7、轻量级用户认证与密钥协商安全方案解析

轻量级用户认证与密钥协商安全方案解析

1. 现有方案的安全漏洞

在无线传感器网络（WSNs）的安全认证领域，存在一些常见的攻击手段，对现有方案构成威胁。
- 被盗智能卡攻击 ：攻击者利用用户丢失或被盗的智能卡，能够提取其中存储的所有敏感信息，成功猜出用户的正确密码和身份。凭借这些登录凭证，攻击者可以登录系统并访问目标传感器节点。这表明某些现有方案无法满足实际应用的安全需求。
- 用户伪装攻击 ：攻击者使用被盗的智能卡，通过生成随机数 $K_A^i$，计算 $d_A^i = f_i \oplus h(h(r_i \parallel PW’_i) \parallel e_i)$ 等参数，构造虚假消息。传感器节点和网关（GWN）在一定条件下可能会误判，认为消息来自合法用户，从而使攻击者成功伪装成合法用户。

2. 提出的方案

为了应对上述安全挑战，提出了一种新的安全方案，该方案包含六个阶段：
- 预部署阶段 ：由网络管理员离线执行。每个传感器节点 $S_j$ 在部署到目标区域之前，会配置其唯一身份 $SID_j$ 和与 GWN 共享的 1024 位安全密钥 $X_{GWN - S_j}$。GWN 也会配置自己的 1024 位安全密钥 $X_{GWN}$ 以及与多个传感器节点共享的密钥。
- 注册阶段 ：分为用户注册和传感器节点注册两部分。
- 用户注册阶段 ：
1. 用户 $U_i$ 选择自己的身份 $ID_i$、密码 $PW_i$ 和随