The Inter-Domain Key Exchange Protocol

Abstract

Diese Dissertation beschreibt und evaluiert ein neuartiges Schlüsselaustauschverfahren namens IDKE (Inter-Domain Key Exchange Protocol), um nahtlose Handover in IP-basierten Netzwerken zu ermöglichen. Nach dem Handover eines mobilen Knotens ist es die Aufgabe des IDKE-Protokolls, sowohl Vertrauen als auch einen Session Key zwischen dem Mobilen Knoten und dem Zugangsnetzwerk einzurichten. Dies soll möglichst schnell von Statten gehen, was dadurch erreicht wird, dass der Session Key vom vorherigen Netzwerk zum aktuellen Netzwerk weitergereicht wird. Das IDKE Protokoll ist besonders dann geeignet, wenn die beiden Domains sich anfangs nicht gegenseitig vertrauen. Der Zweck des Session-Keys ist es, die Luftschnittstelle zu sichern und Mechanismen zur Zugangskontrolle bereitzustellen. Klassischerweise wird ein solcher Session Key vom Heimatnetzwerk des mobilen Knotens bereitgestellt, wohingegen IDKE diesen lokal über eine exklusiv eingerichtete, gesicherte Verbindung weiterleitet. Diese Arbeit spezifiziert die Sicherheitseigenschaften des Protokolls in Bezug auf Authentifikation und Geheimhaltung und verifiziert diese durch Modelchecking. Dazu wird das Protokoll mit CSP (Communication Sequential Processes) formal beschrieben und mit FDR (Failure Divergence Refinement) einem Modelchecker verifiziert. Des Weiteren wurde die Funktionalität des Protokolls erweitert, um auch Nebenläufigkeit zu unterstützen. Die daraus entstehende erweiterte Spezifikation wurde mit SDL (Specification and Description Language) simuliert und verifiziert, um damit die Robustheit und Skalierbarkeit des Protokolls zu zeigen. Darüber hinaus wurden auch Performance-Aspekte des Protokolls betrachtet. Hierfür wurde das IDKE mit GSM (Global System for Mobile Communications) und W-SKE (Wireless Shared Key Exchange Protocol) verglichen, indem für alle Protokolle Latenzen mit Hilfe des OPNET Modelers ermittelt wurden.