Perfect Secrecy Using Compressed Sensing
本文研究了基于压缩感知的加密，给出了完全保密性的条件。我们证明了在满足限制等距性（RIP）且测量次数大于2倍稀疏度即M \geq 2k的情况下，如果消息块不等于零或具有无限长的块长度，则Shannon提出的完美保密条件是可实现的
2010-11-17 cs.CR cs.IT math.IT
Constructing Optimal Authentication Codes with Perfect Multi-fold Secrecy
本文利用组合设计方法构造了一个具有多重完全保密性的最优认证码。这继续了作者的工作（ISIT 2009），并回答了其中提出的一个悬而未决的问题。作为一个应用，我们提出了第一个无限类的最优码，提供双重安全性对欺骗攻击，并在同一时间完美的双重保密。
2009-12-03 cs.CR cs.IT math.IT
Splitting authentication codes with perfect secrecy: new results, constructions and connections with algebraic manipulation detection codes
分裂BIBD是一种组合设计，可以用来构造具有良好性质的分裂认证码。在本文中，我们表明，设计理论的方法是有用的分析更一般的分裂认证码。受代数操作检测（AMD）码研究的启发，定义了群生成分裂认证码的概念。我们证明了所有群生成的认证码都具有完全保密性，这使我们能够证明代数操作检测码可以被认为是具有完全保密性的认证码的特殊情况。我们还研究了可以“公平排序”的分裂BIBDs。这些分裂BIBDs产生具有分裂的认证码，也具有完美的保密性。我们表明，虽然组生成的BIBDs本质上是公平有序的，这个概念适用于更一般的分裂BIBDs。对于各种对$(k,c)$，我们确定的必要和充分（或几乎充分）条件存在的$(v, k \times c,1)$分裂BIBDs，可以公平地订购。我们可以解决这个问题的对是$(k,c) = (3,2), (4,2), (3,3)$和$(3,4)$，以及所有使用$k = 2$的情况。
2021-08-24 cs.CR math.CO
Perfect Secrecy Systems Immune to Spoofing Attacks
我们提出了新的完美的保密系统，提供免疫欺骗攻击等概率源概率分布。在理论方面，依赖于$t$ -Teirlinck设计的存在性结果，我们的构造方法建设性地生成系统，可以达到任意高级别的安全性。在实践方面，我们得到，通过循环差家庭，非常有效的建设新的最佳系统，是单倍安全的欺骗。此外，我们构建，通过$t$ -设计的大值的$t$，第一次接近最优的系统，是5-和6倍的安全，以及进一步的系统与一个可行的数量的密钥是7倍的安全，防止欺骗。我们将我们的研究结果进一步应用到最近扩展的认证模型中，对手可以访问验证Oracle。通过这种方法，我们在验证预言机模型中得到了新的具有欺骗免疫力的完美保密系统。
2012-05-22 cs.CR cs.IT math.IT
Shannon Perfect Secrecy in a Discrete Hilbert Space
一次性密码本（OTP）在1949年被香农证明是完全安全的。我们建议将经典的OTP从一个n位有限域扩展到有限域上的整个对称群。在此上下文中，对称群可以由n位计算基上的离散希尔伯特球（DHS）表示。与量子计算中定义在复数域上的连续希尔伯特空间不同，DHS定义在有限域GF（2）上。在这个DHS中，整个对称群可以完全由n位二元置换矩阵的完整集合来描述。明文的编码可以通过从对称群中随机选择置换矩阵来与和对应于要编码的数据的状态相关联的计算基向量相乘来完成。然后，将得到的矢量转换为作为密文的输出状态。解码是相同的过程，但具有预共享置换矩阵的转置。我们证明，在这种扩展下，1到1的映射在经典的OTP是同样可能解耦离散希尔伯特空间。置换矩阵之间的不确定性关系保护由M个置换矩阵（也称为量子置换垫或QPP）组成的所选垫。QPP不仅保持了经典公式的完美保密特性，而且在不使完美保密特性失效的情况下可重用。扩展的香农完全保密性然后陈述为使得密文C绝对不给出关于明文P和密码本的信息。
2023-02-15 cs.CR quant-ph
Energy Concealment based Compressive Sensing Encryption for Perfect Secrecy for IoT
最近的研究表明，在资源受限的物联网设备中使用高斯或二项式传感矩阵的基于压缩感知（CS）的计算安全方案容易受到仅密文攻击。虽然基于CS的完全安全方案没有这样的漏洞，但完全安全方案的实际实现是具有挑战性的，因为它需要额外的安全信道来传输测量范数。在本文中，我们通过隐藏能量设计了一个完全安全方案的实际实现，其中消除了对额外安全信道的要求。由于高斯感测矩阵的生成在资源受限的IoT设备中是不可行的，因此使用线性反馈移位寄存器来生成近似高斯感测矩阵。我们还证明了所提出的完全安全的方案在实践中的实施的可行性，而不增加复杂性。此外，所提出的方案的安全性分析，并与最先进的压缩感知的能量混淆方案进行了比较。
2020-11-11 cs.CR cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity of the MIMO Wiretap Channel
我们考虑的MIMO窃听信道，这是一个MIMO广播信道的发射机发送一些机密信息的一个用户是一个合法的接收器，而另一个用户是一个窃听者。当发送者和合法接收者可以以一定的正速率通信时，同时确保窃听者得到零比特的信息，就实现了完美的保密。在本文中，我们计算的多天线MIMO广播信道的完美保密容量，其中的天线数量是任意的发送器和两个接收器。
2007-10-10 cs.CR cs.IT math.IT
New Ideas on a New Old Type of Cipher:The Mixed-Radix One-Time Pad
本文形式化并推广了2012年预印本中的非常规密码，提出混合基数一次性密码本（MR-OTP），证明其达到香农完美保密性，并探讨密钥熵与完美保密的关系，最后给出基于密钥滚动的会话协议。
2026-06-16 cs.CR
Information Theoretic Authentication and Secrecy Codes in the Splitting Model
在分裂模型中，信息论认证码允许非确定性编码，也就是说，可以使用几个消息来传递特定的明文。某些应用程序要求同时保持保密性。Ogata-Kurosawa-Stinson-Saido（2004）构造了一种最优分裂认证码，在密钥数等于消息数的特殊情况下实现了完全保密。本文在密钥数与消息数不同的更一般情况下，建立了具有完全保密性的最优分裂认证码的构造方法。据最好的知识，这是这种类型的第一个结果。
2011-11-30 cs.CR cs.IT math.IT
Towards Practical Implementation of Deep Random Secrecy
我们以前已经介绍了深度随机保密，一种新的密码技术，能够确保保密接近理想的完美对无限的被动窃听对手。我们以前还介绍了一个扩展协议，基于深度随机加密，能够抵抗无限活跃的MITM。这些协议的主要限制，在他们最初的版本中，是需要在合法的合作伙伴之间交换的重要信息量，以提取安全数字。我们已经定义并证明了一个绝对常数的存在，称为密码极限，它代表了深度随机加密协议可以达到的加密速率的上限。最后，我们已经提出了从经典计算资源生成深度随机性的实用算法。本文提出了一种优化技术，基于重组和重用的随机位，这种技术能够显着提高以前引入的协议的带宽性能，而不会危及秘密信息的熵。这种优化使得能够以非常合理的成本设想深度随机加密的实现。文章还从全面实施的角度总结了前人的成果。
2019-01-06 cs.CR
Authentication and Secrecy Codes for Equiprobable Source Probability Distributions
我们给出了新的组合结构的代码提供认证和保密的等概率源概率分布。特别地，我们构造了一个无限类的最优认证码，这些码是多重安全的，可以防止欺骗，同时达到完美的保密性。还将构造满足这些性质的几个新的最优码，并在通用表中列出。几乎所有这些都是具有这些属性的第一个认证码。
2009-04-01 cs.CR cs.DM
On the Beneficial Role of a Finite Number of Scatterers for Wireless Physical Layer Security
我们表明，合法的通信下的多径准静态衰落与散射体的数量减少，它是可能的，以实现完美的保密，即使在存在的被动窃听者，没有信道状态信息是可用的。具体而言，我们表明，中断概率的保密能力（OPSC）是零，在一个给定的范围内的平均信噪比（SNR）的合法和窃听的接收器。作为一个应用实例，我们分析了OPSC的情况下，两个散射体，明确推导出的平均信噪比，保密率$R_s$和衰落模型参数之间的关系，实现完美的秘密。增加散射体的数量的影响也进行了分析，表明它总是可以实现完美的保密在这种情况下，只要占主导地位的镜面分量的合法信道是足够大的剩余的散射波相比。
2019-10-22 cs.CR cs.IT eess.SP
Re-visiting the One-Time Pad
1949年，香农证明了Vernam密码系统的完美保密性，也被称为一次性密码本（OTP）。从那时起，人们认为，传输的完全随机且不可压缩的OTP需要具有等于消息长度的长度，以使该结果为真。在本文中，我们证明了传输的OTP，其中实际上包含有用的信息的长度不需要妥协，可以小于消息长度，而不牺牲完美的保密性。我们还提供了一个新的解释，OTP加密处理的消息位，使真/假的陈述垫，我们定义为一个私人对象。我们介绍了私有对象密码学的范例，其中消息通过验证关于秘密对象的声明来传输。最后，我们建议使用形式公理系统投资N位的秘密。
2005-08-18 cs.CR
Constrained Colluding Eavesdroppers: An Information-Theoretic Model
研究了合谋窃听者附近的保密容量。相反，在以前的作品完美的共谋假设，我们的新的信息理论模型认为，在共谋的约束。我们推导出可实现的安全率（完美的保密能力的下限），无论是离散无记忆和高斯信道。我们还比较了建议率的非串通和完美的串通情况。
2013-12-11 cs.CR cs.IT math.IT
Fear Not, Vote Truthfully: Secure Multiparty Computation of Score Based Rules
我们提出了一个安全的投票协议的评分为基础的投票规则，独立的talliers执行理货程序。该协议输出获胜的候选人，同时保护选民的隐私和选票的保密性。它提供了完美的保密性，在这个意义上，除了期望的输出，所有其他信息-选票，中间值，以及每个候选人收到的最终分数-不会向任何一方透露，包括计票人。这种完美的保密性可以增加选民的信心，从而鼓励他们根据自己的真实偏好投票。该协议是非常轻量级的，因此它可以很容易地部署在现实生活中的投票场景。
2022-01-27 cs.CR cs.HC
Secrecy by Witness-Functions under Equational Theories
本文在非空方程理论下，利用隐函数分析了密码协议的保密性。安全函数是用于计算安全性的安全度量。一个具有安全功能的分析包括确保每个原子消息的安全性在协议中的生命周期内不会降低。在非空方程理论下，分析变得更加困难。事实上，入侵者可以利用密码原语的代数属性来导出秘密。这些性质是由于在密码系统和协议中使用数学函数，如乘法、加法、异或或模幂运算而产生的。在这里，我们展示了如何在非空的方程理论下使用密码函数，并在密码同态下对Needham-Schroeder-Lowe协议进行了分析。分析表明，虽然该协议在完美加密假设下是安全的，但在同态原语下是安全的。我们将展示如何的安全功能有助于说明它的攻击场景，我们提出了一个修正版本来修复它。
2018-01-05 cs.CR
Network Information Theoretic Security
香农指出，要在点对点通信中实现完全保密，消息速率不能超过共享秘密密钥速率，从而产生简单的一次性密码本加密方案。在本文中，我们将这项工作从点对点扩展到网络。我们考虑一个连接网络与成对的节点之间的通信。我们假设每个节点在通信开始之前被提供有一定量的秘密比特。具有无限计算能力的窃听者可以访问所有通信，并且可以破解其余节点不知道的节点子集。我们调查的信息理论安全通信的限制，这个网络。我们建立了一个权衡之间的安全信道率（一个节点对）和安全的网络速率（总和在所有节点对率），并表明，完美的保密可以实现当且仅当任何子集的未被黑客攻击的信道的总和速率不超过这些信道的共享unhacked秘密比特率。我们还提出了两个实用和有效的计划，实现了良好的平衡，网络和信道速率完美的保密保证。这项工作具有广泛的潜在应用，其中完美的保密性是理想的，如网络物理系统，分布式控制系统，和ad-hoc网络。
2020-05-27 cs.CR cs.IT math.IT
A wireless secure key distribution system with no couriers: a One-Time-Pad Revival
在保证过境信息保密的问题中，使用信使以安全的方式更新密钥的困难，称为一次性密码本（OTP）的完美保密加密方法几乎过时了。纯量子密钥分发（QKD）理想地为密钥分发提供了安全性，并可以恢复OTP。然而，与电信技术相比，需要光纤、卫星、中继站、昂贵的检测设备和缓慢的协议的特殊网络为QKD的广泛使用提供了强大的障碍。经典的加密方法充斥着安全通信领域。它们中的许多依赖于其安全性的历史困难，如大数字的因数分解-他们所谓的安全性有时被视为难以通过蛮力制动加密。数学突破的可能性，可以使因式分解微不足道的讨论很少。这项工作提出了一种解决方案，使完美的保密性在途通信，而没有上述问题。它展示了基于携带信息的经典信号的密钥分发方案（绰号KeyBITS平台），但这些信号携带量子噪声的记录。合法用户从所使用的编码基础的共享信息开始，这为他们提供了允许容易的信号恢复的信息优势。记录的噪声保护合法用户并阻止攻击者的访问。该共享信息在发送的每批密钥结束时被刷新，从而为下一轮提供秘密共享信息。通过从每一轮安全传输的信号中提取的加密密钥，OTP可以快速恢复。
2020-05-31 cs.CR
Secrecy Capacity in Large Cooperative Networks in Presence of Eavesdroppers with Unknown Locations
在本文中，一个扩展的大型无线网络下的保密约束。与使用理想化假设的作品相比，窃听者位置未知的更现实的网络情况进行了研究：合法用户只知道自己的信道状态信息（CSI），而不是窃听者CSI。此外，网络进行了分析，考虑到衰落和路径损耗的影响。在此基础上，提出了一种功率有效的协作方案，命名为\emph{stochastic virtual beamforming}。应用该方案，只要合法用户的密度趋于无穷大，就可以获得任意中断水平的无界安全速率。此外，通过使合法用户的密度趋于无穷大，窃听者的可容忍密度也将变得无限大。
2016-04-17 cs.CR cs.IT math.IT
On the Delay Limited Secrecy Capacity of Fading Channels
本文在两种不同的假设条件下，研究了平坦衰落信道下的延迟受限保密容量。第一种情况假设完美的先验知识的主要和窃听信道增益。在这里，上界和下界的安全延迟有限的能力推导和示出是紧在高信噪比（SNR）制度（广泛的一类信道分布）。在第二种情况下，假设只有主信道CSI在发射机处可用。值得注意的是，在这个假设下，我们建立了严格的延迟约束下的非零安全速率（广泛的一类信道分布）的可扩展性。在这两种情况下，我们的可验证性参数是基于一个新的两阶段的方法，克服了早期作品中观察到的保密中断现象。
2009-05-01 cs.CR cs.IT math.IT
Information-theoretic Physical Layer Security for Satellite Channels
本文从卫星信道视角回顾窃听编码及更强的无密钥无条件保密概念，分析其一般构造在典型卫星信道中的适用性，并探讨物理层安全潜力与多协议协同的系统设计启示。
2017-01-07 cs.CR cs.IT math.IT
Everlasting Secrecy by Exploiting Non-Idealities of the Eavesdropper's Receiver
研究了存在被动窃听者时无记忆窃听信道上的安全通信问题。传统的信息论安全方法要求主信道优于窃听信道以实现正保密率，这在无线系统中通常不能得到保证。在这里，我们利用窃听者的接收器中的非线性转换操作来获得所需的优势-即使窃听者在其接收器的输入处完全可以访问传输信号。其基本思想是采用一个短暂的加密密钥，迫使窃听者进行两个操作，其中至少有一个是非线性的，以不同的顺序比所需的接收者。由于非线性运算不一定是可交换的，因此即使在传输完成后立即给予窃听者密码密钥，也可以获得所需的优点并实现信息理论保密。从本质上讲，在短的传输时间内缺乏知识的关键抑制了记录的信号，以这样一种方式，秘密信息永远不能从它提取。可实现的保密率为不同的对策，窃听者可能会采用评估。它示出，即使在具有均匀更好的条件（信道和接收器质量）比预期的接收者的窃听者的情况下，可以实现一个积极的安全率。
2013-11-15 cs.CR cs.IT math.IT
Decidability of Parameterised Dolev-Yao Secrecy
IMSc Chennai（印度数学科学研究所钦奈分部）；Adelaide University（阿德莱德大学）；Azim Premji University（阿齐姆普雷姆吉大学）；University of Surrey（萨里大学）
该研究在Dolev-Yao模型下，针对无界会话的密码协议，确定使参数化保密性可判定的结构限制，得出截止定理，将其归约为WSTS的覆盖性问题，为符号协议分析提供结构解释并关联两类验证技术。
2026-08-05 cs.CC cs.CR
Polynomial-Time, Semantically-Secure Encryption Achieving the Secrecy Capacity
在窃听信道设置中，一个目的是仅基于从发送者到接收者的信道比从发送者到对手的信道噪声更大的假设来获得通信数据的信息论隐私。保密容量是一个安全方案的最优（可能的最高）速率，并且已经证明了实现它的方案的存在。三十年来，最终的和未达到的目标一直是实现这一最佳速率的计划，是多项式时间。(This意味着加密和解密都是经过证明的多项式时间算法。）本文最后给出了这样一个方案。事实上，它做得更多。我们的计划不仅符合经典的概念，安全窃听文献，称为MIS-R（互信息安全的随机消息），但实现了严格更强的语义安全的概念，从而提供更多的安全性方面没有损失的速率。
2012-01-23 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis for Downlink Transmissions in the Presence of Randomly Located Eavesdroppers
我们分析了空间（泊松）分布窃听器（ED）的假设下，基站采用发射天线选择（TAS），以提高保密性能的无线网络的下行链路中的保密中断概率。我们比较了接收用户设备（UE）在半双工（HD）模式和全双工（FD）模式下操作的情况。在后一种情况下，UE同时接收预期的下行链路消息并发送干扰信号以加强保密性。我们研究了两种（半）被动窃听模型：（1）ED独立行动和（2）ED合谋拦截传输的消息。对于这两种模型，我们获得了用于HD和FD UE操作的下行链路中的保密中断概率的表达式。HD系统的表达式具有非常精确的近似或精确形式的基本和/或特殊功能的所有路径损耗指数。与FD系统相关的那些对于一般的路径损耗指数具有精确的积分形式，而对于特定的指数给出精确的闭合形式。一个封闭形式的近似也来自FD的情况下，勾结ED。所得到的分析表明，在用于TAS的天线的数量中，保密中断概率的减少是对数的，并且识别了在UE处应当使用HD操作而不是FD干扰的条件。这些性能趋势和系统参数之间的精确关系可以用于开发实际中的自适应功率分配和双工操作方法。在本文中间接提到了这样的技术的示例。
2017-01-04 cs.CR cs.IT math.IT
Keys through ARQ
本文提出了一种新的框架共享密钥使用著名的自动重传请求（ARQ）协议。建议的密钥共享协议不假设任何先验知识的信道状态信息（CSI），但，利用可用的机会保密增益，仅使用一个比特的反馈，在ACK/NACK的形式。在我们的方法中，多个ARQ时期之间的关键位的分布，允许减轻在早期的作品中观察到的保密中断现象。我们的特点所提出的方案的信息理论的限制，在不同的假设下的信道空间和时间的相关函数，并开发低复杂度的显式实现。我们的分析揭示了一个新的角色，“哑天线”在克服空间相关性的负面影响，合法和窃听信道之间，可实现的保密率。我们进一步开发了一种自适应速率分配策略，通过利用信道的时间相关性来实现更高的保密率。最后，我们的理论主张验证了数值结果，建立非零保密率的可验证性，即使当窃听信道的噪声较低，平均而言，比合法的信道。
2009-08-01 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Satellite Communication Systems Design with Individual Secrecy Rate Constraints
本文从物理层安全技术角度研究了多波束卫星保密通信，联合功率控制和波束成形。通过首先假设信道状态信息（CSI）是可用的，波束成形的权重是固定的，一种新的安全的卫星系统设计，以最小化与个人保密率约束的发射功率进行了研究。提出了一种迭代算法来获得最优的功率分配策略。此外，通过完全消除同频干扰和同时使窃听者的信号归零，获得次优波束形成权值。为了在某些实际情况下获得联合优化的功率分配和波束成形策略，例如，在信道状态信息具有一定估计误差的情况下，进一步分析了窃听者的信道状态信息对安全多波束卫星系统设计的影响。在合理的假设下证明了迭代算法的收敛性。通过考虑天线单元数量、波束数量、个体保密率要求和CSI的影响来评估性能。所提出的新的安全多波束卫星系统的设计可以实现优化的功率分配，以确保最小的个人保密率的要求。结果表明，联合波束形成方案优于固定波束形成方案，特别是在卫星天线阵元数较多、保密率要求较高的情况下。最后，我们比较了当前卫星空中接口在DVB-S2和高斯输入下的结果。
2011-03-11 cs.CR cs.IT cs.NI
Secure multiplex coding to attain the channel capacity in wiretap channels
众所周知，如果编码率小于所谓的保密容量$C_S$，则可以在没有秘密密钥的情况下经由噪声信道安全地传输消息以对抗任何窃听器，所述保密容量$C_S$通常小于信道容量$C$。为了消除丢失的$C - C_S$，我们提出了一种多路复用编码方案与多个独立的消息。在本文中，它表明，建议的多路复用编码方案可以获得的信道容量的总速率的多个消息和完美的保密每个消息。通过推广Hayashi的证明，证明了编码定理，其中信道可分辨性的编码被应用于窃听信道。
2005-09-16 cs.CR cs.IT math.IT
The Vernam cipher is robust to small deviations from randomness
Vernam密码（或一次一密）在密码学中起着重要的作用，因为它是一个完美的保密系统。例如，如果根据公式$Z_i = (X_i + Y_i) \mod 2 $对英语文本（以二进制表示）$X_1 X_2 ... $进行加密，其中$Y_1 Y_2 ...$是由伯努利源以相等的概率0和1生成的密钥序列，则知道$Z_1 Z_2 ... $的任何人在不知道密钥$Y_1 Y_2 ...$的情况下都没有关于$X_1 X_2 ... $的信息。(The最好的策略是猜测$X_1 X_2 ... $而不注意$Z_1 Z_2 ... $。）但是，如果密钥序列$Y_1 Y_2 ...$是由带有小偏差的伯努利源生成的，比如说$P(0) = 0.49, $ $ P(1) = 0.51$，那么对于类似方法的保密性应该怎么说呢？据我们所知，有没有这样一个系统的秘密，以及一般情况下，$X_1 X_2 ... $（明文）和密钥序列描述的平稳遍历过程的理论估计。我们考虑运行密钥密码，其中明文和密钥是由平稳遍历源产生的，并说明如何估计这样的系统的保密性。特别是，它表明，在一定意义上，Vernam密码是强大的随机性的小偏差。
2013-03-09 cs.CR cs.IT math.IT
