SSL协议密码算法的高效实现

论文摘要

网络安全是网络应用的重要保证,在众多的安全算法和协议中,SSL协议是目前较为成熟和部署非常广泛的安全协议。本文首先介绍了SSL协议和TLS协议的研究历史和现状,指出目前SSL协议实现系统在国内的迫切需求。接着详细介绍了SSL协议的层次结构和各层协议,并对SSL协议的性能进行了详细的分析,对其效率瓶颈——密码运算部分提出了解决方案——JNI技术。针对国内对Java版SSL协议实现的迫切需求,我们设计了KDJSSL系统。该系统有如下特点:1.针对目前的实际应用,系统实现了SSL3.0。2.强调系统运行的效率和可靠性,在详细分析SSL协议的运行性能基础上,采用较为有效的技术——JNI技术来提高系统性能。3.系统针对国外密码算法出口的限制和客户的要求,实现了密码算法的加入和定制功能,使系统在密码套件选择上具有灵活性。本文主要介绍KDJSSL系统中的密码算法部分。在Java安全体系结构和JNI技术的基础上,详细介绍了系统中各种密码算法的实现细节,分析了系统的性能效率。通过测试和实验数据验证,KDJSSL系统能够支持密码算法的加入和定制,采用JNI技术能显著地提高系统性能。最后,我们对KDJSSL系统提出了改进的设想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 SSL协议发展现状
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本文结构安排
• 第二章 SSL协议基础
• 2.1 SSL协议概述
• 2.2 SSL协议的层次结构
• 2.2.1 SSL记录层协议
• 2.2.2 SSL握手协议
• 2.2.3 SSL密码规格更换协议
• 2.2.4 SSL报警协议
• 2.2.5 SSL应用数据协议
• 2.3 SSL协议的重要概念
• 2.3.1 SSL的算法
• 2.3.2 SSL的密钥生成过程
• 2.3.3 SSL的身份验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 SSL协议性能分析
• 3.1 握手协议中的加密开销
• 3.1.1 服务器握手
• 3.1.2 客户端握手
• 3.2 握手算法与密钥选择
• 3.3 批量数据传输的性能
• 3.3.1 算法的选择
• 3.3.2 最优记录大小
• 3.4 Java语言的性能
• 3.5 分析结果和解决方案
• 3.5.1 分析结果
• 3.5.2 解决方案
• 3.6 本章小结
• 第四章 JNI技术
• 4.1 JNI概述
• 4.2 用Java编程语言来调用C函数
• 4.3 JNI中的参数传递与返回值
• 4.3.1 数字参数与返回值
• 4.3.2 字符串参数和返回值
• 4.4 本章小结
• 第五章 SSL的密码算法设计和实现
• 5.1 KDJSSL系统概述
• 5.1.1 设计目标与指导思想
• 5.1.2 系统结构
• 5.2 密码算法类库设计基础
• 5.2.1 JAVA安全体系结构
• 5.2.2 安全提供者体系结构
• 5.2.3 引擎类体系结构
• 5.3 密码算法模块的设计
• 5.3.1 设计目标与设计方案
• 5.3.2 密码算法模块结构
• 5.3.3 密码算法加载流程
• 5.3.4 密码算法与实现类匹配机制
• 5.4 密码算法模块的实现
• 5.4.1 安全提供者的实现
• 5.4.2 块加密算法的实现
• 5.4.3 消息摘要的实现
• 5.4.4 数字签名的实现
• 5.4.5 密钥交换算法的实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 功能验证和性能分析
• 6.1 密码算法模块功能验证
• 6.1.1 编写新密码算法
• 6.1.2 添加新密码算法
• 6.2 密码算法模块性能分析
• 6.2.1 实验方案
• 6.2.2 实验结果及性能分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 下步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果