基于生物Token和分形随机行走的VoIP网络安全通信理论与关键技术研究

This project studies two basic scientific problems of anonymous authentication and covert transmission over Voice over Internet Protocol (VoIP) networks, with a special emphasis on exploring the novel authentication method with anonymity by using Token, biometrics and low-entropy passwords. On the basis of the proposed authentication method, an anonymity enhanced authentication key agreement for SIP sessions is proposed to solve the key technological problem of anonymous authentication and key agreement. The project establishes a fractal random walk theoretical model for simulating the characteristics of delay jitter and packet loss in the process of VoIP communications, and calculating the embedding rates of VoIP media packets. A new self-adaptive steganographic method is then established for VoIP networks, so as to realize the secure transmission of confidential information over VoIP networks, and thus solving another key technological problem of covert communications over VoIP networks, thereby reducing the attack probability of confidential information and enhancing the security of VoIP networks. The proposed work would advance knowledge of authentication and secure transmission over VoIP networks, in an attempt to solve the scientific problems of anonymous authentication and covert communications which have not been considered or solved in existing security protocols. The output of the project would provide a theoretical basis and practical instructions for secure and efficient communications over VoIP networks.

本项目研究VoIP网络安全通信中"匿名认证"和"隐密传输"两大基础性科学问题。重点探索基于生物Token和低熵口令的认证技术，研究通信实体间匿名认证的新方法。在此基础上，构建隐私增强的密钥协商机制，解决VoIP网络中"匿名认证和密钥协商"关键技术问题。并通过引入分形随机行走理论，建立基于分形随机行走的隐密通信理论模型，模拟VoIP网络隐密通信的时延抖动和丢包特征，设计用于计算VoIP媒体分组隐藏容量的算法，构建自适应隐密通信新机制，实现机密信息在VoIP网络中的安全传输，解决VoIP网络中"通信数据隐密传输"关键技术问题。旨在降低机密信息被攻击的概率，增强VoIP网络的通信安全。 该项目的研究成果对VoIP网络通信中的认证和数据安全传输的实现技术进行创新，解决现有安全机制尚未考虑或尚未解决的匿名认证和隐密传输两大科学难题。为实现VoIP网络高效、安全的通信提供重要的理论依据和实践指导。

随着VoIP网络的快速推广和广泛应用，其安全通信问题日益突出。项目组以VoIP网络安全通信中现存的急待解决的问题，匿名认证和隐密通信为目标进行分析和研究。首先，项目组在VoIP网络环境中，基于生物Token和低熵口令认证技术，提出了通信实体间匿名认证的新方法，在增强安全性的同时有效降低了能耗。并通过匿名认证技术构建了具有隐私保护功能的VoIP网络高效密钥协商机制，在认证和密钥协商过程中实现了通信实体身份的有效保护，解决了VoIP网络中通信实体间的匿名认证和密钥协商关键问题。然后，项目组基于分形随机行走理论，建立了新的分形随机行走隐密通信理论模型，实现了对VoIP网络隐密通信的时延抖动和丢包特征的有效模拟。并在提出的理论模型基础上，采用分形随机行走技术构建出了新的自适应VoIP网络隐密通信机制，实现了机密信息在VoIP网络中的安全传输。最后，项目组搭建了VoIP网络安全通信原型平台，并在该平台上对提出的算法和安全机制进行了性能分析和测试，验证了整个项目的研究目标。总体而言，项目实施顺利，较好的完成了预期研究成果。. 上述研究成果如下：项目组以基金号61303237为第一单位发表SCI检索期刊论文11篇，EI检索国际会议论文1篇；项目组共培养博士研究生1名，硕士研究生6名。