安全组播的密钥管理

安全组播的密钥管理

论文摘要

IP组播通信技术是一种基于UDP/IP协议的、点到多点的高效网络通信技术。相对于广播,在一对多传输的场合中,IP组播能够有效地节约网络带宽、降低网络负载。随着计算机网络技术的空前发展,出现了很多基于组播技术的新业务并得到广泛的应用,比如在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面,IP组播技术都扮演着重要的角色。从上世纪90年代初期崭露头角开始,IP组播技术逐渐成为网络学术界的研究热点之一。由于组播技术自身的特点,应用组播技术的网络面临着一些特殊的安全问题,比如:访问控制、密钥管理、密钥更新等等。除了要满足这些基本的安全需求,还要兼顾可扩展性、健壮性和可靠性等多方面的因素。组播技术要得到顺利地推广,就需要深入研究并解决这些问题。本文对安全组播密钥管理进行了深入的理论研究,通过吸纳这个领域其他学者的优秀经验和理论,再结合自己的分析和创新,对特定网络应用环境中的组播密钥管理提出了一些新的思路。本文提出的第一个方案是采用批处理技术,基于猫映射算法的CBH方案。针对猫映射参数运算中密钥相关性造成的高负载和低扩展性问题,该方案使用独特的方法,第一次将猫映射算法引入分层分组式的密钥管理体系中,尝试解决基于猫映射算法的组播通信加密技术难以进行分布管理的问题,有效地降低了各管理实体的计算开销和存储开销。另一个方案是在分布式组播密钥协商技术中应用批处理技术的适用于本地变化频繁的中小规模组播网络的BDFM方案。针对分布式密钥协商技术难以管理和不适应快速变化的问题,该方案通过引入角色,将分布式协商技术与集中式管理的特点在某种程度上结合了起来,尝试缓和其管理问题;另外,角色的存在使得BDFM方案可以通过使用批处理的技术,改善组播系统的性能,使其具备了一定的适应组成员关系快速变化环境的能力。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.1.1 IP组播技术的产生
  • 1.1.2 IP组播的概念
  • 1.1.3 IP组播的安全问题
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 组播密钥管理的拓扑结构及典型方案
  • 1.2.2 逻辑密钥树在各拓扑结构中的应用
  • 1.2.3 安全组播的其他研究热点
  • 1.3 本文所做的工作
  • 第二章 IP组播基本知识
  • 2.1 IP组播技术的基本原理
  • 2.1.1 组播协议体系结构
  • 2.1.2 IP组播地址机制
  • 2.1.3 组播成员管理协议
  • 2.1.4 组播报文转发
  • 2.1.5 组播路由协议
  • 2.2 IP组播技术的特点
  • 2.3 IP组播的业务管理
  • 2.3.1 组播信源管理
  • 2.3.2 组播用户管理
  • 2.4 小结
  • 第三章 分层分组式组播密钥管理方案
  • 3.1 典型的分层分组式组播密钥管理方案
  • 3.2 一种无需REKEY的组播密钥管理方案
  • 3.3 一种新的分层分组式组播密钥管理方案
  • 3.3.1 Arnold猫映射
  • 3.3.2 CBH组播密钥管理方案
  • 3.3.3 CBH方案的安全和性能分析
  • 3.3.4 CBH方案可以考虑的其他改进
  • 3.4 小结
  • 第四章 在分布式密钥协商体系中应用批处理
  • 4.1 经典的安全组播分布式架构:DISEC
  • 4.1.1 DISEC方案的逻辑密钥树结构
  • 4.1.2 DISEC方案对成员关系变化的处理
  • 4.1.3 DISEC方案的不足
  • 4.2 引入批处理技术的分布式密钥协商:BDFM
  • 4.2.1 BDFM方案中的角色划分
  • 4.2.2 BDFM方案中各角色需考虑的问题
  • 4.2.3 BDFM方案网络拓扑信息结构
  • 4.2.4 BDFM方案的角色重构机制
  • 4.3 BDFM方案与其他方案的比较
  • 4.3.1 BDFM方案与DISEC方案的比较
  • 4.3.2 BDFM方案与集中式密钥管理方案的比较
  • 4.4 小结
  • 第五章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间取得的研究成果
  • 相关论文文献

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