机器类型通信(Machine Type Communication,MTC)作为物联网的基础,有着广阔的市场和应用前景.LTE-A网络能够为MTC的发展提供有力的支持,第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project,3GPP)已经在3GPP标准Release10中正式定义了MTC.与普通的移动用户设备相比,MTC设备具有数量多、功耗低的特点,这给LTE-A网络的身份认证问题提出了新的挑战.当大量MTC设备同时接入网络时,如果每个设备都进行独立的身份认证过程,则会导致LTE-A网络出现严重的信令拥塞问题.同时,MTC设备由于计算资源有限,不宜做大量的运算.针对MTC网络中设备认证过程的信令拥塞问题,提出了基于聚合代理签名和消息认证码的组认证与密钥协商协议EGAKA.该协议采用聚合代理签名使得LTE-A网络可以同时验证多个MTC设备,并最小化认证过程中的信令开销.采用消息认证码的方法进行密钥协商,有利于降低MTC设备的计算开销.通过着色Petri网(Colored Petri Nets,CPN)的建模和分析,证明该协议能够正确完成认证和密钥协商.另外,通过在性能方面与文中引用的协议比较,证明该协议在信令开销和计算开销方面具有一定优势.
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