空间群组密钥管理研究：基于自主的深空DTN密钥管理

作者: 周健

出版社: 北京大学出版社

出版时间: 2024-01

版次: 1

ISBN: 9787301337844

定价: 68.00

装帧: 平装

页数: 228页

分类: 工程技术

密钥管理是深空DTN安全研究不可或缺的内容，为身份认证、安全接入、安全信道建立和密钥协商等安全协议提供技术基础。由于地面无线网络密钥管理建立在可靠端到端连接、较短延时和同步性等假设基础上，因此将地面无线网络的密钥管理应用于深空网络具有不可避免的先天缺陷。从这一点出发，研究适合深空DTN的密钥管理具有十分重要的理论和实践意义。《空间群组密钥管理研究：基于自主的深空DTN密钥管理》以密钥学基础、安全协议和可证明性安全为理论基础，从加密解密算法、密钥协商协议、单播/组播密钥管理协议和身份认证协议4个方面展开深入研究。
  《空间群组密钥管理研究：基于自主的深空DTN密钥管理》适合相关科学工作者和工程技术人员参考使用。周健

  ----------------------------

周健，毕业于北京科技大学计算机与通信学院，获通信信息系统工学博士，曾入北京邮电大学计算机学院博士后站点，现任安徽财经大学管理科学与工程学院电子信息工程系系主任副教授，硕士生导师。主要研究方向：复杂网络系统决策、商务智能和数据挖掘。主持国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目各1项，发表学术论文30余篇。

孙丽艳

  ----------------------------

孙丽艳，博士，副教授，研究生导师，安徽财经大学。主要研究方向：生态经济、安全管理、技术创新等。主持国家自然科学基金项目1项，主持安徽省自然科学基金项目1项、安徽省教育厅人文社科重点项目1项、安徽省哲学社会科学规划项目1项，发表论文20余篇。第1章　研究背景1

1.1　研究意义2

1.2　研究内容及主要创新点14

1.3　本书的组织与安排18

第2章　绪论21

2.1　深空DTN安全研究现状22

2.1.1　安全结构23

2.1.2　数据完整性和私密性25

2.1.3　身份认证25

2.1.4　路由与多播安全27

2.1.5　密钥管理28

2.2　群组密钥管理研究现状29

2.2.1　密钥交互协议30

2.2.2　群组密钥操作31

2.2.3　密钥管理性能指标32

2.2.4　集中式密钥管理37

2.2.5　非集中式密钥管理46

2.2.6　分布式密钥管理51

2.3　现有研究存在的问题60

2.4　总结64

第3章　基于自主的深空DTN安全体系结构研究65

3.1　自主星上处理能力66

3.2　深空DTN密钥管理性能需求67

3.3　基于自主的密钥管理属性69

3.4　基于自主的深空DTN安全体系结构73

3.5　加密/解密模型77

3.5.1　单加密密钥单解密密钥加密/解密模型77

3.5.2　单加密密钥多解密密钥加密/解密模型78

3.6　密钥更新模型80

3.6.1　单加密密钥单解密密钥更新模型80

3.6.2　单加密密钥多解密密钥更新模型81

3.6.3　独立单加密密钥多解密密钥更新模型83

3.6.4　自主单加密密钥多解密密钥更新模型86

3.6.5　IOMRM和AOMRM比较87

3.7　总结90

第4章　基于独立的深空DTN密钥管理研究91

4.1　引言92

4.2　预备知识92

4.2.1　双线性对92

4.2.2　门限密钥93

4.2.3　共享秘密乘积94

4.3　IKMS-DSDTN协议设计95

4.3.1　IKMS-DSDTN协议初始化95

4.3.2　IKMS-DSDTN加密阶段97

4.3.3　IKMS-DSDTN解密阶段98

4.3.4　IKMS-DSDTN密钥更新阶段98

4.4　IKMS-DSDTN安全性分析101

4.4.1　正确性分析101

4.4.2　被动安全性102

4.4.3　合谋攻击104

4.4.4　前向和后向安全性106

4.5　IKMS-DSDTN效率分析107

4.5.1　通信开销107

4.5.2　计算开销107

4.5.3　更新效率108

4.5.4　可扩展性109

4.5.5　自保护性110

4.6　总结110

第5章　基于自主的深空DTN密钥管理研究113

5.1　基于自主的深空DTN密钥管理协议114

5.1.1　AKMSN协议设计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性能比较131

5.2　基于自主的深空DTN组播密钥管理方案134

5.2.1　AOGKM逻辑密钥树134

5.2.2　AOGKM密钥加入操作136

5.2.3　AOGKM密钥退出操作138

5.2.4　AOGKM性能分析139

5.2.5　AOGKM自主性142

5.3　基于自组织的深空DTN密钥协商协议143

5.3.1　SKAPDSN设计144

5.3.2　SKAPDSN密钥合并操作146

5.3.3　SKAPDSN密钥分裂操作149

5.3.4　SKAPDSN解密正确性151

5.3.5　SKAPDSN被动安全性152

5.3.6　SKAPDSN前向和后向安全性153

5.3.7　SKAPDSN密钥独立性154

5.3.8　SKAPDSN性能分析155

5.4　AKMSN、AOGKM和SKAPDSN比较157

5.5　基于IOMRM和AOMRM的深空DTN异构密钥管理架构159

5.6　总结162

第6章　半诚实环境中深空DTN实体认证研究163

6.1　引言164

6.2　实体认证协议165

6.3　ASCEAM167

6.4　SCBEAP169

6.5　SCMEAP171

6.5.1　SCMEAP设计171

6.5.2　SCMEAP安全性证明172

6.5.3　SCMEAP性能分析177

6.6　抵御存储转发自私行为178

6.7　总结180

第7章　自主密钥协议可抵御自适应选择密文攻击研究181

7.1　引言182

7.2　KAPAACCA设计182

7.2.1　KAPAACCA密钥生成过程182

7.2.2　KAPAACCA加密过程183

7.2.3　KAPAACCA解密过程184

7.3　KAPAACCA安全性分析185

7.3.1　KAPAACCA正确性185

7.3.2　KAPAACCA私密性186

7.3.3　自适应选择密文攻击187

7.4　KAPAACCA性能分析191

7.4.1　存储开销191

7.4.2　通信开销192

7.4.3　计算开销192

7.4.4　更新开销192

7.5　总结193

第8章　结论195

参考文献201
内容简介:
密钥管理是深空DTN安全研究不可或缺的内容，为身份认证、安全接入、安全信道建立和密钥协商等安全协议提供技术基础。由于地面无线网络密钥管理建立在可靠端到端连接、较短延时和同步性等假设基础上，因此将地面无线网络的密钥管理应用于深空网络具有不可避免的先天缺陷。从这一点出发，研究适合深空DTN的密钥管理具有十分重要的理论和实践意义。《空间群组密钥管理研究：基于自主的深空DTN密钥管理》以密钥学基础、安全协议和可证明性安全为理论基础，从加密解密算法、密钥协商协议、单播/组播密钥管理协议和身份认证协议4个方面展开深入研究。
《空间群组密钥管理研究：基于自主的深空DTN密钥管理》适合相关科学工作者和工程技术人员参考使用。
作者简介:
周健

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周健，毕业于北京科技大学计算机与通信学院，获通信信息系统工学博士，曾入北京邮电大学计算机学院博士后站点，现任安徽财经大学管理科学与工程学院电子信息工程系系主任副教授，硕士生导师。主要研究方向：复杂网络系统决策、商务智能和数据挖掘。主持国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目各1项，发表学术论文30余篇。

孙丽艳

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孙丽艳，博士，副教授，研究生导师，安徽财经大学。主要研究方向：生态经济、安全管理、技术创新等。主持国家自然科学基金项目1项，主持安徽省自然科学基金项目1项、安徽省教育厅人文社科重点项目1项、安徽省哲学社会科学规划项目1项，发表论文20余篇。
目录:
第1章　研究背景1

1.1　研究意义2

1.2　研究内容及主要创新点14

1.3　本书的组织与安排18

第2章　绪论21

2.1　深空DTN安全研究现状22

2.1.1　安全结构23

2.1.2　数据完整性和私密性25

2.1.3　身份认证25

2.1.4　路由与多播安全27

2.1.5　密钥管理28

2.2　群组密钥管理研究现状29

2.2.1　密钥交互协议30

2.2.2　群组密钥操作31

2.2.3　密钥管理性能指标32

2.2.4　集中式密钥管理37

2.2.5　非集中式密钥管理46

2.2.6　分布式密钥管理51

2.3　现有研究存在的问题60

2.4　总结64

第3章　基于自主的深空DTN安全体系结构研究65

3.1　自主星上处理能力66

3.2　深空DTN密钥管理性能需求67

3.3　基于自主的密钥管理属性69

3.4　基于自主的深空DTN安全体系结构73

3.5　加密/解密模型77

3.5.1　单加密密钥单解密密钥加密/解密模型77

3.5.2　单加密密钥多解密密钥加密/解密模型78

3.6　密钥更新模型80

3.6.1　单加密密钥单解密密钥更新模型80

3.6.2　单加密密钥多解密密钥更新模型81

3.6.3　独立单加密密钥多解密密钥更新模型83

3.6.4　自主单加密密钥多解密密钥更新模型86

3.6.5　IOMRM和AOMRM比较87

3.7　总结90

第4章　基于独立的深空DTN密钥管理研究91

4.1　引言92

4.2　预备知识92

4.2.1　双线性对92

4.2.2　门限密钥93

4.2.3　共享秘密乘积94

4.3　IKMS-DSDTN协议设计95

4.3.1　IKMS-DSDTN协议初始化95

4.3.2　IKMS-DSDTN加密阶段97

4.3.3　IKMS-DSDTN解密阶段98

4.3.4　IKMS-DSDTN密钥更新阶段98

4.4　IKMS-DSDTN安全性分析101

4.4.1　正确性分析101

4.4.2　被动安全性102

4.4.3　合谋攻击104

4.4.4　前向和后向安全性106

4.5　IKMS-DSDTN效率分析107

4.5.1　通信开销107

4.5.2　计算开销107

4.5.3　更新效率108

4.5.4　可扩展性109

4.5.5　自保护性110

4.6　总结110

第5章　基于自主的深空DTN密钥管理研究113

5.1　基于自主的深空DTN密钥管理协议114

5.1.1　AKMSN协议设计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性能比较131

5.2　基于自主的深空DTN组播密钥管理方案134

5.2.1　AOGKM逻辑密钥树134

5.2.2　AOGKM密钥加入操作136

5.2.3　AOGKM密钥退出操作138

5.2.4　AOGKM性能分析139

5.2.5　AOGKM自主性142

5.3　基于自组织的深空DTN密钥协商协议143

5.3.1　SKAPDSN设计144

5.3.2　SKAPDSN密钥合并操作146

5.3.3　SKAPDSN密钥分裂操作149

5.3.4　SKAPDSN解密正确性151

5.3.5　SKAPDSN被动安全性152

5.3.6　SKAPDSN前向和后向安全性153

5.3.7　SKAPDSN密钥独立性154

5.3.8　SKAPDSN性能分析155

5.4　AKMSN、AOGKM和SKAPDSN比较157

5.5　基于IOMRM和AOMRM的深空DTN异构密钥管理架构159

5.6　总结162

第6章　半诚实环境中深空DTN实体认证研究163

6.1　引言164

6.2　实体认证协议165

6.3　ASCEAM167

6.4　SCBEAP169

6.5　SCMEAP171

6.5.1　SCMEAP设计171

6.5.2　SCMEAP安全性证明172

6.5.3　SCMEAP性能分析177

6.6　抵御存储转发自私行为178

6.7　总结180

第7章　自主密钥协议可抵御自适应选择密文攻击研究181

7.1　引言182

7.2　KAPAACCA设计182

7.2.1　KAPAACCA密钥生成过程182

7.2.2　KAPAACCA加密过程183

7.2.3　KAPAACCA解密过程184

7.3　KAPAACCA安全性分析185

7.3.1　KAPAACCA正确性185

7.3.2　KAPAACCA私密性186

7.3.3　自适应选择密文攻击187

7.4　KAPAACCA性能分析191

7.4.1　存储开销191

7.4.2　通信开销192

7.4.3　计算开销192

7.4.4　更新开销192

7.5　总结193

第8章　结论195

参考文献201