中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 欧阳熹北京邮电大学 2013年博士导师: 胡正名共166页

摘要 : 近年来，受益于半导体硬件制造以及软件算法的技术提升，无线传感器网络技术得到了空前的发展和广泛的应用。然而，在无线传感器网络技术发展之初，设计者们并没有加入对安全需求的考虑。在无线传感器网络技术进一步发展的过程中，由于传感器节点资源... 展开近年来，受益于半导体硬件制造以及软件算法的技术提升，无线传感器网络技术得到了空前的发展和广泛的应用。然而，在无线传感器网络技术发展之初，设计者们并没有加入对安全需求的考虑。在无线传感器网络技术进一步发展的过程中，由于传感器节点资源严重受限、无线通信信道的开放性以及网络部署环境的特殊性等多种原因，安全问题面临着越来越严峻的威胁和挑战。通常，网络安全威胁主要来源于各种攻击对网络信息的窃取和网络通信的破坏，无线传感器网络也不例外。事实上，无线传感器网络安全技术受限于网络的多种特点，使网络的攻击防御问题变得更加困难，而传统网络中使用的各种安全机制也因为资源开销较大无法应用于无线传感器网络。因此研究设计适合无线传感器网络的有效安全机制或技术已成为无线传感器网络研究领域当前最重要的任务和挑战之一。本文结合无线传感器网络中存在的攻击手段特点，将网络的攻击威胁来源分为外部恶意节点和内部恶意节点两类。对于防御外部恶意节点对网络的攻击，传统的做法是利用加密技术对数据进行保护，利用认证机制验证节点的合法性。而对内部恶意节点攻击的防御相对比较困难，因为内部恶意节点通常掌握网络通信的密钥和认证信息，能够以合法节点的身份参与内部通信并轻松的发起隐蔽性较高的内部攻击，所以内部恶意节点对网络的威胁破坏要远远大于外部恶意节点。针对如何防御内部恶意节点的问题，本文对基于信任管理的网络安全技术展开了研究。并以无线传感器网络节点信誉以及相关概念为基础，提出了一系列安全措施。这些措施主要集中在节点信誉评价和信誉管理、安全路由以及恶意节点识别等方面。简要来说，论文的研究工作主要包括以下几个方面: 1.提出一种层次型分布式节点信誉评价管理模型。本文以降低信誉评价中的冗余信息和提高信誉管理效率为出发点，提出一种层次型分布式的节点信誉评价管理模型。该模型以簇头节点为信誉计算中心，采用Beta分布拟合计算，对节点信誉进行评估。并设置了基于节点的信息冗余度的选取规则，对提供参考信息的第三方节点进行筛选，从而达到降低信息冗余、节省能量、提高网络生存时间的效果。 2.提出一种基于无线传感器网络节点信誉的安全路由协议。在蚁群优化算法的启发下，该协议的目标为建立一条网内连接数据源和汇聚节点间的最佳路由路径，通过模拟蚁群寻找食物并利用信息素确定最短路径的方法，将网络节点的信誉值作为评价路径安全的信息因素，对潜在的数据传输路径进行评估，最终确定安全可靠性高的数据传输路径。通过对协议在攻击环境网络条件下的数据传输、网络延迟以及丢包性能的仿真实验分析和对比，验证了协议的安全性能优势。 3.提出一种利用节点信誉时间序列分析识别恶意节点的方法。节点的信誉值是对节点历史通信行为的直观体现，通过对节点信誉值高低的判断能初步地了解节点行为的好坏。传统的通过信誉阈值判断识别网络恶意节点的方法，只能粗略根据信誉将网络节点进行甄别，精度不高。而在网络中存在这样一种恶意节点，其攻击行为在统计数据上接近于正常节点，通过信誉阈值无法对其有效识别。为了识别这种类型的恶意节点，我们通过引入时间序列的概念，深层次分析节点信誉值变化过程中隐藏的特征，利用数据挖掘的方法找出攻击节点不同于普通节点的信誉变化规律，对这种恶意节点进行识别。最后通过仿真实验，验证了这种方法的有效性。 4.基于信誉分析的DoS攻击防御系统设计与验证实验。结合本文提出的关于节点信誉的安全研究成果，对DoS攻击防御系统进行了研究和设计。并在实验室环境下，搭建了无线传感器网络原型，利用文中的研究成果对发起特殊种类DoS攻击的恶意节点进行识别。实验结果表明，本文的提出的方法设计合理并且有效可行。收起

关键词 : 无线传感器网网络安全节点信誉信任管理安全路由恶意节点识别

2. 代码混淆模型研究

[学位论文] 杨宇波北京邮电大学 2015年博士导师: 胡正名共162页

摘要 : 随着信息化的发展和相关产业的不断成熟，计算机和软件系统已经成为了人们工作和生活中不可缺少的部分和提升效率的工具。提升软件系统本身的安全性成为了所有的安全机构和软件厂商关注的重点。代码混淆技术作为软件安全领域的主流技术，正在被广泛使... 展开随着信息化的发展和相关产业的不断成熟，计算机和软件系统已经成为了人们工作和生活中不可缺少的部分和提升效率的工具。提升软件系统本身的安全性成为了所有的安全机构和软件厂商关注的重点。代码混淆技术作为软件安全领域的主流技术，正在被广泛使用在对软件系统的保护中，借助代码混淆技术，可以在不必借助安全硬件或者密钥等方式的前提下，借助程序本身的逻辑来保护程序内部的重要信息和关键算法，从而保证软件系统的安全，确保软件系统的开发者或者用户的利益不会受到侵害。近年来随着代码混淆技术研究的不断进步，相关领域已经取得了一些重要的研究成果，对软件系统中知识产权和数据的保护起到了有效的遏制作用，但是，这方面依然有很多的问题在困扰着研究人员。本文从基于CO-Vine IL(Vine Intermediate Language for CodeObfuscation)中间语言的混淆预处理模型，基于SJT-BF(Second Jumpand Transform based on Branch Function)的静态混淆算法，基于需求驱动符号执行的动态混淆算法，基于多点函数的动静结合混淆算法四个方面，从不同的角度以提升二进制程序的混淆效果为整体目标进行了研究，研究的主要内容和贡献如下: 首先，对原始程序的混淆分为源码级别的混淆和二进制程序的混淆，本文主要研究二进制程序的混淆。二进制程序到汇编语言的转换是混淆预处理的前提，但是由于汇编代码无法提供程序执行状态中具体的细节信息，很容易增加分析的错误率，降低效率。本文提出了基于CO-Vine IL中间语言的混淆预处理模型，其中CO-Vine IL的中间形式为混淆预处理提供了更多的关于程序寄存器，内存，变量等的状态信息，并通过混淆的预处理算法提升了准确性，同时能够形成更加清晰的控制流图，有效提升效率。第二，静态的二进制代码混淆技术主要集中在汇编层，有效抵御线性扫描和递归往复两种反汇编方法是主要目标。复杂化控制流是混淆的主要方式，而复杂化程度的增加会导致程序性能的大幅下降。本文提出了基于SJT-BF的静态混淆算法，其中Junk Instruction用来延迟线性扫描方法的重同步特性。Branch Function函数通过实现对JMP指令的混淆来抵御递归往复方法。通过对Junk Instruction中数据再利用和Branch Function跳转地址的变形隐藏，可以降低控制流的复杂度,保证混淆效果的同时提升程序的性能。算法的设计和实现基于汇编层，算法的指令定位基于CO-Vine IL中间语言。横向和纵向的对比测试表明，混淆强度平均提升20％的前提下，性能开销大概只增加2％左右。第三，动态的代码混淆技术有自修改代码和动态路径执行两种方式，自修改代码方式的缺陷是程序运行时会有指令还原的窗口期，容易被跟踪逆向。动态路径执行方式避免了这个缺陷，但是地址固定的路径分派函数容易被定位，同时两种混淆方式进行了额外的运行时混淆操作，会导致程序性能的下降。本文基于动态路径执行方式提出了需求驱动符号执行动态混淆算法，该算法利用跳跃结点的连接来创建新的执行路径，通过制造路径爆炸的效果实现对程序的混淆，利用跳跃结点的动态分布性避免分派函数被定位。结点摘要信息保存路径的执行状态，避免重复计算，提升执行效率。利用需求驱动信息减少关键结点的执行次数，提升程序的黑盒特性。实验测试表明，随着跳跃结点的线性增加，逆向工具生成的执行路径和遍历时间呈爆炸式的增长，极大的提升了程序被还原的难度。最后，不透明谓词是代码混淆的关键技术，但是存在两个方面的缺陷:一是不透明谓词的功能逻辑相互孤立，容易被各个击破。二是黑盒特性的不足，混淆效果不够理想。本文提出了基于多点函数的动静结合混淆算法，该算法首先利用多点函数的黑盒特性和收敛特性来增强不透明谓词的混淆强度，并且利用多点函数的多输入多输出特性来对不透明谓词相互关联，避免不透明谓词由于个体的脆弱性导致混淆效果的整体下降。其次是该算法做为代码混淆模型中的一种功能性算法，利用算法的逻辑特性结合本文提出的静态混淆算法和动态混淆算法，这种结合方式也提升了单一混淆算法的混淆效果。通过与AA算法和PA算法的对比测试表明，混淆程度平均提升10％的前提下，混淆强度提升达到20％，而性能开销只呈现线性增长。收起

关键词 : 软件安全代码混淆技术静态混淆算法动态混淆算法不透明谓词

3. 基于复杂网络的复杂信息系统网络拓扑安全性研究

[学位论文] 李钊北京邮电大学 2014年博士导师: 胡正名共162页

摘要 : 随着计算机技术和网络技术的飞速发展，信息系统正在人类社会中承担着越来越重要的作用，并逐渐向复杂信息系统转化。复杂信息系统已经融入社会生活的各个方面，其安全性也显得尤为重要。因此，提高复杂信息系统的安全性，已经成为研究人员和管理人员... 展开随着计算机技术和网络技术的飞速发展，信息系统正在人类社会中承担着越来越重要的作用，并逐渐向复杂信息系统转化。复杂信息系统已经融入社会生活的各个方面，其安全性也显得尤为重要。因此，提高复杂信息系统的安全性，已经成为研究人员和管理人员的共同目标。复杂信息系统的安全性与复杂信息系统的网络拓扑结构有着密切的关系，如何从网络拓扑的角度来分析复杂信息系统深层次的安全问题是复杂信息系统安全性研究的重要内容之一。复杂信息系统规模庞大并且复杂性极高，其拓扑形成大规模网络，表现出复杂网络特性。因此本文基于复杂网络理论对复杂信息系统网络拓扑安全性进行研究，依次从安全风险传播以及级联故障行为两个方面提出了一系列模型和研究方法，在此基础上研究了复杂信息系统网络拓扑中各因素对网络动力学过程的影响，并对引入安全措施前后的复杂信息系统网络拓扑的安全性进行了分析。本文的创新点主要体现在如下几个方面: (1)建立了基于物理层次与逻辑层次关联关系的复杂信息系统模型，并对复杂信息系统安全威胁及安全风险特征进行了分析。目前针对信息系统的研究通常从物理与逻辑两个层面分别展开，未针对二者之间的关联建立对应关系。随着信息系统发展，复杂性的剧增使得系统两个层面之间线性或网状的关联无法准确建立，导致复杂信息系统的风险评估无从入手。本文提出了基于物理层次与逻辑层次关联关系的复杂信息系统模型，通过引入物理拓扑、业务逻辑以及关联关系三元素，能够准确表示出系统物理拓扑与逻辑业务之间的关系。该模型的建立弥补了当前复杂信息系统物理与业务分别建模的不足，确立了复杂信息系统中物理拓扑与业务逻辑之间的关联关系，适用于对复杂信息系统的整体结构进行综合分析。 (2)针对安全风险在复杂信息系统中的传播问题，建立了元胞自动机与复杂网络理论相结合的安全风险传播模型。该模型通过引入元胞自动机来模拟复杂网络中安全风险的传播现象，不仅能够反应出安全风险传播的平均趋势，而且可以描述安全风险的消亡等稀有概率事件。在该模型的基础上，本文从安全风险的传播阈值、传播演化趋势以及传播最早期的消亡情况三个方面进行研究，分析得出了影响复杂信息系统安全风险传播的关键要素，并将该模型应用于网络拓扑静态安全性研究，提出了复杂信息系统静态安全性分析方法。 (3)基于级联故障的复杂信息系统网络拓扑动力学行为特性研究。复杂信息系统被攻击或者故障引发的级联故障行为是复杂信息系统网络拓扑动态安全问题的主要表现。针对该问题，本文建立了三种级联故障模型，给出了网络效率的定义，并研究了模型在四种网络拓扑下的网络级联动力学行为。在这些模型的基础上，本文分析得出了网络拓扑中各元素对网络效率和网络故障率在级联故障过程中变化情况的影响。根据研究得出的结论，本文提出了网络拓扑动态安全性的综合分析方法，能够对复杂信息系统网络拓扑的动态安全性进行准确的量化及分析。 (4)引入免疫机制及应急恢复机制的复杂信息系统网络拓扑安全性研究。针对网络拓扑静态安全问题的主要安全措施是建立安全风险免疫机制，而针对网络拓扑动态安全问题的主要安全措施是建立应急恢复机制。针对复杂信息系统中的安全措施，本文建立了引入免疫机制的复杂信息系统安全风险传播模型以及带有应急恢复机制的级联故障模型。在模型的基础上本文分别针对安全风险传播行为和网络级联动力学行为进行了研究，分析了网络拓扑静态安全措施和动态安全措施的防护效果。本文的研究方法能够帮助分析引入安全措施后复杂信息系统网络拓扑的安全性。收起

关键词 : 复杂信息系统网络拓扑安全风险级联故障

4. 电子现金相关理论及技术的研究

[学位论文] 马春光北京邮电大学 2005年博士导师: 胡正名共156页

摘要 : 电子商务的发展需要有效的电子支付技术，没有安全高效的电子支付就没有真正的电子商务。电子现金作为物理现金的电子对应物，以其方便、实用、高度的隐私保护等特点，日益受到广大学者和业界的关注。　　电子现金是一个涉及面广、理论与实践并重的... 展开

关键词 : 密码学信息安全电子商务电子支付电子现金电子支票数字签名盲签名

5. 开放网络环境下敏感数据安全与防泄密关键技术研究

[学位论文] 闫玺玺北京邮电大学 2012年博士导师: 胡正名共152页

摘要 : 网络技术的飞速发展，促使敏感数据及电子文档的应用已成为一种主流趋势。然而，由于电子文档天生存在易复制、易传播、易修改的特点，导致各种敏感信息时刻受到潜在的泄密风险。目前，电子文档安全管理主要基于C/S架构，将敏感数据存储于第三方服务端... 展开网络技术的飞速发展，促使敏感数据及电子文档的应用已成为一种主流趋势。然而，由于电子文档天生存在易复制、易传播、易修改的特点，导致各种敏感信息时刻受到潜在的泄密风险。目前，电子文档安全管理主要基于C/S架构，将敏感数据存储于第三方服务端，并由服务端和用户联合控制用户对敏感资源的共享和访问。国内外的相关研究工作主要集中在文档防泄密的应用层安全保护、密钥管理以及明文访问控制等技术，而忽略了文档在生命周期内的实时加密存储，以及开放网络环境下密文资源共享、访问控制等问题的研究，使得相关研究工作缺乏实质性的技术转变。因此，本文将针对开放网络环境下敏感数据安全与防泄密相关技术展开研究。本论文将从开放网络环境下基于时空约束的敏感数据防泄密保护相关技术、基于身份的电子文档域密钥分发算法及协议、开放网络环境下基于代理重加密的电子文档分发算法及协议、基于属性的电子文档访问控制机制四个关键问题进行研究，保证敏感数据在生成、存储、传输、分发、共享等各个环节下处于安全状态，同时解决密文状态下数据资源共享以及细粒度访问控制问题。本论文的主要创新点如下： (1)分析并提出基于身份的电子文档域密钥分发算法及协议为了实现电子文档安全管理环境中域间用户的通信安全，采用双线性对构造了一个适用于大数量、动态域组的基于身份的域密钥分发算法，该算法实现了域环境下用户的动态加入与离开，通过广播加密的方式使域用户获得更新后的域密钥，避免了复杂的密钥更新协商协议。另外，提出基于共享域的电子文档管理协议，实现域内用户共享，不同域之间安全分发电子文档。在该协议工作下，共享域内每个用户合法获得的电子文档可以在域中各设备问无缝地流动，实现资源共享。不同的域之间电子文档的传输有严格的限制，需要经服务器认证，确保电子文档的安全管理与防泄密。 (2)研究并提出基于代理重加密的电子文档分发算法及协议针对开放网络环境下电子文档安全管理，提出一种基于代理重加密机制的电子文档分发算法及协议，并证明其在标准模型下选择密文(CCA，chosen-ciphertext attack)安全。其思想是采用双线性对构造一个高效的单向代理重加密算法，文档拥有者将数据加密后发送给半可信服务端，由服务端对数据密文进行安全存储，同时对数据密文重加密后发送给用户。该方案避免了服务端对数据密文解密后进行二次加密，降低了服务端对电子文档管理的复杂度，同时采用密文方式存储，防止服务器被恶意攻击后敏感数据泄露。与其它算法与协议分析表明，本方案显著降低了代理重加密算法的计算复杂度，同时提高了加解密效率。 (3)设计基于属性的电子文档密文访问控制协议针对开放网络环境下电子文档的机密性保护问题，在属性基加密和代理重加密机制基础上提出一种文档密文访问控制协议，并给出了全面的安全证明和效率分析。该协议通过密文策略属性基加密算法实现文档的密文存储与访问，而代理重加密机制解决密文访问控制中的动态权限变更问题。同普通的文档管理方式相比，该协议降低了数据所有者的权限管理代价，减轻了域服务端的工作负荷，同时实现了动态灵活的细粒度权限控制，更高效的保持了数据机密性。收起

关键词 : 开放网络环境数据安全密钥管理代理重加密防泄密保护访问控制权限变更

6. 移动增值业务系统安全机制研究

[学位论文] 郭代飞北京邮电大学 2004年博士导师: 胡正名共142页

摘要 : 该文重点研究2G和3G移动网络的安全认证模型与协议,以及移动网络入侵防御问题;在分析现有移动增值业务系统的模型和安全问题的基础上,研究了身份认证、移动哈希签名和移动电子支付协议.在实际开发商用系统的基础上分别设计了基于数据和语音的移动增值... 展开该文重点研究2G和3G移动网络的安全认证模型与协议,以及移动网络入侵防御问题;在分析现有移动增值业务系统的模型和安全问题的基础上,研究了身份认证、移动哈希签名和移动电子支付协议.在实际开发商用系统的基础上分别设计了基于数据和语音的移动增值业务系统模型.该文的主要成果如下:1.移动网络中的安全问题系统地分析了2G和3G的安全认证与密钥协商协议,比较了GSM(全球移动通信系统)、DECT(欧洲数字无绳电话协议)和USDC(美国数字蜂窝系统)三种协议的优缺点.详细地研究了GSM网络A3A8算法的漏洞与攻击技术、针对协议的攻击技术、A5加密算法破解技术和SIM卡物理攻击技术.在分析现有改进协议的基础上,提出一种基于计数器的认证和密钥协商协议.第一次把基于互联网的入侵检测理论与模型引入到移动入侵防御体系中,提出了基于分布式代理的移动入侵防御体系结构,利用证据理论进行多数据源融合,基于代价理论进行入侵响应,可以有效防止通信服务滥用和SIM卡克隆.2.哈希签名方案研究详细地介绍了现有的基于公钥、对称密钥和哈希函数的签名方式,通过实验比较了基于RSA、椭圆曲线和Rabin算法的签名性能,公钥算法在现有移动环境中应用的成本较高.该文研究了利用哈希签名代替公钥算法的签名方法,在提出一种基于可信第三方的哈希链签名方案原型的基础上,设计了基于双向认证的哈希链签名方案.针对移动网络中SIM卡与业务提供商共享主密钥的现实,提出了一种高效的基于共享对称密钥的哈希链签名方案.针对哈希链长度有限的缺点,该文提出了一种无限长哈希链方案,利用第一次分发的哈希链构成的信任关系,去再生后续的哈希链,从而获得无限长的哈希链.3.移动增值业务系统的模型与安全机制根据移动增值业务系统的特点、安全需求和安全模型,提出了基于业务完整性和基于组播的身份认证协议,协议实现了端到端的双向认证、防重传和防篡改功能,适用于不可靠的无线通信网络.针对3G虚拟归属环境业务模型中个人业务环境便携性的安全问题,提出了一种高效的基于哈希链的认证加密方案.4.移动增值业务系统的设计在开发多个移动增值业务商用系统基础上,设计了一种统一增值业务平台.充分结合移动网和互联网的优点,设计了一种移动语音增值业务系统,对系统的网络拓扑、语音服务模块的状态机模型、IVR(交互式语音应答)节目树的定义与维护、远程维护、移动语音业务的音质等问题进行了深入的讨论.5.移动支付安全机制研究在详细分析现有手机支付方案的基础上,提出了一种基于一次性口令的移动支付方案. 收起

关键词 : 移动增值业务哈希签名入侵防御移动支付哈希链加密认证

7. 基于P2P的僵尸网络及关键技术研究

[学位论文] 高见北京邮电大学 2011年博士导师: 胡正名共140页

摘要 : 僵尸网络是由一个攻击者控制的，由很多脆弱主机形成的网络。僵尸网络是当今互联网上最大的威胁之一，攻击者通常利用它发起攻击，比如：垃圾邮件，分布式拒绝服务攻击，欺骗点击等等。早期的僵尸网络主要使用集中型的命令控制机制，这种僵尸网络使用... 展开僵尸网络是由一个攻击者控制的，由很多脆弱主机形成的网络。僵尸网络是当今互联网上最大的威胁之一，攻击者通常利用它发起攻击，比如：垃圾邮件，分布式拒绝服务攻击，欺骗点击等等。早期的僵尸网络主要使用集中型的命令控制机制，这种僵尸网络使用IRC协议作为其通信协议，因为其协议的缺陷，这种僵尸网络有着天生的缺点。因此，当前的僵尸网络逐步的向P2P协议转化，攻击者通过P2P协议实现其命令与控制的通信，从而克服了集中型僵尸网络的单点失效问题，也增加了僵尸网络的鲁棒性和隐蔽性。因此本文从多个方面对基于P2P的僵尸网络进行了系统分析：命令控制机制、通信协议、评估模型、防御手段。为了更好地了解P2P僵尸网络及其以后的发展趋势，需要对P2P僵尸网络的关键技术、评估模型、发展趋势进行研究。本文深入分析了P2P僵尸网络，主要研究的方向有以下几个方面： 1.研究双层架构的P2P僵尸网络动态模型，通过对现有P2P僵尸网络的对比和分析，研究并提出了双层架构的P2P僵尸网络的通信协议和控制框架，从而为以后的防御工作提供重要的理论和技术支持。在节点的选择机制方面，提出了基于IP地址相似性的超级节点选择邻居节点列表的算法，以及基于AHP算法的普通节点对超级节点的选取算法，重点考虑了超级节点的三个方面：在线时间、往返时间和硬件配置。最后验证，通过自适应算法和IP地址相似性算法的辅助以及使用层次分析法对超级节点的评估，增强了整个僵尸网络的鲁棒性和效率。 2.研究僵尸程序的主体个性和网络特性，提出一个全面的针对P2P僵尸网络的评估体系以及相应的评估指标：隐蔽性、效力、效率、鲁棒性。隐蔽性方面主要包括主机自身的隐蔽性，以及终端植入后通信时的隐蔽性，主要包括以下几个方面：对抗查杀软件能力、通信加密机制、任务通信量、维护通信量。效力主要是用来评估僵尸网络可以产生的破坏能力，该指标在一定程度上等同于僵尸网络的大小，即可以控制的主机的数量。本文在对效力进行评估时，同时利用每台机器在线时间来估算在某一时刻可以利用的机器的总数量，从而评估其产生的效力。效率主要是用来评估僵尸网络执行命令的速度，从控制者下发命令到每个Bot都接收到命令所需要的时间，该指标和僵尸网络的直径密切相关。鲁棒性主要表示僵尸网络的架构的稳定性，bot上下线或者被破坏后对整个网络的影响。主要包括以下几个方面：是否存在单点失效节点，随机或者指定摧毁某些节点后对僵尸网络的影响。研究验证鲁棒性在一定程度上和僵尸节点的平均度数和度数差异有一定关系。在研究过程中，对评估模型中的重要指标以及相关的计算公式，同时对指标的提出给出实验结果。对于现有的P2P僵尸网络的通信机制可以归纳为两种模型：Send通信模型和Request通信模型，利用本章提出的评估指标对这两种模型进行评估和分析，研究它们与僵尸网络基本特征的关系。 3.针对使用私有协议的P2P僵尸网络提出了一种防御策略。超级节点在P2P僵尸网络中起到非常重要的作用，它们不仅具有普通节点的执行命令的功能，同时还承担任务转发和传播的重要任务。本文研究的防御策略主要对P2P僵尸网络的超级节点中的关键节点进行研究，提出两种可行的方法探测出僵尸网络中的关键节点，通过实验验证对关键节点的摧毁可以对P2P僵尸网络的防御起到关键的作用。 4.根据第二章的双层架构的P2P僵尸网络动态模型，实现了一个僵尸网络。为了加强僵尸网络的鲁棒性和隐蔽性，对命令控制机制中的关键技术，如时间同步机制、命令下发机制、加密认证机制、僵尸网络的管理以及通信过程中的消息类型做出了详细设计。并对僵尸网络的系统架构、功能模块和命令与控制机制进行了详细的描述。搭建真实环境，对该僵尸网络的通信量、鲁棒性和效率进行了测试，并对第二章提出的基于AHP的选择算法和基于IP地址相似性的选择算法进行了分析。收起

关键词 : 僵尸网络对等网评估模型通信协议控制框架层次分析法防御策略

8. 分布式环境中信息挖掘与隐私保护相关技术研究

[学位论文] 贾哲北京邮电大学 2012年博士导师: 胡正名共137页

摘要 : 随着互联网和存储技术的快速发展，网络用户数和应用规模迅速扩大，数据存储量呈现爆炸式的增长。在海量数据面前，也要求能够快速的进行管理和计算，提高响应速度。传统的单一服务器的存储模式，已无法满足大数据量存储和计算对性能和可靠性的要求。... 展开随着互联网和存储技术的快速发展，网络用户数和应用规模迅速扩大，数据存储量呈现爆炸式的增长。在海量数据面前，也要求能够快速的进行管理和计算，提高响应速度。传统的单一服务器的存储模式，已无法满足大数据量存储和计算对性能和可靠性的要求。分布式存储和并行计算很好的解决了上述难题，不但能优化数据存储带来的性能和容量开销，还解决了数据不断增长的扩展性问题，具有良好的可拓展性。伴随着云计算时代的到来，Hadoop分布式计算平台，以其庞大的存储和计算能力，简便的计算模式，便捷的服务形式，得到了极其广泛的应用。越来越多的研究开始致力于向云计算的分布式环境中扩展，如数据挖掘、数据分析等涉及海量数据计算的领域，均开始致力于分布式环境中的算法研究。但是，由于云计算环境开放的平台和共享的模式，用户和资源高度集中，也面临着很多安全性和隐私保护方面的挑战。尤其是对隐私问题的关注度不断提升，众多研究者也开始致力于隐私保护的研究中。例如，分布式环境中常常出现多部门数据库之间联合挖掘的现象。由于数据通常记载了各部门核心技术和隐私信息，如何在联合挖掘的过程中不泄露用户数据的隐私，就是一个现实需要解决的问题。而分布式外包数据库服务中，由于用户权限分散，为了保护用户数据的安全，一种很自然的方式就是进行权限控制。如何在外包数据库可以进行权限控制的同时，而不泄露用户权限的具体信息，也是一个需要研究的热点。因此，基于上述分析，定位出本文的研究重点，即分布式环境中信息挖掘与隐私保护相关技术研究。本文的主要内容包括： (1)分布式环境中的数据挖掘算法的研究。Web日志挖掘，主要针对互联网日志信息进行分析，获取页面关联、用户分类、热点聚类、访问序列等信息，改善用户体验。但是，随着互联网的发展，各网站每天记录着数以亿计的交易、访问的日志信息，对Web日志的分析和挖掘，急需向分布式环境中迁移。本文主要针对Web访问日志的频繁序列的挖掘任务，以PrefixSpan序列模式挖掘算法为基础，提出一种在水平分布环境中，基于滑动窗口模型的快速、高效的连续序列模式挖掘算法，并在Hadoop平台上对该算法进行了实现。实验表明，滑动窗口模型，在得到完全的频繁序列的同时，极大的缩减了冗余频繁序列的规模，满足了大数据量的挖掘需求。 (2)分布式环境中保护隐私数据挖掘算法的研究。随着各商业主体之间的合作日益频繁，在多个商业主体联合数据库上进行挖掘的任务变得越来越普遍。而基于隐私的考虑，数据拥有者不希望公布自己的数据信息，只想获得联合挖掘的结果。基于安全多方计算的保护隐私的数据挖掘很好的解决了上述难题。因此，本文针对分布式数据库，采用安全多方计算的基础协议作为处理模块，主要研究了保护隐私的水平分布序列模式挖掘算法和保护隐私的垂直分布关联挖掘算法。针对水平分布序列模式挖掘算法，本文提出新的基于ElGamal门限密码体制和同态加密体制的安全多方矩阵求和协议；针对垂直分布的关联规则算法，本文提出一种新的基于Mix-Match的安全两方点积协议。通过这些基本协议的应用，很好的解决了数据挖掘过程中的隐私保护问题。理论分析表明，在无可信第三方参与的情况下，上述协议能够很好的隐藏数据信息，保护私有信息。文中还对基于安全多方计算的保护隐私数据挖掘问题的设计思路进行了整理和归纳，采用模块化的设计思想，具有灵活、操作简便的优点。 (3)外包数据库访问控制的隐私保护的研究。外包数据库服务是云计算中一种常见的服务模式。随着用户对数据安全的关注增多，数据拥有者希望采用安全的方式将数据进行代理服务器的委托存储，并通过权限控制实现对用户的访问管理。但是，随着用户对隐私的考虑，用户希望保护服务器的访问权限信息，避免数据的访问控制策略的泄露。因此，本文提出一种外包数据库服务中访问控制的隐私保护协议。首先采用秘密共享方案对数据进行分片存储，保障数据安全；采用ElGamal加密体制对外包数据库的权限进行加密存储，保障了授权信息的安全；基于ElGamal同态特性的将代理服务器的权限控制和用户查询相结合，在保护访问权限隐私的情况下，用户能够安全的获得查询结果。理论分析表明，在无可信第三方参与的情况下，能够很好的隐藏访问权限数据，保护数据拥有者和查询者的私有信息。收起

关键词 : 分布式环境 Web日志序列模式挖掘数据挖掘安全多方计算外包数据库权限控制隐私保护

9. 可信计算平台中若干关键技术研究

[学位论文] 宋成北京邮电大学 2011年博士导师: 胡正名共133页

摘要 : 面临当前计算机网络和信息安全的严峻形势，大部分网络信息安全系统主要是由传统的防火墙、入侵检测和病毒防范等“老三样”被动的防御技术措施组成。防御的办法就是捕捉黑客攻击和病毒入侵的特征信息，但由于该特征信息往往是已发生过的滞后的信息，... 展开面临当前计算机网络和信息安全的严峻形势，大部分网络信息安全系统主要是由传统的防火墙、入侵检测和病毒防范等“老三样”被动的防御技术措施组成。防御的办法就是捕捉黑客攻击和病毒入侵的特征信息，但由于该特征信息往往是已发生过的滞后的信息，因而不能够准确科学地预测和判断未来的侵袭变化，更不能防止来自内部和操作层面上的“内患”发生，其结果往往是顾此失彼，防不胜防。为了有效地解决这些问题的根源，变被动防御为主动防御，近十多年来，无论是国内还是国外，无论是学术界还是企业界，可信计算技术一直是信息安全界研究的热点课题之一。目前可信计算技术的研究虽然取得了一些重要的成果，并且这些成果对信息系统安全的发展发挥了重要的作用，但是，由于可信计算技术的研究与实践仍处于发展阶段，还存在研究仍停留在工程技术层面、缺乏成熟理论模型支撑、体系结构不完整、应用操作复杂等问题。本文紧跟可信计算技术研究趋势，针对可信计算平台发展中所存在的若干关键问题展开研究。如何实现方便可靠的可信计算平台的安全存储，如何实现安全有效的可信计算平台远程完整性报告，如何实现高效低耗的可信计算平台直接匿名认证机制等一直是可信计算技术领域重要研究课题。本文从可信计算平台原理、密钥管理机制、远程完整性报告机制和直接匿名认证机制四个方面对可信计算平台进行了详细的研究并提出了新的解决方案。本论文的主要贡献如下： (1)对可信计算平台原理的研究为了对可信计算平台有一个全面的了解和认识以及对可信计算平台中的若干关键技术进行深入的研究，本文中，我们对可信计算平台的核心技术--可信平台模块的组件组成及其各个组件的功能进行综述和分析，对可信计算平台体系架构的层次结构及其各个层次的组成和功能进行了分析和研究，对可信计算平台三大功能原理(安全存储、证明机制及完整性度量、存储和报告)进行了研究和分析，同时列举和分析了可信计算平台封装功能的若干应用场景。 (2)对可信计算平台密钥管理机制的研究安全存储可信计算平台重要功能之一，密钥管理技术是安全存储核心技术之一。传统的可信计算平台密钥管理方案是基于RSA的公钥密码体制而设计的，该方法在装载密钥过程中，装载操作的次数跟装载目标对象的父密钥个数成正比，当密钥层次结构比较复杂的情况下，该方法效率较低。本文提出一种基于身份的可信计算平台密钥装载方案，该方法在装载过程中，装载操作的次数与密钥层次的复杂度无关，任何目标对象装载到TPM内部，装载操作的次数不超过两次。如此以来，该方案提高了装载效率，极大的方便了用户的操作，为可信计算安全存储功能的广泛应用起着一定的推动作用。 (3)对可信计算平台远程完整性报告机制的研究可信计算平台远程完整性报告是可信计算平台一个重要的功能之一。传统的方案中，远程实体验证终端发送来的完整性报告时，它仅仅判断接收的完整性报告值的安全性，而不能确定具体是哪一个平台发送过来的完整性报告。这样就可能会产生中间人攻击问题：远程实体不能判定与之通信的实体与完整性报告所对应的实体是否是同一个实体。本文提出一种安全加强的可信计算平台完整性报告协议，该协议把远程平台完整性认证协议的流程集成到了SSL/TLS握手协议之中，有效的保证了跟服务器通信的实体与完整性报告对应的实体是同一个实体，从而有效的解决了传统可信计算平台完整性报告的中间人攻击问题，进一步加强了远程认证的安全。 (4)对可信计算平台直接匿名认证机制的研究直接匿名认证(Direct Anonymous Attention，DAA)机制通过知识证明的方式向远程实体证明自身的身份，能够在远程平台认证中保护用户隐私。传统的方案计算要求严格、设计复杂、计算量大，对于计算性能较低的设备无法接受，从而阻碍了DAA方案的实施，进而阻碍可信计算技术的进一步普及，限制了其更广泛的应用。本文提出一个改进的基于双线性映射的，以q-SDH假设和DDH假设为安全基础的直接匿名认证方案，该方案需要更低的计算开销，不仅仅适合计算能力强大的PC设备，也适合低计算能力的智能设备(如手机)，能够进一步缓解可信平台的计算瓶颈问题。综上所述，论文紧密围绕可信计算平台原理、可信计算平台的密钥管理机制、可信计算平台远程完整性报告机制和可信计算平台直接匿名认证机制等关键技术的研究展开工作，文中分析以及提出的方法和解决方案，对可信计算平台原理的研究和实践及信息安全的理论研究将有积极的意义。收起

关键词 : 可信计算平台可信平台模块密钥管理平台远程完整性报告直接匿名认证

10. 抗打印扫描数字水印技术及共应用研究

[学位论文] 郭承青北京邮电大学 2011年博士导师: 胡正名共131页

摘要 : 抗打印扫描数字水印技术又称为印刷水印，指嵌入数字图像的水印信息经过打印设备输出并经扫描设备重新获取后，仍能够正确检测的数字水印技术。打印扫描过程复杂，多次的数模变换、模数变换以及人工操作对数字图像产生较大影响，已知的攻击类型包括灰... 展开抗打印扫描数字水印技术又称为印刷水印，指嵌入数字图像的水印信息经过打印设备输出并经扫描设备重新获取后，仍能够正确检测的数字水印技术。打印扫描过程复杂，多次的数模变换、模数变换以及人工操作对数字图像产生较大影响，已知的攻击类型包括灰度转换攻击、低通滤波攻击和几何攻击。抗打印扫描数字水印技术具有较高的实用价值，可应用于解决印刷品的版权保护、来源认证、防止伪造等问题。本文针对抗打印扫描数字水印技术的算法和应用进行深入研究，设计并实现能够抵抗打印扫描攻击的强鲁棒性数字水印算法。主要工作包括基于DFT的抗打印扫描数字水印算法的研究、抗打印扫描的文本数字水印技术的研究以及面向实用的纸质文档泄密追踪管理系统的设计和实现。具体的研究成果如下： 1.提出了抗打印扫描数字水印算法设计框架。根据设计框架，提出基于离散傅里叶变换的彩色图像抗打印扫描数字水印算法，该算法利用DFT变换中频幅度谱的鲁棒性，将水印嵌入图像红色通道数据的DFT中频幅度域中，同时利用人类视觉系统的掩蔽特性，通过计算图像复杂度选择嵌入位置。水印提取过程不需要原始载体图像，实验数据表明水印算法具有强鲁棒性并取得较好的不可见效果。 2.提出了一个大容量的文本水印算法，该算法以打印扫描不变量为基础，通过设计量化函数建立字符像素翻转量与水印信息之间的映射关系，实现翻转单个字符像素嵌入多比特水印信息，同时降低整体的字符翻转量，减小了文本图像的失真程度。实验表明，该算法有效地提升了水印嵌入容量，并且能够抵抗打印扫描攻击，实现了在纸质文本中嵌入水印信息。 3.提出了基于汉字数学表达式的印刷文本认证算法，该算法利用汉字字形结构的特殊性，将随机选取的汉字的数学表达式和汉字结构关系统计值作为生成零水印的依据，并将零水印存储在版权信息数据库中。当印刷出版后该文本发生版权纠纷时，按相同策略提取零水印与数据库中的水印信息进行匹配计算，从而确定版权归属。零水印技术不对载体图像进行任何改动，保证了数字作品的无失真，本算法抵抗打印扫描攻击，可应用于印刷出版物的版权认证。 4.设计和实现了面向实用的纸质文档泄漏追踪管理系统，系统水印算法设计中包括强鲁棒性水印算法本身，此外从实用系统角度出发增加了差错控制、噪声去除、文档偏转校正等设计，均为系统的稳定和准确提供了保障。系统通过虚拟打印服务，在打印的纸质文档中以不可见的形式嵌入具有个人身份等信息的文本水印，由于该水印可以抵抗扫描及至少一次复印的攻击，因而，当非法传播的纸质泄密文件被截获时，通过该系统的水印提取可以分析出与泄密者相关的身份信息，有效地追踪到文件的泄密源头。在真实环境下测试，系统准确性和处理速度均达到实用要求。收起

关键词 : 数字水印离散傅里叶变换大容量零水印泄漏追踪