一種適用于安全組播的加密算法和密鑰管理方案

1、一種適用于安全組播的加密算法和密鑰管理方案華南理工大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)中心指導(dǎo)老師：周杰報告人：曹國梁無需Re-key的安全組播加密算法和密鑰管理方案 引言 方案的思路 加密算法和密鑰設(shè)計 安全組播應(yīng)用 強度分析 待研究問題引言 Multicast的安全核心三要素 歷史上的各種管理方式 擴展力VS控制力 安全度VS效率引言安全核心三要素 前向加密 后向加密 同謀破解引言歷史上的各種管理方式 GKMP（前向保密弱） Clique（擴展性差） Iolus（引入子組，系統(tǒng)瓶頸和失效點） 集中控制邏輯密鑰樹（治標(biāo)） 分布控制邏輯密鑰樹（TGDH，大大發(fā)展，將葉子平面樹化管理，用深度管理面積，值得借鑒）引言兩對

2、矛盾 控制力VS擴展力 安全度VS效率引言無需re-key的安全組播 已有的某種方式？（DFKM，Does it exist？） 同謀破解問題難以解決。方案的思路新的抗同謀、無需re-key的組播 假設(shè)某組播組有三個收聽用戶A、B、C，分配給他們的密鑰分別是a、b、c。 利用用戶私鑰，生成加密密鑰。方案的思路新的抗同謀、無需re-key的組播方案的思路前向保密、后向保密、抗同謀破解 有新用戶D加入組播組，被分配密鑰d。d does not match I1，I2 假設(shè)用戶A退出或者被踢出組播組，密鑰管理者今后不令a參與生成任何Iia does not match any Ii 令組成員手中的密

3、鑰互不相同或密鑰組合沒有交集，來抗同謀破解。加密算法和密鑰設(shè)計貓映射 貓映射加密算法和密鑰設(shè)計貓映射成立條件 貓映射是起拉伸和折疊作用的雙射，加密算法和密鑰設(shè)計貓映射在整數(shù)范圍內(nèi)的推廣 推廣到0，N1 中的整數(shù)值加密算法和密鑰設(shè)計推廣的成立條件 同時為了在整數(shù)集上閉集運算，取a，b，c，d為正整數(shù)。其中，矩陣系數(shù)可以根據(jù)模運算律預(yù)先取模。 加密算法和密鑰設(shè)計密鑰選擇 用貓映射的矩陣系數(shù)作為密鑰 使用貓映射矩陣對正整數(shù)數(shù)值對進(jìn)行加密，逆矩陣進(jìn)行解密 優(yōu)點：整數(shù)運算不引入誤差，明密文長度相同，混合運算無需求冪，時間復(fù)雜度低 加密算法和密鑰設(shè)計密鑰設(shè)計 一條公式的推導(dǎo)加密算法和密鑰設(shè)計密鑰設(shè)計加密算

4、法和密鑰設(shè)計密鑰設(shè)計 82加密算法和密鑰設(shè)計明文分組選擇 32位機上的一個無符號字符占1Byte，即8bit的0、1序列。 8bit的取值范圍0到2exp(8)-1。 32位機上的16個字符128bit的取值范圍0到2exp(128)-1。 在加密取模的過程中保證貓映射的雙射性取模數(shù)N要大于明文值以16個字符為一個明文加密單位時，可取模數(shù)N為2exp(128)。 82安全組播系統(tǒng)管理方式 1.集中式管理安全組播系統(tǒng)管理方式 2.分布式管理安全組播系統(tǒng)組播過程 1.以集中式管理方式為例強管理控制應(yīng)用 2.以分布式管理方式為例強擴展性，管理中心扮演仲裁者和告示欄應(yīng)用 3.兩方式結(jié)合使用安全組播系統(tǒng)

5、安全特性 前向保密 后向保密 抗同謀算法的強度分析密鑰空間與抗窮舉攻擊 選擇N一定要適當(dāng)?shù)拇?選擇大質(zhì)數(shù)時，關(guān)注取值區(qū)間 對應(yīng)多對密鑰對的多次迭代算法的強度分析明文分組加密方法與抗明文攻擊 將明文看成正整數(shù)序列 進(jìn)行首尾相環(huán)的迭代運算 密文值與明文值有關(guān)與明文序列有關(guān)與迭代中間值有關(guān)。 序列長為u，迭代次數(shù)為v，每次迭代使用密鑰對不同的加密過程進(jìn)行一次明文破解分析要建立2uv個方程求解2uv + v個未知數(shù)未知數(shù)的取值空間為N算法的強度分析明文分組加密方法與抗明文攻擊 加密性能 下面是在一臺P4 2.4G CPU，512M內(nèi)存的RedHat8.0 PC上的實驗結(jié)果。實驗使用的Freelip和Miracl都是著名的大數(shù)運算庫。對比 迭代次數(shù)與加密速度成反比。明文分組大時，任務(wù)批處理性能更好，但太大到底好不好，很難講（要看不同大數(shù)運算庫的算法設(shè)計）。 與之對比，Cisco1600新型路由器的軟件加密，采用64bit DES，加密速度為128kbps 其它應(yīng)考慮的問題 分布式管理設(shè)計中，需要由管理中心監(jiān)控：新用戶加入組播組時，被分配的私鑰是各不相