基于动态认知逻辑的密码协议分析

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随着5G网络通信时代的到来,信息安全成为人们关注的问题之一,因为没有信息安全,就没有国家安全。保障信息安全使用密码机制的网络协议即为密码协议,密码协议的设计与分析是信息安全中的研究重点,如果密码协议逻辑结构自身有缺陷,这就相当于在坚实的城墙中留下了一个无人看守的后门,未授权者就可以不用攻破密码就能获得信息或产生伪造或假冒。为了保证密码协议的正确性,很多研究者对协议进行了各种安全性分析和验证,其中逻辑学成为一种主要的工具。本研究用逻辑方法分析和验证具体的密码协议的安全性,避免由设计缺陷导致的危害。认知逻辑是模态逻辑的一个重要分支,随着人工智能、模型检测的发展,认知逻辑在计算机科学中的应用越来越广泛。本文应用动态认知逻辑去分析和验证密码协议,用扩展的认知逻辑理论描述具有知识非单调性的密码协议。本文主要工作如下:1、给出一个具体的密码协议的分析。基于动态认知逻辑的认知行为构建了一个描述具体密码协议的语言,给出其语法和语义来描述协议。用克里普克模型构造初始模型,根据转换规则对模型进行变化,这个变化过程即为协议的执行过程。整个协议完全被形式化,逻辑分析得出这个协议是安全的。2、给出一个具体的密码协议的验证。基于动态认知逻辑的行为模型构建了一个描述具体密码协议的语言来验证协议的安全性。对协议行为、攻击者行为都做了形式化的描述。根据更新模型,给出协议的行为执行过程。协议分析过程详细且直观。给出了协议的安全目标模型,证明得出这个协议是符合安全要求的。3、给出一个具有知识非单调性的密码协议的分析。鉴于知识非单调的情况,构建了知识非单调的动态认知逻辑语言,描述一个具有知识非单调性的密码协议。用“forget”行为表示主体对知识的忘记,从而体现了知道的非单调性。采用寄存器模型来表示主体的知识,认知行为的执行导致主体知识的变化。应用克里普克模型的变化来简洁直观地刻画协议的执行过程中各主体知识变化的情况。该协议的整个执行过程被完全形式化,通过分析,协议的安全性也就一目了然。本研究丰富和扩展了认知逻辑的理论知识,并将这些理论应用到具体的密码协议的分析和验证中。应用克里普克模型,将协议形式化,使得主体知道的知识一目了然,协议安全性自然呈现,这个分析过程简洁直观。将动态认知逻辑用于密码协议的形式化分析,一方面有利于扩展逻辑学知识,另一方面有利于推动密码协议形式化的发展,彰显了逻辑在计算机科学领域的重要地位。在分析过程中,发现密码协议的潜在缺陷可以及时更正协议,以避免由协议缺陷带来的安全危害,从技术上减少使用不安全协议带来的损失,本研究有着较强的现实意义和实际应用价值。
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