【正文】 P2P 網(wǎng)絡(luò)中的匿名通信算法研究畢業(yè)論文 P目 錄 /P P目 錄 IIIBR1 緒 論 1BR 課題研究背景與意義 1BR 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2BR 系統(tǒng)中的匿名性 3BR 基于 P2P 的匿名通信機制 4BR 論文結(jié)構(gòu)和研究內(nèi)容 6BR 本章小結(jié) 6BR2 P2P中的一種基于分組填充 MIX策略的匿名通信機制 7BR 引 言 7BR 信息量分析攻擊 8BR 基于分組填充 MIX 策略的匿名通信機制 8BR 本章小結(jié) 9BR3 NS2 平臺簡介 10BR NS 的簡介 10BR NS 原理 11BR 豐富的構(gòu)件庫 12BR 離散時間模擬器 11BR 分裂對象模型 12BR 開放的源代碼 13BR NS 的一般過程 13BR 本章小結(jié) 14BR4 模擬與分析 15BR 基于分組填充 MIX 節(jié)點模擬 15BR 15BR 15BR擬總結(jié) 22BR 基于 P2P 的 MIX網(wǎng)絡(luò)通信模擬 22BR P2P的 MIX 網(wǎng)絡(luò)模型 22BR 模擬過程及結(jié)果 23BR 模擬總結(jié) 27BR 本章小結(jié) 27BR結(jié) 論 28BR致 謝 29BR參考文獻 30BR附錄 A： MIX_SIMULATION_RESULT 32BR附錄 B：部分模擬代碼 36BR附錄 C：模擬程序環(huán)境搭建說明 44 BR P2P 系統(tǒng)中的匿名性 BR近幾年來，人們逐漸在研究 P2P 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點隱藏和匿名通信問題，提出了一些解決辦法。 Napster 是最先出現(xiàn)的一個 P2P 系統(tǒng)，它采用了集中式目錄管理方式，所有 peer 信息都是通過中央服務(wù)器來進行發(fā)布和維護的，但是并未考慮節(jié)點的信息隱藏和整個 P2P 網(wǎng)絡(luò)的安全。 Gnutella 是真正的純 P2P 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,沒有中央服務(wù)器，所有節(jié)點都是對等的，采用 flooding的方式來進行網(wǎng)絡(luò)資源的定位，請求者與服務(wù)者之間建立直接的通信通道來進行文件傳輸。它在資源搜索的時候保證了節(jié)點的隱蔽和匿名，但在文件傳輸?shù)倪^程中這個作用就喪失了。 Free 也是一個純 P2P 的分布式結(jié)構(gòu)化文件共享存儲系統(tǒng) ,在文件傳輸過程中采用多級代理轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)節(jié)點的隱蔽。但是它采用的全鏈路方式，在請求者和發(fā)送者之間的鏈路都是與相鄰節(jié)點之間進行連接而形成，同時它采用的是全程緩存技術(shù)，這樣就導(dǎo)致了系統(tǒng)較大的訪問延遲和系統(tǒng)開銷，同時存在單點失效的問題。 APFS 是在基于集中目錄式管理結(jié)構(gòu)的 P2P 文件共享系統(tǒng)中采用 Onion Routing解決節(jié)點相互隱藏問題，采用 IP 組播的技術(shù)來實現(xiàn)會話管理。 Mapper 基于分布式無結(jié)構(gòu) P2P 文件共享系統(tǒng)，將 IP 組播技術(shù)和多級代理轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)相結(jié)合，解決了 P2P 網(wǎng)絡(luò)中文件訪問的相互匿名問題。 Crowds系統(tǒng)是基于組群的思想來實現(xiàn)匿名的。系統(tǒng)中的代理，稱做 jondo，每個成員用戶均有一個 jondo。當(dāng)用戶發(fā)出服務(wù)請求時， jondo 充當(dāng)請求代理，將該請求以等概率隨機發(fā)給組中任一代理之后，路徑上每個代理以隨機概率決定是轉(zhuǎn)發(fā)給下一個代理，還是將服務(wù)請求傳給 Server[4]。 BR 基于 P2P 的匿名通信機制 BRP2P 網(wǎng)絡(luò)中通常采用重路由技術(shù)實現(xiàn)匿名通信。采用重路由技術(shù)提供匿名保護的匿名通信機制主要有： Mixes和 洋蔥路由技術(shù)。 BR Mixes 網(wǎng)絡(luò) BR在 1981 年 David Chaum提出 Mix網(wǎng)絡(luò)的概念。 Chaum 定義了一個經(jīng)過多個中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的多級目標(biāo)路徑 ,為隱蔽接收者 ,發(fā)送者可選定 N 個連續(xù)目標(biāo)，其中之一為真正接收者。竊聽者在一段鏈路上獲取真正接收者的概率為 1/ N，并且中間節(jié)點在傳送消息時可采取重新排序、延遲和填充手段使獲取真 正目標(biāo)的概率更低 ,從而加大攻擊者進行流量分析的難度。 MIX 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖見圖 。為實現(xiàn)上述混淆，必須滿足以下兩個條件： (1)所選目標(biāo)能可靠地完成上述工作且彼此間存在安全通道； (2)中間節(jié)點必須知道整個路徑結(jié)構(gòu)才能重新排序。再者，上述延遲雖然可以防止敵手的跟蹤，但也可能為攻擊者進行攻擊提供時間。在 Mix概念的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一系列比較可行的匿名系統(tǒng)，使基于 Inter 的匿名技術(shù)得到了局部應(yīng)用 [2]。 BR 信息量分析攻擊 BR信息量分析攻擊是匿名系統(tǒng)常見的攻擊方式之一。 信息量分析攻擊通過分析傳送信息的長度，對手可以關(guān)聯(lián)不同的客戶端－服務(wù)器對。信息量分析攻擊是對通信方式的研究，對象不是電文內(nèi)容本身，而是它們的特點。誰和誰聯(lián)系過、什么時候、電文的長度是多少、在多短的時間答復(fù)、答復(fù)有多長，這些就是信息量分析的問題，其答案可以揭示出大量的信息。 BR在 Mix網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔刑砑?Ri，其目的是用以消除攻擊者驗證兩個加密信息包是否相同帶來的威脅。即防止攻擊者將從某個 Mix節(jié)點發(fā)送出去的信息包，用該 Mix的公鑰重新加密之后，再與進入 Mix的信息包進行比對，達到攻擊目的。可是在一定 程度上不能夠抵御基于信息量分析的攻擊。因為隨機位串 Ri相對于要發(fā)送的 M 來說是非常小的。比如一個 2MB的信息包經(jīng)過一個 Mix結(jié)點后，大小仍然約等于 2M。 BRMix節(jié)點在傳送信息包時可采取重新排序、延遲和填充手段使攻擊者獲取通信關(guān)系的概率更低，從而加大攻擊者進行流量分析的難度。在抵御信息量分析攻擊方面，顯然，傳統(tǒng) Mix 機制可通過隨機位串的填充將所有信息包填充成一樣大，來抵御匿名系統(tǒng)中的信息量分析攻擊，但是給系統(tǒng)帶來了更多的開銷。比如有一組信息包，其中大部分大小低于 ，而有一個是 2M 的，那么 Mix可以通 過把所有的信息包填充成 2M，來抵御匿名系統(tǒng)中的信息量分析攻擊，但這無疑加重了網(wǎng)絡(luò)額外的帶寬開銷，引發(fā)擁塞，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的性能。BR 基于分組填充 Mix 策略的匿名通信機制 BRMix節(jié)點輸出報文的規(guī)則關(guān)系到 Mix網(wǎng)絡(luò)的匿名性能，目前關(guān)于 Mix節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)報文的規(guī)則主要有閾值 (Threshold)Mix，緩沖池 (Pool)Mix，停止轉(zhuǎn)發(fā) (StopandGo)Mix等。在閾值 Mix系統(tǒng)中， Mix節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)報文的規(guī)則是：事先設(shè)定一個閾值 n，只有當(dāng) Mix收到的信息包數(shù)目達到閾值 n 時，才將 n個信 息包同時發(fā)送出去。 BR為了在有效保證 Mix機制抵御信息量分析攻擊能力的前提下，盡量降低不必要的通信開銷。本節(jié)在閾值 Mix 系統(tǒng)中 Mix節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)報文的規(guī)則基礎(chǔ)上，提出了一種基于分組填充 Mix策略的新型匿名通信機制，其核心思想如下：事先設(shè)定一個閾值 n，當(dāng)Mix收到的信息包數(shù)目達到閾值 n時， Mix先對 n 個信息包進行分組填充，然后打亂順序?qū) 個信息包同時發(fā)送出去。 BR基于上述分組填充 Mix 思想，綜合考慮通信開銷與匿名度之間的平衡關(guān)系，本節(jié)給出了分組填充算法如下： BR分組填充算法： BRStep 1： Mix接收 n 個信息包 BRStep 2：對接收到的每一個信息包，用自己的公鑰解密，丟棄隨機位串BRStep 3：把 n 個信息包按包的大小從小到大進行排序 BRStep 4：每相鄰的 k個包分為一個組，填充為組內(nèi)的包的最大值。如果最后只剩下不到 k個包，就把剩下的包作為一組，填充為組內(nèi)的包的最大值。 BR在這個算法中， k 取值越小，帶寬越節(jié)約， k 的取值越大，匿名性越好。如果取 k=1，就是每個包都不填充，都按原來的大小發(fā)送，這樣是最節(jié)約帶寬的，但是達不到理想的匿名效果。如果取 k＝ n，就相當(dāng)于全部填充成該 n 個數(shù)據(jù)包 中最大的值，這樣就有比較高的匿名性。所以， k 的取值要在帶寬和匿名度之間做一個權(quán)衡。對于匿名性，如果一個由多個 Mix 節(jié)點組成的匿名通信網(wǎng)絡(luò)中，每一個 Mix 節(jié)點都對接收到的信息包采取分組填充，那么，即使 k＝ 2，新機制還是可以有較高的匿名性，可以抵御比較網(wǎng)絡(luò)中包大小的信息量分析攻擊。 /P P /P /p PInter 時代的局域網(wǎng)的規(guī)劃 /P P摘要 :信息社會的基礎(chǔ)是計算機網(wǎng)絡(luò) ,計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物 ,是隨社會對信息共享和信息傳遞的要求而發(fā)展起來的。如何實現(xiàn)資源共享 ,提高工作效率 ,成為重要的問題。本文詳細介紹了局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計。 BR 關(guān)鍵詞 :計算機網(wǎng)絡(luò) 。局域網(wǎng) 。規(guī)劃設(shè)計 /P P LAN planning in Inter Era BR Feng Jie BR (Xiqing District Real Estate State Administration,Tianjin300380,China) BR Abstract:Information society is based on the puter work,the puter work is the product of the closely integration of modern puter technology and munication to realize resources sharing and improve work efficiency bees an important paper introduces the planning and design of LAN. BR Keywords:Computer work。LAN。Planningamp。design BR 一、 Inter 時代的局域網(wǎng)的規(guī)劃的要求 BR 各公司出于現(xiàn)代化辦公、科研、信息溝通以及迎接即將到來的“電子商務(wù)時代”的需要 ,有必要建成一個現(xiàn)代化計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,通過運用先進的技術(shù)手段 ,現(xiàn)代 化的辦公軟件提高工作效率 ,為科研、信息溝通服務(wù)。需求決定了該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特殊性 ,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能。 BR 。有關(guān)公司企業(yè)的各種資料 ,各種信息 ,如一些最新的公告等可通過網(wǎng)絡(luò)進行查詢。 BR ?？赏ㄟ^連接 Inter 實現(xiàn)與外部資訊的交流和溝通 ,從而獲取當(dāng)今世界的最新信息。 BR 3.辦公自動化。通過運用先進的計算機技術(shù)實現(xiàn)辦公自動化 ,使公司企業(yè)的各種行政、財務(wù)、日常辦公等計算機化 ,提高辦事效率。 BR 二、 Inter 時代的局域網(wǎng)的設(shè)計原則及設(shè)計目標(biāo) BR (一 )Inter 時代的局域網(wǎng)的設(shè)計原則 BR 根據(jù) Inter 時代的局域網(wǎng)的具體要求 ,結(jié)合筆者多年設(shè)計、建設(shè)和運行維護園區(qū)網(wǎng)的經(jīng)驗 ,總結(jié)出以下原則設(shè)計局域網(wǎng) : BR :遵循面向應(yīng)用 ,注重實效 ,急用先上 ,逐步完善的原則 。 BR 性 :采用先進成熟的網(wǎng)絡(luò)概念、技術(shù)、方法與設(shè)備 ,反映當(dāng)今先進水平 ,又給未來的發(fā)展留有余地 。 BR :系統(tǒng)必須可靠運行 ,主要的、關(guān)鍵的設(shè)備應(yīng)有冗余 ,一旦系統(tǒng)某些部分出現(xiàn)故障 ,應(yīng)能很快恢復(fù)工作 ,并且不能造成任何損失 。 BR :選擇的產(chǎn)品應(yīng)具有好的互操作性和可移植性 ,并符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。 BR :系統(tǒng)是一個逐步發(fā)展的應(yīng)用環(huán)境 ,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品系統(tǒng)、系統(tǒng)容量與處理能力等方面必須具有升級換代的可能 ,這種擴充不僅能充分保護原有資源 ,而且具有較高的性能價格比 。 BR 6.可維護性 :系統(tǒng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障分析和處理能力 ,使系統(tǒng)具有極高的可維護性 。 BR :必須具有高度的保密機制 ,靈活方便的權(quán)限設(shè)定和控制機制 ,以使系統(tǒng)具有多種手段來防備各種形式的非法侵入 和機密信息的泄露。 BR (二 )Inter時代的局域網(wǎng)的設(shè)計目標(biāo) BR 一個系統(tǒng)的建設(shè)在實用的前提下 ,應(yīng)當(dāng)在投資保護及長遠性方面做適當(dāng)考慮 ,在技術(shù)上、系統(tǒng)能力上要保持五年左右的先進性。并且從用戶的利益出發(fā) ,一個好的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)給用戶一定的自由度 ,而不是束縛住他們的手腳 ,從技術(shù)上講應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)、開放、可擴充的、能與其它廠商產(chǎn)品配套使用的設(shè)計。根據(jù)用戶的總體需求 ,結(jié)合對應(yīng)用系統(tǒng)的考慮 ,我們提出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo) :技術(shù)選型、體系結(jié)構(gòu)、帶寬容量、流量設(shè)計、互操作性、運行性能以及可擴展性。 BR 三、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析及選型 BR (一 )網(wǎng)絡(luò)帶寬分析 BR 要通過計算機網(wǎng)絡(luò)這種先進的技術(shù)手段 ,實施交互式、高效率的辦公。根據(jù)這一實際應(yīng)用需求 ,我們分析在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⑹且纛l、視頻、數(shù)據(jù)相結(jié)合的信號 ,這樣對網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求就較高 ,因此 ,必須對網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)的使用性能進行分析 ,以保證網(wǎng)絡(luò)滿足用戶應(yīng)用的需求。 BR 。模擬的音頻信號必須轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)后才能被計算機存儲和處理。對音頻信號用等于信號最高頻率兩倍的速率進行采樣 ,然后對采樣值按一定的量化等級進行量化和編碼 ,就可以將 音頻信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字數(shù)據(jù) ,并且基本保留原來的信息。采樣頻率和編碼位數(shù)的選取視使用場合而定。在電話系統(tǒng)中 ,一路電話所需的帶寬只有 56Kbps 或 64Kbps,而傳送立體聲唱片則需要 。 BR 2.視頻信號所需的帶寬。在計算機中 ,一幅圖像是由一個個的像素組成的 ,對每個比特進行編碼?；叶葓D像中 ,每個像素編碼成一個 8 比特的數(shù) ,在彩色圖像中 ,每個像素記錄了它的顏色 ,因此每個像素用 24 比特來表示 ,而為了獲得