移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)安全路由協(xié)議設(shè)計(jì)與分類技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad Hoc Networks，MANETs)是一種無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)既是主機(jī)又是路由器，只有依賴網(wǎng)絡(luò)中所有可信節(jié)點(diǎn)協(xié)作，安全路由協(xié)議才能獲得可信路徑信息，而這種“依賴”需借助密碼學(xué)安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)。然而，在分析路由協(xié)議安全性時(shí)，與分析密碼學(xué)安全協(xié)議安全性不同，必需考慮構(gòu)成路徑的網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)行為。因此，用于密碼學(xué)安全協(xié)議的形式化分析技術(shù)不能直接用于安全路由協(xié)議的安全分析，設(shè)計(jì)分析安全路由協(xié)議

2、的新方法具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
　　 目前廣泛使用的針對(duì)密碼學(xué)安全協(xié)議的形式化分析模型可分為兩大類：計(jì)算模型和符號(hào)模型。本論文針對(duì)移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議安全分析的特殊性，基于兩種流行的密碼學(xué)安全協(xié)議安全分析技術(shù)一通用可復(fù)合UC(Universally Composable)安全計(jì)算模型和協(xié)議復(fù)合邏輯PCL(Protocol Compisition Logic)符號(hào)模型，研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　 第一，路由

3、安全威脅模型的研究。本論文分析了現(xiàn)有路由安全威脅模型active-n-m攻擊模型、參數(shù)化威脅模型、自適應(yīng)威脅模型等存在的問(wèn)題，基于Dolev-Yao攻擊模型并綜合現(xiàn)有威脅模型的特點(diǎn)，提出了更加適合于建模路由安全威脅的層次化威脅模型。
　　 第二，基于UC安全理論的路由安全分析技術(shù)研究。針對(duì)多路徑距離矢量路由安全分析問(wèn)題，基于層次化威脅模型和攻陷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，提出了多路徑距離矢量路由協(xié)議安全需求.可信系統(tǒng)狀態(tài)概念，并給出了多路徑距

4、離矢量路由協(xié)議理想函數(shù)及安全定義，對(duì)基于UC安全理論的路由安全分析模型UC-RP(UC for Routing Protocol)模型作了進(jìn)一步的補(bǔ)充和完善。
　　 第三，基于PCL的路由安全分析技術(shù)研究。PCL是一種用于分析密碼學(xué)安全協(xié)議，如認(rèn)證協(xié)議、密鑰協(xié)商協(xié)議等的符號(hào)模型。本論文引入線程位置和線程位置相鄰概念，擴(kuò)展PCL提出了建模移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)和分析路由協(xié)議安全性的符號(hào)模型PCL-RP(PCL for Routing

5、Protocol)模型。PCL-RP模型把移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)模型化為不同邏輯位置上運(yùn)行的線程復(fù)合，用線程鄰居集及鄰居集的變化描述多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)拓?fù)潢P(guān)系，用廣播規(guī)則模型化多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)廣播通信特征，用符號(hào)跡概念模型化路由協(xié)議執(zhí)行過(guò)程，提出網(wǎng)絡(luò)跡概念模型化符號(hào)跡上事件導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化過(guò)程，在網(wǎng)絡(luò)跡上定義了PCL-RP模型中謂詞公式和模態(tài)公式的語(yǔ)義，提出了路由協(xié)議安全分析的新方法。
　　 第四，路由協(xié)議通用可復(fù)合符號(hào)分析技術(shù)研究。PC

6、L-RP模型協(xié)議符號(hào)分析比UC-RP模型協(xié)議分析簡(jiǎn)單、直觀并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析。然而，PCL-RP模型中的符號(hào)分析缺乏計(jì)算可靠性。借鑒密碼學(xué)安全協(xié)議計(jì)算可靠性符號(hào)分析的最新研究成果，本論文融合UC-RP模型和PCL-RP模型，提出了路由協(xié)議通用可復(fù)合符號(hào)分析模型UCSA-RP(Universally Composable Symbol Analysis for Routing Protocol)模型，在UCSA-RP模型中說(shuō)明了如何用

7、PCL-RP模型的符號(hào)分析方法斷言UC-RP模型中的協(xié)議安全性。
　　 第五，多路徑安全路由協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析技術(shù)研究。AMR(Aggregate Multi-paths Routing)算法是計(jì)算節(jié)點(diǎn)不相交多路徑路由的累積多路徑路由機(jī)制，本論文整合AMR算法和單路徑距離矢量路由協(xié)議AODV協(xié)議，引入密碼學(xué)安全機(jī)制、錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制和路徑確認(rèn)機(jī)制，設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)不相交多路徑距離矢量安全路由協(xié)議SMDVR(Secure Multi-path

8、s Distance Vector Routing)，并在UC-RP模型中分析了SMDVR協(xié)議的安全性，SMDVR協(xié)議的可證明安全性能夠歸約為簽名機(jī)制的安全性。另外，對(duì)SMDVR協(xié)議與相關(guān)協(xié)議方案的效率作了比較分析。
　　 第六，編碼感知安全路由協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析技術(shù)研究。本論文研究了全局網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)DCAR(Distributed Code-Aware Routing)存在的問(wèn)題，提出了適合于編碼感知安全路由協(xié)議的安全目標(biāo)，基于