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窃听信道下的认证信道容量

电子科技大学学报 2015年第4期44卷 579-583页

作者：陈大江秦臻秦志光电子科技大学信息与软件工程学院成都611731 电子科技大学网络与数据安全四川省重点实验室成都611731

消息认证是合法发送方Alice传输消息M给合法的接收方Bob并向Bob认证M的交互过程。为了防止敌手Eve的攻击,Alice和Bob通常共享了一个安全密钥。该文考察如下认证框架:Alice首先通过无噪声信道将消息M发送给Bob;Alice接着利用消息M和安全... 详细信息

消息认证是合法发送方Alice传输消息M给合法的接收方Bob并向Bob认证M的交互过程。为了防止敌手Eve的攻击,Alice和Bob通常共享了一个安全密钥。该文考察如下认证框架:Alice首先通过无噪声信道将消息M发送给Bob;Alice接着利用消息M和安全密钥K生成一个认证标签;Alice再将认证标签转化为码字Xn;最后,Alice通过窃听信道模型将码字Xn传输给Bob。该文定义了固定标签率下的安全认证信道容量,并证明该认证信道容量等于H(X|Z)。特别地,证明了文献[15]提出的协议在该文的认证模型中是可达容量的。

关键词：消息认证认证信道容量信息论安全窃听信道

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OFDM窃听信道中定时鲁棒性人造噪声设计

清华大学学报（自然科学版） 2013年第7期53卷 1005-1010页

作者：秦浩浩陈翔周春晖钟晓峰赵明王京清华大学电子工程系微波与数字通信技术国家重点实验室清华信息科学与技术国家实验室北京100084

窃听信道模型中存在发送者,合法接收者和窃听者。在发送端中人为地加入噪声(即人造噪声)能够提高信道的安全速率。但现有人造噪声均是在假定系统定时准确条件下设计的。而在实际的多径信道中,如果合法接收者的接收机有定时偏差,有用信... 详细信息

窃听信道模型中存在发送者,合法接收者和窃听者。在发送端中人为地加入噪声(即人造噪声)能够提高信道的安全速率。但现有人造噪声均是在假定系统定时准确条件下设计的。而在实际的多径信道中,如果合法接收者的接收机有定时偏差,有用信号会被人造噪声干扰,造成安全速率下降。该文通过对多径信道的研究和分析,运用信号处理的方法,提出了一种能够抵抗定时偏差的人造噪声设计。给出了低复杂度的对偶算法进行人造噪声与子载波之间的功率分配。仿真结果表明:所提出的人造噪声设计能够有效地抵抗定时偏差。

关键词：移动通信正交频分复用(OFDM) 窃听信道定时鲁棒性人造噪声

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多级中继窃听信道的可达安全速率

应用科学学报 2011年第3期29卷 243-250页

作者：陈莹王保云南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 北京邮电大学网络交换技术国家重点实验室北京100876 南京邮电大学自动化学院南京210003

该文研究多级中继的窃听信道的安全性能,推导了疑义速率范围及可达安全速率的表达式,并且给出高斯信道下的相应结论.假定在功率受限的情况下,分析了高斯信道下两级中继窃听信道和单中继窃听信道的可达安全速率,仿真比较了可达安全速率... 详细信息

该文研究多级中继的窃听信道的安全性能,推导了疑义速率范围及可达安全速率的表达式,并且给出高斯信道下的相应结论.假定在功率受限的情况下,分析了高斯信道下两级中继窃听信道和单中继窃听信道的可达安全速率,仿真比较了可达安全速率的大小.结果表明:当中继节点距离源节点较远时,布设多级中继可得到比单中继更大的安全速率,说明了多级中继窃听信道在一定意义上比单中继窃听信道的安全性能更好.

关键词：多级中继窃听信道离散无记忆信道高斯信道可达安全速率疑义速率

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基于编码与信噪一体化的窃听信道模型研究

北京理工大学学报 2015年第9期35卷 956-960页

作者：杨志良安建平李祥明王爱华北京理工大学信息与电子学院北京100081 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

提出一种LDPC编码与信号噪声一体化联合设计建立窃听信道模型的方法,以保证信息的安全传输.在LDPC编码的设计中加入了扰码,给出了扰码矩阵的设计方法;在保证合法用户具有较高可靠性的前提下,采用信号噪声一体化设计恶化窃听者信道,建立... 详细信息

提出一种LDPC编码与信号噪声一体化联合设计建立窃听信道模型的方法,以保证信息的安全传输.在LDPC编码的设计中加入了扰码,给出了扰码矩阵的设计方法;在保证合法用户具有较高可靠性的前提下,采用信号噪声一体化设计恶化窃听者信道,建立了最小化保密中断概率模型,并给出了简化算法.仿真结果表明,经过扰码的LDPC编码具有相对较小的安全间隔.在保证合法用户具有10-5误比特率的前提下,信噪一体化设计可实现窃听端较低的保密中断概率,使窃听端的信息误比特率以极大的概率保持在0.5.

关键词：窃听信道信噪一体化低密度奇偶校验码保密中断概率

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模拟网络编码双向中继窃听信道安全性能分析

北京邮电大学学报 2012年第3期35卷 112-115页

作者：原泉李海成周亚建赵明峰北京邮电大学信息安全中心北京100876 唐山师范学院计算机科学系河北唐山063000 电子科技大学计算机科学与工程学院成都610054

分析了模拟网络编码双向中继窃听信道可达安全速率特性的影响因素.建立了存在一个窃听者的窃听信道模型,并推导了可达安全速率的表达式.通过对特定场景进行数值仿真和分析,结果表明:当窃听者位于某些范围内时,存在可达安全速率为零的情... 详细信息

分析了模拟网络编码双向中继窃听信道可达安全速率特性的影响因素.建立了存在一个窃听者的窃听信道模型,并推导了可达安全速率的表达式.通过对特定场景进行数值仿真和分析,结果表明:当窃听者位于某些范围内时,存在可达安全速率为零的情况;通过增大窃听者和被窃听节点之间的距离、角度和优化节点功率分配,可以提高模拟网络编码双向中继窃听信道的可达安全速率.

关键词：窃听信道双向中继模拟网络编码可达安全速率

单发多收无线窃听信道中的自适应保密速率传输方案

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西安交通大学学报 2015年第4期49卷 104-109页

作者：钟艺玲穆鹏程西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室西安710049 西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

针对无线通信中基于保密中断的物理层安全问题,提出了一种单发多收(SIMO)窃听信道下使用保密中断概率约束的自适应保密速率方案。利用信道估计与信道的衰落特性分别获得发射端到合法接收端信道(主信道)的信道状态信息(CSI)与发射端到窃... 详细信息

针对无线通信中基于保密中断的物理层安全问题,提出了一种单发多收(SIMO)窃听信道下使用保密中断概率约束的自适应保密速率方案。利用信道估计与信道的衰落特性分别获得发射端到合法接收端信道(主信道)的信道状态信息(CSI)与发射端到窃听者信道(窃听信道)的统计CSI。在发射端已知主信道CSI而未知窃听信道CSI的情况下,根据主信道CSI和窃听信道CSI的概率密度函数对保密传输速率进行自适应调整,并根据保密中断的定义确定发射门限,然后在满足保密中断概率约束的条件下实现保密吞吐量的最大化。在准静态瑞利衰减信道条件下进行了仿真验证,结果表明:与以往的SISO系统方法相比,在保密中断概率低于0.1、合法接收端天线数不少于窃听端时,系统的保密吞吐量可提高1倍以上;即使合法接收端的天线数少于窃听端,只要合法接收端的天线数足够多,SIMO系统的保密吞吐量仍能优于SISO系统。

关键词：无线通信物理层安全窃听信道中断概率保密速率吞吐量

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窃听信道下基于极化码的安全编码技术研究

窃听信道下基于极化码的安全编码技术研究

作者：宋刘一汉浙江大学

学位级别：硕士

随着通信技术的发展,系统与用户对传输安全性的要求也越来越高。传统的基于密码学的安全体制基于计算安全,并不能真正解决传输安全性问题。因此,物理层安全技术逐渐发展起来,它从信息论角度提出了在物理层实现安全通信的方法。在退化窃... 详细信息

随着通信技术的发展,系统与用户对传输安全性的要求也越来越高。传统的基于密码学的安全体制基于计算安全,并不能真正解决传输安全性问题。因此,物理层安全技术逐渐发展起来,它从信息论角度提出了在物理层实现安全通信的方法。在退化窃听信道下,假设信道为二元对称信道,采用极化码的编码方法能够实现秘密消息的安全可靠传输,并且传输速率能渐近达到系统的安全容量。极化码具有较低的编译码复杂度,在安全编码技术中是一个研究热点。因此,本文以基于极化码的安全编码技术为主线展开研究工作。针对非退化窃听信道下的安全编码问题,在编码系统中引入了反馈结构,在反馈的作用下使窃听信道等效退化,然后提出了一种基于极化码的安全编码方法。所提出的安全编码方法有较低的编译码复杂度,并理论证明了传输达到可靠性与安全性的要求,同时尽可能达到安全传输的最大速率。仿真结果表明,所提出的安全编码方法在非退化窃听信道下能够实现安全可靠通信。针对高斯退化窃听信道下的安全编码问题,首先提出了一种采用高斯近似方法的高斯信道极化码构造法,然后提出了一种面向高斯退化窃听信道采用极化码的安全编码方法。同时,由于所提出的安全编码方法在码长较长时,不能充分利用信道极化产生的比特信道传输秘密消息,又提出了一种传输秘密消息的比特信道的选取方法。仿真结果表明,采用高斯近似法的高斯信道极化码构建方法能够较准确地构造高斯信道下的极化码;与不采用安全编码方法相比,所提出的安全编码方法能够在主信道传输的误比特率受限时,提高传输安全性;传输秘密消息的比特信道选取方法使所提出的安全编码方法在保证传输可靠性的同时,获得了更好的安全性。

关键词：极化码窃听信道安全编码反馈结构高斯窃听信道

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复合窃听信道的安全容量

激光与光电子学进展 2015年第11期52卷 240-247页

作者：贺转玲郭大波王晓凯山西大学物理电子工程学院山西太原030006

在Wyner窃听信道和复合信道的基础上,考虑了合法传输信道集为经典信道,窃听信道集为量子信道这种信道模型的信息传输能力。目标是要设计编码译码方案,使得接收方能够完美译出发送的消息(译码错误概率趋于0),同时窃听者对发送消息的疑惑... 详细信息

在Wyner窃听信道和复合信道的基础上,考虑了合法传输信道集为经典信道,窃听信道集为量子信道这种信道模型的信息传输能力。目标是要设计编码译码方案,使得接收方能够完美译出发送的消息(译码错误概率趋于0),同时窃听者对发送消息的疑惑度尽可能的高。在此基础上推导了在发送者知道信道状态信息的情况下有量子窃听时的经典复合信道的安全容量;同时得出了在发送者不知道信道状态信息的情况下这种信道的安全容量的下界。

关键词：量子光学复合信道窃听信道量子信道安全容量

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窃听信道下安全通信的研究

窃听信道下安全通信的研究

作者：杨光雨华侨大学

学位级别：硕士

随着科技水平发展,用户对通信系统的安全性要求日益提高,云计算等技术的出现使大规模运算变得更容易实现,传统的密码学基于计算的复杂度,不能从根本上保证安全。近年来,物理层安全的理论被一些学者提出,在信号层面上从信息论的角度分析... 详细信息

随着科技水平发展,用户对通信系统的安全性要求日益提高,云计算等技术的出现使大规模运算变得更容易实现,传统的密码学基于计算的复杂度,不能从根本上保证安全。近年来,物理层安全的理论被一些学者提出,在信号层面上从信息论的角度分析消息的安全性,试图在根本上杜绝秘密信息被窃取的可能性。窃听信道理论是物理层安全的一个重要研究领域,如何在满足安全性与可靠性的同时构造出低复杂度的编码方案,是当前学者们的研究热点之一。本文使用极化码(Ploar Code)作为编码方案进行加密通信,通过对构造编码时信息位选取的改变,使其同时满足通信的可靠性与安全性。现有的编码方案需要预先知道主信道与窃听信道信道状态,具有很大的局限性,难以在实际环境中应用。因此,本文提出使用喷泉码与极化码相结合的编码方式,在接收者得到足够解码信息时即停止通信,以最小化窃听者所能收到的信号。改进后的方案即使在拥有时变性与多样性的实际信道中,依然可以正常工作。进一步地,本文将在删除信道下的安全编码方案进行推广至更具普遍意义的加性高斯信道之中,同时对可靠性与泄漏的信息量进行了分析与仿真,证明了其安全性。窃听信道模型要求窃听者的信道质量必须差于主信道,而在实际应用中这样的条件很难达成。本文引入交互通信理念,通过一条从接收者到发送者者之间的上行信道,形成带有反馈结构的通信方式,使得窃听信道的质量优于主信道时,安全通信依然能够达成。并给出了在不同信道下可达安全通信的条件,以及构造安全编码的方式。

关键词：极化码喷泉码窃听信道交互通信物理层安全