近场通讯中身份认证技术的研究

发布时间：2020-06-08 03:51

【摘要】：人们对个人隐私的关注不断提高,然而现实中许多业务对民众的个人信息却保护不足。例如,在快递面单上,以明文的方式显示着用户的诸多个人信息,因此,有研究者使用分段加密来防止信息过剩造成的信息泄露,但是分段加密方法存在着加密复杂度高,或者安装成本高,或者区块明显等问题。因基于主机的卡模拟(HCE)模式的实现,近场通讯的相关应用的开发更加便捷,数量也快速增长。然而,HCE模式的数据的安全性、身份认证的可靠性受到人们的广泛质疑,对用户的信息安全也造成了威胁。因此,本文针对个人信息与隐私的保护,展开了以下研究工作:1.本文针对分段加密中复杂度高,使用成本高与区块明显的问题,提出一种基于三维点阵的切面加密方法。通过设置一个三维点的立方体,将各个分段信息转化为特定的三维点数据插入相应切面来实现信息的加密,切面方程则作为密钥。而解密则以密钥重构切面,筛选三维点数据,还原分段信息。从而高效地对具有分段属性的信息进行加密,防止信息过剩导致的信息泄露。2.本文针对HCE模式下数据安全性,通信安全性不足的问题,提出一种基于零知识证明的身份认证方法,用户无需出示身份凭证也能完成身份认证。通过零知识证明的概率性特点,设计了将身份凭证零散地保存在设备剩余存储空间,位置索引只存储于云端的方式,以隐藏本地身份凭证,提高了本地数据的安全性,削弱了对本地设备安全性的依赖。通过云端控制对随机的部分身份凭证进行提问,提高了零知识证明的随机性。3.本文以快递服务为案例,说明近场通讯的身份认证协议的应用价值与广泛前景。通过NFC设备来取代纸质面单,使得用户的个人信息不再以明文的方式暴露于外。通过基于三维点阵的切面加密方法对快递面单上的信息分段加密,高效解密,通过基于零知识的身份认证方法来验证用户身份,防止冒名签收等问题。应用案例分析表明本文所提的基于三维点阵的切面加密方法的可行性,有效性与安全性,基于零知识证明的身份认证方法在HCE模式下的安全性与适用性,以快递服务为代表的实际应用中能提高工作效率,同时更好地保护用户的个人信息。
【图文】：

场景,模拟模式,手机,银行卡

自Ａｎｄｒｏｉｄ邋４．０起，各版本的安卓系统都支持Ａｎｄｒｏｉｄ邋Ｂｅａｍ功逡逑此功能可能成为物联网的重要组成部分。逡逑卡模拟模式下，近场通讯设备可以视为一个应答器，能够对周边的阅读器逡逑响应，根据阅读器的要求进行数据的接收，发送，处理等等工作。卡模拟逡逑无疑是用户最经常使用的一种模式，在日常生活中己广泛存在基于卡模拟逡逑的应用场景，比如小米手机支持的ＮＦＣ手机能够刷公交地铁，正是用手机逡逑ＦＣ进行卡模拟，将近场通讯设备模拟成为公交卡，从而兼容现有的ＲＦＩＤ逡逑基础的公交收费系统。其次，苹果手机支持的ａｐｐｌｙ邋ｐａｙ功能，也是将其模逡逑银行卡，从而实现与现有的银行卡系统的对接。从现实角度上看，卡模拟逡逑无疑能使人们的生活更加便捷，人们出门可以不用带各种卡，只需要带手逡逑就能应对不同的用卡场景，而现在手机对于人们来说是必需品，出门不带逡逑是几乎不可能的事情。但实际上，卡模拟模式由于其他客观原因，其应用逡逑达不到预期。逡逑由于ＮＦＣ设备的种种特性，ＮＦＣ的应用场景可以说是方方面面，具体如图逡逑示。逡逑

单元,手机,智能芯片,移动运营商

ＳＥ主要有三种内嵌方式：逡逑一是在用户身份识别卡（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ邋Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋Ｍｏｄｕｌｅ，ＳＩＭ）。此为以逡逑移动运营商为主导的一种内嵌方式，如图２－４所示。逡逑封；片逡逑逦邋ＮＦＣ芯片逡逑图２４安全单元ＳＥ与ＳＩＭ卡相结合逡逑由于ＳＩＭ就是小型智能芯片，本身已经具有一定的加密解密功能，因此将逡逑其转化为安全单元的成本是十分低廉的，并且不需要改造手机，改造只需要将逡逑ＳＩＭ与天线相连即可，，而且也可以更好的利用ＳＩＭ卡本身的计算能力，不浪费逡逑资源。此类模式己有商业化使用的例子，但是其发展并不如想象中的好。逡逑二是手机终端或安全数码卡（Ｓｅｃｕｒｅ邋Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｍｅｍｏｒｙ邋Ｃａｒｄ，ＳＤ卡）中，如逡逑图２－５所示。逡逑丰机￡？片逡逑逦邋ＮＦＣ芯片逡逑ＳＤ卡逦ＳＩＭ卡逡逑－１邋１逡逑图２－５安全单元ＳＥ与ＳＤ卡相结合逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918.91

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