基于NAT穿越的网络可视教学安全性研究

摘要

信息技术在现代教育中的重要作用日益凸现，依托现有教育网的通信网络平台，构建集数字化传递、可视化终端、栅格化网络于一体的网络可视教学系统已成为教学手段信息化的重要内容之一。但是，在复杂的网络环境中，可视教学系统必将遭受诸如病毒、黑客等来自网络的各种危险。因此，当教学网络的连接和节点遭到破坏后，如何充分利用公网实现互联互通，提高系统的安全性，是保证网络可视教学系统发挥作用的首要解决问题。
　　本文针对上述问题进行了深入研究，通过对已有NAT穿越解决方案的分析比较，设计实现了一种改进FULL PROXY方式的NAT穿越机制—FPNAT(FULL PROXYNAT)。为解决FULL PROXY方式下服务器代理设备中继转发所引起的通信瓶颈问题，采用UDP“打洞”技术对信令穿越NAT进行了修改，实现了通信双方以及后来的UDP消息发起方的信令直接传递，降低了数据包时延和丢包可能性，提高了系统的实时性及可靠性。为确保教学信息在公网数据传输中的安全性，采用了一种基于AES算法和RSA算法的混合加密算法，通过AES算法实现大量数据快速加解密，而RSA算法解决通信双方之间建立安全通信的会话机制。MATLAB仿真实验表明，该混合加密算法有效增强了数据传输的安全性。
　　通过测试平台，对论文提出的方案进行了验证。测试结果表明，本文设计的FPNAT穿越机制可以提高网络可视教学系统的安全性;在NAT穿越过程中使用AES与RSA的混合加密算法能够有效提高信息数据传输的安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 网络可视教学系统概要

1．2．1 网络可视教学系统的体系结构

1．2．2 网络可视教学系统的原理

1．2．3 网络可视教学系统的功能

1．2．4 网络可视教学系统需要解决的问题

1．3 国内外研究现状

1．3．1 NAT穿越技术现状

1．3．2 多媒体数据加密研究现状

1．4 论文主要内容及章节安排

第二章 网络可视教学系统安全性相关技术

2．1 NAT技术

2．1．1 NAT的类型

2．1．2 NAT对SIP系统的影响

2．2 多媒体数据传输技术

2．2．1 实时传输协议RTP

2．2．2 实时传输控制协议RTCP

2．2．3 发送端的数据采集和发送

2．2．4 接收端的数据接收、处理和播放

2．3 数据加密技术

2．3．1 AES算法

2．3．2 RSA算法

2．4 本章小结

第三章 基于SIP的NAT穿越方案设计

3．1 NAT穿越技术方案分析与比较

3．1．1 NAT穿越需要解决的具体问题

3．1．2 NAT穿越解决的方案

3．1．3 NAT穿越解决方案的比较

3．2 一种改进FULL PROXY方式NAT穿越机制设计与实现

3．2．1 NAT穿越机制的设计

3．2．2 NAT穿越解决机制实现

3．3 本章小结

第四章 数据传输加密方案的设计与实现

4．1 两大密码体制的特点与比较

4．1．1 非对称密码体制的特点

4．1．2 对称密码体制的特点

4．1．3 两大密码体制的比较

4．2 算法验证

4．2．1 RSA算法的仿真实现

4．2．2 AES算法的仿真实现

4．3 数据加密方案及实现

4．3．1 基于RSA算法和AES算法的混合加密算法

4．3．2 混合加密算法的仿真实现

4．4 本章小结

第五章 网络可视教学系统NAT穿越原型的构建与FPNAT方案的验证

5．1 原型系统的设计与实现

5．2 RTP数据的加解密

5．3 原型系统的测试

5．3．1 NAT穿越测试

5．3．2 加密数据的NAT穿越测试

5．4 FPNAT方案在网络可视教学系统中的验证

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢