基于无证书体制的数据无线安全传输协议设计

摘要

无线通信技术是上世纪兴起的一项改变人类生活的新技术，其广泛运用于军事、医疗、工业和人类生活领域等。随着无线通信系统应用的逐渐增多，安全性和可靠性成为影响系统性能和用户体验的关键因素之一。这是因为无线通信过程的开放和随机性，使无线通信系统容易受到外部攻击，威胁用户数据和身份等敏感信息安全等。这些安全隐患严重影响无线通信系统正常运行。本课题主要研究无线通信系统中的数据安全传输，介绍了无线通信系统的特点，阐述了该系统所面临的威胁因素和系统的基本安全需求，针对无线通信系统的两种典型应用场景：D2D通信系统和移动医疗系统，设计了数据安全传输协议，主要内容如下： （1）广播通信系统中数据安全传输机制 本课题模拟了一个高科技犯罪条件下的抓捕罪犯的场景，考虑到警局与警员之间通信信息交互的安全性，设计了基于广播加密的D2D通信方案。针对该场景的安全需求，设计了数据传输协议以保证数据的机密性和认证性，并采用了签名技术实现数据传输的不可抵赖性。此外，引入了无证书加密技术保证该协议较低的计算复杂度，不需要额外的硬件条件即可实现安全目标。 （2）移动医疗系统中数据安全传输及隐私保护机制 考虑到基于无线体域网的移动医疗系统得到越来越多关注，但是该系统网络环境复杂且移动医疗系统防御脆弱，用户的医疗数据和身份信息很容易泄露等问题，本课题设计了一个基于无证书签密技术的数据安全传输协议。该协议能够实现移动医疗系统中数据的完整性和机密性以及用户身份隐私等安全目标。具体来说，该方案在医疗用户和医疗服务提供者两端保持记录表，记录用户和医疗服务提供者之间的对称密钥及用户的匿名身份，并在每次通信结束后更新记录表，实现了通信双方的相互认证以及前向安全和后向安全。此外，采用对称加密和数字签名等密码技术实现不可否认性和数据的安全性。仿真及性能分析表明所提出的数据安全传输协议保障了数据安全和用户隐私，具有计算和通信开销小等优点。

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第一章 引言

1.1无线通信概述

1.2无线通信安全隐患

1.3无线通信安全需求

1.4无线通信安全技术

1.5论文组织结构

第二章 无线通信安全研究概述

2.1.1 D2D通信概述

2.1.2 D2D通信特点

2.1.3 D2D通信安全问题

2.1.4 D2D通信安全研究

2.2 移动医疗系统中的安全研究

2.2.1 移动医疗系统概述

2.2.2 移动医疗系统安全研究

2.3 无证书公钥密码体制

2.3.1 无证书公钥密码体制介绍

2.3.2 无证书公钥密码体制形式化定义

2.3.3 无证书签密体制研究

2.4 广播加密系统

2.4.1 广播加密系统介绍

2.4.2 广播加密安全研究

第三章 基于广播签密的数据安全传输方案研究

3.1 系统模型

3.1.1 系统结构

3.1.2 威胁模型和安全目标

3.2 数据安全传输协议

3.3 安全性分析

3.4 性能分析

3.4.1 计算复杂度比较

3.4.2通信开销比较

3.5 本章小结

第四章 移动医疗系统中隐私保护的数据传输协议设计

4.1 系统模型

4.1.1 系统结构

4.1.2 威胁模型和安全目标

4.2 数据安全传输协议

4.2.1 系统初始化

4.2.2 数据发送

4.2.3 数据接收

4.3 安全性分析

4.4 性能分析

4.4.1 安全性能

4.4.2 计算开销

4.4.3 通信开销

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结工作

5.2 未来研究方向展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研任务与成果

致谢