基于IPSec VPN数据安全性的混合加密算法研究

摘要

随着Internet的广泛应用，网络信息安全变得越来越重要，有关计算机之间通信保密技术得到越来越多的研究和应用。VPN技术利用Intemet等公用通信设施，通过隧道和加密技术建立了一个安全的、虚拟的的专用通道，从而确保局域网络内部数据的保密性。VPN技术不仅能提供公司企业用户数据传输的安全性，而且还节约成本。IPSec是VPN结构中应用最多的协议族，但是IPSec协议中强制要求的加密算法已不能满足人们的需求。本文主要对IPSec协议实现的安全加密算法提出了新的方法。该算法是由对称算法中的高级加密算法(AES)和非对称算法中的椭圆曲线加密算法(ECC)结合而成的一种混合加密算法。被NIST选定的AES算法，简洁、高效、安全性高而且具有良好的代数结构，而ECC算法速度快、密钥短、实现时所占资源空间少。 论文首先简要介绍IPSec VPN概念及结构，接着概述密码学的基础理论及发展，然后分别对AES算法和ECC算法的加密解密过程和安全性进行分析，最后提出两种算法的混合加密算法。最后研究讨论混合加密算法的实现机制，并模拟设计了IPSec安全协议。 基于IPSec VPN数据传输的混合加密算法的仿真系统由C++语言和标准Windows Winsock API实现，分为服务器端和客户端。该系统全面反映混合加密系统的性能和数据大小、客户端口数及数据传输速率之间的关系。针对测试数据，本文对该混合加密算法的安全性和抗攻击性进行了分析。 两种算法相结合的混合加密算法具有更高的安全性和可执行性能，混合加密算法有效地提高VPN的数据安全和数据传输速率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题研究背景

1.2课题研究现状

1.3本文所做的研究工作

第2章IPSec VPN概述

2.1 VPN概述

2.2 VPN安全技术及协议

2.3 IPSec安全协议

2.4 IPSec实现VPN的优势

第3章密码学理论

3.1密码学的发展

3.2密码学概念

3.2.1加密和解密过程

3.2.2密码分析

3.2.3密码算法分类

3.3传统密码学

3.3.1替代密码

3.3.2换位密码

3.4对称密码学

3.4.1数据加密标准DES

3.4.2高级加密标准AES

3.5非对称密码学

第4章AES算法研究

4.1 AES算法概述及原理

4.2 AES算法分析

4.2.1数学定义

4.2.2基本部件

4.2.3 AES密钥生成器

4.2.4 AES加解密流程

4.3 AES算法性能分析

4.3.1 AES的抗攻击能力

4.3.2 AES与DES性能分析比较

第5章ECC算法及密码算法研究

5.1 ECC算法概述

5.2 ECC的数学基础

5.2.1椭圆曲线的基本概念

5.2.2有限域上的椭圆曲线

5.2.3有限域上FP的椭圆曲线

5.3 ECC的加密实现

5.3.1 ECC的加密原理

5.3.2 ECC加密实现

5.4 ECC安全性能分析

5.5数字签名

第6章混合加密算法的研究及实现

6.1混合加密算法的提出

6.2混合加密算法的实现

6.2.1 AES算法的实现

6.2.2 ECC算法的实现

6.2.3有限域上的运算

6.3混合加密算法的实现流程

6.3.1混合加密算法的实现原理

6.3.2混合加密算法的实现流程

6.4基于IPSec VPN的混合加密系统的体系结构

6.5系统仿真实现

6.5.1硬件及网络环境

6.5.2算法库

6.5.3服务器端和客户端流程

6.6系统性能测试

6.7系统安全分析

结论

致谢

参考文献