摘 要

随着手机的快速普及，手机短信带来的像伪基站这样的问题层出不穷，使得手机短信的安全性受到大家的重视。本文针对伪基站短信问题，通过引入数字签名技术，设计一个对短信发送者身份的快速安全鉴别方案。本文主要的研究工作如下：

（1）通过调用系统方法实现短信的接收与发送功能。

（2）用SQLite数据库实现短信的存储、用文件存储实现长短信的合并。系统中使用了文件和数据库作为数据存储工具，一定程度上简化了操作。作为轻量级的关系数据库，数据库SQLite有运算速度快和占用资源少的优点。

（3）最后使用Paterson体制基于身份数字签名算法，通过JPBC库实现数字签名功能，将基于身份数字签名算法应用到系统中，实现了验证短信真伪性。

安全短信系统在Eclipse的AVD和真机上都做了测试，正常实现了用户短信的签名、验证、接收、发送及管理等功能，并且数字签名的时间也达到了要求。经过分析，系统能够对短信发送者身份进行有效验证，并保证了消息的真实性与完整性，同时系统具有一定的效率，具备良好的使用性能。系统具有如下优点：针对用户广、不必基于大数据、不必改变硬件设施、密钥管理比数字签名的同类系统更加简化、对不同长度的短信都可以有效率的进行签名。

关键词：基于身份数字签名,安全短信,PS体制

Abstract

With rapid popularization of the mobile phone，its short message will bring a great many of problems，such as pseudo base station. The security of the mobile phone short message has attracted great attentions from people. This paper has introduced digital signature technology to quickly recognize the sender's identification in a safe way to solve the problems caused by the base station. This research work has mainly explained in the following aspects:

This dissertation employed systematic method to receive and send short message.

The system used SQLite database to store the short message and integrate the long message by the storage of file. The system used file and database as the data storage which can simplify the operation. As a lightweight relational database, the SQLite database has high calculation speed and the advantage of requiring fewer resources.

Finally，the system used JPBC base to realize the digital signature function based on the Paterson scheme with Identification digital signature algorithm.

The Identification digital signature algorithm is applied to the system,which can verify the authenticity of short message.

The safety short message system has been tested, on the AVD of Eclipse and the real device, which can normally realize the signature, verification, receiving，sending and management of users' short message. Meanwhile, the time requirements for the digital signature has been met. With analysis, the system can effectively verify the identification of the sender and can ensure the reality and integrity of the message with high efficiency and easy access. The system has the following advantages: It has a wide range of users. Users are not required to rely on large data or to change hardware facilities. Secret key management is more simple than other digital signature system of the same kind, which can effectively handle short messages with different length.

Keywords: Identity based digital signature, secure SMS, PS syste

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容 3

1.4 论文组织结构 4

第2章 基于Android的安全短信系统研究方案设计 5

2.1 软件目标和需求分析 5

2.1.1 软件目标 5

2.1.2 需求分析 5

2.2 系统总体设计 6

2.3 数据设计 7

2.4 接口设计 8

2.5 详细设计 9

2.5.1 短信管理模块设计 10

2.5.2 长短信模块设计 13

2.5.3 签名模块设计 13

第3章 基于身份数字签名理论知识 15

3.1 数字签名体制 15

3.2 基于身份数字签名体制算法组成 15

3.3 基于身份数字签名体制的选取 16

3.3.1 PS体制算法组成 17

3.3.2 PS体制算法分析 17

第4章 基于Android的安全短信系统研究的实现 19

4.1 短信管理模块实现 19

4.1.1 短信发送模块实现 19

4.1.2 短信接收模块实现 20

4.1.3 短信存储模块实现 21

4.2 长短信模块实现 22

4.3 签名模块实现 23

4.3.1 系统建立实现 23

4.3.2 签名实现 25

4.3.3 验证实现 26

第5章 系统测试及分析 28

5.1 测试目标 28

5.2 测试环境设计 28

5.3 测试步骤设计 29

5.4 测试结果及分析 29

第6章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 38

参考文献 39

致谢 41

第1章 绪论

• 1. 研究背景

现代生活中，手机已经越来越成为人们不可或缺的工具。根据工信部《2016年第1季度通信水平分省情况》^[1]，各省的手机普及率都在90%以上，北京的手机普及率最高，为184.2%，也就是说，很多人有两个手机，可见手机对人们生活的重要性。而根据IDC(互联网数据中心)的数据，手机短信服务是用户普及率最高的一项移动服务^[2]。但是也产生了很多的问题，随着移动基站的出现和个人隐私信息的泄露，以广告短信、伪基站短信、木马病毒短信、钓鱼短信和欺诈短信为代表的各种垃圾短信层出不穷。日本移动通信运营商曾经花费270亿日元，用于设备的搭建，使手机客户端可以自动屏蔽发送量超过每天200次的短信，并且可以自定义短信地址，发送方就不能只根据电话号码来发送短信^[3]，但这并不能有效解决问题。

根据《2015年度中国手机安全报告》^[4]，各类垃圾短信至少达到了318.3亿条，其中伪基站短信超过10亿条，伪基站短信不仅骚扰用户，而且对用户的财产安全也造成了严重危害。抵制伪基站是必须要也迫切需要进行的工作，但是伪基站却越来越猖獗，这是因为低成本高收益带来了很多知法犯法的人；其次则是流动性，新一代的伪基站非常易于携带，可以背在包里被带到各种不同的地方，很轻松就可以发送数万的诈骗短信，而且不易被发现；最后还是国家的打击力度不够^[5]。综上所述，伪基站问题十分严重，对用户造成了很大的影响，但是确难以治理。所以，在这个背景下，选题着重针对伪基站短信进行研究，使用基于身份的公钥密码体制，设计一个短信发送者身份的快速安全鉴别方案，用于识别伪基站短信，开发一个基于Android的安全短信系统具有一定的重要性。