无线移动自组网的分布式密钥管理和认证研究.pdf

重庆大学博士学位论文无线移动自组网的分布式密钥管理和认证研究姓名:王浩申请学位级别:博士专业:计算机软件与理论指导教师:吴中福 20070426 中文摘要摘要无线移动自组网一种节点可任意移动、拓扑结构高度动态变化、没有预设网络基础设施的多跳无线网络。这种无线网络具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁灭性等特点,在军事通信和民用系统中有着广泛的应用。然而,由于自组网的无线链路、动态拓扑、缺乏集中管理和资源受限等特点,其本身就是很脆弱的,容易遭受多种攻击,而且传统的安全机制不再适合于它,这极大地阻碍了自组网的应用。于是本论文重点研究了适合于自组网安全机制的分布式密钥管理和认证,具体包括以下四个方面的内容: ,提出了基于安全多方计算的门限椭圆曲线数字签名方案。由于椭圆曲线密码体制具有安全性高、计算量小、占用空间少等优点,适合于自组网的需要。现有的门限椭圆曲线数字签名方案几乎都是在Takaragi-Miyazaki门限方案上的改进,因此我们深入研究 Takaragi-Miyazaki门限方案,Tzong-Sun wh证明了Takaragi-Miyazaki f-1限方案不能抵御内部伪造攻击,于是我们采用标准的椭圆曲线数字签名算法构建了基于安全多方计算的门限方案,通过和Takaragi-Miyazaki门限方案作比较,说明了我们所提方案是安全的。门限椭圆曲线数字签名方案可以作为证书服务的签名算法应用到自组网的密钥管理和认证中。 ,分析了该方案的密钥管理服务和密钥更新服务,指出了部分分布式密钥管理和认证方案存在的问题。同时,对基于门限机制的完全分布式密钥管理和认证方案,以及方案中的信任模型、证书服务(证书签发、证书签名分量验证、证书撤销和CgL)、密钥分量的分布式自初始化和验证,与密钥分量的更新服务进行了深入的研究,最后也指出了完全分布式密钥管理和认证方案存在的问题。 ,在统计分析 PGP公钥的基础上,提出了构建本地证书库的改进最大自由度算法,对PGP证书图的仿真结果表明:由改进最大自由度算法构建的本地证书库鉴别成功率大于改进前的算法;在相等鉴别成功率的条件下,改进后的算法减少了对节点证书存储空间的需要。同时,还提出了受限长度可达路径、受限长度多路径、受限长度k 连接多路径、受限长度独立多路径四种由低到高的鉴别强度来研究虚假证书的鉴别,对PGP证书图的仿真结果表明:对于存在虚假证书或错误证书情况下,改进后的鉴别成功率明显大于改进前,说明算法改进后的方案更能适应于实际的自组网环境。重庆大学博士学位论文 ,提出了混合式密钥管理和认证方案。方案集成门限机制和证书链,通过分散CA获得高安全性的同时,利用证书链信任值的方法提高了认证服务的成功率,仿真结果表明:在增加少量通信量的情况下,方案较好地平衡了自组网的安全性和认证成功率。而且,在基于证书链的认证过程中,由于中间节点是分布CA中心或者CA认证的节点,大大提高了证书链认证的安全性。因此,混合式方案满足自组网的安全要求。关键词:无线移动自组网,分布式密钥管理和认证,门限椭圆曲线数字签名,门限密钥共享,证书链英文摘要 ABSTRACT Mobile Ad work()is amulti-hop andhigll dynamic work where a setofmobile municate among themselves using wireless transmission withom thesupport of丘xed or stationary infi' work hasfeaturesintemporary andrapiddeployment,no control center and anti- widely used munication mercial ,since its wireless link,dynamic topology,absence of central management andlimitresources,it isvulnerableandeasy tobeattacked,moreover, traditional security mechanism does not ,which heavily prevents its ,our thesisfocuses onre