无线组播密钥管理方案研究

论文摘要

随着无线蜂窝网络的发展与普及，在人们已经不再满足于单一的话音服务。在3G网络即将展开的今天，人们更加希望在无线蜂窝网络中使用如网络电视、在线游戏等高带宽需求的服务。这些服务有一个共同的特点，那就是用户量巨大，分布广泛，在很多情况下，用户群接收的消息内容相同。如果采用单播发送，服务器负担沉重，投资巨大，而且不能保证服务质量。组播是一种群体间进行通信的方式，介于单播和广播之间。无线蜂窝网中提供组播服务在技术方面已经没有什么问题，但是如何保证群组的信息安全却一直是无线组播技术发展中的一个亟待解决的问题。组播密钥管理的主要问题是在组成员变化时如何安全有效地对密钥进行分配。相关的有线网络组播密钥管理方案已经研究多年，较为成熟。但是由于无线网络的一些独有特点，原有的有线网络密钥管理方案不能简单地移植到无线网组播中来。本文通过对目前存在的组播密钥管理方案进行详细的研究分析，提出了一种改进方案，它融合了stateful和stateless两种类型的密钥管理方案的特点，配合自愈密钥发布方案，可以使组成员获得在由于无线信道的干扰而错过组密钥更新信息的情况下恢复出一定数量的组密钥的能力，提高了无线组播密钥管理方案的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 组播技术简介
• 1.2 基于蜂窝网络的无线组播技术
• 1.2.1 无线网络多媒体广播/组播的意义
• 1.2.2 MBMS技术简介
• 1.3 无线网络组播密钥管理的必要性
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 组播密钥管理概述
• 2.1 组播安全需求
• 2.2 组播密钥管理的定义及其面临的问题
• 2.3 组播密钥管理方案现状
• 2.3.1 按组播群组的组织结构分类
• 2.3.2 按方案的可扩展性分类
• 2.3.3 按照组密钥更新信息是否独立分类
• 第3章 有线网络组播密钥管理方案分析
• 3.1 GKMP密钥管理方案
• 3.1.1 体系结构
• 3.1.2 组成员关系管理
• 3.1.3 GKMP方案的优点及缺点
• 3.2 Iolus分布式组密钥管理方案
• 3.2.1 体系结构
• 3.2.2 组成员关系管理
• 3.2.3 Iolus方案的优点及缺点
• 3.3 树型密钥管理方案
• 3.3.1 LKH方案
• 3.3.2 带除名机制的差分子集覆盖算法（SDR）
• 3.3.3 动态 SDR方案
• 第4章 无线网络组播密钥管理方案
• 4.1 无线网络环境的新特点
• 4.2 无线组播密钥管理方案中所需要的新技术
• 4.2.1 密钥管理方案中的小区切换方案
• 4.2.2 密钥的可靠传输
• 4.2.3 组密钥自愈发布
• 4.2.4 批处理密钥更新
• 4.3 拓扑匹配密钥管理方案（TMKM）
• 4.3.1 TMKM方案结构
• 4.3.2 TMKM中的切换方案
• 4.3.3 TMKM方案的优点与缺点
• 第5章 一种新的基于TMKM的混合密钥管理方案（HybridTMKM）
• 5.1 对stateful与stateless型方案的分析
• 5.2 HybridTMKM 基本思想
• 5.3 HybridTMKM 密钥管理方案
• 5.3.1 HybridTMKM基本构架
• 5.3.2 组成员加入组播组
• 5.3.3 组成员退出组播组
• 5.3.4 组成员在小区间切换
• 5.3.5 自愈组密钥发布方案
• 5.4 HybridTMKM性能分析
• 5.4.1 通信开销分析
• 5.4.2 存储开销分析
• 5.4.3 系统可靠性分析
• 5.5 总结
• 结论
• 本文的成果
• 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果