基于改进椭圆曲线加密算法的NAS系统安全策略研究

摘要

随着现代信息技术的高速发展，因特网的广泛使用，网络信息系统的数据资源增长迅猛。目前NAS(Network Attached Storage)系统已成为中小型企业存储的主流方式，但基于IP网络的NAS系统存在安全隐患，NAS系统的数据资源在存储过程中以及客户端与服务器端之间的传输过程中容易被窃取、监听。针对这一问题，本文在探讨NAS系统架构和工作模式的基础上，分析该系统可能存在的安全问题，就NAS系统的安全加密方面开展工作，研究了基于椭圆曲线密码体制(Elliptic Curve Cryptosystems，ECC)的加密方案。从ECC理论基础出发，设计了椭圆曲线加密方案;研究了椭圆曲线离散对数问题，确定了参数选取准则;通过对比分析ECC的几种标量乘算法的优缺点，改进了ECC标量乘中的m-ary、NAF算法;仿真实验表明，改进的算法能提高ECC效率。设计了基于ECC的NAS系统安全方案的相应协议和算法，通过双向认证机制和协商会话密钥等技术，防止假冒身份攻击，保证存储数据资源的安全，达到了提高存储系统安全的目的。
　　 通过相关实验测试，验证了基于ECC的NAS系统的有效性、可靠性、数据保密性、安全性;通过对加载与未加载安全模块的NAS系统进行I/O吞吐率、平均响应时间等性能测试，证明NAS系统加载安全模块后对系统的I/O吞吐率、平均响应时间影响很小，其平均响应时间仅增加8％左右，I/O吞吐率减少7％左右。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 网络存储技术现状

1．2．1 DAS

1．2．2 SAN

1．2．3 NAS

1．2．4 其他网络存储系统

1．3 存储安全研究现状

1．3．1 存储备份研究现状

1．3．2 文件系统的安全性

1．3．3 安全的体系结构研究

1．3．4 公共密钥的研究

1．4 本文的研究内容及组织结构

1．4．1 研究内容

1．4．2 组织结构

第二章 NAS系统及加密方案研究

2．1 NAS系统工作模式及加密技术选取

2．1．1 NAS系统架构

2．1．2 NAS系统的安全分析

2．1．3 NAS系统工作模式

2．1．4 加密技术选取

2．2 ECC理论基础

2．2．1 椭圆曲线方程

2．2．2 椭圆曲线加法规则

2．2．3 点的标量乘

2．3 椭圆曲线加密方案设计

2．3．1 普通ECC加密方案

2．3．2 ECC加密方案

2．4 ECC安全分析

2．4．1 椭圆曲线离散对数问题

2．4．2 对一般曲线的攻击

2．4．3 对特殊曲线的攻击

2．5 安全椭圆曲线选取

2．5．1 椭圆曲线参数选取的安全准则

2．5．2 安全曲线选取的两种方法

2．5．3 求阶算法实现

2．6 本章小结

第三章 椭圆曲线标量乘算法的改进

3．1 椭圆曲线标量乘算法

3．1．1 二进制标量乘

3．1．2 m-ary算法

3．1．3 滑动窗口法

3．1．4 NAF算法

3．1．5 窗口NAF标量乘

3．1．6 查表法

3．2 改进标量乘算法

3．2．1 改进的m-ary算法

3．2．2 改进的NAF标量乘

3．3 改进标量乘算法仿真

3．3．1 改进m-ary算法仿真

3．3．2 改进NAF算法仿真

3．4 本章小结

第四章 NAS系统安全模式研究及测试

4．1 NAS系统安全模式研究

4．1．1 协议分析

4．1．2 安全模式性能分析

4．2 系统性能测试

4．2．1 ECC加密测试

4．2．2 NAS系统安全通信测试

4．2．3 NAS系统性能测试

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果