安全組播中密鑰管理優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)IP組播是自由開放的,任何人在任何時(shí)間只要知道組播地址并加入地址都可以參與組播通信,因此需要通過限制未授權(quán)的不合法成員對(duì)組會(huì)話內(nèi)容的訪問來保證組成員間通信信息的安全性。通常解決這一問題的方法是在使用組內(nèi)合法成員共享的一個(gè)組會(huì)話密鑰對(duì)組會(huì)話內(nèi)容進(jìn)行加密。并且大多數(shù)組播場(chǎng)景均需要支持組成員加入與退出等動(dòng)態(tài)成員事件,即前向與后向安全性。組密鑰管理是解決組播安全性問題的關(guān)鍵。因此如何對(duì)組會(huì)話密鑰進(jìn)行高效安全的更新成為目前安全組播研究領(lǐng)域亟待

2、解決的問題。本文針對(duì)組密鑰管理技術(shù)與理論進(jìn)行分析與研究。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在不同場(chǎng)景下性能上的不足,提出幾種高效安全的組密鑰管理優(yōu)化方法,主要包括集中式基于成員概率的非平衡樹密鑰管理方法以及其自愈機(jī)制、移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度的分簇方法、基于分簇結(jié)構(gòu)的分布式組密鑰協(xié)商方法等。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、籴槍?duì)現(xiàn)有的集中式組密鑰管理方法假設(shè)組成員具有相同的行為模式,提出了一種基于成員概率的非平衡密鑰樹組密鑰管理方法。本文提出成員概率模

3、型,用以描述不同組應(yīng)用中成員的退出組的概率分布。通過將成員的退出概率作為密鑰樹葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值,構(gòu)建非平衡的擬HUFFMAN密鑰樹。融合擬HUFFMAN密鑰樹提出非平衡密鑰樹管理方法PBA(Probabilistic Batch rekeying Algorithm)。性能分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明PBA在處理組動(dòng)態(tài)變化時(shí)具有良好的性能。
　?、卺槍?duì)非平衡密鑰樹管理方法PBA在非終止場(chǎng)景中的潛在的性能惡化問題,提出了非平衡密鑰樹管理方法在特

4、殊場(chǎng)景下的自愈機(jī)制。對(duì)PBA在連續(xù)的特殊成員事件下的更新性能進(jìn)行了理論分析,證明其具有性能上的自愈性和適應(yīng)性。性能惡化仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明其即使在最壞的情況下其負(fù)載性能也能迅速恢復(fù),證明其具有較好的可靠性和可擴(kuò)展性。
　　③將信號(hào)衰減模型引入MANET分簇,提出了一種基于節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度的MANET分簇算法。本文通過融合節(jié)點(diǎn)身份標(biāo)識(shí)、連接度以及移動(dòng)性等分簇標(biāo)準(zhǔn),提出將信號(hào)衰減度納入考量的基于權(quán)值的分簇算法 SECA(Signal Eff

5、icient Clustering Algorithm),引入節(jié)點(diǎn)間強(qiáng)弱鏈接的概念,對(duì)簇加以限制。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,SECA算法中網(wǎng)絡(luò)平均分簇?cái)?shù)、平均簇首生命周期以及能耗均較優(yōu),證明了SECA算法的有效性和可行性;同時(shí)SECA中提出以成員事件驅(qū)動(dòng)而非時(shí)間周期來進(jìn)行分簇重構(gòu),其在處理節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性所帶來的動(dòng)態(tài)變化所需的負(fù)載和能耗更低,適合于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。
　?、転橛行Ы鉀Q大規(guī)模MANET中組密鑰管理的性能問題,提出了一種基于MANET分