基于混沌理论的IEEE802.16Mesh网络消息认证算法研究

摘要

随着无线网络的快速发展，人们的生活变得更加方便和快捷。IEEE802.16标准规定了高速率大范围的多跳无线Mesh网络机制，有效弥补了无线局域网覆盖范围小，可扩展性差等问题，成为未来通信网中最具发展潜力的的技术之一。由于IEEE802.16Mesh网络信道开放和多跳特性，诸多不安全因素成为限制网络发展和损害客户利益的瓶颈。而消息认证作为保证网络信息安全的一道重要防线，发挥着极其重要的作用。随着各种消息认证方案问题的暴露，而用户对网络性能及安全性的要求越来越高，因此对于IEEE802.16Mesh网络中消息认证的研究是非常紧迫且有意义的。
　　 本论文基于混沌系统理论，对IEEE802.16Mesh网络中的消息认证算法进行了深入研究和讨论。论文首先对混沌系统的定义和特点进行阐述，并对几种常用且典型的混沌系统进行分类介绍，同时总结了近年来混沌理论在信息安全中的主要应用方向；接着对IEEE802.16Mesh网络的特点及相关安全问题进行概述，重点研究了IEEE802.16Mesh网络消息认证算法及存在问题，近而指出有待改进的方向；对消息认证算法的设计准则及评测标准进行阐述，同时分析基于混沌理论的IEEE802.16Mesh网络消息认证的可行性；然后针对IEEE802.16Mesh网络原有SHA-1消息认证算法抗碰撞性不足，速率有待提高问题，设计了CCS-SHA1算法，该算法通过构造双混沌动态参数替换原有算法中固定参数，通过理论分析及性能仿真发现，改进的算法提高了原算法的抗碰撞能力和密钥空间，并且其它相关安全指标均达到消息认证算法安全标准，速率较原有算法高。在不降低安全性的同时，为了进一步提高算法效率，给出一种基于高维陈氏混沌与神经网络结合的并行算法，经过性能仿真消息认证算法的各个安全指标，发现该算法达到要求的安全标准，并且速率较原有算法提高。最后在NS2里配置IEEE802.16Mesh网络场景，将并行算法添加到IEEE802.16Mesh补丁包里，模拟了节点间的消息认证过程，为以后进一步的研究奠定基础。