分布式密钥管理关键技术研究

论文摘要

现代通信网络的结构日益复杂、无线应用广泛、节点数量众多等特点加大了密钥管理的难度,给传统的集中分配密钥管理方式带来了很大的冲击;分布式密钥管理采用协同计算、资源共享机制,具有管理效率高、扩展性好等优势,被认为是解决现代通信网络密钥管理问题的出路。本文分析了现代通信网络结构及密钥管理特点,研究了分布式密钥管理结构、分布式端端密钥建立模型等分布式密钥管理关键问题,提出了一个基于分簇的分布式密钥管理方案,并给出了分析和仿真验证。(1)提出了一种基于分簇的分布式密钥管理结构,研究了基于该结构的端端密钥建立协议模型。该结构采用网络分层分簇式管理、节点参数集中部署、密钥分布式协同建立的思想为网络节点建立并维护密钥关联,把密钥管理的主要开销限定在簇内,结构扩展性好。(2)设计了两个分布式端端密钥建立协议。本文的协议分别基于离散对数和椭圆曲线离散对数难题,在簇内采用贡献份额的思想,由部署信息直接派生节点间端端密钥;在簇间基于DH机制,由节点协商共享密钥。分析和仿真验证表明,本文提出的结构避免了单点失效,提高了密钥管理效率,对拓扑结构动态变化的网络适应性强;本文提出的协议管理简单、开销较低,实现了身份认证,安全性高,能够较好地适用于大规模网络的端端密钥管理。分布式密钥管理是解决现代通信网络密钥管理问题的有效途径,本文的分布式密钥管理方案能够高效地完成结构复杂、无线业务众多、规模大的网络的密钥管理工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.1.1 网络结构复杂
• 1.1.2 无线通信问题
• 1.1.3 海量密钥管理
• 1.2 课题的研究现状和问题
• 1.3 论文的主要成果
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 现代通信网络密钥管理技术研究
• 2.1 密码与密钥管理
• 2.1.1 密码相关知识
• 2.1.2 密钥管理
• 2.2 密钥建立
• 2.2.1 数学基础
• 2.2.2 安全密钥建立
• 2.2.3 Diffie-Hellman协议
• 2.3 现代通信网络密钥管理
• 2.3.1 网络概述
• 2.3.2 密钥管理方案设计思路
• 2.3.3 典型密钥管理方案
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于分簇的分布式密钥管理结构
• 3.1 密钥管理结构分析
• 3.1.1 集中式结构
• 3.1.2 分布式结构
• 3.2 分簇的基本思想
• 3.2.1 分簇的意义
• 3.2.2 影响簇规模的因素
• 3.2.3 分簇的准则
• 3.3 分簇式密钥管理结构
• 3.3.1 结构概述
• 3.3.2 密钥管理过程
• 3.3.3 密钥建立协议模型
• 3.3.4 结构特点
• 3.4 本章小结
• 第四章 分布式端端密钥建立协议设计
• 4.1 一种基于离散对数的密钥建立协议分析
• 4.1.1 协议描述
• 4.1.2 协议安全性分析
• 4.2 基于DH的端端密钥建立协议
• 4.2.1 设计基础
• 4.2.2 协议描述
• 4.2.3 安全性分析
• 4.2.4 N-1合谋攻击问题
• 4.3 基于ECDH的端端密钥建立协议
• 4.3.1 设计基础
• 4.3.2 协议描述
• 4.3.3 安全性分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真实现与分析
• 5.1 协议实现
• 5.1.1 系统架构
• 5.1.2 系统实现
• 5.1.3 参数选取
• 5.1.4 执行效率
• 5.2 分布式密钥管理方案仿真
• 5.2.1 仿真设计
• 5.2.2 仿真结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢