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匿名通信系统性能及可扩展性研究

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原创性声明及关于学位论文使用授权说明

符号说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2相关的研究及其现状

1.3本文的主要研究内容

1.4论文的组织

第二章匿名通信技术研究现状及分析

2.1匿名的概念与定义

2.1.1匿名集

2.1.2匿名与不可关联性、不可跟踪性的关系

2.2通信系统中的匿名问题

2.3匿名性能的研究

2.3.1匿名等级

2.3.2基于用户数的匿名度定义

2.3.3基于信息论模型的匿名度定义

2.3.4其他匿名度的研究

2.4基本的匿名机制与技术

2.4.1 Dining Cryptographer(DC-net)

2.4.2源重写技术(Source Rewriting)

2.4.3组播、广播技术

2.4.4其他与匿名相关的技术

2.5匿名原型系统及应用

2.6匿名通信系统管理机制

2.7针对匿名系统的攻击方式

2.8匿名技术研究趋势

2.9本章小结

第三章基于组群的有限路长匿名通信协议

3.1概述

3.2 Crowds的特点与相关结论

3.3基于组群的有限长度匿名通信协议

3.3.1有限长度匿名通信协议

3.3.2长度为K时的匿名度分析

3.4路径长度的选取问题

3.5与Crowds的比较

3.6本章小结

第四章匿名通信中短距离优先分组重路由方法的研究

4.1概述

4.2相关的研究工作及基础

4.2.1随机概率转发重路由

4.2.2有限长度重路由

4.3短距离优先分组重路由策略

4.3.1短距离优先重路由策略的基本思想

4.3.2距离优先分组重路由策略的匿名性分析

4.4匿名性能分析与比较

4.4.1路径长度对匿名性的影响

4.4.2泄密者比例对匿名性的影响

4.4.3分组大小对匿名性的影响

4.5模拟测试

4.5.1模拟测试环境

4.5.2测试结果及其应用分析

4.6本章小结

第五章一种可扩展的匿名通信系统模型

5.1概述

5.2相关的研究

5.2.1影响可扩展性的因素

5.2.2匿名技术扩展性的研究

5.3 SACS的系统结构

5.3.1 Crowds系统介绍

5.3.2 SACS的基本功能描述

5.3.3 SACS的分区域管理机制

5.4系统中的密钥管理机制

5.5系统性能分析

5.5.1匿名度分析

5.5.2系统额外开销分析

5.5.3节点负载和路径长度

5.6性能测试与分析

5.6.1评价指标

5.6.2模拟环境

5.6.3模拟测试结果与分析

5.7本章小结

第六章组播环境中的匿名通信协议研究

6.1概述

6.2相关的研究

6.2.1 Weiler的组播安全通信框架

6.2.2 Christian Grosh的组播匿名通信协议

6.3一种新的组播匿名通信协议MACP

6.3.1 MACP的基本原理

6.3.2 MACP通信过程描述

6.4 MACP的特点

6.5本章小结

第七章结束语

7.1本文的主要工作和创新点

7.1.1主要工作

7.1.2主要创新点

7.2进一步的工作展望

参考文献

致谢

攻博期间参与科研项目及发表论文情况

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摘要

该文主要针对大规模网络环境下匿名通信的高性能及可扩展性等目标,研究了匿名性能的分析方法、系统性能代价的折衷问题和匿名通信协议.该文首先对通信系统中的匿名问题的研究作了综述,对各种匿名原型系统中所采用的匿名通信的基本技术作了归类和分析,指出了匿名系统和技术的研究现状、动态和存在的问题.该文的主体部分研究了匿名通信系统的性能问题,分析了转发路径长度、分组大小、泄密者比例等多种因素对匿名性能和代价的影响,从理论上证明了匿名度与这些相关因素之间的定量关系.针对匿名系统中转发带来的延迟问题,提出了距离优先分组重路由策略,实现了短距离优先转发,并将之应用在随机概率转发和有限路长限制的重路由算法中,理论分析和模拟测试结果表明新的重路由机制在一定分组成员数情况下能保持与非分组重路由算法相当的匿名性能,同时明显地降低了服务延迟.针对匿名通信在大规模网络下的可扩展目标,该文提出了一种新的可扩展的匿名通信系统模型.引入了分区域管理机制,从而实现对系统内成员的分布式管理,有效地降低匿名系统的管理开销,理论分析与测试结果表明新的系统模型在减少系统的附加管理开销的同时能保持与原Crowds系统相当的匿名性.该文进一步研究了组播应用环境中的匿名通信问题,提出了一种新的组播匿名通信协议,该协议通过引入伪装组和多代理转发技术,可以实现组播匿名接收和匿名发送,并且可以保证在代理服务器被攻占的情况下,匿名性能不会完全被破坏.该文关于匿名通信性能、效率及可扩展性方面的研究将为匿名通信在大规模网络上的实际应用提供良好的理论基础.

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