Ad hoc网络中组播密钥管理机制的研究与设计

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移动Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络,网络中所有节点的地位平等,具有报文转发能力。虽然这种网络目前在很多领域得到应用,但是还存在一些问题。由于Ad hoc网络中节点的移动性,网络的拓扑结构不断变化,分布式协作和受限能力等特点,因此Ad hoc网络很容易受到攻击。Ad hoc网络中组播密钥管理是该领域中是一项重要的研究课题。 在Ad hoc网络中,由于它没有管理中心,因此Ad hoc中密钥在网络形成时由网络自己动态产生;并且成员的频繁加入离开对密钥管理机制的效率提出了较高的要求。考虑这两个特点,本文基于EBS密钥管理机制,并且结合卡诺图的方法,提出了Ad hoc网络中支持多人加入/离开同时进行的密钥管理机制。本文分析了在分层分组式网络结构中,成员的加入/离开可以通过增加k(每个成员持有的辅助密钥数),或者增加m(每次更新组密钥需要发送的信息数)的方式实现组播密钥的管理。而在成员离开簇集时,使用卡诺图化简的方法,可以迅速找出最少的用来加密信息的辅助密钥组合,不仅能够满足组播通信中的机密性,而且能够达到安全组播中要求的前向安全性和后向安全性。拓展了EBS密钥管理机制。 本文还对提出的支持多人加入/离开同时进行的密钥管理机制作出了安全性和效率性的分析。通过分析得出了该密钥管理机制符合群组密钥秘密性、群组通信安全性、密钥独立性等安全需求,达到了安全组播的要求。然后对此密钥管理机制的存储开销、通信开销和计算开销作了详细的分析,并与EBS密钥管理机制和二阶式密钥管理机制的存储开销、通信开销和计算开销通过图表的方式分别做了定量比较,可以明显看出本文提出的密钥管理机制具有更高的效率性。
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