环形树广播加密算法的改进及其实现

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要如今的广播加密技术主要采用了子集差分(SD)和分层子集差分(LSD)这两种方案，子集差分是一种基于二叉树结构的方案，而层次子集差分子集差分的一种改进方案，这两种方案都具有较小的设备存储量以及传播代价，后来有人提出一种称之为“具刻点的间隔”的方案(PI)，这种方案方案在撤销的设备数不是很少的情况下具备了更加小的传播代价，这种方案是基于线性结构的，采取了分区间管理的思想。首先研究一种广播加密方案，称之为基于环形树的方案，这种方案把树形结构和环形结构结合了起来。基于环形树的方案与前

2、面这几种方案相比，在设备撤销的数目r较少的情况下，传播代价要大于子集差分方案，而当设备撤销的数目r逐渐增大的时候，传播代价可以达到与“具刻点的间隔”的方案一样的数量级，小于子集差分方案。针对这个问题，提出了一种改进的方案，在撤销的设备数较少的情况下，采取了多层次弧的思想，一个子集可以包含多个层次的节点，而不是像环形树方案一样，一个子集只能包含一个层次的节点，这样就最大化的减少了划分之后的子集个数，进而减少了子集密钥数，也就减少了传播代价。最后，对上面的环形树方案以及改进之后的方案设计了一个模拟的系统，演

3、示了基于环形树的广播加密方案以及其改进方案的各个步骤，包括初始化阶段，密钥分配阶段，加密以及解密阶段，并且记录下了实验的数据，实验结果表明，与环形树方案相比，多层次弧方案的传播代价得到了很大程度的降低。关键词：广播加密，环形树，撤销，传播代价，多层次弧I华中科技大学硕士学位论文AbstractNowadaysthemostfamousBroadcastEncryptionschemeareSubset-Difference(SD)schemeandLayerSubset-Difference(LSD)s

4、cheme,theLSDschemeisaimprovementofSDschemethatbaseonBinaryTreeStructure.ThesetwoschemesallhavesmallUser-keySizeandsmallTransmissionOverhead.Afterward,somebodyproposedanewschemecalledthePuncturedInterval(PI)schemewhichbaseonLinearStructureandadoptdtheidea

5、rofintervalmanagement,theschemehasbetterTransmissionoverheadwhentherevokednumberisnottoosmall.Firstly,weresearchabroadcastencryptioncalledtheTree-baseRing(TR)schemewhichiscombinedbyTreeStructureandRingStructure.TR'sTransmissionOverheadislargerthanSDschem

6、e'swhentherevokednumberissmallandbecomesasymptoticallysameasthatofPIscheme'sandsmallerthanSDscheme'swhentherevokednumberisnotsmall.weproposeaimprovementschemebaseontheTRschemeaccordingtothisproblem,weproposethenotionofMulti-LayerArcwhentherevokednumber“r

7、”issmall,accordingtothisscheme,apartitionSubsetcancoversseverallayer’snode,whichisdifferfromtheTRschemethatcanonlycoversthesamelayer’snode,itcandecreasethenumberofthepartitionSubsetasmuchaswecaninthisway.TherebyitwilldecreasethenumberofSubsetKeyandtheTra

8、nsmissionOverhead.Finally,wedesignandimplementtwosimulantsystems,theoneistheTRschemesystem,andtheotheristheMulti-LayerArcsystem,thendemonstrateeachprocessofTRandMulti-LayerArcBroadcastEncryptionscheme,whichincludeInitialat