LT码在窃听信道中的应用

作     者：韩彩彩 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙蓉;刘巧艳

授予年度：2018年

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 110505[军事学-密码学] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：物理层安全编码 窃听信道 LT码 安全间隙 

摘      要：无线通信具有开放性的特点,当我们传输信息时,无线电波接收范围内的用户都可以接收到该信息,这可能会造成信息泄露。近年来,为了防止这种信息泄露,研究员们开始致力于研究物理层的安全编码技术。该技术主要利用窃听信道和合法信道之间的差异,来防止被动窃听者窃听信息。与传统的信道编码方案相比,物理层安全编码方案可以同时保证信息传输的安全性和可靠性。在传统的编码方案中,LT码具有编码随机、无码率和非系统的特点,其编码随机和非系统的特点可以保证窃听者不能从已泄露的编码符号中直接获取私密信息;其无码率的特性则保证了合法信道中信息传递的可靠性。因此,LT码在窃听信道中的研究具有重要的意义。本论文主要研究了LT码在窃听信道中的应用。首先,本论文介绍了该课题的研究背景,分析了LT码在窃听信道中的优势,描述了传统的信道模型和窃听信道模型以及现阶段衡量窃听信道的性能指标。其次,本论文深入研究了窃听信道中LT码的性能。先对LT码的编码算法、AWGN下的译码算法以及度分布进行了介绍,并从安全性和可靠性两方面分析了LT码在AWGN窃听信道中的性能。然后,研究了度分布对于LT码性能的影响。随后,本论文根据研究的结果对鲁棒孤波分布进行了改进,并对改进前后的度分布和安全性进行了比较。结果表明,改进后的度分布可以在一定程度上降低LT码的安全间隙。最后,本论文提出了一种基于反馈和不等差错保护的安全编码方案。该方案主要利用了合法信道和窃听信道之间的差异性,在合法信息接收者和信息发送者之间引入了反馈。合法接收者根据信息的接收情况,将有可能错误的信息符号反馈给信息的发送者,然后信息的发送者根据接收到的反馈信息对编码过程进行调整。发送者采用不等差错保护机制,增加可能错误的信源符号的编码权重,再次进行信息发送。反馈信息是根据合法接收者的译码情况生成的,因此它对于非法窃听者来说是没有任何意义的。信息的发送者是根据合法接收者的译码情况进行信息编码的,这将会降低合法信道的译码开销,从而减少信息的泄露。实验仿真表明,本论文提出的方案可以有效地减少译码开销,降低安全间隙。