802.11i认证协议可验安全性形式化分析

IEEE 802.11标准组提出了802.11i标准以增强无线局域网的安全性能。在802.11i标准中采用了802.1X标准实现无线局域网用户的认证和接入控制过程。针对802.1X认证协议的三方交互结构提出一种扩展Bellare-Rogaway模型,对802.11i认证和密钥交换机制进行可验安全性分析。通过分析,证明802.11i认证协议存在缺陷并给出了相应的中间人攻击方法。     

DHT系统的安全性优化方法研究

对分布式哈希表(DHT)系统的安全脆弱性问题进行了研究,提出了多种安全性优化策略,并给出了一个原型系统。进行了真实网络实验,实验数据表明,现有DHT网络易受索引毒害和路由污染攻击,产生的错误查询结果甚至会引发更大规模的网络安全事件。通过改进一个个DHT系统的节点ID生成机制、路由表更新机制和搜索路径选择机制,从系统运行的各个阶段提升其安全场,抵御攻击者共谋。基于上述方法设计的原型系统在保证平均查询跳数增加不到1跳的情况下,在共谋攻击节点占比60%的网络中,将系统查询成功率保持在65%以上,其方法适用于各种分布式哈希表结构,具有重要的实际应用前景。     

量子密码协议研究现状与未来发展

量子计算具有并行计算能力,在解决某些特定问题上展现出超越经典计算的能力;一旦大型量子计算机研制成功,基于计算复杂性假设的经典密码算法和协议,其安全性将受到严重挑战。量子密码是一种新型密码体制,相应安全性基于量子力学原理,因能对抗量子计算的攻击而受到广泛关注。本文聚焦量子密码近40年的发展历程,梳理了量子密钥分配、量子安全直接通信、量子秘密共享、量子身份认证、量子两方安全计算、量子保密查询等量子密码协议的研究进展和发展趋势,凝练发展过程中面临的技术与应用问题。分析表明,当前量子密码协议研究处于“量子密钥分配协议遥遥领先、其他协议有待突破”的不平衡状态,也是“其他协议难以突破”的瓶颈状态。着眼未来应用,针对数字签名、两方安全计算问题的实用化量子协议是亟需解决的核心问题。为此建议,量子密码与后量子密码研究应同步开展,加强“量子科技”“密码学”学科的交叉研究和人才培养,优化对相关基础研究的考核评价机制。     

SIP网络安全性研究

针对SIP网络所面临的典型安全威胁,提出了SIP攻击方法的有限状态机描述模型.利用该模型深入研究了注册劫持攻击、INVITE攻击、re-INVITE攻击、会话终止攻击和拒绝服务攻击的原理和方式,并在实际环境下重现了这5种攻击方法.同时提出并实现了针对注册劫持的禁止第三方注册或注册权限级别划分的解决方案,以及针对INVITE攻击、re-INVITE攻击和会话终止攻击提出了改进的HTTP Digest认证协议和Proxy间逐条加密的解决方案,提高了SIP网络的安全性和可用性.     

一种新的基于可逆矩阵的具有完整性检验能力的图像加密方案

为了保护图像信息的安全,论文利用组合理论知识,提出一种新的基于可逆整数矩阵的、具有完整性检验能力的图像加密方案。应用该方案将一个灰度图像加密生成一个脆弱的噪声密图,解密过程是加密的简单逆过程。密图的完整性可以凭借人类视觉系统进行检验,不需要任何复杂的计算。当密图遭受恶意篡改时,解密得到一个噪声图,无法得到原始图像的任何信息。论文加密方案的密钥简单,且密钥空间足够大。理论分析和实验结果证明了,该方案为图像加密提供了一种高安全性和有效的机制。     

基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法

目的为了解决当前混沌图像加密技术忽略了随机序列产生的时间延迟现象,且难以克服其自身迭代的周期性,使其序列的自相关性不理想,导致密文安全性不佳等问题。方法引入级联耦合混沌半导体环形激光器,设计基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法。首先引入SHA-256散列函数,利用明文像素值,生成一个256位的密钥,并将其分割为一系列的8位子密钥;利用这些子密钥来计算Logistic-Sine复合映射的初始条件,以输出一组随机序列;根据混沌序列,定义像素交叉互换机制,对输入明文进行预处理,消除相邻像素之间的相关性;基于级联耦合混沌半导体环形激光器,充分利用其自身的时间延迟与交叉反馈的特性,设计物理随机位生成器,以同步输出考虑时间延迟的控制矩阵与随机位流;将Logistic-Sine复合映射输出的混沌序列转换为一个过渡矩阵,联合控制矩阵,定义像素混淆机制,彻底改变明文的像素位置;最后,利用随机位流,设计像素联系扩散函数,改变图像的像素值。结果实验结果显示,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与鲁棒性,能够有效抗击明文攻击,相应的密文熵值约为7.9958,且NPCR(7)Number of Pixel Change Rate(8)、UACI(Unified Average Changing Intensity)分别为99.50%、33.46%。结论所提加密算法具有较高的安全性和抗攻击能力,能够安全保护图像在网络中传输,在信息防伪等领域具有较好的应用价值。     

基于压缩量化与邻域空间LBP算子的图像哈希算法

目的为了解决哈希算法的感知鲁棒性与伪造检测能力不高的问题,提出基于特征压缩机制与邻域空间局部二值模式的紧凑图像哈希算法。方法首先利用2D线性插值技术,对输入图像进行预处理;嵌入Ring分割技术,将其变为二次图像;再利用Gabor滤波技术对其完成过滤;考虑到图像的颜色特征与其内在的空间关系,基于局部二值模式LBP设计邻域空间LBP算子,提取滤波图像的特征;构建特征压缩量化准则,输出紧凑的哈希二值数组;迭代Logistic映射,输出随机序列,通过量化每个序列值输出密钥流,通过构建动态引擎设计分段异加密模型,实现紧凑哈希序列的加密,获取图像哈希;最后计算原始哈希序列与待检测哈希序列的Hamming距离,实现图像信息的安全认证。结果与已有的哈希生成机制相比,文中算法所输出的哈希序列更紧凑,对旋转、伽马校正等篡改操作具有更好的感知鲁棒。结论所提哈希技术具备较高的安全性,在包装图标检索、信息检测等领域具有较好的价值。     

基于加权直方图位混淆与分阶混沌异扩散的快速图像加密算法

目的为了解决当前图像加密技术因在置乱和扩散过程忽略了明文像素特性,导致其抗明文攻击能力较弱,并且整个像素扩散均采用相同的加密机制来实现,存在安全性不理想问题,文中设计基于加权直方图位混淆和分阶混沌异扩散的快速图像加密算法。方法该算法充分利用整个明文的像素值,将其嵌入到整个置乱与扩散阶段,且在扩散过程中,利用不同的加密函数对不同的像素进行扩散。首先,联合Logistic与Tent映射,利用非线性组合思想构建新的低维混沌系统,并分析其混沌性能;考虑输入明文的像素值,建立像素加权直方图,借助外部密钥,生成复合混沌系统的初值,通过迭代输出随机序列;再将明文的每个像素在位水平上进行扩展,利用离散化的随机序列在位水平上实现明文混淆;随后,将分数阶理论嵌入Logistic映射中,构建分阶Logistic混沌映射,利用像素的加权直方图对其迭代,输出混沌数组;对混淆密文的像素进行分类,结合混沌数组,设计异扩散模型,对三类像素进行不同的加密。结果测试结果显示,与当前混沌加密算法相比,所提加密机制具有更强的抗明文攻击能力,其输出密文的像素分布更为均匀。结论所提加密技术兼顾了较高的安全性与效率,能够较好地保护图像在网络中安全传输。