一种容错的组群密钥分发协议设计与实现.pdf

大连理工大学
硕士学位论文
一种容错的组群密钥分发协议设计与实现
姓名:汪洋
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:田园
20071215
要摘组播技术是一种新的、高效的网络传输方案。它是面向组的介于单播和广播之间的数据传输方式。组播技术提供了一种一到多或者多到多的通信机制,能够有效地节约网络带宽、降低网络负载,所以在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。但是安全问题却阻碍了组播技术的进一步应用。虽然单播的安全问题已经得到较好的解决,但是由于组播体系结构的特点,组播通信比单播通信更容易受到攻击,具有更大的风险。密钥管理是安全组播中的核心问题。目前对可靠传输环境中的群钥发布问题已经做了较多的工作,在计算量和存储量方面都经过仔细优化,但这些技术并不能直接应用与消息差错和丢失概率较高的环境。本文构造一个具有自恢复能力和抵御合谋攻击能力的组群密钥发布协议,该协议特别适合于高度易失传输环境,例如无线传感器网络。该协议所要求的传感器节点上的计算量、存储量和带宽不大,适合传感器的计算、存储和通讯能力,对传感器网络的规模也有很好的可扩展性。。本文精确叙述了该类协议应满足的安全性质,证明了该构造满足所要求的安全性质,分析了它对计算、存储及带宽资源的要求。在此基础上,提出分别针对带宽和存储量的两种优化改进策略。最后,将改进的方案进行详细设计,给出了软件原型实现。关键字:组播;白恢复;密钥;大连理工大学硕士学位论文
谢甋、篹琣耐—;篕玥....甌瓸,他,,/——胣,
日期:丝丑尘独创性说明作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,。作者签名:
粤&暌翟滦拥大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了艉“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”,同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也作者签名导师签名大连理工大学硕士研究生学位论文
髀概述传感器网络是当前正在发展中的有重要应用潜力的智能信息系统,它是随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络,借助于节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探铡包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分贫锾宓拇笮速度和方向等众多物质现象。在无线传感器网络中,除了少数节点需要移动以外,大部分节点都是静止的。因为它们通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中,能源无法替代,由于无线传感器网络工作环境和条件的限制以及传感器网络节点是微功耗的,电池不易更换等因素,因此无线传感器网络是自组织、可重构、能节省能量的网络。它由大量低成本、窄带宽、弱计算能力的微型传感器节点组成,通过无线信道相互通讯。由于计算速度、存储容量及带宽等计算资源都有限,因此高效率、高性能的算法和协议对这类网络的应用具有特别重要的意义。特别是,传统的计算密集型网络安全机制在应用于传感器网络时需要重新设计和优化。随着人们对带宽需求的急剧增加以及各种新兴应用的不断发展,传统的数据传送方式已经不能适应应用发展的需要。例如在一个网络上有鲇没枰=邮障嗤男畔时,传统的解决方案有两种:要么把这一信息分别发送危员闳繁P枰J莸挠户能够得到所需的数据;要么采用广播的方式,在整个网络范围内传送数据,需要这些数据的用户可直接在网络上获取。这两种方式都浪费了大量宝贵的带宽资源。椴ゾ是为了解决这个棘手的问题而提出来的。椴ゲ捎昧俗榈刂返母拍睿研枰J莸挠户编入用户组,并利用一些高级的网络协议来确保最经济的利用带宽,把数据通过用户组传递给真正需要的用户。碑组播还能减轻服务器的负担,提高电子商务应用程序的效率,从而革命性地改变网络的性能,节省大量的资源,并能带来更多新的增值服务。组播是传感器网络中的重要通讯方式,特别对传感器网络中的组群形态,组播是一种自然的通讯方式。组播中的数据安全有着不同于普通点播情形的特殊问题,例如群钥的发布,就要求具有与普通会话密钥发布协议很不相同的性质,其设计和实现都更复杂,加之传感器网络的传输环境常常高度易失,例如强干扰导致