因特网上安全分布式计算的研究

论文摘要

以往只能由超级计算机完成的计算任务如今越来越多的通过Internet进行了。安全的分布式计算越来越多的成为Internet上应用的需求。本文首先总结了安全分布式计算协议的几个安全需求,介绍了现有的几个分布式计算协议。并提出一个更有利于攻击的安全框架,在此安全性框架内,对这些协议进行了详细的安全性分析和性能分析。对于特征集合协议,本文还指出其中了一个漏洞(隐瞒攻击)。从一个实际问题出发,我们重新设计了一个新的分布式计算协议(假任务协议),从广义上解决了文献[5]提出了的一个关于如何安全的完成单向预言函数求逆的开放问题,同时也满足了实际分布式计算的安全需求。新的假任务协议避免了之前其他安全方案的一些不足。理论分析表明,在假任务协议中,只需要付出很小的冗余计算代价,攻击者就无法获得比诚实的参与者更高的期望收益,因此这个假任务协议被证明满足我们所定义的经济安全的条件。最后,本文总结了现有的分布式计算协议和新的假任务协议之间的优缺点,指出他们分别适用于不同的应用场合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 序言
• 1.1. 问题提出
• 1.2. 解决方案
• 1.3. 分布式计算的模型
• 1.4. 攻击者模型
• 1.4.1. 计算能力
• 1.4.2. 对计算参与的程度
• 1.4.3. 动态性
• 1.5. 安全分布式计算协议的需求
• 1.5.1. 正确性
• 1.5.2. 可验证性
• 1.5.3. 不可抵赖性
• 1.6. 安全分布式计算的意义
• 1.7. 安全分布式计算的研究现状
• 1.8. 本文的组织结构
• 2. 背景理论知识
• 2.1. 分布式计算
• 2.2. 哈密尔顿路问题
• 2.3. 对称密钥加密体系
• 2.4. 单向预言函数
• 2.5. 哈希函数
• 2.6. 承诺
• 3. 针对单向函数求逆的分布式计算协议
• 3.1. 一个简单的协议
• 3.2. 特征集合协议
• 3.2.1. 特征集合
• 3.2.2. 特征集合协议的数学定义
• 3.2.3. 安全性分析
• 3.2.4. 性能分析
• 3.3. 标志数协议
• 3.3.1. 标志数
• 3.3.2. 基本的标志数协议
• 3.3.3. 假标志数协议
• 3.3.4. 安全性分析
• 3.3.5. 性能分析
• 4. 针对一般函数的分布式计算协议
• 4.1. 哈希树
• 4.2. 哈希树协议
• 4.3. 安全性分析
• 4.3.1. 正确性
• 4.3.2. 可验证性
• 4.3.3. 不可抵赖性
• 4.4. 性能分析
• 4.5. 大数据量情况下的哈希树协议
• 5. 针对单向预言函数的分布式计算协议
• 5.1. 假任务
• 5.2. 假任务协议
• 5.3. 安全性分析
• 5.3.1. 正确性
• 5.3.2. 可验证性
• 5.3.3. 不可抵赖性
• 5.4. 性能分析
• 6. 结束语
• 6.1. 适用的范围
• 6.2. 安全特性
• 6.3. 时间空间的代价
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录