基于Spread协议的安全群组通信系统架构
第２９卷第１９期ｙｏｔ．２９Ｂ＆１９计算机工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２００３年１１月
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００３
?安全技术?ｊｔｌｍｑ，ｌｏｏｏ—３４２８（２００３）１９—ｏ１０６—＿０３文慧标识码ｔＡ中圈分类号ｌＴＰ３９３．０８基ｉｆ－Ｓｐｒｅａｄ协议的安全群组通信系统架构
林疆奎，曹元大，王勇，扛字凌
（北京理工大学计算机科学与工程系，北京１０００８１）
摘薹：在结合ＴＳｐｒｅａｄＩ”协议特点的基础上，提出了一个新的可扩展安全群组通信系统的架构，阐述了该结构下两层安全机制（客户端与后台程序以及后台程序之间）的建立与工作原理。同时通过实验验证了该架构的正确性与有效性。
美蝴：安全群组通信；认证；访问控制；密钥管理
ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＯｆＳｅｃｕｒｅＧｒｏｕｐＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＢａｓｅｄｏｎＳｐｒｅａｄＰｒｏｔｏｃｏｌ
ＬＩＮＧｕａｎｌｕａｎ。ＣＡＯＹｕａｕｄａ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ。Ｊ１ＡＮＧＹｕｌｉｎｇ
（ＤｅｐｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅＵｉｎ９１０００８Ｉ）
ｌＡｂｓｔｒａｃｔｌＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＳｐｒｅａｄｐｒｏｔｏｃ０１．ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｔｅｓｅｎｌｓｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆａｎｅｗｓｃａｌａｂｌｅｓｅｃｕｒｅｇｒｏｕｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｅｘｐａｔｉａｔｅｓｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏ－ｌｅｖｅｌｓｅｃｕｒｉｔｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ（ｃｌｉｅｎｔｔｏｄａｅｍｏｎａｎｄｄａｅｍｏｎｔｏｄａｅｍｏｎ）ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈｅｃｏｒｒｅｃＵｎｅｓｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｓｅｃｕｒｅｇｒｏｕｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ；Ａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；Ｋｅｙｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｉｎｔｅｒａｃｔ不仅作为一个巨大的全球化信息来源，也提供了各种各样的分布式群组通信应用（ＧｒｏｕｐＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），如声音及视频会议、自板系统、分布式仿真、备份服务器以及游戏等各种各样的服务。这些分布式应用系统常常要求在组成员之间发送安全可靠的消息并提供一些安全的同步机制。安全群组通信系统（ＳｅｃｕｒｅＧｒｏｕｐＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）能够提供这些服务且简化应用程序的开发。
一个安全群组通信系统需要保证客户数据的机密性和完整性，提供用户身份认证、信息源认证以及系统资源访问控制等服务。本文描述了一个基于Ｓｐｒｅａｄ协议的可扩展安全群组通信系统的框架结构，并主要阐明该结构中基于群姐通信的认证机制、访问控制机制以及密钥管理机制的实现模型。１基于Ｓｐｒｅａｄ的安全群组通信系统
１．１熏统槊构
Ｓｐｒｅａｄ是一个建立在可靠多播（ＲｅｌｉａｂｌｅＭｕｌｔｉｃａｓｔ）基础上的支持局域网和广域网范围的可靠群组通信系统。Ｓｐｒｅａｄ采用后台程序一客户端（ｄａｅｍｏｎ－ｃｌｉｅｎｔ）的结构设计。后台程序（ｄａｅｍｏｎ）之间遵循Ｓｐｒｅａｄ协议保证可靠的消息发送机制以及
维护组成员关系
变化。客户端应
用程序必须连接
上其通信域中的
某一个后台程序
（ｄａｅｍｏｎ），通
过该后台程序与
其它的组成员通
信。这种结构的
最重要的优点在
于能够以晟小的
代价来维护由各
种原因引起的成
一１０６一
员关系变化。
结合Ｓｐｒｅａｄ协议的后台程序一客户端结构特点，将系统的安全机制分为两层（如图ｌ所示）：第一层目的在于建立客户端和后台程序之闯的信任机制，实现对于客户端用户的身份认证、访问权限的管理，并保证通信双方的信息机密性和完整性；第二层实现后台程序之间的安全通信，保证组内的消息不被任何非组成员窃取或破坏。通过这样的双层机制能够实现客户端一后台程序
一后台程序一客户端之间
的安全群组通信。
１．２后台程序结构
基于以上的系统架
构，后台程序的结构设计
是本安全框架的核心。后
台程序（ｄａｅｍｏｎ）的结构
（如图２）主要包括３个软
件层次：ｃｌｉｅｎｔ—ｄａｅｍｏｎ信
任机制层，ｄａｅｍｏｎ－ｄａｅｍｏｎ
安全通信层以及群组通信
协议层ｔ
；２Ｃｌｉｅｎｔ－ｄａｅｍｏｎ信任
ｉ机制层
：Ｃｌｉｅｎｔ－ｄａｅｍｏｎ信任机
ｉ制层建立用户与后台程序
之间的信任机制，主要由
认证机制、加密模块以及
访问控制机制构成。
基捆
ｃｌｉｅｎｔ－ｄａｅｍｏｎ竹任目ｌ：ｂ０培’
Ｉ二二二＝＝童二二．≯＝ＩＩ二Ｉ二＝
嚣
ｓＤ瑚ｄ《统
｝”组通甘ｉｍ议培
Ｉｌｌ２Ｄａｅｍｏｎ培柑
作者倚介：林观銮（１９７９一），男，硕士生，研究方向：群组通信．网络安全，阿络多媒体技术；曹元大，博导；王勇，博士；
｝工宇凌，本科生
收藕日期：２００２－１０－３０Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｌａｒｅｌｉｎ＠ｙｅａｈ．ｎｅｔ
万方数据
客户程序与后台程序之间的信任机制的建立如下：当用户连接某一个后台程序时，后台程序先根据其上定义的认证机制认证用户的身份，建立与群组通信服务相关的用户主体。认证模块在通过了用户的认证后，将用户信息传递给访问控制机制，根据预定义的操作权限建立与该用户主体相关的安全控制域。同时调用加密模块为该用户生成公／私密钥对，将密钥发送给客户，并在加密模块中管理该公钥，从此用户使用该密钥与后台程序通信。
通过认证之后，用户使用该密钥加密所要进行的一切操作。发送给后台程序的信息流的格式为＜用户名，加密后的信息＞。认证机制审查用户身份后，调用加密模块还原用户操作，审查访问权限之后传送到下一层。
２．１认证帆嗣盼汝许与实现
认证机制的目的在于确认潜在组成员的身份，并为访问控制模块和密钥管理模块提供必要的主体信息。
认证机制的可扩展性是设计中着重考虑的主要问题，将具体的认证模块与用户程序相独立，在无须重新编译相关应用程序的情况下，能够实现多种不同的认证模块之间的动态切换。因此在Ｓｐｒｅａｄ系统特点的基础上，借鉴了ＰＡＭ。”的架构，定义认证机制主要由认证文本、配置文本、认证模块以及密钥库等４个部分组成。认证文本（Ａｕｔｈｅｎ－ｔｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｔｅｘｔ）提供了认证过程所需的访问接口，根据配置文本的内容决定调用哪些认证模块并且决定每一个认证模块的行为。当系统根据不同的应用需求改变或增加认证模块时，仅需将认证模块插入认证框架中并相应改变认证配置的内容即可。认证过程由客户端程序发起（如图３所示）。
认“请求５…调曲求６ＪＩＪ户甜息
＝一
?Ｉ删．
３调ＪＩＪ
—————＋
／、认
¨
４川渊计求
史
认
木
７川户佑息微
块
９认¨ｌ竹息
１１
＼．／：ｄ’８“止上
Ｌｉｉｌ！＊Ｌ：棚ｌ常剀”１１１３认证过程
当用户在连接上某一个后台程序之后，先向后台程序发送认证请求，认证文本接收请求后读取配置文本中的信息决定调用哪个认证模块。特定的认证模块通过认证文本向客户端发送回调（ｃａｌｌｂａｃｋ）请求，提示认证以及收集用户相关信息。客户端程序中的回谓模块根据回调请求生成相应类对象，提供界面输入用户信息。之后认证模块在密钥库中认证用户信息并返回认证结果。
在以上认证机制设计的基础上，使用Ｊａｖａ语ｔａ言开发了基于ＩＰ地址的用户身份认证模块（ＩＰＡｕｔｈ）。认证文本根据配置信息创建并初始化ＩＰＡｕｔｈ类对象，该对象使用回调方式发送回调请求，该回调请求的格式是：《ＩＰ地址，用户名，密码．存根类名＞，客户端的回调模块根据回调请求中的信息创建并初始化存根类（ＩＰＡｕｔｈＳｔｕｂ）对象，用户提交后该存根对象发送用户信息（ＩＰ地址，用户名，密码）。
认证配置以文本的格式存放在文本文件中，根据ＰＡＭ的语法定义，ＩＰＡｕｔｈ模块的相关配置如下：
ｃｏｇｌｎ｛
ＩＰＡｕｔｈＲＥＱＵＩＲＥＤｄｅｂｕｇ；ｔｒｕｅ；
Ｊ
ｌＰＡｕｔｈ昀密钥库设计为一个四元组＜／Ｐ地址，用户名，密码，状态＞。ＩＰＡｕｔｈ根据密钥库中的内容认证用户信息后设置状态字段。
２．２访问控制机制的设计与实现
访问控制机制实施以用户为中心的安全策略，系统的安全行为是由安全策略来指定的。安全策略是一个典型的访问控制矩阵。在本系统设计中，安全策略定义为从用户主体到用户主体所允许的访问许可权的映射。因此本系统的安全策略是由一组策略项组成，策略项可以用二元组＜用户主体，许可权，来表示。用户主体表示通过认证的某一个特定用户，许可权集合元素的定义如下
许可权描述
Ｊｏｉｎ仅允许加入一个组
Ｍｕｌｔｉｉｏｉｎ允许同时加入若干个组
Ｌ，ａｄＶｅ允许离开一个组
Ｒｅｅｅｉｖｅ允许接收消息
Ｓｅｎｄ允许发送一条消息
Ｓｅｎｄｂｕｌｋ允许发送大批信息
安全策略由用户或管理员配置，使用ＡＳＣＩＩ的形式存储在ＡｓｃＩｌ文件中。以下是通过安全策略对用户主体Ｔｏｍ赋予权限的例子：
ｇｒａｎｔｐｒｉｎｃｉｐａｌ”Ｔｏｍ”｛
ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎＪｏｉｎ；
ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎＬｅａｖｅ；
ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎＳｅｎｄ；
）
访问控制的实现是坚持强制检查原则，对客户端的每一个访问操作，如发送一条消息、加入或离开一个组都要进行检查。当模块允许该请求时，操作将正常进行；当拒绝某一请求时，该模块以普通消息流的形式将拒绝消息传送给客户端。拒绝消息将尽可能多地包含原有请求消息中的数据。
３密铜管理机制的设计与实现
密钥管理机制是安全群组通信系统的重要组成部分。每一个群组中的所有组成员共享唯一的安全密钥，并且使用该密钥加密组内的通信消息，以保证组内的消息不被任何非组成员窃取或破坏。这就需要建立合理科学的密钥管理机制，保证组密钥能够抵御组外成员的主动以及非主动的攻击；同时要保证原先的组成员在离开组后不能获得当前使用的新密钥，刚加入组的成员同样不能获得先前该组所使用的密钥。
组密钥的管理机制与成员关系视图的变化有着直接的联系，任意组成员关系视图的变化必然导致重新生成新的密钥。引起成员视图变化的事件包括：（１）ＪＯＩＮ事件：一个新成员加入组；（２）ＬＥＡＶＥ事件：一个组成员离开该组；（３）ＦＡＩＬ事件：组成员无法正常响应组消息的时间超过某一域值；（４）ＲＥＭＯＶＥ事件：根据某种安全规则开除某一先前允许的组成员。这些事件发生时，密钥管理机制不仅要调用密钥协商协议生成新的密钥，同时必须指定相应的密钥安全策略保证密钥管理的安全性。
万方数据
本系统在总结前人经验的基础上，定义了３种基本的维密钥协商操作以及相对应的安全策略。
（Ｉ）Ｊｏｉｎ：对应于ＪＯＩＮ事件。表示一新成员加入某一组，安全策略是新加入的蛆成员不能获得先前该组的上下文。
１２）Ｌｅａｖｅ：对应干ＬＥＡＶＥ、ＦＡＩＬ、ＲＥＭＯＶＥ事件。表示某一组成员离开某一组。安全策略是离开组的成员不能访问当前和将来的组内消息。
（３）Ｒｅｋｃｙ：周期性地霞新计算组密钥。安全策略是当前密钥使用时间超过某一域值后便会过期，珏须重新生成密钥。在新的密钥生成之前，组成员之间不能继续通信。
密钥的生成需要调用密钥协商协议，在本框架中可以自由灵括地引入多种不同的密钥协商协议如Ｄｉｆｆｉｅ－Ｈｅｌｌｍａｎ密钥交换技州４’等。在实验中，引入了基千口令的可隐含认证的密钥协商协测”。该协议是在两方（ｔｗｏ．ｐａｎｙ）密钥协商协议ｐｐＫｌ６ｌ的基础上把口令的函数作为底数，使得协议具有更好的安全性，并利用一种把两方协议扩展成多方（ｍｕｌｔｉ－ｐａｒｔｙ）协议的通用方法把它扩展成多方协议。该协议在应用中提供了隐含认证并完善前向保密，能够抵抗各种被动攻击和主动攻击，并且通信的轮数较少，取得了良好的效果。
４结束语
本文描述了基于Ｓｐｒｅａｄ协议的可扩展安全群组通信系统的架构模型。该模型在具体的实验中取得了良好的应用效果，在结合Ｓｐｒｅａｄ协议特点的基础上，实现了广域网范围内
用户之间的高效、安全、可靠的群组通信。并且，在具体实现上基于纯Ｊａｖａ技术，保证了群组通信系统运行的稳定性、可维护性以及平台无关性等特点。今后将在此基础上对群组通信的内容进行ＸＭＬ扩展并研究由此引入的安全因素。
参考文献
ｌＡｍｉｒＹ，ＤａｎｉｌｏｖＣ，ＳｔａｎｔｏｎＪＡＬｏｗＬａｔｅｎｃｙ．ＬｏｓｓＴｏｌｅｒａｎｔＡｒｅｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒＷｉｄｅＡｒｅａＧｒｏｕｐＣｏｍｍｕｎｉｃ砒ｉｏｎ【ＪｌＩｎＰｒｏｃｅｅ．ｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅＮｃｃｏｎＤｅｐｅｎｄａｂｌｅＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＮｅｔｗｏｒｋｓ，２０００．０６：３２７．３３６
２ＳａｍａｒＶ．ＬａｉＣＭａｋｉｎｇＬｏｇｉｎＳｅｒｖｉｃｅｓ
ＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｆｒｏｍＡｕｔｈｅｎ—ｔｉｅａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｊ］Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ＂ｔｈｅＳｕｎｓｏｆｔＤｅｖｅｌｏｐｅｒｓ
Ｃｏｎｌｂｒｅｎｃｅ，１９９６－０３
３ＰｌｕｇｇａｂｌｅＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅｓｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｆｒｅｅｂｓｄ
ｏｒｇ／ｄｏｃ／ｅｎ～ＵＳＩＳ０８８５９－Ｉ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｐｍｎ／
４ＤｉｆｉｌｅＷ。ＨｅｆｌｍａｎＭＮｅｗＤｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎＣｒｙｐｔａｇｒａｐｈｙ［ＪｌＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ删ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ，Ｊ９７６．ＩＴ２２：６４４－６５４
５王勇．曹元大，林观銮．基于口令的可隐含认证的密钥协商协议【Ｊ】计算机工程，２００２，２８（１１）
６ＢｏｙｋｏＶ，ＭａｃＫｅｎｚｉｅＰ，ＰａｔｅｌＳＰｒｏｖａｂｌｙｓｅｃｕｒｅＰａｓｓｗｏｒｄＡｕｔｈｅｎｔｉ．ｃａｔｅｄＫｅｙＥｘｃｈａｎｇｅＵｓｉｎｇＤｉｆｆｉｅ—ｈｅＢｍａｎＰｒｏｃｅｏｄｉｎｇｓｏｆＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｒｙｐｔｏｌｏｇｙ－Ｅｕｍｃｒｙｐｔ＇２０００，ＬｅｃｔｕｒｅＮｏｔｅｓｉｎＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｒｕｇｅｓ，Ｂｅｌｇｉｕｍ．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－ｖｅｒｌａｇ，２０００－０５．１８０７
７ＬｉＧｏｎｇＪａｖａ２平台安全技术［Ｍ】北京：机械工业出版社，２０００
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
（上接第１２页）
（ｄ）ｐｅｐｐｅｒ原图像（ｅ）被污染图像（ｐ＝０５）（ｆ）ｍｅｄｉａｎ德波器
恢复的图像圈７输入Ｊ皂ｐｅｐｐｅｒ田像，被污染的■津ｐ墨ｏ．５时?
不同谜被嚣恢复帕效果比较
从实验中可得到如下的一些结论：
（１）传统的滤波器，比｛６１ｍｅｄｉａｎ和ｍｍｅｍ滤波器，不适合噪声比较强的情况，特别是当噪声发生的概率超过０３时，滤波的效果急剧下降。
（２ｊｗｆｍ滤波器和ｒｉｗｆｍ滤渡器比较相似，ｗｆｍ滤波器和传统的滤波器相比有一定的优势。比如，抗噪性能好、能同时去除那些严重影响图像质量的亮点和暗点等。而新提出的ｒｉｗｆｍ滤波器除了具有这些优点外，它还表现出对噪声的适应性更强更稳定特点，这从图４和图５的曲线可看到。特别是当噪声发生的概率大于０３时，和其它３个滤波器相比其优势更明显。另外，在保护边缘、尖角等
１０８一
图像细节方面也优于其它３个滤波器，这只要比较图６几幅图像的头发和帽子就可看出。
（３）将此算ｊ击应用于其它图像时均得到了满意的恢复效果，证明该算法的通用性较强。
５结论
本文提出了一种基于区域信息的模糊加权平均滤波器，其权值是一个能够描述原图像直方图统计特性的隶属度函数，因此滤波时它利用了原图像的信息，另外，该滤波器还根据图像区域特性差异采用了不同的滤波方法。该滤波器类似于传统的滤波器，运算简单快速；相对于ｎｅｕｒｅ－ｆｕｚｚｙ滤波器而言又无须训练学习时间，可行性好；而相对于同类型模糊滤波器，如ｗｆｍ滤波器Ⅲ等，由于该方法使用的模糊加权策略吸收了它们优点，同时又有本质上的改进，因此，它除了具有这类滤波器的优点外，还表现出对噪声的适应性更强更稳定的特性。
参考文献
ｌＬｅｅＣＳ，ＫｕｏＹＨ。ＹｕＰＴＷｅｉｇｈｔｅｄＦｕｚｚｙＭｅａｎＦｉｇｅｒｓｆｏｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］ＦｕｚｚｙＳｅｔｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，１９９７，８９（２）：１５７一１８０
２Ｐｉｔａｓ１．ＶｅｎｅｔｓａｎａｐｏｕｌｏｓＡＮＮｏｎｌｉｎｅａｒＭｃｓｎＦｉｌｔｅＢｉｎＩｍａｇｅ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］ＩＥＥＥＴｒａｎｓＡｃｏｕｓｔ，Ｓｐｅｅｃｈ，ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，１９８６，３４ｆ２１：５＿７３—５８４
３ＷａｎｇＪＨＬｉｎＬＤＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄＭｅｄｉａｎＦｉｌｔｅｒＵｓｉｎｇＭｉｎｍａｘＡｌｇｏ—ｒｉｔｈｍｆｏｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］ＥｌｅｃｔｒｏｎＬｅｔｔ．１９９７，３３（１６）：１３６２
４ＨａｎＷＹ．ＬｉｎＪＣＭｉｎｉｍｕｍｍａｘｍｕｍＥｘｃｌｕｓｉｖｅＭｃａｎ（ＭＭＥＭ）
ＦｉｌｔｅｒｔｏＲｅｍｏｖｅＩｍｐｕｌｓｅＮｏｉｓｅＦｒｏｍＨｉｇｌｌｉｙＣｏｒｒｕｐｔｅｄｌｍａｇｅ［Ｊ］
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ，．１９９７．３３（２）：１２４－１２５
５ＹｉｎＬ．ＮｅｕｖｏＹ．ＡｄａｐｔｉｖｅＦＩＲ－ＷＯＳＨｙｂｒｉｄＦｉｌｔｅｒｉｎｇ［Ａ］ＳａｎＤｉｅｇｏ．ＣＡ：ＩｎＰｒｏｃＩｎｔＳｙｒｕｐＣｉｒｃｕｉｔｓａｎｄＳｙｓｔ［ｃ】．１９９２，６：２６３７－２６４０
６ＹｕＰ，ＬｅｅＣＳ．ＡｄａｐｔｉｖｅＦｕｚｚｙＭｅｄｉａｎＦｉｌｔｅｒ［Ａｌ，ＩｎＰｒｏｅＩｎｔ．ＳｙｍｐＡｒｔｉｆｉｅｉａｌＮｅｕｍｌＮｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］Ｌｏｎｄｏｎ：ＥｌｓｅｖｉｅｒＳｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓＢＶ．１９９３
万方数据
基于Spread协议的安全群组通信系统架构
作者：林观銮， 曹元大， 王勇， 江宇凌
作者单位：北京理工大学计算机科学与工程系,北京,100081
刊名：
计算机工程
英文刊名：COMPUTER ENGINEERING
年，卷(期)：2003，29(19)
引用次数：3次
参考文献(7条)
1.Amir Y.Danilov C.Stanton J A Low Latency,Loss Tolerant Architecture and Protocol for Wide Area Group Communication 2000
2.Samar https://www.wendangku.net/doc/0312453992.html,i C Making Login Services Independent from Authentication Technologies 1996
3.Pluggable Authentication Modules
4.DIFFIE W.Hellman M New Directions in Cryptography 1976
5.王勇.曹元大.林观銮基于口令的可隐含认证的密钥协商协议[期刊论文]-计算机工程 2002(11)
6.Boyko V.MacKenzie P.Patel S Provablysecure Password Authenticated Key Exchange Using Diffie-hellman 2000
7.Li Gong Java 2平台安全技术 2000
相似文献(10条)
1.期刊论文张志军.刘伟.郭渊博.吕金娜.袁顺.ZHANG Zhi-jun.LIU Wei.GUO Yuan-bo.L(U) Jin-na.YUAN Shun基
于C/S模式的通用安全群组通信方案研究-计算机工程与设计2009,30(19)
针对提安全高群组通信系统的高效性,提出一种基于C/S模式的通用安全群组通信方案,该方案采用C/S通信模式,利用分布安全思想将安全技术无缝集成于群组通信中,通过在客户端加密,在服务器端进行密钥协商,在客户端与服务器端进行认证,在客户端的群组间进行访问控制.该方案支持组成员的动态加入或离开并支持每个组成员加入多个群组.与以前的安全群组通信相比,该方案在性能与安全性方面都有很大改善.
2.期刊论文张志军.郭渊博.刘伟.吕金娜.袁顺.ZHANG Zhi-jun.GUO Yuan-bo.LIU Wei.L(U) Jin-na.YUAN Shun容
忍入侵服务器中组通信认证与访问控制机制-计算机工程与设计2009,30(21)
针对提高容忍入侵应用服务器群组通信动态安全性,提出了容忍入侵应用服务器组通信的认证与访问控制.在认证机制中,通过可信的服务器组对客户端的身份认证,有效阻止攻击者的伪群组的运行.在访问控制机制中,通过由所有组成员共同决定是否允许新成员的加入.在允许新成员加入群组后,相比于所有组成员协商组策略,通过发送组策略给新成员有效地降低了通信开销.
3.学位论文林观銮基于Spread的安全群组通信系统设计与实现2003
该选题基于一个较为成熟的广域网群组通信系统——Spread,通过深入分析其协议及其特点的基础上,提出了一个基于Spread的可扩展安全群组通信系统的框架结构,阐述了该结构下两层安全机制(客户端与后台程序以及后台程序之间)的建立与工作原理,并详细介绍了该结构下认证机制、访问控制机制;密钥管理机制的设计与实现.最后通过在该结构上实现基于安全群组通信的应用实例——双网聊天系统(DNC),验证了该系安全系统模型的科学性.因此,本论文的主要内容包括:1)结合对于IP组播协议的理解,深入分析Spread广域网群组通信协议特点与实现机制2)借鉴IETF的安全Internet组播系统的框架草案,提出基于Spread的安全群组通信系统框架模型3)在该安全群组通信系统框架模型的基础上,详细介绍两层安全机制的建立与工作原理,并结合我们所定义的多方密钥协商协议,阐述认证机制、访问控制机制以及密钥管理机制的设计与实现4)通过具体的应用实例——双网聊天系统(DNC),实现安全通信系统框架的具体应用,以证明该框架系统在实现广域网范围内安全群组通信的科学性与有效性
4.学位论文何勇网格计算环境下的安全群通信及访问控制研究2006
计算机和网络通信技术的迅猛发展，Internet技术的兴起和广泛应用，有力地促进了网格计算环境下的商业应用发展和科学应用研究。网格的目标是将地理分布、系统异构、性能各异的各种资源，通过高速互连网络连接并集成起来，形成的广域范围的无缝集成和协同计算环境，并且实现资源的高度共享。缺乏有效地安全机制将会限制网格技术的进一步发展和网格应用的进一步推广，因此网格计算环境的安全问题是网格系统的基本问题之一，网格计算环境的安全研究成为网格研究中的热点。 在网格计算环境中，高容错性、可扩展的以及安全可靠的通信服务至关重要，传统的集中式服务正逐步被跨虚拟组织的分布式服务所替代。大部分分布式的或协作式的应用都需要一个可靠的安全的群组通信系统。然而，事实证明为协作式或动态对等群组提供安全机制不仅需要花费巨大的代价，而且还是一件非常复杂的工作。 网格中的群组通信与传统意义上非协作式的应用以及集中式管理的一对多的广播群组有着本质的区别，其中参与通信的实体的地位相当，数目动态增减，被称为动态对等群组（DPGs）。典型的DPGs是多对多的通信模式而不是一对多的通信模式。为协作式的DPGs提供安全属性产生了许多具有挑战性的研究课题，而群组密钥管理的安全性和效率是其中的热点和难点之一。群组密钥管理在群组成员之间建立一个共享的秘密密钥，并作为DPGs下其他安全服务的奠基石。 以前对于群组密钥管理的研究主要致力于如何减小与密码相关的操作的计算负载和协议的通信代价。近期研究表明，基于密钥树的分布式分组密钥管理机制的性能是最佳的，但该机制在安全属性上仍有些不足。本文的目标是增强这些分布式分组密钥管理机制的安全性。 根据群组密钥管理方案的安全性要求，密钥管理方案应该不仅能够抵御被动攻击，还能防御主动攻击。已有的有效的方案都不能够防止主动攻击者的攻击或者在提供防御主动攻击时执行效率较差。为了克服这一弱点，本文把基于身份的可认证的密钥协商协议扩展到多方情况，并与分担式密钥协商协议相结合，提出了两个能有效抵御主动攻击的方案ID-STR和ID-TGDH。 本文还对网格计算环境中的访问控制方案进行了探讨，将已有的三种访问控制方法：自主访问控制、强制访问控制和角色访问控制应用于网格计算环境，并进行比较分析。其中，通过对基于角色的访问控制方案的改造，修改了其中的权限配置规则，为RBAC添加了时空属性及细粒度的协作访问属性
，实现了网格中用户对网格共有资源的细粒度协作访问控制的需求。
5.学位论文秦刚网格环境下安全群组通信框架及关键技术研究2006
网格研究的一个主要目标是实现跨组织、跨地域的协同工作，而群组通信是实现协同工作的重要技术。群组通信技术通过将参与协作的各方组织成一个虚拟的群组，从而实现群组的成员管理、访问控制和有效的数据传输。如今，安全问题越来越引起人们的高度重视，如何保证通信数据的完整性、保密性是亟待解决的关键问题。群组通信与点到点通信相比，参与通信的实体更多，数据副本也更多，无论是通信实体还是通信数据所面临的安全威胁也更大。研究网格环境下的安全群组通信对于提高网格的协同工作能力具有重大的学术价值和实际意义。 论文的主要研究成果包括： 1)设计了一个适用于网格环境的安全群组通信框架-DGSGCA(D0main-basedGrid Secure Group CommunicationArchitecture)。在DGSGCA中包括如下对象：域、域成员、域管理器、群组。网格被划分为不同的域，每个网格实体属于某一个域。群组是由若干个域中的网格实体组成的。域是由地理位置相邻的、属于同一个机构或组织的网格实体组成的。每个域包括一个域管理器和若干个域成员。域管理器负责本域的群组成员管理并负责在各个域之间转发通信数据。域管理器根据域成员持有的证书来对域成员进行认证和授权。在DGSGCA中，群组成员之间采用多对多的通信方式，即每个成员既可以是消息的发送者也可以是消息的接收者。而且，一个域可以同时参与多个不同的群组，一个域成员也可以同时处于不同的群组中。DGSGCA非常适应网格环境的特点，因为大多数网格应用都要跨越地理上分布的不同组织，而且每个组织都有较高的局部自制性。本文对DGSGCA进行了描述，重点说明了群组的初始化过程、数据传输过程，以及成员的加入、退出过程。 2)基于DGSGCA框架设计了两种密钥管理机制-GKMS-I和GKMS-II。这两种机制都充分结合了该框架的特点，同属于分散式密钥管理机制。对于一个使用DGSGCA框架进行通信的群组，在GKLMS-I中，所有群组成员共享一个群细会话密钥，每个域中的群组成员共享一个域会话密钥；而在GKMS-II中，各个域管理器共享一个域问会话密钥，每个域中的群组成员共享一个域内会话密钥。本文分别介绍了这两种机制的密钥体系、数据传输过程、密钥初始化协议、成员加入时的密钏更新协议和成员退出时的密钥更新协议，并分析了每种协议的计算开销和通信开销。本文还分析了这两种机制的安全性，并将它们进行了比牧，指山了每种i机制所适合的场景。 3)基于DGSGCA框架设计了～种群组消息确认方案一 GMAckS。GMAckS基于Gap Diffie Helhnan假设，通过多重签名的方式来实现群组消息的确认。本文设计了三个算法来实现群组消息确认签名的计算。每个群组成员都将参与确认签名的计算，每个域的域管理器得到消息的域联合签名，最终由发送者所在的域管理器通过这些域联合签名计算出群组联合签名并发送给消息发送者。消息发送者验证群组联合签名即可以知道自己发送的消息是否正确地到达了所有的群组成员。GMAckS中的签名长度与群组成员个数无关，而且消息发送者只需要进仃一次签名验证。通过本文的分析，GMAckS能够抵抗外部攻击和内部攻击。
6.期刊论文王国军.杨丽娟.施荣华.WANG Guo-jun.YANG Li-juan.SHI Rong-hua大规模移动自组网安全群组通信
研究-计算机工程与设计2006,27(17)
移动自组网中的安全群组通信需要处理群组成员关系的动态性、成员位置的动态性、以及网络分区和合并等情况.如何高效地处理这些情况是移动自组网安全群组通信中要解决的重要问题.针对成员关系动态性、成员位置动态性和网络分区和合并带来的问题,提出研究与设计一种移动自组网中的"虚拟动态骨干网"模型.主要从组成员认证和组密钥管理两方面进行了研究,并基于虚拟动态骨干网提出了初步的解决方案.
7.学位论文柴银平网络群组通信中的源认证，群签名，秘密共享问题研究2008
随着通信技术的发展，尤其是Intemet的快速普及，出现了许多新的应用程序如电视会议、分布式系统、计算机协同工作等。它们需要在多个计算机之间进行交互式通信。采用传统的单播或者广播技术，都会增加网络的负担和带宽的浪费。多播技术(IP Multicast)正是针对这种问题提出的一种新的、高效的网络传输方案。虽然应用层多播是如今多播研究领域的新视点，但毕竟还不成熟，不完善，目前多播方案仍然基于IP协议。多播通信所面临的安全风险和单播通信所面临的安全风险非常相似，主要包括未经授权的数据生成、修改、破坏和数据非法使用。但是，由于多播体系结构的特点，多播通信比单播通信更容易受到攻击具有更大安全风险，而且容易受到拒绝服务攻击DoS(Denial ofService)。由于多播通信体系结构的特点，多播的一些安全问题在单播中是不会出现的，而且适用单播的一些安全技术并不见得适用于多播。其中，源认证问题是需要迫切解决的安全问题。 目前存在的多播源认证方案都不完善，存在这样或那样的缺陷，鉴于此，我们提出基于中国剩余定理的多播源认证方案和基于TESLA的多播源认证方案，两方案高效、可行，对基于IP多播的多播源认证研究有重要的参考价值。此外，为了加强对某些敏感信息的管理和保密，需要采用一种方法将这些敏感信息分散化管理，以减少敏感信息泄漏的风险，即产生了密秘共享技术；为了实现一个部门的成员能够代表整个部门签署(部分或所有)文件并且能够在必要时由部门管理人员追究相应责任又产生了群签名技术，这两项技术是目前安全群组通信领域中比较热门的两大课题，我们借鉴多播源认证领域中的一些研究思想和方法，又提出几种安全秘密共享方案和群签名方案，对安全秘密共享和群签名方案的研究也有着一定的参考价值。
8.学位论文林艺开放式可靠群组通信系统中的信息服务平台2003
该文通过对开放式可靠群组通信系统的研究,给出了基于品令的可隐含认证的密钥协商协议、基于Spread协议的安全群组通信系统框架结构和基于Java语言的开放式信息服务平台的基本设计和构想,并在此基础上进行了一定的验证和实现.在基于口令的可隐含认证的密钥协商协议的研究中给出了基于口令的可隐含认证的两方和多方密钥协商协议,提供了隐含认证和完善前向保密,能够抵抗各种被动攻击和主动攻击,并且通信的轮数较少.基于Java语言的开放式信息服务平台的研究给出了用Java语言实现异构网络互连与通讯的实现,并针对当前在电子商务等领域中的广泛应用,经XML定义数据格式,实现了在Java中XML文件的读取和测试.因为XML的本质就是文本文件,所以,当我们实现了对异构网中的文本传输后,加入类似功能,就可以用Java实现异构网中XML格式的数据传输.
9.会议论文黄琛.李忠献网格环境下安全通信、认证与授权的应用研究2008
通过对网格安全的三个关键问题的研究,分别给出了各自的解决方案。在组通信安全问题上,通过使用了3阶B-树作为密钥分配树,在提高了分配效率的同时,保证通信的前向、后向安全性;在网格单点认证登录的问题上,给出了通过修改TLS协议基于代理证书的解决方案;在解决网格访问控制的问题上
,引入了属性证书和服务到授权模型当中,增强了授权机制的安全性,提高了授权的效率。
10.学位论文周蕾蕾群组通信系统中的密钥管理协议及其应用研究2003
动态对等群组与传统意义上非协作式的应用以及集中式管理的一对多的广播群组有着本质的区别。动态对等群组（DPGs）相对大型的组播群组来说规模较小（DPGs群组成员数通常小于100）。典型的DPGs是多对多的通信模式而不是一对多的通信模式。 为协作式的DPGs提供安全属性产生了许多具有挑战性的研究课题，而群组密钥管理的安全性和效率是其中的热点和难点之一。 以前对于群组密钥管理的研究主要致力于如何减小与密码相关的操作的计算负载和协议的通信代价。近期研究表明，基于密钥树的分担式密钥管理机制的性能是最佳的，但该机制在安全属性上仍有些不足。本文的目标是为增强这些分担式密钥管理机制的安全性。 根据群组密钥管理方案的安全性要求，密钥管理方案应该不仅能够抵御被动攻击，还能防御主动攻击。已有的有效的方案都不能够防止主动攻击者的攻击或者在提供防御主动攻击时执行效率较差。为了克服这一弱点，我们把基于身份的可认证的密钥协商协议扩展到多方情况，并与分担式密钥协商协议相结合，提出了两个能有效抵御主动攻击的方案ID-STR和ID-TGDH。
引证文献(3条)
1.袁顺.刘伟.彭亮容忍入侵的J2EE应用服务器设计与实现[期刊论文]-计算机工程 2008(19)
2.张亚辉.张延园一种面向Spread组通信的分布式微防火墙体系[期刊论文]-信息安全与通信保密 2007(02)
3.王勇.李明.谷大武.白英彩安全群通信系统中通用访问控制框架的研究[期刊论文]-计算机应用与软件 2005(04)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/0312453992.html,/Periodical_jsjgc200319042.aspx
下载时间：2010年4月10日