命名数据网络身份隐私保护研究

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随着互联网技术的迅速发展,内容流量的飞速增长以及用户需求的不断提高,使得当前基于TCP/IP的网络架构面临着带宽消耗、安全性和大规模内容传输需求等问题。为了从根本上解决这些问题,互联网研究领域的学者们对现有的互联网体系结构进行重新设计并提出了未来互联网架构(Future Internet Architecture,FIA),以代替TCP/IP网络。在一系列相关的研究课题中,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)是最具竞争力的未来互联网架构。  虽然NDN网络在其体系结构中引入了实时缓存的功能和基于内容的安全保证机制,有效地提升了网络的传输能力和安全性。然而,在数据包的验证和传输过程中仍存在消费者身份隐私、签名者身份隐私、基于ISP的身份隐私信息泄露以及第三方攻击等隐私挑战。  本文首先阐述了NDN网络身份隐私保护研究的背景及意义,指出了NDN网络的研究现状和目前存在的一些不足,并介绍了本文将要使用到的一些相关理论和基础知识。  其次,详细介绍了NDN网络,包括其体系结构、数据包类型、命名策略、节点模型以及传输策略等,并在NDN网络通信模型下分析了数据包在验证和传输过程中存在的身份隐私泄露问题。为了解决这些隐私问题,本文对身份隐私保护进行了安全性定义和形式化描述,提出了双向匿名的基于身份的多接收者环签密方案(BA-IBMRSC),并在NDN网络通信模型下对数据包使用该方案,以构建出NDN网络隐私保护通信模型。  本方案不仅使用环签密算法来保证发布者匿名性,而且还利用拉格朗日插值函数实现多接收者匿名性。根据NDN网络缓存功能的特点,使用了多接收者思想,仅通过一次环签密就可以完成对多个授权用户发送同一消息,有利于提高内容数据包的传输速率。  最后,为了验证BA-IBMRSC方案在NDN网络隐私保护通信模型下可以有效地保护参与者身份隐私信息。本文对该方案的公开可验证性进行了证明,并在随机预言机模型下对方案的安全性和双向匿名性进行了证明。然后,通过与现有的方案进行对比,可知本文方案在性能和效率上都具有优势。
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