[论文解读] Security and Non-Repudiation for Voice-Over-IP Conversations

Christian Hett, Nicolai Kuntze+1 more|ArXiv.org|Jun 14, 2006

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security参考文献 28被引用 9

一句话总结

本文提出了一种用于在语音通信（VoIP）中实现不可否认性的密码学框架，通过数字签名对双向语音流进行签名，以确保完整性、真实性和时间顺序。该方法利用可信计算设备作为安全签名终端，使互不相识的各方能够通过端到端签名的语音会话，实现可验证的、有意的声明。

ABSTRACT

We present a concept to achieve non-repudiation for natural language conversations by electronically signing packet-based, digital, voice communication. Signing a VoIP-based conversation means to protect the integrity and authenticity of the bidirectional data stream and its temporal sequence which together establish the security context of the communication. Our concept is conceptually close to the protocols that embody VoIP and provides a high level of inherent security. It enables signatures over voice as true declarations of will, in principle between unacquainted speakers. We point to trusted computing enabled devices as possible trusted signature terminals for voice communication.

研究动机与目标

• 解决实时VoIP通信中缺乏不可否认性机制的问题。
• 实现互不相识的各方之间可验证的、具有法律约束力的语音通信。
• 在不破坏实时传输的前提下，将数字签名集成到VoIP的基于数据包的流式传输特性中。
• 利用可信计算平台作为安全签名终端，用于语音通信。
• 在保持与现有VoIP协议兼容的同时，增强安全性和可审计性。

提出的方法

• 该方法在完整的双向VoIP数据流上采用端到端数字签名，保留时间顺序和数据完整性。
• 使用密码学哈希链将语音包按时间顺序绑定，以检测篡改或重排序行为。
• 使用可信计算模块（如TPM）作为安全签名终端，用于生成和存储私钥。
• 通过在应用层应用签名，将系统与现有VoIP协议集成，最大限度减少协议修改。
• 对语音包逐个增量应用签名，支持实时验证和可审计性。
• 该方法确保签名的语音会话构成具有法律效力的意图记录。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在实时、分组化的VoIP语音流中有效应用数字签名，以确保不可否认性？
• RQ2 在端到端签名下，何种机制可确保语音包的完整性和时间顺序？
• RQ3 互不相识的各方如何在无事先信任关系的情况下实现具有法律约束力的语音通信？
• RQ4 可信计算平台在保护语音通信签名生成过程方面发挥何种作用？
• RQ5 该解决方案在不破坏实时性能的前提下，能在多大程度上集成到现有VoIP基础设施中？

主要发现

• 所提出的系统通过将数字签名绑定到完整的双向语音流，实现了VoIP中的不可否认性，同时保留了时间顺序和完整性。
• 可信计算设备作为安全、抗篡改的签名终端，确保了私钥保护和可验证的签名行为。
• 该方法通过将语音内容与身份进行密码学绑定，使互不相识的各方能够实现真正的意志表达。
• 通过在应用层应用签名，该方法与现有VoIP协议保持兼容，避免了底层协议的修改。
• 该系统为具有法律效力的语音记录提供了基础，适用于纠纷解决或法医学审计。
• 2006年ISSA会议的海报展示证实了该方法在真实会议环境中的可行性与概念合理性。