基于SCHD的Ad Hoc网络密钥管理协议研究

摘要

由于Ad Hoc具有动态拓扑结构、缺乏固定基础设施的特点,因此它的安全性面临着特殊的困难。在Ad Hoc安全体系中,密钥管理处在核心位置,并且起着基础性作用。本文在对当前密钥管理进行深入研究基础上,重点研究基于簇的密钥管理协议。在研究中,本文引入结点移动性、分类预配置、次级簇头域、任务分派四种基础机制,在此基础上,按照结点位置关系建立四种类型身份认证与密钥协商协议。考虑到簇头的核心作用,本文引入Subsequent Cluster HeadDomain(SCHD)概念,它是簇头的分布式镜像,并且它以冗余的形式保存簇内信息。此外,结点移动性可以交换公钥证书与建立信任关系,本文在研究中把它作为增强网络扩展性与优化网络性能的基础机制。鉴于移动终端计算与存储能力的增长,本文引入分类预配置机制,它不仅使得不同结点在物理上趋于同质化,而且使得它们执行异质化任务能力增强。本文中,任务分派机制作为任务分派网关,它的作用首先确定结点位置关系,然后决定相应身份认证与密钥协商模式。在不同模式下,协议主体按照信任值的高低,从SCHD选取结点作为CA。当协议发起者向CA发起请求时,CA使用主动推送机制把发起者信息推送给协议响应者。本文利用strand space证明了不同模式下协议的可认证性与私密性。通过这些工作,本文提出的密钥管理协议最大限度避免单点失败出现、有效抵抗被动流量攻击、简化群组密钥协商、增强网络扩展性、优化网络性能。