基于XKMS的安全应用研究

论文摘要

虽然PKI普遍应用于信息安全,但是PKI系统仍有些不足,如各个PKI系统证书格式不统一,各个PKI之间的交叉认证操作复杂,客户端证书操作效率低等。特别是随着大量基于XML的应用推广,W3C分别推荐了一系列的XML安全标准,传统的PKI安全提供者并不能发挥这些技术的优势,反而增加了业务应用系统与PKI的集成复杂度,也加大了应用成本。本文首先研究了W3C推荐的关于XML的三个核心安全标准:XML签名标准、XML加密标准和XML密钥管理规范。着重研究分析XML密钥管理规范的相关内容,并对XKMS的安全性进行了较深入的研究。论文提出了一种混合模式的XKMS信任服务,将其集成到基于XML的应用系统环境中。将XKMS作为一种轻量级的PKI安全系统,有利于降低PKI客户端的复杂性,有效解决不同PKI系统互操作性问题,也增强了系统的可伸缩性。由于XKMS规范起步较晚,目前国内外就XKMS规范多数停留在理论分析阶段,本文设计了一种基于XKMS的电子商务应用模型。通过对该模型的分析和实现,具体研究了在XKMS信任服务的实现中可能存在的问题。关于XKMS本身的信任和复杂性问题,论文提出在传统PKI服务提供商内部来建立XKMS服务,解决了XKMS服务本身的信任问题,同时可以降低XKMS服务实现的复杂性,因为可以利用原PKI提供者的权威性,并且利用原PKI系统中CA间的交叉认证或桥CA建立的已有的信任关系。在XKMS服务与客户的消息交互方面,论文分析了XKMS服务与客户的消息交互模式即同步模式和异步模式,提出采用异步模式中的两段请求协议来防止拒绝服务攻击。论文提出采用WebServices来发布XKMS信任服务提供的各个标准服务,因为基于SOAP的XKMS轻量级PKI系统具有灵活性、扩展性和分布性等优点,能够满足基于XML分布式应用系统的安全需求。论文同时讨论了XKMS消息的SOAP绑定的实现及XKMS服务的安全问题。本文以一个电子商务系统为例,来研究基于XKMS的安全应用模型。采用XKMS为电子商务系统提供一个轻量级的PKI框架,设计了系统的组件模块和核心类图,可以给XKMS的实际推广应用提供借鉴参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和动机
• 1.2 现状概要
• 1.2.1 PKI 技术现状
• 1.2.2 XKMS 国外研究现状
• 1.2.3 XKMS 国内研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 论文架构
• 第二章 XML 安全研究
• 2.1 XML 签名处理
• 2.1.1 签名介绍
• 2.1.2 XML 签名结构
• 2.1.3 XML 签名处理
• 2.1.4 XML 签名特性
• 2.2 XML 加密处理
• 2.2.1 XML 加密介绍
• 2.2.2 XML 加密结构
• 2.2.3 XML 加密处理
• 2.2.4 XML 加密特性
• 2.3 本章小结
• 第三章 XML 密钥管理规范
• 3.1 XKMS 规范介绍
• 3.2 XKMS 规范内容
• 3.3 XKMS 规范特点
• 3.4 安全性研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于XKMS 应用模型设计
• 4.1 XKMS 应用设计
• 4.1.1 应用模型分析
• 4.1.2 系统总体设计
• 4.1.3 系统功能结构
• 4.1.4 信任服务组件设计
• 4.1.5 信任服务应用分析
• 4.1.6 XKMS 证书验证分析
• 4.1.7 XKMS 消息处理分析
• 4.2 系统核心类设计
• 4.2.1 客户端请求类
• 4.2.2 服务端响应类
• 4.2.3 SOAP 封装类
• 4.3 应用模块集成
• 4.4 模型特点
• 4.5 模型优化
• 4.5.1 信任服务链模式
• 4.5.2 负载平衡
• 4.6 本章小结
• 第五章 XKMS 安全分析
• 5.1 安全要求
• 5.1.1 机密性
• 5.1.2 请求认证
• 5.1.3 响应认证
• 5.1.4 持久认证
• 5.1.5 消息关联
• 5.1.6 请求重放
• 5.1.7 拒绝服务
• 5.1.8 安全要求概述
• 5.2 SOAP 绑定
• 5.2.1 SOAP 消息绑定
• 5.2.2 SOAP 错误消息
• 5.3 安全绑定
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A（攻读学位期间发表的论文）
• 致谢