一种基于3G网络端到端加密的新型密钥管理方案研究

现今人与人之间传输数据时越来越依赖于3G移动通信网络,特别是第三代移动通信网络（3G）。尽管3G网络实现了网络组件内数据的机密性、完整性,但它并不提供用户端到端的机密性和完整性,而端到端加密的关键是有效地管理每一个密钥。因此文章提出了一种新的端到端加密的密钥管理方案,该方案基于三方Diffie、Hellman密钥协议算法,充分利用了3G的特殊性,只增加一种新的软件,几乎没有改变3G的物理结构。文章还对方案进行了评估,证明了该协议能够提供消息的机密性,以及通信双方双向认证的正确性。     

新型安全电子邮件加密系统的设计与实现

基于身份公钥加密是一种以用户的身份标识符作为公钥的新型加密体制。本文首先介绍基于身份的公钥加密方案(IBE),给出IBE安全加密体制的基本框架结构与工作原理;设计了一个IBE密钥管理方案,实现IBE公钥和私钥的安全分发;提出了一套基于IBE的安全电子邮件系统,开发了一个PKG密钥服务器和Outlook邮件客户端加密插件,并实现IBE密钥管理方案;最后讨论了IBE邮件加密系统的安全问题。     

一种移动环境下的基于身份的端到端认证和密钥协商协议*

在现有移动通信终端和服务器安全认证方案的基础上,结合椭圆曲线密码算法提出一种新的基于身份的端到端认证协议。该协议既提供了安全双向认证和密钥协商功能,又极大地适应了移动终端的计算能力,降低了安全系统的复杂性,为端到端加密在移动通信系统中的大规模应用提供了基础。     

基于代理重加密的消息队列遥测传输协议端到端安全解决方案

针对消息队列遥测传输（MQTT）协议缺乏保护物联网（IoT）设备间通信信息的内置安全机制,以及MQTT代理在新的零信任安全理念下的可信性受到质疑的问题,提出了一种基于代理重加密实现MQTT通信中发布者与订阅者间端到端数据安全传输的解决方案。首先,使用高级加密标准（AES）对传输数据进行对称加密,以确保数据在整个传输过程中的机密性;然后,采用将MQTT代理定义为半诚实参与方的代理重加密算法来加密传输AES对称加密使用的会话密钥,从而消除对MQTT代理的隐式信任;其次,将重加密密钥生成的计算工作从客户端转移到可信第三方,使得所提方案适用于资源受限的IoT设备;最后,使用Schnorr签名算法对消息进行数字签名,以提供数据来源的真实性、完整性和不可否认性。与现有MQTT安全方案相比,所提方案用和不提供端到端安全性的轻量级方案相当的计算和通信开销获取了MQTT通信的端到端安全特性。     

基于TETRA的端到端安全的研究*

由ETSI制定的无线集群移动通信标准——TETRA标准中的很多功能是为满足警察和其他公共安全部门的特殊要求而设计的,这些特殊要求中包含了安全方面的要求。TETRA标准描述了鉴权、空中接口加密等基本安全功能,而把端到端安全留给用户自己来设计和实施。参考TETRA MoU组织给出的对TETRA端到端安全的若干推荐,提出了基于TETRA标准的端到端安全的总体架构,并讨论了端到端安全中的语音加密、短消息加密和密钥管理等关键技术。     

电子邮件IBE加密研究

提出了一种电子邮件IBE加密方案。方案采用了伪RSA密钥和IBE插件技术。伪RSA密钥是一种存放有用户标识即邮箱地址的假的RSA密钥数据。在伪RSA密钥基础上,引入自签发的伪RSA数字证书以及IBE密码模块。伪RSA数字证书的公钥是伪RSA公钥。IBE插件插入到电子邮件客户端中,当用户发送加密邮件时,IBE插件自动插入邮件加密所需的伪RSA数字证书,当用户读取加密邮件时,IBE插件自动插入邮件解密所需的用户带私钥的伪RSA数字证书;IBE密码模块将邮件客户端使用伪RSA数字证书及私钥所进行的密码运算转化为使用IBE密钥的密码运算,由此实现电子邮件的IBE加密、解密而无需对邮件客户端作任何修改。     

自主深空DTN组密钥管理方案

深空DTN(delay tolerant networks)网络难于提供可靠的端到端服务,因此在组密钥管理中密钥管理中心不能及时有效地执行密钥更新过程。针对这一问题,提出了一种自主组密钥管理方案。通过单加密密钥多解密密钥密钥协议设计逻辑密钥树,树中的叶子节点为成员的秘密加密密钥,非叶子节点为公开加密密钥,组成员具有和密钥管理中心相同的能力——更新逻辑密钥树中公钥,并且保证组密钥更新的前向和后向安全性。与LKH(logical key hierarchy)方案对比,建议的组密钥管理方案加入更新消息开销减少一半,退出更新消息开销为常数,与组成员规模无关,无需密钥管理中心支持,满足长延时深空DTN网络安全需求。     

基于身份加密的密钥管理方案研究

在基于身份加密(IBE)系统中，密钥托管和密钥更新问题一直没有得到很好的解决。该文介绍了几种典型的IBE密钥管理方案。并从工程应用的角度，分别从安全性、系统复杂度(代价)、适用环境等几个方面对各方案进行了分析比较。     

移动云计算中基于身份的轻量级加密方案

针对移动云计算中数据安全和移动用户的隐私保护问题,结合在线离线和外包解密技术,对基于身份加密机制（IBE）中加密和解密算法进行扩展,提出了一种可外包解密的基于身份在线离线加密方案,并证明其安全性,构造出适合于移动云计算环境中轻量级设备保护隐私数据的方案。为了减少移动终端运行IBE的加密和解密开销,利用在线离线技术将IBE的加密分解为离线和在线两个阶段,使得移动设备仅需执行少量简单计算即可生成密文;在此基础上,利用外包解密技术,修改IBE的密钥生成算法和解密算法,增加一个密文转化算法,将解密的大部分复杂计算外包给云服务器,移动设备仅计算一个幂乘运算即可获得明文。与现有IBE方案的性能相比,该方案具有较少的加解密开销,适合于轻量级移动设备。     

端到端通信中基于时间转换能量采集的计算迁移方案

在端到端（D2D）通信网络中,为提高移动云计算的有效性,提出了一种基于时间转换能量采集的计算迁移方案。首先,一个流量受限的智能移动终端把其需要迁移的计算任务通过D2D通信以射频信号的形式发送给一个能量受限的智能移动终端,后者利用时间转换方案对接收信号进行能量采集。然后,能量受限终端会为流量受限终端中继任务到云端服务器付出额外的流量消耗。最后,所提的方案被建模为一个最小化终端能量与流量消耗的非凸优化问题,通过优化能量受限终端的时间转换因子、采集能量分配因子以及流量受限终端的传输功率,最终获得了最优方案。仿真结果表明,相比于非协作方案,所提方案通过互惠协作进行计算迁移能有效地减少终端的匮乏资源开销。     

基于身份的无线传输层安全握手协议改进方案

现有无线传输层安全(WTLS)协议主要基于数字证书构建,存在通信与计算开销较大、未对服务器证书的有效性进行在线验证等不足。以基于身份的密码体制思想,综合运用基于身份的加密(IBE)、基于身份的签名(IBS)及基于身份的密钥协商(IBAKA)等机制,提出了一种基于身份的密码系统(IBC)的WTLS改进协议。改进协议以身份标识为核心,以传递身份标识代替传递证书,使用IBE、IBS及IBAKA分别完成加密、签名及密钥协商等操作,并在密钥计算中融入了加密者的身份信息,使得密文具有消息源的可认证性。对改进协议的安全性及效率的分析表明,改进协议在确保安全的前提下降低了通信开销。     

基于身份的同态密钥协商

在整数环上的同态加密机制和IBE公钥密码体制基础上,提出了基于IBE的同态密钥协商。该协议建立的会话密钥是等献的、前向保密的。和Diffie-Hellman系列密钥协商协议相比,所提出的密钥协商协议具有更快的运算速度;和基于口令的密钥协商协议相比,所提出的密钥协商协议具有较好的安全性。最后利用BAN逻辑证明了该协议的安全性。     

基于组合公钥的IBE算法

为提高基于身份加密(IBE)算法的安全性,设计一种基于组合公钥(CPK)的IBE算法。按照CPK中用户密钥生成方法生成用户公钥,实现身份到椭圆曲线点群的映射,利用系统主密钥矩阵代替单个系统主密钥,扩展系统主密钥空间,从而降低单个系统主密钥泄露导致系统被攻破的风险。理论分析表明,该算法具有大规模密钥管理与公钥认证简单的优势,且不存在共谋攻击。     

基于IBE Service 的新型文件加密系统

基于身份的公钥加密(Identity-based Encryption,简称IBE)体制采用用户ID作为公钥,无需公钥证书操作,较传统的PKI体系具有开发部署简单、应用成本低等优势,尤其适用于密钥集中式管理的企业级应用。设计了一个基于Web Service的IBE密钥管理服务系统IBE Service,实现各个网络安全域内的用户密钥管理,提供以用户安全策略为中心的密钥服务;基于IBE Service开发了一个面向通用文件加密的客户端应用,主要通过SOAP服务接口实现基于XML的IBE密钥数据交互。新型的文件加密系统可将接收方ID直接映射为公钥,接收方自动向IBE Service获取私钥完成文件解密,具有安全、便捷等优点,且支持灵活的ID安全策略管理。     

Wireless sensor network key management survey and taxonomy

Wireless sensor networks (WSN) are mobile ad hoc networks in which sensors have limited resources and communication capabilities. Secure communications in some wireless sensor networks are critical. Key management is the fundamental security mechanism in wireless sensor network. Many key management schemes have been developed in recent years.In this paper, we present wireless sensor network key management survey and taxonomy. We classify proposed wireless sensor network key management schemes into three categories based on the encryption key mechanism. We then divide each category into several subcategories based on key pre-distribution and key establishment.     

基于组合公钥的用户公钥认证算法

为解决组合公钥算法中的共谋攻击问题及用户私钥托管问题,提出一种基于组合公钥的用户公钥认证算法。其中,密钥管理中心生成用户的签名公私钥矩阵,用户随机生成自己的公私钥对,密钥管理中心使用用户的签名私钥对用户的公钥进行签名。理论分析证明,该算法使用签名私钥矩阵代替单个的签名私钥,从而扩大了签名私钥的空间,增强了系统的安全性。     

一种改进的基于位置的攻击容忍WSN安全方案

基于身份的公钥体制(IBE)在无线传感网(WSN)中的安全应用越来越多,尤其是基于位置ID的攻击容忍安全方案研究已被广泛关注,但对WSN而言该方案主要面临两大问题:(1)基于双线性对的IBE计算耗费过大;(2)要求节点位置固定即不支持节点位置的移动。研究提出了一种面向WSN的轻量级IBE加密方案TinyCKE,利用ECC组合密钥实现基于ID的公钥加密机制,较基于双线性对的IBE更适用于计算资源受限的传感节点;基于TinyCKE设计改进了一种基于位置的攻击容忍安全方案,通过对节点位置范围标识及其ID私钥有效时间的统一管理,支持节点在允许范围内任意移动并支持基于ECC组合密钥的高效认证,且使恶意节点对私钥的攻击限定在一个更新周期内,具有对节点位置和私钥时间的攻击容忍性。     

基于双线性对的代理签名在移动代理中的应用

基于双线性对的代理签名将IBE（Identity Based Encryption）的优势得以体现的同时具有了代理签名的功能.移动代理是一个自主性的软件实体,它可以在不同的执行环境中执行,适用于窄带宽和非同步连接,移动用户可以授权移动代理在网上搜索适合的产品或服务.由于移动代理的这一特性,人们很早就将代理签名应用其中.但是由于PKI（Public Key Infrastructure）的一些局限性,使得移动代理的效率不高,该文应用基于身份加密的代理签名方案来解决这个问题.