可信移动终端的用户身份认证方案的研究

论文摘要

随着移动终端计算和存储资源的不断丰富,以及嵌入式操作系统和各种无线应用的问世,移动终端正面临着越来越多的安全威胁。如何保护移动终端的机密性和完整性,防止非法使用、篡改和拷贝已成为无线通信安全的研究重点。本文围绕此问题展开研究,根据移动终端存储和运算有限等特点,设计了一种适用于移动终端的可信授权协议和用户域认证方案。具体工作主要包括以下几个方面:（1）研究了可信计算的软硬件体系结构,重点分析了可信平台模块及信任链的工作原理,为实现移动终端的可信引导提供了理论依据。（2）将域隔离技术及基于角色的访问控制策略运用于移动终端,完成了相关的数据结构及系统调用,实现了终端多用户的访问控制并保证了进程间的安全通信。（3）研究了可信计算平台规范中的OIAP（Object-Independent Authorization Protocol）和OSAP（Obiect-Specific Authorization Protocol）协议,由于这两种协议是以明文的方式进行通信,容易造成替换攻击。因而本文设计了一种适用于移动终端的授权协议,利用ECC算法代替RSA算法提高安全强度和运算速度,用隐蔽序列数防重放攻击并在会话中建立了认证机制。（4）提出了移动终端用户域的基于口令、生物特征及SIM卡的三因素认证方案。该方案采用了WPKI（Wireless Public Key Infrastructure）的公钥密码体系,并将口令与人脸图像数据通过Hash算法进行绑定以完成对用户身份的认证,满足了可信计算标准中安全等级3的要求。（5）以Motorola A1200为实验终端,修改Bootloader源代码并移植到PXA270处理器中,实现了移动终端的完整性度量。将该终端和带有ESAM认证模块的USB-Key与PC机连接,在Linux环境下测试用户域认证方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 可信计算的发展
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 论文的内容与结构
• 第二章 可信计算理论的研究
• 2.1 可信移动平台的结构概述
• 2.1.1 可信平台模块TPM
• 2.1.2 可信I/O与可信用户接口
• 2.1.3 可信软件栈TSS
• 2.2 可信移动平台的工作原理
• 2.2.1 信任链的建立
• 2.2.2 实时完整性度量
• 2.2.3 完整性报告
• 2.3 安全存储
• 2.4 可信平台的身份标识机制
• 2.4.1 平台密钥
• 2.4.2 平台身份证书
• 2.5 本章小结
• 第三章 移动终端认证的关键技术
• 3.1 无线公钥密码体系
• 3.2 域隔离技术及访问控制策略
• 3.2.1 域隔离技术
• 3.2.2 访问控制策略
• 3.2.3 移动终端的访问控制模型
• 3.2.4 域隔离及角色访问控制的实现
• 3.3 身份认证技术
• 3.3.1 身份认证技术的发展概况
• 3.3.2 人脸识别技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 一个可信移动终端的授权协议
• 4.1 可信计算相关授权协议的研究
• 4.1.1 对象无关授权协议（OIAP）
• 4.1.2 特定对象授权协议（OSAP）
• 4.2 移动终端的授权协议
• 4.2.1 授权数据
• 4.2.2 协议流程
• 4.3 本章小结
• 第五章 终端用户三因素认证方案
• 5.1 概述
• 5.2 可信移动平台的认证方案
• 5.2.1 工作流程的特点
• 5.2.2 终端用户的三因素认证方案
• 5.3 安全性能分析
• 5.3.1 安全性分析
• 5.3.2 效率分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统设计与实现
• 6.1 嵌入式可信移动平台的设计
• 6.2 Blob及实验平台简介
• 6.2.1 启动流程分析
• 6.3 Blob中增加TPM度量
• 6.3.1 代码文件
• 6.3.2 代码示例
• 6.4 Blob的编译
• 6.4.1 编译环境
• 6.4.2 配置blob
• 6.4.3 编译blob
• 6.4.4 刷机
• 6.5 平台测试
• 6.5.1 SIM卡
• 6.5.2 ESAM认证模块
• 6.5.3 实验结果
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢