網(wǎng)格環(huán)境下安全群組通信框架及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)格研究的一個(gè)主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)跨組織、跨地域的協(xié)同工作，而群組通信是實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作的重要技術(shù)。群組通信技術(shù)通過(guò)將參與協(xié)作的各方組織成一個(gè)虛擬的群組，從而實(shí)現(xiàn)群組的成員管理、訪(fǎng)問(wèn)控制和有效的數(shù)據(jù)傳輸。如今，安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的高度重視，如何保證通信數(shù)據(jù)的完整性、保密性是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。群組通信與點(diǎn)到點(diǎn)通信相比，參與通信的實(shí)體更多，數(shù)據(jù)副本也更多，無(wú)論是通信實(shí)體還是通信數(shù)據(jù)所面臨的安全威脅也更大。研究網(wǎng)格環(huán)境下的安全群組通信對(duì)于提高網(wǎng)格

2、的協(xié)同工作能力具有重大的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。 論文的主要研究成果包括： 1)設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于網(wǎng)格環(huán)境的安全群組通信框架-DGSGCA(D0main-basedGrid Secure Group CommunicationArchitecture)。在DGSGCA中包括如下對(duì)象：域、域成員、域管理器、群組。網(wǎng)格被劃分為不同的域，每個(gè)網(wǎng)格實(shí)體屬于某一個(gè)域。群組是由若干個(gè)域中的網(wǎng)格實(shí)體組成的。域是由地理位置相鄰的、屬于同一個(gè)機(jī)

3、構(gòu)或組織的網(wǎng)格實(shí)體組成的。每個(gè)域包括一個(gè)域管理器和若干個(gè)域成員。域管理器負(fù)責(zé)本域的群組成員管理并負(fù)責(zé)在各個(gè)域之間轉(zhuǎn)發(fā)通信數(shù)據(jù)。域管理器根據(jù)域成員持有的證書(shū)來(lái)對(duì)域成員進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)。在DGSGCA中，群組成員之間采用多對(duì)多的通信方式，即每個(gè)成員既可以是消息的發(fā)送者也可以是消息的接收者。而且，一個(gè)域可以同時(shí)參與多個(gè)不同的群組，一個(gè)域成員也可以同時(shí)處于不同的群組中。DGSGCA非常適應(yīng)網(wǎng)格環(huán)境的特點(diǎn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)網(wǎng)格應(yīng)用都要跨越地理上分布的不同

4、組織，而且每個(gè)組織都有較高的局部自制性。本文對(duì)DGSGCA進(jìn)行了描述，重點(diǎn)說(shuō)明了群組的初始化過(guò)程、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，以及成員的加入、退出過(guò)程。 2)基于DGSGCA框架設(shè)計(jì)了兩種密鑰管理機(jī)制-GKMS-I和GKMS-II。這兩種機(jī)制都充分結(jié)合了該框架的特點(diǎn)，同屬于分散式密鑰管理機(jī)制。對(duì)于一個(gè)使用DGSGCA框架進(jìn)行通信的群組，在GKLMS-I中，所有群組成員共享一個(gè)群細(xì)會(huì)話(huà)密鑰，每個(gè)域中的群組成員共享一個(gè)域會(huì)話(huà)密鑰；而在GKMS-I

5、I中，各個(gè)域管理器共享一個(gè)域問(wèn)會(huì)話(huà)密鑰，每個(gè)域中的群組成員共享一個(gè)域內(nèi)會(huì)話(huà)密鑰。本文分別介紹了這兩種機(jī)制的密鑰體系、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程、密鑰初始化協(xié)議、成員加入時(shí)的密釧更新協(xié)議和成員退出時(shí)的密鑰更新協(xié)議，并分析了每種協(xié)議的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)和通信開(kāi)銷(xiāo)。本文還分析了這兩種機(jī)制的安全性，并將它們進(jìn)行了比牧，指山了每種i機(jī)制所適合的場(chǎng)景。 3)基于DGSGCA框架設(shè)計(jì)了～種群組消息確認(rèn)方案一 GMAckS。GMAckS基于Gap Diffie Hel

6、hnan假設(shè)，通過(guò)多重簽名的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)群組消息的確認(rèn)。本文設(shè)計(jì)了三個(gè)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)群組消息確認(rèn)簽名的計(jì)算。每個(gè)群組成員都將參與確認(rèn)簽名的計(jì)算，每個(gè)域的域管理器得到消息的域聯(lián)合簽名，最終由發(fā)送者所在的域管理器通過(guò)這些域聯(lián)合簽名計(jì)算出群組聯(lián)合簽名并發(fā)送給消息發(fā)送者。消息發(fā)送者驗(yàn)證群組聯(lián)合簽名即可以知道自己發(fā)送的消息是否正確地到達(dá)了所有的群組成員。GMAckS中的簽名長(zhǎng)度與群組成員個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，而且消息發(fā)送者只需要進(jìn)仃一次簽名驗(yàn)證。通過(guò)本文的分析，G