网络编码的安全性分析与研究

论文摘要

不同于传统的多播路由算法,在多播通信网络中,网络编码的中间节点不仅仅是复制转发,而是把接收到的信息或数据进行编码等处理后再转发出去。因此,网络编码提高了网络的吞吐量,可使信息传输速率达到网络的最大流限。与此同时,随着对网络编码研究的不断深入,网络编码的安全问题也越来越重要。目前对网络编码的两类安全性威胁主要为窃听攻击和污染攻击。窃听攻击的安全性分为信息论安全的和弱安全的,区别是前者不允许得到信源的任何信息而后者则不允许得到信源的任何有意义的信息。污染攻击又分为传输节点的过滤污染攻击和信宿节点的过滤污染攻击。本文首先对网络编码的基本理论进行了全面系统的介绍;然后对线性网络编码理论进行了详细的阐述,介绍了线性网络编码的两种构造方式及各自的符号界。接下来对安全网络编码的两种攻击模型及其解决方法进行了介绍,并在窃听网络攻击模型下介绍了安全网络编码的一个必要条件;对防窃听和防污染的安全网络编码方法在随机数生成、种子发布和哈希函数计算三方面提出了自己的看法;对搭线窃听的线性网络编码的安全性进行了探索性研究,介绍了编码矩阵、编码策略及抗搭线窃听的线性网络编码的安全性度量的函数,给出了设计网络时需注意避免的编码向量的选取问题,最后对文献[49]的编码算法进行了适当改进,降低了编码复杂度,节省了存储空间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 信息安全面临的威胁
• 1.1.1 安全威胁
• 1.1.2 入侵者和病毒
• 1.1.3 安全业务
• 1.1.4 信息安全的模型
• 1.2 网络编码的提出、发展、现状及应用
• 1.2.1 网络编码的提出
• 1.2.2 网络编码的发展及现状
• 1.2.3 网络编码的应用
• 1.3 安全网络编码的研究、发展及现状
• 1.4 本文的主要内容及其章节安排
• 第二章 网络编码概述
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 图的基本概念
• 2.1.2 网络流基本概念
• 2.2 网络编码的局部描述和全局描述
• 2.2.1 非循环网络中的网络编码描述
• 2.2.2 非循环网络中的线性网络编码描述
• 2.3 网络编码的性能分析
• 2.3.1 改善网络的吞吐量
• 2.3.2 均衡网络负载
• 2.3.3 提高带宽利用率
• 2.3.4 其它好处
• 2.4 本章小结
• 第三章 线性网络编码
• 3.1 线性网络编码的描述
• 3.2 线性网络编码的实现
• 3.2.1 从向量空间角度实现线性网络编码
• 3.2.2 从代数构造角度实现线性网络编码
• 3.3 线性网络编码的两种构造方式的符号界
• 3.3.1 从代数角度出发构造线性网络编码的编码符号界
• 3.3.2 多项式时间算法下所需的编码符号界
• 3.4 随机网络编码
• 3.4.1 随机编码策略
• 3.4.2 随机网络编码的编码评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 安全网络编码
• 4.1 安全网络编码的引入
• 4.1.1 安全网络编码研究的引入背景
• 4.1.2 安全网络编码的研究现状
• 4.2 安全网络编码的一个必要条件
• 4.2.1 搭线窃听网络的通信模型
• 4.2.2 抗搭线窃听的安全网络编码的条件
• 4.2.3 安全网络编码的一个必要条件
• 4.3 安全网络编码攻击模型及解决方法
• 4.3.1 窃听攻击模型及解决方法
• 4.3.2 污染攻击解决方法
• 4.3.3 防窃听和污染的安全网络编码方法及其改进思想
• 4.4 一类抗搭线窃听的线性网络编码安全性研究
• 4.5 一类防窃听的弱安全网络编码及其改进
• 4.5.1 攻击模型
• 4.5.2 弱安全网络编码及其改进
• 4.6 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献