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华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t s e c u r es o u r c ea u t h e n t i c a t i o na n a l y s i sf o r i pm u l t i c a s t a i d e k o np i e f r ea v o g n ( 烈 m a s t e ri nc o m p u t e rs c i e n c e h u a z h o n gu n i v e r s i t yo f s c i e n c e t e c h n o l o g y t h er e m a r k a b l eg r o w t ho f t h ei n t e m e ta sad a t at r a n s m i s s i o nm e d i u mh a si np a r tb e e n e n a b l e db yt h es i m p l i c i t ya n ds c a l a b i l i t yo ft h ec o r ei n t e r o e tp r o t o c o l ( i p ) ，w h i c hi su s e d f o ra d d r e s s i n ga n dr o u t i n gd a t ap a c k e t st h r o u 曲t h en e t w o r k t h ei ps e r v i c ei n c l u d e s d i f f e r e n tm o d e lb a s e do nt h ea p p l i c a t i o nf i e l di nw h i c hi ti si m p l e m e n t e d i pm u l t i c a s ti s u n d o u b t e d l y a l l i n n o v a t i n g a r e ao fi ps e r v i c e sa v a i l a b l e t o d a y i p m u l t i c a s t c a p a b l e n e t w o r ki s i n c r e a s i n g l yb e c o m i n g a n i m p o r t a n tt e c h n o l o g y f o rc o m m e r c i a la n de v e n m i l i t a r y d i s t r i b u t i v ea n d g r o u p b a s e da p p l i c a t i o n m u l t i c a s t e n a b l e se f f i c i e n t g r o u p c o m m u n i c a t i o nb ya l l o w i n gt h es e n d e rt ot r a n s m i tas i n g l ec o p yo fd a t a ，w i t hn e t w o r k c o m p o n e n t s s u c ha sr o u t e r sa n ds w i t c h e sm a k i n g c o p i e sa sn e c e s s a r yf o r t h er e c e i v e r s i no t h e rh a n d ，i n s p i t eo ft h ev a s ta m o u n to fr e s e a r c h a n di m p o r t a n tr a i s eo fi p m u l t i c a s tp r o t o c o l s ，t h ei m p l e m e n t a t i o n so fm u l t i c a s ta p p l i c a t i o n sh a v eb e e ns l o w t h e m a j o r f a c t o ro ft h i ss i t u a t i o ni st h a tt h em u l t i c a s ts e r v i c e sl a c k s u p p o r t f o rt r a f f i c m a n a g e m e n t ，r e l i a b i l i t ya n ds e c u r i t y w ei d e n t i f yi pm u l t i c a s ts e c u r i t ya so n e o ft h ek e y i s s u e sf o rt h es u c c e s s f u ld e p l o y m e n to ft h eg r o u pc o m m u n i c a t i o na p p l i c a t i o n s i nm a n y w a y s ，t h ei pm u l t i c a s ti m p l e m e n t a t i o na n di t ss e c u r i t ya r et h e ns t i l l a tt h e i ri n f a n t i l es t a t e p u tt h e mt o g e t h e ri n t om u l t i c a s ts e c u r i t y ，a n dw em a yh a v em a n yo r i g i n a lb u ti n t e r e s t i n g p r o b l e m s t h e m o s t c h a l l e n g i n gd e f y i st h es o u r c ea u t h e n t i c a t i o nt h a t p r e s e n t s a c o n t r a d i c t o r yr e q u i r e m e n t o nt h e c o m p u t a t i o n a l a n dc o m m u n i c a t i o no v e r h e a d t h u s m i t i g a t i n gs o l u t i o n sa r en e c e s s a r y t or e s o l v et h i sp r o b l e m t h o s es o l u t i o n sp r e s e n t l yu s e d t h ea m o r t i z a t i o nm e t h o dt oo v e r c o m et h ei s s u e b u tt h ea n n o y a n c ei nt h o s es o l u t i o n si st h a t i v 华中科技大学硕士学位论文 f o rm o s to f t h e e x i s t i n gm e t h o d s t h ea m o r t i z a t i o no f o n es i d ew i l li m p l y h i g h e ro v e r h e a da t t h eo t h e rs i d e t h i ss t u d yi sm o t i v a t e db yt h i st r e n da n di t i n v e s t i g a t e sa m o r t i z a t i o n sm e t h o d su s e d i nt h es o u r c ea u t h e n t i c a t i o no fi pm u l t i c a s t b yt h e i rc o n c e p t u a la r c h i t e c t u r e w et h e n p r o c e e d t oa na n a l y t i ci n v e s t i g a t i o no f t h ei n f o r m a t i o n d i s p e r s a la l g o r i t h mm e t h o du t i l i z e d t oc o m eo v e rt h ea u t h e n t i c a t i o no v e r h e a da m o r t i z a t i o n s c h a l l e n g e s ，a n dp r o p o s es o m e t e c h n i c a la m e l i o r a t i o nt oi t k e yw o r d s ：i pm u l t i c a s t ，s o u r c ea u t h e n t i c a t i o n ，g r o u ps e c u r i t y ，s e c u r i t ys e r v i c e v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 孝琅驮 日期：年年4 月均日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密说 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：i 虑岛 日期：1 1年厶月2 】9 日 耨撕签身谗 日期：柳年f 月p 日 华中科技大学硕士学位论文 a c k n o w l e d g e m e n t s t h i st h e s i sw a sm a d e p o s s i b l eb y t h eh e l p ，s u p p o r ta n dg u i d a n c eo fs e v e r a lp e o p l e f i r s ta n df o r e m o s t ，1w o u l dl i k et ot h a n km y s u p e r v i s o rp r o f l iz h it a n g f o rg i v i n gm ea c h a n c et om a k em ym a s t e rr e s e a r c hi nh i s l a b o r a t o r y i nt h en e t w o r kc e n t e ro fh u s t d u r i n gt h ep a s tt h r e ey e a r s w i t h o u th i ss u p p o r t1 w o u l dn o tb ea b l et om a k ei tu pi nt h i s u n i q u ei n t e l l e c t u a le n v i r o n m e n t 1a l s oh a v e t od e e p l ya d d r e s sm yt h a n k st ot h ec o l l e a g u e s w h oh a v eb e e nm o v e dt ot i a nr o n gx i nf o rt h et h e i rc o l l a b o r a t i o nd u r i n gt h et i m ew eh a v e b e e nt o g e t h e ri nt h en e t w o r kc e n t e r t h e i ra v a i l a b i l i t ya n dp r o m p t i t u d et oa s s i s t a n c e d u r i n gh a r dt i m en e e d t ob e r e m e m b e r e d s p e c i a lt h a n k s t om t ux up i n gf o rh i s a d v i s e m e n td u r i n gt h ew o r kid i df o rm y p u b l i c a t i o n 1w o u l d a l s ol i k et oa c k n o w l e d g em y c r e d i t a b l ed i s c u s s i o ns 6 a n c e sw i t hm q uh o n gj u nw h o s ee x c e l l e n ta s s i s t a n c ew a s d e c i s i v ea ts o m em o m e n to f t h i sw o r k 1w o u l dl i k et or e c o g n i z et h es u s t e n t i v ea p p o nf r o mt h ef o r e i g ns t u d e n t so f f i c e d e p a r t m e n tf o rt h e i rs u p p o r t ，v i e w p o i n ta n di n t e r e s t s p e c i a lt h a n k st om s y u a n j i ef o r h e rm a t e r i a la n dm o r a la s s i s t a n c ed u r i n ga l lt h e s ey e a r s 1w i s hi np a r t i c u l a rt oc o n v e ys p e c i a lt h a n k st om r t ug u a n gy ua n dm s z h a n g j u ns h uf o rt h e i re v e r - c o n t i n u o u ss u p p o r ta n de n c o u r a g e m e n tt h r o u g h o u tm ym a s t e r s c o u r s e s p e c i a l l yt h a n k st oa l lm y 仔i e n d sa n dr e l a t i v e s i nb e n i nw h oh e l pf o rh a v i n gt h e c h a n c et oc o m eb a c ki nc h i n at oa c h i e v et h em a s t e r ss t u d i e s t h a n k st om ym e n d sl u c d a n s o ua n dm o h a m m e dk i t o y i ，t h e i ri d e aa n di n c i s i v ea n a l y s i sa r ed e e p l ya p p r e c i a t e d t h a n k st om s y a n gh o n ga n dm yb r o t h e rg a e t a na v o g n o nf o rt h e i rd e c i s i v es u p p o r t s io w ev e r ym u c ht om yf a m i l yi nc h i n aa n di nb e n i nf o ry o u rs u p p o r ta n d e n c o u r a g e m e n t s ，s p e c i a l l ym y w i f ej a n ea n dm ys o nt a t i a n oo m o n l e r e t h a n k sf o rt h e c o u n t l e s sh o u r ss p e n tw r i t i n gt h i st h e s i s ，t i m et h a to t h e r w i s ew o u l dh a v eb e e ns p e n tw i t h y o u y o u ru n d e r s t a n d i n gs u p p o r t ，i n c i s i v e n e s sa n d t r e n c h a n ta r g u m e n tm a d ei tp o s s i b l et o t h i sw o r kt ob e w o r d sa r en o te n o u 曲t oe x p r e s sm yg r a t i t u d et oa l lo fy o u y o u rl o v e m a k e s m e w h o ia m a i d e k o np i e r r ea v o g n o n m a y 2 0 0 4 华中科技大学硕士学位论文 c h a p t e r 1 i n t r o d u c t i o n 1 w i l l f i n i s h w h a t l s t a r t ” 1 1m o t i v a t i o n b a r ts i m p s o n0c h a l k b o a r de x e r c i s e 。 t h e s i m p s o n s , e p i s o d e8 f 0 5 t h ea r e ao fn e t w o r k e dg r o u pc o m m u n i c a t i o n si sb yn om e a n san e wf i e l do fs t u d y f o ral o n gm o m e n ty e t , m a n yr e s e a r c h e sh a v eb e e nd o n et of i n dm o r ee f f i c i e n tw a y st o h a r n e s st h e p o t e n t i a l o fi n t e m e t p r o t o c o l ( i p ) b a s e d n e t w o r k sa st h eb a s i sf o r c o m m u n i c a t i o n si nm u l t i p a r t ys c e n a r i o s t h e r ea r em a n y p o s s i b l ea p p r o a c h e st om u l t i p a r t y o rg r o u pc o m m u n i c a t i o n s ，a n dt h e r ea r ed i f f e r e n tc o m m u n i c a t i o n sm e t h o d sa n dp r o t o c o l s t h a tc a r lb ed e p l o y e dt oe s t a b l i s hc o m m u n i c a t i o n sw i t h i nag r o u p o n es u c hm e t h o di s p m u l t i c a s t t h ei pm u l t i c a s tt a k e sp l a c ea tt h ei pn e t w o r kl a y e rw i t h i nt h et r a n s m i s s i o n c o n t r o lp r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c o l ( t c p i p ) m o d e l i pm u l t i c a s ti sa l le f f i c i e n ts o l u t i o nf o r g r o u pc o m m u n i c a t i o ni nw h i c ht h es e n d e r ，i n s t e a do fs e n d i n gas e p a r a t e dc o p yo fd a t ap e r r e c e i v e r , c a ns e n dj u s tas i n g l ec o p y ，a n dt h em u l t i c a s tc a p a b l er o u t e r si nt h en e t w o r km a k e c o p i e sa n df o r w a r dp a c k e t sa p p r o p r i a t e l yt oa l lt h er e c e i v e r s b yt h i sw a y ，t h en e t w o r k r e s o u r c e ss u c ha sb a n d w i d t ha n db u f f e rs p a c ea r ee f f i c i e n t l yu s e dd u r i n gm u l t i c a s t i n ga n d t h ec h a r g ea tt h es e n d e rs i d ei s c o n s i d e r a b l yr e d u c e dw h e nw ec o n s i d e rt h em a s s i v e p o p u l a t i o nt h a tt h es a m ep a c k e t i ss e n tt ob y p r i n c i p l e d e s p i t em a n yw o r k sh a v eb e e nd e d i c a t e dt oi pm u l t i c a s ta n do t h e rf o r m so fg r o u p c o m m u n i c a t i o n ，o n l y al i t t l ea m o u n th a v ec o n c e mt h et o p i co f s e c u r i t yi ni pn e t w o r k sa n d t h ea p p l i c a t i o n st h a tu s et h e m a c t u a l l yi ti st ob er e m a r k e dt h a tt h ei m p l e m e n t a t i o n so f m u l t i c a s ta p p l i c a t i o n sa r es t i l ln o t d e v e l o p e d i nt h ew i d e ri n t e r a c tc o m m u n i t y w ei d e n t i f yi pm u l t i c a s t s e c u r i t y a so n eo ft h e k e y i s s u e sf o rt h es u c c e s s f u l d e p l o y m e n to ft h eg r o u pc o m m u n i c a t i o na p p l i c a t i o n s i nm a n yw a y s ，t h ei pm u l t i c a s t i m p l e m e n t a t i o na n di t ss e c u r i t ya r es t i l l a tt h e i ri n f a n t i l es t a t e t h ei pm u l t i c a s tp r o t o c o l s 华中科技大学硕：e 学位论文 s u f f e rf r o mt h en o n - s u p p o r to fm o s to fi n t e m e tw i d er o u t e r s t h em o d e l so fa r c h i t e c t u r e s t h a ta r ep r o v i d e df o r s e c u r i t ya r es ot h a ti tm a yb ed i f f i c u l te v e ni m p r a c t i c a b l et ou s e d e x i s t i n g m o d e lt o i m p l e m e n t t h i sh a s c a u s eu r g ep r o b l e mf o rs t a n d a r d i z a t i o ni ni p m u l t i c a s ts e c u r i t y ，w h e r et h ea c c e s sc o n t r o li st h eo n l yo n eo ft h em o t i v a t i n gf a c t o r sf o r s e c u r i n gc o m m u n i c a t i o n s a p p l i c a t i o n i n g e n e r a lm a yn e e dp r i v a c y ，a u t h e n t i c a t i o n ， i n t e g r i t y a n dn o n r e p u d i a t i o no fm u l t i c a s td a t a t h o s er e q u i r e m e n t sm a yh a v ed i f f e r e n t l e v e l so f i m p o r t a n tf o rd i f f e r e n ta p p l i c a t i o n s t h u sm u l t i c a s ta p p l i c a t i o n sm u s tb ea b l et o p r o v i d es e l e c t a b l el e v e lo fs e c u r i t yi np r o t e c t i n gm u l t i c a s tc o m m u n i c a t i o n s i na d d i t i o n ，f o r a p p l i c a t i o n s u c ha s p a y p e r - v i e wb r o a d c a s t s ，s t o c kq u o t e sd i s t r i b u t i o na n dw e bc a c h e s y n c h r o n i z a t i o n ，t h e r ei so n l yo n es e n d e r , b u tf o rat r a d i t i o n a lm u l t i c a s t i n gt h en u m b e ro f s e n d e rc o u l db em o r et h a no n e t 蜘sm a k e st h ei pm u l t i c a s td e s i g nm o r ec o m p l i c a t e d b e c a u s ed i f f e r e n ts e n d e r sm a yh a v ed i f f e r e n tp o l i c yr e q u i r e m e n t st h a ti ns o m ec a s em a yb e c o n f l i c t i n ga n dt h e nh a r dt oe n f o r c e p u ta l lt h o s ea s p e c t st o g e t h e ri n t om u l t i c a s ts e c u r i t y ， a n dw e m a y h a v e m a n yo r i g i n a lb u ti n t e r e s t i n gp r o b l e m s i nt h em u l t i c a s ts e c u r i t y ，t h em o s tc h a l l e n g i n gd e f yi st h es o u r c ea u t h e n t i c a t i o nt h a t p r e s e n t sac o n t r a d i c t o r yr e q u i r e m e n to nt h ec o m p u t a t i o n a la n dc o m m u n i c a t i o no v e r h e a d t h u sm i t i g a t i n gs o l u t i o n sa l en e c e s s a r yt or e s o l v et h i sp r o b l e m t h o s es o l u t i o n sp r e s e n t l y u s e dt h ea m o r t i z a t i o nm e t h o dt oo v e r c o m et h ei s s u e b u tt h ea n n o y a n c ei nt h o s es o l u t i o n s i s t h a t ，f o rm o s to ft h ee x i s t i n gm e t h o d st h ea m o r t i z a t i o no fo n es i d ew i l li m p l yh i g h e r o v e r h e a da tt h eo t h e rs i d e 1 2p r o b l e m o u ra n a l y s i sw i l lb a s eo nw h a ta p p l i c a t i o n sw a n tf r o mas e c u r ei p m u l t i c a s t i n g ， e s p e c i a l l yt h ea u t h e n t i c a t i o n ： t h e1 pm u l t i c a s ts e c u r i t yi s s u ec o u l db eg l o b a l l ys e e nf r o mt h r e ea n g l e si n c l u d e di n t h es a m em a i nr e f e r e n c ef r a m e w o r k ： - t h em u l t i c a s td a t a s e c u r i t y ， i nas e c u r em u l t i c a s ta p p l i c a t i o n ，d a t an e e d st ob ee n c r y p t e du s i n gt h e eg r o u pk e y ， m a i n l yf o ra c c e s sc o n t r o la n dp o s s i b l ya l s o f o rc o n f i d e n t i a l i t y d a t aa l s on e e d st ob e 2 华中科技大学硕七学位论文 a u t h e n t i c a t e df o rv e r i f y i n gt h es o u r c ea n di n t e g r i t yo ft h ed a t a i nam u l t i c a s tg r o u p ，t h e a u t h e n t i c a t i o nc a nt a k ew v of o r m s ： s o u r c ea u t h e n t i c a t i o na n dd a t ai n t e g r i t y ：t h a tf u n c t i o n a l i t yg u a r a n t e e s t h a tt h ed a t ao r i g i n a t e df r o mt h ec l a i m e ds o u r c ea n dw a sn o tm o d i f i e d i nt r a n s i te i t h e rb ya g r o u pm e m b e r o ra ne x t e r n a la t t a c k e r g r o u p a u t h e n t i c a t i o n ：t h i st y p eo fa u t h e n t i c a t i o no n l yg u a r a n t e e st h a t t h ed a t aw a sg e n e r a t e d ( o rl a s tm o d i f i e d ) b ys o m eg r o u pm e m b e rt h a t p o s s e s s e st h eg r o u pk e y i td o e sn o tg u a r a n t e ed a t ai n t e g r i t yu n l e s sa l l g r o u pm e m b e r s a l et r u s t e d a p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t sw i l lh i g h l yi n f l u e n c et h es o l u t i o ns p a c e f o rd a t ao r i g i n a u t h e n t i c a t i o n i nf a c t ，i nm o s ta p p l i c a t i o n s ，r e c e i v e r sm u s tb ea b l et oe s t a b l i s ht h es o u r c e o ft h ed a t aa n de v e ns o m e t i m et op r o v et h eo r i g i no fd a t at ob ea n yi m p a r t i a lt h i r dp a r t y ， w h i c hi st h en o t 一r e p u d i a t i o n 一t h e k e ym a n a g e m e n t , t h ek e ym a n a g e m e n ti ns e c u r em u l t i c a s t i n gs h o u l dp r o v i d ea d e q u a t em e t h o dt o r e a l i z em e m b e ri d e n t i f i c a t i o na n da u t h e n t i c a t i o n ，t ov e r i f yt h em e m b e r s h i pt og r o u p s t h e s e c u r i t yp o l i c i e st h a ti sd e f i n e db yt h ed a t as e n d e r t h em u l t i c a s ts e c u r i t y p o l i c y m u s tp r o v i d et h er u l e sf o ro p e r a t i o no ft h eo t h e r e l e m e n t so f t h es e c u r em u h i c a s t i n gf r a m e w o r k f r o mt h es e c u r i t yp r o b l e m st ob er e s o l v e da n dr e l a t e da b o v ei ti sc l e a ra n dw e l 】 k n o w nt h a tt h ea u t h e n t i c a t i o ni so n eo f t h eh a r d e ra r e a so f m u l t i c a s ts e c u r i t y o u rw o r kw i l l f o c u so nas y n t h e t i c a n a l y s i s o fd i f f e r e n ta u t h e n t i c a t i o na r c h i t e c t u r e sa n dd i s c u s sa l l a d e q u a t em o d e lf o ra m o r t i z a t i o no fc o m p u t a t i o n a la n dc o m m u n i c a t i o no v e r h e a dt h a t a r e t h et w oc o n f l i c t i n gr e q u i r e m e n t so ft h es e c u r ei pm u l t i c a s ta p p l i c a t i o nd a t ah a n d l i n gi n m u l t i c a s t a p p l i c a t i o n 1 3o u r a n a l y s i sr e s u l t s t h es o l u t i o nw ea n a l y z ei nt h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt h ei n f o r m a t i o nd i s p e r s a l a l g o r i t h m m e t h o du t i l i z e dt oc o m eo v e rt h ea u t h e n t i c a t i o no v e r h e a da m o r t i z a t i o n s 3 华中科技大学硕士学位论文 c h a l l e n g e s b yt h i sw a y ，t h ec o m p u t a t i o n a la m o r t i z a t i o nb e c o m ef l e x i b l ea n dm a yv a r yi n f u n c t i o no ft h en e t w o r ks i t u a t i o nw i t h o u t a n yc h a n g e t ot h ec o m m u n i c a t i o no v e r h e a d 1 4c o n t r i b u t i o n so fd i s s e r t a t i o n t h ec o r ef o c u so ft h i s d i s s e r t a t i o ni st h e a n a l y s i s o f t e c h n i q u e s f o rs o l i c e a u t h e n t i c a t i o ni ni pm u l t i c a s ta p p l i c a t i o n t h i sw i l lt e n dt oi m p r o v et h ei m p l e m e n t a t i o n d e p l o y m e n t o f t h i sc o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u e t h a ti ss u f f e r i n gf r o ml a k eo f i m p l e m e n t a t i o n t h e k e yc o n t r i b u t i o n so f t h i s t h e s i sa r ea sf o l l o w s ： p r o v i d eb e t t e r u n d e r s t a n d i n g o fi pm u l t i c a s t t e c h n i q u e ；r e f l e c t i t s p r e s e n t i m p l e m e n t a t i o ns i t u a t i o na n d t h em a i nr e a s o n so fi t sl o wl e v e ld e p l o y m e n t p r e s e n tb e t t e r