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网格环境下证书安全管理方案的研究

作　者: 刘福丽
导　师: 杨寿保
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 信息安全
关键词: 网格计算身份认证公钥证书数字签名 Portlet 科学计算资源
分类号: TP393.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要

信息化进程的加速,使得高性能计算需求急剧增加。九十年代初,网格计算(Grid computing)应运而生,被称为第三代互联网应用。网格试图实现互联网上包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等在内的所有资源的全面连通与共享,为用户提供透明的服务,具有诱人的前景。世界各国都投入了大量经费用于网格的研究、开发、建设,目前已取得了较好地进展,为解决大型计算问题提供了平台。本文依托中国国家网格合肥节点的建设项目,对网格研究的发展做出了微薄的贡献。网格系统是一种开放系统,允许用户向其提交任务,并使用分布式的网格资源完成任务。这给网格的安全部署提出了挑战。互联网是网格的通信基础,将已有的网络安全技术加以修改、扩展从而适应网格环境是解决网格安全问题的明智之举。本文调研了网格系统面临的安全威胁、安全层次,概述了网格安全体系结构,对现有的网格安全标准,特别是对GSI网格安全基础设施进行了分析。网格安全基础设施GSI是一种网格安全集成解决方案,为解决网格安全问题做出了巨大贡献。GSI的关键技术之一是身份认证机制,它采用X.509证书标准和SSL通信协议,高效且兼容性强。GSI实现网格用户单点登录的关键是引入了代理证书,本文分析了GSI中代理证书机制存在的问题,并针对此利用哈希链和ElGamal签名的一种变型设计了一种安全的证书自组织管理方案,从而解决了GSI中代理证书的撤销缺失和安全问题。该方案满足网格系统用户单点登录的要求,具能够做到在无需用户或代理参与的情况下,代理证书的自治生成、更新、发布、验证,并且能灵活撤销。这种方案具有网格系统的优良特性,即自组织性、自适应性等。科学计算是驱动网格技术发展的源动力。本文利用网格技术,解决了科学计算软件的费用高、重复开发、使用困难等问题。本文根据科学计算工具网格的功能目标,提出了科学计算工具网格总体设计方案,并且对需要用到的关键技术进行了阐述。本文提出的科学计算工具网格原型在“国家网格合肥结点建设”项目中对予以了实现。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
图表索引  9-10
第一章绪论  10-21
  1.1 网格  11-13
    1.1.1 网格的定义  11-12
    1.1.2 网格研究的特点  12-13
  1.2 网格体系结构  13-16
    1.2.1 五层沙漏结构  13
    1.2.2 积木块结构  13-14
    1.2.3 开放网格服务体系结构  14-15
    1.2.4 基于代理的网格体系结构  15-16
  1.3 网格研究现状  16-17
  1.4 网格安全需求  17-18
  1.5 本文的工作  18-21
    1.5.1 本文的研究背景及意义  18-19
    1.5.2 本文的内容安排  19-21
第二章网格安全技术  21-31
  2.1 网格安全体系结构  21-23
    2.1.1 网格安全威胁  21-22
    2.1.2 网格安全层次  22
    2.1.3 网格安全体系结构  22-23
  2.2 几种重要的网格安全技术  23-28
    2.2.1 身份认证技术  24-25
    2.2.2 信任机制  25-27
    2.2.3 行为跟踪  27-28
    2.2.4 访问控制  28
  2.3 网格系统安全规范  28-30
    2.3.1 WS-Security  28-29
    2.3.2 WS-License  29
    2.3.3 网格安全基础设施GSI  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章网格安全认证机制的研究  31-36
  3.1 Kerberos 安全认证机制  31-32
    3.1.1 Kerberos 的认证过程  31-32
    3.1.2 Kerberos 的性能分析  32
  3.2 GSI 安全认证机制  32-34
    3.2.1 GSI 认证证书  33
    3.2.2 GSI 的认证过程  33
    3.2.3 委托与单点登录  33-34
    3.2.4 GSI 认证机制的性能分析  34
  3.3 KX.509 安全认证机制  34-35
    3.3.1 KX.509 的认证过程  34-35
    3.3.2 KX.509 的性能分析  35
  3.4 本章小结  35-36
第四章网格证书管理方案研究  36-46
  4.1 公钥证书管理方案比较  36-38
    4.1.1 基于门限密码体制的分布式公钥证书管理  36-37
    4.1.2 自组织类公钥证书管理  37
    4.1.3 性能分析  37-38
  4.2 一种安全的证书自组织管理方案  38-43
    4.2.1 背景知识  38-39
    4.2.2 证书自组织管理方案  39-42
    4.2.3 证书自组织管理方案的性能分析  42-43
  4.3 GSI 中网格证书的管理方案设计  43-45
    4.3.1 GSI 中网格证书的管理方案  43-44
    4.3.2 GSI 中网格代理证书的自治管理过程  44
    4.3.3 性能分析  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章科学计算工具网格设计实现  46-56
  5.1 引言  46-47
  5.2 科学计算工具网格的设计方案  47-51
    5.2.1 功能目标  47
    5.2.2 科学计算工具网格总体结构设计  47-49
    5.2.3 模块间的相互作用  49-51
  5.3 关键技术实现  51-54
    5.3.1 基于Portlet 框架的网格Portal  51
    5.3.2 快速构建可重用网格应用方案  51-52
    5.3.3 针对科学计算应用的调度实现  52-53
    5.3.4 资源接入及监控管理  53-54
  5.4 科学计算工具网格原型实现与应用部署  54-55
  5.5 本章小结  55-56
第六章结束语  56-59
  6.1 本文工作总结  56-57
  6.2 本文的主要贡献  57
  6.3 未来工作展望  57-59
参考文献  59-61
致谢  61-62
在读期间发表的学术论文及取得的其他研究成果  62

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