基于ECC技术的网络信息安全加密设备的设计与实现

论文摘要

Internet的发展与应用,信息系统的互联互通使全球范围内的信息交换与共享成为可能。越来越多的用户在Internet发布信息与获取信息,随时随地信息的可得性改变了人们的工作、学习与生活的方式和习惯。但是人们应清楚地认识到Internet在给人们带来方便的同时,随之也带来了信息安全问题。为了解决信息安全问题,世界各国的科学家经过多年的研究,已经取得了一些有效的解决方法,其中PKI（Public Key Infrastructure）是共认为最有效的方法,而基于RSA密钥技术的PKI解决方案是最常用的。本文通过ECC技术与RSA密钥技术对比,阐述了ECC技术的优势,提出了一套基于ECC技术的PKI解决方案。并将该解决方案应用到加密设备的研制中。论文详细介绍了两款基于ECC技术的加密产品ISPEC1256BX2S11加密卡和uKeyCI800-KE USBKey ECC加密设备的设计与实现。ISPEC1256BX2S11加密卡是一块支持七种椭圆曲线参数的ECC加密产品,其中包含了四种中国国家标准的曲线和三种美国标准的曲线,配置于PKI体系服务器端,硬件内部支持ECC加解密,签名和验签,产生真随机数,SM1国密优选分组码算法。uKeyCI800-KE是一种基于USB通讯接口的便携式网络安全产品,支持两种国密椭圆曲线参数,内置国密SM1算法,用于客户端的用户签名验证,数据对称加密。通过对硬件编程接口的规范定义,基于国家密码局的ECC标准,对国际流行的两个通用接口PKCS#11和OpenSSL进行了自定义开发,成功的将ISPEC1256BX2S11加密卡和uKeyCI800-KE两款ECC加密产品配置于以OpenCA为基础的CA平台上,颁发了带有国密ECC密钥的证书。为国标ECC曲线标准在国内PKI体系的推广开启了一条技术通道,具有国标ECC加密产品在信息安全应用领域的先进性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 网络信息安全概述
• 1.1.1 网络信息安全的内容和目标
• 1.1.2 网络信息安全的目标
• 1.1.3 网络协议和软件的安全缺陷
• 1.2 本文的主要研究内容
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 ECC技术的发展
• 2.1 ECC技术发展概论
• 2.1.1 应用现状
• 2.1.2 发展趋势
• 2.2 ECC技术的推广性
• 2.2.1 ECC的优势
• 2.2.3 RSA向ECC过渡问题
• 2.2.4 ECC的技术实现和标准
• 第三章 基于ECC技术的PKI解决方案
• 3.1 ECC技术与PKI
• 3.1.1 PKI概述
• 3.1.2 基于ECC算法的PKI运作
• 3.1.3 ECC密码算法
• 3.1.4 SSL协议
• 3.2 ECC数字证书
• 3.2.1 证书格式
• 3.2.2 ECC数字证书的语法描述
• 第四章 ECC加密设备的设计与实现
• 4.1 ECC加密卡
• 4.1.1 ECC加密卡的组成和功能
• 4.1.2 ECC加密卡对并发运算请求的处理
• 4.1.3 ECC加密卡支持的运算
• 4.2 ECC USBKey
• 4.2.1 ECC USBKey的组成和功能
• 4.2.2 ECC USBKey卡片操作系统
• 4.2.3 ECC USBKey支持的算法
• 4.3 ECC加密设备在PKI证书体系中的配置
• 第五章 ECC加密设备的系统接入
• 5.1 ECC设备编程接口（EDPI）
• 5.1.1 ED（ECC Device）的功能要求
• 5.1.2 EDPI接口规范编写目的
• 5.1.3 EDPI规范和调用流程
• 5.2 PKCS#11（密码令牌接口标准）
• 5.2.1 PKCS#11概述
• 5.2.2 Cryptoki API函数
• 5.2.3 国标ECC曲线的PKCS#11接口开发
• 5.3 加密设备在OpenCA的证书下载平台的接入
• 5.3.1 OpenCA
• 5.3.2 OpenSSL Engine
• 5.4 ECC加密设备应用于证书管理系统中的实例分析
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢