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移动自组网络组控制密钥更新机制的研究与模拟实现

作　者: 王家新
导　师: 唐玉华
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 移动自组网络 组密钥管理框架 合谋 门限秘密共享 主动秘密共享 组控制密钥更新 模拟
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


移动自组网络是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络。它是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的自治系统。在这种环境中，由于节点的无线通信覆盖范围的有限性，两个无法直接通信的移动节点可以借助其他节点通过分组转发进行数据通信。 随着移动自组网络在民用和军事领域应用增加，移动自组网络安全技术研究日益受到人们重视。由于自组网络经常变化的拓扑结构以及没有固定的基础实施，使网络安全面临许多新问题。组密钥管理是移动自组网络安全研究中的基本问题，也是当前该领域研究热点之一。在移动自组网络中，组密钥管理具有广泛的应用领域——不但安全组通信需要组密钥管理技术的支持，安全路由中的密钥管理问题也可认为是所有节点均为一个通信组的组密钥管理问题。因此，研究解决移动自组网络组密钥管理问题具有重要的意义。 在深入分析移动自组网络对安全性的重要需求和已有工作不足的基础上，我们提出了基于门限秘密共享机制的分布式组密钥管理框架。由于框架采用局部信任模型，组密钥利用局部信息生成，因此具有对网络拓扑变化适应性强、扩展性好、鲁棒性强等优点，避免了组密钥管理的单点失效问题，降低了节点移动性和链路可靠性对于组密钥管理的影响。但是，在该框架中，存在门限个退出节点的合谋问题，也就是当退出的组成员节点的数量超过门限时，它们可以串通合谋恢复组私有密钥，从而对组通信的安全构成威胁。本文在移动自组网络组密钥管理框架的基础上，深入研究了主动秘密共享机制，针对框架中存在的合谋问题，利用主动性的原则，提出了两种组控制密钥更新算法以及组控制密钥恢复算法，较好地解决了退出组成员节点的合谋问题。利用网络模拟器ns-2，分析了算法的性能，模拟结果表明在多种移动自组网络条件下以上算法的更新成功率和更新延迟均具有较好的有效性。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-20
  §1．1 移动自组网络简介  10-15
    1．1．1 基本概念和特点  10-12
    1．1．2 与常规移动通信系统的比较  12-13
    1．1．3 应用领域及实例  13-15
  §1．2 研究背景  15-18
    1．2．1 移动自组网络研究的关键技术  16
    1．2．2 移动自组网络的安全问题  16-17
    1．2．3 安全目标  17-18
    1．2．4 课题组的研究情况  18
  §1．3 本文工作  18-19
  §1．4 论文结构  19-20
第二章 相关密码知识与相关研究  20-30
  §2．1 加密体制简介  20-23
    2．1．1 加密体制的分类  20-21
    2．1．2 RSA加密算法  21-22
    2．1．3 Hash函数  22
    2．1．4 数字签名  22-23
    2．1．5 公钥密码提供的服务  23
  §2．2 门限秘密共享  23-25
    2．2．1 门限秘密共享简介  23-24
    2．2．2 两种主要的门限秘密共享方案  24-25
  §2．3 组密钥管理协议研究  25-29
    2．3．1 协议分类  25-26
    2．3．2 已有协议简介  26-29
  §2．4 小结  29-30
第三章 组控制密钥更新  30-41
  §3．1 分布式组密钥管理框架  30-36
    3．1．1 传统的组密钥管理方式  30-31
    3．1．2 系统模型  31-32
    3．1．3 信任模型  32-33
    3．1．4 分组数据源认证  33-34
    3．1．5 框架描述  34-36
    3．1．6 合谋问题  36
  §3．2 组控制密钥更新  36-40
    3．2．1 主动性秘密共享  36-37
    3．2．2 可验证秘密共享  37-38
    3．2．3 组控制密钥更新算法  38-39
    3．2．4 算法安全性分析  39-40
  §3．3 小结  40-41
第四章 优化组控制密钥更新  41-51
  §4．1 基于邻居节点的组控制密钥更新  41-45
    4．1．1 问题描述  41-42
    4．1．2 算法描述  42-44
    4．1．3 算法性能分析  44-45
  §4．2 组控制密钥的恢复  45-50
    4．2．1 问题描述  45
    4．2．2 算法描述  45-49
    4．2．3 算法性能分析  49-50
  §4．3 小结  50-51
第五章 算法的模拟实现与性能分析  51-60
  §5．1 NS-2网络模拟器简介  51-53
  §5．2 模拟流程描述  53-55
    5．2．1 模拟步骤  53-54
    5．2．2 模拟流程  54-55
  §5．3 模拟程序设计  55-57
    5．3．1 添加报文头  55-56
    5．3．2 Agent的实现  56-57
  §5．4 模拟结果及其分析  57-60
    5．4．1 模拟描述  57-58
    5．4．2 模拟结果与分析  58-60
第六章 总结与未来工作  60-62
致谢  62-63
附录：攻读硕士学位期间发表的论文  63-64
参考文献  64-66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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