基于安全组播的认证服务的设计与实现

论文摘要

伴随着网络技术的快速发展,互联网对点对多点的网络通信技术的需求也越来越迫切,如:网络电话、视频点播、网络会议等。组播技术正是解决这种网络需求的一种高效网络传输方案。组播传输在发送方和每一接收方之间建立起点对多点的网络连接,它提高了网络数据传送效率,减少了骨干网络出现拥塞的可能性。因此,组播技术被广泛地应用在因特网。如今,组播技术对互联网的发展起着至关重要的作用。虽然组播技术具有许多优势;但是由于当前的组播技术没有定义安全机制,包括:数据加密机制、密钥更新机制和组播组成员管理机制等;因此,组播技术在对互联网构成安全威胁的同时也限制了自身的应用和发展。本论文在基于安全组播的架构下设计并实现一种新型认证服务模型,它包括三种组播安全机制:组播密钥更新机制、组播组成员接入控制机制和组播组成员退出控制机制。在模型设计阶段中,分层动态密钥管理模型将组播组密钥按子组划分,每个组播子组拥有唯一的共享密钥,该密钥用于加解密组播数据,组管理服务器负责组播所有子组密钥的更新和分配工作。在成员接入控制机制中,主机首先提出两步握手机制,然后向组管理服务器提出的成员接入请求;组管理服务器接收到成员接入请求后验证主机身份并完成成员接入控制。在成员退出控制机制中,退出成员向边缘路由器发送退出报告;边缘路由器接收到成员退出请求后完成成员退出控制机制。本文设计安全组播管理协议SMMP来定义基于安全组播的认证服务机制的通信功能。新型认证服务系统的开发使用了LINUX模块编程技术。新型认证服务系统的具体实现主要通过成员主机端的接入退出模块、边缘路由器端的成员管理模块和组管理服务器端的认证模块和密钥管理模块。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 安全组播
• 1.3.2 组播保护机制
• 1.4 主要工作
• 1.5 论文结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 组播与虚电路
• 2.1 组播
• 2.1.1 组播管理协议
• 2.1.2 组播的优点
• 2.1.3 组播安全的隐患
• 2.2 端到端虚电路机制
• 2.2.1 虚电路传输机制
• 2.2.2 虚电路安全特性
• 2.3 本章小结
• 第三章 认证服务模型的研究
• 3.1 认证服务模型的分析
• 3.1.1 组播密钥管理机制
• 3.1.2 成员接入控制模型
• 3.1.3 成员退出控制机制
• 3.2 新型组播认证服务模型
• 3.2.1 分层动态密钥管理模型
• 3.2.2 新型接入控制模型
• 3.2.3 新型退出控制模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 新型认证服务机制的设计
• 4.1 新型网络安全计算模型
• 4.1.1 接入系统
• 4.1.2 传输系统
• 4.2 组播控制通信协议族
• 4.2.1 安全组播管理协议
• 4.2.2 组播数据传输协议
• 4.3 新型组播认证服务模型
• 4.3.1 分层动态密钥管理模型
• 4.3.2 组播成员控制模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 新型认证服务系统的实现
• 5.1 协议栈与模块划分
• 5.1.1 初始化功能
• 5.1.2 安全组播管理功能
• 5.1.3 组播数据传输功能
• 5.1.4 模块工作关系
• 5.1.5 初始化模块
• 5.2 成员主机端
• 5.2.1 套接字模块
• 5.2.2 接入退出模块
• 5.2.3 传输模块
• 5.3 边缘路由器端
• 5.3.1 成员管理模块
• 5.3.2 转发模块
• 5.4 组管理服务器端
• 5.4.1 认证模块
• 5.4.2 密钥管理模块
• 5.5 本章小结
• 第六章 测试
• 6.1 测试环境
• 6.1.1 软硬件配置
• 6.1.2 测试网络
• 6.2 测试设计
• 6.2.1 测试周期
• 6.2.2 测试用例
• 6.3 单元测试
• 6.3.1 随机数测试
• 6.3.2 HMAC 测试
• 6.3.3 SR4 测试
• 6.4 集成测试
• 6.4.1 测试成员主机端功能
• 6.4.2 测试边缘路由器端功能
• 6.4.3 测试组管理服务器端功能
• 6.5 系统功能测试
• 6.5.1 成员接入测试
• 6.5.2 成员退出测试
• 6.5.3 子组接入测试
• 6.5.4 子组退出测试
• 6.6 系统安全性测试
• 6.6.1 前向安全测试
• 6.6.2 后向安全测试
• 6.6.3 数据安全测试
• 6.7 兼容性测试
• 6.8 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果