传输层安全协议研究及应用

论文摘要

DTLS（Datagram TLS）协议通过在信息传输的两端间建立安全保密的传输通道来保护传输信息的安全，但DTLS协议无法在不修改现有应用的情况下透明地实现传输信息的安全保护，且DTLS基于端点认证的机制势会增加网络传输开销，占用更多的网络带宽，因此，DTLS并不能很好的适应特殊网络应用环境下的信息传输安全需求。论文研究了传输层网络安全的基本原理和SSL/TLS（Secure SocketLayer/Transport Layer Security）协议，分析了DTLS协议建立安全连接的过程和OpenSSL中DTLS协议的实现源代码，基于特殊的网络应用环境，设计了一种新的基于DTLS的传输层认证协议，在Visual Studio2010开发环境下实现了协议及其认证控制软件，协议可以在Windows和Linux操作系统下运行，解决了特殊网络应用环境下的信息传输安全问题。论文最后给出了基于BAN逻辑的协议安全性分析，并对协议进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 本文的研究内容
• 1.3 论文的主要工作及章节安排
• 第二章 传输层安全协议及其安全性分析
• 2.1 SSL/TLS 协议及其分析
• 2.1.1 SSL 协议主要内容
• 2.1.2 SSL 协议安全性分析
• 2.1.3 TLS 与 SSL 的不同
• 2.2 DTLS 协议及其分析
• 2.2.1 DTLS 协议概述
• 2.2.2 DTLS 协议结构
• 2.2.3 DTLS 协议安全性分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于 DTLS 的传输层认证协议设计
• 3.1 传输层认证协议总体设计
• 3.1.1 应用环境及需求
• 3.1.2 协议体系结构
• 3.1.3 软件模块组成
• 3.1.4 软件模块间接口
• 3.2 认证软件设计
• 3.2.1 认证工作流程
• 3.2.2 恢复会话工作流程
• 3.2.3 数据转发工作流程
• 3.3 控制软件设计
• 3.3.1 数据收发软件单元
• 3.3.2 安全参数管理软件单元
• 3.3.3 认证协议管理软件单元
• 3.3.4 接入控制软件单元
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 DTLS 的传输层认证协议的实现
• 4.1 OpenSSL 工具箱
• 4.1.1 OpenSSL 源代码结构
• 4.1.2 OpenSSL 的 DTLS 实现分析
• 4.2 认证软件的实现
• 4.2.1 DTLS 主要功能函数
• 4.2.2 EndPoint 类
• 4.2.3 Client 类
• 4.2.4 Server 类
• 4.2.5 接口封装
• 4.3 控制软件的实现
• 4.3.1 数据收发软件单元
• 4.3.2 安全参数管理软件单元
• 4.3.3 认证协议管理软件单元
• 4.3.4 接入控制软件单元
• 4.4 本章小结
• 第五章 传输层认证协议的安全性分析
• 5.1 安全性分析
• 5.1.1 BAN 逻辑原理
• 5.1.2 BAN 逻辑的表达式和推理规则
• 5.1.3 协议的模型化
• 5.1.4 协议分析
• 5.2 试验验证
• 5.2.1 试验验证环境
• 5.2.2 验证过程
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果