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《西安电子科技大学》 2012年
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安全协议形式化分析理论与应用研究

鲁来凤  
【摘要】:安全协议是一种运行在计算机网络或分布式系统中、借助于密码算法来达到密钥分配和身份认证等安全目标的通信协议,是解决计算机网络和分布式系统中安全问题的必要手段。然而,安全协议未必是安全的,它的安全性分析一直是一个复杂而困难的问题,对安全协议的研究已成为世界上信息与网络安全方面的一个重要研究方向。实践证明,形式化方法是安全协议安全性分析更为可靠和有效的途径。 本文以安全协议作为研究对象,以DDMP理论为研究工具,对安全协议形式化分析方法从理论和应用两个层面展开研究,所取得的研究成果主要有: (1)设计了安全协议形式化分析模型。给出了安全协议的系统模型,设计了安全协议形式化分析的一般模型SPFAM和基于DDMP理论的安全协议形式化分析模型DDMP-SPFAM。在模型图的基础上,给出了相应的模型算法,具体阐述了形式化分析遵循的步骤,对安全协议的形式化分析和设计提供了宏观指导。 (2)研究了基于协议组合逻辑(PCL)的形式化分析方法。给出了基于PCL证明协议安全属性的一般方法,选取国际标准ISO/IEC DIS11770-3中提出的重要认证协议Helsinki作为研究对象,讨论了该协议存在的缺陷及受到的攻击,改进协议,利用PCL对改进的协议方案进行形式化建模,并进行安全性证明。改进型的Helsinki协议基于PCL是安全的。 (3)研究了安全协议的组合性问题。讨论了基于符号和基于计算复杂性的形式化分析领域中协议组合分析工具的代表PCL与UC,选取PCL作为协议组合分析的工具;详细阐述了PCL进行组合分析的过程;选择典型的包含可信第三方的密钥交换协议Otway-Rees展开讨论,分析了协议本身的缺陷及其遭遇到的攻击形式,提出了改进方案(AOR协议);扩展PCL,利用PCL对改进后的AOR协议进行了形式化建模和模块化安全性证明。AOR协议能满足密钥保密属性。 (4)从非形式化和形式化两个方面研究了安全协议设计方法。在非形式化方面,针对安全协议设计规范、原则展开讨论;在形式化方面,阐述了协议演绎系统PDS的设计思路和具体方法,针对现有PDS主要基于无可信第三方参与的公钥密码体制下的安全协议演绎现状,设计出新的协议组件和操作集合,扩展了PDS系统,设计了一系列安全协议。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP393.08

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