退化搭线窃听信道下的物理层安全性能的研究开题报告

 2021-08-14 02:28:38

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来,随着无线通信技术的迅速发展,以及各种窃听手段和工具的不断升级,保证信息的安全传输成为一个重要且棘手的问题。物理层安全作为通信安全的第一道屏障,对于保密通信系统有着不可替代的地位。传统的信息安全技术,主要集中于网络层以上各层,如:利用各种加密机制、加密算法来实现安全保密。随着通信网络结构的异构化、泛在化,以及终端处理能力的提升,高层加密协议的实现难度,以及需要应对的安全挑战不断加大。相较于加密机制,物理层安全编码具有复杂度低、安全性不受窃听者的计算能力影响、长远来看更加可靠等优点,具有重要的研究意义。

传统的以密码为基础的相关加密技术,其核心在于不断提高密码破解的计算量,缺点在于保密的基础不牢靠,同时主要用于网络层及以上层。物理层安全是指利用物理信道的唯一性和互易性来实现信息加密,产生密码,辨识合法用户等。它是作为上层安全的补充出现的,可以极大地增强整个系统的安全性能。

物理层安全的研究以窃听信道模型为基础,包括理论保密容量、安全编码技术、物理层密匙、协作干扰技术、其他利用信道特性的技术等。不同的编码方式都要产生一个类似的目的,在确保合法用户通信可靠性的前提下,使窃听用户在比合法用户信道状况稍差的情况下完全无法获得可辨识的信息。研究发现,很多信道编码经过一些适应性改变可以达到保密容量的极限,其中,ldpc码应用最多。

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2. 研究的基本内容与方案

本次研究主要是在不同的退化搭线窃听信道模型下对各种编码的安全性进行研究与分析。首先要了解物理层安全编码相关基础知识和掌握信息论中对于通信安全性的分析原理及度量方法,为接下来的研究奠定一定的基础。在研究窃听信道编码相关问题时,我们一般只需要讨论窃听信道噪声大于主信道噪声的情况,即对于退化窃听信道,窃听者比合法用户更难获得正确的信息。退化窃听信道可以简单地分为随机退化信道和物理退化信道两种。

如果存在一个传输概率为,对于任意的z,x总满足:

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3. 研究计划与安排

1-3周:查阅相关文献资料,熟悉题目含义及基本研究内容,撰写开题报告。

4-9周:完成相关理论知识的学习与研究,对经典编码理论及物理层安全性的度量进行学习。

10-14周:复习matlab相关知识,对不同信道模型下经典编码的安全性进行仿真计算。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]吕锋,王虹,刘皓春.信息理论与编码(第2版).人民邮电出版社,2010

[2]m.blochandj.barros,“physical-layersecurity:frominformationtheorytosecurityengineering”,cambridgeuniversitypress,nov.2011

[3]yingchangliang,yudongyao.“securingphysical-layercommunicationsforcognitiveradionetworks”,pp.15inieeecommunicationsmagazine,september2015

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