基于RSA的混合组播密钥管理方案

针对大型动态群组组播通信密钥更新开销大的问题,提出一种高效的混合组播密钥管理方案.结合SKDC、LKH和Iolus的优点,构造分层分组式结构密钥树,采用RSA算法进行密钥加密传输,提高可扩展性和安全性.在多个成员变动情况下采取批量密钥更新,降低子组控制器的负担.实验结果表明,该方案在存储开销、通信开销和计算开销方面优于...     

一种改进的组播密钥管理方案

针对现有组播密钥管理方案存在的前向加密、后向加密和同谋破解问题,提出一种改进的组播密钥管理方案。改进方案由组播认证、安全组播转发树的维护、组密钥的分发和更新组成,通过二层控制方式降低组成员离开时密钥更新操作的复杂度,从而保障组密钥分发和更新过程的安全性和高效性。实验结果表明,改进方案具有较优越的计算开销、通信开销和可接受的存储开销。     

安全组播中的密钥树最优结构

组播常用来对一组用户发送数据．为了保障安全性，安全组播使用组内共享的加密密钥对组内通信进行加密．因为组成员关系的动态性，有效进行组密钥管理成为安全组播通信性能的关键．本文研究了组密钥管理的密钥树结构，并提出了一种新的基于组成员更新概率的最优密钥树结构．这种结构能够进一步减少系统开销．实验结果表明这种密钥树结构要优于其它基于组成员更新概率的密钥树结构，同时理论分析给出了这种结构的平均更新代价的取值范围．     

自主深空DTN组密钥管理方案

深空DTN(delay tolerant networks)网络难于提供可靠的端到端服务,因此在组密钥管理中密钥管理中心不能及时有效地执行密钥更新过程。针对这一问题,提出了一种自主组密钥管理方案。通过单加密密钥多解密密钥密钥协议设计逻辑密钥树,树中的叶子节点为成员的秘密加密密钥,非叶子节点为公开加密密钥,组成员具有和密钥管理中心相同的能力——更新逻辑密钥树中公钥,并且保证组密钥更新的前向和后向安全性。与LKH(logical key hierarchy)方案对比,建议的组密钥管理方案加入更新消息开销减少一半,退出更新消息开销为常数,与组成员规模无关,无需密钥管理中心支持,满足长延时深空DTN网络安全需求。     

批量密钥更新中密钥树的概率组织方法研究

可缩放组密钥更新是大型动态组通信需要面对的一个重要问题。当前,最有效的组管理技术是基于LKH机制的,且LKH树通常被组织成平衡二叉树。在对批量密钥更新和成员行为进行分析的基础上,结合星型结构和树型结构,给出了一种密钥树的概率组织方法。该方法基于成员的变动概率将其分类,每类关联一棵最优子树,从而进一步减小了密钥更新开销,较好地解决了多播组中异构成员变化带来的组密钥更新问题。实验结果表明,密钥树的概率组织方法显著优于平衡二叉树,且更具有一般意义。     

批量密钥更新中密钥树的概率组织方法研究

可缩放组密钥更新是大型动态组通信需要面对的一个重要问题。当前，最有效的组管理技术是基于LKH机制的，且LKH树通常被组织成平衡二叉树。在对批量密钥更新和成员行为进行分析的基础上，结合星型结构和树型结构，给出了一种密钥树的概率组织方法。该方法基于成员的变动概率将其分类，每类关联一棵最优子树，从而进一步减小了密钥更新开销，较好地解决了多播组中异构成员变化带来的组密钥更新问题。实验结果表明，密钥树的概率组织方法显著优于平衡二叉树，且更具有一般意义。     

基于LKH树批量密钥更新方案的一种优化

基于LKH树的批量密钥更新可以有效解决实时密钥更新所产生的低效和失序等问题。文献[1]中设计一种基于LKH树的优化批量密钥更新方案,提出建立动态变动子树、增大更新路径重叠的概率来降低加密次数。对文献[1]中的优化方法进行改进,将LKH树划分为三个子树：高频变动子树、过渡子树和相对稳定子树。通过分析并比较,该方法可以进一步增大更新路径重叠概率,降低加密次数。     

一种高效的LKH方案研究

提出了一种新的逻辑密钥树(LKH)改进方案,每个用户可以根据自己的私钥通过计算得到加密密钥,任何成员的变化都不需要更新其它用户的密钥,从而减少了更新密钥时的额外开销,组管理器存储的密钥数,叶子节点存储的密钥数和用户离开/加入时的加解密数.研究了密钥的周期更新,有效地防止多个非法用户共谋,提高了组播的安全性能.     

一种改进LKH的组播密钥管理方案

逻辑密钥树方案有效地减轻了组播通信中组成员及组控制器的负担,但组通信过程中的开销较大。提出了一种新的组播密钥管理方案,该方案根据组成员失效概率大小,将失效概率大的组成员置于右子树中右孩子节点处,而根节点和左孩子为相同组成员,从而构建逻辑密钥二叉树,这与现存LKH方案中密钥树的创建过程不同。通过对逻辑密钥二叉树的构造以及仿真实验的分析,均说明该方案在节点失效后的密钥更新量、节点的存储量比LKH方案要小,网络的抵抗性能好。     

混合LKH密钥管理方案的存储最小化研究

在特定的密钥更新通信开销的情况下,研究了多播通信中基于混合LKH树的安全密钥管理方案问题。混合LKH树方案将含Ⅳ个成员的组划分为若干个含M个成员的簇,并将每个簇安置在密钥管理树的叶子结点上。根据簇大小,本文将组控制器的密钥最小存储开销表示为约束优化问题,再将约束优化问题转化为一个关于簇大小肘的不动点方程。当密钥更新通信开销约束为O（logN）时,证明不动点方程的最大根为簇大小肘的最优值,它使得混合LKH树的密钥存储开销达到最小。同时设计了一个最小化存储开销的算法。     

安全多播批量密钥更新中优化树的研究

LKH是安全多播密钥管理采用的一种重要方法。基于LKH的批量密钥更新进一步减少了各种开销,提高了密钥更新的效率。通过分析LKH方法在批量密钥更新中的应用特性,对现有文献中提出的LKH优化树进行了进一步的探讨,并给出了优化树的具体数学模型。实验结果表明,文中提出的数学模型对实际的安全多播应用具有指导意义。     

A comparative performance analysis of reliable group rekey transport protocols for secure multicast

In this paper, we present a new scalable and reliable key distribution protocol for group key management schemes that use logical key hierarchies (LKH) for scalable group rekeying. Our protocol called WKA-BKR is based upon two ideas—weighted key assignment and batched key retransmission—both of which exploit the special properties of LKH and the group rekey transport payload to reduce the bandwidth overhead of the reliable key delivery protocol. Using both analytic modeling and simulation, we compare the performance of WKA-BKR with that of other rekey transport protocols, including a recently proposed protocol based on proactive FEC. Our results show that for most network loss scenarios, the bandwidth used by WKA-BKR is lower than that of the other protocols.     

A new probabilistic rekeying method for secure multicast groups

The Logical Key Hierarchy (LKH) is the most widely used protocol in multicast group rekeying. LKH maintains a balanced tree that provide uniform cost of O(log N) for compromise recovery, where N is group size. However, it does not distinguish the behavior of group members even though they may have different probabilities of join or leave. When members have diverse changing probabilities, the gap between LKH and the optimal rekeying algorithm will become bigger. The Probabilistic optimization of LKH (PLKH) scheme, optimized rekey cost by organizing LKH tree with user rekey characteristic. In this paper, we concentrate on further reducing the rekey cost by organizing LKH tree with respect to rekey probabilities of members using new join and leave operations. Simulation results show that our scheme performs 18 to 29% better than PLKH and 32 to 41% better than LKH.     

基于逻辑密钥树的无线传感网络密钥管理方案

针对层次型无线传感网络（HSN）中的安全通信问题，提出了一种基于逻辑密钥树（LKH++）的组密钥管理方案——W-LKH++。针对无线传感器节点的低配置特点，首先，对LKH++树的组密钥初始化计算方法进行修改，降低传感器节点的计算消耗；其次，对LKH++的组密钥持有方式进行改进，减少传感节点的存储消耗；最后，提出适用于簇头节点的动态密钥更新方法，在降低通信消耗的基础上增强簇头节点的抗捕获能力，提高无线通信网络的安全性。性能分析和仿真实验结果表明，W-LKH++在保证低计算、存储和通信消耗的基础上，进一步提高了网络安全性。     

基于逻辑密钥树的密钥管理方案及实现

逻辑密钥树方案是一种集中式的组播密钥管理方案,有效地减轻了组管理器和组成员的负担,但是却没有优化组通信初始化的过程。提出了密钥树的初始化过程,利用DH算法,有效减少了初始化过程中的加密开销和发送的消息数量。还分析了逻辑密钥树方案的加入和离开操作,组控制器和组成员拥有的密钥数,需要单播和广播的消息数,以及在算法上实现了组管理器在成员加入和退出时所要进行的密钥树的更新过程。     

Key establishment in large dynamic groups using one-way function trees

We present, implement, and analyze a new scalable centralized algorithm, called OFT, for establishing shared cryptographic keys in large, dynamically changing groups. Our algorithm is based on a novel application of one-way function trees. In comparison with the top-down logical key hierarchy (LKH) method of Wallner et al., our bottom-up algorithm approximately halves the number of bits that need to be broadcast to members in order to rekey after a member is added or evicted. The number of keys stored by group members, the number of keys broadcast to the group when new members are added or evicted, and the computational efforts of group members, are logarithmic in the number of group members. Among the hierarchical methods, OFT is the first to achieve an approximate halving in broadcast length, an idea on which subsequent algorithms have built. Our algorithm provides complete forward and backward security: Newly admitted group members cannot read previous messages, and evicted members cannot read future messages, even with collusion by arbitrarily many evicted members. In addition, and unlike LKH, our algorithm has the option of being member contributory in that members can be allowed to contribute entropy to the group key. Running on a Pentium II, our prototype has handled groups with up to 10 million members. This algorithm offers a new scalable method for establishing group session keys for secure large-group applications such as broadcast encryption, electronic conferences, multicast sessions, and military command and control.     

可靠可缩放安全多播密钥更新实现研究

实现安全多播的一般方法是设法让参与多播的所有成员共享一个组密钥，当有组成员离开或组密钥失密时，要进行组密钥的更新，当多播组较大时，组密钥更新的缩放性和可靠性是一个重要问题，解决缩放性可采用批量密钥更新方法(BKR)；解决可靠性可基于报文重传和纠错码等方法，WKA给出了一种对密钥树分层加权解决上述问题，在分析密钥更新需求的基础上，基于WKA方法，提出了一种在前缀编码的密钥树中，实现动态分层式密钥更新的方法(A-WKA)，使用前缀编码可以很方便地计算出密钥树中变化结点位置关系，从而为动态分层提供快速、准确的决策依据，仿真分析表明，所提出的算法较WKA方法有较大的优势。