基于安全智能卡系统的身份认证研究与实现

摘要

随着互联网技术的不断发展，层出不穷的网络应用得到迅猛的发展，电子商务广泛普及，这些都大大方便了人们的生活，然而网络中的安全问题也日益突出。在线购物、网络游戏中的金融欺骗、网络盗号等成了消费者、玩家们一个非常关注的问题。网络银行账号与游戏账号的安全只有通过更加严格的身份认证才能得以实现。同时智能卡技术得到不断的发展，智能卡以其特有的安全性质让人们越来越关注利用它来解决网络中的安全问题。
　　 本文是以身份认证与智能卡为研究对象，针对网络安全中身份认证的问题进行研究，重点结合当前的智能卡技术，对利用智能卡进行网络中身份认证遇到的威胁、安全隐患与解决方案进行系统的讨论、分析。并在此基础上，设计实现了一种安全的智能卡操作系统，其能广泛的满足于网络中不同身份认证场景的需求。
　　 本文的主要成果包括：
　　 1.本文详细总结、分析了目前主流的身份认证技术，对每一种技术可能的存在的安全隐患以及遭受的典型攻击进行说明，同时也针对每一种身份认证技术分析其优缺点。
　　 2.本文在现有的智能卡操作系统的基础上，提出“安全适配层”的概念，设计出一种新的安全智能卡操作系统，并对安全适配层的安全性进行分析。该操作系统能够广泛的应用于不同硬件环境下的智能卡，可以方便的提供身份认证所需要的各种要求。
　　 3.利用本文提出的安全智能卡，设计并实现了一套基于对称密码体系的身份认证方案，保证了通信过程中的通信双方身份的合法性，并对该方案进行了安全性分析。
　　 4.在安全智能卡的基础上，针对智能交通网络特有的安全需求，设计出一种基于PKI的身份认证方案，用以保证智能交通中消息的合法性、完整性以及时效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题背景、研究现状和实际意义

1.3 论文内容组织

1.4 本章小结

第二章 智能卡与安全技术基础

2.1 智能卡概述

2.2 智能卡硬件

2.3 智能卡操作系统

2.3.1 智能卡操作系统

2.3.2 智能卡的命令处理

2.3.3 COS的体系结构

2.3.4 智能卡操作系统的设计和实现原则

2.4 智能卡的安全体系

2.4.1 智能卡安全状态

2.4.2 智能卡安全属性

2.4.3 智能卡安全机制

2.5 密码算法基础

2.5.1 对称密码算法[14]

2.5.2 分组密码概念

2.5.3 非对称密码算法

2.5.4 RSA算法概念

2.6 PKI技术

2.7 身份认证技术

2.7.1 基于秘密知识的身份认证

2.7.2 基于智能卡技术的身份认证

2.8 本章小结

第三章 一种改进的安全智能卡COS的设计与分析

3.1 智能卡COS体系结构分析

3.2 一种改进的安全智能卡COS体系

3.2.1 安全适配层功能描述

3.2.2 安全适配层模块图

3.3 安全智能卡COS设计与实现

3.3.1 读写数据原子性保证

3.3.2 序列号安全与磨损平衡

3.3.3 安全存储

3.3.4 数据加解密

3.3.5 随机数产生

3.3.6 散列算法

3.4 安全智能卡COS安全性分析

3.4.1 硬件安全性分析

3.4.2 COS的安全性分析

3.4.3 安全智能卡COS的鉴权分析

3.4.4 文件存储安全性分析

3.4.5 序列号使用安全性分析

3.4.6 数据保密性分析

3.4.7 数据完整性分析

3.5 本章小结

第四章 安全智能卡认证技术应用

4.1 智能卡认证技术现状

4.1.1 基于挑战—应答机制的认证模式

4.1.2 基于PKI体系的认证模式

4.2 基于安全智能卡的二代身份证认证系统

4.2.1 二代身份证认证系统

4.2.2 基于安全智能卡的入网认证协议

4.2.3 安全性分析

4.3 基于安全智能卡的智能交通网身份认证系统

4.3.1 智能交通Ad Hoc网络模型

4.3.2 智能交通网安全问题

4.3.3 基于安全智能卡的智能交通网PKI身份认证

4.3.4 安全性分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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