基于TR069中安全协议（SSL/TLS）的研究

摘要

根据网络管理系统的安全需求，论文研究了TR069协议的安全问题，包括： 1) 设计了一种基于SSL安全嵌套层的TR069系统安全方案和MCSA握手算法。这种基于SSL的安全加密方案不仪能在使用单条PVC的情况下保证管理系统数据的安全，而且应用了树型MCSA握手算法，可以对系统中的节点进行认证。对于一个ACS(Auto Configuration Server)服务器节点要连接百万台CPE(Customer Premises Equipment)的TR069网络，这种方法可以表现出很好的性能。通过计算机实验也证实了这种方案的优势。 2) 提出在TR069网络上加密强度为256位的AES算法，替代SSL方案中的DES算法，并优化了轮变换算法。该改进后的算法融合了AES算法高强度的优点和系统运算速度较快的特点，利用改进轮变换的AES算法大大提高系统的效率，可以更好地适应TR069网管系统的使用环境。通过新的ExpandKey算法方案可以避免雪崩效应，克服AES原始算法容易暴露密钥的不足。ExpandKey算法是针对AES原始算法的缺陷，通过对种子密钥和初始块的进一步计算来隐藏种子密钥的信息，提高了网络安全性。 3) 在JCE下实现了改进后的AES算法，并与DES和T-DES算法在纯数据加密和实际网络传输情况下进行了性能比较和安全性分析。论文最后在该架构下实现了在TR069系统上的256位的加密，并且可以进一步应用于其它系统。通过中国电信的平台测试工具对其性能进行了测试和分析，证明了新的方案完全满足课题的要求并有了自己的知识产权。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题来源

1.2基于TR069的网络管理系统概况

1.2.1 TR069网络管理系统的国内外发展

1.2.2 TR069系统上管理通道的安全性

1.3 TR069网络管理系统的安全需求

1.3.1 TR069系统的网络特点

1.3.2一般攻击管理系统网络的方式

1.3.3 TR069系统的安全需求

1.4论文主要研究的内容

第2章现代密码学原理

2.1现代密码学

2.1.1公钥与私钥体制

2.1密钥管理与协商

2.2分组密码

2.2.1分组密码的工作模式

2.2.2消息鉴别模式

2.3数据完整性

2.3.1数字签名概述

第3章基于SSL的TR069系统安全方案

3.1传统网络管理方案的缺陷与本方案的特点

3.1.1传统方案的不足

3.1.2专用管理通道方案的缺陷分析

3.1.3本论文方案的特点

3.2 TR069的网络管理方案

3.2.1 TR069 广域网终端管理协议

3.3基于SSL的安全管理系统设计

3.3.1系统的设计思想和设计目标

3.3.2系统整体结构分析

3.3.3系统功能结构分析

3.4系统主要模块分析

3.4.1 TR069系统的应用管理模块

3.4.2 SOAP与HTTP协议的集成

3.5基于SSL的安全通信模块

3.5.1 TR069网络上的SSL安全分层模型

3.5.2记录层结构

3.5.3握手消息结构

3.5.4握手消息实现

3.5.5连接流程描述和改进

3.5.6 RSA算法数学分析

3.6多CPE单ACS优化握手算法

3.6.1 MCSA握手算法原理

3.6.2 MCSA算法基本运算

3.6.3实验测试结果

3.7本章小结

第4章256位的安全加密方案

4.1 AES算法理论

4.1.1 AES与Rijndael的区别

4.1.2加、解密的输入/输出

4.1.3轮变换算法

4.2 ExpandKey算法分析和改进

4.2.1 ExpandKey算法研究

4.2.2轮密钥数组的组成

4.2.3密钥的数学分析

4.3 ExpandKey算法优化

4.4 ACS系统上算法Round的优化

4.5 AES与DES的性能与安全性比较

4.5.1 AES与DES的加密效率测试

4.5.2安全性比较

4.6本章小结

第5章JCE构架下优化后的AES算法实现

5.1 JCE加密扩展

5.1.1 CipherSpi接口

5.2加密算法实现方案

5.2.1算法接口流程分析

5.2.2密钥扩展模块的实现

5.2.3加密/解密模块的实现

5.2.4 S-盒及各变换表的实现

5.3算法接口的描述与分析

5.3.1一个GF(28)域上的乘法函数

5.3.2逆列混合运算函数

5.3.3密钥扩展模块

5.3.4数据块分解模块

5.3.5加密模块实现

5.3.6解密模块实现

5.4 TR069网络环境下的性能测试

5.4.1一次性并发测试

5.4.2阶段性并发测试

5.5本章小结

第6章结论与展望

6.1论文总结

6.2展望

参考文献

附录

致 谢