內容簡介

金鑰管理是深空DIN安全研究不可或缺的內容，為身份認證、安全接入、安全通道建立和金鑰協商等安全協議提供技術基礎。由於地面無線網路金鑰管理建立在可靠端到端連接、較短延時和同步性等假設基礎上，因此將地面無線網路的金鑰管理應用於深空網路具有不可避免的先天缺陷。從這一點出發，研究適合深空DTN的金鑰管理具有十分重要的理論和實踐意義。本書以金鑰學基礎、安全協議和可證明性安全為理論基礎，從加密解密演算法、金鑰協商協定、單播/組播金鑰管理協定和身份認證協定4個方面展開深入研究。

本書適合相關科學工作者和工程技術人員參考使用。

作者介紹

周健，畢業于北京科技大學計算機與通信學院，獲通信資訊系統工學博士，曾入北京郵電大學計算機學院博士後網站，現任安徽財經大學管理科學與工程學院電子資訊工程系系主任副教授，碩士生導師。主要研究方向：複雜網路系統決策、商務智慧和資料採擷。主持國家自然科學基金專案、安徽省自然科學基金專案各1項，發表學術論文30餘篇。

孫麗豔，博士，副教授，研究生導師，安徽財經大學。主要研究方向：生態經濟、安全管理、技術創新等。主持國家自然科學基金專案1項，主持安徽省自然科學基金專案1項、安徽省教育廳人文社科重點專案1項、安徽省哲學社會科學規劃專案1項，發表論文20餘篇。

第1章研究背景 1
1.1 研究意義 2
1.2 研究內容及主要創新點 14
1.3 本書的組織與安排 18

第2章緒論 21
2.1 深空DTN安全研究現狀 22
2.1.1 安全結構 23
2.1.2 資料完整性和私密性 25
2.1.3 身份認證 25
2.1.4 路由與多播安全 27
2.1.5 金鑰管理 28
2.2 群組金鑰管理研究現狀 29
2.2.1 金鑰交互協議 30
2.2.2 群組金鑰操作 31
2.2.3 金鑰管理性能指標 32
2.2.4 集中式金鑰管理 37
2.2.5 非集中式金鑰管理 46
2.2.6 分散式金鑰管理 51
2.3 現有研究存在的問題 60
2.4 總結 64

第3章基於自主的深空DTN安全體系結構研究 65
3.1 自主星上處理能力 66
3.2 深空DTN金鑰管理性能需求 67
3.3 基於自主的金鑰管理屬性 69
3.4 基於自主的深空DTN安全體系結構 73
3.5 加密/解密模型 77
3.5.1 單加密金鑰單解密金鑰加密/解密模型 77
3.5.2 單加密金鑰多解密金鑰加密/解密模型 78
3.6 金鑰更新模型 80
3.6.1 單加密金鑰單解密金鑰更新模型 80
3.6.2 單加密金鑰多解密金鑰更新模型 81
3.6.3 獨立單加密金鑰多解密金鑰更新模型 83
3.6.4 自主單加密金鑰多解密金鑰更新模型 86
3.6.5 IOMRM和AOMRM比較 87
3.7 總結 90

第4章基於獨立的深空DTN金鑰管理研究 91
4.1 引言 92
4.2 預備知識 92
4.2.1 雙線性對 92
4.2.2 門限金鑰 93
4.2.3 共用秘密乘積 94
4.3 IKMS-DSDTN協議設計 95
4.3.1 IKMS-DSDTN協定初始化 95
4.3.2 IKMS-DSDTN加密階段 97
4.3.3 IKMS-DSDTN解密階段 98
4.3.4 IKMS-DSDTN金鑰更新階段 98
4.4 IKMS-DSDTN安全性分析 101
4.4.1 正確性分析 101
4.4.2 被動安全性 102
4.4.3 合謀攻擊 104
4.4.4 前向和後向安全性 106
4.5 IKMS-DSDTN效率分析 107
4.5.1 通信開銷 107
4.5.2 計算開銷 107
4.5.3 更新效率 108
4.5.4 可擴展性 109
4.5.5 自保護性 110
4.6 總結 110

第5章基於自主的深空DTN金鑰管理研究 113
5.1 基於自主的深空DTN金鑰管理協議 114
5.1.1 AKMSN協議設計 114
5.1.2 AKMSN安全性分析 120
5.1.3 AKMSN效率分析 126
5.1.4 AKMSN自主性分析 129
5.1.5 AKMSN性能比較 131
5.2 基於自主的深空DTN組播金鑰管理方案 134
5.2.1 AOGKM邏輯金鑰樹 134
5.2.2 AOGKM金鑰加入操作 136
5.2.3 AOGKM金鑰退出操作 138
5.2.4 AOGKM性能分析 139
5.2.5 AOGKM自主性 142
5.3 基於自組織的深空DTN金鑰協商協議 143
5.3.1 SKAPDSN設計 144
5.3.2 SKAPDSN金鑰合併操作 146
5.3.3 SKAPDSN金鑰分裂操作 149
5.3.4 SKAPDSN解密正確性 151
5.3.5 SKAPDSN被動安全性 152
5.3.6 SKAPDSN前向和後向安全性 153
5.3.7 SKAPDSN金鑰獨立性 154
5.3.8 SKAPDSN性能分析 155
5.4 AKMSN、AOGKM和SKAPDSN比較 157
5.5 基於IOMRM和AOMRM的深空DTN異構金鑰管理架構 159
5.6 總結 162

第6章半誠實環境中深空DTN實體認證研究 163
6.1 引言 164
6.2 實體認證協定 165
6.3 ASCEAM 167
6.4 SCBEAP 169
6.5 SCMEAP 171
6.5.1 SCMEAP設計 171
6.5.2 SCMEAP安全性證明 172
6.5.3 SCMEAP性能分析 177
6.6 抵禦存儲轉發自私行為 178
6.7 總結 180

第7章自主金鑰協議可抵禦自我調整選擇密文攻擊研究 181
7.1 引言 182
7.2 KAPAACCA設計 182
7.2.1 KAPAACCA金鑰生成過程 182
7.2.2 KAPAACCA加密過程 183
7.2.3 KAPAACCA解密過程 184
7.3 KAPAACCA安全性分析 185
7.3.1 KAPAACCA正確性 185
7.3.2 KAPAACCA私密性 186
7.3.3 自我調整選擇密文攻擊 187
7.4 KAPAACCA性能分析 191
7.4.1 存儲開銷 191
7.4.2 通信開銷 192
7.4.3 計算開銷 192
7.4.4 更新開銷 192
7.5 總結 193

第8章結論 195

參考文獻 201

看更多