【摘 要】
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目前窄带物联网(NB-IoT)通信仍处于初级阶段,大量的终端连接会为NB-IoT通信带来一些挑战。在NB-IoT网络中,当大量终端同时接入网络执行EPS-AKA认证过程时,每个终端都需要独立且完整的认证过程,在短时间内产生大量的认证信令,造成网络内的部分节点的认证信令拥塞。同时在EPS-AKA认证过程中,由于终端初次注册网络所触发的认证消息是以明文形式在无线网络中传输,容易暴漏认证消息中的重要信息
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目前窄带物联网(NB-IoT)通信仍处于初级阶段,大量的终端连接会为NB-IoT通信带来一些挑战。在NB-IoT网络中,当大量终端同时接入网络执行EPS-AKA认证过程时,每个终端都需要独立且完整的认证过程,在短时间内产生大量的认证信令,造成网络内的部分节点的认证信令拥塞。同时在EPS-AKA认证过程中,由于终端初次注册网络所触发的认证消息是以明文形式在无线网络中传输,容易暴漏认证消息中的重要信息,如终端的国际移动标识码(IMSI)。为了缓解认证时的信令拥塞并解决认证消息在无线传输过程中的不安全性,基于许多学者认可的物联网终端分组方案,本文设计了一种在EPS-AKA认证机制的基础上改进的分组认证安全机制GBAS-AKA机制。GBAS-AKA机制在网络中新增一个服务器作为代理,并由该服务器对终端进行分组与群组管理。网络不再每次与一个终端进行认证,而是通过服务器每次与一个群组的终端进行认证,减少了认证过程的信令总开销和认证向量比特数。为了保证认证消息在无线传输过程中的安全性,GBAS-AKA机制也增加了对认证过程相关消息的完整性保护与加密保护。本文基于OMNET++仿真环境对该机制进行建模分析,并采用多种不同的分组进行该机制的仿真测试。通过仿真结果分析,在分组认证过程中,信令总开销下降26.6%,认证向量比特数下降20.5%,达到本论文预期的设计指标。
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