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光通信物理层信息协商与隐私放大技术研究

光通信物理层信息协商与隐私放大技术研究

作者：黄洁北京邮电大学

学位级别：硕士

光纤通信是实现海量数据长距离、大容量传输的重要解决方案。随着光纤窃听手段的出现,光纤通信的安全开始受到威胁。因此出现了许多基于实时密钥分发的加密方案来保证光纤通信的安全性。然而在密钥分发过程中因为噪声等原因会导致密钥... 详细信息

光纤通信是实现海量数据长距离、大容量传输的重要解决方案。随着光纤窃听手段的出现,光纤通信的安全开始受到威胁。因此出现了许多基于实时密钥分发的加密方案来保证光纤通信的安全性。然而在密钥分发过程中因为噪声等原因会导致密钥不一致,同时由于光纤信道可能被监听而出现信息泄漏的问题。密钥后处理作为密钥分发的最后一个步骤可以通过信息协商和隐私放大有效解决上述问题。因此,本文针对光通信物理层信息协商与隐私放大技术展开研究,主要工作如下:(1)提出了基于Spinal码的自适应纠错协议。使用基于低密度奇偶校验(Low-density Parity-check Code,LDPC)码的纠错协议的过程中发现其在不同码率下的纠错阈值不同,因此为了突破码率对于纠错性能的限制,使用基于无码率Spinal码的信息协商协议,在密钥不一致率(Key Error Rate,KER)小于等于13%时,其协商成功率仍然保持在90%及以上。(2)提出了基于分组FFT的隐私放大方案。如果MD5、SHA-256或SHA-512哈希算法作为隐私放大算法存在的限制在于其输出码长是固定的,如果输入过短则会无法保证安全性。基于快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的Toeplitz矩阵隐私放大方案可以实现任意输入输出长度,消耗时间较多。因此采用基于分组FFT的隐私放大方案。通过仿真验证该隐私放大方案通过合理分组的消耗时间为传统FFT方案的一半。

关键词：安全光通信信息协商隐私放大 Spinal编码

面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法

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光通信技术 2023年第5期47卷 22-28页

作者：朱颖宏周敏郭存有高震森李璞孙粤辉王云才广东工业大学物理与光电工程学院广州510006

针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题,提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理,将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascad... 详细信息

针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题,提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理,将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascade算法不同,Cascade-Biconf信息协商算法通过优化分块的大小降低了协商过程中的交互次数和计算量。仿真结果表明:在通信双方初始密钥误码率为0.1的情况下,Cascade-Biconf信息协商算法可将传统Cascade算法的协商效率由0.76提升到0.84,总吞吐量提升27.9%。

关键词：信息协商 Cascade算法密钥分发混沌同步保密通信

Web服务环境下基于信息协商的组合服务多属性选择方法

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运筹与管理 2015年第3期24卷 134-141页

作者：杨洁李登峰赖礼邦福建师范大学经济学院福建福州350007 福州大学管理学院福建福州350108 福州外语外贸学院管理学院福建福州350202

Web服务环境下,通过对Qo S感知服务选择问题及信息协商流程的形式化描述分析,从信息协商的重复考虑用户需求特点出发,提出了基于信息协商的组合服务选择方法及具体实现途径。该方法能综合体现动态协商和犹豫度特点,并且有效避免了评价... 详细信息

Web服务环境下,通过对Qo S感知服务选择问题及信息协商流程的形式化描述分析,从信息协商的重复考虑用户需求特点出发,提出了基于信息协商的组合服务选择方法及具体实现途径。该方法能综合体现动态协商和犹豫度特点,并且有效避免了评价信息的丢失。最后,通过实例分析表明该方法对于Web服务环境下组合服务选择应用的可行性和有效性。

关键词：多属性决策直觉模糊集信息协商淘汰选择法组合服务

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纠错码在信息协商中的应用研究

纠错码在信息协商中的应用研究

作者：孙牛牛解放军信息工程大学

学位级别：硕士

密码技术是保障通信安全的核心技术，量子密钥分发和基于无线信道特性的密钥生成技术受到人们高度重视，具有良好的应用前景。但在实际应用中，利用上述方法生成的原始密钥中存在一定的差异，需要通过后续处理过程来消除原始密钥中不一... 详细信息

密码技术是保障通信安全的核心技术，量子密钥分发和基于无线信道特性的密钥生成技术受到人们高度重视，具有良好的应用前景。但在实际应用中，利用上述方法生成的原始密钥中存在一定的差异，需要通过后续处理过程来消除原始密钥中不一致的比特，这一环节称之为信息协商。换言之，信息协商是指利用公开讨论信道交互信息，在不泄露太多信息以防被窃听方再现密钥的条件下，使合法双方得到相同的协商密钥的过程。信道编码中的纠错码是用来改善通信可靠性的一种信号处理技术，信息协商中对不一致比特的处理与一般通信中的差错控制之间具有相似的特性，都可看成是纠错过程。因此，可以将成熟的纠错码技术用于生成密钥的信息协商。本文对纠错码技术在信息协商中的应用进行了专门研究。具体工作如下：首先，研究了信息协商的工作原理、评价指标和协商效率的理论上界等基本问题。研究了现有的两种基于纠错码的信息协商基本方法：要求译码算法始于伴随式的“伴随式法”和始于可能受噪声污染的接收码字的“码字法”，在此基础上，提出了“校验位法”，这种方法既与码字法那样允许译码算法始于码字，可将用于一般通信的纠错码译码算法直接用于信息协商的纠错环节，又避免了码字法传送协商消息多的缺点;对协商过程中的信息量泄露问题进行了分析。以上研究是基于纠错码进行信息协商的研究基础。其次，研究了基于汉明码的Winnow算法。现有算法采取固定分组长度分组，算法简单方便，但分组长度的选择对协商效果影响很大，对错误率的变化适应性不好。本文对原算法进行了改进，提出采取自适应分组长度，即利用协商中的奇偶校验信息序列估计错误率，再根据错误率自适应选择汉明码的分组长度。仿真结果表明，与原算法相比，改进算法在初始错误率相对较高的情况下对协商效率有明显提升，而且对协商轮数的增加不大。再次，对基于LDPC码的信息协商算法进行了研究。鉴于LDPC码在长码长时协商效果好，且码率选择合适时协商泄露的信息少;但信息协商前合法双方错误率不易准确预知，多轮协商过程中错误率又在不断变化，本文提出：在选择合适码率进行协商的基础上，通过改变删除图案来提高协商纠错能力的方法，即，在译码结束时没有得到正确码字的情况下，依据LDPC码译码时产生的各比特的可信度信息自动决定删除图案，尽量删除可信度低的比特。本文还提出采取以LDPC码为主、利用二分法补充信息的联合协商算法，通过发挥LDPC码的较强纠错能力和低错误率下二分法协商效率高的优势并充分利用迭代信息，取得了在协商效率和协商轮数上有较好折中的效果。最后，提出了基于FlexiCode码的信息协商算法并进行了研究。该算法具有较好的纠错性能，且参数选择灵活，还具有对码长、交织深度和错误率估计偏差不敏感等优点。与基于LDPC码的信息协商算法相比，基于FlexiCode码的信息协商算法灵活性更优，但在长码长下纠错性能逊色一些，然而仍好于基于汉明码的Winnow算法。

关键词：密钥信息协商汉明码 LDPC码 FlexiCode码

N个局中人的信息协商决策(支持)系统(IBD_n)

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系统工程与电子技术 1994年第3期16卷 7-11页

作者：贺仲雄魏小涛刘峰北方交通大学计算机系北京100044 北方交通大学自动化系统研究所北京100044

本文将软科学决策和协商学相结合，提出了Ｎ个局中人的信息协商决策系统。这套理论将用于商业谈判以及多方协商等广泛领域，并在１９９３年８月中国昆明出口商品交易会上试用成功。

关键词：决策支持系统信息协商决策系统

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基于LDPC码和二分法的联合信息协商算法

信息工程大学学报 2013年第2期14卷 207-212页

作者：孙牛牛张水莲辛刚蔡文炳信息工程大学河南郑州450001

信息协商是量子密钥分发(QKD)中的重要环节。在此环节中常需要用信道纠错码技术,如采用性能优异的低密度奇偶校验(LDPC)码。为了增强协商算法对合法双方的错误率的适应性,可以采用码率自适应的方案,但其设计不便、灵活性较差。文章提出... 详细信息

信息协商是量子密钥分发(QKD)中的重要环节。在此环节中常需要用信道纠错码技术,如采用性能优异的低密度奇偶校验(LDPC)码。为了增强协商算法对合法双方的错误率的适应性,可以采用码率自适应的方案,但其设计不便、灵活性较差。文章提出了一种以LD-PC码协商算法为主,以二分法协商方法为辅的联合协商算法,可在协商效率和协商轮数上取得较好折衷,对合法双方原始密钥的错误率有良好的适应性。

关键词：信息协商 LDPC码二分法

基于里德—所罗门码的无线信道密钥生成方案研究

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基于里德—所罗门码的无线信道密钥生成方案研究

作者：程俊远东华大学

学位级别：硕士

随着移动终端设备的不断普及,无线通信已经成为了我们生活中不可获取的一部分,但由于无线通信的开放性,信息安全的问题已经引起越来越多的关注。当基于计算复杂度的传统加密方式因为硬件的快速发展已经逐渐不能保证系统所需的安全性,物... 详细信息

随着移动终端设备的不断普及,无线通信已经成为了我们生活中不可获取的一部分,但由于无线通信的开放性,信息安全的问题已经引起越来越多的关注。当基于计算复杂度的传统加密方式因为硬件的快速发展已经逐渐不能保证系统所需的安全性,物理层安全(Physical Layer Security,PLY)受到越来越多的关注。无线信道密钥生成技术是物理层安全技术研究的重要分支,利用无线信道的本质特征在合法通信双方之间生成共享密钥,对传输信息进行加密,实现通信的保密性。本文首先对于信息协商阶段可能会出现信息泄露而导致生成信息比特率降低而提出了一种基于里德-所罗门码(Reed-Solomon,RS)码的信息协商方案,通过公共信道无差错地将线性纠错码编码得到的校验位信息传输给需要比特纠错的一方进行协商,在尽可能少的泄露生成密钥的信息序列的信息的情况下,消灭通信双方存在的比特误差。但由于在信道环境的多样性和复杂性,单一码率的RS码并不能够保证能够完成大部分的信息协商工作,而纠错失败的情况,会使得密钥生成率减少,不利于通信双方的信息安全,因此,本文基于上述提到的协商方法,加入了码率自适应的概念。在不能够完全实现纠错的情况下,通信双方基于设置的参数,一步步减少用来生成密钥的比特数,降低生成纠错码的码率,来提高纠错性能,在尽可能少地降低密钥生成率的情况下,完成对通信双方的纠错协商。最后,本文利用Zig Bee搭建了一个无线通信系统,分别利用带有单天线的Zig Bee模块和树莓派构成了合法通信双方,Alice和Bob。通信双方通过在一个相干时间内交替发送信息序列,探测采集接收信号强度值(Received Signal Strength,RSS),再通过窗口分割的模式进行选取RSS值序列进行单阈值量化,最后利用RS码对合法通信双方得到了比特序列进行信息协商,完成对通信双方比特不一致的纠错。本文将传统的纠错码方法和物理层安全进行了结合,实现了无线通信过程的密钥生成技术,并通过理论分析和模拟仿真验证了这个系统的保密性,能够满足点对点通信环境中的需求。对于本文设计的Zig Bee网络系统进行不同场景的仿真,固定码率的信息协商方案,最高能够达到6.67bit/s的密钥生成速率,而码率自适应的信息协商方案最高能够达到9.93bit/s的密钥生成速率。

关键词：物理层安全无线通信信息协商里德-所罗门码码率自适应 ZigBee

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基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案

电子与信息学报 2020年第12期42卷 2946-2952页

作者：黄开枝万政楼洋明肖帅芳许晓明中国人民解放军战略支援部队信息工程大学郑州450001

针对现有的密钥生成方案需要在通信流程中增加额外的密钥协商协议,导致在5G等标准通信系统中应用受限的问题,该文提出一种基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案。首先基于信道特征提取未协商的物理层密钥,然后针对物理信道与密钥... 详细信息

针对现有的密钥生成方案需要在通信流程中增加额外的密钥协商协议,导致在5G等标准通信系统中应用受限的问题,该文提出一种基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案。首先基于信道特征提取未协商的物理层密钥,然后针对物理信道与密钥加密信道共同构成的等效信道设计极化码,最后利用未协商的物理层密钥对编码后的序列进行简单的模二加加密后传输。该方案通过针对性设计的极化码纠正密钥差异和噪声引起的比特错误,实现可靠的安全传输。仿真表明,该文基于等效信道设计的极化码在保证合法双方以最优的码率可靠传输的同时可以防止窃听者窃听,实现了安全与通信的一体化。

关键词：物理层安全密钥生成极化码信息协商安全与通信共生

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公开协商所提取的无条件安全秘密钥长度

西安电子科技大学学报 1999年第4期26卷 436-439页

作者：刘胜利王育民西安电子科技大学

讨论了在公共信道上利用无条件安全秘密钥协商协议来公开协商提取秘密钥，并借助于ＵｎｉｖｅｒｓａｌＨａｓｈ函数和Ｒéｎｙｉ熵阐明了所提取的密钥长度与协议中的信息协商和保密增强的关系．

关键词：无条件安全信息协商保密增强密钥协商