无线宽带接入网MAC层加密鉴权协议研究

摘要

无线通信技术的飞速发展使得移动用户数呈指数形式快速增长,人们在畅享无处不在的无线网络时,如何更有效地保证网络安全运行问题已成为大家关注的焦点。用户注册鉴权技术是无线城域网安全中的关键技术之一,一直是宽带无线通信安全的研究热点,在宽带无线通信领域对用户进行安全认证、对数据进行高效加密等的研究工作具有非常大的实际应用价值和安全价值。
　　 本文在详细阐述目前无线网络安全的研究现状和存在问题基础上,结合本课题的研究背景无线宽带接入网(BRadio)系统,对系统中MAC层加密鉴权协议进行了详细的研究。论文首先简单分析了无线宽带接入网MAC层面临的安全问题,针对其中的密钥分配算法进行研究和改进,提出一套详细的MAC加密鉴权协议设计方案,方案中阐述了系统鉴权流程和加密密钥产生流程,根据设计的密钥更新机制,对各类加密密钥进行动态更新。其次,基于协议设计方案,对其中的BS和LIE侧进行总体设计,包括内部注册鉴权模块、密钥导出模块、短消息处理模块以及系统加解密模块。协议实现了用户认证、控制信息加密、密钥分配、短消息处理等功能,可防止非法用户的接入,同时确保信息在传输过程中的机密性,为系统提供一个安全的运行环境。本文的一个创新点是在协议中引入密钥导出算法来实现BS和UE之间的密钥分配管理,该算法的优点在于加密密钥和加密方式不需要在通信中直接传输,避免了加密密钥被窃听的危险。同时协议实现了BS和LIE的双向鉴权,对IEEE802.16d的单向鉴权进行改进,并且使用AES加密算法对数据业务信息进行加密,提高了无线宽带接入网数据加密算法的安全性和可靠性。本文的另一个创新之处在于,通过引入控制消息填充算法,对传输信息进行唯一填充,从而判别消息在传输过程中有无被篡改,并且可以达到防止重放攻击的目的。