基于N维圆性质的安全群组通信及在网格中的应用

论文摘要

目前人类社会的分工愈来愈细,人际交往、经济发展、教育与培训、科学研究和工业生产的协作性愈来愈频繁,群体性、交互性、分布性和协同性成为人们生活方式和劳动方式的本质特征,很多工作需要群体的积极努力才能完成。最初的群组通信研究始于局域网环境,随着网络技术的发展,出现了一些面向广域网环境的、特别是面向网格环境的群组通信系统。在网格的环境中,参与者通过网络相互通信,以实现协同工作。此外,除了许多安全问题,如用户认证和访问授权,很多网格应用也需要通信信息的保密性,完整性和源认证。因此,研究网格环境下安全的群组通信对于实现网格协同工作这一目标并保护协同工作中信息和数据的安全性具有重要的意义。本文给出一种新的群组密钥管理方案,结合层次访问控制方案,并且考虑了网格的几个基本特性:分布性、动态性、异构性,给出了在网格环境下的应用实现。群组密钥管理方案是基于N维圆性质提出的,它的基本数学原理是,“已知满足一定条件的N+1个N维空间上的点,可以唯一确定一个N维空间超球面,而且这N+1个点到球面中心的距离都为半径”。该方法能有效地减少用户的存储信息、用户计算量、密钥更新时消息数,以及达到密钥间的相互独立。该方案分为用户注册、群组密钥分配、成员计算群组密钥三个阶段。在用户注册阶段,用户与群组管理器之间达成一个秘密信息的共享。在群组密钥分配阶段,群组管理器首先将用户共享的秘密信息映射成N维空间中的一个点;然后依据这些空间点构造一个N维圆;最后,公布圆的圆心。在成员计算群组密钥阶段,成员计算自己拥有的秘密信息对应的空间点,结合公布的圆心信息,计算点到圆心的距离,即得群组密钥。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 群组通信研究现状
• 1.2.2 网格安全研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 理论背景及相关研究
• 2.1 安全群组通信
• 2.1.1 安全群组通信的需求
• 2.1.2 现有方案
• 2.2 网格安全
• 2.2.1 网格安全性需求
• 2.2.2 网格安全技术
• 2.3 网格环境下安全的群组通信需求
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于N 维圆性质的群组密钥管理
• 3.1 数学知识
• 3.2 基于N 维圆性质的群组密钥管理
• 3.2.1 初始化
• 3.2.2 成员加入
• 3.2.3 成员退出
• 3.2.4 同时加入和退出
• 3.2.5 周期性更新
• 3.3 理论分析
• 3.3.1 安全性分析
• 3.3.2 性能分析
• 3.3.3 与现有的群组密钥管理方案比较
• 3.4 实验分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 网格安全群组通信方案分析与设计
• 4.1 层次访问控制
• 4.2 网格安全群组通信方案系统架构
• 4.3 用户管理模块
• 4.3.1 用户注册
• 4.3.2 用户加入群组
• 4.3.3 用户退出群组
• 4.4 资源管理模块
• 4.4.1 资源的层次访问控制
• 4.4.2 资源调用
• 4.5 群组密钥管理模块
• 4.5.1 群组密钥更新
• 4.5.2 层次密钥更新
• 4.6 数据库设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 网格安全群组通信方案具体实现
• 5.1 开发平台
• 5.2 服务器端实现
• 5.2.1 网格服务
• 5.2.2 群组密钥管理
• 5.3 客户端实现
• 5.3.1 注册
• 5.3.2 密钥计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统功能测试及性能分析
• 6.1 测试环境
• 6.1.1 硬件环境
• 6.1.2 软件环境
• 6.2 系统部署
• 6.2.1 群组管理中心
• 6.2.2 服务提供中心
• 6.2.3 客户端配置
• 6.3 功能测试
• 6.3.1 用户注册
• 6.3.2 用户加入群组
• 6.3.3 服务调用
• 6.3.4 用户退出群组
• 6.4 性能分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢