移动VoIP安全系统的研究与实现

论文摘要

随着移动通信技术的飞速发展以及大量新技术和新产品的出现,手机终端已经从原来的只支持单一移动通信网络到与Wi-Fi、蓝牙等无线网络相融合的方向发展,这为移动VoIP的发展奠定了必要的基础。并且VoIP凭借其灵活性和经济性,正在受到越来越多家庭和企业用户的青睐。尽管现在移动VoIP技术已经取得了一定程度上的发展,但其商用化进程仍然面临诸多挑战。其中会话的服务质量以及安全性都是有待解决的问题。本文以基于SIP的VoIP系统为研究对象,主要工作体现在两方面：首先针对基于SIP的VoIP系统面临的威胁以及当前存在的安全机制进行研究,然后从身份认证、密钥管理以及端到端加密等方面提出了移动环境下的相应解决方案,并设计与实现了一个移动VoIP安全系统。本文的主要成果包括：1.研究VoIP的体系结构和安全机制,包括相关协议、系统组成、消息流程、安全威胁和安全需求等方面的内容。2.研究当前VoIP系统中的认证协议,分析原有机制应用到移动通信环境中存在的问题,并在现有成熟的认证协议基础上进行改进,设计了适用于移动VoIP系统的安全认证技术。3.针对移动终端计算能力不足的特点,提出了一套基于对称加密体系的密钥管理和分配方案,为移动终端进行端到端加密提供了共享密钥。4.为了避免UDP传输中加密语音包丢包、乱序而无法正确还原语音的问题,设计了同步帧,保证了语音流与密钥流的同步。5.设计并实现了基于SIP的移动VoIP安全系统,主要功能包括身份认证、密钥管理以及语音的端到端加解密,并对系统的功能性、实时性和安全性等进行了详细的测试与评估。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究现状及发展趋势分析
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 VOIP体系及安全机制研究
• 2.1 VoIP基本原理
• 2.2 VoIP相关协议
• 2.2.1 H.323协议
• 2.2.2 SIP系列协议
• 2.2.2.1 SIP协议
• 2.2.2.2 SDP协议
• 2.2.2.3 RTP协议
• 2.3 VoIP体系结构
• 2.3.1 系统组成
• 2.3.2 消息流程
• 2.4 VoIP安全威胁
• 2.4.1 注册劫持
• 2.4.2 服务器伪装
• 2.4.3 伪造攻击
• 2.4.4 消息篡改
• 2.4.5 监听
• 2.4.6 拒绝服务攻击
• 2.5 VoIP安全需求
• 2.5.1 加密机制
• 2.5.2 鉴别机制
• 2.5.3 访问控制机制
• 2.6 本章小结
• 第三章 移动VOIP安全系统的身份认证
• 3.1 单向散列函数
• 3.2 认证的基本概念
• 3.3 VoIP安全认证技术
• 3.3.1 HTTP鉴别机制
• 3.3.2 PGP
• 3.4 一种新的基于散列函数的VoIP身份认证协议
• 3.4.1 符号说明
• 3.4.2 注册过程
• 3.4.3 认证过程
• 3.4.4 密码修改过程
• 3.4.5 安全性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 移动VOIP安全系统的密钥管理
• 4.1 密钥管理的基本理论
• 4.1.1 层次化的密钥组织结构
• 4.1.2 层次化组织结构的优点
• 4.1.3 密钥的生成、保护、存储和销毁
• 4.1.4 密钥管理系统
• 4.2 移动VoIP端到端加密密钥管理机制
• 4.2.1 密钥的类型
• 4.2.2 密钥的存储结构
• 4.2.3 密钥的产生与协商
• 4.2.4 密钥的更新
• 4.3 本章小结
• 第五章 移动VOIP安全系统的语音加密机制
• 5.1 端到端加密工作流程
• 5.2 密钥流的生成
• 5.3 移动VoIP语音传输中存在的问题
• 5.4 同步帧的使用
• 5.4.1 同步帧的作用
• 5.4.2 同步帧的结构
• 5.4.3 时戳
• 5.5 本章小结
• 第六章 移动VOIP安全系统的实现
• 6.1 总体设计
• 6.1.1 系统框架
• 6.1.2 软硬件平台
• 6.2 加密终端及SD卡设计方案
• 6.2.1 交互流程
• 6.2.2 逻辑包划分
• 6.2.3 终端操作界面
• 6.3 密钥管理中心设计方案
• 6.3.1 体系结构
• 6.3.2 密钥管理协议
• 6.4 系统测试与评估
• 6.4.1 功能性测试
• 6.4.2 性能评测
• 6.4.3 安全性评估
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录