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基于协处理器的IKEv2的设计和实现

Form: 论文之家作者：张玲玲 Publish: 2006-3-23 Hits:-

【中文题名】

基于协处理器的IKEv2的设计和实现

【英文题名】

【学科专业】

计算机系统结构

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-3-23

【中关键词】

IKE,IKEv2,安全协处理器,SDK,,

【英关键词】

IKE,IKEv2,security coprocessor,SDK,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>计算机的应用>>

【论文摘要】

随着Internet的迅速发展,网络安全问题越来越受到人们的关注。IPSec 是目前适用于Internet通信的一种安全技术,可为运行于IP上层的TCP,UDP 等协议提供保护。而由IETF制定的因特网密钥交换协议IKE(Internet Key Exchange)则是一种在通信双方进行IPSec的处理过程中对双方身份进行鉴别, 同时进行安全策略的协商,以及处理会话密钥的交换协议。由于IKE是由另外三种协议(ISAKMP、Oakley和SKEME)混合而成的一种协议,其实现相当复杂。IKE第一版设计的复杂性导致其成为了整个IPSec系统速度的瓶颈。为此,IETF自2002年2月开始组织IKEv2的起草工作,并在2004 年9月23日提出了第17号草案,IKEv2正式的rfc文档也将在不久后推出。从IKEv2的消息交换流程可以看到,在整个消息交换,包括IKE_SA以及 Child_SA建立的过程中,通讯双方都需要根据自身生成的一些参数,以及对方传递过来的一些参数来进行很多复杂的计算,例如各种密钥的衍生,对消息的加解密和完整性校验,以及...

【论文题纲】

摘要	5-6
Abstract	6-7
第一章概述	7-11
1．1 密钥交换协议历史背景简介	7
1．2 IKE第一版本面临的主要问题	7-8
1．3 IKEv2的主要改进工作	8-11
1．3．1 单一文档的定义	8
1．3．2 简化IKE的会话消息交换	8
1．3．3 降低IKE的延时	8
1．3．4 载荷的变化	8-9
1．3．5 防御DoS攻击	9-10
1．3．6 与IKE第一版本的兼容	10-11
第二章 IKEv2密钥交换协议	11-19
2．1 IKEv2的消息交换过程	11-14
2．1．1 初始化消息交换	11-12
2．1．2 创建Child_SA交换	12-13
2．1．3 信息交换	13-14
2．2 SA中密钥的计算	14-15
2．2．1 IKE_SA中密钥的计算	14
2．2．2 CHILD_SA中密钥的计算	14-15
2．3 AUTH载荷的计算	15
2．4 IKEv2保证协议可靠的措施	15-17
2．4．1 超时重传	16
2．4．2 错误处理	16-17
2．5 使用Cookie防御DoS攻击	17-19
第三章安全协处理器	19-36
3．1 安全协处理器介绍	19-22
3．1．1 安全/压缩模块	20
3．1．2 共钥处理器	20-21
3．1．3 私有内存(Private Memory)	21
3．1．4 芯片上的SRAM	21
3．1．5 输入/输出DMA单元	21
3．1．6 PCI接口	21
3．1．7 Streaming接口	21
3．1．8 私有 CPU接口	21-22
3．1．9 寄存器	22
3．1．10 GPDMA单元	22
3．1．11 随机数生成器	22
3．1．12 EEPROM接口	22
3．2 PCI/DMA消息和描述符ring	22-24
3．2．1 PCI/DMA描述符ring	22-23
3．2．2 寄存器	23-24
3．3 安全/压缩core	24-28
3．3．1 数据包和会话(session)	24-25
3．3．2 包处理总述	25-26
3．3．3 详细描述	26-27
3．3．4 DPU操作概述	27-28
3．4 公共密钥处理器	28-36
3．4．1 模块体系结构	28
3．4．2 PK调度器(PK Dispatcher)	28-29
3．4．5 PK Cores	29-30
3．4．6 PK Cores的功能单元	30-32
3．4．7 命令和程序	32-36
第四章 SDK	36-48
4．1 SDK概述	36-37
4．2 可移植的模块	37-39
4．2．1 系统(System)	37
4．2．2 设备(Device)	37
4．2．3 HAL	37
4．2．4 包处理	37-38
4．2．5 公钥	38
4．2．6 随机数产生器 RNG	38
4．2．7 Trap Queue Manager	38
4．2．8 通知处理器(Notification Manager)	38-39
4．3 不可移植的模块	39
4．3．1 实时操作系统抽象层	39
4．4 各子系统实现的功能和运作方式	39-40
4．4．1 SDK系统处理(Sys Processing)	39
4．4．2 通知处理器(Notification Manager)	39-40
4．4．3 包处理(PP)	40
4．4．4 硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer)	40
4．4．5 PK和 RNG	40
4．5 公共密钥	40-45
4．5．1 公钥描述	40-41
4．5．2 函数列表	41
4．5．3 应用	41-42
4．5．4 PK Primitives	42-43
4．5．5 PK Utility Layer	43-45
4．6 RNG	45
4．7 包处理(PP)	45-48
4．7．1 Raw会话和算法加速	45-46
4．7．2 函数列表	46
4．7．3 应用	46-48
第五章基于协处理器的IKEv2的系统实现	48-59
5．1 系统功能模块介绍	48-54
5．1．1 界面管理子系统	48-49
5．1．2 消息发送接收子系统	49
5．1．3 消息处理子系统	49-50
5．1．4 IKEv2状态库	50-51
5．1．5 SDK和协处理器的应用	51-54
5．2 IKEv2的实现流程图	54-59
5．2．1 Nonce的产生	55-56
5．2．2 DH密钥对和共享密钥的产生	56-57
5．2．3 认证载荷(auth payload)的签名和验证	57
5．2．4 密钥材料(key material)的生成以及包的编码解码	57-59
参考文献	59-60
致谢	60

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.372269



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