椭圆曲线密码体制在组播网中的运用

论文摘要

随着因特网的发展和对流媒体及视频等增值业务的需求,IP组播技术应运而生。IP组播是面向组接收者的有效数据通信方式,利用一种协议将IP数据包从一个源传送到多个目的地,将信息的拷贝发送到一组地址,到达所有想要接收它的接收者处。现有的基于组播网络的协议对安全没有提供一个完善的机制,这限制了组播在各种网络业务中更广泛的应用。在组播安全问题中,组播密钥管理是关注热点,组播密钥管理通过为组播成员生成、发送和更新组密钥来满足加密认证等安全需求,协同的密钥生成需要较大的计算量,为避免密钥生成给节点带来的负载过大而影响网络性能,需要一个高效而计算量较低的密钥生成改进方案。 首先本文以组密钥生成协议为重点介绍了组播网络安全的研究现状。对比了以Diffie-Hellman算法为基础的几种组密钥协议在复杂度、安全性等方面的优缺点,并以GDH.2协议作为研究的重点。然后详细介绍了椭圆曲线密码体制,以及该种密码体制和传统的密码体制在安全性和生成速度方面的优势,最后结合组播网络本身的固有特点,给出了椭圆曲线密码体制在组播网络密钥生成中的应用。 其次给出了椭圆曲线密码体制和改进后的组密钥协议GDH.2的实现方案。阐述了椭圆曲线密码体制整体的实现步骤及实现中存在的问题,并对改进后的组密钥协议的性能作了分析,说明利用椭圆曲线密码体制改进组密钥协议后,在生成速度和安全性上的优越性,从而进一步证明改进方案的可行性。 最后,在试验用组播网络环境对基于DH算法和ECDH算法的EGH.2协议分别做了对比测试,给出了密钥长度和生成时间的测试结果,验证改进协议对于组播网络密钥生成性能要求的可行性。文章最后,给出现有方案中存在的问题并就下一步的工作进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词一览表
• 1. 引言
• 2. 组播网络及其安全问题
• 2.1 组播网络介绍
• 2.1.1 组播网络
• 2.1.2 组播网络的体系结构
• 2.1.3 组播地址机制
• 2.1.4 组播成员管理
• 2.1.5 组播网络的主要特点
• 2.1.6 组播网络的主要应用
• 2.2 组播网络主要安全问题
• 2.2.1 密码学相关知识
• 2.2.2 网络安全背景知识
• 2.2.3 组播网络安全的主要问题
• 3. 椭圆曲线密码体制及其实现
• 3.1 椭圆曲线密码体制
• 3.1.1 椭圆曲线的定义
• 3.1.2 椭圆曲线上的加法运算
• 3.1.3 基于有限域的椭圆曲线
• 3.1.4 椭圆曲线离散对数问题及其理论攻击方法
• 3.2 椭圆曲线参数选取
• 3.2.1 椭圆曲线域参数
• 3.2.2 常用的曲线
• 3.2.3 素数的选取
• 3.2.4 GF（p）上椭圆曲线及其基点的选取
• 3.3 有限域上椭圆曲线及其基点的选取
• 3.3.1 有限域中元素的表示
• 3.3.2 GF（p）基本运算
• 3.4 椭圆曲线算法的快速实现
• 3.4.1 坐标系转换
• 3.4.2 点加和倍点
• 3.4.3 标量乘
• 3.5 典型椭圆曲线密码体制
• 4. ECC在组播网络中的应用及其实现
• 4.1 使用 ECDH改进后的 GDH．2协议
• 4.2 仿真平台环境
• 4.2.1 仿真网络拓扑
• 4.2.2 软硬件环境
• 4.3 仿真软件实现
• 4.3.1 协议帧的定义
• 4.3.2 软件实现架构
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.4.1 仿真结果
• 4.4.2 结果分析及结论
• 5. 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的主要学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表