Ad hoc网络中的密钥管理技术研究

摘要

Ad hoc网络，是由一组无线节点或移动终端相互合作而形成的一种无线自组织网络。这种网络采用分布式管理，并利用无线网络进行通信，且完全独立于固定的基础设施。它具有可快速扩展、抗毁性强、自组织性等特点，在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。然而，由于Ad hoc网络内部不存在可信中心、且具有动态拓扑结构、节点资源有限等特点，使得其本身容易遭受各种各样的攻击，而且传统的网络安全机制又不能被直接应用于Ad hoc网络，因此，如何提高Ad hoc网络的安全性能是人们亟待解决的问题。
　　 要使Ad hoc网络得到广泛的应用，人们就必须提供适用于Ad hoc网络的安全解决方案。密钥管理作为密码体制中的一个核心问题，包括密钥生成、密钥分配、密钥存储和密钥更新及销毁等几个方面的内容。一个密码系统的安全依赖于密钥，密钥一旦泄露则整个系统就无安全性可言。因此，密钥管理是Ad hoc网络安全体制中的一个关键环节。因此论文重点研究了Ad hoc网络安全体制中的密钥管理问题，具体的研究内容如下：
　　 1.秘密共享技术是密码学研究的一个重要内容，在设计分布式的安全系统时是不可缺少的组成部分。在实际应用中，仅仅考虑如何对秘密进行共享和分配秘密份额是不够的，还应该考虑在秘密共享的过程中如何检测欺诈者(来自成员的欺诈和秘密分发中心的欺诈)。另外，多秘密共享方案能进一步地改进传统的单秘密共享方案的效率，研究可检测欺诈者的多秘密共享方案是很有意义的。论文首先对秘密共享的基本概念和有关技术进行了介绍，然后在已有的多秘密共享方案的基础上(YCH方案)，利用Feldman可验证秘密共享技术，对共享秘密采用一种新的子影子秘密构造方式，提出了一种新的可验证多秘密共享方案。设计的方案不仅具有较强的可扩展性，而且能检测到秘密服务器或者合作成员可能存在的欺诈行为。与类似方案相比，新方案在计算开销和通信开销上也有一定的优势。然后基于论文提出的可验证多秘密共享方案，给出了算法的实现，并通过一个实例演示了算法完成多秘密共享及秘密重构的过程。
　　 2.由于传统的集中式的密钥分配方案需要可信中心，而且存在单点失效问题，不适用于Ad hoc网络。因此，根据Ad hoc网络不需要可信中心，以及分布式的特点，论文提出了一种新的、可适用于Ad hoc网络的会议密钥协商方案。该方案中会议密钥是由会议主席和会议参加者提供的秘密份额共同产生，而不是由会议参加者或会议主席单方产生，同时该方案中任一会议参加者至少须联合t-1个合法会议参加者，并利用Lagrange多项式插值原理才能计算出会议密钥。该方案具有容错性和前向安全性，相比于传统方案，大大地提高了会议密钥的安全性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 Ad hoc网络

1.1.1 Ad hoc网络的发展历史

1.1.2 Ad hoc网络的网络结构

1.1.3 Ad hoc网络的特点

1.1.4 Ad hoc网络的应用领域

1.1.5 Ad hoc网络的主要研究内容

1.2 Ad hoc网络中存在的安全问题

1.2.1 Ad hoc网络面临的安全威胁

1.2.2 Ad hoc网络的安全目标

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容、论文结构

1.4.1主要研究内容

1.4.2论文结构

参考文献

2 Ad hoc网络中的安全技术和相关理论

2.1 Ad hoc网络中常用安全机制

2.2密钥管理

2.2.1密钥管理的基本概念

2.2.2密钥管理的原则

2.2.3密钥管理中的密钥生成技术

2.3密码学理论知识

2.3.1密码假设

2.3.2数字签名

2.3.3秘密共享技术

参考文献

3可验证多秘密共享技术的研究

3.1秘密共享SS(Secret sharing)

3.2门限秘密共享

3.2.1对门限秘密共享的攻击

3.2.2门限秘密共享的应用

3.3多秘密共享MSS(Multiple Secrets Sharing)

3.3.1国内外研究现状

3.3.2 Shao方案介绍

3.4一种有效的(t，n)门限可验证多秘密共享方案

3.4.1初始阶段

3.4.2子影子秘密产生阶段

3.4.3秘密重构阶段

3.4.4方案分析

3.5多秘密共享系统的实现

3.5.1系统模型

3.5.2系统流程图

3.5.3方案实现

3.6本章小结

参考文献

4适用于Ad hoc网络中的会议密钥协商方案

4.1会议密钥的相关介绍

4.1.1双方通信会话密钥的建立

4.1.2会议密钥的建立

4.1.3会议密钥建立的研究现状

4.2一种新的会议密钥协商方案

4.2.1系统参数选择

4.2.2会议信息初始化

4.2.3会议密钥协商

4.3方案分析

4.3.1安全分析

4.3.2性能分析

4.4本章小结

参考文献

5总结与展望

5.1论文总结

5.2论文展望

致 谢

攻读硕士期间发表的学术论文和参加项目