网络编码中抵抗污染攻击的签名算法研究

摘要

网络编码是近年来新兴的一种技术，它采用在网络中节点处编码的方式传输数据。不同于传统路由方法，在多播通信网络中，通过网络编码可使信息传输速率达到网络的最大流量，从而编码的方式优于路由的方式。网络编码的诞生和发展为网络信息传输指明了一个新的研究方向。但同时网络编码的发展又带来了新的安全问题：由于网络编码自有的结构特点，导致其在数据传输过程中容易遭受污染攻击，这样会破坏数据的完整性和可用性。如何保证网络编码在传输数据的时候能够实现数据的完整性和可用性是一个关键的研究问题。现阶段抵抗污染攻击使用数字签名的方法较为常见。本文针对网络编码中抵抗污染攻击的问题，做了以下工作：
　　(1)针对已有的网络编码签名方案的研究，发现其在验证阶段存在不安全性，提出了一个改进的方案，使原方案能够在验证阶段不被攻击者计算出签名密钥，增加了原方案的安全性。
　　(2)通过研究同态哈希函数的网络编码签名方案，提出一种基于公钥密码学方案ElGamal的同态哈希函数签名方案，可以确认污染攻击所发生的节点，该方案基于离散对数困难问题保证了整个方案的安全性。
　　(3)在无线传感器网络中，网络编码的优势越发明显，尤其是在数据传输以及数据融合方面，但是大多数方案没有涉及抵抗污染攻击的安全问题。通过研究已有的无线传感器网络编码的安全方案，提出一种无线传感器网络中的网络编码签名方案。方案中为了减少计算开销，设计出了一种加同态哈希函数，经过验证，具有较高效率以及安全性。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2网络编码抗污染攻击的研究现状

1.3研究意义以及主要研究内容

1.4本文的组织结构

第二章 基础知识

2.1 公钥密码学体制

2.2网络编码和线性网络编码

2.3 同态哈希函数及同态签名

2.4多项式时间不可区分性

2.5随机线性网络编码

2.6双线性对

2.7 相关数学问题

2.8 网络编码签名

2.9 本章小结

第三章 改进的网络编码签名验证方案

3.1 引言

3.2 基于线性子空间的签名方案

3.3 改进的验证方案

3.4 本章小结

第四章 可确认身份的网络编码签名方案

4.1引言

4.2 Yu等人的方案[10]

4.3 可确认身份的方案

4.4本章小结

第五章 无线传感器网络抵抗污染攻击签名方案

5.1引言

5.2基于网络编码的无线传感器网络抵抗污染攻击的签名方案

5.3安全性分析

5.4效率分析及实验仿真

5.5本章小结

结束与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间科研成果