WIMAX无线城域网安全认证研究与实现

论文摘要

随着计算机和通信技术的发展,通信的移动化、宽带化成为发展趋势,WIMAX技术的出现正好满足了人们的这种需求,WIMAX是一项新兴的基于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术。但是由于无线传输信道的开放性,它的安全性一直是人们关注的问题,并将影响其市场推广。与其它网络系统一样,保证信息安全始终是WIMAX网络建设中的关键问题。而用户认证和信息加密是保证整个网络系统安全特性的基础。因此,研究如何保证WIMAX网络用户与核心网之间的安全认证,对传输的数据进行加密,防止非法用户对网络的无授权使用和潜在攻击,具有十分重要的意义。本文首先介绍了无线网络和WIMAX的相关知识、课题的研究背景和研究范围,接着分析了无线移动通信网络存在的各种安全威胁,引出基于现代密码学的安全身份认证技术,并论述了现代认证技术中流行的密码机制和算法。作者综合考虑了多方面的因素,参照了802.11i认证机制,引入了EAP-AKA和EAP-TTLS二种认证机制并作了重点分析,对两种认证技术进行了多方位的比较。在此基础上,作者提出了一个完整的WIMAX网络用户端到端安全接入认证模型,并给出了用户详细的验证接入流程。作者的另一个重要工作是对上述模型进行实现,主要包括模型中最核心的EAP认证模块,以及EAP-AKA的认证方法机制,并将认证过程的测试结果与作者提出的端到端认证模型流程进行比较,实验结果和安全性分析表明,该模型完全可行,模型能够为WIMAX用户接入提供有效的安全保护。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 WIMAX 安全认证的国内外研究现状
• 1.2.1 WIMAX 的发展现状
• 1.2.2 WIMAX 的优点和发展前景
• 1.2.3 WIMAX 安全认证研究的现状
• 1.2.4 现有WIMAX 认证存在的问题
• 1.3 课题研究的内容
• 第2章 认证和加密
• 2.1 对称加密
• 2.1.1 序列密码
• 2.1.2 分组密码
• 2.1.3 分组密码运行模式
• 2.2 非对称加密
• 2.3 对称加密与非对称加密对比
• 2.4 单向散列函数
• 2.5 数字签名和数字证书
• 2.6 RADIUS 认证协议
• 2.7 本章小结
• 第3章 WIMAX 认证解决方案
• 3.1 WIMAX 网络面临的安全威胁
• 3.2 802.16 协议栈模型
• 3.2.1 服务汇聚子层
• 3.2.2 MAC 公共子层
• 3.2.3 加密子层（Privacy Sublayer）
• 3.3 PKM 协议
• 3.3.1 终端授权
• 3.3.2 TEK 交换
• 3.4 加密方法和密钥的使用
• 3.4.1 加密方法
• 3.4.2 密钥的使用
• 3.5 安全联盟（SA）
• 3.6 EAP 认证协议
• 3.6.1 EAP 消息
• 3.6.2 EAP 认证过程与特点
• 3.6.3 EAP 数据包
• 3.7 EAP-AKA 协议
• 3.8 EAP-TTLS 协议
• 3.8.1 认证阶段一
• 3.8.2 认证阶段二
• 3.9 本章小结
• 第4章 EAP 客户端认证软件设计与实现
• 4.1 算法描述
• 4.2 主要报文格式
• 4.2.1 MAC PDU 报文
• 4.2.2 EAPOM 报文
• 4.2.3 EAP 报文
• 4.2.4 EAP-AKA 报文
• 4.3 状态机
• 4.3.1 SS 端方法与EAP 状态机的接口
• 4.4 EAP 方法注册
• 4.4.1 程序结构
• 4.4.2 注册流程
• 4.5 主要数据结构
• 4.6 主要接口函数
• 4.7 EAP-AKA 认证软件实现
• 4.8 本章小结
• 第5章 试验结果分析
• 5.1 认证服务器的配置和实现
• 5.2 系统结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢