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物聯網若干安全問題研究與應用

 
【摘要】:隨著信息技術的發展,物聯網(Internet of things, IoT)逐步成為繼計算機、互聯網之后,在全球范圍內掀起的第三次信息技術浪潮。基于傳統互聯網技術基礎之上的物聯網,其遠期發展將可以實現人到物、物到物的信息交換。然而受制于終端設備、網絡結構、通信方式、應用場景等特點,物聯網特有的一些安全問題尚無法直接通過現有的互聯網安全技術手段加以解決。 本文從對物聯網與互聯網的比較入手,分析了物聯網分層模型與傳統OSI模型之間的聯系與區別,結合物聯網的應用場景,將物聯網所面臨的安全問題進行了分析和歸類,并針對具有物聯網特色的安全尋址問題、端到端安全問題、跨域訪問問題進行了深入研究,主要研究成果包括: 1.傳統網絡中的對象訪問控制研究和實現,基本是在OSI模型的橫向維度中實現目標對象的訪問控制,但在一些物聯網應用場景中還需要從OSI模型的縱向維度對訪問目標對象的行為進行控制。本文從物聯網隱私保護問題出發,結合物聯網尋址過程中的隱私安全問題,提出了物聯網安全尋址模型。并且在該模型的基礎上,設計了尋址過程中不同階段的安全尋址協議。協議實現了將身份認證結果由應用層向網絡層進行縱向傳遞,并在尋址過程的各階段對訪問的合法性進行鑒別。 2.通過對R.C.Merkle所提出的不安全信道下密鑰協商協議的改進,提出了一種基于對象標識的密鑰協商方案IB-Merkle,為物聯網中端到端加密創造了條件。在Merkle的原方案中僅對Puzzle簡單保護,改進后的方案結合物聯網中對象或物品唯一標識的特性,對Puzzle加以密碼學手段的保護。新協議可以支持各種對稱加密算法,與此同時一方面可以通過對密鑰長度的選擇,以指數級增加攻擊者破解Puzzle的難度;另一方面,可以通過增加Puzzle的個數,以平方級增加攻擊過程所消耗的時間。本文還對IB-Merkle協議進行了安全性能仿真,仿真結果表明協議適用于物聯網非對稱計算資源下的密鑰協商。 3.結合本文的安全尋址模型和IB-Merkle密鑰協商協議,提出了一種適用于物聯網環境下對象跨域訪問協議。在物聯網環境中,一方面,人與物、物與物往往分屬于不同的應用域;另一方面,智能物品所包含的存儲空間、計算能力存在限制,無法保存大量的安全策略信息。通過對象跨域訪問協議,可以支持人與物、物與物之間同域及跨域訪問的需求。在協議的執行過程中,通信雙方基于IB-Merkle協議完成了端到端的會話密鑰協商,對象訪問請求者的身份在目標對象一側得到了確認。
【學位授予單位】:北京郵電大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2011
【分類號】:TP391.44;TN915.08

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