一种容错的组群密钥分发协议设计与实现

摘要

组播技术是一种新的、高效的网络传输方案。它是面向组的介于单播和广播之间的数据传输方式。组播技术提供了一种一到多或者多到多的通信机制，能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。但是安全问题却阻碍了组播技术的进一步应用。虽然单播的安全问题已经得到较好的解决，但是由于组播体系结构的特点，组播通信比单播通信更容易受到攻击，具有更大的风险。密钥管理是安全组播中的核心问题。 目前对可靠传输环境中的群钥发布问题已经做了较多的工作，在计算量和存储量方面都经过仔细优化，但这些技术并不能直接应用与消息差错和丢失概率较高的环境。本文构造一个具有自恢复能力和抵御合谋攻击能力的组群密钥发布协议，该协议特别适合于高度易失传输环境，例如无线传感器网络。该协议所要求的传感器节点上的计算量、存储量和带宽不大，适合传感器的计算、存储和通讯能力，对传感器网络的规模也有很好的可扩展性。 该协议使用的基本构造方法是在时域上应用Lagrange插值技术实现秘密分割-重构方案。本文精确叙述了该类协议应满足的安全性质，证明了该构造满足所要求的安全性质，分析了它对计算、存储及带宽资源的要求。在此基础上，提出分别针对带宽和存储量的两种优化改进策略。最后，将改进的方案进行详细设计，给出了软件原型实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2本论文的组织

2组播技术综述

2.1组播网络体系结构

2.1.1组播的工作原理

2.1.2实现IP组播的前提条件

2.1.3组播地址分配与MAC地址

2.1.4组播树

2.1.5组管理协议IGMP

2.2组播转发

2.2.1逆向路径转发

2.2.2组播转发缓存

2.2.3 TTL阈值

2.2.4管理权限边界

2.3组播应用与编程

2.3.1组播主干网

2.3.2组播应用程序接口与编程

2.4本章小结

3群钥分发协议的设计与分析

3.1协议的描述

3.1.1协议概述

3.1.2协议示意图

3.1.3协议满足的条件

3.2协议的构造

3.2.1应用的数学理论

3.2.2协议构造

3.3协议的分析

3.3.1协议的正确性分析

3.3.2协议的计算量分析

3.3.3协议的存储空间分析

3.3.4协议的消息带宽分析

3.4协议的优化

3.4.1带宽优化

3.4.2存储优化

3.5本章小结

4协议的软件原型设计与实现

4.1需求分析

4.1.1初始化阶段

4.1.2发布阶段

4.2主要流程设计

4.3主要功能的实现

4.3.1组群管理器详细设计

4.3.2组成员详细设计

4.3.3协议优化的详细设计

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢