论文研究-混沌序列在安全网络编码算法中的应用研究.pdf

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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。
1214 计算机应用研究 第31卷 和它的一个本原根a。为了保证窃听者不能获得原始信息则攻击。 两个字符中的任何一个都不能被窃听。该算法不仅增加了加密 对于污染攻击,山基于网络编码的列表译码法可以得出该 信息的带宽占用率,而且限制了编码向量的分配。文献[12利算法能够以高于1-q(为某个小正数)的概率解出X13 用一次一密的思想加密了信息,达到了保密通信的要求,但是仅从而达到排除污染信息的目的,满足了安全通信的要求。 這用丁容量为偶数的~网络。在本文的方案中,仅通过引入一个 虽然本文提出的算法中为了实现信息安全加入了密钥信 密钥信息就达到了一次一密的保密通信的要求。与上述方案相息,占用了源信息带宽,假设源信息率为H(X),密钥信息率为 比既降低了加密信息的带宽占用率又减小了对编码向量分配H(K),则在本文提出的方案中H(K) 的限制,同时该算法对网络容量没有做过多要求。 1交换( Softswitch技是实现新一代话通信及多媒 全通信。定义参量p X+/K 为加密信息带宽占用 2相围交互的核心技术软交擴技本现了控制业务与承低 3分高的思想作为控制实的软交搞机:完成叫擦续,韭务控 率叫,则本文中的加密信息带宽占用率为p= t制和用户管理等功能雨让务耀售的传由I基磁问络完成 5在墨个软交换纬系中,馬擦续,控制功的信安协议起到核 H(X) 6心作用·卖定了业旁握供能力的强强 ,表明当接收节点的入度足够大时,密 ()等待发送的文件 H(X)+H(x) 111111111垂管王面社压置 2量己最卉已毒卉已艾0D°0 sIRanstpopema 钥所占带宽可忽略不计。 ntg钉! EEETExwmJ hah rturussstuctEECICTC httehahthile0a)0置损置患变 蠶郊交瞬誉经詔芷稻过什世谜价仕香 6结束语 奖奖延奖新己言究炉置吵新己愚汉穷戳武吴皆发 本文提出了一种既能抵抗窃听攻击又能抵抗污染攻击的 良交熟斗档刀唱唱园旋種囚技技骄动四颂音 安全网络编码算法。该算法利用了混沌序列与列表译码法的 1香三尾辑三青青青购迁围說什任任佳究完究南随 1吾陸漆骄铜骄愚己遇遇遇灭遇患遇EEA94刀刀创创刀 特性,对线性随机网络编码系统的信源和信宿编解码算法进行 1轴固明购卉购适世离醒国闲呐编琶幅琶置患交 了改变,并对该算法进行了仿真。经理论分析和计算可知该算 1蠶其恶芽松法牲厝缙幅盐t¥季¥王借 14地壬壬锋扯释猫遇禹况奇己惠惠惠况患己惠患惠 法虽然牺牲了较小的带宽,但能够以很高的概率达到信息论安 悟愚交置量郊国郊交耸耸耸耸松稻稻遭起理四学彐彐 6笔三国享享享责国招将马语国辑究拭画 全的要求,适用于所有的线性网络编码。 (经混沌处理后的文件 参考文献: 1软卖描( Softswitch术是实现新一代话最通信及多体 [1 AHLSWEDE R, CAI N, LI S R, et al. Network information flow 和据交互的心技术软交换技术体现了应制/让务与承 [JJ. IEEE Trans on Information Theory, 2000, 46(4): 1204-1216 3分的明想作为控制实体的变机:完叫擦续,查务控 制和同户管理莓功面让务留体竞的选由IP基磁网描完成 [2』黄佳庆,陶少国,熊志强,等,网終编码关键理论问題研究[J].计 5在墨个软交提系中,需成擦续,控制功的信令协议配到核 算机应用研究,2008,25(8):2260-2264. 作用,定了让务捏供能力的强酵 [3 CAl N, YEUNG R W. Secure network coding[C// Proc of IEF F ()解码后的文件 International Symposium on Information Theory. LS 1.: IEEE Com 图2源文件及处理后的文件 puter Society, 2002: 323-340. [4. FELDMAN I, MALKIN T, STEIN C, el al. On the capacity of secure network coding[C// Proc of the 42nd Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing. Monticello: Curran As sociate 2004: 30-40 [5』俞立峰,杨涼,于娟,等.防窃听攻击的安全网终编码[冂.汁算机 应月研究,2012,29(3):813-818 6 KROHN M N, FREEDMAN M, MAZIERESJ D On-the-fly verifica 0.020040.060.080.1 tion of rateless erasure codes for efficient content distribution[C]// Proe: of TEEF. Symposium on Security and Privacy.[S1.: IEFF 图3信息传输速率曲线 Computer Society, 2004: 226-240 此外,本文提岀的算法既能有效抵抗窃听攻击也能过滤掉17 GKANTSIDIS O, RODRIGUEZ E. Cooperative security for network 主动攻击者注入的污染信息,达到抵抗污染攻击的目的。下面 coding file distribution[C]//Proc of the 25 th International con- 分别对上述两种攻击者存在的情况下,系统仍然能够实现休密 ference on Computer Communications. 2006: 743-757 通信的功能加以说明 「8陈立山.网络编码的安全性分析与研宄「D].西安:西安电子科 技大学,2010 在本文中假设窃听者可以窃听网络中的所有信道,为了与[91尹恒,吴陈,混沌伪随机序列的产左反在网络安全中的应用[ 其进行对抗,本文利用了一次一密的密码体制对原始消息进行 江苏船舶,2003,20(1):32-34. 了加密,并将密钥整合进加密后的消息中,不需要额外的保密[10]付晓防窃听和抗污染的低能耗安全网终编码方案研究[D].葫 信道。对于窃听者来说,即使获得∫网络中传输的消息数据, 芦岛:辽宁工程技术大学,2012 也难以得信源消息,即窃听者窃听到的数据为Q LlIl」刘琼,潘进,刘炯.基于信息论安全的防窃哜网络编码方案LJ」 计算机工程,2012,38(22):107-110 lu [12]张岩.-种改进的安全网终编鸡方業的研究[C]//中国电子学会 L2n21 约由于改进型 Logistic映射 笫十五届信息论学木年会论文集.北京:囯防工业出版社,2008: mn引n1qm 962-)66. q 产生的混沌序列y1,y2,…,yn是不可逆的,只要保证随机数B [L3]徐光宪,付晓一种基于列表译码法的改进的安全闷络编碼[冂] 小型微型计算机系统,2013,34(4):769-773 β2…β的安全,即使窃听者经过计算获得随机序列,也无法恢[14李大震,林雪红,林家儒,等,安仝网络搞码的一个必要条件[门 复出信源原始消息,即I(QX′)=0,从而有效抵抗了全能窃听 北烹邮电大学学报,2008,31(5):9-12

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