鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)作為車地通信信號(hào)的傳輸載體,是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,是保障列車行車安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施,也是未來(lái)建設(shè)智能化、信息化鐵路的核心裝備。GSM-R是目前全球鐵路行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的鐵路無(wú)線通信系統(tǒng),投入運(yùn)行至今已超30年時(shí)間。然而,受制于其窄帶通信技術(shù)特性,GSM-R難以滿足未來(lái)高速鐵路系統(tǒng)針對(duì)高冗余度數(shù)據(jù)的可靠傳輸、實(shí)時(shí)多媒體視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)的要求。因此,國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）提出發(fā)展基于LTE-R的下一代高速鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)。相較于GSM-R,LTE-R基于長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù),具備高帶寬、低時(shí)延和高速率等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)更加開放的空中接口,全I(xiàn)P化、扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使LTE-R容易面臨數(shù)據(jù)竊聽、篡改、假冒欺騙、DoS攻擊等安全風(fēng)險(xiǎn)。攻擊者可以利用系統(tǒng)和協(xié)議的弱點(diǎn),非法接入LTE-R網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)列控、調(diào)度信息等機(jī)密數(shù)據(jù)的監(jiān)聽、篡改等操作,危害行車安全。因此,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)接入車載單元（OBU）的身份認(rèn)證以及空口數(shù)據(jù)/信令的機(jī)密性和完整性保護(hù),滿足LTE-R系統(tǒng)接入安全需求以及車地認(rèn)證的實(shí)時(shí)性要求成為了相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。此外,秉承LTE寬帶通信技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì),LTE-R除了能夠滿足... 

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 LTE/LTE-R認(rèn)證協(xié)議研究現(xiàn)狀
        1.2.2 群組認(rèn)證協(xié)議研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要工作
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
    1.4 章節(jié)安排
第2章 理論基礎(chǔ)
    2.1 數(shù)論基礎(chǔ)
        2.1.1 群、域
        2.1.2 橢圓曲線
        2.1.3 雙線性映射
        2.1.4 困難問(wèn)題假設(shè)
    2.2 認(rèn)證理論基礎(chǔ)
        2.2.1 哈希函數(shù)
        2.2.2 報(bào)文鑒別碼
        2.2.3 數(shù)字簽名
    2.3 密碼協(xié)議的安全性分析
        2.3.1 可證明安全
        2.3.2 Pro Verif
    2.4 LTE系統(tǒng)簡(jiǎn)介
        2.4.1 LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        2.4.2 EPS-AKA協(xié)議
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于混合密碼體制的安全增強(qiáng)車地認(rèn)證方案
    3.1 引言
    3.2 LTE-R系統(tǒng)模型及安全機(jī)制
    3.3 基于混合密碼體制的安全增強(qiáng)車地認(rèn)證方案
        3.3.1 初始接入認(rèn)證
        3.3.2 重認(rèn)證
        3.3.3 切換認(rèn)證
    3.4 安全性分析
        3.4.1 理論分析
        3.4.2 Pro Verif分析
    3.5 性能比較
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于無(wú)證書聚合簽名的群組認(rèn)證方案
    4.1 引言
    4.2 新型的LTE-R系統(tǒng)模型
    4.3 形式化定義與安全模型
        4.3.1 無(wú)證書聚合簽名的形式化定義
        4.3.2 無(wú)證書聚合簽名的安全模型
    4.4 基于無(wú)證書聚合簽名的群組認(rèn)證方案
        4.4.1 系統(tǒng)注冊(cè)和初始化
        4.4.2 初始接入認(rèn)證
        4.4.3 切換認(rèn)證
    4.5 安全性分析
        4.5.1 正確性推導(dǎo)
        4.5.2 不可偽造性證明
        4.5.3 Pro Verif分析
        4.5.4 其他安全特性分析
    4.6 性能比較
        4.6.1 無(wú)證書聚合簽名算法性能對(duì)比
        4.6.2 認(rèn)證協(xié)議性能對(duì)比
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文專利及參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無(wú)線漫游認(rèn)證中可證安全的無(wú)證書聚合簽名方案[J]. 許芷巖,吳黎兵,李莉,何德彪.  通信學(xué)報(bào). 2017(07)
[2]一種新型的LTE-A網(wǎng)絡(luò)切換認(rèn)證協(xié)議[J]. 陳昕,宋亞鵬,劉志強(qiáng).  電子學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于無(wú)證書聚合簽名的高效匿名漫游認(rèn)證方案[J]. 劉丹,石潤(rùn)華,張順,仲紅.  通信學(xué)報(bào). 2016(07)
[4]一種高效安全的EPS AKA協(xié)議[J]. 白媛,王倩,賈其蘭,張會(huì)兵.  北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(S1)
[5]安全的無(wú)證書聚合簽名方案[J]. 陳虎,魏仕民,朱昌杰,楊憶.  軟件學(xué)報(bào). 2015(05)
[6]鐵路下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（LTE-R）技術(shù)指標(biāo)體系研究[J]. 李莉.  鐵路通信信號(hào)工程技術(shù). 2013(S1)
[7]基于ProVerif的安全協(xié)議形式化分析與驗(yàn)證[J]. 汪衛(wèi).  計(jì)算機(jī)安全. 2011(10)
[8]安全協(xié)議的設(shè)計(jì)與邏輯分析[J]. 卿斯?jié)h.  軟件學(xué)報(bào). 2003(07)
[9]信息完整性保護(hù)與認(rèn)證[J]. 郭繼斌,徐曉鐵,王衍波.  電子工程師. 1999(09)

碩士論文
[1]面向無(wú)線通信的認(rèn)證及密鑰協(xié)商機(jī)制研究[D]. 雷麗婷.西南交通大學(xué) 2018
[2]高鐵列控系統(tǒng)通信安全研究[D]. 聶瑤平.華東交通大學(xué) 2016
[3]高速鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)切換優(yōu)化方案研究[D]. 吳帆.西南交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3654123