無線網(wǎng)絡(luò)安全機制中的對稱密碼學問題研究.pdf

1、密碼是網(wǎng)絡(luò)與信息安全的核心，密碼問題一般歸結(jié)為密碼算法與協(xié)議的設(shè)計與分析問題。本文以三個典型無線網(wǎng)絡(luò)(IEEE 802.11型無線局域網(wǎng)、IEEE 802.16型寬帶無線接入網(wǎng)和移動通信網(wǎng))的信息安全問題為研究背景，以認證算法為研究重點，以密碼編碼為研究主線，以密碼分析為支撐，致力于設(shè)計安全高效的密碼算法與協(xié)議。主要從以下幾個方面展開了研究： 1)由于分組密碼算法的常用認證模式一般采用單重分組設(shè)計，這限制了認證模式的速度，本文

2、提出了一類基于鏈接與計數(shù)的快速認證模式(CCTR)。測試表明，CCTR模式的速度比常用認證模式(例如CBC-MAC模式)快30﹪左右。 2)現(xiàn)有的并行認證模式PMAC引入了一個偽隨機序列，其總計算量比常用認證模式多。本文提出了一類基于多重分組的快速并行認證模式(PMB)。測試表明，PMB模式的串行速度也比常用認證模式快30﹪左右。 3)提出了一類基于三重分組鏈接的單向散列函數(shù)(HTBC)。測試表明，HTBC算法的速度比常

3、用單向散列函數(shù)(例如SHAl算法)稍快(5﹪左右)。 4)現(xiàn)有的無陷門單向散列函數(shù)都是迭代算法，例如SHA和MD系列算法等。本文提出了一類基于三重分組的并行單向散列函數(shù)(PHTB)。測試表明，PHTB算法的串行速度介于SHAl和：MD5算法之間。 5)對CCTR、PMB、HTBC和PHTB四個新算法的安全性進行了論證，并采用AES算法對這四個新算法進行了測試。依賴性測試表明：四個新算法是完備的，其雪崩效應(yīng)度約為0.999

4、3，其嚴格雪崩準則度約為0.992。頻率測試表明，新算法的輸出服從均勻分布。二進制矩陣秩測試表明，新算法的輸出子序列間線性獨立。Maurer通用統(tǒng)計測試表明新算法的信息壓縮損耗不顯著。連續(xù)(Run)、頻譜、非重疊字(Non-overlappingtemplate)匹配、重疊字匹配、Lempel-Ziv壓縮、線性復雜度、系列、近似熵、累積和、隨機游程以及隨機游程變量等測試結(jié)果都滿足要求。由此說明，四個新算法具有很好的偽隨機性。這就從統(tǒng)計評

5、估的角度驗證了四個新算法的安全性。 6)針對RC4及其變形算法RC4*存在相關(guān)密鑰產(chǎn)生相似輸出的缺陷，本文提出了一種修正算法MRC4。測試表明，MRC4算法消除了該缺陷，其速度也比RC4*算法快。 7)三個典型無線網(wǎng)絡(luò)的保密機制都將采用AES算法。通過對IEEE 802.11型無線局域網(wǎng)(wLAN)中幾種共享密鑰認證和密鑰更新方案以及移動通信系統(tǒng)中三種AKG(認證與密鑰產(chǎn)生)方案的性能進行分析與比較，表明基于AES算法的