对两个基于智能卡的口令认证协议的安全性分析

身份认证是确保信息系统安全的重要手段,基于智能卡的口令认证协议由于实用性较强而成为近期研究热点。采用基于场景的攻击技术,对最近新提出的两个基于智能卡的口令认证协议进行了安全性分析。指出“对Liao等身份鉴别方案的分析与改进”(潘春兰,周安民,肖丰霞,等.对Liao等人身份鉴别方案的分析与改进.计算机工程与应用,2010,46(4):110-112)中提出的认证协议无法实现所声称的抗离线口令猜测攻击;指出“基于双线性对的智能卡口令认证改进方案”(邓粟,王晓峰.基于双线性对的智能卡口令认证改进方案.计算机工程,2010,36(18):150-152)中提出的认证协议无法抗拒绝服务(DoS)攻击和内部人员攻击,且口令更新阶段存在设计缺陷。分析结果表明,这两个口令认证协议都存在严重安全缺陷,不适合安全需求较高的应用环境。     

对两个无线传感器网络中匿名身份认证协议的安全性分析

针对设计安全高效的无线传感器网络环境下匿名认证协议的问题,基于广泛接受的攻击者能力假设,采用基于场景的攻击技术,对新近提出的两个无线传感器网络环境下的双因子匿名身份认证协议进行了安全性分析。指出刘聪等提出的协议(刘聪,高峰修,马传贵,等.无线传感器网络中具有匿名性的用户认证协议.计算机工程,2012,38(22):99-103)无法实现所声称的抗离线口令猜测攻击,且在协议可用性方面存在根本性设计缺陷;指出闫丽丽等提出的协议(闫丽丽,张仕斌,昌燕.一种传感器网络用户认证与密钥协商协议.小型微型计算机系统,2013,34(10):2342-2344)不能抵抗用户仿冒攻击和离线口令猜测攻击,且无法实现用户不可追踪性。结果表明,这两个匿名身份认证协议都存在严重安全缺陷,不适于在实际无线传感器网络环境中应用。     

基于竞争允许TDMA的无线传感器MAC层协议

无线传感器网络在许多重要领域有着广泛的应用，而传感网的媒体访问控制子层(MAC)协议对传感器网络的运行和性能具有重要影响。该文概述了目前存在的传感网MAC协议的设计思想，在SMAC协议的基础上，将TDMA和CSMA两种思想结合起来并与SMAC协议同步机制相统一，提出了一个新的基于竞争允许TDMA的无线传感器网络MAC协议。模拟结果显示，与SMAC协议相比，该协议在数据包延迟、能量消耗及数据包的接收率等性能上有很大提高。     

一种抗恶意攻击的RFID双向认证协议

针对现有无线射频识别（RFID）认证机制存在的安全缺陷,提出一种新型抗恶意攻击的RFID双向认证协议,并基于GNY逻辑给出了协议的安全性证明。该协议将公钥加密算法和对称密钥加密算法相结合,采用阅读器双重认证及预认证阶段刷新密钥的方法,通过在标签中添加保护密钥同步的恶意攻击标记Tm,解决了当前协议中存在的认证效率较低,标签密钥更新失败导致位置跟踪和非法更新标签/服务器内部密钥造成拒绝服务（DoS）等问题,可抵抗重传,标签/阅读器假冒,通信量分析和去同步化等多种恶意攻击。分析结果表明：该协议具有安全性好,效率高,计算复杂度低等特点,适合于标签的大规模应用。     

双主体认证协议抵御DoS攻击的安全方案

认证协议存在的一定的拒绝服务(DoS)攻击隐患。该文在cookie机制和工作量证明方法思想的基础上,采用弱认证和强认证相结合的方法,提出了双主体认证协议抵御DoS攻击的安全方案,给出了方案的实现细节和部分实验数据,分析了该方案的安全性。应用该方案对Lowe的NSPK协议进行改进,并分析了改进后协议的性能。     

USIM-based EAP-TLS authentication protocol for wireless local area networks

Due to the rapid growth in popularity of Wireless Local Area Network (WLAN), wireless security has become one of many important research issues. For the WLAN security, the IEEE 802.1X standard provides an authentication framework that is based on the Extensible Authentication Protocols (EAP). In the EAP framework, there are many authentication protocols that have been proposed, in which each authentication protocol has some strengths and weaknesses, respectively. Most EAP authentication protocols lack two features: identity protection and withstanding man-in-the-middle attacks. In this paper, we first propose a novel symmetric-key based certificate distribution scheme based on Universal Subscriber Identity Module (USIM) cards in a cellular network. The symmetric-key based certificate distribution scheme allows mobile subscribers to obtain temporary certificates from the corresponding cellular network. Combining the proposed certificate distribution scheme with the EAP-TLS (Transport Layer Security) protocol, we present a new EAP authentication protocol called USIM-based EAP authentication protocol. The new EAP authentication protocol combining with USIM cards is an extension of the EAP-TLS protocol and also follows the EAP framework in the IEEE 802.1X standard. Compared to other EAP authentication protocols, the proposed protocol provides mutual authentication, strong identity protection and roaming capability between the cellular network and the WLAN networks.     

TCM密钥迁移协议设计及形式化分析

为增强TCM芯片间密钥的互操作性,TCM提供了密钥迁移相关命令接口,允许用户设计密钥迁移协议以实现芯片间密钥的共享.通常,TCM密钥迁移协议以目标TCM上的新父密钥作为迁移保护密钥.研究发现,该协议存在两个问题:对称密钥不能作为被迁移密钥的新父密钥,违背了TCM的初始设计思想;缺少交互双方TCM的相互认证,导致源TCM的被迁移密钥可以被外部敌手获得,并且敌手可以将其控制的密钥迁移到目标TCM中.针对上述问题,提出两个新的密钥迁移协议:协议1遵循TCM目前的接口规范,以目标TCM的PEK(platform encryption key)作为迁移保护密钥,能够认证目标TCM,并允许对称密钥作为新父密钥;协议2简单改动了TCM接口,以源TCM和目标TCM进行SM2密钥协商,得到的会话密钥作为迁移保护密钥,解决了上述两个问题,并且获得了前向安全属性.最后,使用形式化分析方法对上述协议进行安全性分析,分析结果显示,协议满足正确性和预期的安全属性.     

可信网络接入认证协议的设计与分析

随着对TNC应用和研究的不断深入,其架构自身的安全性问题也逐渐成为人们所关注的焦点。在分析了TNC架构存在局限性的基础上,提出了一种新的基于TNC规范的网络接入认证协议,在服务器端和客户端安全协商会话密钥的前提下实现了通信双方的双向身份认证和双向平台认证,在提高认证效率的同时使得整个认证过程更为安全可靠。最后,对协议进行了安全性分析,并给出了协议的安全性验证过程,分析结果表明该接入认证协议能够达到预期的安全目标。     

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.     

一种安全增强型无线认证与密钥协商协议

针对当前3G网络身份认证与密钥协商方案存在扩展性差、用户身份信息易泄露的问题,提出一种基于无线公钥体制的安全增强型无线认证与密钥协商协议,实现实体间的双向身份认证,保护空中接口及有线通信链路,防止用户和接入网络身份标识泄露。该方案支持数字签名,可提供不可否认性业务。形式化方法验证分析表明,该协议能够满足安全需求。     

基于低成本标签的RFID匿名双向认证协议

为消除目前现有低成本无线射频识别(RFID)认证协议存在的各种安全隐患,解决认证协议所忽视的针对后端数据库的拒绝服务攻击问题,使用简单的逻辑运算以及读写器的屏蔽操作,以两个16位循环冗余校验(CRC)函数消息的级联作为标签与读写器相互认证因子,设计了一种新的基于低成本标签的RFID匿名双向认证协议,并对其进行了性能分析。分析结果表明,所提协议能够抵抗重放攻击和同步攻击,具备不可追踪性、真实性和服务的可用性,是一个比较安全、高效、实用的RFID低功耗安全认证方案。     

Access control protocols with two-layer architecture for wireless networks

In this paper we study two access control protocols which have similar two-layer access control architectures for wireless networks in public places. The first protocol, called the Lancaster protocol, employs user password for authentication and enforces access control at the IP layer; while the second protocol, referred to as the Stanford protocol, uses public key cryptosystems (PKC) for authentication and performs access control at the link layer. Although both protocols are intended to restrict access to wireless networks only to authorized users, our analysis shows that both protocols have serious security flaws which make them vulnerable to attacks. Then we propose a password-based protocol and a PKC-based protocol for the Lancaster architecture and the Stanford architecture, respectively. Both of our protocols provide mutual authentication, perfect forward secrecy and access control for wireless networks. Moreover, they also provide DoS resistance and identity confidentiality for the client. We present detailed security and performance analysis for our protocols, and show that both of our protocols are secure and efficient for access control in wireless networks.     

基于AES与NTRU的RFID安全认证协议

对现有的RFID认证协议进行了安全性与算法复杂度分析,提出了一种基于高级加密标准AES与公钥体制NTRU的RFID安全认证协议。该协议可抵抗重传、窃听、篡改、跟踪等多种攻击手段,实现了双向认证与密钥更新,适合安全性能要求高、电子标签用户数多的RFID应用场合。分析了此协议的安全性及算法可行性,并利用BAN逻辑对其安全性进行了证明。     

无线传感器网络下多因素身份认证协议的内部人员攻击

无线传感器网络技术一经提出,迅速得到学术界、工业界的广泛关注,在国防军事、环境监测、智能家居、健康护理等领域发挥着重要作用.身份认证是保障无线传感器网络实时访问的关键安全技术.基于增强的攻击者模型,提出一种被长期忽略的内部攻击威胁,对无线传感器网络环境下的两个代表性认证协议进行了安全性分析.指出Mir等人的协议无法抵抗内部攻击和智能卡丢失攻击,且未实现前向安全性;指出Fang等人的协议同样无法实现所声称的前向安全性特性,且对内部攻击和智能卡丢失攻击是脆弱的.针对协议具体失误之处,提出相应的解决方案.总结了7类应对内部攻击的解决方案.指出了现有方法的不足,提出了合理的解决方案.     

具有可扩展性的无线Mesh网络接入方法

分析了无线Mesh网络的特点和安全机制,给出了无线Mesh客户端的接入过程,通过面向方面编程AOP、依赖注入DI和软插件技术实现接入系统的认证协议、密钥协商协议和物理网络适配能力的可扩展性。设计了双向身份认证协议和会话密钥协商协议,能够抵抗反射攻击并保证会话的前向保密性。     

基于SIM卡的双因素认证方案

该文通过对GSM系统安全性的分析,结合双因素认证技术,提出了一种基于GSM手机SIM卡的双因素认证协议,该认证协议使用给SIM卡内植入的种子数与GSM系统时间值进行密码运算,获得消息认证码,使认证服务器可以根据此认证码对用户进行基于SIM卡和种子数的双因素身份认证。该协议的特点在于利用SIM卡和GSM系统的已有资源,通过给SIM植入种子数,使手机实现了双因素认证机制中的时间令牌的功能。最后,对该认证协议的安全性进行了详细的分析论述。     

SE-AKA: A secure and efficient group authentication and key agreement protocol for LTE networks

To support Evolved Packet System (EPS) in the Long Term Evolution (LTE) networks, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has proposed an authentication and key agreement (AKA) protocol, named EPS-AKA, which has become an emerging standard for fourth-generation (4G) wireless communications. However, due to the requirement of backward compatibility, EPS-AKA inevitably inherits some defects of its predecessor UMTS-AKA protocol that cannot resist several frequent attacks, i.e., redirection attack, man-in-the-middle attack, and DoS attack. Meanwhile, there are additional security issues associated with the EPS-AKA protocol, i.e., the lack of privacy-preservation and key forward/backward secrecy (KFS/KBS). In addition, there are new challenges with the emergence of group-based communication scenarios in authentication. In this paper, we propose a secure and efficient AKA protocol, called SE-AKA, which can fit in with all of the group authentication scenarios in the LTE networks. Specifically, SE-AKA uses Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) to realize KFS/KBS, and it also adopts an asymmetric key cryptosystem to protect users’ privacy. For group authentication, it simplifies the whole authentication procedure by computing a group temporary key (GTK). Compared with other authentication protocols, SE-AKA cannot only provide strong security including privacy-preservation and KFS/KBS, but also provide a group authentication mechanism which can effectively authenticate group devices. Extensive security analysis and formal verification by using proverif have shown that the proposed SE-AKA is secure against various malicious attacks. In addition, elaborate performance evaluations in terms of communication, computational and storage overhead also demonstrates that SE-AKA is more efficient than those existing protocols.     

抗重放攻击认证协议的设计原则和方法研究

重放攻击是最基本、最常用、危害性最大的攻击认证协议的形式.从服务器和通信实体的角度对认证协议受重放攻击的根源进行详细的分析,提出了一套抗重放攻击认证协议的设计原则和方法.通过该原则和方法,对Adadi-Needham修改版本的Otway-Rees协议和BAN-Yahalom协议进行了分析和改进.该设计原则和方法对抗重放攻击认证协议的设计和分析是很有效的.     

基于时分复用的无线传感器网络MAC协议研究

对近年来无线传感器网络(W SNs)的基于时分复用(TDMA)的媒质访问控制(MAC)协议的最新研究进展进行了讨论和综述,描述了设计W SNs的MAC协议应该考虑的问题,详细论述了传感器网络的MAC协议的能量有效性问题,着重对一些具有代表性的基于TDMA的MAC协议进行对比、分析,并在此基础上提出了将来设计这类MAC协议的方向和建议。     

基于无证书密钥协商的Kerberos改进协议

Kerberos认证协议容易遭受口令攻击和重放攻击,且需要2次双线性对运算、2次指数运算和1次椭圆曲线上的点乘运算,计算量大。为此,利用高效的无证书密钥协商对Kerberos协议进行改进。用户与认证服务器之间通过使用无证书签密技术抵抗伪造攻击。分析结果证明,改进协议符合密钥协商的6个基本安全要求,满足已知密钥安全性、完美前向安全性、抗未知密钥共享安全性、密钥不可控性、已知会话临时信息安全性,能抵抗口令攻击、重放攻击、中间人攻击及密钥泄漏伪装攻击,并且仅需3次点乘运算,具有较高的效率。