异构环境下多播密钥管理方案的研究

摘要

随着计算机技术和通信技术的发展,网络拥塞问题和带宽的急剧消耗越发突出。多播通信以其低带宽占用率,高数据传输率得到越来越广泛的应用。与传统的单播相比,多播能够实现单点到多点及多点到多点的传输和减少网络中报文复制的数量,节省大量的网络带宽;和广播相比,多播通信的传输又有区分性和针对性。在多播通信中,组密钥通过加密多播数据来保证多播组的安全。由于多播组中的成员是不断变化的,为了确保多播组的前向安全性和后向安全性,必须及时更新组密钥。因此,组密钥管理是多播安全中一个重要的研究内容。
　　首先,本文介绍了异构环境下多播密钥管理方案的研究背景与意义、国内外的研究现状,并具体介绍了组播密钥管理技术中实时密钥更新和批量密钥更新。
　　其次,本文针对有线网络通信中多播技术进行研究,分析了超球型多播密钥管理方案的具体模型,在此基础上提出了一种基于成员行为的超球型多播密钥管理方案。密钥更新时采取批量更新,这样就可以减少同一辅助密钥的反复更新带来的开销。通过性能分析和仿真实验证明,该方案的组密钥更新次数和通信开销都得到有效的降低。随着多播组成员的增加,特别当成员的加入和离开数目越接近,本方案优越性体现的越明显,较适合于大型的动态多播组。
　　接着,本文针对无线通信的特点,多播组中的成员是动态变化的,在某些特殊应用中,成员可能会在一段时间段内频繁的加入和离开,此时有线网络中的传统组播密钥管理方法就会体现出不足。在此基础上,我们提出了一种适应于无线网络的多播密钥管理方案。该方案根据地理位置将组播成员划分为不同子组,每个子组根据本子组成员的变化情况来设置密钥更新间隔TTR和请求数的阀值RT,通过子组管理员来协调成员通信的一致,提高通信效率、降低异步问题。经分析表明该方案在保证组播成员安全通信的基础上,显著地降低了组播的通信开销。
　　最后对异构环境下有线网络和无线网络的结合进行研究。

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第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作及组织结构

1.4本章小结

第二章 多播密钥管理方案

2.1多播技术概述

2.2多播密钥管理策略

2.3本章小结

第三章 有线网络中基于成员行为的超球形批量密钥管理方案

3.1引言

3.2基于成员行为的超球形密钥树的构造

3.3 基于成员行为的超球形批量密钥更新算法

3.4仿真结果及性能分析

3.5本章小结

第四章 无线网络中的多播密钥管理方案

4.1问题的提出

4.2相关研究

4.3适用于无线网络的多播密钥更新方案

4.4性能分析及仿真结果

第五章 异构网络中有线网络和无线网络的结合

5.1问题的提出

5.2相关研究

5.3异构网络中的多播密钥管理

5.4性能分析

第六章 总结与展望

6.1本文总结

6.2讨论与展望

参考文献

致谢

附录：攻读学位期间参与的科研课题与公开发表的论文