可信网络连接的安全量化分析与协议改进new

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1、第３２卷第５期计算机学报Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．５２００９年５月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＭａｙ２００９可信网络连接的安全量化分析与协议改进罗安安林闯王元卓邓法超陈震（清华大学计算机科学与技术系北京１０００８４）摘要可信网络连接（ＴＮＣ）被认为是可信的网络体系结构的重要部分，随着ＴＮＣ研究和应用的不断深入，ＴＮＣ架构自身的安全性问题变得更加至关重要．文中重点研究ＴＮＣ协议架构的安全性问题，首先提出了一种针对ＴＮＣ协议的基于半马尔可夫过程的安全性量化分析方法；其次针对ＴＮＣ完整性验证和访问授权过程中存在的安全威胁和漏洞，提出了一套安

2、全性增强机制，并通过安全量化分析方法进行了验证．最后利用ＩｎｔｅｌＩＸＰ２４００网络处理器搭建了ＴＮＣ原型系统，为文中提出的改进机制和系统框架提供了安全量化验证的实际平台．关键词可信网络连接；随机模型；认证性；机密性；完整性中图法分类号ＴＰ３９３犇犗犐号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２００９．００８８７犛犲犮狌狉犻狋狔犙狌犪狀狋犻犳狔犻狀犵犕犲狋犺狅犱犪狀犱犈狀犺犪狀犮犲犱犕犲犮犺犪狀犻狊犿狊狅犳犜犖犆ＬＵＯＡｎＡｎＬＩＮＣｈｕａｎｇＷＡＮＧＹｕａｎＺｈｕｏＤＥＮＧＦａＣｈａｏＣＨＥＮＺｈｅｎ（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犆狅犿狆狌狋犲狉

3、犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犜狊犻狀犵犺狌犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犅犲犻犼犻狀犵１０００８４）犃犫狊狋狉犪犮狋ＴｒｕｓｔｅｄＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｎｅｃｔ（ＴＮＣ）ｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｒｕｓｔｅｄｎｅｔｗｏｒｋａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ａｎｄｗｉｔｈｉｔｓｄｅｅｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｗｈｅｔｈｅｒｉｔｉｓｅｎｏｕｇｈｔｒｕｓｔｗｏｒｔｈｙｄｕｒｉｎｇＴＮＣｐｌａｔｆｏｒｍａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｂｅｃｏｍ

4、ｅｓａｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗｅｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｔｒｕｓｔｗｏｒｔｈｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆＴＮＣ．Ｆｉｒｓｔ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｏｖｅｌｓｅｃｕｒｉｔｙｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｓｅｍｉＭａｒｋｏｖｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｈｒｅａｔａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｈｏｌｅｓｄｕｒｉｎｇｔｙｐｉｃａｌｍｅｓｓａｇｅｆｌｏｗａｎｄａｃｃｅｓｓａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎＴＮＣｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗｅ

5、ｐｒｏｐｏｓｅｄａｓｅｔｏｆｔｒｕｓｔｗｏｒｔｈｙｅｎｈａｎｃｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｏｕｒｓｅｃｕｒｉｔｙｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＦｉｎａｌｌｙａＴＮＣｐｒｏｔｏｔｙｐｅｓｙｓｔｅｍｆｒａｍｅｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＩＸＰ２４００ｎｅｔｗｏｒｋｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓｂｕｉｌｔｔｏｂｅａｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｔｒｕｓｔｗｏｒｔｈｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｔｒｕｓｔｅｄｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｎｅｃｔ；ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ；ａｕｔｈｅｎｔｉ

6、ｃｉｔｙ；ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ；ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ火墙、杀毒软件、入侵检测软件等组成的传统防护手１引言段，功能上孤立单一，大多只能对抗已知攻击，难以及时发现系统自身漏洞、防范不断变种的计算机病随着计算机网络技术的迅猛发展，由于互联网毒，而网络传播时延小和相似的脆弱性又导致病毒协议设计的开放性和简洁性，各种网络安全问题不极易从一台或多台计算机快速扩散到整个网络，造断出现，而当前普通计算机用户采用以系统补丁、防成大面积的网络瘫痪，最终造成无法估量的损失．收稿日期：２００８０９２２；最终修改稿收到日期：２００９０３１９．本课题得到国家自

7、然科学基金（９０７１８０４０，６０６７３１８７，６０６７３０５４，６０６７３１６０，６０８０３１２３）资助．罗安安，男，１９８４年生，博士研究生，主要研究方向为网络体系结构、网络安全．Ｅｍａｉｌ：ｌａａ＠ｍａｉｌｓ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ．林闯，男，１９４８年生，教授，博士生导师，主要研究领域为计算机网络、系统性能评价、随机Ｐｅｔｒｉ网、可信网络与可信计算．王元卓，男，１９７８年生，博士，助理研究员，主要研究方向为可信网络、系统性能评价、网络安全等．邓法超，男，１９８５年生，硕士研究生，主要研究方向为网络访问控制、网络安全．陈震，男，１９

8、７６年生，博士，讲师，主要研究方向为可信网络与可信计算、Ｐ２Ｐ系统和高速网络安全．８８８计算机学报２００９年另一方面，尽管