基于TETRA系统的一种端到端加密系统的设计与实现

论文摘要

在铁路、公安、军队、民航等行业中,部门内部的指挥调度极为频繁。适应社会的需要,从移动通信专网发展起来的集群通信应运而生了,它在处理日常工作和重特大事件中发挥着越来越重要的作用。与此同时,集群通信的安全机密性也引起了人们越来越多的关注。TETRA (TErrestial Trunking Radio)是基于TDMA技术的数字集群移动通信标准。它不仅能提供多群组的调度功能,而且还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及数字化的全双工电话服务,支持功能强大的移动台脱网直通模式,可以实现空中鉴权、终端禁用和激活、空中接口加密和端到端加密,既适合铁路、公安、军队、民航等部门作为专网使用,也可以作为集群共网使用。本文首先分析了TETRA数字集群系统的发展现状,介绍了TETRA数字集群的技术规范及网络构成,然后就TETRA系统面临的主要威胁进行了详细地分析研究。在此基础上,提出了构建TETRA安全系统的体系结构,并就技术方面的主要安全措拖—TETRA系统的鉴权机制、终端禁用和激活机制、空中接口加密和端到端加密机制进行了研究和剖析,在此基础上提出了一种基于IDEA算法和RSA算法的端到端的加密设计方案。最后在Nokia TCS仿真环境下,模拟实现了端到端数据加密,并对仿真结果进行了分析和总结。仿真结果表明了该安全设计方案的可行性,RSA加密通信密钥保证了通信密钥的安全性,IDEA快速率的消息加密和解密能够达到端到端数据通信的要求,从而保证了通信过程当中从发送端到接收到数据信息的安全传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 数字集群移动通信系统简介
• 1.2.1 数字集群及其标准
• 1.2.2 TETRA数字集群系统简介
• 1.3 研究意义
• 1.4 论文的组织与安排
• 第2章 TETRA数字集群移动通信系统
• 2.1 TETRA数字集群标准
• 2.2 TETRA数字集群空中接口协议栈
• 2.3 TETRA数字集群技术体制
• 2.4 TETRA标准网络实体与网络结构
• 2.4.1 TETRA网络实体
• 2.4.2 TETRA网络基本结构
• 第3章 TETRA风险分析与安全机制
• 3.1 TETRA系统风险分析
• 3.1.1 对传递信息的威胁
• 3.1.2 对用户的威胁
• 3.1.3 对系统的威胁
• 3.2 TETRA系统安全体系架构
• 3.3 TETRA系统安全机制
• 3.3.1 鉴权机制
• 3.3.2 终端激活和禁用机制
• 3.3.3 空中接口加密
• 3.3.4 端到端加密
• 第4章 TETRA端到端加密设计
• 4.1 密码学概述
• 4.1.1 对称加密与非对称加密
• 4.1.2 分组密码工作模式
• 4.2 端到端加密系统中的密钥类型
• 4.3 端到端加密系统设计
• 4.3.1 端到端密钥管理模块
• 4.3.2 端到端加密模块
• 4.4 端到端加密机制
• 4.4.1 端到端语音加密
• 4.4.2 端到端短数据加密
• 4.5 仿真设计
• 第5章 端到端数据加密的仿真实现
• 5.1 TCS二次开发平台
• 5.1.1 TCS的应用
• 5.1.2 TCS的结构
• 5.1.3 COM/DOM和TCS API
• 5.1.4 仿真环境
• 5.2 仿真实现
• 5.2.1 密钥管理中心的仿真实现
• 5.2.2 TETRA终端仿真实现
• 5.3 仿真过程及结果分析
• 5.3.1 仿真过程
• 5.3.2 仿真结果及分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 需要解决的问题
• 参考文献
• 致谢