医疗无线体域网轻量认证协议的研究

摘要

医疗无线体域网传输的均为生命相关的高度敏感和隐私信息，认证机制是保障生理信息完整性、保密性、可用性和隐私的前提条件。因此，医疗无线体域网的认证机制与其功能与性能相同重要。本文针对医疗无线体域网的认证机制进行了深入研究，主要完成了如下工作：
　　（1）设计了一种用于医疗无线体域网应用的WBAN_OTP认证协议
　　在分析医疗无线体域网认证机制安全与性能需求的基础上，综合利用S/Key、SAS、SAS-2的轻量和低成本优点，通过引入设备标识、系统时间戳、ECC加密与签名算法、减少哈希运算和消息传输次数等手段，在保持轻量和低成本优势的前提下，设计了一种多因素、互认证、端到端、无证书签名和安全健壮的医疗无线体域网应用认证协议。
　　（2）分析和形式化证明了WBAN_OTP认证协议的安全属性
　　在理论分析WBAN_OTP认证协议具备多因素、互认证、不可否认性、不可链接性、端到端和抵御各种网络攻击的基础上，采用形式化验证工具Coq8.5证明了WBAN_OTP认证协议具有抵御多种网络攻击的能力。
　　（3）实验测试了WBAN_OTP认证协议的资源占用和能耗
　　采用Emmagee和Power Tutor工具分别测试了HTC Desire A8181个人服务器CPU与内存资源占用、CPU、OLED显示屏及WiFi通信能耗。实验结果表明，WBAN_OTP认证协议总体上优于现有的基于挑战应答的轻量认证协议，是一个优选的医疗无线体域网备选认证协议。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要工作与贡献

1.4 论文组织结构

第二章 无线体域网与认证协议分析

2.1无线体域网应用与标准

2.2 无线体域网体系结构与安全要求

2.3 基于挑战认证协议的分析

2.4 身份认证相关密码技术

2.5 本章小结

第三章 医疗无线体域网认证协议的设计与证明

3.1 WBAN_OTP认证协议的安全与性能需求分析

3.2 WBAN_OTP认证协议的设计

3.3 WBAN_OTP认证协议安全属性形式化证明

3.4 本章小结

第四章 WBAN_OTP认证协议建模与实现

4.1 WBAN_OTP认证协议PS端建模

4.2 WBAN_OTP认证协议MS端建模

4.3密码运算功能实现

4.4 WBAN_OTP认证PS端实现

4.5 WBAN_OTP认证MS端实现

4.6 本章小结

第五章 WBAN_OTP认证功能与性能实验测试

5.1 认证功能实验测试

5.2 资源占用实验测试与对比

5.3能耗实验测试与对比

5.4实验测试的结论

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文