交叉认证中前向安全数字签名和路径构造算法的研究

论文摘要

公钥基础设施利用公钥加密技术和数字签名技术给Internet应用的急剧发展提供了机密性、真实性、完整性和不可否认性等四大技术支持,加强系统之间、部门之间、国家之间不同的PKI信任域的互操作,已经成为目前PKI建设亟待解决的重要问题。交叉认证技术扩展了不同的PKI信任域的范围,是实现PKI规模化发展的关键技术。 交叉认证中交叉证书的签发,证书信息的撤消的安全性由不同的PKI信任域的根CA的数字签名来保证的,如果根CA密钥泄露,整个PKI体系的信任关系将全部失效。本文分析了交叉认证技术实现的策略,以数学中的难解问题为理论基础,研究了具有特殊性质的前向安全数字签名算法,提出应用前向安全数字签名算法的交叉认证思想,新方案保持了数字签名的一般特点,并具有前向安全性。前向安全数字签名方案具有密钥更新和前向安全性的特点,确保了签名密钥泄露的情况下将造成的损失减少到最小。 建立在公钥基础设施上的用户只有通过证书路径才能获得公钥证书,并对证书进行验证,然后利用有效的公钥进行信息处理。本文在分析基于图论的证书路径构造算法局限性的基础上,初步设计了交叉认证中CA间相互协作的动态路径构造算法,该算法不但能解决交叉认证中多路径的问题,而且通过CA间传递路径构造请求信息具有动态性,本文在Windows2000,Jbulilder9.0环境下,利用Java的安全机制验证了该算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 网络环境下的安全威胁
• 1.1.2 信息安全问题的原因分析
• 1.1.3 信息安全的主要内容和基本要求
• 1.1.4 常见的信息安全技术
• 1.1.5 国内外信息安全技术发展
• 1.1.6 面临的挑战
• 1.1.7 交叉认证的发展现状和趋势
• 1.2 课题来源
• 1.3 论文的研究内容和目标
• 1.4 论文的章节安排
• 2 PKI技术概述
• 2.1 公钥真实性的解决方法
• 2.1.1 密码体制分析
• 2.1.2 产生数字证书的原因分析
• 2.2 PKI的组成
• 2.2.1 认证中心CA
• 2.2.2 证书和证书库
• 2.2.3 密钥备份及恢复系统
• 2.2.4 证书作废处理系统
• 2.2.5 客户端证书处理系统
• 2.3 PKI技术提供的服务
• 2.3.1 PKI包括的技术
• 2.3.2 PKI提供的服务
• 2.4 PKI的应用与发展
• 2.4.1 虚拟专用网络
• 2.4.2 安全电子邮件
• 2.4.3 Web安全
• 2.5 交叉认证产生的原因分析
• 2.6 交叉认证发展存在的问题分析
• 2.7 本章小结
• 3 交叉认证的实现策略
• 3.1 交叉认证概述
• 3.2 交叉证书的管理
• 3.2.1 交叉证书的格式
• 3.2.2 交叉证书的生成
• 3.2.3 交叉证书的验证
• 3.2.4 交叉证书的发布
• 3.3 交叉认证中证书的注销方式
• 3.3.1 CRL证书撤消方案
• 3.3.2 在线查询机制
• 3.4 交叉认证信任模型的建立
• 3.4.1 树状信任模型
• 3.4.2 网状信任模型
• 3.4.3 桥型信任模型
• 3.4.4 混合信任模型
• 3.4.5 交叉认证信任模型的选择
• 3.5 本章小结
• 4 前向安全数字签名算法
• 4.1 数字签名的作用分析
• 4.2 数字签名的原理
• 4.2.1 数字签名的过程分析
• 4.2.2 数字签名的实现方案
• 4.2.3 数字签名的基本特性
• 4.2.4 杂凑函数在数字签名中的应用研究
• 4.3 常见的数字签名算法
• 4.3.1 DSS/DSA数字签名标准算法
• 4.3.2 RSA数字签名算法
• 4.3.3 算法分析
• 4.4 前向安全数字签名算法
• 4.4.1 常用数字签名算法局限性分析
• 4.4.2 算法描述
• 4.4.3 算法的性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 交叉认证中证书路径构造算法
• 5.1 认证路径与证书路径构造
• 5.1.1 术语定义
• 5.1.2 证书路径构造的目标和原则
• 5.2 路径构造的约束策略
• 5.3 基于图论的证书路径构造算法
• 5.3.1 认证网络图的建立
• 5.3.2 宽度优先搜索路径构造算法
• 5.3.3 算法局限性分析
• 5.4 CA间相互协作的动态路径构造算法
• 5.4.1 数据结构定义
• 5.4.2 算法描述
• 5.4.3 算法性能分析
• 5.5 本章小结
• 6 交叉认证模拟设计
• 6.1 系统模型和系统环境
• 6.2 功能分析与实现
• 6.2.1 数字证书和密钥库的管理
• 6.2.2 交叉证书的签发
• 6.2.3 证书链的构造和验证
• 6.3 本章小结
• 7 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间的主要学术成果