基于稀疏矩阵的低复杂度安全网络编码算法

针对安全网络编码复杂度较大的问题,提出一种基于稀疏矩阵的安全网络编码算法。利用稀疏矩阵占用较少的存储空间和运算速度快的优点,在信源处将信源信息与稀疏矩阵进行矩阵变换操作,使得随机网络编码能以较高的概率达到信息论安全的要求。仿真结果表明,该算法能提高编解码速率,降低复杂度,减少存储空间。     

浅谈计算机信息技术与网络安全问题

随着计算机网络技术的飞速发展,计算机信息网络安全问题越来越突出.网络安全是一门涉及网络技术、通信技术、信息安全技术、计算机科学、密码技术、应用数学、信息论等多种学科的综合性学科.本文主要从计算机信息网络安全的概念、计算机信息网络不安全因素、计算机信息网络安全的应对策略等三个方便进行了阐述.     

多级网络编码方案

目前安全网络编码的研究有信息论安全和密码学安全两种方法。信息论安全的编码方案中,中继节点编码主要是使用随机线性网络编码（RLNC）生成编码矩阵,但是此方法并不能保证生成的矩阵一定满秩,从而影响方案的解码率。提出了一个多级网络编码（MLNC）方案,该方案通过在源端使用对角矩阵对消息进行编码,以降低编码复杂度;在中继节点,让入度大于等于2的节点作为编码节点,使用多级的网络编码使混淆效果更好,编码节点随机生成满秩的下三角矩阵和上三角矩阵,用它们的乘积作为编码矩阵,这样能保证编码矩阵满秩,接收节点可以成功解码。Matlab仿真结果表明,MLNC编码矩阵达到k-安全概率优于RLNC编码矩阵,并证明MLNC方案满足信息论安全。     

网络编码在窃听网络中的应用

在窃听者窃听能力受限的网络中使用网络编码传输数据时,将网络编码允许中间节点混合收到的数据组这一特点与传统密码学中一次一密的思想相结合,提出了一个基于线性网络编码的有效对抗窃听攻击的安全通信方案.该方案无需秘密信道传榆密钥,同时网络容量的使用率达到n-1/n.而且,当网络编码的系数域足够大时,该保密通信方案使用随机网络编码实现安全通信的概率趋于1.     

带有通信噪声的平衡二叉树的全局吸引不变集

以带有通信噪声的平衡二叉树传感器网络为研究对象,研究了虚警概率和漏检概率的动力学性质。首先推导出了虚警概率和漏检概率依赖于网络层数的迭代表达式,将两类错误概率的迭代过程描述成一个动力学系统;然后在平面直角坐标系下对两类错误概率的迭代模式进行了研究分析;最后推导出了上述动力学系统的全局吸引不变集,该不变集与通信噪声无关且可以很大程度上简化对该系统的分析。     

多元LDPC码在扩频水声通信中的研究

水声信道多径时变、高噪声和严重衰落等特点使接收信号畸变失真,产生的突发和随机错误使系统误码率较高,可靠性难以保证。提出基于多元LDPC码的扩频水声通信系统,采用具有下三角结构的Qc-LDPC码校验矩阵,利用基于符号的迭代编译码算法有效纠正突发和随机错误,且与高阶调制结合提高水下有限频谱利用率时不存在符号与比特转化的信息损失。理论分析和仿真结果表明：相比基于比特的LDPC码、turbo码和卷积码,基于符号的多元LDPC码能以更低信噪比达到扩频水声通信系统误码率指标的要求,证明了方案的有效性。     

混沌序列在安全网络编码算法中的应用研究

为提高网络编码的安全性提出了一种在信源处使用混沌序列与信源信息相结合,在信宿处列表译码的安全网络编码算法。该算法使用改进型Logistic映射产生混沌序列对信源消息进行处理,传输过程保持原有网络编码体制不变,可以抵抗多种窃听和污染攻击。经过系统仿真及理论分析可知,该算法舍弃部分带宽来保证网络的安全性,以较小的开销达到了信息论安全的要求。最终实现了混沌序列在安全网络编码算法中的应用。     

防窃听的弱安全网络编码

网络编码可以达到网络的最大理论多播容量,它的提出是通信领域的一项重要突破。在网络编码实际应用中,安全问题不可忽视。文中提出了一种防窃听的弱安全VSWNC算法。首先VSWNC要求信源信宿共享一个随机数生成器;其次信源端可用随机种子r在随机数生成器上生成一个范德蒙行列式P,随后用P对信源信息进行预编码处理;最后信宿端可通过r得到P从而正确解码。把VSWNC算法应用于随机网络编码中,在牺牲少量带宽的情况下能保证以概率1达到弱安全要求。     

基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统

在无线传感器网络中,为了实现信息的隐蔽通信,提出了一种基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统。隐蔽通信系统的二进制消息序列调制联合正态分布噪声序列的相关系数。作为隐蔽通信系统信号的联合正态分布噪声,叠加到传统数字通信系统调制器的输出。在接收端,相关系数的估计值经过硬判决之后恢复出隐蔽系统的的二进制消息。所提出方案的关键问题,例如信道估计和符号同步,则由传统的数字通信系统解决。从理论上推导出了隐蔽通信系统的误码率。仿真结果表明,所提出的系统具有较低的误码率性能,且与理论值一致。     

基于网络编码的多用户通信

网络编码可以降低通信系统的中断概率,提高系统的可靠性。为了降低通信系统的中断概率,提出一种非二进制的网络编码协作通信方案。非二进制网络编码对接收到的外来用户信息和自身的信息不再进行简单的二进制异或,而是根据一定的组合方式进行叠加。各用户根据是否正确解码接收到的非自身信息来决定是否进行网络编码,目的端同时接收到多个发送端的信息,利用相干检测得到需要的信息。公式推导和系统仿真表明在瑞利衰落环境下,该方案能有效降低系统的中断概率。     

一种在低带宽下的安全网络编码模型

Feldman等人提出,网络编码满足安全性等价于找到满足一定广义矩阵的线性码。分析发现该模型存在一个严重的安全漏洞,即任意接收节点泄露了矩阵M给窃听者,该网络就失去了安全意义。针对模型的缺陷,提出了一种在低带宽下,对安全性要求高的安全网络编码模型。即结合一次一密,改变源输入信息的编码方式,用随机密钥k对原始信息进行加密,利用原来传输矩阵M的安全通道来传输随机密钥k的同时不必牺牲少量的整体容量。分析表明,该模型不仅能够抵抗节点的叛变攻击,内容保密性也得到了进一步提高,模型具有抵抗流量攻击能力,抵抗节点叛变攻击能力以及内容保密性较高等特点。     

联合信道非相干网络编码调制方法

针对时变双向中继信道下的物理层网络编码问题,提出多天线场景下不需要信道状态信息的联合信道编码的非相干物理层网络编码调制和检测方法。首先,为了实现物理层网络编码,设计了源节点的空间调制矩阵。然后,将差分空间调制与物理层网络编码结合,推导得到中继节点处叠加信号的最大后验概率检测表达式。同时,结合叠加信号的星座图,设计从叠加星座到中继转发符号的映射方案。最后,利用信道编码的线形结构,结合比特交织、信道译码与软入软出检测算法,进而得到联合信道-差分物理层网络编码迭代检测方法。仿真结果表明,所提方法能在双向中继场景下实现物理层网络编码的非相干传输与检测,有效提高了系统的吞吐量和频谱效率。     

部分信道特征下的物理层安全编码方法

针对部分信道特征(授权信道特征存在估计误差且窃听信道特征未知)下的物理层安全传输问题,结合人工噪声和安全编码,提出了一种实用的物理层安全编码方法。多天线发射机采用波束成型传输信号时添加与授权信道特征正交的人工噪声,利用交织LDPC码缩小安全距离,在授权信道SNR约束下求最小私密中断概率,实现功率优化分配,尽可能使窃听信道保持低SNR高BER,授权信道保持高SNR低BER,从而实现物理层安全传输。仿真结果表明,在授权信道SNR约束下,本方法可以实现较低的私密中断概率。     

解析量子密钥分配中量子LDPC码的应用

将BB84密钥分配协议看做一个Wire-tap的信道模型,其主信道为二进制对称信道,比特翻转率为025ε,窃听信道是二进制删除信道,删除概率为1-ε.通过量子LDPC编码方式,BB84编写实现主信道的安全通信,同时对BB84协议的安全性进行证明.最后,对Wire-tap信道的安全容量进行计算,最终得到BB84协议下量子LDPC码的可容忍误码率.     

基于CAC的数字视频安全编码研究

对于视频压缩领域,基于上下文的自适应编码(CAC)是一类新出现的高效熵编码方法。为了对数字视频进行实时安全编码,提出了一种基于CAC的数字视频安全编码方案,并首先建立了以CAC安全编码器为核心的安全编码链,然后给出了基于上下文的自适应二进制算术安全编码(CABASC)和基于上下文的自适应变长安全编码(CAVLSC)两种安全编码操作。实验结果表明,该方案具有较好的安全性、实时性和软件易实现性,可作为进一步研究CAC安全编码的基础。     

A novel key-embedded scheme for secure video multicast systems

The secure distribution and maintenance of key information are essential for controlling access to video multicast systems. Unlike the conventional approaches using a dedicated channel independent of the video stream, this paper proposes a novel data embedding scheme, which we refer to as SMDE (statistical modulation data embedding), to support the media-dependent approach that exploits data-dependent channel to transmit and maintain key information. Using embedded data to convey key information is able to achieve added security and reduce bandwidth resource consumption. To this end, we present some new algorithms to embed key messages. By adopting the statistical properties of host video signal, new coding approach for embedded data, and error control algorithm, the proposed SMDE scheme can provide error resilience, transparence for adaptation mechanism, high accuracy of detecting embedded data and real-time processing capability for video applications. These advantages have been demonstrated by the extensive experimental results.     

基于混沌加密对抗窃听的安全网络编码方案

针对抗窃听安全网络编码中引入额外带宽开销且计算复杂度高的问题，提出了一种基于双混沌序列的加密方案。首先，通过Cat-Logistic混沌序列对信源消息的第一维数据进行加密；然后，利用加密后的数据构造出稀疏预编码矩阵。最后，通过预编码矩阵对剩余的明文向量进行线性随机混合，从而达到对抗窃听的目的。与安全实用网络编码（SPOC）方案相比，该方案通过信源消息构造稀疏预编码矩阵没有引入额外信源编码冗余，降低了带宽开销。理论分析和实验结果表明，该方案降低了编码复杂度，提高了传输效率，有效增强网络安全性和传输效率。     

一种安全的多源网络编码签名算法

网络编码已被证明在提高网络传输速率、减少网络拥塞、增强网络可靠性以及降低结点能耗等方面有着巨大优势,因此可被广泛用于计算机网络、无线传感器网络以及p2p系统中。但是,网络编码也面临着多方面的安全威胁,其中污染攻击是其最主要的安全威胁之一。目前,绝大部分的签名方案均只能适用于对单源网络编码中的污染攻击,无法满足普遍存在的多源网络编码的安全要求。对多源网络编码中的污染攻击进行了更深入的分析,给出了安全的多源网络编码所需要满足的条件,提出了一个安全高效的多源网络编码签名算法来预防网络中的污染攻击,该算法可以满足多源网络编码的全部安全要求。