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－－－密级：ｙ、．保密期限：名氣乂爹＇．一八：硕ｄｂ学位论文‘广：．Ｌ无线组播中组密钥管理方案的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｕｌｔｉｃａｓｔＧｒｏｕＫｅｐｙＭａｎａｅｍｅｎｔｉｎＷｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋｇ学号Ｅ１３２０１０５５姓名罗威亚学位类别工学硕±计斟几应服术ｆ溫指导教师仲红教授完成时间２０１６年５月－答辩委员会命ｉｊＹ主席签名文Ｉ气 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导巧指导下进行的研究工作及取得的，研究成果，。据或所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徵大学或其他教育化构的一学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。、曰期：文。【曰学位论文作者签章：ｔ４＾签字＆年巧学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复巧件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）＂＾‘一＾５）学位论文作者签違：导师签杂：Ｌ签字日期：年：年广月＾厂日签字日期（月日 硝要摘要组播是一一一种不断发展的，它、高效的、面向群组应用的网络通信机制提供了种到多。，ＴＶ，和多到多的通信传输方式随着不断丰富的组播服务的出现如移动服务，视频点播、交互式群组通信和视频会议等，组播因其能节约发送者资源网络带宽Ｗ及存储开销而具有广阔的应用前景，，使得在空中传播的组播服务很容易。然而由于无线网络开放访问的特性，、拒绝服务攻击和伪装攻击等，受到各种安全攻击如窃听攻击。为了保证在无线网络环境中一，就必须使用种访问控制机制Ｗ及传输机制组播服务能够安全的传输到群组成员中。提供访问控制机制的一个标准的方式是通过使用对称的组密钥，只有授权的合法群组用户才能够共享该组密钥。因此，，如何高效的实现组密钥更新使用户安全合法的享受姐播服务是我们必须关注的重要问题。一在无线组播环境中，组播用户具有集群性和移动性。无线网络中定区域内的组播用户一一组成个集群，对集群中的用户管理般采用树形的集中式管理技术，现有的大多数组密钥管理方案是通过逻辑密钥树（ＬＫＨ）的思想构建的。组密钥更新所要解决的问题就是在成员一离开或者加入个群组时，在保证前向安全性和后向安全性的前提下，如何减少组密钥更新的开销，提高密钥更新的效率。本文针对无线组播环境中移动用户的组密钥更新问题进行了深入的研究与分析。针对现有的基于无线移动组密钥管理方案的不足，提出了几种安全高效的组播组密钥管理方案，实现了移动用户在不同的无线区域间移动时，享受无缝的组播服务，不仅拥有稳健的安全性保一些主要研究工作包含如下几个方面：证，密钥更新的效率也有了很大的优化。本文所取得的一，，首先，介绍了组播技术的概念并对组密钥管理方案进行了分类分别对每类都进行了国内外研究现状的分析。其次，基于广义的中国剩余定理，研究了主密钥加密算法问题，并根据改进的主密钥加一ＡＭＧＫＭ密算法提出了种基于区域的多组播姐密钥管理方案，该方案支持无线网络间评阅、，，也网络的信号负载多种服务的多个成员的移动性并且拥有较小的通信开销减轻了核，保证了前向安全性和后向安全性，并且支持成员关系的改变。与其他方案相比，ＡＭＧＫＭ有着Ｉ 安徽大学硕±学位论文无线姐播中组密钥管理方案的研究更加高效的密钥更新开销。一然后，根据姐密钥的更新方式，提出了种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案。一般的组密钥更新方式是组控制器更新组密钥后，通过ＬＫＨ分发给群组中的相应用户，当一Ｃ用户数目较多时，更新开销也会增加。本方案利用个安全协处理器（Ｓｅｃｕｒｅｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，一ＳＣ），使得用户可根据同个密钥更新信息自行计算出组密钥，避免了组密钥的直接传输，，显著地降低了密钥的更新开销与通信开销拥有较强的安全性。同时改善了单点失败问题，降低了用户移动过程中的信号负载，并且支持成员关系的改变。最后，分析总结了无线组播中组密钥管理方案中仍然存在的问题，对未来的研究方向做出了阐述。关键词；组播；组密钥管理；逻辑密钥树；密钥更新ＩＩ ＡｂｓｔｒａｃｔＡＪｂｓ化ａｃｔｉ－Ｍｕｌｔｉｃａｓｔｓａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｍｅｃｈａ打ｉｓ瓜ｗｉｔｈｒｏｒｅｓｓｉｖｅｅｆｆｉｃｉｅ打ｔｒｏｕｏｒｉｅｎｔｅｄｐｇ，，ｇｐ－－－－ａｌｉｃａｔｉｏ打ｓｏｖｅｒｔｈｅ打ｅｔｗｏｒｋｗｈｉｃｈｒｏｖｉｄｅｓｏ打ｅｔｏｍａ打过打（１ｍａ打ｔｏｍａ打ｔｒａ打ｓｍｉｓｓｉｏ打ｍｏｄｅ．ｐｐ，ｐｙｙｙＷＵｈｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｏｆｒｉｃｈｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅｓ，ｓｕｃｈａｓｍｏｂｉｌｅＴＶｓｅｒｖｉｃｅｓ，ｖｉｄｅｏｏｎｄｅｍａｎｄ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｒｏｕｃｏｍｍｉｍｉｃａｔｉｏ打ａｎｄｖｉｄｅｏｃｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇｅｌ；ｃ．ｍｕｌｔｉｃａｓｔｈａｓａｂｒｏａｄａｌｉｃａｔｉｏｎｇｐ，，ｐｐｒｏｓｅｃｔｆｏｒｔｓｉｔｔｌｅｅｍａｎｄｏｆｓｅｎｄｅｒｏｕｒｃｅｓｎｅｔｗｏｒｋｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄｓｔｏｅｏｖｅｒｈｅａｄ．ｉｌｄｒｅｓｒａｐｐ，ｇＨ－ｏｗｅｖｅｒｄｕｅ１；ｏｔｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｏｅｎａｃｃｅｓｓｉ打ｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅｓａｒｅｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ化，ｐ，ｖａｒｉｏｕｓｓｅｃｕｒｉｔａｔｔａｃｋｓｉｎｔｈｅａｉｒｓｕｃｈａｓｅａｖｅｓｄｒｏｉｎａｔａｃｋｄｅ打ｉａｌｏｆｓｅｒｖｉｃｅａｔｔａｃｋａｎｄｙ，ｐｐ呂，ｄｉｓｕｉｓｅａｔｔａｃｋ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅ打ｓｕｒｅｔｈａｔｍｕｌｔｉｃａｔｓｉｓｃａｎｓａｆｅｌｔｆｅｒｄ！ｔｈｅｒｏｇ；ｓｅｒｖｃｅｂｅｙｒａｎｓｒｅ：〇ｇｕｐｍｅｍｂｅｒｓｉ打化ｅｗｉｒｅｌｅｓｓ打ｅｔｗｏｒｋ，化ｅｕｓｅｏｆａｃｃｅｓｓＣＯ打化ｏｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｒｔｉｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓ打ｅｃｅｓｓａｒ．ＡｓｔａｎｄａｒｄｗａｏｆａｃｃｅｓｓＣＯ打ｔｒｏｌｉｓｍｉｓｍｍｅｔｒｉｙｙｍｅｃｈａｎｔ：ｏｕｓｅａｓｃｒｏｕｙｇｐｋｅ乂ｏｎｌｔｈｅａｕｔｈｏｒｉｚｅｄｕｓｅｒｓｗｏｕｌｄｂｅａｂｌｅ化ｓｈａｒｅｔｈｅｓｍｍｅｔｒｉｃｒｏｕｋｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｈｏｗ化ｙｙｇｐｙ，ａｃｈｉｅｖｅｅｆｉｃｉｅｎｔｇｒｏｕｐｒｅｋｅｙｉｎｇａｎｄａｌｌｏｗｕｓｅｒｓ！：〇ｅｎｊｏｙｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅｓｓａｆｅｌｙｉｓａ打ｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｔｈａｔｗｅｍｕｓｔｐａｙａｔｔｅ打ｔｉｏ打！；〇．ｈｌＴｈｅｃｈａｒａｃｌ：ｅｒｉｓｔｉｃｓａｂｏｕｔｔｅｕｓｅｒｓｉ打ｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋａｒｅｃｕｓｔ；ｅｒａ打ｄｍｏｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｕｓｅｒｓｉｎａｃｅｒｔａｉｎａｒｃ江ｏｆｉｌｋｆｌｕｓｔｅｒ．ｃｏｍｍｏ打ｍｅｃｈａｎｉｉｗｒｅｅｓｓｎｅｔｗｏｒｏｒｍａｃｓｍｔｏｍａ打过ｇｃｕｓｅｒｓｓｔｏｕｓｅａｂｉｎａｒｔｒｅｅｗｈｉｃｈｂｅｌｏｎｓ！ｔｌｉｋｍａｎａｔｔｌｈｅｉｔｉｙｇ：〇ｃｅｎｒａｚｅｄｇｒｏｕｐｅｙｇｅｍｅｎｅｃｈｎｏｌｏ呂乂ｍｏｓｔｏｆ；ｅｘｓｎｇｇｒｏｕｐｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｄｅｓｉｎｅｄｔｈｒｏｕｈｔｈｅｌｏｉｃａｌｋｅｔｒｅｅ（ＬＫＨ）．Ｔｈｅｕｒｏｓｅｏｆｙｇｇｇ呂ｙｐｐｕｐｄａｔｉｎｇ也ｅｒｏｕｋｅｉｓｔｏｓａｔｉｓｅｆｏｒｗａｒｄｓｅｃｕｒｉｔａｎｄｂａｃｋｗａｒｄｓｅｃｕｒｉｔｗｈｅｎｍｅｍｂｅｒｓｏｉｎｇｐｙｆｙ化ｙｙｊｏｒｌｅａｖｅｔｈｅｇｒｏｕｐ，ａ打ｄｈｏｗ化ｒｅｄｕｃｅ出ｅｒｅｋｅｙｉ打ｇｏｖｅｒｈｅａｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅ化ｅｅｆｉｃｉｅ打ｃｙｏｆｒｅｋｅｙｉ打ｇａｌｓｏ打ｅ目ｄｔｏｂｅＣＯ打ｓｉｄｃｒｅｄ．Ｉｎｌ：ｈｉｓ１：ｈｅｓｉｓｗｅｍａｋｅａｄｅｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａ打ａｌｓｉｓａｂｏｕｔｒｏｕｒｅｋｅｉｎｏｆｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒｓｉｎ，ｐｙｇｐｙｇｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｍｕｌｔｉｃａｓｔｅ打ｖｉｒｏｍｎｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎ比ｅｅｘｉｓｔｉｎｇｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｂｉｌｅｒｏｕｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｇｐｙｇｓｃｈｅｍｅｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｓｅｖｅｒａｌｓａｆｅａｎｄｅｆｉｃｉｅ打ｔｍｕｌｔｉｃａｓｔｇｒｏｕｐｋｅｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｓ．Ｉｎ化ｅｓｅｉｓｃｈｅｍｅｓｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒｓｃａｎｅｎｏｓｅａｍｌｅｓｓｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｃｅｓｗｈｅｎｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒｓｍｏｖｅａｃｒｏｓｓ，ｊｙｍ 安徽大华硕±学位论文无线組播中组密钥管理方案的研究ｉｌ姐ｆｅｒｅｎｔｒｅｉｏｎｓｎｏｔ０打ｌｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｉｓｕａｒａ打ｔｅｅｄｔｉｌｅｒｅｋｅｎｏｖｅｒｈｅａｄｈａｓａｓｏｂｅｅ打ｒｅａｔｌ呂，ｙｙｇ，ｙｇｇｙｏｔｉｍｉｚｅｄ．Ｓｏｍｅｍａｏｒｗｏｒｋｓｉ打ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｒｅｓｈｏｗｎｉｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎａｓｅｃｔｓ：ｐｊ呂ｐＦｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｗｅｄｅｓｃｒｉｂｅ化ｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｕｌｔｉｃａｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｌａｓｓｉｆｙ也ｅｇｒｏｕｐｋｅｙｍａｎａｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｓｅａｃｈｃａｔｅｇｏｒｉｓａｎａｌｓｅｄａｂｏｕｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｇ，ｙｙｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｎｅｘｔ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ呂ｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＣｈｉｎｅｓｅｒｅｉｎａｉ打ｄｅｒｔｈｅｏｒｅｍ，ｗｅｓｔｕｄｙ化ｅｍａｓｔｅｒｋｅｙｅｎｃｒｙｐｔｉｏ打ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄａｎｏｖｅｌａｒｅａｂａｓｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｇｒｏｕｐｋｅｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＡＭＧＫＭ）ｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍａｓｔｅｒｋｅｙｅｎｃｒｙｐｔｉｏ打ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＴｈｅＡＭＧＫＭｓｃｈｅｍｅＣＯ打ｔｉｎｕｅｓ！；〇ｒｏｖｉｄｅｓｅｒｖｉｃｅｓｗｈｉｌｓｔｕｓｅｒｓｓｕｂｓｃｒｉｂｅｄｔ；ｏｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｒｖｉｃｅｓｍｉｇｒａｔｅａｍｏ打ｇｄｉｆｅｒｅｎｔｐｗｉｒｅｌｅｓｓｔｗｏｒｋａｒｅａａｎｄｓａｎｅｆｉｃｉｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｈｅａｄ．Ｔｈｅｓｃｈｅｍｅｒｅｄｕｃｅｓ化ｅｓｉｎａｌｎｅｈａｇｌｏａｄａｔｄｉｅｃｏｒｅ打ｅｔｗｏｒｋａｎｄｓａｔｉｓｆｉｅｓ化ｅｆｏｒｗａｒｄｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄ１；ｈｅｂａｃｋｗａｒｄｓｅｃｕｒｉｔｙ，化ｅｍｅｍｂｅｒｓｈｉｃｈａｎｅｓａｒｅａｌｓｏｓｕｏｒｔｅｄ．Ｃｏｍａｒｅｄｗｉ出ｏ出ｅｒｓｃｈｅｍｅｓ化ｅＡＭＧＫＭｈａｓｍｏｒｅｐｇｐｐｐ，ｅｆｉｃｉ色ｎｔｒｅｋｅｙｉｎｇｏｖｅｒｈｅａｄ．Ｔｈｅｎａｃｃｏｒｄｉｔｏｔｈｅｒｏｕｒｅｋｅ打ｍｅｔｈｏｄｓａ打ｏｖａｒｅａ－ｓｅｍｕｔｃａｕ凸ｇｉ，ｄｂａｄｍｏｂｉｌｅｌｉｓｔｒｏ，ｇｐｙｇｇｐｋｅｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．乂ｇｅｎｅｒａｌｗａｙｏｆｒｅｋｅｙｉ打ｇｉｓｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｇｒｏｕｐｋｅｙｉｓｄｉｓ１：ｒｉｂｕ１：ｅｄ！；〇ｌ：ｈｅｃｏｉｒｅｓｐｏｎ出打ｇｕｓｅｒｓｔｈｒｏｕｇｈＬＫＨ．Ｂｕｔａｓ也ｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｕｓｅｒｓ，ｒｅｋｅｙｉｎｇｏｖｅｒｈｅａｄｗｉｌｌｂｅａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ．ＯｕｒｓｃｈｅｍｅｕｔｉｌｉｚｅｓａｓｅｃｕｒｅｃｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒＳＣ，ａｎｄ（）ａｌｍｏｓｔａｌｌ化ｅｇｒｏｕｐｍｅｍｂｅｒｓｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅ出ｅ打ｅｗｇｒｏｕｐｋｅｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ化ｅｓａｍｅｋｅｙｕｐｄａｔｅ化，ｍｅｓｓａｇｅ，ｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｅｇｒｏｕｐｋｅｙｓ出ｒｅｃｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎ化ｅａｉｒａｎｄｈａｓｓｔｒｏ打ｇｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｌｓｏｔｈｅｒｅｋｅｙｉｎｇｏｖｅｒｈｅａｄａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｏｂｓｅｒｖａｂｌ．Ｏｕｒｓｃｈｅｍｅｉｍｒｏｖｅｓｙｐｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐｏｉｎｔｏｆｆａｉｌｕｒｅ，ｍｉｔｉｇａｔｅｓｌ：ｈｅｓｉｇｎａｌｌｏａｄｗｈｅｎｕｓｅｒｓｍｏｖｅａｃｒｏｓｓｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｓｔｈｅｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐｃｈａｎｇｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｔ；ｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉ打化ｅｗｉｒｅｌｅｓｓｍｕｌｔｉｃａｓｔｇｒｏｕｐｋｅｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｉｉａｎｄｉｖｅａＣＯ打ｅｌｕｄｉｎｇｓｌ；ａｔ：ｅｍｅｎｔｆｂｒｔｈｅｆＵｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｒｅｃｔｏｎｓ．ｇＫｅｏｒｄｓｉｋｍａｎａｌｉｌｋｈｈｋｉ：ｍｕｌｔｃａｓｔｒｏｕｅｅｍｅｎｔｏｃａｅｉｅｒａｒｃｒｅｅｎｙｗ；ｇｐｙ呂；ｇｙｙ；ｙｇＩＶ 旨录目录Ｉ摘要ＡｂｓｔｒａｃｔＩｌｌ０录Ｖ一第胃绪１１．１组播技术简介１１．１．１组播技术的概念１１丄２无线网络组播技术概况２１．２无线组播的安全３１．３４本文的主要王作１．４本文的组织结构５７第二章组密钥管理概述２１７．引Ｓ２．２组密钥管理的评估要求７２．３国内外研究现状９２９．３．１集中式组密钥管理方案２．３．２１１分散式组密钥管理方案２．３．２分布式组密钥管理方案１２２．４基于ＬＫＨ的组密钥管理方案１３２１４．６本章小结第Ｈ章基于区域的多组播组密钥管理方案１５３１１５．引胃３１．２相关工作６３３１７．基础知识３．３．１广义的中国剩余定理１７３．３．２主密钥加密方案１７Ｖ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧１８３．３．３主密钥加密算法１３．４方案框架９３．４１２０．初始密钥分配３．５ＡＭＧＫＭ方案２１．．１逻辑密钥树结构２１３５３．５．２成员离开２２３．５３２４．成员加入３．５．４成员关系改变２５３５．５２５．信号传输３．６性能分析２６３６１２７．．效率分析３．７本章小结３０一３１第四章种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案４．１引言３１４．２相关工作３２４３３３．预备知识４．４方案框架３３４．４．１初始密钥分配３４４５３６．方案描述４．５．１用户离开％４．５．２用户加入３７４．５．３信号传输％４．６方案分析３９４点１性能分析３９４．６．２安全性分析４０４．６３４１．效率分析４．７本章小结４３第五章总结与展望４４ＶＩ 目录５１总４４．Ｓ．２４５５研究展望参考文献４６５０醜胃录ＬｔｉａｎｄＴａｂｌｅｓ５２ｉｓｏｆＦｇｕｒｅｓｇ５４ｃ谢攻读学位期间发表的学术论文目录％５７攻读硕±学位期间参加的科研项目ＶＩＩ 第一章绪论第一章绪论１．１细播技术简介１丄１组播技术的概念一一Ｗ在过去，ＩＰ通信的方式般有两种：第种是单播，即在两台独立的主机间进行通信；Ｗ一第二种方式是广播，即由台源主机与网络中所有其他主机进行通信。如果要求所发送的信息只有指定的某些主机可Ｗ接收，而非全部的主机都可接收时，则要么采用广播通信，将，信息进行加密传输，送样只有拥有解密密钥的主机才可获得广播的消息但由于将信息也发送给了不需要该信息的其他主机，引起了网络带宽的浪费，而且可能会导致由于路由回环而一产生的广播风暴，，这样；要么采用单播通信将信息分别次次的单播给网络中目标主机不，而且数据包的重复发送也会增加服务器的负担，仅会造成网络带宽的大量浪费。因此传统一的巧通信方式不能够完善的解决对多的通信问题。Ｗ一＝ＩＰ组播是介于单播通信和广播通信之间的种通信机制，其通信方式主要可Ｗ分为一一一种，和多对多。在ＩＰ组播中送，；对多多对，数据包只发次路由器会自动转发该数据包到不同网段中的目标主机上，，并且解，有效地降低了网络的带宽保证了数据的高效传输一决了对多的通信问题。ＩＰ姐播通信因能节省发送者资源，降低网络带宽及减少存储开销，如在视频会议而具有广阔的应用前景、收费视频点播、远程学习和数据采集等领域都进行ＷｉＩＰ了有效地应用。自从１９８８年ＳＤｅｅｒｎｇ首次提出了组播的概念至今，己经经过了几十年的一，不断研究发展和完善。其主要思想是就是将同信息发送给指定的多个主机同时路由器在进行转发时按需复制。随着互联网技术的日渐成熟与不断发展，面向网络的服务也在日益的。丰富，组播技术也必将会越来越成熟一针对些高带宽需求的网络服务，组播通信技术拥有着不可比拟的优势，它能够保证高效节约的利用网络带宽，提高网络应用中的通信效率，降低服务器的负担，将数据安全有效地传递给对应的多个用户，。，极大的改善了网络的性能拥有着广阔的发展前景１ 安徴大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究１丄２无线网络紀播技术概况现如今随着无线网络技术的不断发展Ｗ及便携式设备（如智能手机，平板电脑）的出现，ＷＷ人们对无线网络服务的要求也越来越高。尤其是３Ｇ和４Ｇ技术的成功应用，满足了人们使用移动智能设备随时随地的连接网络享受各种服务的需求，从而摆脱了只能在室内使用有线网络的限制。当人们使用移动智能设备如智能手机时，可在任何时间任何地点进行购物、收看在线电视，、进行在线游戏等活动，移动网络的发展是未来互联网发展的重中之重近些年来己有相当多的学者对移动网络技术进行了深入的研究与探讨，并且取得了卓越的进展。随着无线网络技术的不断发展和流行，人们对移动智能设备上的服务的需求也越来越大，于是各种针对无线移动领域的组播服务也应运而生。将组播通信应用于无线网络环境中，将。会极大的改善组播服务的通信效率与有效性，带给人们更高质量的服务因此，组播通信与一，两者互相促进无线网络技术的结合将会成为未来的重要发展趋势，能够进步的扩大其应用空间，如在无线视频点播、在线游戏、无线虚拟会议、交互式群组通信等方面都拥有着较大的应用前景。当然，在无线组播通信过程中，安全性问题是必须要得到保证的。在无线视频点播中，要首先对移动用户的身份进行验证，Ｗ确保只有付费的合法用户才能够享受所订阅的视频服务，，。在无线虚拟会议中为了保证会议内容的保密性需要对所发送的数据包进，行加密传输，同时也要对参与会议的用户进行合法性身份认证并且会议过程中用户的加入与离开等问题也都需要进行考虑。Ｗ往的组播协议所研究的重点是组播的实现问题，而对其一安全性没有进行较完善的保证，。在无线移动网络这样个开放式环境中所面临的安全性攻，击更加多元化因而针对无线环境中的组播通信的安全性问题将会更加的严峻，如何有效的进行组播通信，保证通信数据的安全性，同时高效的管理无线区域内的移动用户等都将是我们所亟需解决的问题。现有的无线移动通信中的组播技术可Ｗ分为两类一，类是基于蜂窝网络的组播通信技术，该方法需要依靠固定的基础设施，如车联网中的路侧单元（ＲＳＵ），每个民ＳＵ覆盖的区域为一民ＳＵ进个局部无线网络区域，该区域内的车辆可Ｗ直接与对应的行通信，同时民ＳＵ之间也可进行通信一，保证了整个网络区域内的车辆用户都可进行直接或者间接的网络通信；另类是移动自组织网络（ＡｄＨｏｃ网络）中的组播通信技术，在ＡｄＨｏｃ网络中，没有基础设施２ 第一章绪论一的辅助，每个移动节点都相当于个路由器，当两个移动节点之间无法直接通信时，就需要通过其他节点的辅助进行分組转发，即移动节点可自行组建网络进行通信。１．２无线组播的安全虽然相对于单播和广播来说，但它，组播技术有着不可比拟的优势依然存在着很多的安ｆｗｉ全性问题。由于组播拥有较好的可扩展性，群组用户的分布不受地域的限制，可位于不－Ｗ１１１，这就是组播中的动态成员关系同的独立网络中，并且用户可Ｗ随时的加入或离开群组的改变。其成员关系决定了群组通信的组播数据包是否分发给该用户，非群组用户也可向群组发送数据包，开放性越大，所面临的安全问题也就越多。因此针对某些保密性要求较高的组播应用一，需拥有套完善的数据保密措施，比如群组用户的身份认证，组播数据的加密传输等。组播中所面临的安全问题现总结如下：一一１组播中的通信协议般使用无连接的ＵＤＰ传输协议，并且没有个专口的协议或机制来）ＵＤＰ数据包一控制管理群组用户发送，这就给攻击者提供了个机会进行拒绝服务攻击，即向群组发送大量数据包，占用网络带宽，造成网络拥塞。２在组播通信中，对群组中的用户没有进行资格限制，并且ＩＰ组播的地址是开放性的，这）一个合法用户就很容易使得攻击者伪装成群组中的。一３与单播相比，组播通信是在个更为广闻的网络上进行的，尤其是在无线网络中，很容）易被攻击者对传输的数据包进行监听和拦截。４）在不同无线网络区域之间移动时，通信的连续性和不可中断性需要得到保证。一，些安全需求需要得到满足为了解决组播通信中的这些安全问题。组播通信中的安全需求主要包括：完整性、、不可否认性、源认证Ｗ及组密钥管理。、访问控制机密性，，完整性：在组播通信过程中为了防止攻击者挡截并篡改通信内容接收者需要对收到的数据进行完整性检测，确保所收数据在传输过程中没有被修改。一访问控制，，只：当个用户加入组播群组的时候需对用户的身份进行认证有合法用户才能通过认证加入群组，并且组播数据报文。同时针对组播源所组播的数据信息，只有所指定的用户才可接收，其他用户无法获得该数据信息。一般都是经过密钥加密处理过的，机密性：组播源所组播的数据信息只有拥有相应解密３ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究密钥的合法用户才能解密得到組内的组播数据信息。不可否认性，；数据的接收方能够向第三方证明其所接收的数据是由发送方发送的发送方不能否认。源认证，无法巧造其他组员的认证信息，即不：群组成员生成的认证信息只能是自身的能伪冒其他组员在组内发送组播数据。并且，针对己发送的信息，发送方不能抵赖。一沮密钥管理，；对个群组的成员的管理最好的方式就是通过密钥管理进行，通过对组成员密钥的发放来控制其访问数据的权限，拥有相应的密钥即可解密对应密钥加密的密文数。入或离开群组时，需要进行密钥更新来保证其据当群组成员关系发生改变时，即有成员加前向安全性和后向安全性。１．３本文的主要工作针对无线组播中组密钥管理问题，本文围绕了无线网络中移动用户的组密钥管理方案机一制进行了研究一。提出了个采用主密钥加密算法的组密钥更新方案和个利用安全协处理器处理组密钥更新问题的方案。本文主要贡献如下：１介绍了组播技术的概念，尤其是无线网络中组播技术的概况Ｗ及其所面对的安全问（）题，引出组播组密钥管理的概念，并介绍了组密钥管理技术的研究与进展。２基于区域的多组播组密钥管理方案（）随着无线网络技术的发展及不同的基于组的服务的出现，多个服务的组播组可能会在一一个单的网络中共存，并且移动用户可Ｗ订阅多种服务，但是现有的组密钥管理方案旨在一，确保个组内交流，都不适合多个组播组的环境因为现有的组密钥管理方案中密钥的使用效率很低，并且拥有很大的密钥更新开销。因此针对多个用户在多个无线网络区域间进行移一动的组密钥更新问题，提出了种基于区域的多组播组密钥管理方案。该方案基于广义的中一国剩余定理，研究了主密钥加密算法问题，并根据改进的主密钥加密算法设计了种组密钥管理方案，该方案支持无线网络间订阅多种服务的多个成员的移动性，并且拥有较小的通信开销，。减轻了核也网络的信号负载，保证了前向安全性和后向安全性并且支持成员关系的，显著地降低了密钥的更新开销改变。—３种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案（）４ 第一章绪论现有的组密钥管理方案大都依靠逻辑密钥树（ＬＫＨ）来实现的，在ＬＫＨ中，叶节点对应着组内用户，根节点对应组密钥，剩余的中间节点为密钥加密密钥ＫＥＫ。当组密钥更新时，通过ＬＫＨ的辅助将新的组密钥分发给对应的用户，。ＬＫＨ的使用方便了用户的管理降低了密钥的更新开销，但随着用户数目的增加，ＬＫＨ的深度也随之增加，密钥更新开销也将增加。为了解决这个问题一，本文提出了种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案，该方案采一ＳＣ一，ＳＣ口口用了个安全协处理器存在多个输入端和个输出端，根据不同的输入，可得到不同的计算输出，ＳＣ的内部不可访问。本方案中用户依然使用ＬＫＨ进行管理，但其路径一ＬＡＢ化值组密钥，ＬＡＢ化值ＳＣ节点分别对应个用户可利用这些和自行计算出更新的，、避免的由组控制中屯对组密钥的分发，极大地降低了组密钥的更新开销，适用于拥有大型用户群组的环境中。１．４本文的组织结构本文在深入研究了无线网络环境中组播组密钥管理方案的基础上，提出了两个高效的无，并进行了性能分析和效率分析线网络移动组播组密钥管理方案。本文的组织结构如下：一第章为绪论，介绍了组播技术的概念，并对无线网络环境中的组播技术进行了简述，工作进行了一同时对无线组播中的安全性问题进行了详细的分析，最后对本文的主要个介绍。第二章主要介绍了组密钥管理方案，首先简述了组密钥管理的评估要求，然后按组织结构的不同将组密钥管理方案进行了分类并分别针对每一类进行了国内外研究现状的描述与分析，最后介绍了基于ＬＫＨ的组密钥管理方案。＝一第章提出了个基于区域的多组播组密钥管理方案。首先介绍了广义的中国剩余定理一Ｗ及在此基础上提出的个主密钥加密算法，然后描述了方案的框架，并对密钥管理中用户的离开、加入Ｗ及成员关系的改变等操作进行了介绍，最后对方案的性能和效率进行了详细的分析。一一第四章提出了种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案。首先设计了个安全协处理器并介绍了其使用方法，然后描述了方案的框架，对方案中用户的离开、加入和信号传，，证明本方案在性能输情况进行了详细的介绍最后通过对比、安全性和效率方面都有着明显的优势。５ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密巧管理方案的硏究。，第五章是总结和展望首先，对本文研究的主要内容进行了总结分析其优势与不足么一处，然后针对所提组密钥管理方案中的不足之处，对下步的研巧工作做出了展望。６ 第二章组密钥管理概述第二章组密钥管理概述２．１引言一组密钥管理是实现组播通信技术的个重要关键一。为了保障群组会话的保密性送安全一一需求，般在组内传输的会话数据包都由个群组密钥进行加密，只有合法的组内用户才能共享该组密钥进而解密所传输的密文，获得组内会话信息。组密钥管理的目的就是对群组密钥进行高效管理，保障只有合法的组内成员才能拥有组密钥，并且适应动态的成员关系变化，即当用户离开或者加入群组时，为了保证前向与后向安全性，即离开的用户不能够获得将来组内的通信数据，新加入的用户同样不能够解密Ｗ前的组内通信数据，群组管理者需对组密钥进行更新并分发，使得当前组内的成员拥有更新后的组密钥。组密钥管理涉及初始纽成员密钥的分配，Ｗ及将来组密钥的生成、分发和更新等多个阶段。组密钥管理就是在保证通信安全的基础上，，实现组密钥的高效更新降低密钥更新的开销代价。组内所有合法成员都能利用组密钥加密姐播消息，、解密组播消息和认证组播消息Ｗ满足信息完整性、信息保密和组成员身份认证等多项要求。组播的前向安全性、后向安全性和抗共谋攻击是组密钥管理区别于对密钥管理的主要特点。２．２组密钥管理的评估要求与单播通信相比，组播通信中的组密钥管理有着其特有的评估要求，具体可Ｗ分为两方面：安全性要求和开销要求。ａ安全性要求）组密钥管理的主要任务就是实现组密钥的更新与分发，确保当前群组成员在组内的会话需求，组播通信。为了保证组播信息的保密性、组成员的身份认证和信息完整性等多项要求中的组密钥管理需要满足Ｗ下安全性要求：一，前向安全性：组密钥管理方案中的前向安全性是指当个合法成员离开群组时要保证该成员无法接收将来组内所发送的组播数据，即离开成员因没有最新的组密钥而无法解密组７ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究一，这就需要设计内的组播密文，但物理层方面该成员依然可Ｗ接收组内的密钥更新信息个组密钥更新机制来避免离开成员破解新组密钥。，后向安全性；同前向安全性类似后向安全性是指新加入群组的成员不能获得之前的组，。内通信数据，当新成员加入时需对姐密钥进行更新，防同谋攻击：同谋攻击是指多个组内成员联合起来综合分析各自所有的密钥信息从而破解系统，使得系统无论进行怎样密钥更新，攻击者都可获得最新的组密钥。因而所设计的姐密钥管理方案必须要避免同谋攻击或减少同谋攻击发生的概率。防重放攻击：重放攻击是指攻击者利用前的由群组管理者发给组内成员的密钥更新信。息，在合适的时机向目标组成员重新发放这些信息，从而可Ｗ继续在群组中使用旧的组密钥组密钥管理方案在组播密钥更新信息的时候要避免该更新信息的二次利用。防密钥替换：密钥替换是指攻击者在密钥更新过程中伪造虚假密钥更新信息，从而替换由组控制中也所产生的组密钥ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒＫＤＣ）。密钥分配中也（Ｋ巧Ｄ，在分发密钥更新信息时要具有可认证性，比如使用数字签名等Ｗ防攻击者伪造ＫＤＣ发布密钥更新信息。ｂ）开销要求组密钥的更新开销是评价一个组密钥管理方案好坏的重要标准之一组密钥管理方案要，一一定安全性的基础上，尽可能的降低密钥的更新开销在保证。般密钥的更新开销可包含如下几个方面：。计算开销：在计算组密钥的过程中，使用不同的加密方法所产生的计算量都是不相同的一，，，但所产生的代价就是计算开销的般来说，加密强度越大系统就越加安全不易被破解正比增加。存储开销一一一些密钥信息：组成员与组控制器般都拥有定量的存储空间来存储，Ｗ辅助组密钥的生成与分发，组控制器存储的密钥信息量远大于。相对来说，为了管理整个群组组成员所存储的，。。在设计姐密钥管理方案的时候要尽量减少姐成员与组控制器的存储开销通信开销，：在大型的无线网络组播中，由于成员的移动性会导致组成员的频繁加入或，离开，而每次组内成员变动，都会造成组密钥的更新从而增加了密钥更新的消息量。有时为了保证安全性，不得不进行占用大量网络带宽的数据传输，为了降低密钥更新的通信开销，就需要考虑牺牲部分的安全性。在组密钥管理方案的评估标准中，密钥更新的通信开销是最８ 第二章组密钥管理巧述一为重要的条，因为大量的计算开销都是用于加解组播密通信数据或生成密钥材料，这与密钥更新时的消息传输数目是成正比的，也就是说，当降低了密钥更新的通信开销时，也就间一接地降低了大量的计算开销，而在实际环境中，评价个网络好坏的关键是在于网络的带宽，，所Ｗ在组密钥管理方案中负载能力与成员的存储能力关联很小，密钥更新的通信开销所占的地位更加重要。２．３国内外研究现状自从组密钥管理方案的提出至今，己经经过了国内外专家学者的不断研巧和完善，并且Ｕ２３取得了许多优秀的研究成果，己提出的组密钥管理协议按照姐织结构可划分成Ｈ类：一１集中式组密钥管理方案：存在个姐控制器ＧＣＧｒｏｕｐＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ对群组成员进行）（）管理，负责组密钥的生成、分发与更新，同时负责群组之间节点的通信与信息交流。当紀密一钥更新时，ＧＣ会通过定的机制将新的组密钥加密并分发给组内的每个合法用户，并通过该组密钥加密未来向组内组播的数据信息。：此方案中，每个小群组都拥巧分散式组密钥管理方案，整个群组划分为多个小群组一有个子组控制器，负责子组肉的密钥管理。分散式组密钥管理能够有效地减少集中式组密钥管理中单点失败问题所造成的影响。３分布式组密钥管理方案：这种方案中不存在组控制器，每个群组成员都拥有着同等）的地位和身份。每个成员可利用随机选择的临时密钥份额与其他的组成员互相协作生成组密钥，拥有较好的可扩展性。２．３．１集中式组密钥管理方案一一集中式组密钥管理方案通过个组控制器ＧＣ负责组密钥的生成、分发与更新，般来说组控制器是一个可信第王方一。集中式组密钥管理方案在对多的大型组环境中拥有比较高一的管理效率，开销较小些问题：１）单点失败问题ＧＣ出现故障时，会影，但依然存在，当２）响整个群组的通信服务；扩展性问题及长期运行时的效能问题。其中影响最严重的就是单点失败问题，因为整个系统的性能及安全性完全依靠ＧＣ，若是ＧＣ失效，则整个系统９ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧都会陷入擁痕之中。１＾５＾：１一在集中式组密钥管理方案中，组控制器０（：针对每个组内成员分别共享个成员私一，，钥其中每个成员私钥都不相同当有成员关系变动需要进行密钥更新时，ＧＣ就生成个新的组密钥，然后利用不同的成员私钥加密新组密钥，再分别单播给对应的姐成员，从而实一现组密钥的更新。虽然这几个方案的安全性很好，但在动态的网络环境中却有定的局限性，当成员频繁的加入或离开群组时，方案的通信开销和计算开销都会非常大，并且存在单点失一ｔｗ败问题，。陈建伟等人提出了种采用预分发密钥方式的组密钥管理方案相比较于文献－１３１５，该方案有着更多的存储开销，ＧＣ会选取成员之间共享最多的ｎ个预。在密钥更新时［］一分发密钥加密新的组密钥，接着将加密信息广播出去，只要拥有其中的条预分发密钥，姐成员就能够解密得到更新后的组密钥。不过该方案存在合法成员由于没有这ｎ个预分发密钥，从而无法解密得到姐密钥的现象，并且随着攻击者攻击的节点增多，预分发密钥泄露的也就一越多，安全性存在较大的隐患。陈燕倒等人提出了种基于属性加密的可抗共谋攻击的组密钥管理方案该方案采用组合论生成组内成员的秘密信息，当有成员离开或加入群组时，组控制器就会采用属性加密的方法生成密钥更新信息。此方案拥有较好的安全性保障，并且，但当密钥更新时，而且姐成员成员的存储开销也较小，会造成很大的组控制器的计算开销，容易造成单点失败问题对组控制器的依赖性比较高。１９９９年，Ｗａｌｌｎｅ首次提出了采用逻辑密钥树（ｌｏｇｉｃａｌｋｅｙｈｉｅｒａｒｃｈｙ，ＬＫＨ）进行组密钥ｔＷ管理的方案，，，该方案采用树形结构进行用户管理和密钥管理根节点为组密钥叶节点对应组巧成员，其余节点为密钥加密密钥，组，用于辅助组密钥的更新成员拥有从根节点到对应叶节点路径上的所有密钥，组控制器会更新受影响路径上的所有。当需要进行密钥更新时密钥，ＬＫＨ的使用极大地降低了密钥的更新开销与通信开销。Ｓｈｅｒｍａｎ等人将单向函数与逻－，ｅｗａＦｕｎｃｔｉｏｎＴｒｅｅＴ）怖辑密钥树相结合引入单向函数树（Ｏｎｙ，ＯＦ方法实现高效的组，ＬＫＨＯＦＴ密钥管理。该方案中成员通过某单向函数来计算组密锅与相比，方法牺牲了密钥存储的空间复杂度，Ｗ实现高效的密钥更新，更适合于大型的组播环境。蒋融融等人针对ＬＫＨ一ＰＷ的方法进行了分析，提出了种改进的组密钥管理方案，与ＩＫＨ不同，该方案采用了度为４的多叉树，并且针对成员节点加入和成员节点离开两种情况，各采用了不同的组密钥更新策略，但该方案依然拥有单点失败的问题。１０ 第二章姐密钥管理概述２．３．２分散式组密钥管理方案从前面集中式组密钥管理方案的讨论来看，可Ｗ很容易的看出他们基本上都存在组控制器的单点失败的风险。为了解决这个问题，分散式组密钥管理的方法被提了出来，在不影响，系统的整体性能的前提下分散式组密钥管理方案允许多个实体出现故障，拥有较好的健壮性。，适合于动态群组Ｐｉｊｔｒａ１９９７年Ｍｉ提出了ｌｏｌｕｓ方案，该方案将所有成员划分为若干个子组，每个子组相互一Ｓｅｃｕ独立，并且每个子组拥有个组安全代理（ＧｒｏｕｐｒｉｔｙＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｒｙ，ＧＳＩ），负责子组内的一密钥更新。所有的ＧＳＩ又组成个组，由组安全控制器ＧＳＣＧｒｏｕＳｅｃｕｒｉｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＧＳＣ（ｐｙ）进行管理。当组成员需要进行更新时，只需向所在子组的ＧＳＩ发出请求，即可实现组密钥的，其他的子组不受影响，适更新，显著地降低了密钥更新开销合于成员动态变化较为频繁的大型群组网络１〇山８，。但方案在通信时的频繁加解密增加了系统的计算开销造成了数据的传一。Ｓｅｔ，输延时ｉａ等人提出了种采用周期性组密钥更新的方法该方案中群组划分为若干个一ＫＤ由，子组，每个子组分别由个区密钥分配器ＡＫＤ管理所有的Ａ域密钥分配器ＤＫＤ进行管理，该方案不考虑成员的离开或加入等动态变化，而是周期性的进行组密钥更新，初始一一时，ＤＫＤ不直接生成个组密钥进行发放，而是将密钥Ｋ和初始值馬通过个安全信道传＝给所有ＡＫＤ，乂１０）通过公式巧毎，并且在１＾后的密钥更新过程中，（馬）计算得到组密钥＆每个ＡＫＤ保持时间同步，按照公式＝的组密钥巧＋１＆（巧）计算后。该方案中若有攻击者获一得其中个组密钥，则Ｗ后的所有组密钥都可能会受到危害。Ｐ一Ｓｕｎ等人叫是出的组密钥管理方案中将群组成员分成多个簇，每个簇都有个簇密钥，成员不仅存储着群组的组密钥，还存储着其所在簇的簇密钥，并且簇内成员之间的通信都是一由簇密钥加密Ｗ实现其安全通信。胡运松等人提出了种基于拓朴信息的组密钥管理方案一，个逻辑密钥树该方案通过分析节点之间的拓扑信息建立起，当逻辑密钥树需要更新时，会对密钥树的结构进行优化，从而提高组密钥更新时的效率，并且降低了更新时的能量一Ｐ５１一消耗。谭志刚等人采用了种簇内分组的方式进行组密钥管理，该方案将个规模较大的网络逻辑上划分为多个簇内姐，毎个组各自维护着自己的通信密钥，簇内成员通过所在组的共享密钥与簇头进行通信，在密钥更新过程中使用備圆曲线加密组密钥，不仅有效地保证了组密钥传输的安全性，还大大降低了能量消耗。１１ 安徽大学硕±学位论文无线组播中姐密巧管理方案的研究２．３．３分布式组密钥管理方案在分布式组密钥管理方案中，组内的所有成员地位全部相等，不存在组控制器管理群组，，群组内的成员通过相互协作的方式生成组密钥进行通信，具有很大的自由性不存在单点失。败的问题，并且拥有较好的可扩展性一ＰＳＩＳ－ｔｅｉｎｅｒ等人提出了种基于ＤｉｆｉｅＨｅｌｌｍａｎ密钥协商算法的组密钥管理方案Ｃｅ，ｌｉｑｕＣｌｉｑｕｅ中初始加入群组的成员作为组密钥管理者负责组内密钥的生成与分发，并且定时的通，保证组内其他成员了解当前的密钥状态ｅ，告密钥信息。Ｃｌｉｑｕ方案拥有较强的健壮性有，效地解决了单点失败问题，但该方案成员之间地位平等要求他们需被完全的信任，若有内一部节点进行共谋攻击时，系统容易被破解。Ｚｈａｎｇ等人提出了种基于预分配和局部协作方式的组密钥管理方案该方案中基站首先为毎个节点预置组密钥多项式，当节点部署完毕一二后，需选择个元多项式，然后通过该二元多项式对组密钥多项式进行加密，并且针对每一二个邻居节点都发送个次元多项式的分量。当有成员变动需进行密钥更新时，每个节点需向邻居节点发送其所存储的该邻居节点的二次元多项式分量，Ｗ完成组密钥的及时更新。Ｆａｎｓ一ｌｐｋｍｐｉ等人提出了种轻量级的基于多项式的组密钥管理方案，该方案中群组成员预先存一个多项式，通储，当进行密钥更新时过该多项式Ｗ及汇聚节点所发送的节点标识符集合生成新的组密钥，减少了系统的计算开销和通信开销，但该方案的安全性较低。一ＭｏｒｉＤｉ－ｔａｚａｖ等人基于逻辑密钥树的结构，提出了种采用ｆｆｉｅＨｅｌｌｍａｎ和对称算法的分ｐｓｉ布式组密钥管理方案ｄｈｓａ，该方案中当有成员离开或加入群组时，组控制器只需将组密一钥加密后发送到群组，组成员可通过解密得到的组密钥自行计算出中间密钥，在定程度上保证了成员用户的自主性，同时降低了组控制器的计算开销Ｗ及通信开销。许建真等人提出一一ＰＷ了种基于可信度的组密钥管理方案，该方案在服务器节点上设置个可信度机制，通过可信度的计算来选择服务姐中的成员节点，并将可信度较低的成员节点删去，从而降低密钥，，更新延迟时间提高密钥更新的成功率，但是当节点频繁地离开和加入时将会造成较高的通信开销。１２ 第二章组密钥管理概述２．４基于ＬＫＨ的组密钥管理方案现有的大多数组密钥管理方案都是基于ＬＫＨ的结构进行设计或者对ＬＫＨ方案的改进。一ＬＫＨ，．１所示般可Ｗ在方案中组控制器ＧＣ控制着密钥树的更新。如图２，ＬＫＨ中的节点一ＴＥＫ，二类为，分为王类，第类为根节点，对应着通信加密密钥即群组的组密钥；第叶节点一，每个叶节点代表着个用户对应着群组用户，存储着用户的个人私钥诚，该私钥只有组控制器和对应用户知道；第Ｈ类为剩余的中间的所有节点，为密钥加密密钥ＫＥＫ，ＫＥＫ用来辅助组密钥的加密传输，Ｗ保证只有现有群组成员可获得更新的组密钥。在ＬＫＨ中，用，３ＴＥＫ户拥有着从根节点到对应叶节点路径上的所有节点密钥如用户Ｕ拥有的密钥为（，ＫＥＫ，ＫＥＫｓ，，ｓｋ３）。当有成员离开或加入群组时，为了保证系统的前向安全性与后向安全性，，ｉ需要对变动成员所存储的公共密钥都进行更新。ＴＥＫＫＥＫＫＥＫｉｉ。ｌＫＥＫ２２ｋＥＩＫＥＫ２３ＫＥＫ２４ＩＩ［互Ｉ［＾Ｕ１Ｕ２皋Ｕ３ＬＩ４ｉＬＪ５Ｕ６盖Ｕ７Ｕ８ＩＩＩ｜｜｜｜ＩＩＩＩ｜｜｜ｓｋｉｓｋ２ｓｋ３ｓｋ４ｓｋ５ｓｋ６ｓｋ７ｓｋ８图２．１逻辑密钥树示例Ｆｉ２．１ＬｉｃａｌＫｅＨｉｅｒａｒｃｈｉｎｓｔａｎｔｉａｔｅｇ．ｏｇｙｙ如图２．２所示，假设用户Ｕ６离开了群组，为了保证前向安全性，需要对Ｕ６所拥有密钥进行更新，即对密钥（ＴＥＫ＾ＫＥＫ，ＫＥＫ２３）进行更新，假设更新后的密钥分别为，２ＴＥＫ＇＇＇ＫＥＫＫＥＫ，组控制器ＧＣ对更新后的密钥的分发情况如下：（，，。，。，）＇ｉ｜ＴＥＫＫＥＫＫＥＫ—＞Ｕ１）５（，，｝，２＂ｓｋ５｜＇—＞Ｕ７２）ＴＥＫＫＥＫ（，Ｕ８）｛，ｃ｝ｋｅＫｍ１３ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密锅管理方案的研究Ｉ３）ＴＥＫ—（Ｕ１，Ｕ２Ｕ３，Ｕ４）＞，｛｝曲Ｋ，，其中｛Ａ｝。表示用Ｂ对Ａ进行加密。郑勝ＫＥＫｎＴＶｉ五＇ＵｌＵ２／Ｕ３ＭＵ４Ｕ５盖Ｕ７Ｕ８ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ｜［ｓｋｉｓｋ２ｓｋ３ｓｋ４ｓｋ５ｓｋ７ｓｋＳ图２．２用户Ｕ８离开后的ＬＫＨＦｉｇ．２．２ＬＫＨａｆｔｅｒＵ８ｌｅｆｔ当用户申请加入群组的时候，ＧＣ首先对该用户的身份进行验证，，当确认身份合法时将该用户加入群组一，并且分给该用户个叶节点，然后ＧＣ将从根节点到对应叶节点路径上的所有节点密钥都进斤更新，接着将这些更新后的密钥通过新用户的私钥加密后单播给该用户。对于其他用户，更新密钥的方法同上。一由ＬＫＨ的更新过程我们可Ｗ看出，次ＬＫＨ的更新开销为０ｏｎ，１ｇ，（）其中ｎ为組内用户的数目，ＬＫＨ，若是不采用的更新方式为了保证系统安全性，需对每个用户进行单播Ｗ实现组密钥的更新，其开销为ｍ由此可Ｗ看出，ＬＫＨ的使用极大地降低了密钥的更新开销。２．６本章小结本章首先介绍了组密钥管理的内容和组密钥管理的目的，接着在安全性和开销方面简述了组密钥管理的评估要求，然后将组密钥管理方案分成了集中式，分散式和分布式Ｈ类，并且分别针对每类组密钥管理方案都列出了国内外的研究现状并作了简要的分析，最后描述了基于ＬＫＨ的组密钥管理方案。１４ 第兰章基于区域的多组播姐密钥管理方案第兰章基于区域的多組播组密钥管理方案无线网络中组播通信的组密钥管理是目前相当热口的话题，随着不同的基于组的服务的一一出现，多个服务的组播组可能会在个单的网络中共存，并且移动用户可ＵＵＴ阅多种服务，一但是现有的组密钥管理（ＧＫＭ）方案旨在确保个组内交流，都不适合多个组播组的环境，因为现有的ＧＫＭ方案中密钥的使用效率很低，并且拥有很大的密钥更新开销，。在本章中我们提出了一种基于区域的多组播组密钥管理方案，该方案支持无线网络间订阅多种服务的、网络的信号负载多个成员的移动性，保证了前向安，并且拥有较小的通信开销。减轻了核屯，全性和后向安全性，并且支持成员关系的改变功能完善。方案中采用主密钥加密算法，可，显著地降低了密钥的更新开销，同时拥有较好的安全性进行快速的密钥更新。３．１引言在面向开放式网络环境下的群组通信，如视频会议ＴＶ服，，收费视频点播和移动务等方面组播因其能节省发送者资源、网络带宽Ｗ及存储开销而具有广阔的发展前景。然而，随着无线网络的发展和便携式设备（如智能手机，平板电脑）的出现，也增加了对送些组播应用的ＰＵＰＳｊ正ＥＥ８０２１６ＳＧＰｐ需求。不断发展的无线网络例如．和己经标准化了多媒体广播／组播服务。在实际的组播服务中用户组的数目往往非常巨大，若单独的分别对每个用户组进行组密一一钥管理会造成大量的资源消耗。例如个收费广播提供许多广播服务，每个广播都是个组一播源，这些组播源的评阅用户不完全样，但相互之间却又有大量的重叠。若分别对每个组，不仅会造成大量资源的消耗，而且其管理开销也会相当巨大播源用户进行管理。因此本方案中定义了两种类型的用户组，：数据组（Ｄ访）和服务组（ＳＧ）数据组Ｄ访为巧阅了组播服务一ｉ的所有用户，他们共享了该服务的通信加密密钥ＴＥＫｉ，因此个组播服务下的用户对一一组服务的用户应个ＤＧ，例如，订阅并且只订阅服务１；服务组ＳＧ为订阅了完全相同的和服务２一２一的用户为个服务组，订阅并且只订阅服务的用户为另个服务组。很明显的可一一一Ｗ看出，个用户可属于个到多个ＤＧ，但只能属于个ＳＧ。一本章中，我们提出了种基于区域的多组播组密钥管理方案（ＡＭＧＫＭ），该方案实现了１５ 安巌大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研充当一个或多个订阅了多个组播服务的用户在两个无线组播服务区域之间移动时，保持了服务。的连续性，并且拥有较小的密钥更新开销和通信开销每个无线组播服务区域中的移动成员一（ＡＫＤ），称为个集群，由各个区密钥管理器分别进行管理负责本集群中密钥的分发与更一新，，。为了方便管理集群中移动成员的密钥我们建立起个逻辑密钥树ＬＫＨ该逻辑密钥树是由多个ＳＧ子树和ＤＧ子树组合而成，每个ＳＧ子树的叶节点对应该ＳＧ下的移动成员，每个ＤＧ子树的叶节点为相应的ＳＧ子树，而其根节点则为相应服务的通信加密密钥ＴＥＫ。对一于ＬＫＨ中的密钥更新，我们采用种主密钥加密的方法，，可Ｗ显著地降低密钥更新的开销提高密钥更新的效率。ＡＭＧＫＭ方案的一个比较合适的应用场景是ＶＡＮＥＴｓ，在ＶＡＮＥＴｓ中，路侧单元化ＳＵ）一信号覆盖区域内的合法移动用户可Ｗ被视为个集群，用户的个人私钥可Ｗ存储在车载单元（ＯＢＵ）中ＳＵ。。Ｒ分别负责本集群内密钥的分发和更新所有的服务数据首先由服务提供者发送给ＲＳＵ，然后民ＳＵ将收到的数据加密后，分发给本集群内的相应的车辆用户，民ＳＵ是独立自主的管理着集群，不受其他因素的干扰。当车辆用户改变成员关系或者在两个ＲＳＵ集群间进行移动时，ＡＭＧＫＭ能够实现快速的密钥更新，并且前向安全性和后向安全性都能够得到保证。３．２相关工作屯、在密钥更新的过程中，密钥分配中需要发送新的组密钥给每个成员，因为为了保证前一向（后向）安全性个离开（加入）的用户是不允许访问未来非文前）的信息。为了处理无线移动环境中的密钥更新问题，近些年来许多组密钥管理（ＧＫＭ）方案被提了出来，这些方案不仅考虑了动态的成员关系改变的情况，还考虑了无线网络环境中动态位置改变的Ｐ９情况，并且在位置改变的时候保证了服务的连续性。Ｚｈａｎｇ等人在堪出了即时密钥更新（化）一一策略，该策略保证了前向安全性和后向安全性，然而其只考虑了个单的组播服务，当移动成员反复的进行位置切换的时候一些ＧＫＭ方案例如，会造成大量的密钥更新开销。ＧＫＭＦ［ＷＷ，Ｋｅ山ｉ等人的方案采用了延时密钥更新的策略，提高了单个网络中多个服务的密１－ｔ－钥更新效率，但却拥有ａｆｆｅｃｎ现象。一ＭＧＫＭ的方一Ｍ巧ｏｋａ在提出了个Ｓ案，该方案采用了个会话密钥分配列表和密钥－ｆ－、更新槽的方法，缓解了１ａｅｃｔｎ现象，降低了核屯网络中密钥更新引起的信号负载，但该方１６ 第Ｈ章基于区域的多组播组密钥管理方案，ｉ移动到集群Ｖ的时候案却没有保证前向安全性问题即当移动成员从集群，该方案中只对，集群，集群Ｖ进行密钥更新ｉ的密钥不进行变动但是当离开集群ｉ的移动用户取消巧阅的服务，然后偷潜回原集群的时候，依然可Ｗ用原来的密钥享受相同的服务，。为了解决这个问题４一基于［３提出的主密钥加密算法，我们提出了个新的基于区域的多组播组密钥管理方案］（ＡＭＧＫＭ），该方案显著地降低密钥的更新开销，并且使用用户私钥分布列表（ＵＰＫＤＬ），减少成员移动过程中的信号传输开销，不仅保证了前向安全性和后向安全性，还支持成员关系的改变，即当集群中的用户在进行订阅、退订及更换组播服务时，能够高效率的进行密钥更新，功能完善。３．３基础知识３．３．１广义的中国剩余定理＞２２整数ｒ．．ｒ，设＾，，有．对于１含则同余方程组巧。，２，，，Ｘ＝厂ｍｏｄ片１１ＪＣ＝厂ｍｏｄ２片２＝ＪＣＴｍｏｄＰｊｊ‘在整数域内有解？ｍｏｄｚ且在整数域，当且仅当（Ａ，），，并＾化同余有；Ａ［１意义下存在唯一解Ｘ：ｔ＼Ｃ＝乂ＣｍｏｄＡ；ｖ．．Ａ完叫，［］＝ＶｉｉＪ＝＝二＇＇１ｌ其中ｃ．，幻满足口仁，ｃｄｃＣ．．．Ｃ。，，，，ｇ（，ｔ），三］，２＇，＝Ｐ１ｉ３．３．２主密钥加密方案一本章所提的主密钥加密技术采用非对称密钥，即存在个主密钥和多个子密钥，由主密钥加密的数据可１＾１用子密钥分别进行解密，当子密钥进行更新时，只需更改主密钥和相关的子密钥即可，其余的子密钥不需更改。１７ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究考虑ｒ对公私钥对，ｅ．和．分别是第，／个公钥和极钥。是他们的素数即，４Ａ和Ａ’＇＝６和式是主密钥，则需满足下列同余方程（１－Ｚ含ｒ）；ｍ／ｅｗ与ｆｍｏｄ巧＆（）曲４＇ＣｓＣｍｏｄ＇（ｐ％），’＜上述全等式的充分条件是（ｌ＾ｚｒ）；６＝ｅｍｏｄ＇（抑，））乂ｉ削＝ｍｏｄ如４（撕只如）和和通过ＣＲＴ找到一要获得满足上面条件的Ｃ同余系统的解决方案相同，但要求ｍ模数互质，，否则无法保证解决方案的存在。因此我们采用广义中国剩余定理（ＧＣＲＴ）来计算主密钥。３．３．３主密钥加密算法一从ＭＫＥ方案的概念第次提出至今很多相似的方案４５－４，［旬也陆续出现了祖是观存的一些局限方案还没有应用到实际的算法中，因为他们还有。通过ＧＣＲＴ产生主密钥，必须要满足：三＇ｍｏｄｇｃｄ义＇，；）气（撕只）兴＆式）因为公钥在大多数情况下都是随机产生的一，所Ｗ生成满足上述条件的组公私钥对比较一困难，也，比个新的公私钥对加入的时候，。即使公私钥对产生了会有其他的问题如当会’产生很高的计算代价，下列恒等式要被计算ｒ次１＜！＜ｒ：（）＝ｅｍｏｄｇｃｄ，与＋１，（抑ＡＡ）抑ａ＋ＡＪ）－，，生成主密钥要耗费很长的时间Ｃ是新密钥对的公钥因此，因为ｒ１个全等式要被计ｗ算。上述的问题是可解决的．１，当是安全质数时２＞＋，Ａ和ｇ。安全质数是指形式如／的质数，一二＝也是．．．其中个质数，现在，使２ｘ＋ｌ２＋１，其中ＪＣ．和公Ａ，都是质数。因，义义，义＝＝为ｃｄｃｄ４ｊ４ｘ．４，：，撕），所Ｗ所有的公钥都满足下面的条件ｇ（抑＞，义）；）ｇ（化乂）＝色＝…Ｓｍｏｄ４（）气２１８ 第兰章基于区域的多姐播组密钥管理方案＝并且／ｏｎ（挪＞．．？如…韦於，抑，抑１如＞２而），１义馬乃１ｏｏｓｅ２ｓａｅｒｉｍｅｎｕｍｂｅｒｓ．＂．．．．．ＣｈｔｆｐＰ，，ｐ，ｑ，，ｑ、、！！２．Ｆｏｒｉ＝＼ｔｏｔ３＝－．ｌ．ｊＣ／２；ｊ〇、），＝－４．２义（Ａ如；＝５－＜＞４ｘ．ｙ！｛Ｐ；ｔｑｄ，ｍａｋｅ－６．＜＞ａｎｄｃｅ．．ｓｅｌｅｃｔｅ＜｛ｄ１ｔ．Ｐｑｇ，；ｉ）（，ｉ－ｉ＝７．．ｅｍｏｄ；马，抑ＡＡ）８．ＥｎｄＦｏｒ＝９．ｍ４；二１０．ＦｏｒｉＩｔｏｔ＝１１．ｍ１２．ＥｎｄＦｏｒ１３Ｆｏｒ至二１ｔｏ．ｔ＝１４．Ｍ．ｍ／４ｊＣ；，（）ｊ义￣＊１５．．＝．ｍ４ｘ．．ＮＭｏｄｙ；１６．ＥｎｄＦｏｒ＝１７．化＝１８＿Ｆ／ｌ化．ｏｒｆ＊＊１９．Ｃ二６＋Ｍ．Ｎｍｏｄ（ｍｍｗ批，，０）２０．ＥｎｄＦｏｒ２．１．ｓｌｅｅｐ，化２２．Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（ｗｈｅｎＪｃｋｅｙａｉｒｎｅｅｄｔｏｂｅｕｄａｔｅｄ）ｐｐ２＊＝３．５ｅ／色ｃｆ＜ｇ幻ｗＪｍａｋｅｃｄｅ１＾抑供＊）ｇ（＊，如仍如））；－ｉ２４．＝ｅｍｏｄ式＊知Ａ恥）；２５．ｏ化１７ｇ；图３．１主密钥加密算法Ｆｉｇ．３．１Ｍａｓｔｅｒｋｅｙｅ打ｃｒｐｔｉｏ打ａｌｏｒｉｔｈｍｙｇ因此，主密钥可Ｌｊａｉ过下列公式计算得出：厂ＣＳｅＭＪＶ．ｎｉｏｄｍ，，；（乂）Ｘ＝！／．．Ｗ而肛Ｗｒ＝一．＝，ｉＶ是满足ｌｍｏｄ４ｘ个整数其中Ｍ。ｊ（ｊ，〇的具体的主密钥加密算法如图３．１所示。３．４方案框架一．本方案中的系统框架分为两层结构，如图３２所示，第层是核也层，称为域层，由域密钥分配器（ＤＫＤ）进行管理，，该层是有线层主要负责最初的密钥管理和身份认证阶段。一屯、第二层是非核层，称为区层，该层是无线层，由多个集群组成，每个集群各由个区密钥分配器（ＡＫＤ）独立管理。本方案中，ＤＫＤ将全部的服务数据流传送给所有的ＡＫＤ，由ＡＫＤ１９ 安徴大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧。单独管理，将服务分发给本集群中对应的用户，Ｗ此减轻核也层的传输负担ＤＫＤＳＰＡＫＤｖＵＰＫＤＬｉ＾ＵＰＫＤＬｖ量１Ｊｇ＾／？／？＼？＇沒集群ｉ巧群Ｖ图３．２方案框架Ｆｉ３２Ｒｅｆｅ任ｇ．．ｒｅｎｃｅａｍｅｗｏｒｋ３．４．１初始密钥分配ＤＫＤ与所有的ＡＫＤ之间各共享一个安全的长期密钥从，该密钥主要用来加密ＤＫＤ传给ＡＫＤ的所有的服务数据流及对ＡＫＤ之间的数据进行加密传输。当订阅了多个组播服务的移动用户巧向ＤＫＤ成功注册后，ＤＫＤ生成巧的长期私钥，并且生成安全的用户私钥分布列表（ＵＰＫＤＬｉ），该列表主要保存了各个移动用户的个人私钥！＾及所巧阅的服务ＩＤ，ＤＫＤ使用从加密对应的ＵＰＫＤＬｉ行并转发到相应的ＡＫＤｉ。Ｗ后，ＵＰＫＤＬ，ＵＰＫＤＬｉ３．１：ｉ则由各自对应的ＡＫＤｉ进行管理维护的格式如表所示表３．１用户私钥分布列表Ｔａｂｌｅ３．１Ｕｓｅｒｒｉｖａｔｅｋｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌｉｓｔｐｙ冉ＡＫＤＩＤＡＫＤｉＥ＊ｋ，ＥＤｓｉＭＡＣ）＿（ｊ｝；；１ＩＤＥｋＩＰＭＡＣＩＤ＇＃ＥｋＩＤａｋｄｉｓｋ｛｜，ｓ２｝ｓｋ｛ａｋｄｉ１１１１ｓｋ｛］，ｓ：；｝｝２ＩＤＥｋＩＤＭＡＣＩＤ＃ＥｋＩＤＡＫＤｉｋ２ｓ２ｋｉｋ２ｓ２ｓ｛，｝ｓ｛ＡＫＰＩＩ１Ｉｓ｛，｝｝ＩＤＥｋＩＤＩＤＩＤＡＣＩＤｋＩＤｓＩＩＤｓＡＫＰｉｓｉｃｎ，ｓ１，ｓ２，ｕ＇ＭｓＩｃＡＫＰｉ＃ＥｓｋＤ３｝Ｉ｜｜｛ｎ，１，ｓ：Ｚ，＇｛｝｛Ｉ｝ＵＰＫＤＬ一ｉ行包每个含着个移动用户的个人信息，该信息用密钥从进行加密，信息包含一，每行的信息使用ＭＡＣ加密着用户的个人私钥从及所订阅的服务情况。当然，来进行完２０ 第Ｈ章基于区域的多组播姐密钥管理方案整性保护，抵抗重放攻击。３．５乂ＭＧＫＭ方案３．５．１逻辑密钥树结构Ｍ－如果网络中有Ｍ个组播服务，则最多可Ｗ分为２１个服务组ＳＧｓ，每个移动用户Ｕｉ只一属于其中个服务组ＡＫＤ一。在每个集群中，为了便于管理移动用户，建立起个逻辑密钥树ＬＫＨ，其中ＬＫＨ包含多个ＳＧ子树，每个ＳＧ子树的叶节点为该服务组中用户的个人私钥ｔ。ｊ逻辑密钥树ＬＫＨ的根节点则为多个服务的通信加密密钥ｒ巧＾／，其中表示第ｉ个集群中第ｊ个服务的通信加密密钥。ＡＫＤｉ＾＾＼ＴＥＫＴＥＫＴＥＫＫＥＫｌｆｆ＾ｙＤＧ．ＤＧ＾ｌ＾／ｄｇＴＡ３ＡｔＥＫＥＴＥＫ｛Ｉ［Ｊ巧）｛ｆＪｊＳＧ２ＡＧＡＳＧＩ＼ｆｆＳｓ／ＳｇＴ＼［ｆＳｋｙＩ店蝴ＶＫＥＫＩ）＾ＫＥＫｔ）［ｌ＾Ｋｌ）ＫＥＫｙ＇％ＥＫＫＥＫｌ，ｐ＾／＼ｋＥＫ＾＾編ｋ辭嫌，ｋｋｋｋｋｋ＾ｋｋｉ２ｊｓ６ｈｇｇｉ：ｓ４图３．３集群ｉ初始化后的ＬＫＨＦｉ３３ＩｎｉｔｉａｌｉｚｅｄＬＫＨｏｆｔｉｇ．．ｃ山ｓ；ｅｒ假设考虑Ｈ个组播服务，在集群ｉ中拥有１５个用户，每个用户的订阅情况及组成的ＬＫＨ结构如图３．３所示。其中逸为主密钥，用来加密传输ｒ做：／，子密钥有５个，分别是各个ＳＧ子树的根节点（即乂扮巧，和移动用户拥有从根节点到叶节点路径上的所有密钥，例如在本集群中，用户Ｕ９属于ＳＧ３，订阅了两个组播服务，拥有两个个通信加密密钥（７Ｅ／＾，７Ｅ＾）、子密钥Ａ：ＥＡ：、密钥加密密钥Ｗ及他的个人私钥；／＾＊。９２１ 安徹大学硕±学位论文无线沮摇中组密钥管理方案的研究＾ＡＰｉ爲．舰＾Ｉ巧马帅巧。苑战鮮吟叫ｊ＂刮叫＾ＤＧＩ＾厂。ＤＧ３／＿？Ａ芯ｓ［嗅１）ｉ］［）啤ｊ刪ｆｋｋｋｋｋｓｋｊｋｊ２ｋｊ３ｊ２ｓ４图３．４集群ｉ密钥更新后的ＬＫＨＦｉ３４ＵｔＬＫＨｔｆｔｋｉｇ．．ｐｄａｅｄｏｆｃｌｕｓｅｒｉａｅｒｒｅｅｙｎｇ３．５．２成员离开当用户从集群ｉ移动到集群Ｖ的时候，为了保证前向安全性，ＡＫＤｉ需要对集群ｉ中的通信加密密钥ＴＥＫ进行更新，为了保证后向安全性Ｗ及服务的连续性，ＡＫＤｖ也需要对ＴＥＫｉ，当集群中的用户Ｕ９从集群ｉ移动到集群Ｖ中，ＡＫＤｉ进斤更新。例如，为了保证前向安全性需要对集群ｉ中Ｕ９所拥有的密钥进行更新，然后ＡＫＤｉ向目标集群中的ＡＫＤｖ发送用户私钥分布列表ＵＰＫＤＬｉ中Ｕ９对应的行，再对ＵＰＫＤＬｉ进行更新，将用户Ｕ９对应的行进行删除操作。ａ）密钥更新：如图３．４所示，当Ｕ９离开集群ｉ后，为保证前向安全性，需要进行更新的密姑皆３＇钥有乃巧：．和其中密钥脚均进行撤销，其余密钥更新后分别为，，，，１＂＾＂＂＇＂＾７＾＜和７＾巧＼在子密钥＾２巧更新过后，需要通过主密钥加密算法生成新的主密钥这样由主密钥加密的所有数据，剩余的所有子密钥Ｗ（＾，均，均和ＫＥＫｐ，化及新的子密钥ＫＥＫｆ都可Ｗ进行解密而旧的子密钥脚则无法对数据进行解密。化＾ｂ密钥分发：密钥更新后的１＾０１结构如图３．４所示，乂区０１发送密钥更新信息６７＾：，）｛＾｝＾给ＳＧ３中剩余的用户，而对于服务加密密钥ｒ做：，ＡＫＤｉ需要广播两次密钥更新信息：２２ 第兰章基于区域的多组播组密钥管理方案｛耐ｎ｝転邮刪。歷ｒｗｗ。…这两个信息可Ｗ被集群Ｉ５ｉ中所有的用户收到除了用户Ｕ外，其余用户都可Ｗ解密由主＂０＂密钥／＾＆＾加密的数据，而只有订阅了服务１和服务２的用户才可７２丘１＾分别解密由／和巧＂＾ＴＥ的数据，从而得到相应的新的通信加密密钥：义和其中Ａ巧加密；｛｝。表示Ａ用Ｂ进行加密ＡＫＤｖ（＾勺ＥＫｌＴＥ巧ＴＥｆＣｌＫＥＫＤＧＩ＼ＤＧ２＼／ＤＧ３＼ｆ＼ＴＥＫ＼ＥＫ＼ＥＫ＼）Ｊｌ）ｊｌ）ｆＳＧＩ／ＳＧ２ＳＧ３ＳＧ４ＳＧ５、＼ｆｆ、ｆ、短巧远ｋ！［ＫＥＫｋＥＫ哗ｙ［）［ｓ）ｔ）［Ｉ）Ｔｖ７＼Ａ？ＡＡ？？？？？？人人＾人ｌｃ２３ｋａ４ｋｕｋ２６ｋｎｋ证？？＠０？？ｋｋｋｋｋｋ］６口ｊｇ２〇２１２２３５图．集群Ｖ初始化后的ＬＫＨ巧３５ｎｉｔｉａｌｉｚｅｄＬＫＨｏｓｔｅｒＶｇ．．Ｉｆｃ山ＡＫＤｖ＾Ｉ瞧耐ｒ邱脚材＾／ＤＧｌｄＷｊｒＤＧ３＾ｆｓｃｔＳＧｉＡＳＧ４ＳＧ５Ａ＾ｆｆｆ＾ｆｋ＊＼ＫＥＫ＼［ｋ￡ＫＩ［ＥＫＪ）Ｊ＂＂ｋｕｋｗｋ＂ｋｕ矣公占？杳苗么公ｋｋｋｋｋｋｋｌ６ｊ７！９ｓｏ２！２２ｈｓｓ图３．６集群Ｖ密钥更新后的ＬＫＨＦｉ３ＵｄａｔｅｄＬＫＨｏｆｃｌｕｓｋｒＶａｆｔｅｋｉｇ．．６ｐｒｒｅｅｙｎｇ２３３＇？—． 安徽大学硕±学位论文无线姐播中组密钥管理方案的研究３．５．３成员加入在收到ＡＫＤｉ发送过来的ＵＰＫＤＬｉ行后，ＡＫＤｖ可获得移动的用户的私钥Ｗ及所汀阅的服务信息。当用户移动到集群Ｖ的时候，ＡＫＤｖ首先验证用户的身份是否合法，当用户合法ＡＫＤｖ在根，时，据用户所巧阅的服务情况将其分到相应的服务组为了保证服务的连续性和后向安全性，ＡＫＤｖ要对受影响的服务密钥进行更新。ａ密钥更新：集群Ｖ初始化后的ＬＫＨ如图３．５所示，当Ｕ９加入集群Ｖ后，为了保证后向）安全性和服务的连续性，需要更新的密钥有ｒ巧：和而子密钥ＫＥＫｉ和主密钥２无需进行更新，因为Ｕ９在加入ＳＧ３前不知原来的服务加密密钥马和ｒＥＫ，ｙ所ＷＵ９无法获得和ｒ创；。ｂ）密钥分发：密钥更新后的ＬＫＨ结构如图３．６所示，ＡＫＤｖ发送密钥更新消息側＂柳伊ｇ哼，咒《，足巧净乂Ｅ与给Ｕ９，发送消息蛛里辞山。给Ｕ２３，而对于通信加密密钥的分发，ＡＫＤｖ需要广播两次密钥更新消息：。－邮｝的械ｎ邮ＫＤｉ、个，。，柳。１班Ｋ邸邸，叫／巧叫Ｉ每冰Ｉ叫ＩｇＴＤＧ２ＤＧ３＾广＾＾＾。咒ＴＥＫ邮Ｈ＼ｆ＾ＳＧＡＳＧ２ＳＧ３ＳＧ４ＳＧ５ＡＩｆｆｆ＿＾ｆｆ方气巧ｉ＊娜霉＊？００？？０足＾ｋｋｋｋｋ１Ｃ片７；２ｇ］４ｊａｓ４图３．７集群ｉ成员关系改变后的ＬＫＨＦ３７ＵｔＬＫＨｔｉｉｇ．．ｐｄａｅｄｏｆｃｌｕｓｔｅｒｉａｆｅｒｍｅｍｂｅｒｓｈｐｃｈａｎｅｇ２４ 第Ｈ章基于区域的多姐播组密钥管理方案３．５．４成员关系改变当集群中的移动用户发生订阅一、退订或更改所订阅的组播服务时，相当于将用户从个服一，３．３务组转移到另个服务组，，此时只需修改受影响的密钥即可。例如假设如图所示集群ｉ中的用户Ｕ９原来是巧阅的服务１和服务２，但是现在想要订阅服务３，而退订服务１和服务２，因此ＡＫＤｉ需要将Ｕ９从服务组Ｓ拍移动到服务组ＳＧ５中，而受到影响的密钥需要进行更新。＾ａ密钥更新：如图３．７所示，首先为了保证前向安全，ｒ城：，：Ｔ说：；需要进行更新，而Ｕ９）／曾经保存的子密钥也需要进行更新，同时生成新的主密钥。然后为了保证后向安全性，也需要进行更新。ｂ一）密钥分发；对于ＳＧ３，ＡＫＤｉ需要传送新的子密钥给剩余的其他用户，通过系列密钥＂＾＾＾一？＾。更新信息如：｛＾｝１然后乂１。）１广播次密钥更新信息来传送新＾：ｒ左。９５的通信加密密钥…当用户Ｕ加入ＳＧ｛｛吟＂＂时，ＡＫＤｉ传送密钥信息｛：＾Ｅ玲＾义正均，ＫＥ玲ｌ｝ｂ给Ｕ９，传送｛足巧每山．给１１１４，然，，一３的通信加密密钥的更新后广播次消息来进行服务。３．５．５信号传输当移动用户巧从集群ｉ向集群Ｖ移动的时候，检测到集群Ｖ的信号强度大于集群ｉ的信一ｉ号强度，则Ｕｉ向ＡＫＤ发送个移动请求信息｛Ｍ０Ｗ７Ｖ０７７Ｆ１ＡＫＤｉ收到该移动请求，＿％信息后，，时间首先用对应用户私钥验证用户身份然后等待Ｔｕ，在此期间中若有其他用户ｐ一ｉＫＤｉｉｉ发送移动请求，ＡＫＤ统进行处理。Ａ将对应移动用户Ｕ的信息及相应的ＵＰＫＤＬ行通过ＡＫＤ与ＡＫＤ之间的安全通信链路发送给目标集群的ＡＫＤｖ，ＡＫＤｖ收到信息后，即可知道用户Ｕｉ的个人私钥及所订阅的服务情况。Ｖ时一当移动用户巧到达目标集群，也向ＡＫＤｖ发送个移动请求信息ＡＫＤｖ验证用户身份后，将用户Ｕｉ加入本集群中，并更新ＵＰＫＤＬｖ，然后分发更新的密钥给相应的用户，ＡＫＤｉ列表和受影响的密钥。同时检测到用户Ｕｉ己经ｉ离开本集群后，ＵＰＫＤＬ列表和受影响的密钥，并进行分发更新。用户移动过程中的全部信２５ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究号传输情况如图３．８所示：ＵｉＡＫＤｉＡＫＤｖＵｖ＜＞化到的信号强度Ｐ＜Ｐ｜ｖＯＶＥＮＯＴＩＦＹＫ化—）ｕｉ传送移动用户ｕｉ的信ｆ等待Ｔｕｐ时间＼〇到达目标集群ＶＭ〇ＶＥＮＯＴｉｍ．．ｉ＾＿Ｕ验证用户ｉ的请求＞，〇更新受巧巧的密钥及ＵＰＫＤＬｖ列表，将相应的赃务密钥ＴＥＫ及山加入集群＾？＾合＾＿＿ｆｉ些弯鸯缉５！？相应的密钥更新信息今更新ＵＰＫＤＬｉ列表和相＜＞应的密钥，并分发密钥更新信息３８图．方案中的信号传输情况Ｆｉ３８Ｓｉｌ打ＡＭｇ．．ｇｎａＯＷｆｏｒｏｕｒＧＫＭｓｃｈｅｍｅ３．６性能分析本方案中ＤＫＸ＞只需进行初始的用户注册，分发用户的个人私钥，及将服务数据流统一进斤加密，组播给各个ＡＫＤ即可。每个ＡＫＤ独立管理各自的集群负责本集群密钥的更新－ａｆｆｅｃ－可扩展化并且降低了核屯、与分发，缓解了１ｔｎ现象，拥有较好的网络层的传输负担。ＤＫＤ与所有的ＡＫＤ之间只共享一个长期密钥ｓｋ，减少了ＤＫＤ与ＡＫＤ的存储开销和管理开销，所有的服务数据流都是通过浊进行加密组播给每个ＡＫＤ，然后由ＡＫＤ通过本集群中的通信加密密钥ＴＥＫ分别加密后传输给集群中的用户。表３．２方案的性能分析比较Ｔａｂｌｅ３．２Ｃｏｍａｒｉｓｏ打ｏｆｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｓｉｓｐｐｙ－￣￣Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉａ＾ＢＲＩＲＦＥＤＲＰＧＫＭＦＫＥＬＬＩＬＳＭＧＫＭＡＭＧＫＭ｜｜｜｜｜｜｜‘ＹｅｅｓＹｅｅ分散式框架ｓＹｓＹｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓ３前岗安全性：ＹｅＹｅｓＮｏＮｏＮＹｓｏＮｏｅｓ携后拘安全性ＩＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓ支持成员关系的改变ＩＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＡＫＤ到ＡＫＤ的安全通信链路ＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓ！支轉多个组播服务ＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓｊＹＹＹ单点失败‘ＹｅｓＹｅｓｅｓｅｓｅｓＮｏＮｏＤＫＤ可扩展性ＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓ暮，使用列表管理用户ＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓ１樓动中的身份认证ＮｏＮｏＮｏＹｅｓＮｏＹｅｓＹｅｓ２６ 第Ｈ章基于区域的多组播组密钥管理方案每个ＡＫＤ管理本集群的ＵＰＫＤＬ，在车辆成员进行集群间的位置移动时，目标集群中ＡＫＤｖ收到原集群中ＡＫＤ，ｉ发送的相应的ＵＰＫＤＬｉ行即可知道移动用户的个人私钥和所订，因此目标集群的ＡＫＤｖ可对移动用户进行身份验证阅的服务情况。本方案与其他方案的性能比较如表３．２所示。３．６．１效率分析３之，这里所说的通信开销是指在表中，我们将本方案与其他方案进行了通信开销比较密钥的更新开销与车辆成员切换位置时的信号传输开销之和。假设在集群之间进行位置移动的成员数为ｍ，受到影响的服务数目为Ｓ。为了便于比较，针对所比较的方案，我们在集群一Ｈ进中采用ＬＫＨ密钥更新的方法，ＬＫＨ的度为ｄ，每个服务的巧阅用户分别由个ＬＫ行管理，ＬＫＨ的根节点即为该服务的通信加密密钥ＴＥＫ，叶节点为用户的个人私钥Ａ，中间的节，点则为对密钥进行加密的密钥加密密钥ＫＥＫ，每个用户拥有从根节点到相应叶节点路径上的，所有密钥，且订。在这里我们假设用户所订阅的服务数量随机阅每种服务的概率相同因此我们可导出，每个服务下的巧阅用户数目大体相同，即ＤＧ的用户数目大体相等，同时每个服务组ＳＧ的用户数目也基本相等，假设每个服务下的订阅用户数目为Ｍ，每个服务组ＳＧｗＳＧ＝，ｎＳＧＭ／２的用户数目表示为ｎ（）我们可得出（）。一当个移动成员离开集群时，为了保证前向安全性，ＬＫＨ中该移动成员所拥有的与其他成员共享的密钥都需要进行更新。度为ｄ并且拥有Ｍ个成员的ＬＫＨ的深度为ｌｏｇｄ（７ｌ／），因一Ｍ此，个ＬＫＨ的密钥更新开销为讯）（ｌｏｇｄ（；）），则Ｓ个服务的ＬＫＨ密钥更新开销为Ｍ一一＆／〇Ｇ〇ｇ。当个用户加入个集群的时候，为了保证后向安全性，我们也要对该集群ｄ（））的密钥进行更新，假定每次对ＴＥＫ进行更新的时候，我们首先用老的ＴＥＫ加密更新后的ＴＥＫ，ＫＥＫ进，那么当用户加入时，目标集群中的ＬＫＨ无需进行ＫＥＫ更新然后再用行加密，只需对ＴＥＫ进行更新即可，因为加入的移动用户即使知道ＫＥＫ，也无法获得原来的ＴＥＫ，则后向安全性得到了保证，因此目标集群中Ｓ个服务的ＬＫＨ密钥更新开销为Ｓ。一ＳＧ在ＡＭＧＫＭ方案中，用户是在每个ＳＧ子树中的，个子树的密钥更新开销为沈）（ｌｏｇ？（Ｓ访））），假设有ｍ个车辆成员，受影响的服务数目为Ｓ，ｍ所对应的ＳＧ子树数目ｄ（２７ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧的期望值为Ｅ（ｍＳ），因此原集群的ＬＫＨ密钥更新开销为Ｅ（ｍＳ）Ｗ（ｌｏｇ＞（沉巧）），目标集群的ＬＫＨＳ密钥更新开销为。考虑用户在集群之间进行移动时信号的传输情况，本方案与其他方３。案的通信开销如表．３所示表３．３通信开销比较Ｔａｂｌｅ３ｉｉ．３ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｃａｔｏｎｏｖｅｒｈｅａｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｖｄＲｏｅｒｈｅａｅｒｆｅｒｃｎｃｅＴｏｔａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｖｅｒｈｅａｄＣｌｕｓｔｅＨＣｌｕｓｔｅｒｙ＇＾，，－＇＜，■《，；、■？ＩＲ站Ｏｌ〇Ａ／Ｗ＋２Ｓ＋ｍ５ｙ〇Ａ／＋２Ｓ＋２ｍ２Ｓ沈）ｌｏＭ＾＋４＋ｍ（ｇ（０〇ｇ（））（ｇＳ３ｄｙ＾Ｍ＋＋４ｍ＋Ｓ＋ＧＫＭＦ妨Ｏｌｏｇ））３ｍＳ站０（１〇３Ａ／７ｍ（＾＾（片＋２ｍＳＷｍ＋Ｓ＋５ｍ；ＳＭＧＫＭＷＯ（ｌ〇ｇｄ■＋Ｏ脚Ｅ（ｍＳ批０ｌｏｎ５仿＋Ｓ卡２ｍｓ２ｍＥｍＳｌｏ／ｉ旅牛４ｍ（ｇ＾（）））（ｙ〇（ｇｄ（（ｄ＝２Ｍ＝２００ｍ＝１，，１０００：Ｐ１王￣￣：ＥＥＥＥＥ＝ＥＥＥＥＥ＝＾＝Ｅ＝ｈｒＴｒ；Ｂ＾…一……－—－－－－－寸ｉ１；ｉＶ——Ｈ４—…．－－－！４．■４＾ｒ．产…．……占…＂…？＂…＂？！——４－￣＾ＳＭＧＫＭ壽ｚＬｉｚｚｉｔｚｚｚｔｉｚｒｚ￣＂＂＂＝＾－二兴＾丫丫丫托Ｘ作？－４＾ＡＭＧＭＫＩｉ１０ｉｉ１；１２３４５５７组播服务数目＝＝ｍ＝ｄ２Ｍ５００５，，ｌＯ■…－■）日——Ｉ－Ｉ．＂＂＊於￣ｆｅ知ＩＨＳＨＧＫＭｆ‘＿…―．—－—Ｊ；—■—．—ＫＭ羣Ｉ＿＿——＇Ｉ－－ｔＫｊＴ＾ＡＭＧＭ？＊１０Ｉ＇＊＊１２３４５６７组播服务数目图３．９随组播服务数目变化的通信开销比较Ｆ３．Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｈｅａｄｗｋｈｖａｒ打ｔｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｕｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅｓｉｇ．９ｙｉｇｈｌ２８ 第ｓ章基于区域的多组播组密巧管理方案从图３．９可Ｗ看出，随着组播服务数目的增加，ＡＭＧＫＭ方案能够有效地降低密钥更新开销。但随着组播服务数目的增加，ＳＧ子树的数目也随之呈指数式增加，对ＡＫＤ造成了很一大的管理负担，对于这个问题，我们可建立起个针对ＳＧ子树的索引来进行解决，而非直接用ＬＫＨ进行管理。而根据图３．１０可Ｗ看出，当移动用户数目ｍ较小时，我们方案的通信开销明显比其他方案的要低，但是如果ｍ太小的话，ＡＫＤ需要频繁的处理成员的移动请一求，这会造成额外的管理开销和通信开销，所Ｗ我们需要将ｍ的大小控制个合理的范围，这可Ｗ根据实际情况通过调节的大小来解决这个问题。＝Ｍ＝＝ｄ２，２００，Ｓ４＂—＇……ｔｉＩｉＣ．．．—．．—１．．．．．．Ｘ；Ｉｌ＂’Ｉ’ｉ’争？？——為金會ｉｎ１…￣－－ＧＭＦ襄ｌｉＫ一■一ｍ一－：－－一…＇…一—．Ｔ咱》＂＊ＳＭＧＫＭｒ焉—〉—————Ｊ：Ｌ－＾ｆ－ＡＭＧＫＭＩ１０Ｉ＊＾＊＞１２３４５６移动用户数目（ｍ）ｄ＝２Ｍ巧００Ｓ＝７，，－１王０００．—：．■—．—．—■——；，；！－……………．：二：ｒ：堅；三？４＞击？Ｃ噓＂嚇麵職幽＂＂画？‘■。娜幽細稱麟雜補＾圓呈Ｉ暑＞爪－端前；一ＧＫＭＦＩ；品觸端……………’－■………－Ｈ…ＩＩ＇－－－；：ｉｌｒＭＧＫ這ＳＩＶｌ辑ｔ；，——ｆ－－－－＾ＡＭＧＫＭｒｒｒｉ１！（ＴＩ！＞ｔＩ＾＊＊１０１１２３４５６移动用户数目ｍ（）图３．１０随移动用户数目变化的通信开销比较Ｆｉ．３．１０Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄｗｉｔｈｖａｒｉｎ化ｅ打ｕｍｂｅｒｏｆｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒｓｇｙｇｗ上分析的通信开销的比较是建立在每种服务订痴人数大致相等的条件下的，在极端情况下，无论哪种情况，，某些服务可能拥有大量的订阅人数，而某些服务却鲜有人进行订阅２９ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧本方案依然拥有更低的密钥更新开销，因为基于ＳＧ子树组建的ＬＫＨ的深度始终不高于相应组播服务的ＬＫＨ深度，并且ＳＧ子树之间不存在用户重叠情况。ＡＭＧＫＭ方案支持成员关系的改变，当某成员发生订阅，退巧或更改所订阅的服务时，不论涉及了多少组播服务，受到。影响的ＳＧ子组最多只有两个，拥有较高的密钥更新效率３．７本章小结一在本章中，个基于区域的多组播组密钥管理方案被提出来，该方案采用了两层框架结构，提高了在多组播服务的情况下，多车辆成员进行位置移动时的组密钥管理性能，可保持成员移动时组播服务的连续性。本方案采用非对称密钥，即主密钥和多个子密钥，使得ＴＥＫ可Ｗ有效的分发到多个ＳＧ，本方案保证了前向安全性和，显著的降低了密钥更新开销。并且，支持成员关系的改变，功能完善，适合于实际应用中的解决方案后向安全性。３０ 第四章一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案第四章一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案移动绝播通信中的组密钥管理是目前不断发展较为热口的话题，现有的组密钥管理方案大都依靠逻辑密钥树（ＬＫＨ）来进行组密钥的更新与分发。但随着用户数目的增加，ＬＫＨ的一层次增加，送将导致较高的密钥分发开销与通信开销。在本章中，我们提出了种新颖的基一于位置的移动组播组密钥管理方案，该方案通过在用户端嵌入个安全协处理器（ＳＣ）及ＬＫＨ的辅助，使得用户可根据密钥更新信息自行计算出组密钥。本方案采用了分散式框架，改善了单点失败问题，降低了用户移动过程中的信号负载，保证了前向安全性和后向安全性，并且支持成员关系的改变。与现有的方案相比，本方案显著地降低了密钥的更新开销Ｗ及通信开销，同时保证了较强的安全性。４．１引言一一一组播是种不断发展的、高效的，它、面向群组应用的网络通信方案提供了种到多和多到多的通信传输机制。然而，由于无线网络的开放访问的特性，使得在空中传播的组播服务很容易受到各种安全攻击，如窃听攻击、拒绝服务攻击和伪装攻击等。为了保证在无线网络环境中，组播服务能够安全的传输到群组成员中，访问控制机制Ｗ及传输机制的使用是一必须的。提供访问控制机制的个标准的方式是通过使用对称的组密钥，只有授权的合法群组用户才能够巧享该组密钥。组播服务数据通过组密钥进行加密，只有拥有相同密钥的组用一户才能够对数据进行解密，。当用户加入或离开个群组的时候为了保证前向安全性和后向ｔｗ一安全性，组密钥需要进行更新，而密钥管理系统的个重要挑战就是如何进斤高效的密钥更新。现有的大部分对密钥的管理方案是通过逻辑密钥树（ＬＫＨ）实现的，通过使用ＬＫＨ路径上的节点对数据进行加密来辅助进行组密钥的传输分发。一一本章中，我们提出了种提出了种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案，该方案实现了用户在两个无线组播服务区域之间移动时，保证了服务的无缝衔接，同时支持成员关系的改变，并且拥有较小的密钥更新开销和通信开销。每个无线组播服务区域中的移动成３１ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究一，（ＡＫＤ）员称为个集群由各个区域密钥管理器分别进行管理，负责本集群中密钥的分发一与更新。本方案需在移动用户端嵌入个特殊的安全协处理器（ＳＣ），用Ｗ辅助用户安全的。ＡＫＤ通，ＡＫＤ计算群组密钥过ＬＫＨ对用户进行管理当需要对组密钥进行更新时，会组播一条密钥更新信息，，移动用户收到信息后，通过ＳＣ的协助进行组密钥的生成避免了组密钥直接在空中传输，提高了方案的安全性。４．２相关工作４９］一１１在组密钥管理方案中＾１，，是最常使用的种方法。在ＬＫＨ中叶节点对应用户成员，存储着用户的个人化钥，组密钥对应ＬＫＨ的根节点，中间的节点为密钥加密密钥，用。Ｗ对新密钥进行加密传输当有用户离开或加入群组时，该用户拥有的所有公共密钥都需要进行更新。ＬＫＨ显著地减少了密钥的更新开销。许多基于ＬＫＨ的方案通过考虑密钥更Ｐ一新或者用户离开的可能性来组建密钥树，此减少密钥更新开销，ａｒｋ等人在中提出了种密钥管理方案，，利用每个用户的离开的概率来减少密钥更新开销其中用户离开概率可Ｗ通过每个用户的平均停留时间来计算，但是用户每次可能都有着不同的停留时间，所Ｗ此方案不适用动态的应用环境。Ｚｈａｎｇ等人在３９提出了即时密钥更新（化）策略，该策略保证了前向安全性和后向安［］一一全性，，然而其只考虑了个单的组播服务当移动成员反复的进行位置切换的时候，会造一４Ｗ些ＧＫＭ方案例如ＧＫＭＦｔ％Ｋ成大量的密钥更新开销。ｅｉｍ等人的方案采用了延时密钥－－更新的策略，提离了单个网络中多个服务的密钥更新效率，但却拥有１ａｆｅｃｔｎ现象。Ｖ一ｉａａｋｕｔｎａｒ等人提出了种基于旋转密钥树的算法，该算法即使当用户离开请求数目大ｊｙ，，但是当大量用户离开或加入群组时于用户加入请求数目时也能够维持树的平衡性，此方案将会造成大量的密钥更新开销ａｋ４２一ＳＭＧＫＭ。Ｍｐｏａ在［］提出了个的方案，该方案采用了一－－、个会话密钥分配列表和密钥更新槽的方法，缓解了１ａｆｅｃｔｎ现象，降低了核屯网络中密钥更新引起的信号负载，但该方案却没有保证前向安全性问题，即当移动成员从集群ｉ移动到集群Ｖ的时候，该方案中只对集群Ｖ进行密钥更新，集群ｉ的密钥不进行变动，但是当离开ｉ集群的移动用户取消订阅的服务，然后偷潜回原集群的时候，依然可Ｗ用原来的密钥享受相同的服务。３２ 第四章一种新颖的基于位置的移动组播姐密钥管理方案４．３预备知识一个伪随机序列生成器设Ｇ为，并且其输出长度为输入长度的两倍，即Ｇ；＂０，１｝一１，并且在多项式时间内敌手无法区分该输出与长度相等的真正的随机数串。假｛化广设Ｍ＝Ｇ（Ｓ），数值Ｍ长度为Ｓ的两倍，令＆口）为输出序列的左半部分，Ｇ，脚为输出序列的右半部分。一本协议中，移动用户主机上需嵌入个特殊的安全协处理器ＳｅｃｕｒｅＣｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＳＣ，（）来实现组密钥的生成。ＳＣ拥有较好的安全保密性，可Ｗ防止任何外源访问它的内存空间，在一ＳＣ中能够安全的保存和使用密码学密钥，。ＳＣ中存储了伪随机序列生成器算法ＧＷ及个一ＥＨ个输入端口一，ＳＣ特殊的加解密算法并且提供了，第个端口输入需处理的数据化及些一状态信息，第二个端口和第Ｈ个端口输入加解密算法种子。假设第个端口输入数据Ｍ，第二个端口输入ｋ＝ＤＡ，第兰个端口输入ｒ，则ＳＣ根据状态信息输出数据Ｚ或者Ａ（＆Ｃｔ（〇））Ｚ＝ＧＩＭ。其中化ＡＢ，ＡＢ（巧表示用对进行解密表示用对进行加密。Ａ（，（Ｕ）））马＾（巧若第二个端口和第Ｈ个端口都输入加解密种子ｋ，则ＳＣ根据状态信息输出数据Ｚ＝＝ＭＭＬ。化供（ＷＷ或者＆化（Ａ（４．４方案框架一、，４．１，屯本方案中的系统框架分为两层结构如图所示第层是核层，称为域层，由域密钥分配器（ＤＫＤ）进行管理，该层是有线层，主要负责最初的密钥管理和身份认证阶段。一第二层是非核也层，称为区层，该层是无线层，由多个集群组成，每个集群各由个区密钥分配器（ＡＫＤ）独立管理。本方案中，ＤＫＤ管理着所有的ＡＫＤ，并且每个ＡＫＤ独立管理各自的集群。当移动用，ＤＫＤ会生成该用户的个人化钥化户向ＤＫＤ进行注册时，同时ＤＫＤ将该用户的个人信息（比如个人私钥，所订阅的服务情况等）通过安全通道发送给该用户所属的ＡＫＤ。ＡＫＤ会将用户信息存储在它所管理的用户私钥分布列表中。所有的组播服务数据由ＤＫＤ加密发送给所有的ＡＫＤ，由ＡＫＤ单独管理，将服务分发给本集群中对应的用户，Ｗ此减轻核也层的一传输负担。当用户在不同的集群区域间进行移动的时候，会向受影响的ＡＫＤ发送个移动请求，为了保证前向安全性和后向安全性，源集群和目标集群的组密钥都需要进行更新。３３ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究ＤＫＤＳＰＡＫＤＡＫＤｖｉＵＰＫＤＬＵＰＫＤＬｖｉ＾］＾｜圍圓Ｈ＠？／－＼？？■＇：／；＇＠＞；＠．＇ＣｌｕｓｔｅｒｉＣｌｕｓｔｅｒｖ４１图．方案框架Ｆ１艮ｉｇ．４．ｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅｗｏｒｋ４乂１初始密钥分配ＤＫＤＡＫＤ之间一ＫＤ与所有的各共享个安全的长期密钥从，该密钥主要用来加密Ｄ传给ＡＫＤ的所有的服务数据流Ｗ及对ＡＫＤ之间的数据加密传输。ＡＫＤ生成一组公私钥对ｅ，ｄ，其中私钥ｄ由自己保存，公钥ｅ分发给本集群中的用户。（）一一针对每种组播服务．２，ＡＫＤ分别建立起个ＬＫＨ管理密钥。如图４所示，该ＬＫＨ为个二叉一ＬＡＢＥＬ一完全树，树中所有的节点都拥有个值，并且直保持不变。根节点的ＬＡＢＥＬＡＫＤ生，值为，由成其余节点的ＬＡＢＥＬ值都由父母节点的ＬＡＢＥＬ值通过伪随机＝以公以公化，Ｌ生成序列Ｇ派生出，例如巧ＡＢＥＬＧＬＡＢＥＬ，（。。）ｗｒ（）＾、＝ＬＫＨ公说。））。中的叶节点分配给每个移动用户，并且用户数目小于等于叶节点。总数ＬＫＨ一些冗余叶节点。，即该的规模需要根据实际情况设立，满足用户数目的变化需求一当有新用户加入时，优先从最左边叶节点开始检索，选择第个空闲叶节点分配给该用户。３４ 第四章一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案Ｘ〇．〇Ｘａ．ｌＸ３．之乂３．３乂３，４乂３，５乂３．６乂３．７乂３．８２逻辑密钥树示例图４．Ｆｉ４．２ＬｏｃａＫｅＨｉｅｒａｒｃｈｉｎｓｔａｎｔｉａｔｅｇ．ｇｉｌｙｙ当位于集群ＡＫＤｉ区域内的订阅了组播服务的移动用户Ｕｉ向ＤＫＤ成功注册后，ＤＫＤ生成Ｕｉ的长期私钥化．，并将该私钥通过安全通道分发给巧，同时ＤＫＤ生成安全的用户私钥分，布列表（ＵＰＫＤＬｉ），该列表主要保存了移动用户的个人私钥化及所订阅的服务ｍ，ＤＫＤ使用沈加密ＵＰＫＤＬｉ并转发到Ｕｉ所在的ＡＫＤｉ。Ｗ后，ＵＰＫＤＬｉ则由各自对应的ＡＫＤｉ进行管理维护，集群ｉ内的ＵＰＫＤＬｉ的格式如表４．１所示：表４．１用户私钥分布列表Ｔａｂｌｅ４．１Ｕｓｅｒｒｉｖａｔｅｋｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌｉｓｔｐｙ＃ＡＫＤＩＤＥｋｌｋＩＤｉＭＡＣｋ＿ＡＫＤｉｓ｛ｕ，ｓｓｊ｝１ＩＤＥｋ１０ＭＡＣｓｋＩＤＡＫＤ＃Ｅ｜ｋＩＰＡＫＰｉｓｋ＾ｉ，扣｝｛ｉＩｓｔ｜，ｓ２Ｉ１Ｉ｛｝｝２ＩＤＥｋ正ＭＡＣＩＰ＃ＥＩＤＡＫＤｉｓｋＱ］，Ｓ２｝ｓｋ｛ＡＫＰｉＩＩ１Ｉｓｋｆｅｓ２｝｝ｎＩＰＡＫＤｉＥｓｋ｛ｌｋｎ，ＩＤｓｉ，ＩＤｓ２，瓜Ｓ］｝ＭＡＣｓｋ｛ＩＰＡＫＰｒｌＩ冉ＩＩＥｓｋ（ｋｎ，ＩＤｓｉ，ＩＤｓ２，ｍＳ３｝｝ＤＬ一ｉ每个ＵＰＫ行包含着个移动用户的个人信息，该信息用密钥从进行加密，信息一ＭＡＣ加，包含着用户的个人私钥Ｗ及所订阅的服务情况。当然每行的信息使用密，来进。ｉ，行完整性保护，１＾抵抗重放攻击当ＡＫＤ收到〇防０发来的ＵＰＫＤＬｉ时根据用户的订阅情况将对应组播的ＬＫＨ的叶节点分给该用户，并将根节点到对应用户叶节点路径上的所有节点（根节点除外）的兄弟节点的ＬＡＢＥＬ值用其个人私钥加密后通过安全通道传给该用户。如图４．２所示，假设当用户Ｕｉ加入时，ＡＫＤ将空闲叶节点分配给该用户，并且给该用一化．户分发个短期私钥为ｔＡＫＤ分发信息，，然后换给Ｕｉ其中，＝必４５岛．必４公思．，加密算法Ｅ不公开，并且在多项式时间内敌手无法破解。从获得１＆｜／ｔ（ｊ）＇的分发信息可Ｗ看出，用户无法直接访问ＬＡＢＥＬ值，得到的心（５化值也都是使用各自的短期私钥进行加密处理，加密算法也是嵌入在安全协处理器ＳＣ中，也，用户无法访问就是说３５ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密巧管理方案的研究一一一个节点＇即便是针对相同的，每个用户收到的公化值都不样。而每次加入个集群，一ＡＫＤ一一个新的短期化钥，这样即使个用户频繁的进入个集群中都会重新分配给用户，每＾Ｉ次他所得到的心化化值也都不一样。４．５方案描述４．５．１用户离开当用户从集群ｉ移动到集群Ｖ的时候，为了保证前向安全性，ＡＫＤｉ需要对集群ｉ中的受影响的组播服务的组密钥进行更新。为了保证后向安全性Ｗ及服务的连续性，ＡＫＤｖ也需要对受影响的组密钥进行更新。假设集群巧中的用户Ｕ１５订阅了组播服务１和组播服务２，其中组播服务１对应的ＬＫＨ４Ｋ．．３，Ｕ１５Ａ。５如图所示，组密钥为对应的叶节点为乂，短期私钥为当Ｕ１从集群ｉ，，，４，ｕ移动到集群Ｖ时，ＡＫＤｉ向目标集群中的ＡＫＤｖ发送用户私钥分布列表ＵＰＫＤＬｉ中Ｕ１５对应的行，再对ＵＰＫＤＬ，５，ｉ进行更新将用户Ｕ１对应的行进行删除操作。为了保证前向安全性一ＡＫＤｉ。ＡＫＤ，需对本集群中该组播服务的组密钥进行更新首先ｉ生成个随机数ｒ然后广播密钥更新信息｛｛而０，Ｘ，２ス２４，乂３８，乂４ｌ５パ＆Ｌ，其中｛Ａ｝Ｂ表示用Ｂ对Ａ进行加密，ｄｉ为．．，，．ＡＫＤｉ的私钥。在收到密钥更新信息后，用户通过ＡＫＤｉ的公钥验证该信息的正确性，然后只一有订阅了该组播服务的用户才可进步解密，然后根据密钥更新信息内容自行计算出新的组密钥。Ｘ〇．〇Ｗ化．ＬｙＸｉｉ，ｆ；．，起Ｘ＾２２Ｘ２＾Ｘ２４２．１，．＾／＼Ｘ３．２Ｘ３．３Ｘｓ，４Ｘ３．５Ｘ３．６Ｘｓ，７Ｘ３．８ｊ［參，，＇－＾Ｉ＾ＢＥ１Ｕ．４．＾＇Ｘ４Ｉ＾４２Ｘ４３Ｘ４４？？？．．．Ｘ４＂．，．，．［Ｕ１Ｕ２Ｕ３Ｕ４Ｕ１５Ｕ１６图４．３用户Ｕ１５离开集群ｉ时的ＬＫＨＦｉ．３ＵｄａｔｅｄＬＫＨｏｆｌｔｉｆｔＵ１５ｌ托ｇ．４ｐｃｕｓｅｒａｅｒｅ３６ 第四章一种新颖的基于位置的移动組播姐密锅管理方案＾一Ｉ除了用户Ｕ１５和Ｕ１６外，其余用户都拥有｛兩，＾，，乂中个节点的以５化。１２＾４３８｝．．＇．３所示３以公￡＾值。如图４，比如用户Ｕ，他所拥有的值为左ＬＩ丘＇，４公怎与，王乂Ｓ尼＾公化｝。而根据心Ｗ怎２，Ｕ３可通过安全协处理器４４ｉ．／＾与ＳＣ，及他的个人私钥Ａ，，可ｍ十算得到心５仿：，／，王乂，然后将心公左与，Ｗ，与／／Ｉ＝＝及随机数心ＷＥＺ么４公姐。ｒ输入ＳＣ中，可得到更新的组密钥Ａ＆（与，（ｗ））Ａ（（）除Ｕ１５和Ｕ１６外，其余用户都可通过上述计算得到更新的组密钥。而Ｕ１５和Ｕ１６没有链路乂尤方方一／＾掛｜公左｜节点｛＜，，，＾｝中任何个节点的值因此无法计算得出以，从〇〇，２２４３３与８．．．，．＇而无法得到最后的沮密钥＆。对于用户Ｕ１６，ＡＫＤｉ使用Ｕ１６的长期私钥化加密更新后的组密钥单播给他，Ｗ实现Ｕ１６的组密钥更新。Ａｗ２。对于组播服务的密钥更新，可同样采用上述方法进行４．５．２用户加入在收到ＡＫＤｉ发送过来的ＵＰＫＤＬｉ行后ＡＫＤｖ可，获得移动的用户的长期私钥Ｗ及所订阅的服务信息。当用户移动到集群Ｖ的时候，ＡＫＤｖ首先验证用户的身份是否合法，当用户合法时，ＡＫＤｖ在根据用户所订阅的服务情况将相应组播服务的ＬＫＨ叶节点分配给该用户。为了保证服务的连续性和后向安全性，ＡＫＤｖ要对受影响的服务姐密钥进行更新。然后ＡＫＤｖ对本集群的ＵＰＫＤＬｖ进行更新。Ｘ〇０，ＸＸ２ｉ，ｉｌ，ＸＸＸ＾２Ｉ２．２２－３２，４．乂乂３乂３３乂乂５乂３父７乂３．１）．３，４３，．６３．３，＾４？？？？？？ＸＸＸＸ，１４３ａ，４４１５６每．＂Ｕ１７ｍｓＵ巧Ｕ３０Ｕ３１Ｕ３２图４．４用户Ｕ１５加入集群Ｖ时的ＬＫＨＦｉ．ｔｇ．４４ＵｐｄａｅｄＬＫＨｏｆｃｌｕｓｔｅｒｖａｆｔｅｒＵ１５ｏｉｎｅｄｊ３７ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密朗管理方案的研究集群Ｖ中组播服务１的ＬＫＨ如图４．４所示，当用户Ｕ１５加入到集群中时，ＡＫＤｖ首先一从左往右检索所有的叶节点，假设检测得到的第个空闲叶节点为；则将义＾分配给一一心化￡Ｕ１５。然后ＡＫＤｖ生成个短期私钥并利用该私钥生成系列巧７值／：｛４／，ＬＡＢＥＬ’ＬＡＢＥＬ’ＬＡＢＥＬ’＇’，，。ＡＫＤｖ将信急｛ＬＡＢＥＬＬＡＢＥＩＬＡＢＥＩＬＡＢＥＬ＾２，ｗ，＾ｉ｝、、，＾，，＾，，＾２，，心｝ＵＩ５，其中Ｋ为更新的组密钥。对于集群中其他用户的组密钥更新，ＡＫＤｖ与５，＊，５发送给／＇一一＝首先生成个随机数ｒ．心５化．，然后广播次密钥更新信息如其中心ＡＷ（）；因此１，集群Ｖ中所有巧阅了组播服务的用户都能够获得更新后的组密钥。对于组播服务２。的组密钥更新，方法相同当用户状态发生改变的时候，，即当用户订阅、退订或者更改所订阅的组播服务时也就一Ｈ相当于用户加入或离开个或多个ＬＫ，用户的加入或离开方式，组密钥的更新方式都同上。一一ＡＫＤ，不需要将更新的组密钥次次的分发，而是通过广播次密钥更新信息用户就可自行计算出组密钥，极大的降低了密钥更新开销，减少了区密钥分配器ＡＫＤ的负担Ｗ及网络带宽。ＵｉＡＫＤｉＡＫＤｖＵｖＩ收到的信号强度口补？＾ＥＯｋ｛ＭＷ＿ＮＴＩＦＹ｝ｌｉ传送移动用户山的信＞息及相应的ＵＰＫＤＬｉ行ｒＩ？到达目标集群ＶＭ〇ＶＥＮＯＴＩＦＹ｝ｌｋｌ（．验刪如的请求＾，ＵＰＫＤＬｖ列表非更新，？相应的ＩＡＢ化值及将山加入集群中＊更新后的姐密钥ＫＶ＾Ｉ？＾密钥更新信息＾？更新ＵＰＫ化ｉ列表，广播巧钥更新信息Ｉ图４．５方案中的信号传输情况Ｒｇ．４．５Ｓｉｇｎａｌｆｌｏｗｆｏｒｏｕｒｓｃｈｅｍｅ４．５．３信号传输当移动用户Ｕ，检测到集群Ｖ的信号强度大于集群ｉ的信号强ｉ从集群ｉ向集群Ｖ移动的时候３８ 第四章一种新颖的基于位置的巧动组播组密巧管理方案Ｕ一ｉ向ＡＫＤＭＯＷｉＶ７７Ｆ７．ＡＫＤｉ收度，则泼送个移动请求信息｛Ｄ，到该移动请求信息＿｝，ｈ后，首先用对应用户私钥验证用户身份，然后ＡＫＤｉ将对应移动用户Ｕｉ的信息及相应的ＵＰＫＤＬｉ行通过ＡＫＤ与ＡＫＤ之间的安全通信链路发送给目标集群的ＡＫＤｖ，ＡＫＤｖ收到信息后，即可知道用户Ｕｉ的个人私钥及所订阅的服务情况。Ｖ时也向区密钥分配器ＡＫＤｖ发送一当移动用Ｕｉ到达目标集群，个移动请求信息ＡＫＤｖ验证用户身份后ｉ，将用户Ｕ加入本集群中，并更新ＵＰＫＤＬｖ列表，然后广播密钥更新信息，实现所有用户的组密钥更新。同时，ＡＫＤｉ检测到用户Ｕｉ已经离开本集群后，更新ＵＰＫＤＬｉ列表和受影响的密钥，并进行分发。用户移动过程中的全５部信号传输情况如图４．所示。４．６方案分析４．６．１性能分析本方案中ＤＫＤ只需进行初始的用户注册，，分发用户的个人长期私钥将服务数据一进行加密组播给各个ＡＫＤ即可流统，。每个ＡＫＤ独立管理各自的集群负责本集群密钥的－－１ｆｔ、更新与分发，缓解了ａｅｃｎ现象，拥有较好的可扩展性，并且降低了核屯网络层的传输负一担。ＤＫＤ与所有的ＡＫＤ么间只共享个长期密钥ｓｋ，减少了ＤＫＤ与ＡＫＤ的存储开销和管理开销，所有的服务数据流都是通过ｓｋ进行加密组播给每个ＡＫＤ，然后由ＡＫＤ通过本集群中的通信加密密钥ＴＥＫ分别加密后传输给集群中的用户。表４．２性能分析比较Ｔａｂｌｅ４．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｓｉｓｐｙ－ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉａＩＢＲＩＩＲＩＦＥＤＲＰＩＧＫＭＩＫＥＬＩＳＭＧＫＲｓ｜ＯＵｆＬｉＬｈＭＶ：ＩＩＩＩＩＩＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓｅ；分散式框架，，Ｙｓ；嗦持成员关系改变ＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＩｎ－ｔａｆｅｃｎ现象ｉＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＮｏＮｏ：ｙｕａ＞ｏＮｏｏ与ＡＫＤ间的安全通借链路；ＮＮＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓ支持多个ｆｌ播服务ＩＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓ单怠失敗１ＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＮｏＮｏＤＫＤ扩展性ＮｏＮｏＮｏＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓＩ．使用列表管理用户ＮｏＮｏＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓＹｅｓ＾移动中的身份认证ＩＮｏＮｏＮｏＹｅｓＮｏＹｅｓＹｅｓ３９ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究一我们采用分散式框架，如果个或者多个ＡＫＤ发生故障，其余的与这些ＡＫＤ没有直接。关联的集群仍能正常运行，因而本方案不存在单点失败问题每个ＡＫＤ管理本集群的ＵＰＫＤＬ，在移动成员进行集群间的位置移动化目标集群中ＡＫＤｖ收到原集群中ＡＫＤｉ发送的相应的ＵＰＫＤＬｉ行，即可知道移动用户的个人私钥和所订阅的服务情况，因此目标集群的ＡＫＤｖ可４２对移动用户进行身份验证。本方案与其他方案的性能比较如表．所示。４．６．２安全性分析１）防密钥替换：密钥替换是指攻击者在密钥更新过程中伪造虚假密钥更新信息，从而替换由组控制中也所产生的组密钥。本方案中，组密钥的更新不是通过群组管理者更新后分发给用户，，，而是通过广播密钥更新信息由移动用户自行计算出组密钥因此攻击者无法伪造组密钥进行传播。而对于伪造密钥更新信息的攻击，本方案中ＡＫＤ广播的密钥更新信息是通过其私钥进行加密的，用户通过公钥可对更新信息进行验证。攻击者无法得知ＡＫＤ私钥，因而无法伪装ＡＫＤ发布密钥更新信息。２）防密钥截取；密钥截取是指攻击者在中途截获由群组管理者分发的组密钥更新信息，，然后进行破解从而获得群组组密钥。在本方案中，ＡＫＤ分发的密钥更新信息不包含所一更新的姐密钥，只有ＬＫＨ的节点信息，，ｔｉｌ及个随机数纵然攻击者破解获得了这些信息依然无法计算得出更新的组密钥。３）防重放攻击：重放攻击是指攻击者利用Ｗ前的由群组管理者发给组内成员的密钥更新信息，然后选择合适时机向群组重新发放这些旧的密钥更新信息，从而可Ｗ继续使用旧的组密钥。针对送种攻击，本方案中ＡＫＤ发放的密钥更新信息是由当前组密钥进行加密，用户只有使用当前组密钥才可进行解密。重放的旧的密钥更新信息是由旧的组密钥加密，用户无法进行解密，因而可判断该密钥更新信息为虚假信息。４）防ＬＫＨ节点攻击：ＬＫＨ节点攻击是指当ＬＫＨ节点值在密钥更新过程中不发生改变时，攻击者可频繁的进出群组，Ｗ获取ＬＫＨ所有节点的值，从而破解该系统。在本方案－中，虽然组播ＬＫＨ节点的ＬＡＢＥＬ直保持不变，但ＡＫＤ分发给用户的是通过该用户短期＇私钥加密封装的化四都不相同，而且每次，ＡＫＤ，每个用户收到的用户加入群组时一心Ｗ化’都会重新分发个新的短期私钥，因而每次进入群组，用户收到的也都不相同。并且４０ 第四章一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案本方案中使用了安全协处理器ＳＣ，其内存具有不可访问性，使用的加解密算法也不可获知，因而攻击者无法获知节点的ＬＡＢＥＬ值。５）前向安全性和后向安全性：前向安全性是指当用户离开群组时，为了防止将来的群组通信信息被己离开用户所获取一，需要对组密钥进行更新。后向安全性是指当用户加入个群组时，为了防止该用户获取在其加入前的群组通信信息，也需要对组密钥进行更新。在本一一方案中，当用户离开个集群，或者加入个集群，或者更改所订阅的组播服务时，所有受影响的组播服务都进行了组密钥更新。因而保障了前向安全性和后向安全性。４．６．３效率分析在表３之中，我们将本方案与其他方案进行了通信开销比较，这里所说的通信开销是指一密钥的更新开销与移动成员切换位置时的信号传输开销之和。假设个移动用户在集群间进行位置移动的时候，受到影响的服务数目为Ｓ，，。为了便于比较针对所比较的方案我们在ＬＫＨＬＫＨ一集群中采用密钥更新的方法，的度为ｄ，每个服务的订阅用户分别由个ＬＫＨ进行管理，ＬＫＨ的根节点即为该服务的通信加密密钥ＴＥＫ，叶节点为用户的个人私钥，中间的节点则为对密钥进行加密的密钥加密密钥ＫＥＫ，每个用户拥有从根节点到相应叶节点路径上的所有密钥。一ＬＫＨ当个移动成员离开集群时，为了保证前向安全性，中该移动成员所拥有的与其他ＭＬＫＨｏ成员共享的密钥都需要进行更新Ｍ，因此，。度为ｄ并且拥有个成员的的深度为ｌｇ／）一ＬＫＨ）ＬＫＨＭ个的密钥更新开销为化ｌｏｇＭ，则Ｓ个服务的密钥更新开销为况０（ｌｏｇ。（ｄ（）），（＾当一一个用户加入个集群的时候，为了保证后向安全性，我们也要对该集群的密钥进行更新，假定每次对ＴＥＫ进行更新的时候，我们首先用老的ＴＥＫ加密更新后的ＴＥＫ，然后再用ＫＥＫ进行加密，那么当用户加入时，目标集群中的ＬＫＨ无需进行ＫＥＫ更新，只需对ＴＥＫ进行更新即可，因为加入的移动用户即使知道ＫＥＫ，也无法获得原来的ＴＥＫ，则后向安全性得到了ＳＬＫＨＳ保证，因此目标集群中个服务的密钥更新开销为。在本方案中，虽然使用了ＬＫＨ，ＬＫＨ但并非用来进行密钥的加密传输，而只是用来辅助用户计算组密钥。除了变动的用户叶节点的兄弟节点需要ＡＫＤ进行单播外，本区域内其一他所有用户的组密钥都可通过ＡＫＤ的同条密钥更新信息进行更新，并且用户端对组密钥的计算基本上都是通过ＳＣ进行一，因而本方案对用户只要求定程度的计算能力即可。按最４１ 安徽大学硕±学位论文无线组播中沮密钥管理方案的研究坏情况考虑，假设移动的用户所在ＬＫＨ的叶节点的兄弟节点都存在用户，即每次更新密钥时ＡＫＤ一都需单播条密钥更新信息给其兄弟节点用户。考虑用户在集群之间进行移动时信号的传输情况，本方案与其他方案的通信开销如表４．３所示。表４．３通信开销比较Ｔａｂｌｅ４．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｈｅａｄＲｅｆｃｉｉｉｘｎｃｅＣＴｏｔａｌｃｏｍｍｕｎｃａｔｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋＣｌｕｓ化ｒｉＣｌｕｓｔｅｒｖｏｖｅｒｈｅａｄＩ民ＳｄＯ（＋２Ｓ＋）＋２Ｓ＋２２〇＋ｌ〇Ａ１Ｓ此ｌ〇Ａ／＾况０ｌＡ４Ｓ＋３ｇｄ（〇）（ｇｄ（（ｇｄ（〇）ＧＫＭＦ站０ｌｏＡ＋３＋４５ｙ〇ｌｏ＋Ｓ＋７（ｇ／〇）Ｓ（呂戶ＷＳＭＧＫＭ＆／０＋＋Ｓ＋５（ｌｏｇ（Ｗ）。Ｓ３妨〇（ｌ〇ｇ（Ｗ）ｄｄＯＵＲ５２Ｓ＋２３Ｓ＋Ｉ５Ｓ＋３一图４．６和图４．７可Ｗ看出，或者同组播下的用户数目增加时，，当组播服务的数目增加本方案都有着较好的通信开销，。尤其当组播服务数目不变时随着组播用户数目的增加，方案的优势更加明显，。当组播用户增加时，管理用户的ＬＫＨ的深度随之增加由于本方案组密钥的更新是通过用户端自行计算得出，ＡＫＤ分发的组密钥更新信息数目与ＬＫＨ的深度没有直接关联，因而本方案的通信开销没有改变，增加的只有移动用户端的计算代价。当用户数目每増加一一个指数级别时，用户端只会增加个单位的计算代价，因而本方案有着较好的扩，。展性适合拥有大型用户群的群管理环境中，且密钥更新开销优势明显＝＝ｄ２Ｍ１０００，？■—．；５ＱＱＩ＾Ｋ苗－－Ｌ—＾ｏｕＲｓ；■＇ｉ５■＇＊玉２３４５６７绍摇服务数目４图．６随组播服务数目变化的通信开销比较Ｆｉｇ．４．６Ｔｈｅｃｏｍｍｉｍｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｈｅａｄｗｉｔｈｖａｒｙｉ打ｇ也ｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅｓＩ４２ 第四章一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案ｄ＝２＝，Ｓ５１０００…二—二—＊＊＂＾？＊＾ｆｔＡ一＾？＊＊？．《＊己妇？＾鑑ｉｏｃＨ－—一－一－一￣１——－￣——、＂ｌ？ｆｉＷ＾ＭＭ？戸ＷｆｃＪ尸￣？？？Ｌ—－＿反｜Ｖｌｌ二二二三二兰二：兰二三：二二三二三二：：二―……三：—：三三二—兩；ｐ．－－譚甲ｉｉ＾ＳＭＧＫＭ／、＇、－－ｔｔＯＵＲｓ！；＊１０Ｉ＊＊１０１００１０００１００００１０００００同一组撥下的活户穀目圓４．７随用户数目变化的通信开销比较Ｆ４７Ｔｈｅｉｔｉｔｉｔｉｇ．．ｃｏｒｍｍｉｎｃａｉｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄｗｈｖａｒｙｎｇｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｕｓｅｒｓ方案依然存在一些局限性即每次只能处理一，个用户的变动请求，当多个用户同时进行移动请求或者服务订阅请求时，ＡＫＤ只能按照请求优先级顺序依次进行处理，会造成用户请求处理不及时现象。因而当用户的变动请求相对来说不是特别频繁时，本方案拥有较好的应用性。４．７本章小结在本章中一，种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案被提出来，该方案采用了两层框架结构，提高了各个集群区域的自主管理功能，降低了核也网络层的负担，并且减少了，可保持成员移动时组播服务的连续性成员进行位置移动时的组密钥更新开销。移动用户端通过安全协处理器计算组密钥，避免了组密钥在空中的直接传输，保障了密钥更新时的安全，显著地提高了密钥更新效率。与其他的方案相比，本方案不仅实现了前向安全性和后向安全性，还支持成员关系的改变，功能完善，适用于如车联网等拥有大型移动用户群体的无线移一处理一动网络环境。本方案依然存在些问题尚未解决个用户的移动请求等，，如每次只能需要我们未来进一步的研究。４３ 安徽大学硕±学位论文无线组搪中组密钥管理方案的研巧第五章总结与展望５．１总结，由于其开放的特性，在无线组播环境中，使得无线组播中的通信极易受到攻击为了保障通信的安全性，需要对通信数据进行加密，，并且只有合法的群组用户才拥有解密密钥因而采用组密钥管理方案的重要性不言而喻。由于在无线组播环境中的用户具有移动性，会造成用户的频繁进出群组，所Ｗ在保证系统安全性的基础上，，如何高效的进行组密钥的更新降低系统的通信开销是我们研究的重点。本文针对无线组播中组密钥管理方案进行了深入的研巧，具体的工作如下：１首先介绍了组播技术的概念，然后对无线网络环境中的组播技术的概况进行了详细（）一些安全问题一的描述，总结了组播中所面临的组播中的些安全需求进行了分析。，并对（２介绍了组密钥管理的概念，从安全性和开销方面对组密钥管理的评估要求进行了详）一，细的分析，然后将组密钥管理方案分成了Ｈ类并针对每类都描述了其国内外的研究现状并作出了简要的分析，接着描述了基于ＬＫＨ的组密钥管理方案。３一ＡＭＧＫＭ提出了种基于区域的多组播组密钥管理方案，该方案支持订阅了多个组（）播服务的移动用户在不同的无线网络区域之间进行移动时，享受无缝的服务衔接。ＡＭＧＫＭ一将用户分成用户组和服务组，并基于服务组建立了个无用户冗余的多组播逻辑密钥树，然后基于广义的中国剩余定理，研究了主密钥加密算法问题，通过主密钥加密算法，实现的组密钥的高效更新，并且拥有较强的安全性。４一一提出了种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案，该方案采用了个安全协（）一处理器ＳＣ，ＳＣ存在多个输入端口和个输出端口，根据不同的输入，可得到不同的计算输一出，ＳＣ的内部不可访问，。该方案中用户依然使用ＬＫＨ进行管理但其路径节点分别对应个ＬＡＢ化值，用户可利用这些ＬＡＢＥＬ值和ＳＣ自行计算出更新的组密钥，避免的由组控制中也对组密钥的分发，适，极大地降低了组密钥的更新开销用于拥有大型用户群组的环境中。４４ 第五章总结与展望５．２研究展望组密钥管理的主要目的就是实现组播通信的安全性，组密钥管理方案的设计是在基于安一。全性的基础上，尽可能的降低组密钥更新的开销本文虽然提出了些该领域中的研究成果，一一但依然存在些问题尚未解决，需要我们在下步的王作中进行深入的研究。一１本文提出了个基于区域的多组播组密钥管理方案，该方案将用户分成了数据组和（）一服务组，并基于服务组建立起个逻辑密钥树，消除了用户的兀余。但该方案中随着组播服务数目的增加，服务组的数目也在成指数型增加，，，会带来ＬＫＨ的大量管理开销因此如何更加高效的管理ＬＫＨ是下一步的研巧重点。一种新颖的基于位置的移动组播组密钥管理方案口，该方案采用ＬＫＨ对用）本文提出一，户进行管理，通过安全协处理器的使用移动用户可根据同个密钥更新信息自行计算出组密钥，极大地降低了系统的通信开销和密钥更新开销，适合于大型的移动组播群组。但该方一一案也有些局限性，组控制器每次都只能处理个用户的移动请求，当多个用户同时发出请一求时，组控制器需要按优先级依次的进行处理。所下步的工作内容主要是研究如何能够同时的处理多个请求，同时保证高效的密钥更新。３如今无线网络技术的发展日新月异，面向无线的狙播服务的发展规模也是越来越大，（）一一越来越多样化，如何实现多组播的组密钥管理直是个研究的热口和重点。并且，在无线网络环境中，用户的移动比较频繁，随之带来的就是用户的频繁进出群组，送会导致大量的一一一密钥更新开销，寻找个哲量级的密钥更新方案，同时要保障定的安全性也是下步工作的研究重点。４５ 安徽大学硕±学位论文无线組播中组密坊管理方案的研巧参考文献－１ＢｏｂａｎＭＴｏ打ｕｚ０ＫＢａｒｒｏｓＪ．Ｕ打ｉｃａｓｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｉｎｖｅｈｉｃｕｌａｒａｄｈｏｃ打ｅｔｗｏｒｋｓ：ａｒｅａｌ，［］，ｇ－ｉｉＬｔ１３１２９Ｗ９９７ｉｔｃｈｅｃｋＪ．拒ＥＥＣｏｍｍｕｎｃａｔｏ打ｓｅｔｅｒｓ２００９：．ｙ，，（）［］２ＰｅｒｒｉＡＴａｒＪＤ．ＳｅｃｕｒｅＢｒｏａｄｃａｓｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＩｎＷｉｒｅｄａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋｓＭ．，ｙｇ［］［］ｇＳｐｒｉｎｇｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆ＢｕｓｉｎｅｓｓＭｅｄｉａ，２０１２．ＢｈｔＢＳｃａｌａｂ－３ＢａｎｅｒｅｅＳａａｃｈａｉｅｅｌｅｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒＩＰｍｕｌｔｉｃａｔＳｅ．ｓ．［ｊ，ｊｇｐ口］］－ｉｉｉＩＥＥＥＪ２００２２０８１５１１１５２７ｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｓｎＣｏｍｍｕｎｃａｔｏｎｓｏｕｒｎａｌｏｎ；．，，，（）４Ｄｅｅｒｉｎ呂ＳＥ．Ｈｏｓｔｅｘｔｅ打ｓｉｏｎｓｆｏｒＩＰｍｕｌｔｉｃａｓｔｉｎｇＪ．巧８８．［］［］ＤａｈｌｍａｎＥＰａｒｋｖａｌｌＳＳｋｏＩｄＪｅｔａｌ．３ＧｅｖｏｌｕｔｉｏｎＨＳＰＭ：ＡａｎｄＬＴ巨ｆｏｒｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａ打ｄ．口，，，］［］Ａｃａｄｅｍｉｃｐｒｅｓｓ，２０１０．－ＭＡ６ＤａｈｌｍａｎＥＰａｒｋｖａｌｌＳＳｋｏｌｄＪｉ．４任ＬＴＥ／ＬＴＥａｄｖａｎｃｅｄｆｏｒｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａｎｄ．ｃａｄｅｍｃ，，［］［］ｐｒｅｓｓ，２０１３．７ＬｉＳＷｕＹ．ＡｓｕｒｖｅｏｎｋｅｙｍａｎａｅｍｅｎｔｆｏｒｍｕｌｔｉｃａｓｔＣ／／虹ｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏａｎｄ［］Ｑ，ｙｇ［］ｇｙＣ－ｏｍｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅＩＴＣＳ２０１０ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ．ＩＥＥＥ２０１０；３０９３１２．ｐ（），，８ＢａｄｄｉＹＥｌＥＣＤａｆｉｒＭ．Ｋｅｍａｎａｅｍｅ打ｔｆｏｒｓｅｃｕｒｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｏｍｍｕ打ｉｃａｔｉｏ打ＡＫｅｔａｎｉ；，，ｙ呂［］１ｔｉｌ－ｓｕｒｖ／／ＳｅｃｕｒｉｔＤａｓＪＮＳ３２０３Ｎａｏ打ａ．化ＥＥ２０１３１．：６ｙ，，巧［Ｃ］ｙ（）－９ＨａｒｄｏｎｏＴＴｓｕｄｉｋＧ．ＩＰｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｃｕｒｉｔ：ＩｓｓｕｅｓａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓＣ／／Ａｎｎａｌｅｓｄｅｓｔｅｌｅｃｏｍ［］ｊ，ｙ［］－－－ｉｔｉｏｎｓ．ｃａ．ＳｒｉｎｅｒＶｅｒｌａ２０００５５７８：３２４３４０ｍｕｎｐｇｇｓ，（）ｉ－１０ｅｎＡｉｉｌｔｉｔｉＭｏＭＡＨａｍｚａＨＳＳａｒｏｔＩＡ．Ａｓｕｒｖｅ０打ｓｅｃｕｒｔｅｎｈａｎｃｅｄｍｕｃａｓｒｏｕｔｎｒｏｍ，［］，ｙｙｇｐ＊ｈ－－ｉｉｌｌｉｔｌｓｉｎＭｏｉｌｅＡＮｅｔｗｏｉｋｓＣ／／ＨｉＣａａｃｔＯｔｃａＮｅｔｗｏｒｋｓａｎｄＥ打ａｂｎＴｅｃｈ；ｏｃｏｂｄｈｏｃ［］ｇｐｙｐｇ＇－ｌｏｉｅｓＨＯＮＥＴ２０１０圧ＥＥ２０１０：２６２２６８．ｎｏ．ｇ（），，＂－１１民ａｍｓＴＰａｃｎａＲＡｓｕｒｖｅｏｆｒｏｕｋｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｗＵｈｓｅｌｆｈｅａｌｉｎｒｏｅｒｔ．，呂ｐ［］ｙｙｇｐｙｐｙ口］－Ｃｏｍｍｕ打ｉｃａｔｉｏｎｓＳｕｒｖｓ＆ＴＷｏｒｉａｌｓ化ＥＥ２０１３１５２８２０８４２：．巧，，，（）１２民ａｆａｅｌｉＳＨｕｔｃｈｉｓｏｎＤＡｋｔｆｉｉＪ．．ｓｕｒｖｅｏｆｅｍａｎａｅｍｅｎｏｒｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｃａｔｏ打［］，ｙｙ呂ｇｐ［］－ＡＣＭＣｏｍｕｔｉｎＳｕｒｖｅｓＣＳＵＲ２００３３５３．：３０９３２９ｐｇｙ），，）（（－１３Ｗｏ打ＣＫＧｏｕｄａＭＬａｍＳＳ．Ｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｓｕｓｉｎｋｅｒａｈｓＪ．Ｎｅｔｗｏｒｋ，，ｇｐ呂ｙｇｐ［］ｇ［］圧ＥＥ－ｉｎ／ＡＣＭＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ２０００Ｓ：１６３０．ｇ，，，ｙ）ＭＰ－ｉｅｔｒｏ民ＤＭａｎｃｉｎｉＬＶＬａｗＹＷｅｔａｌ．ＬＫＨＷ：Ａｄｉｒｅｃｔ：ｅｄｄｉｆｕｓｉｏｎｂａｓｅｄｓｅｃｕｒｅｍｕｌｔｉｃａｓｔ［］，，，ｓｃｈｅｍｅｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］／／ＰａｒａｌｌｅＩＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＷｏｒｋｓｈｏｐｓ，２００３．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．－ｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ．阻ＥＥ２００３３９７４０６２００３Ｉｎｔｅｒｎａｔ：．，４６ 参考文献ＢＧｒｏｋ－１５ＷａｎＹＲａｍａｍｕｒｔｈ．ｕｒｅｅｉｎｓｃｈｅｍｅｓｆｏｒｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｉ打ｗｉｒｅ［］ｇ，ｙｐｙｇｇｐｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓＣ／／Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｓ２００７．ＩＣＣ０７ＩＥＥＥＩｎｔｅｔｉｌＣ．ｒｎａｏｎａｏ打ｆｅｒｅｎｃｅｏｎ．［］，ＩＥＥＥ２００７－；３４１９３４２４．，一１６陈建伟．自组网中种新的组密钥更新策略ｍ．计算机工程２００７３３２４：，许力，，［］（）－１６４１６７．１７陈燕側．基于ＥＢＳ和属性加密的抗共谋组密钥管理方案机，中国通信２０１２９１：［］，杨庚，，（）９２－１０１．１８ＷａｌｌｎｅｒＤＨａｒｄｅｒＥＡｅｅ民．Ｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｆｏｒｍｕｌｔｉｃａｓｔ：Ｉｓｓｕｅｓａｎｄａｒｃｈｉ１：ｅｃｔｕｒｅｓＲ．［］，，ｇｙｇ［］１９９９．－－－１９ＳｈｅｒｍａｎＡＴＭｃＧｒｅｗＤＡ．Ｋｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｉｎｌａｒｅｄｎａｍｉｃｒｏｕｓｕｓｉｎｏｎｅｗａｉｎｃ［］，ｙｇｙｇｐｇｙｆｉ－ｔｉｏｎ仕ｅｅｓ．ＳｏｆｔｗａｒｅＥｉ圧ＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏ打２００３２９５４４４４５８．ｎｎｅｅｒｉｎ：口］ｇｇ，，，（）—ＷＳＮ逻２０．ＴｉｎＩＬＫＨ．蒋融融：［］，张美玉ｙ种改进的辑层次组密钥管理方案饥浙江工业２０－１２４０３３３１３３５大学学报：．，，（）２ＭｉｔｔｒａＳ．ｌｏｌｕｓ：ＡｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｂｒｓｃａｌａｂｌｅｓｅｃｕｒｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｉｎｇＣ／／ＡＣＭＳＩＧＣＯＭＭＣｏｍｕｔｅｒ［。［］ｐ－ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＲｅｖｉｅｗ．ＡＣＭ１９９７２７４２７７２８８：．，，（）２２ＳｅｄａＳＫＪａ－ｏｕｓｓ化ＳｏｄｉａＳｅｔａｌ．Ｋｒｏｎｏｓ：Ａｓｃａｌａｂｌｅｒｏｕｒｅｋｅｉ打ａｒｏａｃｈｆｏｒｓｅｃｕｒｅ［］，，ｊ，ｇｐｙ呂ｐｐｌｔｉｃａｓｔＣ／／ＳｅｃｕｒｉｔａｎｄＰｒｉｖａｃ２０００Ｓ底Ｐ２０００Ｐｒｉｓ２０００祀ＥＥＳｉｏｎｍｕ．．ｏｃｅｅｄｎｇ．ｍｏｓｕｍ．，［］ｙｙｙｐＩＥＥＥ２０００２－１５２２８．：，ＣＭＣｈｕＦＹＥＭｔＰｒ－２３ＳｕｎＨＭＣｈｅｎｌｂＳ．Ａｎ街ｄｅｎｔａｎｄＳｃａｌａｂｌｅＫｅａｎａｅｍｅｎｏ：ｏｃｏｌｆｒｅ，，ｙｇ［］Ｗ－ｃｕｒｅＧｒｏｕＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｓｉ打ｉｒｅｌｅｓｓＳｅ打ｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓＣ／／ＣｏｍｕｔｅｒｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｐ［］ｐ－ｔｉｏｎｓ２００７ｉ．．ＩＳＣＣ２００７．１２也圧巨ＥＳｍｏｓｕｍｏｎ圧ＥＥ２００７：４９５５００．，，ｙｐ２４．工程２０１１胡运松．，单洪，马涛异构无线传感器网络组密钥管理方案设计ｍ计算机，，［］３７－１：１４９１５０．（）２５谭志刚黄海平王汝传等Ｊ．．基于簇内分组的ＥＣＣ密钥管理方案计算机技术与发［］，，，［］２０－展１２２２：１７６１８０．，，口）２６Ｓ化Ｗ－ｉｎｅｒＭａｉｄｎｅｒＭＴｓｕｄｉｋＧＣＬＩＵＥＳ：Ａ打ｅｗａｒｏａｃｈ化ｒｏｕｋｅａｒｅｅ［］，，ＱｐｐｇｐｙｇｍｅｎｔＣ／／ｉｃｄｃｓ．ＥＥＥ１９９８：；３８０．［］，－２７ＺｈａｎＷＺｈｕＣａｏＧ．ＰｒｅｄｌｇＳｉｓｔｒｉｂｕｔｉｃｍａ打ｄｌｏｃａｌｃｏｌａｂｏｒａｔｉｏ打ｂａｓｅｄｒｏｕｒｅｋｅｉｎｆｏｒ［］，，ｇｐｙｇ－ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔＪ．Ａｄｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋｓ２００９７６１２２９１２４２ｗｏｒｋｓ：．［，，］（）２８ＦＸＡｌ－－ａｎＧｏｎｋｍｉｈｔｗｅｉｈｔｌｉｌｓｅｅａ打ａｅ打ｔｔｏｌｆｉｔｒｉＧＬ：ｏｎｏｍａｂａｄｋｒｏｃｏｏｒｄｓｂ，ｙｍｇｅｍ［］ｇｐｇｇｐｙｐ山ｅｄｗｉｒｅｌｔｗｏｒｋｓＭＡｄＨＮｔｗｏｒｋｓｒｉＢｌｉｉｌ２０１２ｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅ／／ｏｃｅ．Ｓｎｅｒｅｒ打Ｈｅｄｅｂｅｒ：［］ｐｇｇ，４７ 安撒大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究－１８０１９５．２９ｒｔｉｒｉｂｕｍａｎａ－ＭｏａｚａｖｉＳＡＰｏｕｒＡＮＫａｔｏＴ．Ａｎｅｆｉｃｉｅ打ｔｄｓｔｔｅｄｒｏｕｋｅｅｍｅｎｔｕｓｉｎｈｉｅｒ，，ｇｐｙｇ［］ｇ－ｍｍｅ－ａｒｃｈｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｗｉｔｈＤｉｆｆｉｅＨｅｌｌｍａｎａｎｄＳｙｔｒｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＤＨＳＡＣ／／ＣｏｍｕｔｅｒＮｅｔ［］ｐｗｏｒｋｓａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｉＵｅｄＳｓｔｅｍｓＮＤＳ２０１１Ｉｎｂｍａｔｉｏ打ａｌＳｍｏｓｉｕｍｏｎ．ＩＥ巨Ｅ２０１１：ｙ（Ｃ），ｙｐ，４９－５４．３０许建真．．［］，梁克会，董永先基于可信度的分布式组播密钥管理研究ｍ计算机应用研究，－２０１０２７１：２７１２７３．，（）＂Ｗ３１ＩＥ￡Ｅ８０２．１６ｏｒｋｉ打Ｇｒｏｕ．ＩＥＥＥｓｔａ打ｄａｒｄｆｏｒｌｏｃａｌ过ｎｄｍｅｔｒｏｏｈｔａ打ａｒｅａ打ｅｔｗｏｒｋｓ．ａｒｔ１６：［］ｇｐｐｐＡｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｂｒｆｉｘｅｄｂｒｏａｄｂａｎｄｗｉｒｅ－ｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｓｙｓｔｏｎｓＪ．圧ＥＥＳｔｄ２００４８０２：１６２００４．ｆ］，，３２ＤａｍｎａｎｏｖｉｃＡｏＪＷｅｉＹｅｔａｌｈ－Ｍｏｎｔｏ．Ａｓｕｒｖｅｏ打３ＧＰＰｅｌ：ｅｒｏｅｎｅｏｕｓ打ｅｔｗｏｒｋｓＪＴＷｉｒｅ．，，）ｙｇ［］ｊｊ［］－ｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＩＥＥＥ２０１１１８３：１０２１．，，，（）３３ＣｈａｌｌａｌＹ，ＳｅｂａＨ．Ｇｒｏｕｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｒｏｌ：ｏｃｏｌｓ：ＡｎｏｖｅｌｔａｘｏｎｏｍＪ．Ｉｎｔ；ｅｍａｔｉｏｎａｌ［］ｐｙｇｐｙ［］－ｏｕｒｎａｌｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏ打ｔｅｃｈｎｏｌｏ２００５２１：１０５１１８．ｊｇｙ，，（）３４ＫｅｌｌｉｌＭ，ＯｌｉｖｅｒｅａｕＡ，Ｊａｎｎｅｔ；ｅａｕＣ．民ｅｋｅｉｎｉ打ｓｅｃｕｒｅｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：［］ｙｇ％－－ＵＡｌｉｉ１２２２．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔｃａｔｏｎ１（Ｖ５％７Ｐ．２００４．ｐｐ，［］３ＭｉｓｓＬａｉｈａＭａｔＫｉａｈＭＬＭＫ，ＫｅｉｔｈＭ．ＭａｒｔｉｎＫＭＭ．Ｈｏｓｔｍｏｂｉｌｉｔｙｒｏｌ；ｏｃｏＩｆｏｒｓｅｃｕｒｅｐ［引ｇｒｏｕｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｂｉｌｅｅ打ｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ口．虹ｔｅｍａｔｉｏ打ａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｃｕｒｉｔ］ｙ－ａｒｕＨｔｓＡｌｉｃａｔｉｏｎｓＩＪＳＩＡ２００８２１：３９５１．ｐｐ（），，（）３６ＧｈａｒｏｕｔＳ，ＢｏｕａｂｄａｌｌａｈＡ，ＫｅｌｌｉｌＭ，ｅｔａｌ．Ｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｗｉｔｈｈｏｓｔｍｏｂｉｌｉｔｉｎｄｎａｍｉｃ［］ｙｇｙｙｇｒｏｕｐｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ３ｒｄｉｎｔｅｍａｔｉｏ打ａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ０打ＳｅｃｕｒｉｔｙｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＭ－ｎｅｔｗｏｒｋｓ．乂Ｃ２０１０４．：１８６１９，－－３７ＭａｏｋａＴＩＴＳｈｅｈｅｒｄＳＪＡｂｄＡ化ａｍｅｅｄ艮ｅｔａｌ．Ｅｆｉｃｉｅ打ｔａｕｄｉｅ打ｔｉｃａｔｅｄｍｕｌｔｉｓｅｒｖｉｃｅｒｏｕｐ，［］，ｐ，ｇｐｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｆｏｒｓｅｃｕｒｅｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔＣ／／ＦｕｔｕｒｅＧｅｎｅｒａｔｉｏ打Ｃｏｍｍｕｎｃａｔｉｏｎｙｇｉ［］ＴｈｎｏＦＧＣＴ２０１４ＴｈＩｎｔｔｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ－ｅｃｌｏｉｒｄｅｒｎａｉｏｎａ．圧ＥＥ２０１４：６６７１．ｇｙ（），，３８ＭａｏｋａＴＴ．Ｇｒｏｕｋｅｍａｎａｅｍｅ打ｔｒｏ１；ｏｃｏｌｓｆｏｒｓｅｃｕｒｅｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｏｍｍｕ打ｉｃａｔｉｏｎ：ａ［］ｐｐｙｇｐｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｒｖｅｙＪ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｕｂｒＡｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１３，８４１２．［］ｐｐｐ（）－－３９ＺｈａｎＣＤｅＣｌｅｅｎｅＢＫｕｒｏｓｅＪｅｔａｌ．Ｃｏｍａｒｉｓｏ打ｏｆｉｎｔｅｒａｒｅａｒｅｋｅｉｎａｌｏｒｉｔｈｍｓｓｅ［］ｇ，，，ｐｙｇｇｆｏｒ－ｌｉｃｕｒｅｗｉｒｅｌｅｓｓｒｏｕｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＪ．ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＥｖａｕａｔｏｎ２００２４９１：１２０ｇｐ．，，［］（）４０ＫｉａｈＭＬＭＭａｒｔｉｎＫＭ．Ｈｏｓｔｍｏｂｉｌｉｔｒｏｌｏｃｏｌｆｏｒｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｉｌ；ｎｗｉｒｅｅｓｓ［］，ｙｐｇｐｍｏｂｉｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓＣ．ＦｕｔｕｒｅＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＮｅｔｗｏｒｋｉｎＦＧＣＮ２００７．［］ｇ（）－圧ＥＥ２００７１：１００１０７．，，＊４１ＫｅｌｌｉｌＭ０１ｉｖｅｉｅａｕＡＪａｎｎｅｔ；ｅａｕＣ．民ｅｋｅｉ打ｉ打ｓｅｃｕｒｅｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：［］，，ｙｇ４８ 参考文献ＵＳＰ－－ｔｔＡｌｉｔｉｌ０５９６７Ｐ２００４１２２２．．ａｅｎｃａｏｎ／％．．ｐｐ，［］ＴＴＳｈｅｈ－Ａ化民ＡＡｎｅｗｍｕ４２ＭａｏｋａｅｒｄＳＪＡｂｄａｍｅｅｄ．ｌｔｉｌｅｓｅｒｖｉｃｅｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔ［］ｐ，ｐ，ｐｙｇｓｃｈｅｍｅｆｏｒｓｅｃｕｒｅｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｂｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔ［Ｊ］．圧ＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｏｂｉｌｅＣｏｍｐ山ｉｎｇ，２０－１５８：１５４５１５５９．（）４３Ｐａｋ－ｒＭＨＰａｒｋＹＨＪｅｏｎＨＹｅｔａｌ．Ｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔｆｏｒｍｕｌｔｉｌｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｒｏｕｓｉｎｗｉｒｅ，，ｇ，ｙｇｐｇｐ［］－ｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｓＪ．ＭｏｂｉｌｅＣｏｍｕｔｉｎ圧Ｅ巨Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ２０１３１２：１７１２１７２３．［］ｐ呂，，，巧）［４４ＹｕＬ民，ＬｕｏＬＢ．Ｔｈｅｅ打ｅｒａｌｉｚａｔｉｏ打ｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｒｅｍａｉ打ｄｅｒ１；ｈｅｏｒｅｍＪ．ＡｃｔａＭａｔｈｅｍａｔｉｃａ］ｇ［］Ｓ－ｉｎｉｃａ２００２１８３５３１５３８：．，，（）Ｍ－４５ＺｈｅｎＸＨｕａｎＣＴＭａｔｈｅｗｓ．Ｃｈｉｎｅｓｅｒｅｍａｉｎｄｅｒ化ｅｏｒｅｍｂａｓｅｄｒｏｕｋｅｍａｎａｅ，，［］呂ｇｇｐｙｇ－ｍｅｎｔＣ／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆｔｈｅ４５ｔｈａｎｎｕａｌｓｏｕｔｈｅａｓｔｒｅｉｏ打ａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅＣＭ．．Ａ２００７：２６６２７１ｇｇ，［］４６ＣｈｅｎＴＳ，ＣｈｕｎｇＹＦ．ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎＣｈｉｎｅｓｅｒｅｍａｉｎｄｅｒｔｈｅｏｒｅｍａｎｄ［］－ｓｍｍｅｔｒｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ底Ｓｅｃｕｒｉｔｙ２００２２１６：５６５５７０．ｙ口，，］（）Ｍｏｅｒｍａｎ－４７ＰａｒｅｉｔＤＬａｎｎｏｏＢＩｅｔａｌ．Ｔｈｅｈｉｓｔ：ｏｒｏｆＷｉＭＡＸ：Ａｃｏｍｌｅｔｅｓｕｒｖｅｏｆｔｈｅｅｖｏ，，，ｙｐｙ［］ｌｕｔｉｏ打ｉｎｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏ打ａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏ打ｆｏｒＩＥＥＥ８０２．１６ａｎｄＷｉＭＡＸＪ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［］Ｓｕｒｖｅ＆圧ＥＥ－ｓ化化ｒｉａｌｓ２０１２１４４：１１８３１２１１．ｙ，，，（）４８ＡｌｚａｉｄＨ，ＰａｒｋＤＧ，ＮｉｅｔｏＪＧ，ｅｔａｌ．Ａｆｏｒｗａｒｄａｎｄｂａｃｋｗａｒｄｓｅｃｕｒｅｋｅｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎ［］ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒｃｓ／ｓｃａｄａＭ］／／Ｓｅ打ｓｏｒＳｓｔ：ｅｍｓａ打ｄＳｏｆｔｗａｒｅ．ＳｒｉｎｅｒＢｅｒｌｉｎｐ［ｙｐｇｄｅ－Ｈｅｉｌｂｅｒ２００９：６６８２．ｇ，ｉ－ｉｉｋｅ４９ＷｏｎｇＣＫＧｏｕｄａＭＬａｍＳＳ．Ｓｅｃｕｒｅｒｏｕｃｏｍｍｕｎｃａｔｏｎｓｕｓｎｒａｈｓｐ．Ｎｅｔｗｏｒｋ［］，，ｇｐｇｙｇｐ］ｉ２０００８１－ｎｇ圧ＥＥ／ＡＣＭＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ：１６３０．：，，（）５０ＳｅｌｕｋＡＡ，ＳｉｄｈｕＤ．ＰｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｍｅｔｈｏｄｓｉｎｍｕｌｔｉｃａｓｔｋｅｍａｎａｅｍｅｎｔＭ／／Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ［］？ｙｇ［］Ｓｅｃｕｒｉ－ｔｉＢｌｉＨｉ２０００：１７９１９３．．Ｓｒｎｅｒｅｒｎｅｄｅ化ｅｒｙｐｇｇ，－５１ＰａｉｓＡ民ＪｏｓｈｉＳ．Ａｎｅｗｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｒｅｋｅｉ打ｍｅ１ｈｏｄｆｌｔｉｔＪ．Ｉｔ；ｏｒｓｅｃｕｒｅｍｕｃａｓｒｏｕｓｎｅｒｎａ，［］ｐｙｇｇｐ［］－ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｆｂｒｍａｔｉｏｎＳｅｃｕｒｉｔ２０１０９４：２７５２８６．ｙ，，（）ｆｉ－５２ＰａｒｋＹＨＪｅＤＨＰａｒｋｅｔａｌｉｋｉｆｋｆｂｌｉｉ也ｉＭＨ．Ｅｃｅ打ｔｒｅｅｎｒａｍｅｗｏｒｒｓｅｃｕｒｅｍｕｔｃａｓｔｗｄ，，［］，ｙ呂－ｖｓｅ－ｓｕｓｃｒｉｔｒｉｉｌｉｌｉｉｅｒｂｐｉｏ打ｐｅｏｄｍｏｂｅｕｓｅｒｓＪ．ＭｏｂｅＣｏｍｕｔｎＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｏ打ｓｏｎ２０１４［］ｐｇ，，，－１３４７８３７９６．：（）５３ＶｉａａｋｕｍａｒＰ，ＢｏｓｅＳ，ＫａｎｎａｎＡ．民０化ｔｉｏ打ｂａｓｅｄｓｅｃｕｒｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｋｅｙｍａ打ａ呂ｅｍｅｎｔｆｏｒｂａｔｃｈ［］ｊｙ－－ｒｅｋｅｉ打ｏｅｒａｔｉｏ打ｓＪ．Ｎｅｔｗｏｒｋ！打Ｓｃｉｅｎｃｅ２０１２１１４：３９４７．ｙｇｐ［，，］ｇ（）４９ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研巧图表目录图２．１逻辑密钥树示例１３图２．２用户Ｕ８离开后的ＬＫＨ１４１９图３．１主密钥加密算法３．２２０图方案框架３３ＬＫＨ２１图．集群ｉ初始化后的３．４集群２２图ｉ密钥更新后的ＬＫＨ图３．５集群Ｖ初始化后的ＬＫＨ２３图３．６集群Ｖ密钥更新后的ＬＫＨ２３３７ｉＬＫＨ２４图．集群成员关系改变后的图３．８方案中的信号传输情况２６８图３９２．随组播服务数目变化的通信开销比较图３．１０随移动用户数目变化的通信开销比较２９图４．１方案框架３４图４．２逻辑密钥树示例３５图４．３用户Ｕ１５离开集群ｉ时的ＬＫＨ％图４．４用户Ｕ１５加入集群Ｖ时的ＬＫＨ３７图４．５方案中的信号传输情况３８４６４２图．随组播服务数目变化的通信开销比较图４．７随用户数目变化的通信开销比较４３表３．１用户私钥分布列表２０表３．２方案的性能分析比较２６表３．３通信开销比较２８３５表４．１用户私钥分布列表表４．２性能分析比较３９５０ 參考文献４．３通４２表信开销比较５１ 安徽大学硕±学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究ＬｉｓｔｏｆＦｉｕｒｅｓａｎｄＴａｂｌｅｓｇ１３Ｆｉ．２．１ＬｏｇｉｃａｌＫｅｙＨｉｅｒａｒｃｈｉｎｓｔａｎｔｉａｔｅｇｙＦｉ．２２ＬＫＨａｆｔｅｒＵ８ｌｅｆｔ１４ｇ．Ｆｉ．１Ｍｔｋｔｉｌｒｉｈｍ１９呂．３ａｓｅｒｅｙｅ打ｃｒｏｎａｏｔｙｐｇＦｉ３．２Ｒｅｆｆｒｇ．ｅｒｅｎｃｅａｍｅｗｏｒｋ２０Ｆ．Ｉｎｔ１ｉｇ．３３ｉｔｉａｌｉｚｅｄＬＫＨｏｆｃｌｕｓｅｒｉ２Ｆｉ．３．４ＵｔＬＫＨｌ２２ｇｐｄａｅｄｏｆｃｕｓｔｅｒｉａｆｔｅｒｒｅｋｅｙｉｎｇＦｉ３．５ＩｎｉｔｉａｌｉｚｅｄＬＫＨｏｆｃｌｕｓｔｅｒｖ２３ｇ．ｆｃｌｕｆｋｉ２３Ｆｉｇ．３．６ＵｐｄａｔｅｄＬＫＨｏｓｔｅｒｖａｔｅｒｒｅｅｙｎｇＦｉｇ．３．７ＵｄａｔｅｄＬＫＨｏｆｃｌｕｓｔｅｒｉａｆｔｅｒｍｅｍｂｅｒｓｈｉｃｈａｎｅ２４ｐｐｇＦｉ．８ＳｉｌｆｌＡＭ２６ｇ．３ｇｎａｏｗｆｏｒｏｕｒＧＫＭｓｃｈｅｍｅＦｉ３．９Ｔｈｅｔｉｉｔｒｉｔｈｅｎｕｍｅｒｏｆｍｌｔｉｔｉ呂．ｃｏｍｍｉｍｉｃａｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄｗｈｖａｙ打呂ｂｕｃａｓｓｅｒｖｃｅｓ２８Ｆｉ３ｉ．１０Ｔｈｅｃｏｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅｈｅａｄｗｉｔｈｖａｒ打ｔｈｅ打ｕｍｂｅｒｏｆｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒｓ２９ｇ．ｍｍｕｎｒｙｇＦｉ．４．１Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅｗｏｒｋ３４ｇｉｌｉｉＦｉｇ．４．２ＬｏｇｃａＫｅｙＨｉｅｒａｒｃｈｙｎｓｔａｎｔａｔｅ３５巧４．３ＵｄａｔＬＫＨｌｔｉＵ１５ｌｇ．ｐｅｄｏｆｃｕｓｅｒａｆｔｅｒｅｆｔ３６ｉ４４ＵｄａｔｄＬＫＨｏｆｌｔｆｔＵ１５ｏｉｎｅｄ３７Ｆｇ．．ｐｅｃｕｓｅｒＶａｅｒｊＦｉ４５Ｓｉｌｆｌｇ．．ｇｎａｏｗｆｏｒｏｕｒｓｃｈｅｍｅ３８Ｆｉ４６Ｔｈｅｉｔｖｉｔｒｎｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｕｌｔｉｃａｔｓ４２ｇ．．ｃｏｍｍｕｎｃａｉｏｎｏｅｒｈｅａｄｗｈｖａｙｉ呂也ｓｅｒｖｉｃｅｓＦｉ．４．７Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅ出ｅａｄｗ地ｖａｒｉ曰化ｅｎｕｍｂｅｒｏｆｕｓｅｒｓ４３ｇｙｇＴａｂｌｅ３．１Ｕｓｅｒｒｉｖａｔｅｋｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ打ｌｉｓｔ２０ｐｙＴａｂｌｅ３．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏ打ｏｆｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｓｉｓ２６ｐｙ．Ｃｒｉｆｉｔｉ２８Ｔａｂｌｅ３３ｏｍｐａｓｏｎｏｃｏｍｍｕｎｃａｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄＴａｂｌｅ４．１Ｕｓｅｒｒｉｖａｔｅｋｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ打ｌｉｓｔ３５ｐｙ５２ 參考文献Ｔａｂｌｅ４．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｓｉｓ３９ｐｙＴａｂｌｅ４３Ｇｏｍａｒｉｓｏ打ｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ打ｏｖｅｒｈｅａｄ４２．ｐ５３ 安徽大学硕±学位论文无线组播中姐密钥管理方案的研究致谢一Ｈ年生活即将过去，在这王年的学习生涯中转眼研究生，老师和同学们都给予了我许、多的帮助和鼓励，，在此我向那些曾经给予我关屯和帮助的人致Ｗ真诚的感谢。首先，，，我要感谢我的导师仲红教授，没有她就没有我如今的成绩仲老师为人和荡待人宽和，对待学术严谨认真，仲老师就给我推。在我刚进课题组选定自己Ｗ后的研巧课题时荐了很多的相关典型期刊论文，对我Ｗ后学术研究产生了重要的影响。每周仲老师都会召开一一，次组会，指导我们的学习让我们拥有了个良好的学术氛围。在进行小论文撰写时候，，。仲老师也牺牲了很多的宝贵时间给我提出了非常宝贵的意见，让我的论文得Ｗ顺利的发表在这里，再次向仲老师表达深深地谢意。其次，我要感谢课题组内的石润华老师，组会进行论，石老师学识丰富见识独到，每次一一文汇报的时候都能给我针见血的评价与建议，给我点亮了学术道路上的盏明灯，让我学术的研究方向更加清晰明了，。石老师在学术和生活上给予我的帮助我会铭记于也。再次，，我要感谢崔杰老师、陈志立老师、许艳老师和张顺老师他们不仅给予了我学术上的帮助一，还给予了我生活上的关怀，让我感觉像是生活在个大家庭里。并且在组会的过程中也给我提出了很多很有价值的学术建议，促使我顺利的完成了学业，再次对他们表示真诚的谢意。同时，我要感谢师兄师姐们王运、陆小玲、周文钦、王超、张青、张也弛、张刚、张新运、余家福、彭振晚、裴媛媛、林春立、李嵩，化及博±师兄张大雷、汪益民，是他们在我遇到学习和生活的困难的时候给予了我无私的指导和帮助，亦友亦师，让我在组内的生活丰富而多彩。此外一，我还要感谢和我起奋斗的同口唐雜、林群峰、黄丛林、鲍传松、邵峰、闻丽、一一刘丹，、王辉、汪开婷。是他们和我共同的努力，不断地研讨解决了个又个的疑难问题。一感谢我的室友黄大卫，同生活了Ｈ年，让我们成了最亲密的朋友，在生活、邵峰、周宝亮上互相的关怀和照顾，在此再次向他们表示由衷的感谢。还要感谢我的学弟学妹们房亚明、邓云霞、杜成斌、刘海泉、温靖宇、张磊、郑立伟、５４ 致谢朱文龙、邵莉莉、詹志宏、张庆阳，你们让我在实验室的生活丰富多彩，充满了欢声、毛可笑语，谢谢你们。还要感谢我的父母，是你们把我拉扯成人，给予我最好的生活和教育，让我有机会就读，安徽大学研究生，让，让我的人生变得完美。在Ｗ后的生活中我会不断的努为加油你们Ｗ我为荣，用实际的行动回报你们。还要感谢为本文评审操劳的专家和教授，感谢你们对我的批评和建议，让我不断地进步。！最后，再次感谢所有给予我支持和帮助的人们５５ 安徽大学硕上学位论文无线组播中组密钥管理方案的研究攻读学位期闻发表的学术论文目录Ｃｕｉ．Ｍｌｉｌｋｅ１ＺｈｏｎＨＬｕｏＷＪｕｔｅｍｕｌｔｉｃａｓｔｒｏｕｍａｎａｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＰｅｏｌｅＪ．呂，，ｐｇｐｙ［］ｇｐ［］Ｃｏｎｃｕｒｒｅ打ｃａ打ｄＣｏｍｕｔａｔｉｏｎ：ＰｒａｃｔｉｃｅａｎｄＥｘｅｒｉｅ打ｃｅ２０１６．ｙ，ｐｐ５６ 攻读硕±学位期间参加的科硏项目攻读硕±学位期间参加的科研项目（０国家自然基金项目（６１１７３１８８）：面向ＭＡＮＥＴ的密钥管理关键技术研巧口（科技强警）项目（１４０比０４２０１５）：车联网身份认证技术与装备样机）安徽省科技攻关５７
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