无线体域网(WBAN)中的新型“绿色”认证协议研究

随着无线便携式设备的大量涌现以及传感器技术的发展,以人为中心的无线体域网（WBAN）成为人们关注的焦点。由于无线体域网以人体生物传感信息为传输对象,所以如何设计"绿色"认证方案以保证人体传感节点安全接入成为WBAN网络安全设计中的关键问题之一。本项目将对适合WBAN网络环境下的无证书认证理论及其安全模型进行深入的研究：利用双线性对、Gap Diffie-Hellman群等数学工具设计WBAN认证协议所需要的无证书密码算法以及可证明安全模型；从WBAN节点的实际安全需求和处理能力出发，结合WBAN的网络特点和传感节点双无线架构，在通用可组合安全框架下设计出适合WBAN的"绿色"认证协议，致力于减少各种资源的开销和能量消耗、提高执行效率；采用理论推导与系统仿真相结合的方法对设计内容进行测试。本项目通过对以上内容的研究，将为未来"绿色"WBAN网络的设计与应用提供强有力的理论支撑和安全保障。

本项目主要基于各种数学困难问题及其变形，完善无证书密码算法设计的理论模型和安全假设，设计新的无证书密码算法，在通用可组合安全框架下设计新型WBAN认证协议的理论模型。在新的理论模型下，将无证书密码算法与WBAN体内传感器节点的双无线架构特点相结合，实现新型“绿色”WBAN认证协议的设计与研究，最终完成WBAN网络中认证协议的系统设计。促进WBAN网络在医疗、娱乐、教育等行业的全面渗透，进而推动了我国经济的迅速增长。.自2011年3月至今，我们在体域网的网络结构以及新型“绿色”认证协议的设计方面进行了深入的研究，致力于解决资源受限的WBAN特殊应用环境下的安全认证接入问题。工作主要从以下几个方面开展：第一，研究了无证书密码算法的理论系统，设计新型低复杂度的无证书密码算法，为新型“绿色”认证协议的研究奠定了基础；第二，对体域网身体内节点的唤醒以及主密钥建立阶段进行了研究，设计一种安全唤醒装置，并且分别针对单播和多播情况设计了两种快速唤醒关联方案；第三，针对体内节点密钥预分配的情况，提出了三种基于两跳星型网络拓扑结构的密钥交换协议；第四，从病人和医疗服务站点之间的远程信息传输的角度出发，提出了两种不同的无证书远程认证机制，保证了远程传输的安全性；第五，在FPGA上给出了高速AES硬件实现方案，提高了WBAN安全架构的性能。.自2011年3月至今，本项目在国内外核心期刊和国际会议上发表研究内容相关的学术论文8篇，申请国家专利10项，培养硕士17名，其中8名在读，9名获得硕士学位。