身份公钥加密体制的应用研究与实现

论文摘要

随着计算机技术的发展和网络的快速普及,企业、政府、学校等各种组织机构的网络办公系统正快速发展,电子商务、电子邮件等信息服务、网络交流等技术手段也得到广泛应用。网络化办公在带来大大提高效率、方便的同时,也带来了如何确保网上通信安全的问题,密码学就是这样一门研究信息安全的学科。目前常见的安全解决方案主要是PKI—即基于证书的公钥加密体制,但PKI体制在使用过程中涉及对证书的一系列的操作和管理,如证书的签名、发布、撤销和验证等,系统部署的复杂性和使用的不方便成为PKI大范围推广应用的最大阻碍。基于身份公钥加密（Identity-based Encryption,简称IBE）体制是一种新的公钥加密体制,它具有直接采用身份信息作为公钥、不需要涉及证书及其相关操作的优点,采用IBE体制来解决网络间的安全通信问题是一条值得研究的新途径。本文介绍了密码学的基础理论知识,研究和分析了基于身份加密体制的基本模型、实现方案以及在实际应用中遇到的安全问题（包括身份认证、PKG服务器私钥管理、密钥托管等问题）,并提出了自己的一些解决方案;提出了基于身份加密的安全应用框架设计,给出了框架各个部分的详细设计,并对该框架作了相应的分析;在BF方案IBE代码库的基础上,开发实现了基于身份加密的安全电子邮件的应用框架,最后给出该应用的运行测试及相应分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的意义
• 1.3 本文的研究内容、组织结构
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 论文组织
• 第二章 基本理论及相关研究
• 2.1 对称/非对称密码算法
• 2.1.1 对称密码算法
• 2.1.2 非对称密码算法
• 2.2 公钥基础设施PKI
• 2.3 SSL协议
• 2.4 基于角色的访问控制
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于身份公钥加密体制及其安全性分析
• 3.1 基于身份加密体制
• 3.1.1 基于身份加密体制提出的背景—与PKI比较
• 3.1.2 IBE基本模型
• 3.1.3 IBE的研究现状
• 3.2 IBE的实现方案
• 3.2.1 基于二次剩余的方案
• 3.2.2 基于椭圆曲线的BF方案
• 3.2.3 IBE代码库研究开发
• 3.3 IBE体制的安全性问题分析
• 3.3.1 身份认证
• 3.3.2 PKG服务器私钥管理
• 3.3.3 IBE体制中的密钥托管问题
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于身份加密的安全应用框架设计
• 4.1 安全应用框架概述
• 4.2 框架模块设计和分析
• 4.2.1 PKG服务器
• 4.2.2 公共参数服务器PPS
• 4.2.3 IBE客户端
• 4.2.4 基于身份加密信息格式
• 4.3 应用框架安全性分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于身份加密的安全应用框架实现
• 5.1 基于身份加密的安全电子邮件应用框架设计
• 5.1.1 邮件系统的安全现状
• 5.1.2 基于身份加密的安全电子邮件应用框架概述
• 5.2 基于身份加密的安全电子邮件应用框架实现
• 5.2.1 PKG服务器的实现
• 5.2.2 加载IBE的Outlook客户端实现
• 5.2.3 框架的运行测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文及参与科研情况
• 1、发表论文
• 2、参加科研项目