On the Gaussian Multiple Access Wiretap Channel and the Gaussian Wiretap Channel with a Helper: Achievable Schemes and Upper Bounds
我们研究了高斯两用户多址窃听信道（G-MAC-WT）和高斯窃听信道与助手（G-WT-H）的确定性近似。这些近似使得结果超出最近显示的2/3和1/2安全自由度（s.d.o.f.）分别用于G-MAC-WT和G-WT-H。当s.d.o.f.通过真实干涉对准获得，我们的方法使用信号尺度对准。我们展示了独立于信道增益的合理性的可实现的方案。此外，我们的研究结果可以区分信道强度，特别是两个用户之间，并建立依赖于这种差异的保密率。我们可以证明，由此产生的可实现的保密率趋于s.d.o.f.用于使信道增益差消失。此外，我们扩展了以前的和发展新的技术来证明一般s.d.o.f.边界变化的信道强度，并表明我们的可实现的计划达到一定的信道增益参数的界限。我们相信我们的分析是对G-MAC-WT和G-WT-H进行恒定间隙分析的下一步。
2018-04-23 cs.IT math.IT
Secure Video Streaming in Heterogeneous Small Cell Networks with Untrusted Cache Helpers
本文研究了支持缓存的小小区网络中的安全视频流，其中一些支持缓存的小小区基站（BS）帮助视频传输是不可信的。不利的是，缓存提高了这些不可信助手的窃听能力，因为它们可以拦截缓存的和传送的视频文件。为了解决这个问题，我们提出了联合缓存和可伸缩视频编码（SVC）的视频文件，使安全的合作多输入多输出（MIMO）传输，并在同一时间，利用缓存存储器的可信和不可信的BS提高系统性能。考虑到发送端的信道状态信息（CSI）不完善，提出了一个两时标非凸混合整数鲁棒优化问题，以最小化保证视频流传输过程中的服务质量（QoS）和保密性所需的总发送功率.我们开发了一个迭代算法的基础上修改广义Benders分解（GBD），以最佳地解决这个问题，其中缓存和合作传输的政策，分别通过离线（长时间尺度）和在线（短时间尺度）的优化，确定。在此基础上，受最优算法的启发，提出了一种基于贪婪启发式的低复杂度次优算法。仿真结果表明，所提出的方案实现了显着的增益，在功率效率和保密性能相比，几个基线方案。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Second-Order Image Characterization with Distortion and Secrecy
本文提出二阶图像刻画方法，统一处理失真与保密约束，给出多输出联合波动下的速率界，并应用于多源辅助、高斯描述及隐私放大等场景。
2026-11-05 cs.IT math.IT
Achieving Secrecy Capacity of Minimum Storage Regenerating Codes for all Feasible $(n, k, d)$ Parameter Values
本文讨论了对所有可行参数值在MSR点构造安全的正修再生码的问题。该设置涉及被动窃听者，该被动窃听者被允许观察分布式存储系统（DSS）的$n$节点的子集$l$的存储内容和下载到该子集中。目标是实现窃听符号和DSS上存储的文件之间的完美保密。以前的安全代码构造（最值得注意的是Rawat等人）仅针对其中帮助恢复故障节点的助手节点的数量$d$等于$n-1$的受限情况来解决该问题。本文在Rawat的工作基础上，通过结合Gabidulin预编码和Ye和Barg的MSR构造，证明了对于$d$的所有允许值，MSR点处的保密容量的可扩展性.
2019-02-26 cs.IT math.IT
The Relay-Eavesdropper Channel: Cooperation for Secrecy
本文建立了用户合作的效用，促进安全的无线通信。特别地，引入了四端中继窃听信道，并推导出了最优速率模糊区域的外界。几种合作策略，然后设计和相应的可实现率模糊区域的特点。特别感兴趣的是新的噪声转发（NF）策略，其中中继节点发送独立于源消息的码字来迷惑窃听者。这种策略被用来说明聋人助手现象，其中中继能够促进安全通信，而完全不知道所传输的消息。此外，NF示出，以增加保密容量在中继节点无法提供在经典设置中的性能增益的情况下，中继降级的场景。在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，理论证明和数值验证了所提出的合作策略所提供的增益。
2006-12-07 cs.IT math.IT
To Harvest and Jam: A Paradigm of Self-Sustaining Friendly Jammers for Secure AF Relaying
本文研究了在多天线放大转发中继窃听信道中，假设源端和目的端之间的直接链路中断，多天线捕获和干扰辅助器的使用。我们的目标是最大限度地提高保密率在目的地的AF中继和HJ助手的发射功率约束。在理想信道状态信息（CSI）的情况下，利用半定松弛法（SDR）研究了协同干扰的人工噪声（AN）协方差矩阵和AF波束形成矩阵的联合优化问题，该方法具有较强的收敛性，同时也得到了复杂度较低的次优解。对于不完美的CSI的情况下，我们提供了等价的最坏情况下的鲁棒优化，以最大限度地提高最小可实现的保密率。受理想CSI情况下的最优解的启发，提出了一种次优鲁棒方案，该方案在复杂度和性能之间取得了良好的折衷。最后，提供了各种设置的数值结果来评估所提出的方案。
2015-10-21 cs.IT math.IT
Information Theoretic Security for Side-Channel Attacks to the Shannon Cipher System
研究了Shannon密码系统的侧信道攻击。为了对Shannon密码系统进行侧信道攻击，我们将其看作是通过来自两个分布式传感器的编码数据进行的信号估计。这可以用公式表示为Ahlswede、Körner（1975）和Wyner（1975）提出并研究的一个辅助信源编码问题。我们进一步研究所提出的问题，得到新的保密界。我们的结果是由Watanabe和Oohama（2012）在有界存储evasdropper上获得的结果与Oohama（2015）为一个助手信源编码问题建立的指数强逆定理的耦合导出的。
2019-01-18 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity of The Gaussian Wiretap Channel with Rate-Limited Help
高斯窃听信道的速率限制的帮助下，可在合法的接收器（Rx）或/和发射器（Tx），研究了各种信道配置（退化，非退化）。在Rx帮助和所有信道配置的情况下，速率受限的帮助导致等于帮助速率的保密容量提升，而不管帮助是否安全，使得帮助的保密不提供任何容量增加。对于反向降级信道（其中无帮助保密容量为零），保密容量是正的，并且不需要窃听编码来实现它。即使助手知道正在发送的消息，Rx帮助的保密能力也不会增加。如果除了相同的Rx帮助之外或代替相同的Rx帮助，非安全帮助可用于发送器（编码器），则相同的保密容量提升也成立，使得在联合Tx/Rx帮助的情况下，可以省略一个帮助链路而不影响容量。如果Rx/Tx帮助链路彼此独立，则保密容量的提升是帮助率的总和，并且在没有容量损失的情况下不能省略任何链路。接收方和窃听方噪声的非奇异相关性不影响保密容量，非因果帮助不会带来任何容量增加。
2022-09-19 cs.IT math.IT
Helper-Assisted Coding for Gaussian Wiretap Channels: Deep Learning Meets PhySec
University of Texas at Arlington（阿灵顿得克萨斯大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文提出利用深度学习和密码学工具设计显式短块长编码，以提高高斯窃听信道中发射端与助手的合作安全性及信息保密性。
2026-01-28 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation and Secrecy Sum Rate in Two-Way Untrusted Relaying
在本文中，我们研究了保密性能的双向中继之间的多天线基站（BS）和一个单天线移动用户（MU）的存在下，多天线友好干扰（FJ）。我们认为不可信的中继场景中的放大转发中继既是一个必要的助手和潜在的窃听者。为了最大限度地提高瞬时保密和速率，我们推导出新的封闭形式的解决方案的最优功率分配（OPA）的情况下，中继友好干扰（WFJ）的BS和MU之间。基于OPA解，导出了瑞利衰落信道下各态历经保密和速率（ESSR）的新的封闭表达式。此外，我们明确地确定高信噪比斜率和功率偏移的ESSR突出友好干扰的好处。数值例子证明了FJ的位置和天线数量对保密性能的影响。
2017-09-05 cs.CR cs.IT math.IT
Robust Secure Transmission in MISO Channels Based on Worst-Case Optimization
本文研究了多输入单输出（MISO）窃听信道的鲁棒传输方案。研究了在窃听者链路信道状态信息不完全的情况下，直接传输和协作干扰的情况。鲁棒传输协方差矩阵的基础上获得的最坏情况下的保密率最大化，在个人和全球的功率约束。对于个人的权力约束的情况下，我们表明，非凸极大极小优化问题可以转化为一个拟凸问题，可以有效地解决与现有的方法。在全局功率约束条件下，利用几何规划方法研究了信源和辅助方之间的发射协方差矩阵和功率分配的联合优化问题。我们还研究了强大的窃听传输问题的情况下，在合法的接收器的服务质量的约束。数值结果表明了所提出的鲁棒设计的优点。特别是，对于全球功率约束的情况下，虽然合作干扰是没有必要的最佳传输与完美的窃听者的CSI，我们表明，强大的干扰支持可以增加最坏情况下的保密率和降低信号干扰加噪声比在前夕的发射机和窃听者之间的信道失配的存在。
2011-04-15 cs.IT math.IT
Adding Common Randomness Can Remove the Secrecy Constraints in Communication Networks
在通信网络中，保密约束通常会导致容量或广义自由度（GDoF）的额外限制，在这个意义上，由于保密约束而导致容量或GDoF的惩罚。在过去的几十年里，研究人员已经做出了大量的努力来了解通信网络中保密约束的限制。在这项工作中，我们专注于如何消除通信网络中的保密约束，即，如何消除由于保密约束而导致的GDoF惩罚。我们从三个基本的设置：一个两个用户的对称高斯干扰信道的机密消息，一个对称高斯窃听信道的助手，和一个两个用户的对称高斯多址窃听信道。有趣的是，在这项工作中，我们表明，在发射机处添加公共随机性可以完全消除这里考虑的三种设置的GDoF或GDoF区域中的惩罚。结果表明，在发送端添加公共随机性是一种有效的方法，可以消除通信网络中的保密约束。常见的随机性可以离线生成。共同随机性的作用是在窃听者处干扰信息信号，而不会在合法接收者处造成太多干扰。为了实现这一作用，一个新的方法，马尔可夫链的干扰抵消提出了利用共同的随机性的可扩展性计划。从实际的角度来看，我们希望使用较少的随机性来消除GDoF性能方面的保密约束。有了这个动机，对于大多数情况下，我们的共同随机性的最小GDoF的特征，以消除保密约束，基于我们推导的转换和可验证性。
2019-07-10 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of Multi-user Networks: One-Time-Pads in the Air via Alignment
我们重新审视最近的安全自由度（s.d.o.f.）一跳多用户无线网络的结果，考虑三个基本的无线网络结构：高斯窃听信道的助手，高斯多址窃听信道，和高斯干扰信道的保密约束。我们目前的主要使能工具和由此产生的通信方案在一个短暂的方式，随着关键的见解和设计原则，从他们出现。主要可实现的方案是基于真实干扰对齐、通过合作干扰的信道前缀和结构化信令。真正的干扰对准使得能够将协作干扰信号与窃听者处的消息承载信号对准在一起，以保护它们，类似于有线系统中的一次性密码本保护消息。真实干扰对准还通过使携带消息的信号和协作干扰信号可分离，并且同时在最小可能的子空间中对准协作干扰信号，来实现合法接收机处的可解码性。主要的逆向技术是基于两个关键的引理，量化的保密惩罚，表明窃听者对系统的净效应是，它消除了一个独立的信道输入;和一个帮手的作用，通过开发一个帮手的合作干扰信号和消息速率之间的直接关系。这两个引理在根据单个网络的独特结构应用时提供了紧密的转换。最后，我们提出了一个盲合作干扰方案的帮助网络没有窃听信道状态信息的发射机，实现了相同的最佳s.d.o.f.如在完全窃听者信道状态信息的情况下。
2015-07-08 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Communication Via a Wireless Energy Harvesting Untrusted Relay
无线媒体的广播性质允许非预期用户窃听机密信息传输。在这方面，我们调查的问题，源和目的地之间的安全通信，通过无线能量收集不可信的节点，作为一个帮手，中继信息，然而，源和目的地节点希望保持信息的机密性从中继节点。为了实现正保密率，我们使用目的地辅助干扰。作为一个能量匮乏的节点，不可信中继从接收到的射频信号中获取能量，这些射频信号包括源的信息信号和目的地的干扰信号。因此，我们通过利用干扰信号作为有用的能量源来有效地利用干扰信号。在中继器处，为了实现能量收集和信息处理，我们采用功率分割（PS）和时间切换（TS）策略。为了评估该方案的保密性能，我们推导出两个重要指标的解析表达式，即，秘密中断概率和遍历秘密率。数值分析揭示了不同的系统参数，如功率分配比，能量收集时间，目标保密率，发送信噪比（SNR），中继位置，能量转换效率因子，对保密性能的影响的设计见解。具体地说，PS策略实现更好的最优保密中断概率和最优遍历保密率比TS策略在更高的目标保密率和发送SNR，分别。
2016-03-10 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Degrees of Freedom of One-hop Wireless Networks
研究了安全自由度（d.o.f.）通过考虑四种基本的高斯网络结构：窃听信道，广播信道与机密消息，干扰信道与机密消息，和多址窃听信道的一跳无线网络。安全的d.o.f.没有助手的高斯窃听通道的概率为零。严格正安全d.o.f.可以在高斯窃听信道中通过使用发送结构化协作信号的辅助器来获得。我们证明了确切的安全d.o.f.的高斯窃听通道是1/2。我们实现的方案是基于真正的干扰对齐和合作干扰，这使得消息信号和合作干扰信号在合法的接收器可分离，但在窃听者防止任何可靠的解码消息信号完全对齐。我们的逆是基于两个关键引理。第一个引理量化了保密惩罚，表明窃听者对系统的净影响是它消除了一个独立的信道输入。第二个引理量化的帮助者的作用，通过开发一个直接的合作干扰信号的帮助者和消息速率之间的关系。我们将这个结果推广到M个助手的情况，并证明了精确的安全d.o.f.在这种情况下是M/（M+1）。然后，我们将这种方法推广到更一般的网络结构与多个消息。证明了和安全d.o.f.具有机密消息和M个助手的高斯广播信道的安全d.o.f.的2/3时，安全d.o.f.具有保密消息和M个助手的两用户干扰信道的安全d.o.f. K-用户多址窃听信道的最大值为K（K-1）/（K（K-1）+1）。
2012-09-24 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy in MIMO Networks with No Eavesdropper CSIT
我们考虑两个基本的多用户信道模型：多输入多输出（MIMO）窃听信道与一个助手（WTH）和MIMO多址窃听信道（MAC-WT）。在每种情况下，窃听者具有$K$天线，而其余终端各自具有$N$天线。我们考虑一个快速衰落信道，其中合法接收器的信道状态信息（CSI）在发射器处可用，但在发射器处没有信道状态信息（CSIT）可用于窃听者的信道。我们确定了最佳和安全自由度（s.d.o.f.）对于每个信道模型的制度$K\leq N$，并表明，在这种制度下，MAC-WT信道减少到WTH在窃听CSIT的情况下。对于$N\leq K\leq 2N$方案，我们得到了最佳线性s.d.o.f.，并且表明MAC-WT信道和WTH具有相同的最佳s.d.o.f.。当限制于线性编码策略时。在没有任何这样的限制，我们提供了一个上限的总和s.d.o.f.在$N\leq K\leq 2N$方案中的MAC-WT通道。我们的研究结果表明，与单输入单输出（SISO）的情况下，有损失的s.d.o.f.甚至对于WTH由于缺乏窃听者CSIT时，$K\geq N$。
2016-10-12 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom Regions of Multiple Access and Interference Channels: The Polytope Structure
安全自由度（s.d.o.f.）K用户高斯多址接入（MAC）窃听信道和K用户干扰信道（IC）两种基本的多用户网络结构的最优解分别为K（K-1）/（K（K-1）+1）[1，2]和K（K-1）/（2K-1）[3，4]。在本文中，我们确定整个s.d.o.f.这两种渠道模式。MAC的逆过程是从[1，2]的逆过程中的中间步骤得出的。IC的逆包括由于保密以及由于干扰的约束。虽然接近最佳和s.d.o.f.由于保密约束，点由上界控制，由于干扰约束，区域的其他部分由上界控制。有别于现有文献，为了全面了解s.d.o.f.的刻画。在IC的区域中，必须研究4用户的情况，即，2或3个用户的情况没有说明问题的一般性。为了证明可拓性，我们使用了逆区域的多面体结构。在MAC和IC的情况下，我们制定明确的计划，实现由逆多面体区域的极值点。具体地，MAC区域的极值点通过具有（K-m）个助手的m用户MAC窃听信道来实现，即，通过将（K-m）个用户的安全速率设置为零并将它们用作纯（结构化）协作干扰器。IC区域的极值点由具有机密消息的（K-m）用户IC、m个助手和N个外部窃听者实现，其中m>=1且N是有限的。本文结果的一个副产品是s.d.o.f.只有在s.d.o.f.的一个极端点才能达到。区域，这是MAC和IC信道模型的速率极值点。
2014-04-29 cs.CR cs.IT math.IT
Weighted Sum-Rate Maximization for Rate-Splitting Multiple Access Based Secure Communication
随着对物理层安全的研究从点对点系统向多用户场景发展，多用户干扰（MUI）被引入并成为一个不可避免的问题。与传统安全通信中将MUI完全视为噪声不同，本文提出了一种基于速率分割多址接入（RSMA）的安全波束形成设计，将用户消息分割编码为公共流和私有流。每个用户不仅解码公共流和预期的私有流，而且还试图窃听其他用户的私有流。我们制定了一个加权和率（WSR）最大化问题的保密率要求的所有用户。为了解决问题的非凸性，采用一种基于连续凸逼近（SCA）的方法，将原来的非凸和棘手的问题转化为一个低复杂度的次优迭代算法。数值结果表明，所提出的安全波束形成方案优于传统的多用户线性预编码（MULP）技术的WSR性能，同时确保用户的保密率要求。
2022-03-03 cs.IT math.IT
