基于PKI的全国数模竞赛安全机制研究及实现

论文摘要

近年来,基于互联网的考试系统应运而生。网络考试系统彻底改变传统的考试方式。传统的考试方式需要运用手工方式发放试题和提交试卷,手续繁琐、缓慢及效率低下。网络考试使得考试变得便利、高效,实现自动化的网络无纸化并且可以节省大量的人力物力。但是,在提供很多方便的同时,新的安全问题伴随而生。本文针对全国数模竞赛系统中试题集中发放、试卷集中收交及身份认证和答卷完整性等安全问题进行了分析,使用密码学理论和方法,提出了以PKI安全体系为基础、CA认证为核心的数学建模竞赛系统的解决方案,综合运用加密、数字签名、数字证书及时间戳技术实现试题及答卷在发放和收交过程中的保密性、完整性、不可否认性及试卷评阅中可能出现的作弊等安全问题,用加密技术解决试题集中下载中的拒绝服务问题,用时间戳技术解决试卷集中提交中的时效性问题。系统采用B/S模式进行信息发布和智能客户端下实现加密、签名和时间戳安全方案,并从用例模型分析、数据库设计和功能模块设计入手,对系统总体工作流程进行了描述。在理论研究和分析基础上,基于Windows Server 2003环境,建立了数学建摸竞赛认证机构,以CA为核心构建了基于PKI的时间戳服务框架模型。并在Visual Studio 2005和.Net Framwork 2.0环境下,编码实现了试题加解密、数字签名和提供时间戳服务的智能客户端程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络考试发展现状
• 1.3 PKI国内外研究发展现状
• 1.4 课题研究意义及目的
• 1.5 论文内容与结构
• 1.6 本章小结
• 2 密码理论和PKI基础
• 2.1 密码理论基础
• 2.1.1 对称密码技术
• 2.1.2 非对称密码技术
• 2.1.3 数字摘要
• 2.1.4 数字签名
• 2.2 PKI基础知识
• 2.2.1 PKI组成
• 2.2.2 现有PKI标准
• 2.2.3 PKI服务
• 2.2.4 PKI数字证书
• 2.2.5 PKI证书认证机构CA
• 2.3 本章小结
• 3 基于PKI的全国数模竞赛安全机制的设计
• 3.1 竞赛系统安全需求及难点分析
• 3.1.1 安全需求
• 3.1.2 难点分析
• 3.2 安全和难点解决方案
• 3.3 系统实现难点及解决方案
• 3.3.1 系统实施时B/S模式下存在的问题
• 3.3.2 安全客户端系统实现方案
• 3.4 智能客户端程序数据通信关键技术
• 3.5 智能客户端系统架构数据访问策略
• 3.6 B/S和智能客户端系统的设计
• 3.6.1 系统用例模型设计
• 3.6.2 系统功能模块设计
• 3.6.3 系统总体设计和工作流程
• 3.6.4 系统数据库设计
• 3.7 认证机构CA的构建
• 3.7.1 建立CA认证中心
• 3.7.2 证书申请与颁发
• 3.8 时间戳服务的设计
• 3.9 本章小结
• 4 基于PKI全国数模竞赛安全机制的实现
• 4.1 用户注册功能的实现
• 4.2 智能客户端用户登录身份认证功能实现
• 4.3 试题加密功能实现
• 4.4 试题试卷数字签名功能实现
• 4.5 数字时间戳服务的实现
• 4.5.1 数字时间戳服务的流程
• 4.5.2 客户端数字时间戳请求模块
• 4.5.3 服务器端数字时间戳响应模块
• 4.5.4 客户端数字时间戳接收模块
• 4.5.5 客户端数字时间戳验证模块
• 4.5.6 数字时间戳服务实现实例
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录