具有彈性的密鑰分配協(xié)議的研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的開(kāi)放性和不可靠性容易引發(fā)通信故障和安全問(wèn)題，甚至給網(wǎng)絡(luò)通信帶來(lái)災(zāi)難性的后果。怎樣防止安全問(wèn)題的發(fā)生，以及安全問(wèn)題發(fā)生后，怎樣保證系統(tǒng)繼續(xù)提供正常的服務(wù)，是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)系統(tǒng)安全的目標(biāo)在于構(gòu)建具有防御機(jī)制的系統(tǒng)，以使得系統(tǒng)可以免遭攻擊者的非法入侵。然而現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)表明，大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)存在著相當(dāng)數(shù)量的脆弱點(diǎn)，特別是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化的分布式系統(tǒng)，由于其部件間可能的復(fù)雜交互，脆弱點(diǎn)的防止會(huì)變得尤其困難，使得入侵行為無(wú)法避免。具有彈

2、性的密鑰分配協(xié)議充分考慮了通信環(huán)境的安全脆弱性。具有彈性性質(zhì)的密鑰分配協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)是使得系統(tǒng)在受到攻擊時(shí)，即使某些部件和部分已受到破壞，或者被惡意攻擊者操控時(shí)，系統(tǒng)能夠觸發(fā)相應(yīng)的防護(hù)機(jī)制，對(duì)用戶(hù)繼續(xù)提供正常和關(guān)鍵的服務(wù)。 自愈密鑰分配正是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“彈性”的方式之一。自愈密鑰分配特點(diǎn)是：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障使得一些數(shù)據(jù)包（會(huì)話(huà)密鑰）丟失時(shí)，群成員根據(jù)自身已有的信息能自行恢復(fù)出丟失的信息。時(shí)限等級(jí)密鑰分配的特點(diǎn)是使密鑰與時(shí)間相關(guān)。由于密鑰隨著

3、時(shí)間的變化而變化，攻擊者即使能掌握了某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上密鑰，也不能推出以后的密鑰。 實(shí)現(xiàn)密鑰分配的自愈性需要付出高昂的維護(hù)成本。降低網(wǎng)絡(luò)通信量和成員的密鑰存儲(chǔ)量是自愈密鑰分配研究的熱點(diǎn)之一。Dutta設(shè)計(jì)的具有常數(shù)級(jí)存儲(chǔ)量的自愈密鑰分配方案，極大地降低了成員密鑰存儲(chǔ)量。但是經(jīng)過(guò)本文的分析，Dutta的方案是不安全的。本文對(duì)Dutta的方案進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)的方案進(jìn)行性能分析。改進(jìn)的方案彌補(bǔ)了Dutta方案的漏洞，并且保持了成員密鑰存

4、儲(chǔ)量為常數(shù)級(jí)的特點(diǎn)。為了進(jìn)一步優(yōu)化通信量，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算性安全的常數(shù)級(jí)存儲(chǔ)量的自愈密鑰分配方案。同時(shí)，本文還在相應(yīng)的模型下證明了兩種方案的安全性，并且利用C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了方案的一個(gè)具體實(shí)例，說(shuō)明了方案的可行性。 時(shí)限等級(jí)密鑰分配也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“彈性”的方式之一。該機(jī)制的特點(diǎn)是密鑰能隨著時(shí)間的變化而自行變化。這種特性使得攻擊者即使獲得某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的密鑰，也不能獲得該時(shí)間點(diǎn)以后的密鑰，極大提高了系統(tǒng)的安全性。Chien提出了一種基于