无线局域网密钥管理关键技术的研究

论文摘要

无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）是现代无线通信技术在计算机网络中的一种典型应用。近几年来,以其频带免费、组网方便灵活、不受地形限制、易于扩展迁移等优点,发展十分迅速。随着无线局域网的应用越来越广泛,对网络的安全性也提出了更高的要求。密钥管理是无线局域网安全机制中的一个薄弱环节。为无线局域网配置合适的密钥管理机制,使其密钥能够动态地生成和分发,能够动态更新,才能使无线局域网免于攻击。因此,研究无线局域网密钥管理问题具有重要的意义本论文对无线局域网密钥管理的关键技术进行了深入的分析和研究,目的是提高网络安全性,具体内容如下:首先以无线局域网技术为基础,从无线网络的固有特性出发,分析了WLAN面临的安全问题,总结出适用于目前环境的WLAN安全需求。继而讨论了WLAN从开始到现在解决安全问题而推出的了典型的安全技术Wi-Fi标准,如WEP、WPA、VPN、802.1x、802.11i,分析了存在的安全漏洞。其次,介绍密钥管理的基本理论,对目前WLAN密钥管理相关技术和WEP、WPA密钥管理策略进行了详细的分析并指出其中的安全问题。接着,在研究无线局域网的新安全标准（RSN）的体系结构及安全机制的基础上,描述了强安全网络（RSN）的相关密钥管理机制,分析了RSN的密钥体系及临时密钥的产生和分发过程,详细研究了四次握手密钥协商机制和密钥分发过程,提出了改进方案防御了DoS攻击,缩短了密钥发布过程。接着,提出利用改进的SAKA算法,解决RSN中的密钥生成和更新问颗。最后,结合密钥管理和RADTUS认证技术,提出了一种基于密钥管理器,在移动工作站和无线接入点之间提供双向验证和动态加密的安全模型。密钥管理器可以提供会话动态加密所使用的密钥,而认证服务器可以提供移动终端和接入点之间的双向验证问题。该模型在实现了在通信前的双向验证和会话过程中的动态加密,最后对密钥的产生和发放过程进行了研究和设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 WLAN 标准的发展
• 1.2.2 WLAN 的安全现状
• 1.2.3 WLAN 的密钥管理问题
• 1.3 研究内容及工作安排
• 第二章 无线局域网的安全问题研究
• 2.1 无线局域网及其安全特性
• 2.1.1 WLAN 安全系统概述
• 2.1.2 WLAN 的安全需求
• 2.1.3 WLAN 的安全威胁
• 2.2 WI-FI 相继采用的安全机制及其缺陷
• 2.2.1 WLAN 的物理安全措施
• 2.2.2 IEEE802.11 安全协议
• 2.3 无线局域网安全的解决方案
• 2.3.1 RSN 安全结构
• 2.3.2 RSN 的特性
• 2.3.3 三种安全机制的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线局域网络密钥管理分析与设计
• 3.1 密钥管理基础
• 3.1.1 密钥管理目的及种类
• 3.1.2 密钥管理的常用技术
• 3.2 WEP、WAP 密钥管理机制安全漏洞分析
• 3.2.1 WEP 密钥管理
• 3.2.2 WPA 密钥管理
• 3.3 动态密钥管理系统的构建
• 3.3.1 RSN 密钥管理系统
• 3.3.2 四次握手密钥协商
• 3.3.3 组密钥握手
• 3.4 安全性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 RSN 四次握手协议的安全性分析及改进
• 4.1 四次握手协议的安全隐患
• 4.1.1 拒绝服务攻击概述
• 4.1.2 四次握手过程中的 DoS 攻击
• 4.2 四次握手协议改进方案
• 4.2.1 方案一
• 4.2.2 方案二
• 4.2.3 方案三
• 4.2.4 方案四
• 4.2.5 方案五
• 4.2.6 各方案的比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于改进 SAKA 算法的密钥交换协议
• 5.1 密钥分配
• 5.1.1 对称密钥机制的密钥分配
• 5.1.2 基于公钥体制的密钥分配
• 5.1.3 Diffie-Hellman 密钥交换
• 5.2 SAKA 密钥交换
• 5.2.1 SAKA 密钥交换协议
• 5.2.2 SAKA 算法的缺陷
• 5.3 SAKA 改进算法
• 5.3.1 改进算法描述
• 5.3.2 改进算法的安全性分析
• 5.4 改进四次握手方案与改进SAKA 算法在WLAN 中的应用及效果
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于使用密钥管理器的 WLAN 模型的设计
• 6.1 WLAN 体系结构
• 6.2 密钥管理器的功能设计
• 6.2.1 密钥管理器的组成
• 6.2.2 密钥管理器的工作流程
• 6.3 基于双向验证的密钥管理过程
• 6.4 本章小结
• 论文总结及后续工作
• 致谢
• 参考文献