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文檔簡介
1、并發(fā)理論一直是計算機科學中最富有挑戰(zhàn)性的一個研究方向之一,至今,已發(fā)展出了各種并發(fā)理論的分支,如:Petri網、CCS(Communication and ConcurrenceSystem)、CSP(Communicating Sequential Processes)、π-演算(A Calculus of MobileProcesses)等等。如何建構一個統一的并發(fā)理論框架、特別是將Petri網與R.Milner的CCS、π-演算統
2、一起來,一直是不少學者所追求的目標。英國計算機科學家R.Milner在1993年獲得圖靈獎所發(fā)表的演講報告中就曾指出:“把代數并發(fā)性方面所做的工作與C.A.Petri在Petri網上早已取得的豐碩成果聯系起來,是一個非常有希望的發(fā)展線索。然而,由于它們的概念基礎并不完全吻合,所以還有困難。”關于Petri網與CCS間的研究已經有了許多很好的結果,但自Milner于九十年代初期提出兀.演算理論后,由于其自身的復雜性,把Petri網與π-演
3、算結合起來便顯得極為困難。目前,在這方面的工作僅有兩位學者進行過,并各自得到了不成熟的結果。我們?yōu)榇颂岢隽素#W這一并發(fā)理論模型,并初步實現了將π-演算和Petri網統一到一個并發(fā)框架中的目標。 受密碼學的驅動,本文對π-網進行了重新構建,將其應用到了對密碼協議的形式化研究中,并形成到了密碼協議的π-網語言---EPD(Encryption ProtocolLanguage)語言。對密碼協議的形式化工作始于70年代末期,到目前為
4、止已經形成了多種研究途徑。它們所關注的是密碼協議的密鑰傳輸和鑒別性問題,要解決的核心問題是試圖能主動的發(fā)現協議的缺陷,并希望能在攻擊者對其實施攻擊之前就能找出協議的漏洞。但事實是,盡管人們利用了多種的手段,如代數的,邏輯的,微分的,Petri網的,等等,但直至今天,問題依舊,并沒有得到任何實質性的解決。EPL語言致力于該問題的研究。 本文的主要貢獻和創(chuàng)新點如下: 1)提出了一類新型的基于π-演算語義的模塊化的、具有代數演
5、算能力的π-網,π-網有機的將Petri網和π-演算統一到了一個并發(fā)模型框架上,在語義上實現了從π-演算到Petri網的自動翻譯,同時也解決了π-演算的分布式語義問題,從而為Petri網的研究提供了一個新的研究內容。 2)初步解決了英國計算機科學家R.Mliner在1993年提出來的公開問題。π-演算是CCS的擴展,它們都是從λ-演算和C.A.Hoare的CSP上發(fā)展出來的代數并發(fā)理論,CCS所能做的工作都能在兀.演算中得到完成
6、,因此π-網實際上起到了將R.Milner在代數并發(fā)理論上的全部工作與:Petri網有機的統一起來了。證明了在結構同余的條件下,π-演算是可以嵌入到π-網的子集中去,即:ψ(p) P<,N>,但在兀-網的強互模擬等價關系下,我們卻可以把ψ(p)和P<,N>二者看成是一致的,這一結論證實了π-網是Petri網和π-演算的有機結合體。 3)提出了密碼協議的π-網形式化模型,建立了密碼協議的EPL語言。EPL語言繼承了π-網的模塊化和
7、代數化的特點,通過引入項、buffer庫所和解密變遷等新的建模元素,在π-網中建立了密鑰管理和加密信息的傳輸機制,對密碼協議進行了形式化描述和分析。 4)利用EPL語言對密碼協議進行了實例分析,通過對Wide Mouth Frog協議和Needham-Schroeder協議的分析,不僅建立了相關協議的π-網模型,同時還建立了對協議的攻擊模型。 5)提出了密碼協議的觀測等價概念,建立了密碼協議的鑒別性和安全性的判別機制,為
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