基于区块链的轻量化移动自组网认证方案

doi:10.11959/j.issn.2096-109x.2020040

网络与信息安全学报 ›› 2020, Vol. 6 ›› Issue (4): 14-22.doi: 10.11959/j.issn.2096-109x.2020040

所属专题：区块链

• 专栏：基于区块链的多方可信协作应用探索 • 上一篇下一篇

基于区块链的轻量化移动自组网认证方案

张勖¹(),马欣¹

¹ 北京邮电大学网络空间安全学院，北京 100876
² 移动互联网安全技术国家工程实验室，北京 100876
³ 北京邮电大学网络教育学院，北京 100876

修回日期:2020-03-06 出版日期:2020-08-15 发布日期:2020-08-13
作者简介:张勖（1973- ），女，上海人，博士，北京邮电大学副教授，主要研究方向为移动自组网安全、信息物理融合系统|马欣（1996- ），女，陕西榆林人，北京邮电大学硕士生，主要研究方向为区块链技术
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFB1402704)

Lightweight mobile Ad Hoc network authentication scheme based on blockchain

Xu ZHANG¹(),Xin MA¹

¹ School of Cyberspace Security,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China
² National Engineering Lab for Mobile Network Security,Beijing 100876,China
³ School of Network Education,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China

Revised:2020-03-06 Online:2020-08-15 Published:2020-08-13
Supported by:
The National Key R＆D Program of China(2018YFB1402704)

摘要/Abstract

摘要：

为了解决现有认证方式无法追踪恶意节点、集中式认证中心易受攻击的问题，基于区块链技术的去中心化、防篡改、可追溯特点，提出了一种分布式轻量化移动自组网认证方案。该方案包括对等网络建立、认证账本设计和共识机制选择，并分析讨论了智能合约的作用。在所提方案中，当给定对等节点之间最大传输时延τ_max时，节点认证时间δ和网络规模 $N_{t}^{all}$ 间的关系满足 $(\frac{N_{t}^{all}}{3} + 7) τ_{max} \leq δ \leq 3 (N_{t}^{all} + 1) τ_{max}$ 。

关键词: 移动自组网, 区块链, 认证, 对等网络, 账本, 共识机制

Abstract:

In order to solve the problem that the existing authentication method can’t track the vulnerable of malicious nodes and depends on the centralized authentication center,based on the de-centralization,tamper-proof and traceable characteristics of blockchain technology,a distributed lightweight mobile Ad Hoc network authentication scheme was proposed.It included the establishment of peer-to-peer network,the design of certification ledger and the choice of consensus mechanism.Then the role of smart contracts was analyzed and discussed.In this scenario,when the maximum transmission delay τ_max between a pair of peers is given,the relationship between node authentication timeδand network size $N_{t}^{all}$ is satisfied with $(\frac{N_{t}^{all}}{3} + 7) τ_{max} \leq δ \leq 3 (N_{t}^{all} + 1) τ_{max}$ .

Key words: mobile Ad Hoc network, blockchain, authentication, P2P network, ledger, consensus mechanism

中图分类号:

TP309

张勖,马欣. 基于区块链的轻量化移动自组网认证方案[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(4): 14-22.

Xu ZHANG,Xin MA. Lightweight mobile Ad Hoc network authentication scheme based on blockchain[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2020, 6(4): 14-22.

图/表 6

图1

图2

图3

图4

图5

表1

算法性能开销分析　Table 1 Overhead analysis of algorithm performance"

复杂度		开销类型
复杂度	通信开销	计算开销	说明
复杂度上界	$O (α N_{t}^{all})$	$O (N_{t}^{all} τ)$	α为同时待认证节点的个数；τ为 P2P 节点间的广播所需时长； $N_{t}^{all}$ 为 MANET节点数量

表1

参考文献 7

[1]	朱建明, 付永贵 . 基于区块链的供应链动态多中心协同认证模型[J]. 网络与信息安全学报, 2016,2(1): 27-33.
	ZHU J M , FU Y G . Supply chain dynamic multi-center coordination authentication model based on block chain[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2016,2(1): 27-33.
[2]	吴邱涵, 胡卫 . 基于 SM2 算法和区块链的移动端身份认证协议设计[J]. 网络与信息安全学报, 2018,4(9): 60-65.
	WU Q H , HU W . Design of identity authentication agreement in mobile terminal based on SM2 algorithm and blockchain[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2018,4(9): 60-65.
[3]	宋宇波, 戚姗姗, 胡爱群 . 权限可控传递的物联网共享设备委托授权访问机制[J]. 网络与信息安全学报, 2019,5(2): 40-49.
	SONG Y B , QI S S , HU A Q . Delegation authorization mechanism with controllable permissions propagation for IoT devices sharing[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2019,5(2): 40-49.
[4]	LIEBEHERR J , DONG G . An overlay approach to data security in Ad-Hoc networks[J]. Ad Hoc Networks, 2007,5(7): 1055-1072.
[5]	CHO J H , SWAMI A , CHEN I R . A survey on trust management for mobile Ad Hoc networks[J]. IEEE Communications Surveys ＆Tutorials, 2011,13(4): 562-583.
[6]	SAXENA N , TSUDIK G , YI J H . Identity-based access control for Ad Hoc groups[C]// 7th International Conference on Information Security and Cryptology - ICISC 2004. 2004.
[7]	WINTER R , ZAHN T , SCHILLER J . Dyna MO:a topology-aware P2P overlay network for dynamic,mobile Ad-Hoc environments[J]. Telecommunication Systems, 2004,27(2-4): 321-345.

[1]	朱春陶, 尹承禧, 张博林, 殷琪林, 卢伟. 基于多域时序特征挖掘的伪造人脸检测方法[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(3): 123-134.
[2]	蔡召, 荆涛, 任爽. 以太坊钓鱼诈骗检测技术综述[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(2): 21-32.
[3]	王贺立, 闫巧. 基于交易记录特征的自私挖矿检测方案[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(2): 104-114.
[4]	余北缘, 任珊瑶, 刘建伟. 区块链资产窃取攻击与防御技术综述[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(1): 1-17.
[5]	曹进, 石小平, 马如慧, 李晖. 融合双层卫星网络的星地和星间AKA协议[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(1): 18-31.
[6]	唐飞, 甘宁, 阳祥贵, 王金洋. 基于区块链与国密SM9的抗恶意KGC无证书签名方案[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(6): 9-19.
[7]	郭辉, 罗勇, 郭晓潞. 基于国密算法的车载以太网控制器身份认证方法[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(6): 20-28.
[8]	刘军, 袁霖, 冯志尚. 集群网络密钥管理方案研究综述[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(6): 52-69.
[9]	肖敏, 姚涛, 刘媛妮, 黄永洪. 具有隐私保护的动态高效车载云管理方案[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(6): 70-83.
[10]	姜奇, 冯茹, 张瑞杰, 王金花, 陈婷, 魏福山. 基于GRU的智能手机多场景步态认证[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(5): 26-39.
[11]	林丹, 林凯欣, 吴嘉婧, 郑子彬. 基于字节码的以太坊智能合约分类方法[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(5): 111-120.
[12]	易聪, 胡军. 新的基于鼠标行为的持续身份认证方法[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(5): 179-188.
[13]	陈立全, 李潇, 杨哲懿, 钱思杰. 基于区块链的高透明度PKI认证协议[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(4): 1-11.
[14]	张文博, 陈思敏, 魏立斐, 宋巍, 黄冬梅. 基于形式化方法的智能合约验证研究综述[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(4): 12-28.
[15]	刘峰, 杨杰, 齐佳音. 区块链密码学隐私保护技术综述[J]. 网络与信息安全学报, 2022, 8(4): 29-44.

基于区块链的轻量化移动自组网认证方案

Lightweight mobile Ad Hoc network authentication scheme based on blockchain

在线阅读

pdf下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 7

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0