This MSc Thesis comprises a collective research on the Constant-round Group Key Agreement Protocols. An analogous research, describing alla of the Constant-round Group Key Agreement Protocols, proposed so far in the literature, has not been presented in the past. Thus, we can characterize this work as innovative and novel, since it constitutes the first attempt to collect and analyze all of this category's protocols. Moreover, the elaboration of this work incorporates the assessment of the computation, communication, and total energy cost, of each of the examined Constant-round Group Key Agreement Protocols. The aforementioned components are the most important part of the assessment; however we have also taken into account for our measurements, actions and parameters of the examined protocols, which while bringing a theoretically negligible cost, they actually burden the execution of the protocols. The presentation of the computation, communication, and total energy cost, through appropriate tables and graphs, and in an opportune manner, which allows the comparison between all these protocols' cost, is, again, something not present in the literature, especially to such an extend, regarding the number of the described protocols. Thus, our comparative research comprises another factor of novelty of the present work. In addition, it is important to mention that a particularly diligent classification of the Group Key Agreement Protocols presented in this work, has taken place. This classification was primarily realized according to the number of communication rounds of each protocol, next, according to whether the protocol provides authentication, or not, thereafter according to whether the protocol execution requires a specific structure of the network (e.g. hierarchical), or some kind of a Trusted Third Party, and finally according to the method used for the key generation (either hash functions, or pairings). To conclude, this MSc Thesis comprises a collective and comparative research on the Constant-round Group Key Agreement Protocols, which is a fact infusing prestige and high scientific worth. The uniqueness of this work lies on the study of the whole scientific literature, proposed so far, as well as on the analytical comparative research, presented in the homonymous chapter of this work.
Η παρούσα Διπλωματική Μεταπτυχιακή εργασία αποτελεί μία συγκεντρωτική μελέτη των Πρωτοκόλλων Συμφωνίας Κλειδιού Ομάδας με σταθερό πλήθος γύρων. Μία συγκεντρωτική μελέτη, η οποία περιγράφει το σύνολο των Πρωτοκόλλων Συμφωνίας Κλειδιού Ομάδας με σταθερό πλήθος γύρων, που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία, δεν έχει παρατεθεί στο παρελθόν. Έτσι, ένας παράγοντας, ο οποίος συμβάλλει στο χαρακτηρισμό της εργασίας αυτής ως καινοτομική, είναι ότι αποτελεί την πρώτη προσπάθεια συλλογής και ανάλυσης όλων των πρωτοκόλλων της προαναφερθείσας κατηγορίας. Επιπροσθέτως, η εκπόνηση της εργασίας αυτής περιλαμβάνει για το κάθε εξεταζόμενο Πρωτόκολλο Συμφωνίας Κλειδιού Ομάδας με σταθερό πλήθος γύρων, την πραγματοποίηση μετρήσεων, οι οποίες αφορούν στο υπολογιστικό, επικοινωνιακό και συνολικό ενργειακό κόστος, το οποίο επιφέρει η εκτέλεση του εκάστοτε πρωτοκόλλου. Πέραν των προαναφερθέντων συνιστωσών, οι οποίες αποτελούν το σημαντικότερο τμήμα των μετρήσεων, πραγματοποιούνται επίσης μετρήσεις σχετικές με ενέργειες και παραμέτρους των μελετηθέντων πρωτοκόλλων, οι οποίες αν και είναι θεωρητικά αμελητέου κόστους, επιβαρύνουν την εκτέλεση των πρωτοκόλλων. Η παράθεση του επικοινωνιακού, υπολογιστικού, αλλά και συνολικού ενεργειακού κόστους με χρήση κατάλληλων πινάκων και γραφημάτων, καθώς επίσης και με τρόπο πρόσφορο, ο οποίος επιτρέπει τη σύγκριση όλων αυτών των κοστών των πρωτοκόλλων, είναι κάτι το οποίο επίσης δεν έχει προταθεί στην υπάρχουσα βιβλιογραφία, ιδιαίτερα σε τόσο μεγάλη έκταση, όσον αφορά στο πλήθος των περιγραφέντων πρωτοκόλλων. Συνεπώς, ακόμη έναν παράγοντα καινοτομίας της παρούσας εργασίας αποτελεί η απρατεθείσα συγκριτική μελέτη. Αξιοσημείωτο είναι επίσης το γεγονός ότι πραγματοποιήθηκε ιδιαίτερα επιμελής κατηγοριοποίηση των Πρωτοκόλλων Συμφωνίας Κλειδιού Ομάδας, τα οποία παρουσιάζονται στην εργασία αυτή. Η κατηγοριοποίηση έγινε πρωτίστως σύμφωνα με το πλήθος των επικοινωνιακών γύρων του εκάστοτε πρωτοκόλλου, έπειτα σύμφωνα με το αν το μελετηθέν πρωτόκολλο παρέχει μηχανισμούς αυθεντικοποίησης ή όχι, εν συνεχεία σύμφωνα με το αν η εκτέλεση του πρωτοκόλλου απαιτεί κάποια συγκεκριμένη δομή του δικτύου επί του οποίου εφαρμόζεται (π.χ. ιεραρχική), ή αν απαιτείται η ύπαρξη κάποιου είδους Έμπιστης Τρίτης Οντότητας και τέλος τα πρωτόκολλα κατηγοριοποιήθηκαν επίσης σύμφωνα με τη μέθοδο υπολογισμού του κλειδιού συνόδου (σύμφωνα με το αν βασίζονται κυρίως σε συναρτήσεις κατακερματισμού ή στη χρήση ζευγισμών). Συνοψίζοντας, η παρούσα Διπλωματική Μεταπτυχιακή Εργασία αποτελεί μία συγκεντρωτική, αλλά και συγκριτική μελέτη των Πρωτοκόλλων Συμφωνίας Κλειδιού Ομάδας με σταθερό πλήθος γύρων, γεγονός το οποίο της προσδίδει κύρος και υψηλή επιστημονική αξία. Η μοναδικότητά της έγκειται στη μελέτη όλης της μέχρι τώρα προταθείσας επιστημονικής βιβλιογραφίας, αλλά και στην αναλυτική συγκριτική μελέτη, η οποία παρατίθεται στο ομώνυμο κεφάλαιο της εργασίας.
University of the Aegena
