5G跨云模式的数据隐私保护与抗MITM攻击方法研究

Based on the requirements of security application in 5G network, the methods of both data privacy-preserving and preventing Man-in-the-Middle (denoted by MITM) attacks are especially investigated in this project. .First, by attribute labeling and automatic partitioning strategy, the data sensitivity can be distinguished and stored by categorization in specified mobile core clouds and edge clouds with diverse security levels. Moreover, mechanism of data retrieval across the cloud platform and reduced integration is established through improving MapReduce framework..After that, new access control models for 5G network security will be studied, involving giving formalized description the attribute information of each entity element, establishing interactive behaviors and interaction diagrams between attribute information of each element, along with analyzing the impact of changes in security attributes of entity elements on access control policies and access authorities. By which, the scalable authority management, as well as the cross-mode or cross-domain access control policy dynamic adaptive adjustment in 5G are implemented..Final, in order to defend the application layer-based MITM attacks, signature is introduced to the handshake message of intercommunication. The group signature is used in the same set of data broadcast due to only one representative is required to sign avoiding repetitive signature time consuming, so that the high speed and low latency of 5G can be experienced as usual. An alternative to this technique is cryptogram applied in communication. So the lightweight-level encryption and signature algorithms will be studied in the project. All solutions target minimal impact on network performance..This project aims at the frontier and will strengthen the security architecture of 5G network.

本项目面向5G网络的应用安全需求开展研究。用数据属性标注法和自动划分策略实现隐私感知的数据敏感度区分并分类存储到不同安全等级的移动核心云和边缘云，再基于改进MapReduce建构跨云平台的数据检索和归约集成机制。研究面向5G安全的访问控制新模型，对模型中各实体要素的属性信息形式化描述，建立各要素属性信息间的交互行为与交互图，探索实体要素安全属性的变化对访问策略与访问权限的影响，实现跨5G计算模式、跨安全域的访问权限伸缩与访问策略动态自适应调整。防御OSI应用层Man-in-the-Middle(缩写为MITM)攻击方案中，对双方通信的握手信息签名处理，引入群组签名方法对批量广播的同一套数据采用代表签名是其一，另一种是应用密码技术于通信中，这些方案应最小限度的影响网络性能，因此进一步研究轻量级的加密和签名算法。本项目研究具前沿性，对加强5G网络安全体系积极的促进作用。

本项目重点研究隐私感知的跨云数据存取、面向5G新型的访问控制模型和抗中间人攻击方法等理论方法和关键技术，总体上按既定的进度计划表执行，完成预定的研究目标。主要的研究成果体现在以下四个方面：. （1）移动云计算的隐私与安全挑战可分为前端隐私安全、后端隐私安全和基于网络的移动安全等三类，前端隐私与安全从雾节点、用户属性到群智感知等多层结构分别应用数据属性标注法和自动划分策略实现隐私感知的数据敏感度区分，并分类为不同安全等级，在用户属性权重与隐私度量之间的关系、公共属性和个性化属性度量与动态隐私等级之间的关系、感知任务需求和感知用户多维度特征之间的关系等方面开展了研究；后端隐私与安全从边缘云服务到核心云服务分别研究匿名技术、本地差分隐私化技术、跨云存储的安全多方计算、基于博弈论的传送策略选择、基于强化学习的动态隐私数据选择方法，以实现隐私感知的跨云数据存取、端边云协同的隐私与安全。. （2）5G网络具有丰富的垂直应用场景，项目研究了智慧交通、车联网、电子健康医疗、社交网络、位置服务等应用领域的隐私计算问题，提出保护用户隐私和云服务提供商权限的进化博弈模型、支持单调或非单调修订控制的可修订数字签名、同态加密和属性加密分存、时间或空间约束的位置轨迹隐私保护等一系列方案；. （3）研究面向5G安全的访问控制新模型，提出基于双决策树的访问控制策略异常检测、支持密文和关键组件自删除的密钥推导加密、密文策略属性基加密和安全角色再加密的云端去副本数据等方法；. （4）防御OSI应用层中间人攻击方案中，引入群组签名方法对批量广播的同一套数据采用代表签名，也分别提出基站帧信号布隆过滤器认证的防范位置欺骗攻击、基于密钥协商的防范 DHCP 中间人攻击、将DNSSEC和无证书签名技术相结合的防范 DNS中间人攻击等方法。. 以上各方面分别取得一批论文、专利、人才培养等具有创新性的成果，也提高了学术交流的活跃氛围和助力了学科建设。

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