基于对称加密的通信网络数据多信道安全传输方法

为了提高通信网络数据多信道传输的安全性,提出基于对称加密的通信网络数据多信道安全传输方法。建立通信网络数据多信道链路层分布结构模型,采用分段线性组合解码的方法进行通信网络数据多信道均衡控制。结合随机码幅度调制方法进行通信网络数据传输过程中的调制解调处理,使用对称加密算法进行通信网络数据加密的密钥设计。将算术编码嵌入到加密体系中,利用对称加密输出的比特序列进行循环移位处理,实现通信网络数据多信道安全传输。仿真结果表明,所提方法的泄漏概率为0.036,破译比特长度为1.46 kbit,识别度为97.54%,时间开销为0.54 s。采用所提方法进行通信网络数据多信道传输的安全加密性能较好,抗攻击能力较强。     

分簇结构无线传感器网络安全协议设计

提出了一种基于分簇结构的无线传感器密钥安全分发协议——SEKD协议,与现有典型分簇结构的安全协议相比,能够提供确定的安全性并显著地降低了网络能耗、存储开销。SEKD协议可以高效动态地为每个簇建立簇密钥,并基于因式分解的困难性,通过簇首一次广播即可实现簇密钥的安全分发,最大程度地节约了通信量和加密解密开销。由于多跳路由数据包,SEKD协议采用多重加密保证了数据的安全性。性能分析和仿真实验显示,SEKD协议在满足安全需求的前提下,能为无线传感器网络高效建立簇密钥与簇间密钥,并显著降低网络能耗,进一步延长网络的生存时间。     

基于秘密共享的无线传感器网络组密钥管理方案

提出了一种基于秘密共享的无线传感器网络组密钥管理方案,简称为GKMSSS.GKMSSS在采用LEACH协议进行网络分簇的基础上,利用秘密共享和对称密钥加密的原理,将组密钥分量分布式存储在各个组成员中,成功实现了密钥的预配置、层次密钥的生成、网络的分簇、密钥的生成与分发、密钥的更新、组新成员的加入和组成员的退出等关键过程.通过相关分析和实验表明,在保证存储开销和通信开销在可接受范围之内的情况下,有效保障了组通信的前向保密性、后向保密性以及抗串谋攻击,且有较好的节点抗俘虏能力.     

无线传感器网络动态密钥管理方案

传统的密钥管理技术不适合资源受限的无线传感器网络,因此在保证网络的安全性下如何降低网络的能量开销已成为无线传感器网络安全技术的重要部分。文中提出一种新的密钥管理方案——双层组密钥管理(Two-Tier Dynamic Key Management,TDKM)方案。该方案把网络拓扑分成上层簇节点之间密钥会话和下层节点之间通信,其中上层采用基于位置的密钥预分布方法来建立簇节点之间会话密钥,下层采用基于位置的组合的密钥分布来组织节点之间的通信。与SECK方案比较,TDKM方案降低了更新开销,并且提高了网络的安全性能。     

分簇无线传感器网络密钥预分配管理方案

针对无线传感器网络节点计算和存储能力有限,能量受限等特点,提出了一种新的分簇传感器网络密钥预分配管理方案KDNKPD。该方案借助于Blundo二元多项式函数和密钥分发节点建立节点与簇头间的安全通信,能够适应簇首节点的按轮选举并解决了Blundo方案的安全问题。通过安全分析与性能分析比较和仿真实验表明,该方案提高了网络的安全性,减少了传感器节点的存储开销和计算开销。     

一种LKH组播密钥树的启发式构建方法

LKH（Logical Key Hierarchy）方法是一种有效的组播密钥更新技术。但在密钥更新过程中,该方法的加密开销与传输开销往往成为通信系统的瓶颈。通过对上述问题的研究,给出最优密钥树结构的定义,并提出一种构建最优密钥树的启发式搜索算法。与传统LKH密钥树结构相比,最优树的不同层具有不同的分支数,因此其可降低密钥更新过程中的处理开销。理论分析与仿真实验均表明,所提方案可有效降低系统组播密钥更新的加密开销、传输开销及密钥存储量。     

一种抵抗智能电网数据注入攻击的认证密钥机制

对智能电网中新兴的坏数据注入攻击进行了探讨,它通过篡改传感数据对电力系统进行欺骗。对此提出了一种以簇为分界线的两层加密认证机制,即簇内认证密钥加密采用同态加密的对称算法,簇间的认证采用密钥基于内容生成方式的对称加密技术。通过仿真验证,本机制性能良好,减少了密钥动态更新的开销,增强了网络结构上的认证性,能够有效地防御错误数据注入攻击。     

基于分簇无线传感器网络密钥预分配管理方案研究

针对无线传感器网络节点计算和存储能力有限,能量受限等特点,提出了一种新的分簇传感器网络密钥预分配管理方案KDNKPD。该方案借助于Blundo二元多项式函数和密钥分发节点建立节点与簇头间的安全通信,能够适应簇首节点的按轮选举并解决了Blundo方案的安全问题。通过安全分析与性能分析比较和仿真实验表明,该方案提高了网络的安全性,减少了传感器节点的存储开销和计算开销。     

一种非对等无线传感器网络环境中安全高效的混合密钥管理机制

密钥管理是实现WSN安全的首要功能。针对非对等无线传感网络中现有密钥管理存在的安全隐患和开销大等问题,提出一种安全高效的密钥管理机制。该机制包括一个基于椭圆曲线密码的轻量级签密算法,该签密不仅计算和通信代价小,还具有较好的前向安全性。基于提出的签密算法设计了完整的簇密钥管理机制,用于保证簇内通信的安全性。该机制基于簇基密钥构建各簇中的对称簇密钥,能够有效解决因簇首被俘而导致簇中所有感知节点失效的问题。为了更好地适应网络的动态性和扩展性,当网络节点变化和移动时,该机制能够基于簇密钥更新链有效地对簇密钥进行更新和维护。同时,还设计了簇密钥安全管理模型,模型能够根据网络环境安全威胁的不同,自适应进行簇密钥的更新,从而进一步提高了簇密钥更新的效率和算法性能。安全分析和性能对比表明,提出的机制在安全性和开销方面均胜于已有的其他密钥管理机制。     

基于 IBC的无线传感器网络层簇式密钥管理方案*

密钥管理是无线传感器网络中关键安全技术之一。无线传感器网络的密钥管理由于布置位置、计算量有限、存储能力有限,使得设计面临许多挑战。在分析无线传感器网络安全需求的基础上,针对无线传感器网络密钥管理问题,运用层簇式网络结构,通过身份加密方式,进行节点合法性认证,完成基站与簇头,簇头与节点之间的密钥,保证无线传感器网络安全通信。通过安全性分析和效能分析,该密钥管理方案较好的满足无线传感器网络的安全需求,降低通信开销,有效地解决密钥管理的问题。     

基于MapReduce的并行同态加密算法

根据云计算分布式的特点,并结合同态加密和Hadoop环境下MapReduce并行框架,提出了一种基于MapReduce计算框架的并行同态加密方案。实现了具体的并行同态加密算法,并对该方案的安全性和正确性进行了理论分析。同时,在16个核的计算集群中进行实验,数据加密的加速比可以达到13。实验结果表明,基于MapReduce的同态加密方案可以有效地减少数据的加密时间,有利于面向实时的应用。     

无线传感器网络的安全地理位置跨层协议

许多无线传感器网络(WSN)协议设计过程中,没有考虑到安全问题。提出一种安全地理位置跨层协议(Secure Geo-graphic Integrated Protocol,SGIP)。在安全协议的设计过程中,同时考虑了安全引导过程。首先改进了基于位置的密钥引导方案,使其不但充分利用地理信息,而且可以同时为广播包和单播包加密,并且转发区域内所有节点都与源节点有共享密钥。在此基础上,采用基于MAC层竞争的地理路由选择算法,并对不同数据包采用不同的加密方式,设计了安全的路由/MAC跨层协议。分析表明协议具有很好的安全性能,并且开销较小。     

基于CPK的加密短消息系统

针对当前基于无线网络的短消息系统的一系列不安全的因素(如数据包被窃取、截获及丢失),提出基于CPK的加密短消息系统,引入加密短消息工作过程,利用椭圆曲线ECC加密算法实现对短消息数据包进行加密传输。系统有效地解决了多点通信过程中密钥管理问题。     

Cost Effective Decentralized Key Management Framework for IoT

Security is a primary concern in communication for reliable transfer of information between the authenticated members, which becomes more complex in a network of Internet of Things (IoT). To provide security for group communication a key management scheme incorporating Bilinear pairing technique with Multicast and Unicast key management protocol (BMU-IOT) for decentralized networks has been proposed. The first part of the proposed work is to divide the network into clusters where sensors are connected to and is administered by cluster head. Each sensor securely shares its secret keys with the cluster head using unicast. Based on these decryption keys, the cluster head generates a common encryption key using bilinear pairing. Any sensor in the subgroup can decrypt the message, which is encrypted by the common encryption key. The remaining part focuses to reduce communication, computation and storage costs of the proposed framework and the resilience against various attacks. The implementation is carried out and results are compared with the existing schemes that have given considerably better results. Thus, the lightweight devices of IoT can provide efficiency and security by reducing their overhead in terms of complexity.     

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。     

基于栅格分簇的无线传感器网络路由协议

在栅格状分簇路由协议(GROUP)中,存在簇头分布不均匀、主汇聚节点选择不明确、数据传输不沿着最佳路径传输等缺点。为此,设计一种基于距离比较趋零法的栅格分簇无线传感器网络路由协议。采用能量优先的簇头轮换机制,实现数据的可靠传输和簇内节点功耗的均匀分布,并完成对GROUP协议和改进的栅格分簇路由协议的仿真。综合对比分析结果表明,该协议在复杂度、构造栅格分簇的能量开销和路由延时方面明显优于GROUP协议,并且在大规模节点的情况下性能更优。     

一种基于PUF的两方认证与会话密钥交换协议

提出了一个轻量级的两方认证及会话密钥交换协议,在一个拥有PUF实体的密码设备（Device）与服务器（Server）之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议采用了模糊提取器来进行认证和密钥提取,同时使用伪随机函数和异或加密来进行消息认证和通信数据加密,有效降低了执行开销。协议中Server只需要获取并存储Device中PUF的一条激励-响应信息,用于后续的密钥更新与交换,避免了因采集大量的激励-响应信息而带来的存储资源的消耗和数据泄露隐患。分析表明提出的协议实现了双向认证和可靠的密钥交换,能够抵抗窃听攻击、篡改攻击、中间人攻击、DOS攻击、建模攻击、物理探测攻击等各种攻击技术。     

可及时确定受攻击节点的无线传感器网络数据聚合方案

无线传感器网络（WSN）中,当传感器节点受到攻击导致网络数据和传输受到干扰,及时确定受攻击的传感器节点并采取相应措施以保障整个网络的安全性尤为重要。因此,提出一种可及时确定受攻击节点的无线传感器网络数据聚合方案。首先使用状态公钥加密和对称公钥加密结合伪随机函数和消息认证码对数据进行两次加密;其次,在簇头节点进行认证,将假数据过滤后,解密,并将假数据节点编号发送给基站;最后在基站进行解密认证,恢复明文数据。该方案的提出解决了由于受攻击节点导致的错误聚合值问题,而且还实现了及时过滤假数据并确认受攻击的传感器节点。理论分析表明,提出的基于安全的单向函数、消息认证码和椭圆曲线上的离散对数难问题的方案是安全的,并大大降低了网络的通信成本和计算成本。仿真实验表明,该方案的计算成本、通信成本和确认受攻击节点时间比使用状态公钥加密的无线传感器网络安全聚合方案分别降低了至少19.96% 、36.81%和28.10%。     

Cryptographic one-way function based on boson sampling

Quantum Information Processing - Based on four-qubit cluster states, we present a new multi-party quantum key agreement (QKA) protocol. The proposed protocol makes full use of four-qubit cluster...