一个对等实体的动态群密钥协商协议

论文摘要

随着网络技术的飞速发展，在开放网络环境中出现了越来越多的基于群通信的分布式协作应用，为了保证这些应用系统的安全，需要建立安全群通信系统以提供通信中的数据保密性、数据完整性等安全服务。群密钥协商是建立安全群通信的核心和关键。它允许多个参与方通过敌方可控制的、不安全的网络相互交换信息、认证对方身份以及协商共用的会话密钥，协商的密钥可以用于今后各参与方间的秘密通讯，为随后的各种安全服务奠定基础。成员对等对于动态群密钥协商协议至关重要，它可以保证协商结果的公平性，避免由于特殊成员的存在而导致的安全瓶颈，无需可信第三方的存在，增强协议的鲁棒性，而高效则可以让协议适用于大规模的分布式协作应用中，但目前很多协议并没有很好的同时满足这些要求。本文设计了一个基于身份的签名方案和一个签密方案，并籍此提出一个对等实体的动态群密钥协商协议。在该协议中，参与协商的所有成员均处于平等地位。此外，经过分析比较，该协议满足动态群密钥协商协议所需的安全属性，可以有效抵抗已知密钥攻击和重放攻击，其效率与高效的Kim协议相当。最后，本文研究了Spread通信系统和Miracl大数运算库，并在此基础上，设计实现了所提出的群密钥协商协议，进而在局域网中对协议做了模拟实验，考虑实际环境中各种干扰因素的影响，实验结果与理论上对协议的效率分析基本吻合，证明了本文所提出的协议是高效的，适用于开放的网络环境中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景、目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及不足
• 1.3 本文所作的主要工作
• 1.4 论文结构
• 第二章 动态群密钥协商协议概述
• 2.1 网络安全简介
• 2.1.1 安全攻击
• 2.1.2 安全机制
• 2.1.3 安全服务
• 2.2 动态群密钥协商协议简介
• 2.3 动态群密钥协商协议的分类
• 2.4 动态群密钥协商的安全威胁
• 2.5 动态群密钥协商协议的安全属性
• 2.6 本章小结
• 第三章 相关数学理论及常用密码技术
• 3.1 相关的数学理论
• 3.1.1 椭圆曲线的相关概念
• 3.1.2 双线性映射
• 3.1.3 协议基于的几个困难问题
• 3.2 协议涉及的密码学技术
• 3.2.1 基于身份的密码体制
• 3.2.2 单向散列函数
• 3.2.3 椭圆曲线密钥交换
• 3.2.4 签密技术
• 3.3 本章小结
• 第四章 对等实体的动态群密钥协商协议
• 4.1 Kim协议和 Ratna协议
• 4.1.1 Kim协议
• 4.1.2 Ratna协议
• 4.2 符号说明及相关约定
• 4.3 数字签名方案
• 4.4 群密钥协商
• 4.4.1 协商
• 4.4.2 密钥计算
• 4.5 成员加入群
• 4.5.1 协商
• 4.5.2 密钥计算
• 4.6 成员离开群
• 4.6.1 协商
• 4.6.2 密钥计算
• 4.7 协议安全性和效率分析
• 4.7.1 协议安全性分析
• 4.7.2 效率分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 对等实体动态群密钥协商协议的设计与实现
• 5.1 协议开发平台简介
• 5.1.1 Spread通信系统
• 5.1.2 Miracl大数运算库
• 5.2 主要数据结构定义和模块实现
• 5.2.1 主要常量和数据结构定义
• 5.2.2 主要模块设计与实现
• 5.3 协议实现的整体框架和具体模块流程
• 5.3.1 协议实现的整体框架
• 5.3.2 具体模块的流程
• 5.4 模拟实验及分析
• 5.4.1 Spread系统和 Miracl库实验结果
• 5.4.2 静态密钥协商实验结果
• 5.4.3 成员加入密钥协商实验结果
• 5.4.4 成员离开密钥协商实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 下步工作展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文