基于逻辑密钥树的组播密钥管理研究进展

介绍了基于逻辑密钥树的组播密钥管理方案,以及针对逻辑密钥树的改进方案.分析了各个方案如何从组播应用的要求和限制出发,在满足安全需求、提高服务质量的同时尽量降低开销,指出各个方案都是在安全性、服务质量和开销等3个方面的要求之间进行适当的折衷与平衡.通过对各个改进方案的出发点及其优缺点的分析,为如何根据实际情况设计适合具体组播业务的密钥管理方案提供了参考.     

Ad Hoc网络中基于簇的安全组播密钥协议

针对Ad Hoc网络中Joux协议不能抵抗主动攻击的问题,提出了一种基于簇的安全组播密钥协议.该协议采用基于身份的公钥密码体制,增加时间戳机制,同时不使用认证中心,对簇内成员进行身份认证.安全分析表明:该协议能够很好地抵抗Ad Hoc网络中的主动和被动攻击,安全地协商组密钥.性能分析表明:相对于使用认证中心的协议,减少了协议中包括通信轮数、通信次数、广播次数、消息总量等的通信开销,降低了协议中包括点乘、配对、指数运算的计算开销.     

基于STR非平衡树结构的混合型组密钥管理方案

STR组密钥管理协议因采用非平衡二叉树结构使得密钥更新过程简化,它可以有效降低组密钥管理的通信开销,但这是以高额的计算开销为代价的.提出一种基于STR非平衡密钥树结构的混合分层组密钥管理方案,在继承STR协议低通信开销的特点的同时,该方案显著降低了组密钥管理的计算开销并提高了密钥更新效率.     

车联网中面向服务的隐私保护群密钥管理方案

现有的采用密钥树结构的群密钥管理方案在降低群密钥管理开销方面不彻底,且没有考虑车辆的身份隐私.笔者提出一个面向服务的隐私保护群密钥管理方案,利用车辆假名绑定服务保护身份隐私,基于中国剩余定理设计群密钥因子,使服务群的成员能以一个模运算获得群密钥.对其进行分析表明:笔者方案比经典方案具有更高的安全性、较少的计算和通信开销.     

基于三叉树可认证的群密钥协商方案

为了提供密钥认证并降低开销,将三叉树引入到群密钥协商中,使计算开销降低到O(log3n).通过引入群长期密钥(群公钥证书)为密钥树中的内部节点提供身份信息,并在群密钥中结合了成员和群的长期密钥及临时密钥,该方案提供了隐含密钥认证,能够抵抗主动攻击.该设计思想可以作为把可认证的两方和三方密钥协商协议扩展到多方的一种通用方法.     

高效的分布式组密钥协商机制

为了解决现有的组密钥协商机制需要各组用户在本地维护完整的密钥树信息,从而严重制约安全组播系统可扩展性的问题,提出一种高效的分布式组密钥协商机制(EDKAS).在该机制中,每个组用户仅需维护一个五元组结构的密钥树分支,降低了用户的存储开销和通信开销.同时,该机制采用分布式树平衡算法,使得尽管每个组用户仅维护部分密钥树信息,仍可以很好地保持密钥树的平衡.实验结果表明: EDKAS可以有效地降低维护密钥树的存储开销和通信开销,可适用于较大规模的分布式安全组播系统.     

无线传感器网络中基于CLARA节能的组密钥管理方案

分析了无线传感器中节点地理位置对于设计节约能量的组密钥管理方案的重要性,讨论了基于K-means算法构造逻辑密钥树的不足,并提出一种新的基于CLARA节能的组密钥管理方案.     

使用双线性配对实现组播密钥管理协议

目前多数Ad hoc网络中的组播密钥管理协议都是为了提高某一方面的代价而牺牲其他方面的代价,这与Ad hoc网络对带宽和计算资源的要求相矛盾.为解决这一矛盾,提出了新的分布式组播密钥管理方案,即基于双线性配对密钥树的TPAN协议.TPAN密钥树结合了PSTR方案和PTGDH方案的优点,在主干网络中使用了PSTR密钥树的结构,在部分节点分枝为PSTR密钥子树或PTGDH密钥子树.经过对协议通信代价和计算代价的比较及安全性分析,结果表明,该方案在通信代价和计算代价之间达到了平衡,都具有较小的代价,并且是安全的.     

具有许可控制功能可认证的群组密钥协商方案

针对动态对等群组设计了一个具有许可控制功能并且可认证的密钥协商方案.该方案利用秘密分享实现了许可控制与密钥协商的有机结合,保证了密钥协商方案的系统性和实用性;组成员之间使用基于身份的密钥协商完成相互的认证,解决了传统方式采用PKI公钥证书所引起的带宽消耗和计算开销,保证了群组通信的安全性和高效性.     

一种基于身份可认证两方密钥协商方案

为了降低计算开销,提高安全性,通过 Diffie-Hellman 协议建立密钥共享,结合用户身份信息,以 VBNNIBS 签名思想作为基础,提出了一种可认证的两方密钥协商方案。密钥生成中心 KGC 结合用户身份信息仅为用户生成部分私钥和公钥,其完整的私钥和公钥由用户结合自己的长期私钥生成,安全性基于椭圆曲线离散对数问题。方案中无双线性对运算,只需椭圆曲线上4次点乘运算、1次模运算、3次哈希运算,通信双方只需2次通信就可实现双方认证和密钥协商,提高了密钥产生的效率。分析表明,该方案具有完美前向保密性、抗密钥泄露伪装攻击、已知会话密钥通信安全、非密钥控制、抗重放攻击等安全属性。性能及安全性比较表明,该方案在安全性和性能方面具有较大的优势,适用于资源受限的无线网络通信环境中。     

安全群组通信系统中的密钥分配机制

提出了一种基于B-树结构的新的组密钥分配方案(BKA),包括集中式分配协议(C-BKA)和分布式分配协议(D-BKA).该方案提供了密钥独立性,能够确保密钥分配的前向、后向安全性,并且能够抵抗联合攻击.集中式方案虽然不可避免地存在单失效点,但协议的计算量和通信量都较小,能够高效地处理成员的加入与退出,扩展性好,适用于任意大小的群组.分布式方案与集中式相比计算量虽有所上升,但具有密钥产生公平性,不会形成单失效点,通信量亦较小,同样能够很好地适应群组的动态变化,扩展性好,对中小规模分布安全组通信系统尤其适用.     

基于树结构的Wimax网络组密钥管理方法

为了改善802.16e安全标准中组密钥管理的安全与应用性能,首先分析了常见的组密钥管理机制和Wimax无线网络的组密钥管理解决思路,利用密钥树和单向函数g,提出了一种改进的基于树结构的Wimax组密钥管理方法,设计了节点加入和离开网络时组密钥更新的过程.分析结果表明,与传统的逻辑密钥分层方案(logical key hierarchy,LKH)相比,该方法在密钥存储、密钥更新、通信量以及组管理者的计算量方面均有较好的性能.为Wimax网络的组密钥管理提供了一条有效解决思路,具有较高的实际应用价值.     

基于签密技术的可认证密钥协商协议

对Zheng的可认证密钥协商协议进行改进,提出基于身份签密的可认证密钥协商协议。该协议具有签密技术的优点,在同一个逻辑步内同时实现了认证和加密两项密码功能,提高了协议的效率;基于身份的公钥密码系统的使用,降低了建立和管理公钥基础设施的代价,用户无需存储、管理和传输公钥及其证书;另外,椭圆曲线上双线性对使协议能以短的密钥和小的计算量实现同等安全要求。文中所提的可认证密钥协商协议具有计算量和传输量小,安全性高的特点。     

安全多播中密钥更新机制的性能优化

针对安全多播中密钥更新的可扩展性问题,提出了一种改进的逻辑密钥分层机制.在更新密钥树时,由密钥服务器产生随机数,而多播组成员使用单向散列函数可以直接计算出变动路径中的全部或部分密钥,减少了更新密钥的计算量和在多播信道中的通信量,因此使密钥服务器的平均代价减少约1/3.在此基础上提出了适合于这种改进机制的批处理更新算法,可以对多次成员变动仅进行一次更新操作.实验分析表明,与原机制的批处理更新算法相比,该算法又可使密钥服务器的代价至少减少1/3.因此,采用这种改进机制的批处理更新算法可以进一步提高计算和通信性能.     

基于状态密钥树的安全群组密钥分发协议

为了减少群组密钥分发协议的存储代价,提出了一种基于状态密钥树的群组密钥分发协议.给出了状态密钥树的构造方法.分别给出了当组员加入/离开通信组时的群组密钥分发协议的过程.分析了协议的安全性和性能.状态密钥树将组控制者密钥服务器的存储代价从O(n)减少到O(logdn).     

Provable Efficient Certificateless Group Key Exchange Protocol

Certificateless public key cryptography （CL-PKC） avoids the inherent escrow of identity-based cryptography and does not require certificates to guarantee the authenticity of public keys. Based on CL-PKC, we present an efficient constant-round group key exchange protocol, which is provably secure under the intractability of computation Diffie-Hellman problem. Our protocol is a contributory key exchange with perfect forward secrecy and has only two communication rounds. So it is more efficient than other protocols. Moreover, our protocol provides a method to design efficient constant-round group key exchange protocols and most secret sharing schemes could be adopted to construct our protocol.     

一种贡献型的动态群密钥交换协议

利用DH(diffie hellman)问题、数字签名和哈希函数的内容,提出一种贡献型的动态群密钥交换协议,并对协议的安全性和计算效率进行了分析.所提出的协议中,每个群成员都贡献信息而生成会话密钥,协议能实现群成员的加入或离开.安全性分析表明,所提出的协议是安全的,能满足群密钥交换协议的安全性要求.协议效率比较分析表明所提协议的存储量和计算量都较小.     

基于Pairing的可认证的群密钥协商协议

基于Pairing计算和密钥树提出了一种高效的动态群密钥协商方案.通过引入群公钥证书并在群密钥中结合群以及成员的长期密钥和临时密钥,提供了隐含密钥认证,以有效地对抗中间人攻击.此外,该方案的设计思想可以作为一种通用方法,把可认证两方Diffile-Hellman协议扩展到群环境.