安全協(xié)議形式化分析與驗證

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 安全協(xié)議形式化分析背景 1
1.2 安全協(xié)議形式化分析研究現(xiàn)狀 3
參考文獻 6
第2章 形式化方法基本理論 10
2.1 形式化方法概述 10
2.2 模態(tài)邏輯 11
2.2.1 BAN邏輯 11
2.2.2 BAN類邏輯 14
2.2.3 Kailar邏輯 15
2.3 模型檢測 15
2.3.1 FDR 16
2.3.2 NRL協(xié)議分析器 19
2.3.3 Murφ 21
2.3.4 SPIN 23
2.4 定理證明 26
2.4.1 Paulson歸納法 27
2.4.2 串空間模型 28
2.4.3 Spi演算證明方法 29
2.4.4 PCL證明方法 30
2.4.5 事件邏輯證明方法 33
2.5 比較與分析 35
參考文獻 36
第3章 安全協(xié)議 39
3.1 安全協(xié)議概念 39
3.2 安全協(xié)議分類 40
3.2.1 ISO/IEC 11770-2密鑰建立機制6協(xié)議 40
3.2.2 NSSK協(xié)議 41
3.2.3 Kerberos認證協(xié)議 42
3.2.4 ISO/IEC 9798-3協(xié)議 44
3.2.5 NSPK協(xié)議 44
3.3 協(xié)議安全屬性 45
3.4 協(xié)議安全構(gòu)建方法 46
3.4.1 Hash函數(shù) 48
3.4.2 隨機數(shù) 49
3.4.3 時間戳 50
3.5 協(xié)議攻擊者模型及其攻擊類型 51
3.5.1 Dolev-Yao攻擊者模型 52
3.5.2 攻擊類型 53
參考文獻 53
第4章 基于模型檢測的安全協(xié)議分析 55
4.1 安全協(xié)議形式化表示 55
4.1.1 原子消息(基本約定) 55
4.1.2 消息 55
4.1.3 動作 56
4.1.4 協(xié)議 57
4.1.5 跡 57
4.2 消息生成規(guī)則 58
4.3 基于算法知識邏輯的協(xié)議形式化分析 61
4.3.1 多智體系統(tǒng) 62
4.3.2 算法知識邏輯 62
4.3.3 算法知識邏輯分析協(xié)議 64
4.4 時態(tài)邏輯 69
4.4.1 Kripke結(jié)構(gòu) 70
4.4.2 CTL*、CTL和LTL 70
4.4.3 并發(fā)系統(tǒng)性質(zhì)描述 72
4.4.4 實例 73
4.5 形式化分析流程 74
4.5.1 形式化建模 75
4.5.2 協(xié)議安全性質(zhì)刻畫 79
4.5.3 形式化驗證 79
4.6 驗證模型優(yōu)化策略 79
4.6.1 靜態(tài)分析 79
4.6.2 語法重定序 84
4.6.3 偏序歸約 84
4.6.4 優(yōu)化策略對比 87
4.7 與其他方法對比 88
4.7.1 與認證邏輯對比 89
4.7.2 與FDR對比 91
4.7.3 與Murφ對比 93
4.7.4 與NRL協(xié)議分析器對比 95
4.7.5 與Athena對比 97
4.7.6 與Isabelle對比 100
4.7.7 與BRUTUS對比 101
參考文獻 103
第5章 網(wǎng)絡安全協(xié)議驗證模型生成系統(tǒng) 108
5.1 系統(tǒng)概述 108
5.1.1 系統(tǒng)簡介 108
5.1.2 系統(tǒng)功能 110
5.2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 112
5.2.1 整體設計 112
5.2.2 模塊設計 112
5.2.3 協(xié)議描述語言ProDL 124
5.2.4 Needham-Schroeder公開密鑰協(xié)議分析與驗證 130
5.2.5 BAN-Yahalom三方對稱密鑰認證協(xié)議分析與驗證 132
5.2.6 CMP1可信第三方電子商務協(xié)議分析與驗證 133
參考文獻 135
第6章 基于事件邏輯的安全協(xié)議形式化分析 137
6.1 事件系統(tǒng) 137
6.1.1 符號說明 137
6.1.2 消息自動機 138
6.1.3 語法語義 139
6.1.4 不可猜測的原子 140
6.1.5 事件結(jié)構(gòu) 140
6.1.6 事件類 142
6.2 事件邏輯公理、推論及性質(zhì) 143
6.2.1 事件邏輯公理 143
6.2.2 事件邏輯推論及性質(zhì) 146
6.3 事件邏輯形式化描述協(xié)議 147
6.4 基于事件邏輯的安全協(xié)議證明 150
6.4.1 推理規(guī)則 150
6.4.2 兩方安全協(xié)議證明流程 151
6.4.3 三方安全協(xié)議證明流程 153
6.5 與其他典型證明方法對比 154
6.5.1 PCL 154
6.5.2 BAN類邏輯 155
6.5.3 串空間理論 155
參考文獻 156
第7章 總結(jié)與展望 158
7.1 研究成果總結(jié) 158
7.2 下一步研究工作 159