移动Ad Hoc网络匿名路由协议研究

论文摘要

随着移动通信技术、计算机网络的快速发展，Ad Hoc网络以其组网灵活、无中心、自组织等特点，已经广泛的运用在军事、商业、科学技术等研究领域。应用的逐渐深入，无线通信网络本身的开放性，结合Ad Hoc网络动态的拓扑结构、缺乏控制中心等特点之后，导致其安全性能更加脆弱。匿名性保护是Ad Hoc网络非常重要的一部分，如不关注匿名，攻击者可以从网络中获得合法节点身份以及相关位置、通信模式等重要的相关信息。从而带来了安全隐患。本文通过对已有的匿名路由协议进行研究，设计新的安全高效的匿名路由协议。匿名路由协议的目的是为了保证Ad Hoc网络中节点在通信时不会泄露参与节点的身份，以及路径不会泄露。近些年来提出来的Ad Hoc网络匿名路由协议匿名不够充分，大多都只针对于平面型Ad Hoc网络，不适用于分级Ad Hoc网络，给大规模组网的Ad Hoc网络带来了缺陷。协议大部分没有经过形式化证明，难以保证其安全性。本文利用环签名实现邻居节点间的匿名认证，并通过认证获得邻居节点间安全会话密钥，采用基于身份的公钥体制，源节点使用目的节点的公钥设置“陷门”，确保只有目的节点能打开陷门信息。基于适用于Ad Hoc网络的按需路由协议，通过路由发起和路由返回，网络中的节点完成各自的路由表。在数据传输阶段，利用邻居节点之间的安全会话密钥，确保数据传输的安全性以及完整性。在方案中，我们加入了网络标识(NF)，使得协议适合在分级的Ad Hoc网络匿名的应用。通用可组合(UC)模型是用来证明协议运行的安全性，其最优秀的性质是模块化设计协议的思想。本文采用通用可组合模型对新提出的协议进行了形式化分析，并证明了协议的安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 Ad Hoc 网络简介
• 1.1.1 Ad Hoc 网络的基本概念
• 1.1.2 Ad Hoc 网络的主要特点
• 1.1.3 Ad Hoc 网络的应用
• 1.1.4 Ad Hoc 网络的安全性
• 1.2 Ad Hoc 网络体系结构
• 1.2.1 节点结构
• 1.2.2 网络基本结构
• 1.2.3 Ad Hoc 网络协议栈
• 1.3 选题意义
• 1.4 Ad Hoc 网络匿名路由协议研究现状
• 1.5 论文的主要研究工作及章节安排
• 第2章 匿名通信
• 2.1 匿名通信基本概念及敌手模型
• 2.2 有线网络匿名路由实现机制
• 2.3 Ad Hoc 网络中匿名通信
• 2.3.1 Ad Hoc 网络匿名目标
• 2.3.2 Ad Hoc 网络的匿名应用背景
• 2.4 Ad Hoc 网络匿名路由协议方案
• 2.4.1 ANODR
• 2.4.2 ASR
• 2.4.3 MASK
• 2.4.4 SDAR
• 2.5 匿名路由协议方案比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 通用可组合安全模型
• 3.1 UC 安全框架计算模型
• 3.1.1 协议的内部构成
• 3.1.2 协议的执行模型
• 3.1.3 真实协议的执行过程
• 3.1.4 理想协议执行过程
• 3.1.5 混合协议
• 3.2 协议的模拟与组合
• 3.2.1 协议模拟
• 3.2.2 UC 操作
• 3.2.3 通用可组合定理
• 3.3 UC 安全的环签名方案
• 3.3.1 环签名的概述
• 3.3.2 环签名的一般模型
• 3.3.3 基于身份的环签名模型
• 3.3.4 环签名的安全需求
• 3.3.5 环签名的理想函数
• 3.3.6 UC 安全的环签名
• 3.4 本章小结
• 第4章 分级 Ad Hoc 网络中 UC 安全的匿名路由方案
• 4.1 分级 Ad Hoc 匿名路由方案
• 4.1.1 网络背景
• 4.1.2 敌手模型
• 4.1.3 匿名认证密钥交换协议
• 4.1.4 密钥分发阶段
• 4.1.5 路由发现阶段
• 4.1.6 路由返回阶段
• 4.1.7 数据传输阶段
• 4.2 基于 UC 模型协议的安全性证明
• 4.3 新协议的匿名性分析
• 4.4 新协议效率分析及匿名性比较
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文