业物联网提出一种轻量级的认证与密钥交换协议.该协议采用物理不可克隆函数,模糊提取器保障传感器设备的安全.同时采用单向散列函数、异或操作和对称加解密等技术建立安全的会话通道.实验结果表明,相比于其他认证方案,该协议有效减少了密钥交换的通信和计算开销,所提出的...