SPIN在无线网络安全认证协议建模中的应用
SPIN模型检测的发展及工作原理
浅谈SPIN模型检测的发展及工作原理摘要：spin模型检测主要是用来检测分布式软件系统的，目前被普遍用于庞大而复杂的软件系统验证上。
本文主要介绍了spin 模型检测的发展历程、主要特点、基本结构和工作原理。
关键词：spin；特点；模型检测；工作原理中图分类号：tp311.52 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-01一、spin的简介（一）spin的发展历程spin是一种用来分析和验证并发系统，在逻辑是否一致的辅助验证器，它主要是针对软件检测，而不是验证硬件是否能高效运行。
spin从1980年bell实验室推出的仅对安全性进行验证的pan验证系统开始着手研究；1983年更名为trace，这代表spin的验证方法有了转变，从过去的使用的进程代数变成使用自动机理论；在1989年终于推出能进行协议验证的第一个版本；1994年又推出了基于partial-order reduction基础上的静态归纳技术strem；1995年通过内嵌算法进一步加强了spin的功能；1997年发现软件验证新思想，在某些程度上，降低对内存的需求；1993年spin3.3采用statement merging技术，在降低内存需求的同时大大缩短了验证的时间；2000年引用property-base slicing技术到自动模型的抽取中；2001年spin4.0中采用能对嵌入的c语言代码进行检测的模型抽取器；紧接着2003年spin4.1引进深度优先的搜索算法，让spi得到突破性的发展。
（二）spin的主要特点进程内部的具体怎么计算spin验证并不关心，它所关心的是每个进程间的消息能否准确的交互。
spin结合先进的理论验证方法，专门对大型且复杂的软件系统进行模型检测，如今spin验证被大量用在学术界和工业界。
它具有以下的特点：（1）把promela作为spin的输入语言是，能较好的检验网络协议的一致性，找出系统中存在的无效循环、死锁、未定义的接收以及标记不完整等问题；（2）spin采用on-the-fly技术，可以不必搭建一个完整的状态图或kripke框架，而是由系统自动生成部分状态；（3）spin是一个完整的ltl模型检测系统，能验证基本上所有能用的线性时态的逻辑表示是否正确，还能有效地检验协议的安全性；（4）spin不仅能进行同步通信，更能采用缓冲通道实现异步通信；（5）一个采用promela描述的系统，spin既能对它实行任意的模拟，也能先生成c语言代码后，再验证系统的正确性；（6）验证过程中，如果是中小型系统，使用穷举状态空间就能进行分析，如果是大型系统，则要使用bit state hsshing的方法选择性搜索一些状态空间；（7）spin验证采用多种优化技术，例如状态向量压缩、态压缩、数据流分析、偏序归纳、状态的最小自动机编码以及切片算法等。
基于SPIN的Andrew Secure RPC协议并行攻击模型检测
基于SPIN的Andrew Secure RPC协议并行攻击模型检测肖美华;朱科;马成林
【期刊名称】《计算机科学》
【年(卷),期】2015(042)007
【摘要】Andrew Secure RPC协议具有身份认证和秘钥交换功能,其因简洁明了而被广泛应用于对称密钥加密体系中.模型检测技术具有高度自动化的优点,在协议安全性验证领域得到广泛应用,但模型检测方法只能检测到一轮协议会话中存在的攻击,难以检测到多轮并行会话中存在的并行攻击.针对Andrew SecureRPC协议运行环境中存在的并行性与可能出现的安全隐患,提出了组合身份建模方法.该方法运用著名的SPIN模型检测工具,对Andrew Secure RPC协议进行模型检测,从而得到攻击序列图,成功发现并行反射攻击和类缺陷攻击.上述组合身份建模方法为复杂环境下协议的模型检测提供了新的方向.
【总页数】5页(P103-107)
【作者】肖美华;朱科;马成林
【作者单位】华东交通大学软件学院南昌330013;华东交通大学软件学院南昌330013;华东交通大学软件学院南昌330013
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.08
【相关文献】
1.基于串空间模型的Andrew安全RPC协议分析 [J], 刘慧芳
2.基于形式方法的Andrew RPC认证协议的分析与改进 [J], 白汉利;蔡红柳;郑广
3.基于SPIN的网络认证协议高效模型检测 [J], 缪力;谭志华;张大方
4.基于串空间模型的Andrew RPC协议的分析与验证 [J], 周清雷;赵琳;赵东明
5.Andrew Secure RPC协议的一种组合分析方法 [J], 刘跃军;王红旗;杨强
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SPIN路由算法
SPIN路由算法SPIN协议是⼀类基于协商、以数据为中⼼的路由协议。
SPIN协议假设所有的⽹络节点都是潜在的Sink节点，某⼀个要发送数据的节点把数据传送给任何需要该数据的节点，并通过协商机制减少⽹络中数据传输的数据量。
节点只⼴播其他节点没有的数据以减少冗余数据，从⽽有效地减少了能量消耗。
SPIN协议在节点过程中使⽤三种类型的数据包：ADV：⼴播数据包，当⼀个节点需要发送数据时，就向周围⼴播⼀个带有本节点属性、类型等信息的⼀个数据包该数据包通常要远远⼩于数据本⾝的⼤⼩。
（元数据）REQ：请求包，如果接收到ADV的节点需要该数据就发送⼀个REQ请求包。
DATA：数据包，接收REQ后，要发送数据的节点就发送⼀个DATA包，DATA中包含有效数据。
本实验使⽤matlab简单仿真SPIN协议，创建200*200的图形，随机创建400个节点，不断随机选择⼀个源节点，经如下操作：（1）结点A采集到数据m。
向外⼴播带有m元数据（元数据指数据的属性）的adv数据包。
（2）邻居结点B收到A的adv数据包，根据其携带的元数据判断⾃⾝是否需要数据m。
如果不需要，则销毁adv数据包。
需要则⽣成相应的req数据包，向外⼴播。
（3）结点A收到B的req数据包请求，⽣成相应的data数据包相外⼴播。
（4）结点B收到A的data数据包，进⾏数据m的存储。
（5）结点B继续向外⼴播带有m元数据的adv数据包，从⽽数据m在⽹络中被传递。
将数据遍历整个⽹络，直到有某个节点能量⼩于0时，结束循环。
该实验仿真了SPIN协议的基本⼯作，还有待优化完善。
clear;%清除内存变量l=200;w=200;%区域边长200mR=20; %通信半径node_num=400;%采集节点数⽬data=1000;%数据包（⽐特）min_data=100;%元数据包（bit）Eo=5; %初始能量%threshold_E=0.5; %能量阈值Eda=5*0.000000001;%传输能量Eelec=50*0.000001;%接受能量 J/bitEfs=10*0.000000001;%耗散能量，⼩于临界值。
无线网络安全接入认证技术
无线网络安全接入认证技术无线网络的普及和应用给我们的生活带来了巨大的便利，然而，随之而来的网络安全问题也日益严峻。
为确保无线网络的安全性，提高用户对网络的信任度，无线网络安全接入认证技术应运而生。
本文将为大家介绍无线网络安全接入认证技术的相关概念、分类及其实现原理。
一、无线网络安全接入认证技术概述无线网络安全接入认证技术是指通过对接入无线网络的用户进行身份验证、数据加密以及网络访问控制等手段，确保网络的信息安全性和可靠性的一项技术。
对于公共场所、企事业单位等无线网络提供者来说，无线网络安全接入认证技术可以降低网络被未授权用户滥用的风险，保护用户隐私和重要信息的安全。
二、无线网络安全接入认证技术分类无线网络安全接入认证技术具有多种分类方式，本文将从技术层面进行以下分类：1. 密码认证技术密码认证技术是最常见和基础的无线网络安全接入认证技术。
用户通过输入预设的用户名和密码进行身份验证，从而获得接入权限。
常见的密码认证技术包括：预共享密钥（PSK）认证、远程身份验证协议（RADIUS）认证等。
2. 证书认证技术证书认证技术是一种公钥基础设施（PKI）技术，通过使用数字证书对接入用户进行身份验证。
数字证书包含用户的公钥、用户名等信息，由可信第三方机构颁发。
证书认证技术能够有效防止身份伪造、中间人攻击等安全威胁。
3. 双因素认证技术双因素认证技术结合了多种身份验证方式，大大增强了认证的安全性。
常见的双因素认证技术包括：指纹识别、短信验证码、硬件令牌等。
通过同时验证用户的多个身份信息，可以有效防止密码被盗用和暴力破解等攻击手段。
三、无线网络安全接入认证技术实现原理不同的无线网络安全接入认证技术具有不同的实现原理，本文将以密码认证技术为例进行介绍。
1. 预共享密钥（PSK）认证的实现原理预共享密钥认证是一种基于密码的无线网络安全接入认证技术。
用户首先与无线接入点建立连接，并且将预先设定的网络识别码（SSID）发送给接入点。
SPN技术的原理与应用
SPN技术的原理与应用1. 什么是SPN技术？SPN技术（Substitution-Permutation Network）是一种在密码学中常用的加密算法结构，用于保护数据的机密性和完整性。
它由两个基本操作组成：替代（Substitution）和置换（Permutation）。
替代操作通过使用S盒将输入的一组比特替换为另一组比特，而置换操作则通过重排输入比特位的顺序来产生输出。
2. SPN技术的原理SPN技术的原理包括初始置换、轮函数、轮密钥加和最终置换等几个步骤。
2.1 初始置换初始置换是SPN技术的第一个步骤，它通过对输入的明文进行置换以增加密码算法的安全性。
2.2 轮函数轮函数是SPN技术的核心部分，它将输入的明文分成若干个比特块，并对每个比特块进行替代和置换操作。
替代操作使用S盒对输入的比特块进行替代，而置换操作则将置换表中的位置进行重排。
这样，每个比特块都会经过多次替代和置换操作。
2.3 轮密钥加轮密钥加是SPN技术的另一个重要步骤，它通过将每轮的密钥与每轮的中间结果进行异或运算来增加密码算法的随机性和安全性。
2.4 最终置换最终置换是SPN技术的最后一步，它通过对最后一轮的输出进行置换，以产生最终的密文。
3. SPN技术的应用SPN技术在密码学领域有广泛的应用，以下是其中一些常见的应用场景：3.1 数据加密SPN技术可以用于对数据进行加密，保护数据的机密性和完整性。
通过使用SPN算法对敏感数据进行加密，可以确保只有授权的用户才能解密和访问这些数据。
3.2 安全通信SPN技术可以用于保护通信过程中的数据安全。
在通信中，使用SPN算法对传输的数据进行加密，可以防止第三方对数据进行篡改或窃取。
3.3 身份验证SPN技术可以用于身份验证系统，确保只有合法用户才能访问受限资源。
通过使用SPN算法对用户的身份信息进行加密存储和传输，可以避免身份信息被盗或篡改。
3.4 数字签名SPN技术可以用于生成和验证数字签名。
无线传感器网络SPIN路由协议改进的方法
计算机与现代化 2007年第3期J I S UANJ I Y U X I A NDA I HUA总第139期文章编号:100622475(2007)0320093204收稿日期:2006204227基金项目:国家自然科学基金资助项目(60373062)作者简介:范武(19782),男,江西九江人,南昌大学硕士研究生,研究方向:计算机网络安全,无线传感器网络;李力(19582),男,江西上高人,南昌大学计算中心副教授,研究方向:计算机网络安全。
无线传感器网络SP I N 路由协议改进的方法范 武,李 力(南昌大学计算中心,江西南昌330029)摘要:无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,是传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术相结合的产物,具有广阔的理论研究和应用前景。
本文对一种无线传感器网络路由协议SP I N 作了分析,并针对无线传感器网络的特点进行了一些改进工作,解决了“路由选择盲点”和“数据发送盲点”问题。
关键词:无线传感器网络;网络层;路由协议;SP I N 中图分类号:TP393.04 文献标识码:AResearch on SP I N of W i reless Sen sor NetworksF AN W u,L IL i(Computing Center of Nanchang University,Nanchang 330029,China )Abstract:W ireless sens or net w orks are a ne w research field of computer science and technol ogy .They are the integrati on of sen 2s or techniques,nested computati on techniques,distributed computati on techniques and wireless communicati on techniques and have a wide research and app licati on future .This paper analyzes SP I N (sens or p r ot ocol f or inf or mati on via negotiati on )detailed 2ly,ai m ing at doing s ome a meli orati on at the characteristics ofW S N and res olves,the p r oble m s of “r oute choice blind point ”and“data trans m issi on blind point ”.Key words:wireless sens or net w orks;net w ork layer;r outing p r ot ocol;SP I N0 引 言近年来微机电系统(ME MS )和低功耗高集成数字设备的发展,导致了低成本、低功耗、微体积传感器节点的出现。
网络安全sp认证
网络安全sp认证网络安全SP认证是指由国家相关机构或专业机构对网络安全相关产品进行的一种认证，旨在保证网络安全产品的质量和性能，提高网络安全防护能力。
网络安全SP认证主要包括网络防火墙、入侵检测系统、数据加密软件等产品的认证。
网络安全SP认证是一种权威的认证机制，对于企业和用户来说非常重要。
首先，网络安全SP认证能够提供一个可靠的产品标准，使用户能够选择到符合要求的网络安全产品。
在现代社会中，信息安全的重要性越来越被重视，用户需要一个可靠的认证机制来判断产品的质量。
其次，网络安全SP认证还能够提高企业的市场竞争力。
一个通过了网络安全SP认证的企业可以更好地证明其产品具备一定的安全性能，从而获得用户的信任和支持。
最后，网络安全SP认证还能够促进网络安全技术的创新和发展。
在认证过程中，认证机构会对产品的设计和技术进行评估，这对于企业来说是一个机会，可以发现和解决产品中的安全问题，提升产品的质量和性能。
对于网络安全SP认证的申请者来说，要通过认证并不是一件容易的事情。
首先，申请者需要具备一定的技术实力和研发能力。
网络安全产品的设计和开发需要一定的技术水平和专业知识，只有具备了这些能力，才能够独立完成产品的研发和测试。
其次，申请者需要具备一定的财力支持。
网络安全SP认证的申请费用较高，申请者需要有足够的财力来支付相关费用。
此外，申请者还需要具备一定的风险意识和责任心，认识到通过认证并不仅仅是一种荣誉，而是对用户负责的承诺。
网络安全SP认证在实施中也会面临一些挑战和困难。
首先，网络安全技术的不断发展使得认证标准需要不断提升。
随着黑客技术的不断更新和演进，原有的认证标准可能会失去其应有的实效性。
因此，认证机构需要与时俱进，不断更新和完善认证标准。
其次，网络安全SP认证的结果是否真实可靠也是一个关键问题。
一些企业可能会通过不正当手段来获得认证，这会影响认证的公正性和可信度。
认证机构需要加强对申请者的审核和监管，确保认证结果的准确性和可靠性。
V2G中基于PUF的轻量级匿名认证协议
V2G中基于PUF的轻量级匿名认证协议目录1.内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.1 背景介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 研究目的与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3 文献综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.PUF技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63.基于PUF的轻量级匿名认证协议设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1 认证协议设计目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.2 认证协议架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.3 认证协议流程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.4 安全性与性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.协议实现细节．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4.1 系统模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 4.2 符号定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.3 认证过程描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.4 消息格式定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．175.协议分析与评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 5.1 安全性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.2 性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215.3 仿真实验结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．226.PUF的生成与管理机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．236.1 PUF生成方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．246.2 PUF管理策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.3 PUF的可靠性保障措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．267.协议优化与改进方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．277.1 协议优化策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．287.2 协议改进方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．307.3 潜在问题及对策建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．318.结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．338.1 研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．348.2 研究贡献与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．348.3 未来研究方向及展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．361. 内容描述本文档旨在详细介绍一种基于PUF（Physical Unclonable Function，物理不可克隆函数）的轻量级匿名认证协议（V2G），该协议旨在为用户提供匿名性和认证服务，同时保证通信过程的安全性和隐私保护。
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苏州 2150Biblioteka 9 ）摘 要： 为确保无线网络安全认证， 应用模型检查工具 SPIN 对 EAP － TLS 认证协议进行建模， 根据 SPIN 给出攻击 轨迹， 指出 EAP － TLS 可能存在双向认证失败的安全隐患， 从抵抗攻击和协议改进提出了基于隧道的认证方法 。 使用 SPIN PROMELA 语言对通信各方建模， 用线性时态逻辑 LTL 表示安全属性， 提出了将 SPIN 应用于认证协议 的验证方法。 关键词： 模型检测； 认证协议； 协议验证； 可扩展认证协议； 传输层安全 中图分类号： TP393 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 8725 （ 2013 ） 01 － 0169 － 02
Vol． 32 ， No． 01 炭 技 术 January， 2013 Coal Technology 第 32 卷第 1 期 2013 年 1 期
煤
SPIN 在无线网络安全认证协议建模中的应用
周
1 莉 ， 陆 2 2 1 萍 ， 董虎胜 ， 谭方勇 苏州 215104 ； （ 1． 江苏省现代企业信息化应用支撑软件工程技术研发中心，江苏 2． 苏州经贸职业技术学院 信息系，江苏
Application of SPIN in Wireless Network Security Authentication Protocol Modeling
（ 1． Jiangsu Province Support Software Engineering R＆D Center for Modern Information Technology ApSuzhou Institute of Trade plication in Enterprise，Suzhou 210104 ，China； 2． Department of Information， ＆ Commerce， Suzhou 215009 ， China） Abstract： To insure wireless network authentication security，applying SPIN models 802． 1x EAP － TLS authentication protocol． With the attack track given by SPIN，the security vulnerabilities caused by the improper configuration are pointed out，meanwhile the new tunnel authentication protocol is proposed to reduce the occurrence of attack and to improve the agreement． With communication parts defined by model checking language PROMELA，security properties expressed by LTL formula，a method of verifying authentication protocol is proposed based on SPIN． Key Words： model checking； authentication protocol； protocol verifying； EAP； TLS 协议通信实体的构建 符号集定义主要包括： 参与者身份 mtype = ｛ S， 消息类型 mtype = ｛ Hello_s，Hello_a，Ct_a， 近年来， 无线局域网 （ WLAN ） 凭借良好的可移 A，I｝ ， Ct_s ， Key_Exch ，Ct_Verify，Fin_s，Fin_a ｝ ， 消息参 便捷的网络构建、 低成本、 高效率等优势得到 动性、 mtype = ｛ Ns ， SID ， Ps ， Na ， Pa ， CERTa ， PUa， 数 日益广泛的应用， 无线网络安全也倍受关注。 认证 CERTs ， PUs ， PMS ， SIGN ， PRFs ， PRFa ， Z ｝ 。 是重要的网络安全功能， 它确保了通信双方都是可 共享通信通道 active_channel 的设计： 可以用通 信的。在 WLAN 中选择和正确使用认证协议对整 8 条 TLS 握手消息分别建立一个同步通 道数组为 个局域网的安全至关重要。 chan tls ［ 8］ = ［ 0］ of ｛ mtype， mtype， mtype， 道， mtype，mtype，mtype｝ 。第 1 个域是消息类型， 第 2、 1 802． 1x / EAP － TLS 协议 第 3 个域分别是消息的发送方和接收方， 其他域表 802． 1x 是 IEEE 与 2001 年 6 月提出的基于端 示消息参数， “Z” 缺省的参数用 填充。 目前最新版本是 2010 年 4 月发 口访问控制的协议， Supplicant（ ） 进程描述申请方， 主要工作包括发 布的第 3 版， 协议包括三部分： 服务申请方 （ Suppli- 起连接、 接受并验证服务器证书、 生成并分发 PMS、 cant） 、 无 线 接 入 点 （ AP ） 、 认 证 服 务 器 （ Authentica- 发送数字证书和数字签名 （ 可选 ） 、 验证整个握手过 tors） 即 RADIUS 服务器。 EAP － TLS 主要用 TLS 协 程。Authenticators （ ） 进程描述认证服务器， 主要工 TLS 协议提供一种可靠的端到端的 议的握手协议， 作包括循环等待申请方的连接请求、 收到连接请求 安全服务， 在网络安全和电子商务领域有广泛应用 。 后发出响应、 服务器证书的发送、 接受并验证客户方 证书（ 可选） 、 验证整个握手过程。Intruder（ ） 进程描 2 EAP / TLS 协议的 SPIN 建模 述入侵者， 可以执行 TLS 所有行为， 包括直接作为申 SPIN 模型检测使用 PROMELA 语言对系统行 请方对服务器发起连接请求； 窃听双方所有通信， 截 为进行建模， 对系统行为进行属性定义， 运行模型检 获或转发消息， 对于明文及私钥加密的消息， 还可进 测工具来检查定义的属性是否成立 ， 如不成立， 则返 行篡改。 回一个反例。