開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中安全群通信的密鑰管理技術(shù)研究.pdf

1、本文的研究重點(diǎn)是動(dòng)態(tài)對(duì)等群中的密鑰管理方案.本文認(rèn)為基于樹的分布式密鑰協(xié)商方案是適合動(dòng)態(tài)對(duì)等群環(huán)境的理想方案,但國(guó)內(nèi)外已有方案在性能或安全性上存在不足.本文在這方面的研究工作可以分成三部分:首先將多叉樹引入到群密鑰協(xié)商中以減小開銷;其次提出了一種為二叉樹方案提供隱含密鑰認(rèn)證的通用方法,并給出了兩種可認(rèn)證的群密鑰協(xié)商方案;最后基于Spread系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)分層的安全群通信平臺(tái)原型.本文的創(chuàng)新性研究工作主要包括如下內(nèi)容:1.引入三叉樹和橢圓

2、曲線上的Pairing計(jì)算,提出了一種高效的群密鑰協(xié)商方案PTDH,其通信開銷隨成員數(shù)目的增加而增長(zhǎng)的幅度可忽略,計(jì)算開銷為(log<,3>n).由于基于樹的密鑰管理方案的開銷主要取決于密鑰樹的高度,而三叉樹的高度不大于具有相同數(shù)目葉節(jié)點(diǎn)的二叉樹的高度,因此PTDH方案的計(jì)算開銷比基于二叉樹的方案小.同時(shí),Pairing的使用可以提高安全性和靈活性,適應(yīng)不同群應(yīng)用的安全需求.2.提出了一種基于Pairing的可認(rèn)證兩方密鑰協(xié)商協(xié)議,并利

3、用不平衡二叉樹把該協(xié)議擴(kuò)展到群,得到一種在安全性和性能方面都能滿足動(dòng)態(tài)對(duì)等群要求的方案PAGKA.該方案通過(guò)引入群公鑰證書并在群密鑰中結(jié)合群和成員的長(zhǎng)期密鑰和臨時(shí)密鑰,提供了隱含密鑰認(rèn)證以有效地對(duì)抗中間人攻擊.同時(shí),該方案的設(shè)計(jì)思想可以作為把可認(rèn)證的兩方Diffie-Hellman協(xié)議擴(kuò)展到群環(huán)境的一種通用方法.為了減少因使用數(shù)字簽名提供認(rèn)證而帶來(lái)的開銷,本文進(jìn)一步對(duì)基于身份的兩方密鑰協(xié)商協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展,提出了基于身份的群密鑰協(xié)商方案IA

4、GKA.3.為了向群應(yīng)用提供保密和完整的通信服務(wù),本文實(shí)現(xiàn)了AGDH、PAGKA和IAGKA三種方案,并與可靠的群通信系統(tǒng)Spread集成起來(lái),構(gòu)建了一個(gè)分層的安全群通信平臺(tái)原型.通過(guò)比較可知,后面兩種新方案能夠更好地適應(yīng)動(dòng)態(tài)對(duì)等群在性能方面的要求.在以上平臺(tái)原型基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步研究了群通信系統(tǒng)中的訪問(wèn)控制方案,并給出了基于Spread系統(tǒng)的安全框架.該框架允許用戶根據(jù)需要選擇不同的實(shí)現(xiàn)方案,具有較好的靈活性和通用性,也可以用于其它采