1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,出現(xiàn)了越來(lái)越多的面向一組用戶的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。為了保證資源的有效利用,這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用通常采用組播進(jìn)行通信。組播通信與單播通信類似,也面臨著互聯(lián)網(wǎng)上潛在的安全問(wèn)題。因?yàn)閱尾ニ捎玫陌踩珯C(jī)制無(wú)法直接應(yīng)用到組播中,所以組播上的安全保障方法,即安全組播成為了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)之一。安全組播主要通過(guò)一個(gè)組內(nèi)用戶共享的密鑰對(duì)通信內(nèi)容加密來(lái)保證通信的機(jī)密性,其中加密所用密鑰材料的管理和分發(fā),即組密鑰管理是有效加密的關(guān)鍵,因此組密鑰管理是安全

2、組播中的核心技術(shù)之一。
　　本文針對(duì)如何提高安全組播中的組密鑰管理性能這一問(wèn)題進(jìn)行了研究,主要包含以下內(nèi)容:
　　首先本文深入研究了安全組播中基于密鑰樹(shù)的組密鑰管理算法。安全組播目前主要采用基于密鑰樹(shù)的組密鑰管理算法。這種算法中的組密鑰更新性能受密鑰樹(shù)結(jié)構(gòu)影響很大,因此本文對(duì)具有不同更新概率的成員集合上的密鑰樹(shù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論探討,并給出了一系列關(guān)于密鑰樹(shù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)的結(jié)論,證明了存在非根內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的度均為2或3的最優(yōu)密鑰樹(shù)結(jié)構(gòu)

3、。
　　其次本文利用已得到的最優(yōu)密鑰樹(shù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)結(jié)論和動(dòng)態(tài)規(guī)劃(Dynamic Programming)的原理設(shè)計(jì)了一種密鑰樹(shù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)求解算法,與其它同類算法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明了該算法得到的密鑰樹(shù)結(jié)構(gòu)具有較好的性能。 然后本文針對(duì)密鑰樹(shù)的不平衡問(wèn)題進(jìn)行了分析?；诿荑€樹(shù)的組密鑰管理算法在密鑰樹(shù)不平衡時(shí),組密鑰更新性能會(huì)大大下降。密鑰樹(shù)的不平衡程度難以判定,本文利用外部通路長(zhǎng)度(External Path Length)來(lái)表示密鑰樹(shù)上的

4、平均更新路徑,從而更好地定義了密鑰樹(shù)的不平衡度。
　　接下來(lái)針對(duì)如何保障密鑰樹(shù)平衡的問(wèn)題,本文提出了一種新的路徑洗牌算法來(lái)進(jìn)行組密鑰更新。這種算法能夠?qū)⒚荑€樹(shù)的平衡操作分散到一般的組密鑰更新操作中,在保證密鑰樹(shù)平衡的同時(shí)只需要少量額外的系統(tǒng)開(kāi)銷。理論分析證明了這種算法具有對(duì)數(shù)級(jí)的平均更新代價(jià),而實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這種算法的平均性能明顯優(yōu)于其它同類的幾種組密鑰更新算法。 最后本文研究了安全組播中的批量更新組密鑰方法。批量更新組密鑰方法

5、階段性地更新組密鑰,每次更新都能處理多個(gè)組成員加入或離開(kāi),這樣能夠顯著提高組密鑰更新性能,因此被廣泛研究并使用。
　　本文結(jié)合批量更新組密鑰方法與本文所設(shè)計(jì)的路徑洗牌算法,提出了一種多路徑洗牌算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種算法無(wú)論是平均更新代價(jià)還是密鑰樹(shù)的平衡性,都要優(yōu)于基本的批量更新密鑰方法。 綜上所述,本文從密鑰樹(shù)結(jié)構(gòu)、密鑰樹(shù)平衡算法和批量更新組密鑰算法三個(gè)方面著手，對(duì)安全組播中的組密鑰管理算法進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，在密鑰樹(shù)最優(yōu)結(jié)構(gòu)以及有