基于Master Key的广播加密方案

摘要

广播加密是一种安全群组通信技术，普遍采用无状态接收者模型，其主要特点是无需更新用户密钥的情况下实现用户权限的控制，可以抵抗任意多个用户的共谋攻击。因此广播加密作为一项基础性的研究广泛地应用于付费电视、数字版权保护等领域。
　　 一个好的广播加密方案，必须达到用户初始密钥量少、密钥管理块长度短和计算复杂度低等性能要求。围绕这几个性能要求，本文主要工作如下：
　　 1.受到接收者小存储量广播加密方案（MS）的启发，本文引入Master Key机制以减少用户存储密钥量；以子集覆盖框架为基础，按照子集差分的方法进行用户集合的划分，缩短了密钥管理块的长度；借鉴LSD方案分层的思想对密钥树分层，进一步降低了加解密操作的复杂度。
　　 2.在上述思想的指导下，本文提出了两个改进方案：方案一，用户初始密钥量为O(1)；方案二在方案一的基础上利用密钥树分层，减少了构建系统时所需的素数量，从而降低了操作复杂度。同时由于存在一个可调节的参数，方案二能够灵活地应用于各种不同性能要求的场合。通过与CS、SD、Basic LSD方案的实验比较证明了改进方案的良好性能。
　　 3.最后设计和实现了一个局域网环境下的视频广播加密系统。该系统由服务器端和客户端组成。以本文的改进方案二为广播加密核心模块，以Windows Media SDK提供的接口完成媒体信息的传输与接收。该系统的运行结果证实了改进方案的实际可行性。