一種基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法
【專利摘要】本發(fā)明給出一種基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法，用時間自動機所組成的狀態(tài)遷移系統(tǒng)表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，用模態(tài)/時序邏輯公式表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中安全協(xié)議所需滿足的條件，將對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證轉(zhuǎn)化為驗證狀態(tài)遷移系統(tǒng)是否為公式的一個模型。本發(fā)明在安全協(xié)議驗證過程中充分考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，在模態(tài)/時序邏輯公式中加入時鐘約束條件，能夠?qū)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行全面的驗證。
【專利說明】一種基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全協(xié)議驗證方法，主要利用模型檢驗技術(shù)來解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全驗證問題，屬于計算機技術(shù)、無線通信、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、實時技術(shù)、分布式系統(tǒng)和驗證技術(shù)的交叉技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送給需要這些信息的用戶。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使人們在任何時間、地點和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實而可靠的信息，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普遍化，安全問題顯得尤為重要。由于在物理上可接觸，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅要面臨無線網(wǎng)絡(luò)中的一般性威脅，還更容易受到攻擊。攻擊者可以捕捉和威脅節(jié)點，還可以控制有效的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標是檢測相關(guān)事件的發(fā)生，而不是實現(xiàn)節(jié)點間的通信。因此節(jié)點通常需要協(xié)作來進行信息的匯聚和處理。而傳感器節(jié)點本身的處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，導(dǎo)致傳統(tǒng)的端到端加密機制不能用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，也使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的公鑰加密不再適用，無法進行數(shù)字簽名。如何保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及所采集數(shù)據(jù)的機密性、可靠性、完整性及時效性，將是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個重要課題。
[0004]模型檢驗是一種自動驗證有窮狀態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)，最早是由Clarke和Emerson在1981年提出的，模型檢驗方法可以在構(gòu)建系統(tǒng)前對系統(tǒng)的安全性和可靠性進行驗證，以盡早發(fā)現(xiàn)錯誤。模型檢驗實質(zhì)是利用計算機的快速計算能力，通過窮舉被檢驗系統(tǒng)的狀態(tài)空間中的每一個狀態(tài)來驗證該系統(tǒng)滿足特定的形式描述。在模型檢驗中涉及兩種形式說明語言:一種是用于描述系統(tǒng)模型的模型描述語言，一般使用狀態(tài)機進行表示，另一種是用于描述系統(tǒng)性質(zhì)的性質(zhì)說明語言，一般使用時序邏輯公式進行表示。模型檢驗的基本思想是用狀態(tài)遷移系統(tǒng)(S)表示系統(tǒng)的行為，用模態(tài)/時序邏輯公式(F)描述系統(tǒng)的性質(zhì)，這樣“系統(tǒng)是否滿足所期望的性質(zhì)”就轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題“狀態(tài)遷移系統(tǒng)S是否公式F的一個模型”，用公式表示為S|=F?。對有窮狀態(tài)系統(tǒng)，這個問題是可判定的，即可以用計算機程序在有限時間內(nèi)自動確定。模型檢驗已被應(yīng)用于計算機硬件、通信協(xié)議、控制系統(tǒng)、安全認證協(xié)議等方面的分析與驗證中，取得了令人矚目的成功，并從學(xué)術(shù)界輻射到了產(chǎn)業(yè)界。
[0005]模型檢驗提供一個完整的系統(tǒng)屬性驗證框架，其優(yōu)點是模型檢驗?zāi)苓_到完全自動化的程度，只需用有窮狀態(tài)模型和邏輯公式分別將系統(tǒng)實現(xiàn)和待驗證的系統(tǒng)規(guī)范描述出來，之后的判斷過程則完全可以由模型檢驗工具自動完成，不需要人的參與；模型檢驗過程總會以“是”或“否”的結(jié)果中止，當以“否”的結(jié)果中止時，說明設(shè)計或系統(tǒng)不滿足某個給定的性質(zhì)。此時一個違反性質(zhì)的行為反例將會被給出，此反例將對理解錯誤的真正原因和修正錯誤提供線索。利用模型檢驗的優(yōu)點，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全協(xié)議進行驗證，找出其可能存在的威脅和隱患。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明提出一種基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法，從時間約束的角度解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證問題，找出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議漏洞。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法，首先將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議用時間自動機所組成的狀態(tài)遷移系統(tǒng)表示，不同的安全協(xié)議涉及主體對應(yīng)各自的狀態(tài)遷移系統(tǒng)，然后用模態(tài)/時序邏輯公式來表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議所需要滿足的條件，將對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的驗證轉(zhuǎn)化為驗證狀態(tài)遷移系統(tǒng)是否為公式的一個模型。在本發(fā)明中，用時間自動機建立狀態(tài)遷移系統(tǒng)，在模態(tài)/時序邏輯公式中加入時鐘約束條件，從時鐘約束的角度對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行驗證。
[0008]本發(fā)明所述的基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法流程如下:
[0009]步驟1、建立基于時間自動機的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。
[0010]將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議抽象成一個有窮狀態(tài)機遷移系統(tǒng)，在此狀態(tài)遷移系統(tǒng)基礎(chǔ)上添加時鐘約束條件，為安全協(xié)議發(fā)送方、接收方、入侵方分別建立基于時間自動機的狀態(tài)遷移系統(tǒng)，設(shè)立用來記錄傳感器所包含的剩余能量的監(jiān)測變量E，再設(shè)立一個反映環(huán)境可靠性和穩(wěn)定性的參數(shù)K。
[0011]步驟11、建立安全協(xié)議發(fā)送方的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。
[0012]步驟111、創(chuàng)建安全協(xié)議發(fā)送方的基本狀態(tài)，包括初始空閑狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、等待狀態(tài)、確認狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)和有限個非初始狀態(tài)；
[0013]步驟112、在初始狀態(tài)設(shè)立一個狀態(tài)標志位,記為A,設(shè)立一個時鐘變量Ta ；
[0014]步驟113、協(xié)議開始執(zhí)行，發(fā)送方由空閑狀態(tài)進入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)出消息一，并由發(fā)送狀態(tài)進入等待狀態(tài)；
[0015]步驟114、發(fā)送方在等待狀態(tài)等待接收方返回的消息，若監(jiān)測到的監(jiān)測變量E的值小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟117，否則繼續(xù)步驟115 ；
[0016]所述的能量閾值EO是指傳感器節(jié)點剩余能量進行協(xié)議通信和一系列活動所需滿足的最低要求，當傳感器能量低于能量閾值EO時，協(xié)議無法繼續(xù)進行，只能被迫終止；閾值KO指的是傳感器進行相互通信時周圍環(huán)境需滿足的可靠性和穩(wěn)定性的最低界限，當K低于最低界限時，協(xié)議被迫終止；
[0017]步驟115、發(fā)送方接收到接收方返回的消息二后，進入確認狀態(tài)，對消息進行確認，確認完畢后進入結(jié)束狀態(tài)；
[0018]步驟116、協(xié)議執(zhí)行完畢，發(fā)送方再次進入空閑狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟111等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行；
[0019]步驟117、發(fā)送方創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，發(fā)送方從等待狀態(tài)進入終止狀態(tài)，協(xié)議終止進行，轉(zhuǎn)到步驟111等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行；
[0020]步驟12、建立安全協(xié)議接收方的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。
[0021]步驟121、創(chuàng)建安全協(xié)議接收方的基本狀態(tài)，包括初始空閑狀態(tài)、等待狀態(tài)、確認狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)和有限個非初始狀態(tài)；[0022]步驟122、在接收方的初始狀態(tài)同樣設(shè)立一個狀態(tài)標志位，記為B，設(shè)立一個時鐘變量Tb ；
[0023]步驟123、協(xié)議開始執(zhí)行，接收方由空閑狀態(tài)進入等待一狀態(tài)，等待接收發(fā)送方的消息，同時創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，若監(jiān)測到的監(jiān)測變量E的值小于小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟128，否則繼續(xù)步驟124 ；
[0024]步驟124、接收方接收到發(fā)送方發(fā)出的消息一，由等待一狀態(tài)進入確認一狀態(tài)，確認完畢后，發(fā)送確認消息二，進入等待二狀態(tài)；
[0025]步驟125、接收方等待接受消息的同時若監(jiān)測到監(jiān)測變量E的值小于小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟128，否則繼續(xù)步驟126 ；
[0026]步驟126、接收方接收到發(fā)送方發(fā)回的確認消息三，由等待二狀態(tài)進入確認二狀態(tài)，確認完畢后進入結(jié)束狀態(tài)；
[0027]步驟127、協(xié)議執(zhí)行完畢，接收方再次進入空閑狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟121等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行；
[0028]步驟128、接收方創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，接收方從等待狀態(tài)進入終止狀態(tài)，協(xié)議終止進行，轉(zhuǎn)到步驟121等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行；
[0029]步驟13、建立安全協(xié)議入侵方的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。
[0030]入侵方的能力多種多樣，有冒充發(fā)送方和接收方進行通信，在協(xié)議進行通信時對消息進行截取并破壞，解密獲取到的加密消息；根據(jù)入侵方不同的性質(zhì)建立相關(guān)的模型；
[0031]步驟2、對安全協(xié)議的相關(guān)性質(zhì)進行驗證。
[0032]步驟21、進行身份認證性的驗證。
[0033]所述的身份認證性是指在確認對方的身份后，驗證確認的身份與協(xié)議中的身份是否一致，若一致，則身份認證正確；若不一致，則身份認證失??；
[0034]步驟211、在上述建立的狀態(tài)遷移系統(tǒng)中對遷移過程各個主體設(shè)置了一個對應(yīng)的狀態(tài)標志，當協(xié)議進行方完成相應(yīng)活動時，記錄下狀態(tài)標志變量的轉(zhuǎn)變；
[0035]步驟212、用時序邏輯公式表示進行身份認證性驗證時需要滿足的相關(guān)性質(zhì)；
[0036]步驟213、查看對應(yīng)的狀態(tài)標志是否滿足所需驗證的性質(zhì)，若滿足，則身份認證性驗證成功；否則，身份認證性驗證失?。?br> [0037]步驟22、消息安全性的驗證
[0038]所述的消息安全性包括很多方面，有消息是否被截取轉(zhuǎn)發(fā)，是否被破壞，是否被存儲解密；
[0039]步驟221、在上述建立的狀態(tài)遷移系統(tǒng)中對遷移過程各個主體設(shè)置了一個對應(yīng)的時鐘變量，當協(xié)議進行方完成相應(yīng)活動時，記錄下時鐘變量的變化；
[0040]步驟222、比較完成一次協(xié)議的約束時鐘變量的值T和正常協(xié)議所耗時間T1-T2，若T不在T1-T2范圍內(nèi)，則此安全協(xié)議不完善；
[0041]所述的T1-T2是指正常情況下的一次協(xié)議完成過程所耗費的時間范圍，若存在入侵者，當協(xié)議進行時，消息被入侵者進行存儲、解密、轉(zhuǎn)發(fā)后，協(xié)議所耗費的時間增加，則通過比較協(xié)議耗時是否在正常范圍來判斷協(xié)議是否完善；
[0042]步驟223、設(shè)置一個較大的時鐘上限T’，若發(fā)送方或接收方的任何一個約束時鐘大于T’，即在時間T’內(nèi)協(xié)議仍未完成，則認為入侵方截取并破壞了消息；[0043]步驟3、模型驗證
[0044]將需驗證的性質(zhì)用邏輯公式表示出來后，對建立模型的狀態(tài)空間進行搜索，驗證是否滿足相關(guān)性質(zhì)，這是由模型檢測工具自動完成的；如果存在不符合的狀態(tài)空間，則表示協(xié)議存在漏洞。
[0045]有益效果:本發(fā)明所述的基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議用時間自動機組成的狀態(tài)遷移系統(tǒng)表示，對安全協(xié)議建立起狀態(tài)遷移系統(tǒng)，用時序邏輯公式表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議所需滿足的條件，在模態(tài)/時序邏輯公式中加入時間約束條件，從時鐘約束的角度對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行驗證，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的驗證有了不同的角度，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行更全面的驗證。具體來說，本發(fā)明所述的方法具有如下的有益效果:
[0046](I)本發(fā)明提供了一種對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議新的驗證方法，通過時鐘約束方法對安全協(xié)議傳送消息的安全性進行了驗證。
[0047](2)本發(fā)明所述模型檢驗方法對發(fā)送方，接收方，入侵方分別進行建模，對入侵方建模反應(yīng)安全協(xié)議可能面臨的各種攻擊。
[0048](3)本發(fā)明所述模型檢驗方法在建模過程中對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性進行了充分的考慮，將其特點在模型中顯示出來。
[0049](4)本發(fā)明所述模型檢驗方法中將設(shè)置狀態(tài)標志方法和時鐘約束方法結(jié)合起來，對安全協(xié)議的不同方面進行了驗證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是安全協(xié)議驗證方法的流程示意圖。
[0051]圖2是對發(fā)送方建立的模型。
[0052]圖3是對接收方建立的模型。
[0053]圖4是對入侵方建立的模型。
【具體實施方式】
[0054]下面對本發(fā)明附圖的某些實施例作更詳細的描述。
[0055]根據(jù)圖1，本發(fā)明建立在模型檢驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，【具體實施方式】為:
[0056]1、建立基于時間自動機的狀態(tài)遷移系統(tǒng)
[0057]本發(fā)明所述的建立基于時間自動機的狀態(tài)遷移系統(tǒng)，對協(xié)議所涉及的發(fā)送方，接收方和入侵方分別使用時間自動機建?？坍媴f(xié)議在運行時可能出現(xiàn)的狀態(tài)。
[0058]對于發(fā)送方，用時間自動機來刻畫其執(zhí)行協(xié)議的狀態(tài)過程。發(fā)送方同接收方進行安全通信時，協(xié)議開始執(zhí)行，首先發(fā)送方從休眠狀態(tài)進入空閑狀態(tài)，設(shè)立一個狀態(tài)標志位，記為A，同時設(shè)立一個時鐘變量Ta，A和Ta隨著協(xié)議執(zhí)行不斷變化，然后進入到發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送消息一，進入等待狀態(tài)，等待消息的接收，當接收到消息二后，對消息二進行確認，判斷消息二是否符合要求，如果符合要求，則進入到結(jié)束狀態(tài)，完成一次協(xié)議的執(zhí)行。協(xié)議執(zhí)行完畢后，發(fā)送方可以重新進入到空閑狀態(tài)，開始新一輪的協(xié)議的執(zhí)行過程。如果較長時間不執(zhí)行此協(xié)議，則可以從空閑狀態(tài)進入休眠狀態(tài)，從而節(jié)約資源。在等待接收消息的狀態(tài)中，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點，加入終止狀態(tài)，構(gòu)成發(fā)送方的時間自動機的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。建立的模型如圖2所示。
[0059]對于接收方，同樣使用時間自動機刻畫其執(zhí)行過程。接收方進行通信時，首先從休眠狀態(tài)進入空閑狀態(tài)，設(shè)立一個狀態(tài)標志位，記為B，同時設(shè)立一個時鐘變量Tb，B和Tb隨著協(xié)議執(zhí)行不斷變化，然后進入到等待I狀態(tài)，等待接收消息，在接收到了消息一后，進入確認I狀態(tài)，對消息一進行確認完畢后，生成消息二，然后將消息二發(fā)送出去，發(fā)送后進入等待2狀態(tài)，等待接收消息三，在接收到消息三后進入確認2狀態(tài)，確認完畢后進入結(jié)束狀態(tài)，結(jié)束協(xié)議的執(zhí)行過程。此后可重新進入空閑狀態(tài)開始新一輪的協(xié)議的執(zhí)行。在接收方模型中加入一個終止狀態(tài)，等待I和等待2狀態(tài)可能遷移到終止狀態(tài)。同樣地，若較長時間不執(zhí)行協(xié)議，則可從空閑狀態(tài)進入休眠狀態(tài)，從而節(jié)約資源。建立的模型如圖3所示。
[0060]對于入侵方，在建模時根據(jù)入侵方對安全協(xié)議不同的攻擊方式建立相應(yīng)模型。建立的模型如圖4所示。
[0061]2、對所需要驗證的性質(zhì)的描述
[0062]在具體實施中，用時序邏輯公式表示所需要驗證的相關(guān)性質(zhì)，先對身份的認證性進行驗證:對每個遷移過程中的每個狀態(tài)設(shè)置一個對應(yīng)的狀態(tài)標志位，協(xié)議進行方有相應(yīng)的活動時，完成狀態(tài)標志位變量的轉(zhuǎn)變，用時序邏輯公式將身份認證相關(guān)性質(zhì)表示出來。再對消息的安全性進行驗證:對相應(yīng)狀態(tài)設(shè)置時鐘變量，通過時鐘約束方法進行驗證。時鐘約束驗證方法也可同其他方法結(jié)合使用，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行全面驗證。
[0063]3、模型驗證
[0064]在這個過程中，用模型檢驗工具驗證模型是否滿足時序邏輯公式。對建立模型的狀態(tài)空間進行搜索如果存在不滿足的狀態(tài)空間，則表示安全協(xié)議存在漏洞，并舉出反例。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模型檢驗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證方法，其特征在于將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議用時間自動機建立狀態(tài)遷移系統(tǒng)，用時序邏輯公式表示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議所需滿足的條件，在模態(tài)/時序邏輯公式中加入時間約束條件，從時鐘約束的角度對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議進行驗證，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議驗證有了不同的角度；所述方法包含的步驟為: 步驟1、建立基于時間自動機的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的狀態(tài)遷移系統(tǒng)， 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議抽象成一個有窮狀態(tài)機遷移系統(tǒng)，在此狀態(tài)遷移系統(tǒng)基礎(chǔ)上添加時鐘約束條件，為安全協(xié)議發(fā)送方、接收方、入侵方分別建立基于時間自動機的狀態(tài)遷移系統(tǒng)，設(shè)立用來記錄傳感器所包含的剩余能量的監(jiān)測變量E，再設(shè)立一個反映環(huán)境可靠性和穩(wěn)定性的參數(shù)K ； 步驟11、建立安全協(xié)議發(fā)送方的狀態(tài)遷移系統(tǒng)； 步驟111、創(chuàng)建安全協(xié)議發(fā)送方的基本狀態(tài)，包括初始空閑狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、等待狀態(tài)、確認狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)和有限個非初始狀態(tài)； 步驟112、在初始狀態(tài)設(shè)立一個狀態(tài)標志位,記為A,設(shè)立一個時鐘變量Ta ； 步驟113、協(xié)議開始執(zhí)行，發(fā)送方由空閑狀態(tài)進入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)出消息一，并由發(fā)送狀態(tài)進入等待狀態(tài)； 步驟114、發(fā)送方在等待狀態(tài)等待接收方返回的消息，若監(jiān)測到的監(jiān)測變量E的值小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟117，否則繼續(xù)步驟115 ； 所述的能量閾值EO是指傳感器節(jié)點剩余能量進行協(xié)議通信和一系列活動所需滿足的最低要求，當傳感器能量低于能量閾值EO時，協(xié)議無法繼續(xù)進行，只能被迫終止；閾值KO指的是傳感器進行相互通信時周圍環(huán)境需滿足的可靠性和穩(wěn)定性的最低界限，當K低于最低界限時，協(xié)議被迫終止； 步驟115、發(fā)送方接收到接收方返回的消息二后，進入確認狀態(tài)，對消息進行確認，確認完畢后進入結(jié)束狀態(tài)； 步驟116、協(xié)議執(zhí)行完畢，發(fā)送方再次進入空閑狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟111等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行； 步驟117、發(fā)送方創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，發(fā)送方從等待狀態(tài)進入終止狀態(tài)，協(xié)議終止進行，轉(zhuǎn)到步驟111等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行； 步驟12、建立安全協(xié)議接收方的狀態(tài)遷移系統(tǒng)。 步驟121、創(chuàng)建安全協(xié)議接收方的基本狀態(tài)，包括初始空閑狀態(tài)、等待狀態(tài)、確認狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)和有限個非初始狀態(tài)； 步驟122、在接收方的初始狀態(tài)同樣設(shè)立一個狀態(tài)標志位，記為B，設(shè)立一個時鐘變量Tb ； 步驟123、協(xié)議開始執(zhí)行，接收方由空閑狀態(tài)進入等待一狀態(tài)，等待接收發(fā)送方的消息，同時創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，若監(jiān)測到的監(jiān)測變量E的值小于小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟128，否則繼續(xù)步驟124 ； 步驟124、接收方接收到發(fā)送方發(fā)出的消息一，由等待一狀態(tài)進入確認一狀態(tài)，確認完畢后，發(fā)送確認消息二，進入等待二狀態(tài)；步驟125、接收方等待接受消息的同時若監(jiān)測到監(jiān)測變量E的值小于能量閾值EO或者參數(shù)K的值小于可靠性和穩(wěn)定性閾值K0，則轉(zhuǎn)到步驟128，否則繼續(xù)步驟126 ； 步驟126、接收方接收到發(fā)送方發(fā)回的確認消息三，由等待二狀態(tài)進入確認二狀態(tài)，確認完畢后進入結(jié)束狀態(tài)； 步驟127、協(xié)議執(zhí)行完畢，接收方再次進入空閑狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟121等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行； 步驟128、接收方創(chuàng)建一個終止狀態(tài)，接收方從等待狀態(tài)進入終止狀態(tài)，協(xié)議終止進行，轉(zhuǎn)到步驟121等待新一輪協(xié)議的執(zhí)行； 步驟13、建立安全協(xié)議入侵方的狀態(tài)遷移系統(tǒng) 入侵方的能力多種多樣，有冒充發(fā)送方和接收方進行通信，在協(xié)議進行通信時對消息進行截取并破壞，解密獲取到的加密消息；根據(jù)入侵方不同的性質(zhì)建立相關(guān)的模型； 步驟2、對安全協(xié)議的相關(guān)性質(zhì)進行驗證 步驟21、進行身份認證性的驗證 所述的身份認證性是指在確認對方的身份后，驗證確認的身份與協(xié)議中的身份是否一致，若一致，則身份認證正確；若不一致，則身份認證失敗； 步驟211、在上述建立的狀態(tài)遷移系統(tǒng)中對遷移過程各個主體設(shè)置了一個對應(yīng)的狀態(tài)標志，當協(xié)議進行方完成相應(yīng)活動時，記錄下狀態(tài)標志變量的轉(zhuǎn)變； 步驟212、用時序邏輯公式表示進行身份認證性驗證時需要滿足的相關(guān)性質(zhì)； 步驟213、查看對應(yīng)的狀態(tài)標志是否滿足所需驗證的性質(zhì)，若滿足，則身份認證性驗證成功；否則，身份認證性驗證失??； 步驟22、消息安全性的驗證 所述的消息安全性包括很多方面，有消息是否被截取轉(zhuǎn)發(fā)，是否被破壞，是否被存儲解密； 步驟221、在上述建立的狀態(tài)遷移系統(tǒng)中對遷移過程各個主體設(shè)置了一個對應(yīng)的時鐘變量，當協(xié)議進行方完成相應(yīng)活動時，記錄下時鐘變量的變化； 步驟222、比較完成一次協(xié)議的約束時鐘變量的值T和正常協(xié)議所耗時間T1-T2，若T不在T1-T2范圍內(nèi)，則此安全協(xié)議不完善； 所述的T1-T2是指正常情況下的一次協(xié)議完成過程所耗費的時間范圍，若存在入侵者，當協(xié)議進行時，消息被入侵者進行存儲、解密、轉(zhuǎn)發(fā)后，協(xié)議所耗費的時間增加，則通過比較協(xié)議耗時是否在正常范圍來判斷協(xié)議是否完善； 步驟223、設(shè)置一個較大的時鐘上限T’，若發(fā)送方或接收方的任何一個約束時鐘大于T’，即在時間T’內(nèi)協(xié)議仍未完成，則認為入侵方截取并破壞了消息； 步驟3、模型驗證 將需驗證的性質(zhì)用邏輯公式表示出來后，對建立模型的狀態(tài)空間進行搜索，驗證是否滿足相關(guān)性質(zhì)，這是由模型檢測工具自動完成的；如果存在不符合的狀態(tài)空間，則表示協(xié)議存在漏洞。
【文檔編號】H04W12/12GK103476033SQ201310456973
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】陳志 , 彭超宇, 李宣東, 岳文靜, 王林章, 曾雅蕓 申請人:南京大學(xué)