本书系统阐述了多方通信身份认证协议的理论基础、设计方法及安全分析与应用。全书共6章：第1章介绍群、环、域等代数结构及RSA、ElGamal、椭圆曲线、哈希函数、混沌映射等典型算法，为后续研究奠定基础；第2章分析身份认证架构、攻击模型与安全目标，介绍BAN逻辑、可证明安全及ProVerif等工具；第3~5章分别围绕两方、三方及多方通信的身份认证协议展开，结合VoIP、物联网、云计算、无线医疗和绿色农业等场景，提出多种新型方案并通过逻辑推演、形式化建模与仿真进行验证；第6章聚焦多因子身份认证、说话人验证与硬件令牌等应用，展示了协议在产业中的价值与发展潜力。本书既适用于网络空间安全、信息安全及密码学相关专业的本科生、研究生，也适用于从事身份认证与协议设计的工程技术人员。

第1章数学基础1

1.1代数基础1

1.1.1群1

1.1.2环2

1.1.3域2

1.1.4模运算2

1.1.5离散对数3

1.2RSA密码算法4

1.2.1RSA算法描述4

1.2.2RSA算法中的计算问题4

1.3椭圆曲线密码5

1.3.1椭圆曲线5

1.3.2有限域上的椭圆曲线6

1.3.3明文消息到椭圆曲线上的嵌入6

1.3.4椭圆曲线上的密码7

1.4ElGamal加密算法7

1.5哈希函数8

1.5.1哈希函数的定义及使用方法8

1.5.2哈希函数应满足的条件8

1.5.3生日攻击概述10

1.6切比雪夫混沌映射12

1.7环上带误差学习12

本章参考文献13

第2章密码协议分析基础15

2.1密码协议15

2.1.1协议架构15

2.1.2密码中的密钥集16

2.1.3会话密钥的产生方法16

2.1.4生物特征提取技术17

2.1.5认证协议18

2.1.6密码学工具26

2.1.7敌手能力30

2.1.8协议设计目标37

2.2协议分析方法43

2.2.1BAN逻辑43

2.2.2可证明安全44

2.2.3启发式分析45

2.3协议分析工具45

2.3.1ProVerif45

2.3.2NS346

2.4典型攻击的系统性分析46

2.4.1离线字典猜测攻击46

2.4.2节点捕获攻击47

2.4.3前向安全性攻击47

2.4.4内部攻击47

2.4.5用户匿名攻击48

2.4.6去同步攻击48

2.4.7用户模拟攻击48

2.4.8服务器模拟攻击49

2.4.9临时秘密值泄露攻击49

2.4.10三因子安全性49

2.4.11会话密钥泄露攻击50

2.4.12传感器节点模拟攻击50

2.5协议评价的最新指标50

本章参考文献52


多方通信身份认证协议分析及其应用
｜目录｜

第3章支持通信两方的身份认证协议设计55

3.1面向单服务器的多因子用户身份认证协议55

3.1.1攻击者模型55

3.1.2评价指标56

3.1.3新协议描述56

3.1.4安全性分析59

3.1.5性能评估61

3.2适用于VoIP的单因子认证协议62

3.2.1问题的提出62

3.2.2方案设计63

3.2.3安全性分析与证明65

3.2.4性能分析67

3.3适用于VoIP的双因子认证协议69

3.3.1问题的提出69

3.3.2方案设计69

3.3.3安全性分析71

3.3.4仿真与性能分析73

3.4适用于TMIS的双因子认证协议76

3.4.1问题的提出76

3.4.2方案设计77

3.4.3安全性分析与证明79

3.4.4仿真与性能分析82

3.5适用于分布式服务器的双因子认证协议84

3.5.1问题的提出84

3.5.2方案设计85

3.5.3安全性分析与证明87

3.5.4性能分析90

本章参考文献91

第4章支持通信三方的身份认证协议设计96

4.1适用于病人监测的无线医疗传感网络认证方案设计96

4.1.1问题的提出96

4.1.2方案设计96

4.1.3安全性分析与证明100

4.1.4性能分析105

4.2面向多服务器的多因子用户身份认证技术109

4.2.1攻击者模型与安全目标109

4.2.2新协议描述109

4.2.3安全性分析112

4.2.4性能分析116

4.3基于ECC的适用于物联网云环境的认证方案117

4.3.1问题的提出117

4.3.2方案设计118

4.3.3安全性分析121

4.3.4性能分析127

4.4基于混沌映射的适用于物联网云环境的认证方案129

4.4.1问题的提出129

4.4.2方案设计129

4.4.3安全性分析132

4.4.4性能分析138

4.5适用于WSN的基于RLWE的可证明安全双因子认证协议141

4.5.1问题的提出141

4.5.2方案设计143

4.5.3安全性分析与证明147

4.5.4性能分析152

本章参考文献154

第5章支持通信多方的身份认证协议设计159

5.1适用于绿色农业的多网关认证方案159

5.1.1方案描述159

5.1.2安全性分析162

5.1.3性能分析168

5.2云辅助的物联网环境下基于口令的身份认证协议171

5.2.1系统架构171

5.2.2云辅助的物联网环境下多因子用户身份认证协议的安全威胁173

5.2.3新协议描述176

5.2.4安全性分析179

5.2.5性能分析185

本章参考文献187

第6章身份认证技术产业应用189

6.1具备智能风控的多因子身份认证技术189

6.1.1具备智能风控的多因子身份认证技术框架189

6.1.2轻量级身份认证服务接入191

6.1.3多因子联合身份认证192

6.1.4基于深度学习的身份认证风险控制195

6.1.5应用案例199

6.2说话人验证系统的安全性检测方法204

6.2.1基础知识205

6.2.2对抗性实例生成器系统设计207

6.2.3性能分析209

6.2.4攻击和防御讨论214

6.3基于硬件令牌的物联网身份认证模型215

6.3.1相关背景知识215

6.3.2安全性与性能分析223

本章参考文献228