一种组播源认证协议的优化改进设计与原型实现

由于组播系统和传统单播系统相比具有更高的复杂性，如访问控制和数据源认证等。对于组播系统的安全性而言，目前还存在很多尚未解决的问题。很多安全组播的解决方案还处于理论研究阶段。目前，安全组播面临的最基本也最主要的问题是组密钥管理和组播源认证，本文讨论的重点是安全组播中的源认证方法。组播源认证是指确保组播组成员收到的数据来自所声称的发源地，如果数据被篡改，接收者也能够识别。组播源认证方案不仅要保证消息来自正确的发送者，同时还要考虑认证消息产生的速度、长度以及通信开销等。因此，在组播源认证问题解决方案中，主要应考虑以下几个问题：发送方产生验证信息的效率、接收方校验的概率、这种结果与信息传送过程中的丢包率无关和通信开销。本文首先介绍了安全组播面临的主要问题，在研究国内外已有的组播源认证方法的基础上，分析了一种具有广阔应用前景的源认证协议：TESLA协议。包括对TESLA的功能、原理、缺陷以及现有的改进做了分析，指出其中的安全漏洞并分析了已有的改进方案，重点设计和分析了双钥链TESLA的组播源认证方法。并对提出的源认证方法的消息认证过程和验证过程进行了详细的说明，该方案使用双钥链结构代替原有的单钥链，弥补了原始设计在初始化机制上的不足，降低了原始协议对存储空间的需求，增强了其可扩展能力。然后对改进方案的消息包结构，认证流程等方面做出了详细设计，实现了其原型。最后对它的安全性，计算耗费和存储需求进行了比较分析。