无状态接收者广播加密研究

摘要

随着数字化技术和Internet的发展，网上交易和传播的电子图书、音乐、视频和软件等数字内容越来越多。由于数字化信息极易被复制、修改和传播，我们不可避地面临着版权保护的问题，迫切需要数字版权管理系统(DRM)来保障版拥有者的合法权益。广播加密方案能够非常直观地构建DRM系统，成为近几年信息安全领域的一个热点。 广播加密中的一种常见且应用广泛的情形是：加密消息的客户接收端是无状态的装置，如受版权保护的CD和DVD，卫星接收装置，数字机顶盒等。广播加密的难点是在不安全的广播信道上广播加密消息，只有(可能是动态变化的)授权用户能够解密，撤销用户(即使串谋)无法解密，且尽量降低系统通信量和用户密钥量。因此，设计能够应用于无状态接收装置的广播加密方案尤为重要。在用户量巨大的广播系统，现有的大部分广播加密方案都只对少量撤销用户较为有效，对一般情况，特别是撤销用户数量较大的情况，效率较低。 本文从解决撤销任意数量用户出发，对基于无状态接收者广播加密进行了研究，其重要贡献如下： (1)在基于智能卡的应用中，将撤销用户进一步细分为非订阅者和盗版用户，利用Asmuth-Bloom门限秘密共享机制构造了高效的基本撤销方案。通过用户分区和允许撤销人数按Fibonacci序列递增的多个基本方案，构造了一个能够撤销更多盗版用户的广播加密方案，并减少了客户端的计算量，延长了广播加密系统的生存周期。 (2)在完全子树方案基础上，引入免费接收者。使用贪婪算法，构造了允许免费接收者的广播加密方案。方案通过引入可控数量的免费接收者，降低了系统的通信代价。 (3)改进了文献[53]提出的允许免费接收者的概率方案。改进的方案使用带权重的门限秘密共享机制，极大地降低了系统的通信代价，并且允许精确控制免费接收者数量。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2内容安排及主要结果

第二章广播加密综述

2.1背景

2.2概念和定义

2.2.1基本概念和符号

2.2.2广播加密方案

2.2.3抗串谋

2.2.4评估参数

2.3基于组合构造的广播加密方案

2.3.1两个极端的方案

2.3.2信息论组合上界

2.3.3突破界限

2.4子集覆盖模型

2.4.1模型的描述

2.4.2模型的安全性

2.5基于树构造的广播加密方案

2.5.1 Steiner树

2.5.2完全子树方案

2.5.3子集差分方案

2.5.4子集差分方法的改进

2.6基于秘密共享构造的广播加密方案

2.7其他构造方法

2.8本章小结

第三章基于中国剩余定理的无状态接收者广播加密方案

3.1方案概述

3.2预备知识

3.2.1基本概念和符号

3.2.2中国剩余定理

3.2.3 Asmuth-Bloom门限秘密共享方案

3.2.4安全威胁

3.3方案描述

3.3.1基本撤销方案

3.3.2多轮撤销方案

3.3.3多轮撤销方案的改进

3.4存储与通信代价分析

3.5安全分析

3.6本章小结

第四章允许免费接收者的广播加密方案

4.1方案概述

4.2预备知识

4.2.1基本概念和符号

4.2.2概率基础

4.2.3安全威胁

4.3允许免费接收者的完全子树方案

4.3.1方案描述

4.3.2存储与通信代价分析

4.3.3安全性分析

4.3.4实验评估

4.4允许免费接收者的概率方案

4.4.1方案描述

4.4.2存储和通信代价分析

4.4.3安全性分析

4.4.4评估实验

4.5广播加密系统模拟实现

4.6本章小结

第五章总结和展望

5.1工作总结

5.2后续工作设想

致谢

参考文献

在校期间发表论文