Communication efficient and strongly secure secret sharing schemes based on algebraic geometry codes
Bitar等人和Huang等人独立地得到了具有最优和通用通信开销的秘密共享方案，但是它们的构造需要一个大小为q > n的有限域，其中n是共享数，并且不提供强安全性。在这项工作中，我们给出了一个一般的框架来构造通信高效的秘密共享计划的嵌套线性码序列的基础上，它允许使用特别是代数几何码，并允许获得强安全和通信高效的计划。使用这个框架，我们得到：1）对于任意长n和固定有限域，具有普适的接近最优的通信开销的方案，2）首次构造了具有普适的最优通信开销和最优强安全性的方案（对于有限的长度），特别是具有完美方案的组件方面的安全性优点和斜坡方案的安全性和存储效率，（3）对于任意大的长度n和固定的有限域，具有通用的接近最优的通信开销和接近最优的强安全性。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Secret-key-based physical layer security for feedback-aided unsourced random access
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；University of Granada（格拉纳达大学）
针对无源随机接入，利用反馈信号生成密钥加密数据，通过Slepian-Wolf解码恢复密钥，在几乎不增加开销下实现保密通信。
2026-08-04 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement from Vector Gaussian Sources by Rate Limited Public Communication
研究了相关向量高斯信源的秘密密钥协商问题，其中合法参与者可以使用有限速率的公开通信。对于单向公开通信的协议类，我们证明了密钥生成速率和公开通信速率之间的最优权衡是一个高斯随机变量的优化问题。利用Weingarten等人提出的MIMO高斯广播信道的增强技术，推导出了该特性。
2010-10-12 cs.IT math.IT
Communication Efficient Quantum Secret Sharing
在量子秘密共享的标准模型中，人们通常对用于秘密重构的最小授权集感兴趣。在这样的设置中，重建需要通信对应的授权集合的所有份额。如果我们允许非最小授权集，那么我们可以权衡授权集的大小与重建所需的通信量。基于Bitar和El Rouayheb提出的阶梯码，我们提出了一类量子门限秘密共享方案，该方案也是通信有效的。我们称之为$((k,2k-1,d))$通信有效的量子秘密共享方案，其中$k\leq d\leq2k-1$。使用所提出的构造，我们可以恢复的$d-k+1$量子秘密通过$d$量子交换，而使用标准的$((k,2k-1))$量子秘密共享需要$k(d-k+1)$量子交换。换句话说，为了共享一个qudit的秘密，标准的量子秘密共享需要$k$ qudit，而所提出的方案在通信复杂度上每个qudit仅通信$\frac{d}{d-k+1}$ qudit。当$d$等于$2k-1$时，所提出的方案可以相对于标准方案将通信开销减少因子$O(k)$。此外，我们表明，我们的计划有最佳的秘密重建的通信成本。
2019-05-16 cs.IT math.IT quant-ph
Secret Communication over Broadcast Erasure Channels with State-feedback
我们考虑一个1到$K$通信的情况下，源发送私人消息到$K$接收器通过广播擦除信道，和接收器反馈严格因果关系和公开的信道状态后，每次传输。我们探索可实现的速率区域时，我们需要的消息，每个接收器保持秘密-在信息理论意义上-从所有其他接收器。我们的特点的能力，安全通信的能力，在所有的情况下，1到$K$通信的情况下，没有安全的要求是已知的。作为一个特殊的情况下，我们描述了一个单一的接收机点对点删除信道与公共状态反馈的秘密消息的容量在存在一个被动窃听。我们发现，在所有情况下，我们有一个确切的表征，我们可以实现的能力，通过使用线性复杂度两阶段计划：在第一阶段，我们创建适当的密钥，并在第二阶段，我们使用它们来加密每个消息。我们发现我们所需要的密钥量小于消息的大小，并且等于潜在窃听者共同收集的加密消息的量。此外，我们证明了提供欺骗性反馈的不诚实接收者不会降低诚实接收者所经历的速率。我们还开发了一个逆证明，它反映了我们的可扩展性计划的两个阶段的结构。作为一个侧面的结果，我们的技术导致了一个新的外部边界证明的非安全通信问题。
2014-08-08 cs.IT math.IT
Concatenating Extended CSS Codes for Communication Efficient Quantum Secret Sharing
近年来，人们提出了一类量子秘密共享方案，称为通信高效量子门限秘密共享方案（CE-QTS）。这些方案降低了秘密恢复过程中的通信成本。本文介绍了一类通信效率高的量子秘密共享方案（CE-QSS），包括门限和非门限方案。我们提出了一个构造CE-QSS方案的框架，以推广早期基于阶梯码的CE-QTS方案的构造。在这个框架中的主要组成部分是一类量子码，我们称之为扩展的Calderbank-Shor-Steane码。这些扩展的CSS代码可以有其他应用。我们推导出CE-QSS方案的通信成本上界。最后，我们提供了一个建设的CE-QSS计划，满足这一界限使用建议的框架。
2022-11-13 cs.IT math.IT quant-ph
Whispering Secrets in a Crowd: Leveraging Non-Covert Users for Covert Communications
本文研究多址接入系统中非隐蔽用户提升隐蔽用户容量的基本极限，揭示了速率与密钥速率的权衡，并证明复用策略对穷尽速率区域的必要性。
2024-08-23 cs.IT math.IT
Communication Efficient Secret Sharing
秘密共享方案是一种安全可靠地存储信息的方法。特别地，在阈值秘密共享方案中，秘密被编码到$n$份额中，使得至少$t_1$份额的任何集合足以解码秘密，并且至多$t_2 < t_1$份额的任何集合不泄露关于秘密的信息。假设每一方持有的份额和用户希望通过接收来自一组当事人的信息解码的秘密，我们研究的问题是如何最大限度地减少用户和当事人之间的通信量。我们表明，必要的通信量，称为“解码带宽”，减少参与解码的缔约方的数量增加。我们证明了一个紧的下限上的解码带宽，并构造秘密共享方案实现的界限。特别地，我们设计了一个方案，实现最佳的解码带宽时，$d$各方参与解码，普遍适用于所有$t_1 \le d \le n$。该方案是基于Shamir的秘密共享方案，并保持其简单性和效率。此外，我们考虑安全的分布式存储，建议的通信效率的秘密共享方案，进一步提高磁盘访问的复杂性在解码过程中。
2016-04-01 cs.CR cs.IT math.IT
Secret Key Generation from Vector Gaussian Sources with Public and Private Communications
在本文中，我们考虑的问题，秘密密钥的产生与单向通信，通过一个有限速率的公共信道和一个有限速率的安全信道，其中公共信道是从爱丽丝到鲍勃和夏娃和安全信道是从爱丽丝到鲍勃。在这个模型中，我们不对源施加任何约束，即Bob不会退化到Eve或比Eve噪声更小。在这个问题中，我们得到了离散无记忆信源和矢量高斯信源的最优秘密密钥率。通过适当地应用增强变元，导出了向量高斯特征，并证明了一个新的极值不等式。该极值不等式可以看作是两个极值不等式的耦合，这两个极值不等式与退化的复合MIMO高斯广播信道相关，并相应地将Costa熵幂不等式推广为向量。
2020-04-09 cs.IT math.IT
Secret Key Capacity For Multipleaccess Channel With Public Feedback
我们认为，一个秘密密钥（SK）的输入和输出的安全的多址接入信道（MAC），另外有一个无噪声的公共通信信道的生成。在协议的特定限制下，我们推导出了此类SK速率的各种上界。具体地，如果公共通信仅由来自输出终端的反馈组成，则可以生成的SK的速率被限制在具有反馈的MAC的容量区域中的最大对称速率$R_f^\ast$之上。另一方面，如果仅在通过MAC的传输之前和之后允许公共通信，则SK的速率在没有反馈的MAC的容量区域中以最大对称速率$R^\ast$为界。此外，对于一个对称的MAC，我们提出了一个方案，产生速率$R_f^\ast$的SK，提高了以前已知的最好的可达到的速率$R^\ast$。我们的研究结果的应用建立了SK能力的加法器MAC，没有任何限制的协议。
2019-02-24 cs.IT math.IT
Secret Sharing Schemes from Correlated Random Variables and Rate-Limited Public Communication
Embry-riddle Aeronautical University（埃姆布里-阿维艾特卡尔大学）；The University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文提出了一种基于相关随机变量的秘密共享方案，能够在不依赖对称性或预共享秘密的情况下实现任意访问结构的最佳速率和强保密性。
2026-01-23 cs.IT math.IT
Secret message capacity of a line network
研究了具有删除信道和状态反馈的线性网络中的信息理论安全通信问题。我们考虑了中间结点可以产生的私有随机性的一系列情况，从中间结点产生无限私有随机性到中间结点不产生私有随机性，以及介于两者之间的所有情况。我们的特征的秘密消息的容量时，无论是只有一个信道被窃听或所有的信道被窃听，我们开发的多项式时间算法，实现这些能力。我们还给出了一个外边界的情况下，任意数量的信道被窃听。我们的工作是第一个描述的保密能力的网络的任意大小，不完美的渠道和反馈。作为一个侧面的结果，我们推导出的秘密密钥和一跳网络的秘密消息的容量，当源具有有限的随机性。
2014-07-08 cs.IT math.IT
Secret Communication with Plausible Deniability
Florida State University（佛罗里达州立大学）；University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
本文研究了在单交叉偏好下，保密通信如何提供合理否认，通过分析信息结构，证明方向性消息仅能揭示状态是否在截止点以上或以下。
2026-05-09 cs.IT econ.TH math.IT
Theory of Communication Efficient Quantum Secret Sharing
本文研究量子门限秘密共享的通信优化问题，提出通用通信高效方案，并基于ramp量子秘密共享和Staircase码构造最优方案，同时给出通信复杂度下界。
2023-05-30 cs.IT math.IT quant-ph
A Framework for Private Communication with Secret Block Structure
在通过欠定线性测量恢复信号之前利用块稀疏已经被广泛地示出为允许在经典压缩感测将可证明失败的条件下的精确恢复。我们利用这一结果，提出了一种新的私人通信框架，通过在公共信道上传输不可识别的压缩感知问题的实例来实现保密性。合法的接收者可以尝试通过利用用于对发送者的消息进行编码的块结构的秘密知识来克服这种不适定性。我们研究了这种通信协议的隐私保证，以一个单一的传输，并多次传输，而不刷新的共享秘密。此外，我们提出了一个算法的窃听者学习的块结构通过矩的方法，并通过数值实验突出了这个框架的隐私优势。
2021-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Centralized Repair of Multiple Node Failures with Applications to Communication Efficient Secret Sharing
本文考虑了一个分布式存储系统，其中多个存储节点可以在一个集中的位置同时重建。这种集中式多节点修复（CMR）模型是再生代码的推广，允许对单个故障节点进行带宽有效的修复。这项工作的重点是在此CMR模型中存储的数据量和修复带宽之间的权衡。特别是，修复带宽的界限推导出的最小存储多节点修复（MSMR）和最小带宽多节点修复（MBMR）的工作点。这些界限的紧密性通过代码结构进行分析。MSMR点的特征在于，通过代码实现这一点的功能修复的通用CMR参数集，以及与代码，使精确修复某些CMR参数。MBMR点，另一方面，其特征在于与精确的修复代码的所有CMR参数的系统，满足一定的熵累积属性。最后，将该模型应用于秘密共享问题，利用多节点修复问题的编码构造了具有带宽有效共享修复性质的通信有效秘密共享方案.
2016-03-15 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement: General Capacity and Second-Order Asymptotics
本文重新研究了利用交互式公开通信的两方秘密密钥协商问题，提出了一个新的秘密密钥协商协议。该协议获得了一般观测的秘密密钥容量，并获得了独立同分布观测的秘密密钥最大长度的二阶渐近项.与以前提出的秘密密钥协商协议相比，该协议使用交互式通信。事实上，在这项工作之前使用的标准单向通信协议未能达到上述渐近结果。我们的逆证明依赖于最近建立的秘密密钥长度的上限。我们的下限和上限是在一个单一的拍摄设置和渐近结果得到的推论。
2016-03-10 cs.CR cs.IT math.IT
The Secret Key-Private Key Capacity Region for Three Terminals
我们考虑一个保密产生模型，有三个终端，通过公共终端间通信，并检查表征所有速率的问题，在该速率下，所有三个终端可以产生一个"秘密密钥“，并且-同时-两个指定的终端可以产生一个"私钥"，该私钥对其余终端有效地隐藏;两个密钥也对观察公共通信的窃听者隐藏。导出了“秘密密钥-私钥容量区域”的内外界。在一定的条件下，这些界重合，得到（确切的）秘密密钥--私钥容量域。
2005-11-12 cs.IT math.IT
An Information Theoretic Approach to Secret Sharing
提出了一种新的信息论方法来解决秘密共享问题，其中一个分发者在一组参与者中分发一个或多个秘密，对于每个秘密，只有合格的用户集可以通过将他们的份额集中在一起来恢复它，而不合格的用户集即使将他们的份额集中在一起也无法获得关于秘密的信息。虽然现有的秘密共享系统（隐式）假设经销商和参与者之间的通信是无噪声的，本文采取了一个更实际的假设，经销商通过嘈杂的广播信道提供股份给参与者。提出了一种基于信息论的方法，利用信道作为额外的资源来实现秘密共享。这样，秘密共享问题可以转化为等价的窃听信道安全通信问题，并可以采用强大的信息论安全技术来解决。这种方法首先是为经典的秘密共享问题，其中只有一个秘密是要共享。这个经典的问题被证明是相当于一个复合窃听通道的通信问题。复合信道的保密容量的上下界提供了秘密共享率的相应界。该方法的力量进一步证明了一个更一般的分层多秘密共享问题，这是相当于降级的广播多输入多输出（MIMO）信道分层解码和保密约束。对MIMO广播信道的保密容量域进行了刻画，给出了秘密共享容量域。此外，这些安全的编码方案，实现了保密容量区域提供了一个信息论方案的秘密共享。
2014-04-25 cs.IT math.IT
Cooperative Secret Communication with Artificial Noise in Symmetric Interference Channel
我们考虑对称高斯干扰信道中，两个用户试图提高他们的保密率在一个合作的方式。人工噪声与有用的信息一起引入。我们推导了两种最佳点，最大最小点和单用户点的功率控制和人工噪声参数。结果表明，功率约束存在一个临界值$P_c$，低于该临界值时，最大最小点是保密率域上的最优点，高于该临界值时，单用户点间的分时可以获得更大的保密率对.它还表明，人工噪声可以帮助扩大保密率区域，特别是在单用户点。
2010-08-16 cs.IT math.IT
Learning an Adversary's Actions for Secret Communication
研究了在窃听信道上的安全通信，在该信道中，主动攻击者修改信道的状态，合法的发射机有机会感知和学习攻击者的行为。对手有能力切换信道状态，并观察相应的输出在每个信道使用，而编码器有因果关系的访问依赖于对手的行动的意见。提出了一种联合学习/传输方案，使合法用户学习并适应对手的行为。对于某些信道模型，它表明，可实现的速率，精确定义的问题，是任意接近那些获得事后诸葛亮，发射机知道的行动提前。这项初步研究表明，通过学习对手，例如，监测环境。
2019-11-08 cs.IT math.IT
Guaranteed Private Communication with Secret Block Structure
提出一种利用秘密块结构实现私有通信的框架，通过可识别性差距保证隐私，并研究其隐私性及窃听者攻击下的密钥寿命。
2024-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Common Information and Secret Key Capacity
本文研究了一对终端观测相关信源，并在无噪声公共通信信道上通信的情况下，产生最大速率的秘密密钥的问题。我们的主要结果建立了一个最大速率秘密密钥的生成和一个共同的随机性，使两个终端的观察条件独立的生成之间的结构等价。这种公共随机性的最小速率，称为交互式公共信息，与Wyner的公共信息概念有关，并且用于表征生成最佳速率秘密密钥所需的交互式公共通信的最小速率。当交互的轮数有界时，这种表征产生了上述通信速率的单字母表达式。我们的研究结果的应用表明，相互作用不会降低这种速率的二进制对称源。此外，我们提供了一个例子，其中的互动降低了最低通信速率。此外，建立了可能具有独立兴趣的公共信息量的某些不变性。
2013-04-09 cs.IT math.IT
Reliability and Latency Analysis for Wireless Communication Systems with a Secret-Key Budget
本文研究了带被动窃听者的无线通信系统中密钥预算的可靠性与延迟问题，通过分析密钥耗尽概率与传输延迟，揭示了系统参数对安全、可靠性与延迟联合性能的影响。
2024-01-12 cs.IT math.IT
Polar Coding for Secret-Key Generation
秘密密钥生成的实际实现通常基于顺序策略，该策略在两个连续步骤中处理可靠性和保密性，称为协调和隐私放大。在本文中，我们提出了一种基于极化码的替代方法，该方法联合处理可靠性和保密性。具体而言，我们提出了秘密密钥容量实现极化编码方案的以下模型：（i）降级的二进制无记忆源（DBMS）模型与速率无限的公共通信，（ii）DBMS模型与单向速率有限的公共通信，（iii）1到m的广播模型和（iv）马尔可夫树模型与均匀的边际。对于模型（i）和（ii），我们的编码方案仍然有效的非退化源，虽然他们可能无法实现的秘密密钥的能力。对于模型（i），（ii）和（iii），我们的计划依赖于预先共享的秘密种子可以忽略不计的速率，但是，我们提供了这些模型的特殊情况下，不需要种子。最后，我们展示了我们的研究结果的应用程序的保密性和隐私的生物识别系统。因此，我们提供了第一个例子的低复杂度的秘密密钥的能力实现计划，能够处理模型（ii）的矢量量化，或模型（iii）和（iv）的多终端通信。
2015-08-06 cs.IT math.IT
Communication-Rounds Tradeoffs for Common Randomness and Secret Key Generation
研究了交互作用在公共随机数生成（CRG）和秘密密钥生成（SKG）问题中的作用。在CRG问题中，两个参与者Alice和Bob分别获得样本$X_1,X_2,\dots$和$Y_1,Y_2,\dots$，其中$(X_1,Y_1)$、$(X_2, Y_2)$、$\dots$对独立于某个已知概率分布$μ$而被绘制。他们希望交流，以便就$L$的随机性达成一致。SKG问题是CRG问题的限制，要求密钥接近随机，即使是窃听者也可以监听他们的通信（但不能访问Alice和Bob的输入）。在这项工作中，我们研究了CRG和SKG问题中的通信量和交互轮数之间的关系。具体地说，我们构建了一个家庭的分布$μ= μ_{r, n,L}$，参数化的整数$r$，$n$和$L$，这样对于每个$r$存在一个常数$b = b(r)$，CRG（分别SKG）是可行的，当$(X_i,Y_i) \sim μ_{r,n,L}$与$r+1$轮的通信，每个$O(\log n)$位组成，但当限制到$r/2 - 3$轮的互动，总的通信必须超过$Ω(n/\log^{b}(n))$位。在我们的工作之前，没有分离已知的$r \geq 2$。
2018-08-27 cs.IT math.IT
Communication Complexity of the Secret Key Agreement in Algorithmic Information Theory
本文研究算法信息论中秘密密钥协商的最坏情况通信复杂度，揭示其随密钥长度变化的不同行为，并利用图谱、扩展器混合引理和信息论技术完成证明。
2024-05-09 cs.DM cs.IT math.IT
Communication Cost of Two-Database Symmetric Private Information Retrieval: A Conditional Disclosure of Multiple Secrets Perspective
我们考虑了两个数据库对称私有信息检索（SPIR）的总通信成本（上传加下载），通过其关系到有条件的秘密披露（CDS）。在SPIR中，用户希望从来自$N$非共谋和复制数据库的$K$消息中检索消息，而无需了解检索到的消息之外的任何内容，同时没有单独的数据库学习检索到的消息索引。在CDS中，当且仅当双方的输入满足公共确定性函数时，双方都持有一个单独的输入并共享一个共同的秘密，希望以有效的方式向外部方公开这个秘密。作为CDS的自然扩展，我们引入了多秘密的条件披露（CDMS），其中两方共享多个i.i.d.~而不是像CDS中那样的单个公共秘密。我们表明，一个特殊的配置CDMS相当于两个数据库SPIR。受这种等价性的启发，我们设计了下载成本有效的SPIR方案，使用二分图表示的CDS和CDMS，并确定确切的最小总通信成本的$N=2$数据库SPIR的$K=3$消息。
2022-01-28 cs.CR cs.DB cs.IT
Building Resilience in Wireless Communication Systems With a Secret-Key Budget
Princeton University（普林斯顿大学）；Linköping University（林雪平大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
针对带密钥生成功能的无线通信系统，本文提出新型物理层弹性指标，对比三类功率分配方案，实现指定弹性下的发射功率最小化，为系统参数优化提供支撑。
2025-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Assisted Secret Communication
无线通信由于其广播性质而容易受到窃听攻击。本文说明了如何利用干扰来对抗窃听并协助保密。特别是，被认为是一个窃听信道的帮助下，窃听器（WT-HI）。在这里，发射机在被动窃听者存在的情况下并在独立窃听者的帮助下向其预期的接收机发送机密消息。不知道机密消息的解密者通过发送独立信号来帮助确保消息的保密性。给出了离散无记忆信道和高斯信道下WT-HI的可达保密率和保密容量的几个可计算的外界。
2009-08-17 cs.CR cs.IT math.IT
MIMO Secret Communications Against an Active Eavesdropper
本文考虑了一种情况下，爱丽丝-鲍勃对希望在秘密通信的存在下，一个活跃的夏娃，谁是能够干扰，以及在全双工（FD）模式窃听。作为对策，Bob也在FD模式下操作，使用其天线的子集作为接收器，并且剩余的天线作为干扰器和传输噪声。其目标是最大化可实现的保密自由度（S.D.o.F.）的系统，我们提供了最佳的发送/接收天线分配在鲍勃，基于此，我们确定在封闭的形式的最大可实现的S.D.o.F.。我们进一步研究不利的情况下，夏娃知道鲍勃的传输策略，并优化其发射/接收天线的分配，以尽量减少可实现的S.D.O.F.。在这种情况下，我们找到最坏情况下可实现的S.D.o.F.。我们还提供了一种构造Alice和Bob的预编码矩阵的方法，基于该方法，最大S.D.o.F.可以实现。数值结果验证了理论研究结果，并证明了所提出的方法在现实环境中的性能。
2016-12-05 cs.IT math.IT
On the Role of Artificial Noise in Training and Data Transmission for Secret Communications
这项工作考虑了物理层保密通信系统中训练和数据传输的联合设计，并研究了人工噪声（AN）在这两个阶段中的作用。特别地，在训练阶段中的AN用于防止窃听者获得准确的信道状态信息（CSI），而在数据传输阶段中的AN可以用于屏蔽机密消息的传输。通过考虑AN辅助训练和保密波束形成方案，我们首先推导出可实现的保密率的界限，并获得在高信噪比下渐近紧的封闭形式近似。然后，通过最大化的近似可实现的保密率，最佳的功率分配之间的信号和AN在训练和数据传输阶段，获得了传统的和AN辅助训练为基础的计划。我们表明，使用AN是必要的，以实现高的保密率在高信噪比，它的使用在训练阶段可以更有效地比在数据传输阶段时的相干时间是大的。然而，在低SNR下，AN的使用没有提供优势，因为在这种情况下难以获得CSI。数值结果验证了我们的理论主张。
2015-11-05 cs.IT math.IT
An Improved Feedback Coding Scheme for the Wire-tap Channel
窃听信道模型是物理层安全的重要组成部分。具有无噪声反馈的窃听信道（WTC-NF）特别有趣，因为它显示了当私人反馈可用时可以做什么。现有的基于秘密密钥的反馈编码方案集中于从反馈中产生密钥并使用该密钥来保护部分传输消息。它已被证明，这种基于秘密密钥的反馈编码方案是最佳的退化的WTC-NF，并找到一个最佳的反馈方案，一般的WTC-NF激励我们利用其他用途的反馈。本文提出了一种新的反馈编码方案，该方案中的反馈不仅用于生成密钥，而且还用于生成帮助信息，帮助合法参与者改善他们之间的通信。我们表明，所提出的新的反馈方案的性能优于已经存在的一个，并给出了一个二元的例子，以进一步解释本文的结果。
2018-04-25 cs.IT math.IT
The Wiretap Channel with Generalized Feedback: Secure Communication and Key Generation
众所周知，反馈并不能增加点对点无记忆信道的容量，然而，它在保密通信中的作用还没有完全了解。在这项工作中，一个可实现的计划窃听信道与广义反馈。该方案利用反馈信号生成合法用户之间的共享秘密密钥，在比特级加密待发送的消息。一类信道的容量的新结果，以及一些新的见解的秘密密钥协议问题。此外，该方案恢复了以前报道的速率区域从文献中，因此它可以被看作是一个概括，统一了该领域的几个结果。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Key Agreement over an Interference Channel with Noiseless Feedback: Achievable Region & Distributed Allocation
秘密密钥建立利用物理层作为一个共同的随机性的来源已经在一系列的设置进行了研究。我们调查的问题，建立在信息理论的意义上，一个秘密密钥之间的用户和基站（BS）（更一般地说，无线基础设施的一部分），但两个这样的用户BS对同时尝试建立密钥。这种新颖设置的挑战在于用户可以窃听另一BS用户通信。因此，重要的是确保建立两个密钥而不泄漏给其他用户，尽管相邻小区之间存在干扰。我们通过干扰信道和用户-BS通信通过公共信道的BS-用户通信的系统建模。我们发现的区域，包括可实现的秘密密钥率的一般情况下，干扰信道（IC）是离散的和无记忆的。我们的结果进行检查高斯IC。在此设置中，我们研究了不同的传输方案的功率分配的性能。每个BS选择的传输方案实质上影响其它BS用户的秘密密钥速率。假设基站是值得信赖的，但他们寻求最大化相应秘密密钥速率，博弈论的设置出现，以分析基站之间的互动，我们在范式模型的不同功率分配方案的密钥协商的情况下，了解性能没有合作。数值模拟表明了纳什均衡结果的无效性，并激发了对合作或协调方案的进一步研究。
2015-12-29 cs.IT math.IT
Secret Key Generation with Limited Interaction
一个基本的两个终端的秘密密钥生成模型被认为是，在终端之间的交互通信速率可能是有限的，特别是可能不足以实现最大的密钥速率。我们首先证明了一个多字母的特征的密钥通信速率区域（其中辅助随机变量的数量取决于轮数的通信），然后提供了一个等价的，但更简单的表征方面的凹信封的情况下，无限轮数。有两种极端情况需要特别注意。首先，在非常低的通信速率的制度，\emph{key bits per interaction bit}（KBIB）表示与一个新的“对称强数据处理常数”，它具有类似于传统的强数据处理常数的凹包络表征。对称强数据处理常数的上界可以由一组分布上的最大相关系数的上确界来确定，这使得我们可以确定二进制对称源的KBIB，并得出结论，特别是，交互式方案至少在低通信速率下并不比单向方案更有效。其次，一个新的表征的\emph{minimum interaction rate needed for achieving the maximum key rate}（MIMK），我们解决了一个猜想Tyagi关于MIMK（可能是非对称的）二进制源。我们还提出了一个新的猜想，二进制对称源的交互式计划是不是更有效的比单向计划在任何通信速率。
2017-03-28 cs.IT math.IT
Separation of Reliability and Secrecy in Rate-Limited Secret-Key Generation
对于离散或连续信源模型，研究了两个合法用户在一轮速率受限的公开通信中的秘密密钥生成问题。虽然我们不提供新的界限上的窃听秘密密钥（WSK）的离散源模型的能力，我们使用的替代可扩展性计划，可能是有用的实际应用。作为一个副作用，我们方便地扩展已知的边界的情况下，连续源模型。具体来说，我们考虑一个顺序的密钥生成策略，实现了一个速率限制的和解步骤，以处理可靠性，其次是一个隐私放大步骤与提取器处理保密性。我们证明，这样的顺序策略实现了最好的已知的限制速率的WSK容量的界限（在双向通信的情况下，退化的源的假设下）。然而，我们表明，与速率无限的公共通信的情况下，实现和解能力的顺序策略并不一定会导致实现WSK容量的最佳已知的界限。因此，可靠性和保密性可以被连续地但不是独立地对待，从而表现出有限速率公共通信的顺序策略的局限性。然而，我们提供的情况下，可靠性和保密性可以连续和独立地对待，如双向速率限制SK容量，单向速率限制WSK容量退化二进制对称源，和单向速率限制WSK容量高斯退化源。
2014-05-16 cs.IT math.IT
Feedback Coding Schemes for the Broadcast Channel with Mutual Secrecy Requirement
最近，通信系统的物理层安全性（PLS）已经被证明是通过使用合法接收机的反馈来增强的。现有的基于秘密密钥的反馈方案主要集中在从反馈中产生密钥并使用该密钥来保护部分传输消息。然而，这种反馈方案已被证明是最佳的几个退化的情况下。具有相互保密要求的广播信道（BC-MSR）是无线通信系统下行链路中物理层安全（PLS）的核心。本文研究了反馈对BC-MSR的影响，给出了无噪声反馈BC-MSR的保密容量区域的两个内界和一个外界。一个内界是根据已经存在的秘密密钥为基础的反馈编码方案的窃听信道，和其他构造的混合编码方案，使用反馈，以产生不仅保护发送的消息，但也合作的消息，帮助接收机，以提高其解码性能。通过两个例子进一步解释了所提出的反馈方案的性能和内外界之间的差距。
2018-04-10 cs.IT math.IT
Fronthaul Quantization as Artificial Noise for Enhanced Secret Communication in C-RAN
这项工作考虑了云无线电接入网络（C-RAN）的下行链路，其中控制单元（CU）对机密消息进行编码，每个机密消息旨在用于用户设备（UE）并且对所有其他UE保密。根据C-RAN架构，编码的基带信号在传送到经由有限容量前传链路连接到CU的分布式无线电单元（RU）之前被量化和压缩。这项工作认为，可以利用前传量化引入的量化噪声作为“人工”噪声，以提高保密约束下可实现的速率。为此，提出了通过跨所有传出前传链路在CU处应用多变量或联合前传量化/压缩来控制量化噪声的统计。假设窃听编码，联合优化预编码和多变量压缩策略的问题，以及由RU产生的人工噪声信号的协方差矩阵，制定的目标是最大化可实现的保密率的加权和，同时满足每RU前传容量和功率约束。在证明了人工噪声协方差矩阵可以在不损失最优性的情况下设置为零之后，基于凹凸过程（CCCP）推导了一种迭代优化算法，并给出了一些数值结果，以突出利用量化噪声作为人工噪声的优点。
2017-05-01 cs.IT math.IT
A Channel Model of Transceivers for Multiterminal Secret Key Agreement
信息论秘密密钥协商不可能不作初始假设。一种类型的初始假设是通过使用连接终端的噪声信道生成的相关随机变量。终端使用相关的随机变量和在可靠的公共信道上的通信来获得共享的秘密密钥。以前的信道模型假设每个终端要么控制信道的一个输入，要么接收信道的一个输出变量。在本文中，我们提出了一种新的收发器的信道模型，其中每个终端同时控制一个输入变量，并观察（噪声）信道的输出变量。我们给出了秘密密钥容量的上界和下界（即，最高可达密钥速率），并证明了在公共通信是非交互和噪声信道输入变量独立的条件下，该收发机模型的秘密密钥容量。
2020-08-07 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Channel for Molecular Communications
纳米网络中的分子通信是一种新兴的通信范式，它使用分子作为信息载体。实现安全的信息交换是需要考虑的实际挑战之一，以解决纳米网络中分子通信的潜力。本文将安全信道引入到分子通信中来防止窃听。首先，我们提出了一种基于Diffie Hellman算法的方法，通过该方法，通信纳米机器可以通过分子信号交换秘密密钥。然后，我们使用这个秘密密钥来执行加密。此外，我们还提出了秘密密钥交换算法和安全的分子通信系统。建议的安全系统被发现有效的能源消耗。
2017-09-14 cs.CR cs.ET cs.IT
Sum Secret Key Rate Maximization for TDD Multi-User Massive MIMO Wireless Networks
基于信道互易性的物理层密钥生成（PKG）是近年来出现的一种在设备间建立密钥的新技术。大多数工作集中在单天线或小规模天线的成对通信场景。然而，第五代（5G）无线通信采用大规模多输入多输出（MIMO）来同时支持多个用户，这带来了严重的互逆信道捕获开销。提出了一种大规模MIMO无线网络中多用户秘密密钥的生成方法。我们提出了一个波束域信道模型，其中不同的元素表示从不同发射方向到不同接收方向的信道增益。在此信道模型的基础上，我们分析了独立信道条件下的秘密密钥速率，并推导出一个封闭形式的表达式。为了最大化和秘密密钥速率，给出了预编码矩阵和接收矩阵的Kronecker积的最优条件，并提出了一种导频复用的预编码矩阵和接收矩阵的生成算法。所提出的优化设计可以显著降低互易信道状态信息获取的导频开销。此外，我们分析了用户终端（UT）之间的信道相关性下的安全性，并提出了一种低开销的多用户秘密密钥产生与UT之间的非重叠波束。仿真结果表明，所提出的预编码和接收矩阵的设计和非重叠波束分配的优点的性能接近最优。
2020-09-22 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement Using Correlated Sources over the Generalized Multiple Access Channel
考虑在三个用户之间建立的秘密密钥协议，其中用户1和2中的每一个都打算与用户3共享秘密密钥，并且用户1和2相对于彼此是窃听者。三个用户观察i.i.d.相关源的输出，并且存在从用户1和2到用户3的广义离散无记忆多址信道（GDMMAC），用于用户之间的通信。秘密密钥协议使用相关的源和GDMMAC来建立。在此设置中，研究了秘密密钥容量区域的内外界。此外，对于信道输入、输出和信源按某种顺序构成马尔可夫链的特殊情况，导出了秘密密钥容量域。在此设置中还考虑高斯情况。
2012-04-13 cs.IT math.IT
Exploiting Full-duplex Receivers for Achieving Secret Communications in Multiuser MISO Networks
我们考虑一个广播信道，其中一个多天线发射机（爱丽丝）发送$K$机密信息信号的$K$合法用户（鲍勃）在存在的$L$窃听者（伊夫）。Alice使用MIMO预编码来生成信息信号以及她自己的（基于Tx的）友好干扰。通过MIMO迫零来去除每个Bob处的干扰。然而，这在每个Bob周围留下了一个“脆弱区域”，可以被附近的Eve利用。我们解决这个问题，通过增强Tx为基础的友好干扰（TxFJ）与Rx为基础的友好干扰（RxFJ），由每个鲍勃。具体地，每个Bob使用自干扰抑制（SIS）来发送友好干扰信号，同时在相同信道上接收信息信号。我们最小化的权力分配给信息，TxFJ，和RxFJ信号在给定的保证下，对每个鲍勃的个人保密率。当窃听者的信道状态信息是已知的/未知的情况下，该问题得到解决。仿真结果表明了该方法的有效性。此外，我们讨论了如何调度传输时的速率要求需要得到满足的平均，而不是瞬间。在特殊情况下，调度算法，只服务于最强的接收器的性能优于一个调度所有接收器。
2017-01-09 cs.IT math.IT
Secrecy Is Cheap if the Adversary Must Reconstruct
秘密密钥可用于在通信期间向窃听者隐藏信息，如在香农密码系统中。大多数理论上的保密保证都要求秘密密钥空间随着通信长度呈指数级增长。在这里，我们表明，当一个窃听者试图重建的信息序列，在文献中所提出的山本，很少的秘密密钥是需要无条件地影响最大失真，具体地说，我们只需要的秘密密钥空间无限增加，增长任意缓慢的块长度。作为一个推论，即使有一个恒定大小的秘密密钥，我们仍然可以导致对手任意接近最大失真，而不管信息序列的长度。
2012-05-17 cs.CR cs.IT math.IT
Polar codes for private classical communication
我们构造了一个新的秘密密钥辅助极化编码方案，用于量子或经典窃听信道上的私人经典通信。我们的计划的安全性依赖于一个熵的不确定性关系，除了信道极化效应。我们的方案实现了对称的私人信息速率从一个任意的量子窃听信道合成的“振幅”和“相位”的通道。我们发现，该方案的秘密密钥消耗率为零的任意可降解量子窃听信道。此外，我们提供了一个额外的充分条件时，秘密密钥率为零，我们怀疑，满足这个条件意味着该方案不需要任何秘密密钥。因此，后一个条件解决了Mahdavifar-Vardy方案在经典窃听信道上进行极化编码的未决问题。
2012-03-26 cs.IT math.IT quant-ph
Distributed Secret Dissemination Across a Network
Shamir（n，k）门限秘密共享是安全多方计算和密钥管理等密码协议的重要组成部分。这些协议通常假设存在从分发者到所有参与者的直接通信链路，在这种情况下，分发者可以直接将秘密的份额传递给每个参与者。在本文中，我们考虑的秘密共享问题时，经销商没有直接的通信链路的所有参与者，而是，经销商和参与者形成一个一般的网络。现有的方法是基于从经销商到每个参与者的安全消息传输，需要在网络中进行相当大的协调。在本文中，我们提出了一种分布式算法，通过网络传播的份额，我们称之为的SNEAK算法，要求每个节点只知道它的一跳邻居的身份。虽然SNEAK施加了一个更强的条件，要求经销商是什么，我们称之为k-传播，而不是k-连接的现有解决方案所需的网络，我们表明，除了被分发，SNEAK实现显着降低通信成本和所需的随机性。
2014-10-22 cs.CR cs.IT math.IT
Covert Communication and Key Generation Over Quantum State-Dependent Channels
The University of Texas at Arlington（阿灵顿得克萨斯大学）
本文研究了在量子态依赖信道上实现隐蔽通信和密钥生成，首次在量子信道上达到正速率的隐蔽密钥生成和正隐蔽速率。
2025-09-19 cs.IT math.IT quant-ph
Distributions Attaining Secret Key at a Rate of the Conditional Mutual Information
本文研究了以条件互信息给定的速率从被窃听源$p_{XYZ}$中提取密钥的问题。我们在三种不同的情况下研究这个问题：（i）Alice（$X$）和Bob（$Y$）无法通信，但与窃听者Eve（$Z$）共享共同的随机性，（ii）Alice和Bob被允许单向公共通信，（iii）Alice和Bob被允许双向公共通信。具有条件互信息的密钥速率的分布恰恰是这样的分布，即在这些分布中，“帮助”Eve为Alice和Bob提供的获取密钥的优势并不比完全对抗的优势更大。对于上述每一种情况下，强必要条件推导出的结构上的分布达到$I(X:Y|Z)$的秘密密钥速率。在获得我们的结果时，我们完全解决了场景（i）下的密钥蒸馏问题，并使用共享随机性将$H(S|Z)$确定为最佳密钥速率，其中$S$是Gács-Körner公共信息。因此，我们提供了一个操作的解释条件Gács-Körner共同信息。此外，我们介绍了简单的示例分布中的速率$I(X:Y|Z)$是可实现的，当且仅当双向通信是允许的。
2015-02-16 cs.IT math.IT quant-ph
Secret Key Cryptosystem based on Polar Codes over Binary Erasure Channel
提出了一种基于极化码的二进制擦除信道下的高效秘密密钥密码体制。我们介绍了一种方法，第一次我们的知识，从攻击者隐藏的极化码的生成矩阵。事实上，我们的主要目标是使用有限长度的极化码实现安全可靠的通信。与Rao-Nam密码体制相比，该体制在抵抗选择明文攻击方面具有显著的安全优势。此外，在应用新的压缩算法之后，密钥长度减小。此外，该方案受益于高码率和适当的错误性能，以实现可靠的通信。
2013-08-01 cs.CR cs.IT math.IT
Coding-Enhanced Cooperative Jamming for Secret Communication in Fluid Antenna Systems
针对 FAS 辅助窃听信道，提出用可被合法方解码消除的编码码字替代高斯噪声进行协作干扰，并联合优化端口选择与功率控制，显著提升保密速率。
2024-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Direct and Reverse Secret-Key Capacities of a Quantum Channel
我们将无记忆量子信道的直接和反向密钥容量定义为基于纠缠的量子密钥分发协议通过使用单个前向经典通信（直接协调）或单个反馈经典通信（反向协调）所能达到的最佳速率。特别是，反向秘密密钥容量可以是积极的抗降解信道，其中没有转发策略是已知的安全。通过考虑任意单模高斯信道，在连续变量框架中明确示出了该属性。
2009-02-09 cs.CR cs.IT math.IT
Using a Secret Key to Foil an Eavesdropper
这项工作解决了分布式系统中的私有通信问题。我们考虑如何最好地使用秘密密钥资源和通信在系统中传输信号，使得窃听者最不能够对信号采取行动。其中一个关键的假设是，私人信号是公开的延迟-在这种情况下，延迟1。我们发现，即使源信号（信息源）是无记忆的，最佳系统的设计和性能有很强的依赖于哪些信号被假定为可用于窃听延迟。具体来说，我们考虑一个分布式系统的两个组件的信息是已知的，只有一个组件和通信资源是有限的。而不是测量的保密性“模棱两可”，我们定义了一个价值函数的系统，基于系统和对手的行动，并表征系统的最佳性能，作为衡量的平均值对最坏的对手。由此产生的最佳速率回报区域表示与信息理论的不等式，和最佳的通信方法不是标准的信源编码技术，而是源于合成的无记忆信道的方法。
2011-04-01 cs.CR cs.IT math.IT
Resource-Efficient Common Randomness and Secret-Key Schemes
我们研究的是两方都能访问身份证的共同随机性。来自已知随机源的样本，并且希望使用有限（或不）通信以最大可能的一致概率生成共享随机密钥。这个问题是密码学中秘密密钥生成的核心，与不确定性下的通信和局部敏感散列有关。我们采取的方法治疗相关的来源作为一个关键的资源，并询问是否可以产生共同的随机性资源效率。我们认为，在这个设置中产生的相关位和相关高斯两个显着的来源。我们设计的第一个明确的计划，只使用多项式数量的样本（在密钥长度），使球员可以生成共享密钥，同意使用最佳通信的恒定概率。最好的以前已知的计划都是非建设性的，并使用指数数量的样本。在摊销的设置，我们的特点是最大的可实现的比例的密钥长度通信的外部和内部的信息成本，两个研究的数量在理论计算机科学。在宽松的设置，双方只是希望提高长度$k$生成的密钥之间的相关性，我们表明，有没有交互式协议使用$o(k)$位的通信协议概率甚至小到$2^{-o(k)}$。对于相关的通信问题，其中参与者希望使用i.i.d.计算其输入的联合函数$f$。从一个已知的源样本，我们给出了一个零通信协议使用$2^{O(c)}$位，其中$c$是交互式随机公共硬币通信复杂性的$f$。这与先前显示的下限相匹配，而先前已知的最佳上限在$c$中是双指数的。
2017-07-25 cs.CC cs.IT math.IT
