面向WiMAX-WLAN异构网络的快速切换认证理论与方法研究

The fast handover authentication ensure the security and the continuity of the mobile station accessing to service network during the association switches. It is significant to research into the WiMAX-WLAN heterogeneous networks. This project aims to solve the existing problems of the fast handover authentication and focus on the following three aspects: 1)To achieve the secure integration of WiMAX and WLAN networks, design provably secure and fast vertical handover authentication scheme which satisfies the little changes of the existing network deployment. 2) To meet the resource-constrained mobile station, design a lightweight and fast handover authentication protocol which requires relatively small data storage, computational complexity and key calculation in mobile station. 3) To reduce the mobile station's privacy information leakage latency, such as identity and position, in the handover authentication process, do some reseaches on the fast handover authentication mechanism with pravicy preservation..We will propose the method for fast vertical handover authentication, privacy preservation, and other critical issues through the reseaches on the fast handover authentication theory and methods in WiMAX-WLAN heterogeneous networks. This will provide the guarantee for the vigorous development of the wireless city project. Moreover, we will submit the relevant technical proposal to the international standards organization, strive to our country occupies a place in the international standard of the next generation of wireless network.

快速切换认证技术对于WiMAX-WLAN异构网络具有重要意义，它能确保移动终端在改变网络接入点时安全接入并保持服务的连续性。本课题针对现有快速切换认证研究中存在的问题，重点开展三方面研究：1）在充分利用现有网络资源的基础上，构建可证明安全的快速垂直切换认证方案，以实现WiMAX和WLAN网络的安全融合；2）设计只需移动终端具备相对较小的数据存储量、运算量以及密钥计算量的轻量级的快速切换认证协议，使其适用于资源受限的移动终端；3）研究具有隐私保护的快速切换认证机制，解决移动终端在切换认证过程中用户身份和位置等隐私信息泄露的问题。.通过系统、深入地研究WiMAX-WLAN异构网络环境下的快速切换认证理论与方法，重点解决垂直切换认证、隐私保护等关键问题，进而为国内外蓬勃发展的无线城市建设提供技术保障。此外，我们将向国际标准组织提交有关技术提案，力争我国在下一代无线网络国际标准中占有一席之地。

异构无线网络之间的融合和无缝切换是下一代无线网络发展的必然趋势和关键所在。快速安全的切换认证对于异构无线网络安全融合具有重要意义，能确保移动终端在改变网络接入点时安全接入到目标网络，以及身份和位置隐私不被泄露。. 本项目研究了WiMAX-WLAN异构无线网络安全融合中最亟需解决的快速切换认证问题，重点解决了水平切换认证、垂直切换认证、隐私保护等关键问题，取得了一批研究成果，能为国内外蓬勃发展的无线城市建设提供技术支持和保障。取得的主要成果如下：. 1）针对某些移动用户要求同时切换的应用需求，提出了一种WiMAX网络中基于组的带隐私保护的水平切换认证方案。我们采用假名机制，实现切换过程中的隐私保护，MS通过单向哈希函数生成一个假名，切换过程中使用假名代替自己的真实身份，BS和攻击者无法从假名获得MS的真实身份。该方案能够有效避免多米诺效应，实现用户身份和位置隐私保护，并且相比已有切换认证方案更加高效。. 2）针对WiMAX-WiFi异构网络快速切换需求，设计了一个WiMAX-WiFi异构网络环境下快速安全的切换认证方案。该方案包括一个改进的初始认证协议和ASN-GW域内切换认证AAHA、ASN-GW域间切换认证RAHA、WiMAX-WiFi切换认证MFHA和WiFi-WiMAX切换认证FFHA四个切换认证协议。同时，考虑到WiMAX-WiFi异构网络中切换认证过程中的隐私保护需求，我们进一步提出了一种WiMAX-WiFi异构网络中带隐私保护的垂直切换认证方案，方案采用基于票据和基于假名的加密算法来实现安全、高效跨域切换。. 3）针对基于LTE/LTE-A的全异构无线网络安全切换需求，设计了一种具有条件隐私保护的切换认证协议BHAP。该协议在注册接入阶段通过盲签名建立用于切换过程的认证密钥，在切换过程中通过假名的可变换性和在特定条件下提取真名的可逆性来实现切换过程中的匿名性、不可跟踪性和条件隐私保护。进一步地，利用(t,n)秘密分享，我们首次设计了一个具有不可陷害性的切换认证协议Nframe。该协议实现了切换过程中全面的隐私保护，包括用户的匿名性、不可跟踪性，可追溯性和不可陷害性。性能分析结果表明，Nframe协议能够避免使用耗时的双线性对运算，有较好的性能，特别适用于资源受限的移动终端。