基于OPNET平台非连续对数求解的多层网络身份认证研究

发布时间：2019-11-09 17:14

【摘要】：针对多层网络安全认证过程中,各层之间缺少统一的认证规则,常规身份认证方法的准确性易受到多层之间的建模误差与外界扰动的影响,造成认证失败。提出了一种基于OPNET平台非连续对数求解的多层网络身份认证方法。把多层无线传感网络的身份认证问题,转换成非连续对数求解问题,并且引入了数学中的椭圆曲线群观点,对传感网络多层机制设立统一的身份认证机制,从而提高身份认证的准确性;采用OPNET对身份认证方案进行测试。实验结果表明,这种方案可以达到实际的无线传感网络对安全性的要求,具有很强的实用价值。
【图文】：

原理图,原理,节点,传输层

无线传感网络是由多个分布在不同位置的传感器节点与汇聚节点构成的，无线传感网络中的终端传感器节点将数据进行现场的实时采集，采集后的数据通过无线传感网络中的传输协议的约束进行网络中的传输，数据经过多跳后传输到网络中的汇聚节点，汇聚节点中在网络中承载着数据的中继与转发。无线传感网络的节点根据某种网络协议采取自组织的方式进行，每个节点在网络的数据传输中都可以充当路由器的功能，无线传感网络涉及到了信息处理、信息融合、安全管理、网络接入等各种关键技术[4-6]。其组网原理如下图所示：图1无线传感网络组网原理Fig.1Networkprincipleofwirelesssensornetwork无线传感网络中用户通过软件控制节点对数据信息的转发，现代信号处理技术的快速发展使无线传感网络的智能监控能力越来越强，传感网络主要分为数据采集模块、存储模块、数据传递模块、协议控制模块等几个部分。传感网络中的传感器感知数据的部分称为感知层，感知层的数据安全存在以下的特性，节点被捕获后没有得到网络密钥，无法控制这些被捕获的网络节点，这些节点一般会受到DoS的攻击，数据传输时非法节点的接入会窃取这些交互节点之间的传输信息，节点通过信息交互传输一些错误的信息，因此在传输层上应该进行网络中节点之间的认证，这些认证包括节点之间的交互认证，还包括外来节点加入网络中的接入认证，这样在网络中进行数据传输，包括对一些非法节点的恶意进入，以及网络本文的维护安全的能力，该层的网络安全维护主要是来自信息来源的确认与安全认证。无线传感网络的传输层不同于传统的互联网中的传输层，物联网中的传输层涉及到不同的架构，这些网络间的通信会造成更多的安全问题，，目前的传输安全主要包括各种服务攻击、假冒

结构流程图,方法,私钥

Ep(a,b),Ka,Kb,G,C1,C2，想通过已知信息对未知信息求解的概率是很小的。基于椭圆对数离散问题的安全认证的方案主要包括初始化与认证两个部分，首先选择一条随机的椭圆曲线E,选取椭圆曲线上的点p做为基点，选取s与S=s.p分别为系统认证的私钥与公钥，认证的初始参数组如下所示：params={E,Fq,P,s,Ss}（8）上式中的私钥s自己保存，其他参数为公开信息。系统进行了初始化的阶段后要完成密钥的分发，可以由固定的认证CA来分发密钥，为了更加严谨地对传感器节点进行身份认证，本文采用问答证实的方法实现结构流程（如图2）。首先节点A随机选取整数r1，并且利用对方的公钥与自己的私钥a计算TA=ar`Pb并将结果发送到B端，与A节点一样节点B也利用公钥计算私钥，TB=br`Pa节点A计算Sa=r1Tb，随后发送到B，B对A进行验证，使得下面的式子成立：Sb=Sa（9）Sa=r1TB=r1br2Pa（10）Sb=r2TB=r2ar1Pb（11）经过上述的认证后可见经过A、B两点的安全我手机之中双方进行的运算次数为A点进行了2次，B点也进行了2次。双方通信的第一步与第二步中通信双方分别使用自己的私钥，除非攻击者获取了对方的私钥，无法对其信息进行破解。在无线传感网络中的通信节点会有一部分只进行简单的协商与认证，本文使用了一种改进的方案实现简单的双向认证，确认对方节点的身份：图3改进认证方案流程图Fig.3Flowchartofimprovedauthenticationscheme上述的方案虽然通信双方的节点都进行了三次通信，但是双方的身份认证已经完成，在一些简单情况下这种方案可以使用，保证方案抵抗重放攻击。3实验与分析本文使用OPNET仿真软件对本文的认证算法进行了仿真，选取了50个传感器节点分布在空图2方法结构流程图Fig.2

【参考文献】