军事车载网密钥管理方案研究

doi:10.11959/j.issn.2096-109x.2018068

网络与信息安全学报 ›› 2018, Vol. 4 ›› Issue (8): 39-46.doi: 10.11959/j.issn.2096-109x.2018068

军事车载网密钥管理方案研究

刘俊杰^1,²(),赵佳^1,²,张强³,刘吉强^1,²,韩磊⁴

¹ 北京交通大学智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室，北京 100044
² 北京交通大学计算机与信息技术学院，北京 100044
³ 北京市公安局网络安全保卫总队，北京 100029
⁴ 信息保障技术重点实验室，北京 100071

修回日期:2018-07-20 出版日期:2018-08-01 发布日期:2018-10-12
作者简介:刘俊杰（1993-），女，河南人，北京交通大学硕士生，主要研究方向为车载自组织网络、隐私保护、密钥管理。|赵佳（1980-），女，内蒙古呼和浩特人，博士，北京交通大学副教授，主要研究方向为网络空间安全、可信计算、隐私保护。|张强（1980-），男，河北石家庄人，主要研究研究方向为网络空间安全、区块链、态势感知。|刘吉强（1973-），男，山东海阳人，博士，北京交通大学教授、博士生导师，主要研究方向为密码学、可信计算、隐私保护技术。|韩磊（1983-），男，内蒙古呼伦贝尔人，博士，信息保障技术重点实验室博士后，主要研究方向为分布式非对称密钥管理、区块链、态势感知。
基金资助:
中央高校基本科研业务费基金资助项目(2018JBM016);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(61502030);信息保障技术重点实验室开放基金资助项目(KJ-17-107)

Research on key management scheme for military vehicle network

Junjie LIU^1,²(),Jia ZHAO^1,²,Qiang ZHANG³,Jiqiang LIU^1,²,Lei HAN⁴

¹ Beijing Key Laboratory of Security and Privacy in Intelligent Transportation,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
² School of Computer and Information Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
³ Beijing Municipal Public Security Bureau Network Security and Security Corps,Beijing 100029,China
⁴ Science and Technology on Information Assurance Laboratory,Beijing 100071,China

Revised:2018-07-20 Online:2018-08-01 Published:2018-10-12
Supported by:
Fundamental Research Funds for the Central Universities(2018JBM016);National Natural Science Foundation of China(61502030);Foundation of Science and Technology on Information Assurance Laboratory(KJ-17-107)

摘要/Abstract

摘要：

研究了几种典型的军事车载网密钥管理方案，对其存在的安全问题及多种攻击方式进行了总结，在此基础上提出了一种等级树状结构的军事车载网密钥管理方案，从而提高了通信效率和安全性。本方案对解决军事车载网通信中的密钥管理提供了很好的解决思路。

关键词: 密钥管理, 军事车载网, 安全通信, 树状结构

Abstract:

A scheme of military vehicle network security based on the hierarchical tree structure was proposed,which could improve communication efficiency and security of military vehicle network key management.The proposed scheme provides a good solution to solve the key management in military vehicle network communication.

Key words: key management, military vehicle network, secure communication, tree structure

中图分类号:

TN918.1

刘俊杰,赵佳,张强,刘吉强,韩磊. 军事车载网密钥管理方案研究[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(8): 39-46.

Junjie LIU,Jia ZHAO,Qiang ZHANG,Jiqiang LIU,Lei HAN. Research on key management scheme for military vehicle network[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2018, 4(8): 39-46.

图/表 6

表1

图1

图2

图3

表2

各节点的密钥存储量"

节点	密钥存储量
G	$(\frac{a}{a - 1}) N + N + 1$
G_i	\|P_i\|+2
S_ij	a^m-j+1
小组P_i成员	2

表2

表3

参考文献 23

[1]	WEINFURTHER J M , PATON E R , CAUAUSHI A ,et al. Vehicle network communication protection[J]. Ford Global Technologies,LLC, 2018,2(16): 1-10.
[2]	吴海云 . 面向车联网的群密钥管理方案的研究[D]. 合肥:安徽大学, 2017.
	WU H Y . Research on group key management scheme for vehicle networking[D]. Anhui University, 2017.
[3]	MAHMOOD Z , NING H . A Polynomial Subset-Based Efficient Multi-Party Key Management System for Lightweight Device Net-works[J]. Sensors, 2017,17(4): 670-696.
[4]	LAI C , LU R , ZHENG D ,et al. GLARM:group-based light weight authentication scheme for resource-constrained machine to machine communications[C]. Computer Networks, 2018(99): 66-816.
[5]	魏楚元, 李陶深, 王高才 ,等. 基于代理的分布式大型动态组播密钥管理协议[J]. 计算机工程与应用, 2007,43(7): 155-59.
	WEI C Y , LI T S WANG G C ,et al. Distributed large dynamic multicast key management protocol based on agent[J]. Computer Engineering and Applications, 2007,43(7): 155-159.
[6]	周健, 孙丽艳, 陈红琳 ,等. 星内集群自组织网络自治群组密钥管理研究[J]. 小型微型计算机系统, 2018,39(05): 904-909.
	ZHOU J , SYN L Y , CHEN H L ,et al. Key management of auton-omous group in intra-satellite cluster self-organizing net-work[J]. Mini-micro Systems, 2018,39(5): 904-909.
[7]	HAITAO WANG , LIHUA SONG , GUOMING ZHANG ,et al. Timetable-aware opportunistic DTN routing for vehicular communications in battlefield environments[J]. Future Generation Computer Systems, 2018(83): 95-103.
[8]	赵齐 . 车载自组织网络群组密钥管理机制研究[D]. 吉林:吉林大学, 2015.
	ZHAO Q . Research on key management mechanism of vehicle self-organizing network group[D]. Jilin:Jilin University, 2015.
[9]	高天寒, 李艳强 . 车载自组织网匿名接入认证机制研究综述[J]. 网络与信息安全学报, 2016,2(08): 10-16.
	GAO T H , LI Y Q . A Review of research on anonymous access authentication mechanism of vehicle self-organizing network[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2016,2(8): 10-16.
[10]	李凤华 . 信息技术与网络空间安全发展趋势[J]. 网络与信息安全学报, 2015,1(1): 8-17.
	LI F H . Trends in Information technology and cyberspace security[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2015,1(1): 8-17.
[11]	杜晓强, 鲍皖苏 . 基于成员隶属关系的组播密钥管理方案[J]. 计算机工程与应用, 2013,49(1): 101-106.
	DU X Q , BAO Y S . Multicast key management scheme based on member membership[J]. Computer Engineering and Applications, 2013,49(1): 101-106.
[12]	SUTRALA DAS N KUMAR . On the design of secure user authenticated key management scheme for multi gate way-based wireless sensor networks using ECC[J]. International Journal of Communication Systems, 2018
[13]	马铭鑫, 史国振, 王亚琼 ,等. 适用于分布式系统的多级安全访问控制策略[J]. 网络与信息安全学报, 2017,3(8): 32-38.
	MA M X , SHI G Z , WANG Y Q ,et al. Multi-level secure access control strategy for distributed systems[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2017,3(8): 28-34.
[14]	高宝阳, 潘进, 康连瑞 ,等. 一种基于等级树模型的群组密钥管理方案[J]. 计算机与现代化, 2014,2(8): 34-37.
	GAO B Y , PAN J , KANG L R ,et al. A group key management scheme based on hierarchical tree model[J]. Computer and Modernization, 2014 2(8): 34-37.
[15]	李德全, 张习勇, 张婷婷 ,等. 具有私钥自愈能力的 DTN密钥管理方案[J]. 网络与信息安全报, 2017,3(4): 26-31.
	LI D Q , ZHANG X T , ZHANG T T . DTN key management scheme with private key self-healing capability[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2017,3(4): 26-31.
[16]	尹建东 . 移动自组网中无证书可认证群组密钥管理方案研究[D]. 北京:北京理工大学, 2016.
	YIN J D . Research on certificate-free certifiable group key management scheme in mobile ad hoc networks[D]. Beijing Institute of Technology, 2016.
[17]	ERMIS O , BAHTIYAR? , ANARIM E ,et al. A secure and efficient group key agreement approach for Mobile ad hoc networks[J]. Ad Hoc Networks,Volume, 2017(67): 24-39.
[18]	陈志广, 范晓琴 . 一种基 LKH 的高效的组播密钥管理方案[J]. 电脑知识与技术, 2011,7(25): 6088-6090+6107.
	CHEN Z G , FAN X Q ,et al. An efficient multicast key management scheme based on LKH[J]. Computer Knowledge and Technology, 2011,7(25): 6088-6090.
[19]	柯钢 . 一种高效的无线网络组密钥管理方案[J]. 西南师范大学学报（自然科学版）, 2017,42(01): 47-53.
	KE G . An efficient key management scheme for wireless network groups[J]. Journal of Southwest China Normal University (Natural Science), 2017,42(1): 47-53.
[20]	WANG Q . A security and privacy review of VANET[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2015,16(6): 2985-2996.
[21]	POTTEIGER L , et al . Vulnerability of transportation networks to traffic-signal tampering[C]// International Conference on Cyber-Physical Systems. IEEE Press, 2016:16.
[22]	毛传武, 程阳, 余文明 ,等. 动态实时身份认证的方法研究[J]. 网络与信息安全学报, 2016,2(3): 76-85.
	MAO C W , CHENG Y , YU W M ,et al. Research on dynamic real-time identity authentication method[J]. Journal of Network and Information Security, 2016,2(3): 76-85.
[23]	王良民, 李婷婷 . 基于车辆身份的车联网结构与安全[J]. 网络与信息安全学报, 2016,2(2): 41-54.
	WANG L M , LI T T . Structure and security of vehicle network based on vehicle identity[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2016,2(2): 41-54.

符号	定义
G	层间密钥管理器
Gi	底层小组内密钥管理器
K	生成的密钥
S_ij	第j层第i个小组长
P_i	底层第i小组的成员
Q	用户群
GC	可信管理
q	一个大素数
H:{0,1}→F_q	0,1 串经过散列函数 H 映射到 q 阶的有限域
f(x)	访问控制多项式
Z	随机数

存储量及开销	节点	文献[5]	文献[9]	本文方案
密钥存储量s	G_i	O (\|P_i\|)	O (\|P_i\|)	O (\|P_i\|)
	中间各层S_ij	—	O (a^m?j)	O (a^m?j)
	G	O (N)	O (N)	O (N)
	小组P_i成员	O(log _d\|P_i\|)	O(log _d\|P_i\|)	2
小组P_i通信开销	成员退出	O(log _d\|P_i\|)	O(log _d\|P_i\|)	O (1)
	成员加入	O(log _d\|P_i\|)	O (1)	O (1)

军事车载网密钥管理方案研究

Research on key management scheme for military vehicle network

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 23

相关文章 8

Metrics

推荐阅读 0

[1]	金伟, 李凤华, 周紫妍, 孙喜洋, 郭云川. 基于查询热度的密钥索引缓存[J]. 网络与信息安全学报, 2023, 9(1): 83-91.
[2]	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.
[3]	徐堂炜,张海璐,刘楚环,肖亮,朱珍民. 基于强化学习的低时延车联网群密钥分配管理技术[J]. 网络与信息安全学报, 2020, 6(5): 119-125.
[4]	戴千一,徐开勇,郭松,蔡国明,周致成. 分布式网络环境下基于区块链的密钥管理方案[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(9): 23-35.
[5]	喻潇,田里,刘喆,王捷. 智能电网PDA终端的密钥管理和认证研究[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(3): 68-75.
[6]	卢波,刘赟,张洁,陆月明. 应用于网间互联控制协议的轻量级认证方法[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(11): 40-48.
[7]	李德全,张习勇,张婷婷,郭冠军. 具有私钥自愈能力的DTN密钥管理方案[J]. 网络与信息安全学报, 2017, 3(4): 26-31.
[8]	范敏,蒋珏,汤琳,仇莫然,李超. 基于LEACH协议的WSN共享密钥管理方案的研究[J]. 网络与信息安全学报, 2016, 2(8): 32-38.