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一种有效的移动IP组播密钥管理方案

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘
要 ：提 出一种移 动 Ｉ Ｐ组播 的 密钥 管理 方 案 ， 通过 将 密钥 更 新 消 息的发 送局 部化 ， 降低 了通信 开销 。 此外 ，
还考虑了成员的移动性对密钥管理树的影响 ， 并提 出了一种有效的切换方案。最后对本方案进行 了性能分析 ． 分析表明， 本方案具有较好的可扩展性。
Ｚ ＨＡＯ Ｈｕ— ｎ ｉｍｉ ．Ｚ Ｕ Ｘｉｎ Ｗ ｉ ＨＯ ａ — ｅ ．ＹＡＮＧ Ｊ ｎ ｕ ２
（ ， ｏｌ ｅｏ ｉｌ＆ Ｅ ｖ ｏｍ ｎ Ｅ ｇｎｅｉ １Ｃ ｌｇ ｖ ｅ ｆＣ ｉ ｎｉ ｎ ｅｔ ｎｉｅｒ ｇ；２ Ｃ Ｕｇ ｆＩ ｏｍａｉ ｎ ｉ ｅｉ ｒ ｎ ． ｏ ｅｅｏ ｎ ｒ ｔｎＥ ｇｎ ｒ ｇ．Ｕ ｉｒｔ ｃ ｎｅ＆ Ｔｃｎｌ ｙＢ ｌｎ ｆ ｏ ｅ ｎ ｎ ｅｓｙｏ Ｓｉ ｃ ｖ ｉ ｆ ｅ ｅｈ ｏｏ ｅ ｇ．Ｂ ｉ ｇ ｇ ｉ ｔ ｅｉ ｊ ｎ
往移动节 点的分组通过隧道转发给漫游 的移动节点 汐 代理 地
两者的结合也给安全组播通信 带来 了更 大 的挑 战。Ｉ Ｐ组
播没有提供对组播数据的访 问控制机制 。通常 ， 访问控制通过
加密来实现 。一类流行 的组播 密钥 管理方案 是利用 层次结构 来维护密钥材料 “ 。在移动环境 中， 不仅要考虑动态的组成
技术的应用范 围， 为两者 的应 用提供更 广泛 的发展空间… 。
可以对组成员 的状态进行管理 。 ＩＴ Ｅ Ｆ的移动 Ｉ ’ Ｐ 协议是 Ｉｔｍｅ 支持主机移动的网络层 ｎｅ ｔ
解决方案 。移动 Ｉ Ｐ提供 了一种 Ｉ 由机制 ， Ｐ路 使移动节点 能够 以一个 永久 的 Ｉ 址连接 到任何链 路上 。移 动 Ｉ Ｐ地 Ｐ有以下三 个实体 ： 移动节 点 （ ＭＨ） 家 乡代理 （ Ａ） 外地 代 理 （ Ａ） 、 Ｈ 和 Ｆ 。 家乡代理 和外地 代理统称 为移动 代理 （ ｂ ｅＡ ｅｔＭＡ） 。 Ｍｏｉ ｇｎ， Ｊ ｌ 移动节点是一种 其软件具 有 网络漫 游功 能的设 备 （ 如个 人数 字助理 Ｐ Ａ） 家乡代 理是 家乡 网络上 的路 由器 ， Ｄ ； 它负责 将发
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第 １ 期 １
赵会敏等 ： 一种有效的移动 Ｉ Ｐ组播密钥管理方案
・２ ｌ３・
一
种 有效 的移 动 Ｉ Ｐ组播 密钥 管 理 方 案 冰
赵会敏 ，周贤伟。 ，杨 军。
（ 京科技 大学 １ 北 ．土木与环 境工 程学 院 ； ．信 息工程 学 院， 京 １０ ８ ） ２ 北 ００３
员关系 ， 还要 考虑主机移 动造 成的频繁的成 员关系变 化。
是移 动节点所 访问的网络上 的路 由器 ， 当移动节 点漫游到外地
网络 时， 来 自家乡代理的分组发送给移 动节点 。 将
移动 Ｉ Ｐ协议在为单播路 由提供支 持 的同时 ， 出了家 乡 提
签 署 （ ｏ ｅＳｂｃｉｔｎ 和 远 程 签 署 （ ｅ ｏ ｕ ｓｒ ｔ ｎ 两 Ｈ ｍ ｕ ｓｒ ｉ ） ｐｏ Ｒ ｍ ｔ Ｓｂｃｉ ｉ ） ｅ ｐｏ
１０ ８ ，Ｃ ｉａ ０ ０ ３ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔｓｈ ｍｅ ｔ ａ ｓｓ ｉ ｂ ｅ ｆｒｍｏ ｉ Ｐ ｍｕ ｉａ ｔ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｗ ｒｓ ｎ ｋ ｙ ｍａ ａ ｅ ｎ ｃ ｅ ｈ ｔ ｕ ｔ ｌ ｏ ｂ ｌ Ｉ ｈ ｃ ｓ、Ｂｙｌ ｃ ｌ ｉ ｇｔ ｅ ｄ — ａ ｉ ａ ｅ ｏ ａｉ ｎ ｈ ｅ ｚ ｌ ｅ ｙ ｏ ｋ ｙ ｎ ｓ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｃ ｓ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｕ ｔｅ ｍｏ ｅ ｅ ｃ ｎ ｉ ｅ ｈ ｆ ｃ ｘ ｒ ｄ ｂ ｈ ｂ ｌ ｙ ｏ ｉ ｒ ｆ ｅ ｅ ｉ ｇｍｅ ｓ ｇ ｓ ｈ ｏ ｖ ｒ ｎ ｃ ｔ ｏ ｔ ｓ ｅ ｕ ｅ 、Ｆ ｒ ｒ ｒ ，ｗ ｏ ｓｄ ｒｔｅ ｅｆ ｔ ｅ ｅ ｙ ｔ ｅｍｏ ｉ ｔ ｆ ｏ ｈ ｅ ｅ ｔ ｉ
ｕ ｅ ｎ ｔｅ ｋｅ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ．Ｆｉ ａｌ ｓ ｒｏ ｈ ｙ ｍａ ａｇ ｍ ｎｔｔｅ ｎｌ ｙ，ｔ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｓｓ ｈｅ ｓａ ａｙ ｅ ｈｅｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈｉ ｃ ｍｅ ｉ ｎ ｌｚ ｄ，ｓ ｏ ｎ ｈｅ ｓｈｅ ｓｆ ｉｌ ｃ ｌｂｌ ｈ ｗｉ ｇ ｔ ｃ ｍｅ ｉ ａｒｙ ｓ ａａ ｅ． Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｍ ｏ ｉｅ Ｉ ｕ ｔ ａ ｔ ｂ ｌ Ｐ Ｍ ｌｉ ｓ ；Ｋｅ ａ ａ ｅ ｎ ；Ｈａ ｏ ｃ ｙ Ｍ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｎｄ ｆ
近年来 ， 随着无线技 术的逐 步成熟 ， 越来越 多 的人 希望通 过无线设备随时随地地对 网络进行访 问。支持移动成为 Ｉｔ － ｎｅ ｒ ｎｔ ｅ 发展的必然要求 。同时 ， 移动节点的体积通常都 比较小 ， 因 此它拥有的能量供应 、 理器能 力 以及存 储能力 等均 比较 低 。 处 在这种情 况下 ， Ｉ Ｐ组播 高效 使用 资源 的优点 对于 移动节 点来 说尤为重要 。移动和组播 的结 合将 会进一步 扩大移 动和组播
关键 词 ：移动 Ｉ Ｐ组播 ； 密钥 管理 ： 切换 中图法分 类号 ：Ｔ ３３０ Ｐ ９．８ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ 。６ ５ ２０ ） １０２ —３ ０ １３９ （０６ ｌ— １３０
Ｅｆｉｉｎ ｙ Ｍ ａ ａ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｏ ｉ Ｐ Ｍｕｔｃ ｓ ｆ ｃｅ ｔＫｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔＳ ｈ ｍｅｆ ｒＭ ｂｌ Ｉ ｌｉａ ｔ ｅ
１ 移动 ｌ Ｐ组播
ＳｅｈｎＤ ｅ ｎ 提 出了标准 的 Ｉ ｔｐｅ ｅｒ ｇ ｉ Ｐ组播模 型 Ｊ ｎ ｒｅ 中 。ｌｔ ｎｔ ｅ Ｉ Ｐ组播模型主要有 以下三个特点 ：

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一种适用于大规模移动自组网的密钥管理方案

一种适用于大规模移动自组网的密钥管理方案

一种适用于大规模移动自组网的密钥管理方案近年来，移动自组网（MANET）已成为研究的热点，它由许多移动节点组成，能够在没有固定基础设备和中心控制的情况下自主运行。

然而，由于其特殊性质，MANET的安全保障一直是一个困难的问题。

在这种情况下，密钥管理（Key Management）作为保证MANET安全通信的基本策略之一，成为了当下研究的重点方向。

在实际应用中，密钥管理方案需要具备以下特点：第一，具备可扩展性，能够适应不断变化的节点数目；第二，支持异构节点的加入与离开，并保证已经添加节点的密钥可读性与更新能力；第三，承载与之相应的安全服务（Authentication、Authorization、Confidentiality、Integrity、Non-Repudiation），保证数据传输的完整性和机密性。

一种适用于大规模移动自组网的密钥管理方案（KM-DS）已经被提出。

该方案以〖门蔑〗描述了一种基于密钥分代（Key Hierarchy）的结构，它能够有效地解决上述问题，并较好地保障了MANET的信息安全。

KM-DS方案的具体流程如下：1.生成分组密钥（Group Key）:首先，在一个MANET网络中，每个节点（包括初始节点）都生成一组随机密钥，即分组密钥。

此外，每个节点也需要产生组主密钥（Group Master Key，GMK）用于对分组密钥进行加密。

2.密钥分代:其次，节点将其分组密钥与向量标识符（Vector Identification，VID）值（一个由组主密钥GMK加密的随机数）合并，并得到N级分组密钥（Group Key），其中N为分代数。

3.密钥更新:当新的节点加入MANET时，其需要获取到与其相应的分组密钥，思路是通过重复上述步骤（1）和（2），并保证每个节点拥有所有生成出来的VID。

4.实现安全服务：最后，通过使用已经生成出来的分组密钥，实现相关的安全服务，如数据传输的完整性和机密性。

一种适用于IP视频会议的混合策略组播密钥管理方案

一种适用于IP视频会议的混合策略组播密钥管理方案

ｃｙｔ ｎＫ ｙ 。每 个 成 员 拥 有 从 所 在 的 叶 子 结 点 ｒ ｉ ｅ） ｐｏ
到根结 点 的路 径 上 的所 有 密 钥 ， 且 其 私 钥 Ｐ 并 Ｋ
只与 Ｉ （ Ｓ共享 。其 体 系结 构 图如 图 １ 所示 。
另外 ， 还要 防止某 几个 用户 联合 起 来 ， 根据 其 共 同 掌握 地密钥信 息 同谋破解 系统 的认 证功能 。
Ｋ ｙ ， 为 组 密钥 ； ｅ） 称 叶结 点 代 表用 户 私 密 Ｐ Ｐｉ Ｋ（ ｒ ．
ｖｔ Ｋ ｙ ； ａ ｅ） 中间 节 点 是不 对 应 任 何 实 体 的 虚 拟 节 ｅ 点 ， 于组 密钥 更 新 时 向组 内特定 范 围 的组 成 员 用
传递新 密钥 ， 之 为 密钥 加 密 密钥 Ｋ Ｋ（ ｅ ｎ 称 Ｅ Ｋ ｙＥ —
在 组播 通信 中组 成员 的加入 和离开 是动 态变
化 的 ， 了确 保 当成员 动态 变化 时 ， 为 能够 有效 地实
现对 组播 密钥 进 行 更 新 和管 理 ， 低 同谋 破解 的 降 概率 是 当前 网络安 全 中密钥 管理研 究 的热点 。
１ 组 播 密钥 管 理
近年来 围绕 组播 密钥 管理这 一 组播 安 全 的核 心问题 ， 已经提 出 了很 多方 案 ， 据拓 扑结构 的不 根
组密 钥管理 、 布 型 组 密钥 管 理 和层 次 型 组 密 钥 分 管理 。其 中 Ｌ Ｈ、 Ｆ Ｋ Ｏ Ｔ以及 Ｉ ｕ 分 别 是三 种 方 案 ｏｓ ｌ 中的典型 方案 。
１ １ Ｌ Ｈ 方案 ． Ｋ
保证音视频等数据在 Ｉ Ｐ网络上 的实时传输 ， Ｉ Ｐ组播
技术能够有效地解决多点对多点数据通信 的网络带
宽问题 。相对 于单播 方式 而言 ， 它能显 著节省 网络
一种适用于安全组播加密算法和密钥管理方案

一种适用于安全组播加密算法和密钥管理方案

一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
加密算法和密钥设计 ——推广的成立条件
▪ 同时为了在整数集上闭集运算，取a，b，c， d为正整数。其中，矩阵系数可以根据模运 算律预先取模。
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
加密算法和密钥设计 ——密钥选择
▪ 用猫映射的矩阵系数作为密钥
▪ 使用猫映射矩阵对正整数数值对进行加密， 逆矩阵进行解密
▪ 与之对比，Cisco1600新型路由器的软件加 密，采用64bit DES，加密速度为128kbps
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
其它应考虑的问题
▪ 分布式管理设计中，需要由管理中心监控： 新用户加入组播组时，被分配的私钥是各 不相同的。
▪ 可以考虑冗余信息，以便更灵活的控制加 密迭代次数，和密钥对使用顺序。
加密性能
▪ 下面是PC上的实验结果。实验使用的 Freelip和Miracl都是著名的大数运算库。
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
对比
▪ 迭代次数与加密速度成反比。明文分组大 时，任务批处理性能更好，但太大到底好 不好，很难讲（要看不同大数运算库的算 法设计）。
▪ 除了这种猫映射模运算加密方式外，可以 选择其它强度更高的幂指运算加密算法。
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
引言——安全核心三要素
▪ 前向加密 ▪ 后向加密 ▪ 同谋破解
一种适用于安全组播加密算法和密 钥管理方案
引言——历史上的各种管理方式
▪ GKMP（前向保密弱） ▪ Clique（扩展性差） ▪ Iolus（引入子组，系统瓶颈和失效点） ▪ 集中控制逻辑密钥树（治标） ▪ 分布控制逻辑密钥树（TGDH，大大发展，
一种新的组播密钥管理方案

一种新的组播密钥管理方案

一种新的组播密钥管理方案
刘先松
【期刊名称】《科技经济市场》
【年(卷),期】2007(000)008
【摘要】本文首先介绍了集中式和层次式两种主要的密钥管理方案,分析了各自的优缺点.在此基础上提出一种新的有效的安全组播方案,它建立在集中层次式结构的基础上,通过在组级和子网级各进行一次加密来实现组播密钥的动态管理.它不仅使得系统保持良好的可扩展性,同时也降低了网络通信的开销.
【总页数】2页(P60-61)
【作者】刘先松
【作者单位】巢湖市建筑工程学校;巢湖市电大
【正文语种】中文
【中图分类】F2
【相关文献】
1.P2P环境下一种新的移动组播密钥管理方案 [J], 华建国;徐正全;范亚芹
2.一种新的基于分层分组式结构的组播密钥管理方案 [J], 陈娟
3.一种新的分组LKH组播密钥管理方案 [J], 高俊伟;郭福来
4.一种新的无线网络组播密钥管理方案 [J], 刘淑影;许勇;杨帆
5.一种新的应用密钥图的安全组播密钥管理方案 [J], 陈礼青;杨松
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