匿名通信系统性能及可扩展性研究

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1、中南大学博士学位论文匿名通信系统性能及可扩展性研究姓名：王伟平申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：陈建二;陈松乔20040501摘要随着因特网被越来越多地应用于信息发布与通信，信息的安全

2、生和隐私性问题已越来越被关注，对许多应用来说匿名已成为不可缺少的要求。匿名通信能有效地隐藏网络通信的参与者，使窃听者无从直接获知或推知双方的通信关系或通信的一方。本文主要针对大规模网络环境下匿名通信的鬲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。本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

3、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。本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。基于理论分析的结果，针对典型的基于概率转发匿名系统中转发路径长度的无界性问题，提出了有限路长的匿名通信协议，该协议限制了转发路径长度，并且在相同路径长度期望下可以获得比Crowds系统更好的抗泄密能力。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

4、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，本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。本文进一步研究了组播应用环境中的匿名通信问题，提出了～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

5、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。本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。关键词：匿名通信，可扩展性，性能分析，重路由HABSTRACTWiththerapidgrowthandpublicacceptanceoftheIntemetasameansofcommunicationandinformationdissemination，concernsaboutprivacyandsecurityontheInterneth

6、avegrown．Anonymitybecomesaessentialrequirementformanyon—lineIntemetapplications．Anonymityprotectstheidentityofaparticipantinanetworkedapplication．Inthisdissertation，wemainlyaddresstheproblemofhowtogetthehighperformanceandefficiencyinanonymouscommunicationsystemswithbetterscalab

7、ility．Weresearchtheanalysismethordforanonymity，anonymouscommunicationprotocolsandthetradeoffbetweenperformanceandefficiency．Firstly,thisdissertationgivesasurveyofresearchesofanonymouscommunication．Primarytechnologiesusedintypicalanonymouscommunicationsystemsareclassifiedandanal

8、yzed．Wealsoproposesomeopenproblems．Inthemainpartofthisdissertation，weresearchtheproblemoftheperformanceofanonymouscommunicationsystem,anaylzetheeffectofvariousfactorssuchasreroutingpathlength，groupsizeandpropoftionofcompromisedmemberstotheanonymityandefficiency,andproveaquantit

9、ativeequationforanonymitydegreeandthesefactors．Basedon