无线Mesh网络骨干节点切换快速认证方法

摘要

本发明公开了一种无线Mesh网络骨干节点切换快速认证方法，主要解决现有标准IEEE 802.11s、IEEE 802.11r及无线局域网安全系列标准没有涉及的无线Mesh网络骨干节点快速安全切换问题。其认证方案是：骨干节点在发生切换时，向切换对象发出切换认证请求；作为切换对象的骨干节点向认证服务器请求切换认证密钥；认证服务器产生随机密钥作为切换认证密钥，并通过切换认证密钥响应消息安全分发给切换涉及的骨干节点；在切换过程中两个骨干节点利用切换认证密钥进行快速认证，并采用椭圆曲线密钥交换算法协商会话密钥。本发明所提供的无线Mesh网络骨干节点切换快速认证方法消息传递少，具有前向保密性，能够抵抗部分拒绝服务攻击，可用于野外作业、应急指挥和抢险救灾的快速网络部署。

主权项

一种无线Mesh网络骨干节点切换快速认证方法，其特征在于包含如下步骤：(1)将任何骨干节点部署到无线Mesh网络时，该节点与认证服务器AS进行初始接入认证，使其与AS建立一个长期的共享密钥，同时AS对认证过程中该节点使用的一次性随机数进行缓存，之后该节点被允许接入到骨干网络；(2)被允许接入到骨干网络的骨干节点A，如果决定向骨干节点B进行切换，则产生一次性随机数NA，并使用A与认证服务器AS共享的密钥kA，AS和随机数NA生成切换认证请求消息，发送给B；(3)B收到A的切换认证请求消息后，产生一次性随机数NB，并使用与认证服务器AS的共享密钥kB，AS、随机数NB和A的切换认证请求消息，生成切换认证密钥请求消息，发送给认证服务器AS；(4)AS收到B的切换认证密钥请求消息后，验证该消息的有效性，若有效性验证失败，则返回拒绝信令；否则，AS选择随机密钥kAB作为A和B的切换认证密钥，并使用切换认证密钥kAB、与A的共享密钥kA，AS和与B的共享密钥kB，AS生成切换认证密钥响应消息，发送给B；(5)B收到AS的切换认证密钥响应消息后，验证该消息的有效性，若有效性验证失败，则返回拒绝信令；否则，B生成用于椭圆曲线密钥交换算法ECDH的临时私钥与公钥对(x，xP)，并利用切换认证密钥kAB、临时公钥xP生成切换认证响应消息，发送给A；(6)A收到B的切换认证响应消息后，验证该消息的有效性，若有效性验证失败，则返回拒绝信令；否则，A生成用于椭圆曲线密钥交换算法ECDH的临时私钥与公钥对(y，yP)，并计算用于安全通信的切换会话密钥PTK；A利用PTK中的消息完整性密钥KCK、临时公钥yP生成切换认证确认消息，发送给B，所述的计算用于安全通信的切换会话密钥PTK，是A先将自己的临时私钥y与节点B的临时公钥xP相乘得到乘积yxP；再将该乘积yxP作为参数代入密钥导出函数，得到切换会话密钥PTK，并在计算完成之后安全擦除A的临时私钥y；(7)B收到A的切换认证确认消息后，先计算用于安全通信的切换会话密钥PTK，即B先将自己的临时私钥x与A的临时公钥yP相乘得到乘积xyP，再将该乘积xyP作为参数代入密钥导出函数，得到切换会话密钥PTK，并在计算完成之后安全擦除B的临时私钥x；然后使用PTK中的消息完整性密钥KCK、随机数NB验证切换认证确认消息的有效性，若有效性验证失败，则返回拒绝信令；否则，B选择随机密钥kG作为组播密钥，并使用组播密钥kG、PTK中的密钥加密密钥KEK和消息完整性密钥KCK生成组播密钥通告消息，发送给A；(8)A收到B的组播密钥通告消息后，验证该消息的有效性，若有效性验证失败，则返回拒绝信令；否则，A使用切换会话密钥PTK和组播密钥kG安全接入到B，完成切换认证。