一种基于分组数据包匹配的安全组播源认证方法

摘要

本发明针对基本Merkle哈希树源认证方式过大通信成本缺点设计了一种基于分组数据包匹配的安全组播源认证方法。通过划分数据包为四分组，进行组内数据包附着哈希值即摘要值以及设置位包的方法，本发明可以有效降低基于树链源认证方法的通信成本、计算成本，保证验证比无太大降低。本发明尽管会在接收端产生相应变化的认证延迟，但可以采用多线程多数据包同时按有序方式进行发送与认证。总体来讲，在收发端信道满足相应实际环境与服务器配置情况下，本发明有着不错抗丢包鲁棒性和极低通信成本。

主权项

一种基于分组数据包匹配的安全组播源认证方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、根据传输数据流与实际服务器处理能力的需要，对待处理数据流分为16个数据包，并均匀划分为4个分组，编号为m₁，m₂，m₃，m₄；第i分组的第j个数据包定义为m_ij；(2)、对数据包进行组内组间匹配，构建组播源认证的哈希树首先，将每分组的第1、2个数据包作为叶子节点，并进行哈希计算，得到数据包m_i1、m_i2的摘要值，表示为h_i1、h_i2，将每分组的第3、4个数据包作为叶子节点同时进行哈希计算，得到数据包m_i3、m_i4摘要值h_i3,i4；对整个分组进行组内哈希计算得到整个组的哈希值即联合摘要值H_mi，将联合摘要值H_m2～H_m4作为叶子节点进行哈希计算，得到联合摘要值H₅，将第1个分组的联合摘要值H_m1与联合摘要值H₅进行哈希计算，得到根签名S_sig；然后，将第1分组和第4分组的第一个数据包即数据包m₁₁、数据包m₄₁设为位包，并对每个分组的数据包进行附着哈希值的加密操作：对第1分组中作为位包的数据包m₁₁附着摘要值h₁₂,h_13,14,联合摘要值H₅和根签名S_sig，对数据包m₁₂附着摘要值h₁₁,h_13,14，对数据包m₁₃，m₁₄均附着摘要值h₁₁、h₁₂；对于第2分组中数据包m₂₁附着摘要值h₂₂,h_23,24，H_3,4和联合摘要值H_m1，对数据包m₂₂附着h₂₁,h_23,24，对数据包m₂₃，m₂₄均附着摘要值h₂₁，h₂₂，其中，H_3,4为对第3、4分组数据包同时进行哈希运算得到的摘要值；对于第3分组中数据包m₃₁附着摘要值h₃₂,h_33,34，H_2,4和联合摘要值H_m1，对数据包m₃₂附着h₃₁,h_33,34，对数据包m_33，m₃₄均附着摘要值h₃₁，h₃₂，其中，H_2,4为对第2、4分组数据包同时进行哈希运算得到的摘要值；对第4分组中作为位包的数据包m₄₁附着摘要值h₄₂,摘要值h_43,44,H_2，3以及联合摘要值H_m1和根签名S_sig，对数据包m₄₂附着摘要值h₄₁,h_43,44，对数据包m₄₃，m₄₄均附着摘要值h₄₁，h₄₂，H_2,3为对第2、3分组数据包同时进行哈希运算得到的摘要值；(3)、组播源认证3.1)、在发送端先发送数据包m₄₁，根据附着的根签名S_sig、联合摘要值H_m1可以计算出联合摘要值H₅，再根据附着的摘要值H_2，3可以得到该分组联合摘要值H_m4，最后，结合附着摘要值h₄₂、摘要值h_43,44计算得到摘要值h₄₁；对接收的数据包m₄₁进行哈希计算，得到摘要值h^*₄₁，如果摘要值h₄₁与摘要值h^*₄₁相同，则数据包m₄₁安全组播源发送的，否则，不是；3.2)、对于数据包m₄₂在步骤3.1)得到联合摘要值H_m4的基础上，结合摘要值h₄₁,h_43,44计算得到摘要值h₄₂；对接收的数据包m₄₂进行哈希计算，得到摘要值h^*₄₂，如果摘要值h₄₂与摘要值h^*₄₂相同，则数据包m₄₂安全组播源发送的，否则，不是；3.3)、对于数据包m₄₃，m₄₄在步骤3.1)得到联合摘要值H_m4的基础上，结合附着摘要值h₄₁，h₄₂计算得到摘要值h_43,44；对接收的数据包m₄₃，m₄₄同时进行哈希计算，得到摘要值h^*_43,44，如果摘要值h_43,44与摘要值h^*_43,44相同，则数据包m₄₃，m₄₄安全组播源发送的，否则，不是；3.4)、对于数据包m₂₁，根据数据包即位包中的根签名S_sig以及附着的联合摘要值H_m1计算出联合摘要值H₅，再结合摘要值H_3,4得到联合摘要值H_m2，最后结合附着摘要值h₂₂,h_23,24计算得到摘要值h₂₁；对接收的数据包m₂₁进行哈希计算，得到摘要值h^*₂₁，如果摘要值h₂₁与摘要值h^*₂₁相同，则数据包m₂₁安全组播源发送的，否则，不是；3.5)、对于数据包m₂₂在步骤3.4)得到联合摘要值H_m2的基础上，结合摘要值h₂₁,h_23,24计算得到摘要值h₂₂；对接收的数据包m₂₂进行哈希计算，得到摘要值h^*₂₂，如果摘要值h₂₂与摘要值h^*₂₂相同，则数据包m₂₂安全组播源发送的，否则，不是；3.6)、对于数据包m₂₃，m₂₄在步骤3.4)得到联合摘要值H_m2的基础上，结合附着摘要值h₂₁，h₂₂计算得到摘要值h_23,24；对接收的数据包m₂₃，m₂₄同时进行哈希计算，得到摘要值h^*_23,24，如果摘要值h_23,24与摘要值h^*_23,24相同，则数据包m₂₃，m₂₄安全组播源发送的，否则，不是；3.7)、对于数据包m₃₁～m₃₄其认证过程与步骤3.4)～3.6)相同；3.8)、对于数据包m₁₁，根据附着的根签名S_sig、联合摘要值H₅计算出联合摘要值H_m1，结合附着摘要值h₁₂,h_13,14,计算得到摘要值h₁₁；对接收的数据包m₁₁进行哈希计算，得到摘要值h^*₁₁，如果摘要值h₁₁与摘要值h^*₁₁相同，则数据包m₁₁安全组播源发送的，否则，不是；3.9)、对于数据包m₁₂在步骤3.8)得到联合摘要值H_m1的基础上，结合附着摘要值h₁₁,h_13,14计算得到摘要值h₂₂；对接收的数据包m₁₂进行哈希计算，得到摘要值h^*₁₂，如果摘要值h₁₂与摘要值h^*₁₂相同，则数据包m₁₂安全组播源发送的，否则，不是；3.10)、对于数据包m₁₃，m₁₄在步骤3.8)得到联合摘要值H_m1的基础上，结合附着摘要值h₁₁，h₁₂计算得到摘要值h_13,14；对接收的数据包m₁₃，m₁₄同时进行哈希计算，得到摘要值h^*_13,14，如果摘要值h_13,14与摘要值h^*_13,14相同，则数据包m₁₃，m₁₄安全组播源发送的，否则，不是。