基于容错机制的安全组播密钥管理研究

论文摘要

随着Internet的迅速发展,组播技术的应用越来越广泛,例如视频会议、金融市场数据、远程教学等。但由于组播技术存在着很多安全性问题,因此安全组播成为目前研究的焦点。组播密钥管理是安全组播的三大核心问题之一,是解决组播安全性问题的关键。本文对n方GDH.2密钥协商协议进行深入探讨,发现其缺乏认证性、易受中间人攻击,且存在“单点失效”的瓶颈,不具备容错性。为此本文引入失效检测器和口令认证机制,提出了一种具有容错性的安全(Fault Tolerant and Secure)组播密钥管理方案,简称为FTS。FTS执行过程中,失效检测器对成员进行动态检测,以保证协议独立于成员位置和成员状态。另外,本方案采用服务器和每个成员共享一个独特口令的方式,对成员发送的消息进行加密、解密；同时,服务器进行TF运算对消息内容进行更新,可有效抵抗中间人攻击。最后,通过理论分析及实例化代价分析,从安全性、通讯代价、计算代价、存储代价四个方面综合评价FTS组播密钥管理方案,并与同样具有容错性的FTKM组播密钥管理方案进行对比,得到如下结论：FTS方案在略微牺牲计算代价的情况下,大幅度降低了存储代价,并且具有良好的容错性,保证了方案的安全性,提高了综合性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 IP组播概述
• 1.2 IP组播的安全问题
• 1.3 IP组播密钥管理研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本文的篇章结构
• 第2章 组播密钥管理概述及研究基础
• 2.1 组播密钥管理分类
• 2.1.1 集中式
• 2.1.2 分布式
• 2.1.3 分层分组式
• 2.2 组播密钥管理面临的安全问题
• 2.3 组播密钥管理协议的性能分析与评价
• 2.3.1 安全性要求
• 2.3.2 效率要求
• 2.3.3 评价标准
• 2.4 基本的密钥协商协议
• 2.4.1 Diffie-Hellman密钥协商协议
• 2.4.2 Joux密钥协商协议
• 2.4.3 GDH.2密钥协商协议
• 2.5 失效检测算法概述
• 2.6 本章小结
• 第3章 具有容错性的安全组播密钥管理方案
• 3.1 FTS密钥管理方案基本思想
• 3.2 失效检测器运行机制及逻辑环结构
• 3.3 组密钥生成及分发
• 3.3.1 组密钥生成及分发过程
• 3.3.2 组密钥生成及分发实例
• 3.4 成员加入
• 3.4.1 成员加入过程
• 3.4.2 成员加入实例
• 3.5 成员离开
• 3.5.1 成员离开过程
• 3.5.2 成员离开实例
• 3.6 本章小结
• 第4章 FTS密钥管理方案的性能代价分析
• 4.1 FTS安全性分析
• 4.2 FTS的代价分析及与FTKM的比较
• 4.2.1 FTKM协议的代价分析
• 4.2.2 FTS与FTKM的存储代价比较
• 4.2.3 FTS与FTKM的通讯代价比较
• 4.2.4 FTS与FTKM的计算代价比较
• 4.3 FTS的实例化分析与比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文项目情况