用于無(wú)線電能傳輸?shù)目诹钫J(rèn)證密鑰協(xié)商方案的研究.pdf

1、傳統(tǒng)充電方式雖然充電效率高，但是不同的電子產(chǎn)品接口可能不一致，而且攜帶不便甚至有可能漏電；無(wú)線電能傳輸(WPT,Wireless Power Transfer)技術(shù)可完全克服上述問(wèn)題。在一些無(wú)線電能傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用中需要對(duì)用戶(hù)進(jìn)行認(rèn)證，WPT的安全認(rèn)證是其商業(yè)化推廣的前提，因此對(duì)WPT中的認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行研究是很必要的。目前 WPT的研究主要集中在距離、功率、效率和多源多用戶(hù)等方面。認(rèn)證密鑰協(xié)商方案是使得系統(tǒng)能夠識(shí)別用戶(hù)的真實(shí)身份并為認(rèn)證雙方

2、建立一個(gè)共有的會(huì)話密鑰。所以本文針對(duì)認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的工作：一、建立WPT用戶(hù)的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)(IDS-WPT,Identification system for WPT)，主要包括用戶(hù)標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)方面。改變了傳統(tǒng)的固定方式的單一供電方式，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)(Smart Grid)中移動(dòng)用戶(hù)的用電需求。
　　用戶(hù)標(biāo)識(shí)：分析了現(xiàn)有用戶(hù)標(biāo)識(shí)的缺陷，針對(duì) WPT用戶(hù)標(biāo)識(shí)的安全需求，設(shè)計(jì)了新的用戶(hù)標(biāo)識(shí)。該標(biāo)識(shí)具有唯一性、獨(dú)立性、簡(jiǎn)單性同

3、時(shí)具有一定的擴(kuò)展性。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：建立了分層的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)，并對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)。所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)不僅具有較高的查找和更新效率而且具有較低的存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。通過(guò)對(duì)認(rèn)證過(guò)程中數(shù)據(jù)庫(kù)所消耗的帶寬進(jìn)行分析可知所設(shè)計(jì)的IDS-WPT系統(tǒng)可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用。
　　二、漫游用戶(hù)的認(rèn)證密鑰協(xié)商認(rèn)證方案：通過(guò)對(duì)Shin、Lee、王穎等人的漫游用戶(hù)口令認(rèn)證方案的深入研究，并針對(duì) WPT中用戶(hù)認(rèn)證所需要的高安全

4、性，用戶(hù)友好性和低認(rèn)證消耗等要求，結(jié)合Lee和王穎的方案對(duì)Shin方案進(jìn)行了基于對(duì)稱(chēng)加密、RSA、散列函數(shù)的匿名認(rèn)證方案改進(jìn)。論文不僅對(duì)改進(jìn)方案與現(xiàn)有方案進(jìn)行安全性證明，而且對(duì)時(shí)間復(fù)雜度和通信消耗等性能進(jìn)行了仿真對(duì)比。結(jié)果表明改進(jìn)方案在安全性上有很大的提高；時(shí)間復(fù)雜度和通信消耗均優(yōu)于Lee和王穎方案，適于無(wú)線電能傳輸中移動(dòng)用戶(hù)的認(rèn)證。
　　三、本地用戶(hù)的認(rèn)證密鑰協(xié)商認(rèn)證方案：通過(guò)分析研究Sonwanshi等人、Shin等人和You

5、ngil等人的認(rèn)證方案，提出了一種基于散列函數(shù)滿(mǎn)足抗扮演攻擊、離線口令猜測(cè)攻擊、用戶(hù)匿名性的改進(jìn)方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的性能仿真，結(jié)果表明相比原方案在S?Ui的通信消耗降低了43％，整體的通信消耗降低了30%，且實(shí)現(xiàn)了高性能的安全需求。
　　本文首先設(shè)計(jì)了WPT的用戶(hù)標(biāo)識(shí)和相應(yīng)的解析系統(tǒng)，并針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了帶寬消耗分析；其次，針對(duì)漫游和本地兩種環(huán)境，提出了改進(jìn)的用戶(hù)認(rèn)證方案，結(jié)果表明了改進(jìn)方案具有更好的性能，是一個(gè)更安全的實(shí)用認(rèn)證系統(tǒng)