安全組播通信中密鑰管理方案的研究.pdf

1、隨著Internet的普及和廣泛應(yīng)用，組播通信技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。組播技術(shù)適用于多點(diǎn)到多點(diǎn)、一點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。與單播相比，組播的主要優(yōu)點(diǎn)是允許發(fā)送者對(duì)每個(gè)報(bào)文只發(fā)送一次，由路由器自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文到每個(gè)目的接收者，從而大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬、發(fā)送者資源以及減少網(wǎng)絡(luò)流里。但是，可靠性和安全性問題變得比單播更為復(fù)雜。在組播通信中，所有成員共享一個(gè)組密鑰，用于加密群組數(shù)據(jù)。組成員是動(dòng)態(tài)變化的，為了確保成員不能在加入群組之前或離開群組以后解密群

2、組數(shù)據(jù)，必須及時(shí)更新組密鑰。在組播安全問題中組密鑰的安全管理是一個(gè)重要的研究課題，己成為目前研究的熱點(diǎn)。 本文首先介紹了組播技術(shù)和組播的安全性要求，對(duì)現(xiàn)有的組播密鑰管理方案進(jìn)行分類，并對(duì)幾種典型的組播密鑰管理方案進(jìn)行了比較和分析，指出了現(xiàn)有方案存在的問題。在LKH方案的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的組播密鑰管理方案PE-RLKH，介紹其原理、結(jié)構(gòu)和密鑰更新算法。以密鑰的存儲(chǔ)量、加密計(jì)算量、網(wǎng)絡(luò)通信量和抗沖擊性四個(gè)方面作為衡量組播密鑰管理

3、方案性能優(yōu)劣的指標(biāo)，對(duì)相關(guān)的幾種方案進(jìn)行了分析和比較，給出了數(shù)據(jù)結(jié)果。分析結(jié)果表明：PE－RLKH方案在密鑰存儲(chǔ)量，計(jì)算開銷這兩方面的性能較為理想，在大規(guī)模的組播情況下能提高一定的效率。 隨后本文介紹了面向組播通信的密鑰管理框架的設(shè)計(jì)和研究?，F(xiàn)有的組播密鑰管理框架基本可以分為集中式和分布式兩類。集中式方法存在“1影響N”問題；分布式方案是一種分層分組的結(jié)構(gòu)，存在解密與重新加密負(fù)載過重以及通信延遲等問題。本文采用一種折中的思路，在

4、分布式方案Iolus協(xié)議提供的組播密鑰管理安全框架的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新的分布式密鑰管理體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將整個(gè)通信群組劃分為若干個(gè)子組，每個(gè)子組設(shè)置一個(gè)組安全控制器的組安全代理，由它負(fù)責(zé)局部子組的密鑰管理任務(wù)，并采用LKH方案實(shí)現(xiàn)子組內(nèi)的密鑰管理。在密鑰分發(fā)過程中通過增加簽名標(biāo)記改進(jìn)了現(xiàn)有密鑰管理協(xié)議對(duì)成員身份認(rèn)證的不足。本文提出的組播密鑰管理方案有效地減輕了“1影響N”問題，減少了組安全代理解密和重新加密的負(fù)載及其帶來的通信延遲，適合