网格中基于分层的身份加密系统研究

论文摘要

网格是利用计算机网络把地理上广泛分布的计算资源、存储资源、网络资源、软件资源、信息资源等连成一个逻辑整体,然后像一台超级计算机一样为用户提供一体化的信息应用服务。网格技术虽然有着非常广泛的前景和发展空间,但是对它的研究还处在起步阶段,还有很多关键技术问题需要解决。网格技术强大的功能在给科学研究带来极大便利的同时,也不得不担心网上应用的安全性。网格技术安全性的提高使得我们在获取便利、快捷的功能和服务的同时不用担心信息的泄漏或被窃取。作为网格安全的第一道防线,某种程度上也是最重要的一道防线,加密技术普遍受到关注。现有网格的安全标准采用了基于X.509证书的PKI机制。然而在PKI体系中,公钥和身份是通过证书形式绑定在一起的,有多少用户就需要多少证书,用户用过的公钥在一定时间内也要保存,密钥的生产、注销、存储证书的管理与可信度问题、分布环境下的规模化问题等,对证书颁发机构来说都是极其繁重的负担,因而需要越来越庞大的基础设施来支撑。其后果是网格的规模受到限制,这与网格设计的初衷背道而驰。本文针对这些问题,对基于身份的加密体制进行了深入地研究,主要工作是研究基于身份的加密体制的层次化在网格中的应用,工作如下。首先,介绍了基于身份和基于证书的加密体制的基本条件和框架,分析了两种加密体制的特点,提出在网格运用中基于证书的公钥系统最大的问题就是证书的管理。而基于身份的公钥密码系统,用户的身份就相当于用户的公钥,只在系统建立阶段需要可信中心的服务,不需要专门的目录存放证书,大大地减轻了管理的负担,是基于证书的公钥密码系统很好的代替品。其次,基于BF-IBE方案,借鉴层次结构下加密的思想,提出了一个安全性高的基于身份的分层加密方案,并对方案进行了安全性分析,方案解决了基于身份的加密方案中密钥产生中心负担过重的问题。最后,分析了适合服务网格分布式的拓扑结构,在这种情况下对HIBE方案进行改进,提出了一种适合网格的加密算法GHIBE,并且对该方案进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容及安排
• 第二章 网格技术
• 2.1 网格技术基础
• 2.1.1 网格的概念
• 2.1.2 网格的目的
• 2.1.3 网格的特点
• 2.1.4 网格的发展
• 2.2 网格的体系结构
• 2.2.1 五层沙漏结构
• 2.2.2 开放网格服务体系结构
• 2.3 新兴网格安全技术
• 2.3.1 Globus Tookit
• 2.3.2 网格安全基础设施
• 2.3.3 开放式网格服务结构
• 2.3.4 OGSA安全
• 第三章 公钥密码体制
• 3.1 基本的公钥密码体制
• 3.1.1 公钥密码体制的基础知识
• 3.1.2 基于大整数分解问题的公钥密码体制
• 3.1.3 基于离散对数问题的公钥密码体制
• 3.2 基于目录的公钥密码体制
• 3.3 基于身份的公钥密码体制
• 3.3.1 基于身份的公钥密码思想
• 3.3.2 基于身份公钥密码体制必须满足的额外要求
• 3.4 基于身份和基于证书密码体制的比较
• 3.5 基于身份加密的密钥托管机制
• 3.5.1 IBE的密钥托管问题及现有解决方法
• 3.5.2 IBE的密钥托管问题解决方法
• 3.6 HIBE方案的设计
• 3.6.1 方案的定义
• 3.6.2 方案的具体描述
• 3.6.3 安全性分析
• 3.6.4 效率分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 网格安全认证模型GHIBE
• 4.1 网格安全认证模型
• 4.1.1 常见的分布式认证模型
• 4.1.2 网格安全认证模型GHIBE的提出
• 4.2 网格安全认证模型GHIBE
• 4.2.1 网格安全的特殊要求
• 4.2.2 GHIBE（Grid Hierarchical IBE）
• 4.3 方案分析
• 4.3.1 安全性分析
• 4.3.2 效率分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 模拟实验与分析
• 5.1 软件模拟
• 5.1.1 SSC框架
• 5.1.2 SSC组成结构
• 5.1.3 ES服务器软件模拟
• 5.1.4 典型操作举例
• 5.2 实验结果
• 第六章 工作总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果