移動Ad Hoc網(wǎng)絡安全路由協(xié)議設計與分類技術研究.pdf

1、移動AdHoc網(wǎng)絡(Mobile Ad Hoc Networks，MANETs)是一種無基礎設施的多跳無線網(wǎng)絡，網(wǎng)絡節(jié)點既是主機又是路由器，只有依賴網(wǎng)絡中所有可信節(jié)點協(xié)作，安全路由協(xié)議才能獲得可信路徑信息，而這種“依賴”需借助密碼學安全協(xié)議實現(xiàn)。然而，在分析路由協(xié)議安全性時，與分析密碼學安全協(xié)議安全性不同，必需考慮構成路徑的網(wǎng)絡中間節(jié)點行為。因此，用于密碼學安全協(xié)議的形式化分析技術不能直接用于安全路由協(xié)議的安全分析，設計分析安全路由協(xié)議

2、的新方法具有重要的理論和應用價值。
　　 目前廣泛使用的針對密碼學安全協(xié)議的形式化分析模型可分為兩大類：計算模型和符號模型。本論文針對移動AdHoc網(wǎng)絡路由協(xié)議安全分析的特殊性，基于兩種流行的密碼學安全協(xié)議安全分析技術一通用可復合UC(Universally Composable)安全計算模型和協(xié)議復合邏輯PCL(Protocol Compisition Logic)符號模型，研究了以下幾個方面的內(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、自適應威脅模型等存在的問題，基于Dolev-Yao攻擊模型并綜合現(xiàn)有威脅模型的特點，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研究。針對多路徑距離矢量路由安全分析問題，基于層次化威脅模型和攻陷網(wǎng)絡拓撲模型，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)模型作了進一步的補充和完善。
　　 第三，基于PCL的路由安全分析技術研究。PCL是一種用于分析密碼學安全協(xié)議，如認證協(xié)議、密鑰協(xié)商協(xié)議等的符號模型。本論文引入線程位置和線程位置相鄰概念，擴展PCL提出了建模移動AdHoc網(wǎng)絡和分析路由協(xié)議安全性的符號模型PCL-RP(PCL for Routing

5、Protocol)模型。PCL-RP模型把移動AdHoc網(wǎng)絡模型化為不同邏輯位置上運行的線程復合，用線程鄰居集及鄰居集的變化描述多跳無線網(wǎng)絡的動態(tài)拓撲關系，用廣播規(guī)則模型化多跳無線網(wǎng)絡廣播通信特征，用符號跡概念模型化路由協(xié)議執(zhí)行過程，提出網(wǎng)絡跡概念模型化符號跡上事件導致的網(wǎng)絡進化過程，在網(wǎng)絡跡上定義了PCL-RP模型中謂詞公式和模態(tài)公式的語義，提出了路由協(xié)議安全分析的新方法。
　　 第四，路由協(xié)議通用可復合符號分析技術研究。PC

6、L-RP模型協(xié)議符號分析比UC-RP模型協(xié)議分析簡單、直觀并且易于實現(xiàn)自動化分析。然而，PCL-RP模型中的符號分析缺乏計算可靠性。借鑒密碼學安全協(xié)議計算可靠性符號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)議通用可復合符號分析模型UCSA-RP(Universally Composable Symbol Analysis for Routing Protocol)模型，在UCSA-RP模型中說明了如何用

7、PCL-RP模型的符號分析方法斷言UC-RP模型中的協(xié)議安全性。
　　 第五，多路徑安全路由協(xié)議的設計與分析技術研究。AMR(Aggregate Multi-paths Routing)算法是計算節(jié)點不相交多路徑路由的累積多路徑路由機制，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，引入密碼學安全機制、錯誤檢測機制和路徑確認機制，設計了節(jié)點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制的安全性。另外，對SMDVR協(xié)議與相關協(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)議的設計與分析技術研究。本論文研究了全局網(wǎng)絡編碼系統(tǒng)DCAR(Distributed Code-Aware Routing)存在的問題，提出了適合于編碼感知安全路由協(xié)議的安全目標，基于