移动IP组播密钥管理研究

论文摘要

近年来随着无线技术的逐步成熟,越来越多的人希望通过无线设备随时随地地对网络进行访问,支持移动成为Internet发展的必然要求。移动IP作为支持移动主机无缝接入Internet的IP协议扩展,在国内外已引起广泛重视。组播通信能够利用链路级共享,有效节省网络带宽,减少网络通信延迟,对很多Internet应用非常有用。移动组播是移动应用的重要服务,如电子邮件、数据库查询、视频会议等。移动节点的体积通常都比较小,因此它拥有低能量供应,处理器能力以及存储能力等都比较低。在这种情况下,IP组播高效使用资源的优点对于移动节点来说尤为重要。在无线环境下给移动主机提供组播服务是一项复杂的工作,在国际上是移动计算新的研究领域。移动和组播的结合将会进一步扩大移动和组播技术的应用范围,为两者的应用提供更广泛的发展空间。本文首先介绍了目前广泛应用的一种组播密钥管理方案:LKH（逻辑密钥树）方案以及在此基础上提出的R-LKH方案,描述了LKH方案在面向用户的更新策略下逻辑密钥树方案的组成员加入和离开过程。其次,提出了一种改进R-LKH的方案。采用结合单向函数和随机数的更新方法,减少了成员变动时的通信量;总结改进后的方案和R-LKH方案的性能分析表。然后,基于KTMM树为移动组播提出了一种新的密钥管理方案:K-LKH方案,描述了组成员的加入、离开以及成员的域间切换过程;对单个无线域内组管理采用一种批量更新机制,减少了更新密钥路径的重复开销;分别讨论分析了K-LKH树方案的有线开销和无线开销。最后,对改进后的方案和R-LKH方案从加密开销、解密开销、更新开销及通信量几个方面进行了比较分析,得出改进后方案在这几个方面的很有优势的结论。从存储开销和加密开销两个方面对LKH方案和K-LKH方案中单个无线域进行了比较分析,得出在成员变动过程中K-LKH方案的性能要比LKH方案优越的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章绪论
• 1.1 引言
• 1.2 移动 IP 概述
• 1.2.1 移动 IP 的功能实体
• 1.2.2 移动 IP 的工作机制
• 1.3 移动IP 中的组播技术
• 1.3.1 移动 IP 组播面临的新问题
• 1.3.2 远程签署RS
• 1.3.3 双向隧道BT
• 1.4 本文的内容和主要工作
• 第二章组播密钥管理方案
• 2.1 有线环境中的组播密钥管理
• 2.1.1 集中式组播密钥管理方案
• 2.1.2 分布式组播密钥管理方案
• 2.1.3 分组分层式组播密钥管理方案
• 2.2 无线网络环境中的组播密钥管理
• 2.3 LKH 密钥管理方案
• 2.3.1 逻辑密钥树LKH 概述
• 2.3.2 组成员离开
• 2.3.3 组成员加入
• 2.4 本章小结
• 第三章一种 R-LKH 的改进方案
• 3.1 R-LKH 方案概述
• 3.1.1 基本思想
• 3.1.2 成员离开
• 3.1.3 R-LKH 小结
• 3.2 R-LKH 的改进方案
• 3.2.1 成员离开
• 3.2.2 成员加入
• 3.3 综合比较分析
• 3.4 改进后方案性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章基于 KTMM 树的密钥管理
• 4.1 KTMM 机制简介
• 4.1.1 组播网络环境
• 4.1.2 KTMM 树
• 4.1.3 主机切换
• 4.1.4 BS 加入/离开
• 4.1.5 主机的加入/离开
• 4.2 基于 KTMM 的密钥树
• 4.2.1 K-LKH 方案概述
• 4.2.2 单个无线域内组成员变化
• 4.2.3 移动主机的切换
• 4.3 性能分析
• 4.3.1 无线开销
• 4.3.2 有线开销
• 4.4 本章小结
• 第五章结果分析
• 5.1 R-LKH 与改进后的方案的结果分析
• 5.1.1 成员变动引起的加密开销
• 5.1.2 成员变动引起的解密开销
• 5.1.3 成员加入过程的通信开销
• 5.1.4 成员离开过程的通信量
• 5.2 K-LKH 树结果分析
• 5.2.1 存储开销
• 5.2.2 加密开销
• 5.3 本章小结
• 第六章结束语
• 致谢
• 攻读硕士学位期间从事的主要科研工作及发表的论文
• 参考文献