基于流指紋的流安全交換關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，流交換正在逐步成為數(shù)據(jù)交換發(fā)展的新趨勢(shì)。它具有數(shù)據(jù)量宏大、內(nèi)容不可預(yù)測(cè)和低時(shí)延的特性。然而，隨著流交換應(yīng)用的與日俱增，流交換的安全問(wèn)題日益凸顯。究其根源，在于流交換中流身份不可知不可信以及它導(dǎo)致的流交換范圍不可控和交換路徑不可尋等問(wèn)題。因此，本文針對(duì)流交換中存在的流身份的不可知不可信、流范圍的不可管不可控和流路徑的不可尋不可溯問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，主要工作如下：
　　1.針對(duì)流指紋在交換過(guò)程中由于流內(nèi)容變換導(dǎo)致

2、的流身份信息不可知不可信的問(wèn)題，研究了基于自適應(yīng)流特征的半脆弱流指紋預(yù)處理技術(shù)，它分為流特征參數(shù)生成、基于流特征參數(shù)的認(rèn)證位生成和基于流特征參數(shù)的直序擴(kuò)頻三部分。首先，提出流特征參數(shù)生成算法，利用具有不變性和獨(dú)異性的流時(shí)間屬性，通過(guò)生成流特征參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于流特征參數(shù)的認(rèn)證位生成方法，將流特征參數(shù)作為認(rèn)證位置亂的依據(jù)，通過(guò)采用置亂的HMAC使篡改定位的準(zhǔn)確率達(dá)到P=1-1/2(k·m)(K·m-11)；設(shè)計(jì)基于流特征參數(shù)的直序

3、擴(kuò)頻方法，將流特征參數(shù)作為PN碼片段和初相位確定的依據(jù)，利用直序擴(kuò)頻的自相關(guān)糾錯(cuò)特性提高流指紋抵御干擾和抗MSAC檢測(cè)的能力。該技術(shù)通過(guò)流特征參數(shù)提高了指紋的自適應(yīng)性，在增加選擇明文攻擊計(jì)算復(fù)雜度的同時(shí)，使解碼方的計(jì)算復(fù)雜度降低到2O(k)；通過(guò)結(jié)合使用直序擴(kuò)頻和認(rèn)證實(shí)現(xiàn)了流指紋的半脆弱性，在定位惡意篡改的同時(shí)，增加了指紋抗噪能力。
　　2.針對(duì)單一載體導(dǎo)致的容量有限、難以兼顧健壯性和隱蔽性，以及流形式變換導(dǎo)致的指紋無(wú)法準(zhǔn)確提取的

4、問(wèn)題，研究了基于多維正交載體的可裂解流指紋綁定技術(shù)，它由指紋重心綁定算法和指紋字段綁定算法兩部分組成。指紋重心綁定算法使用健壯性好的時(shí)間間隔重心作為載體，提出基于指紋重心屬性值的嵌入載體選擇機(jī)制，使 MFA攻擊的計(jì)算復(fù)雜度隨2ksC呈超指數(shù)增長(zhǎng)；通過(guò)改進(jìn)時(shí)間間隔重心綁定方法降低對(duì)數(shù)據(jù)包的改變量，提高了指紋重心的隱蔽性。指紋字段綁定算法使用隱蔽性好的包時(shí)延作為載體，通過(guò)采用量化索引技術(shù)使指紋字段的抗噪性增加到qs/2；通過(guò)利用隱馬爾科夫模

5、型和最大似然估計(jì)算法保證提取指紋的最優(yōu)。該技術(shù)利用相互正交的雙載體提高載體容量；針對(duì)載體特點(diǎn)設(shè)計(jì)了指紋重心和指紋字段算法以兼顧健壯性和隱蔽性，在PrI和PrD小于4％的條件下，指紋提取的準(zhǔn)確率達(dá)到100%。
　　3.針對(duì)可疑路徑提取中流路徑變換導(dǎo)致的環(huán)路欺騙、部分關(guān)聯(lián)條件下可疑節(jié)點(diǎn)序列化不確定性大和溯源效率低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于流指紋的多層協(xié)同溯源技術(shù)，它分為可控域間重構(gòu)、可控域內(nèi)提取和可控子網(wǎng)定位三部分。首先，根據(jù)可控域相對(duì)穩(wěn)定和

6、BGP協(xié)議防止環(huán)路欺騙的特點(diǎn)提出域間路徑重構(gòu)算法，實(shí)現(xiàn)域間可疑路徑的高效重構(gòu)；其次，設(shè)計(jì)了域內(nèi)路徑提取算法，通過(guò)基于鄰接鏈接對(duì)的有向圖變換實(shí)現(xiàn)域內(nèi)可疑路徑去環(huán)路，通過(guò)基于本地時(shí)間關(guān)系的方法提高可疑節(jié)點(diǎn)序列化的確定性，以實(shí)現(xiàn)域內(nèi)可疑路徑準(zhǔn)確提??；最后，可控子網(wǎng)內(nèi)利用轉(zhuǎn)發(fā)表定位可疑信源。該技術(shù)利用流指紋保證流關(guān)聯(lián)的正確性，通過(guò)多層協(xié)同的溯源方法將可疑路徑提取效率提高到O(n+n2·log)，有效緩解了單層溯源方式效率低和局部服務(wù)器過(guò)載的問(wèn)題