对抗窃听的安全网络编码算法研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyl_chong
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随着信息全球化的发展,人们对消息的需求日益增加。面对有限的网络资源,如何更加快速有效的利用网络资源变得越来越重要。网络编码理论的提出,有效提高了数据的传输速率,实现了对网络资源更加有效的利用。在基于网络编码的通信系统中,信息在节点处进行编码操作,提高网络吞吐量的同时也带来了不可忽视的网络安全问题。安全性问题是网络编码走向实际应用的最大障碍之一,虽然网络编码在节点处对数据进行了混合,但是网络窃听仍然会造成信息的泄露。所以本文主要研究网络编码过程中存在的窃听问题,并提出了有效的网络编码算法。首先针对抗窃听安全网络编码中引入额外带宽开销,计算复杂度较高的问题,提出了一种基于双混沌序列的加密方案。算法利用信源传输数据包所对应的映射值构造形如范德蒙行列式的预编码矩阵,并对信源发送的消息向量进行随机化处理,实现了对信息向量的隐藏。为了进一步降低计算复杂度,提高编码效率对提出编码算法进行改进。通过混沌加密系统对信源消息的任意一维数据进行加密,利用加密后的数据构造出稀疏预编码矩阵。然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。所提出的编码算法只需在信源节点处对信源消息进行加密,中间节点不需做任何改变。实验分析表明,该算法降低了编码复杂度,提高了传输效率,有效增强网络的安全性。结合压缩感知和置换加密提出一种抗窃听的压缩网络编码算法。该算法在发送端使用测量矩阵对信源消息进行压缩降维,同时通过置乱加密实现对抗网络抗窃,然后利用随机网络编码的方式把消息传输出去。在接收端通过网络编码译码和消息的重构得到初始消息。网络的中间节点负责以随机网络编码的方式传输编码消息,不需要额外的操作。实验分析表明,该算法能减小网络编解码计算开销,实现网络的抗窃听并能保证重构信息的高还原性。该论文有图26幅,表4个,参考文献59篇。
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