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基于认证的安全路由体系结构的研究

作　者: 李理
导　师: 张小平
学　校: 清华大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 基于认证的安全路由体系结构令牌数字签名认证
分类号: TP393.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 57次
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内容摘要

当前互联网迅猛发展,截至2009年12月31日,中国网民规模达到3.84亿人,基于互联网的电子政务、电子商务等等应用越来越深入到人们的日常生活中。但是传统的基于TCP/IP协议栈的互联网发展越来越受困于协议的安全性。互联网发展的初期,TCP/IP协议主要体现互联互通,其下的链路层协议和其上的应用层协议非常丰富,这种沙漏形的设计丰富了各种设备和应用互联互通。但是设计之初没有考虑互联互通的安全性,导致互联网的安全性问题层出不穷,如DoS攻击,垃圾邮件,路由劫持等等。本文提出的基于认证的安全路由体系结构(AB-SRA)系统旨在限制互联网中的未经允许的流量,这通过目的端对源端的认证来解决以上网络安全性问题,系统通过目的端对源端的认证,通过认证,将令牌(token,包含源端地址、目的端地址等的签名)发给源端,源端得到令牌,将令牌填充到分组中,然后将分组路由,网络中的路由器对进入网络的分组进行验证,合法的分组才允许通过路由器转发,最后到达目的主机。令牌的签名和认证机制是基于公开密钥密码体系的,系统提供密钥更新机制,动态更新密钥提高密钥的安全性,并且探讨了将AB-SRA渐进部署到现有的网络体系结构中,最后使用网络模拟软件NS-2对AB-SRA系统进行模拟验证了系统有效性。本文的主要工作包括:(1)提出了AB-SRA体系结构,这是一种基于数字签名认证机制的网络体系结构,端到端的主机之间通信首先向DNS申请签名标签token,然后主机的分组携带这种token发送到网络中,网络中的第一跳路由器经过路由查找后将验证这种token,并根据token的验证结果选择转发和丢弃。(2)提出安全DNS结构,将现有的公开密钥基础设施(PKI)结合进入DNS中,增强DNS的域名解析和DNS自身的安全性。(3)运用NS2网络仿真软件模拟AB-SRA系统,对NS2的源代码进行改造,使之能模拟主机分组的签名和认证过程,并且对系统的性能进行测量和分析,原型系统的模拟结果显示在受到非授权流量攻击时的有效性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章引言  11-15
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 选题的意义  12-13
  1.3 论文的主要工作和贡献  13
  1.4 论文结构安排  13-15
第2章现有路由体系结构安全问题研究  15-26
  2.1 DoS 攻击研究  15-18
  2.2 访问控制研究  18-20
  2.3 身份信息和地址信息分离的研究  20-22
    2.3.1 基于主机的解决措施  20-21
    2.3.2 基于网络的解决措施  21-22
  2.4 安全路由体系结构的研究  22-24
  2.5 基于认证的安全路由体系结构的引入  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章基于认证的安全路由体系结构的设计  26-57
  3.1 基于认证的安全路由体系结构总体设计  27-30
  3.2 基于认证的安全路由体系结构中DNS 的设计  30-45
    3.2.1 DNS 的基于签名认证的域名解析机制  31-36
    3.2.2 DNS 中的注册认证机制  36-38
    3.2.3 基于公钥基础设施的DNS  38-45
      3.2.3.1 密钥分发  38-40
      3.2.3.2 DNS 中资源记录域的完整性认证  40
      3.2.3.3 主机查询请求和响应的完整性验证  40-41
      3.2.3.4 从DNS 服务器获得证书  41-45
  3.3 基于认证的安全路由体系结构中路由器的设计  45-52
    3.3.1 基于认证的路由器中表项的结构  45-48
    3.3.2 基于认证的路由器中分组队列调度  48-51
    3.3.3 基于认证的路由器中访问控制机制  51-52
  3.4 基于认证的安全路由体系结构中若干问题的解决  52-56
    3.4.1 AB-SRA 中公钥的更新  52-55
    3.4.2 AB-SRA 的渐进部署  55-56
  3.5 本章小结  56-57
第4章基于认证的安全路由体系结构的模拟  57-72
  4.1 模拟软件NS-2 的介绍  57-60
    4.1.1 NS-2 模拟器的简介  57-59
    4.1.2 使用NS-2 模拟器进行网络仿真的一般方法和过程  59-60
  4.2 基于NS-2 的基于认证的安全路由仿真系统实现  60-70
    4.2.1 NS-2 组成模块分析  60-67
    4.2.2 基于NS-2 网络模拟系统的实现  67-70
  4.3 本章小结  70-72
第5章基于认证的安全路由体系结构性能测试和安全评估  72-88
  5.1 基于NS-2 仿真软件的系统测试  72-85
    5.1.1 DDoS 攻击未拥塞下系统分析测试  72-76
    5.1.2 DDoS 攻击拥塞下系统分析测试  76-80
    5.1.3 无认证的NS-2 网络仿真实验  80-83
    5.1.4 网络模拟实验结果分析  83-85
  5.2 安全性评估  85-87
    5.2.1 系统安全性分析  85
    5.2.2 认证算法安全性分析  85-87
  5.3 本章小结  87-88
第6章结论和展望  88-90
  6.1 论文研究工作总结  88
  6.2 未来的一些研究方向  88-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
附录 A NS-2 下场景设置的 Tcl 脚本代码  94-98
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  98

基于认证的安全路由体系结构的研究

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