Universal Hashing for Information Theoretic Security
信息理论的安全方法需要利用自然界中存在的相关随机性来建立安全性。它使用信息论和编码工具，即使面对具有无限计算能力的对手，也能产生可证明的安全性。然而，这一方法在实践中的可行性取决于制定有效实施的计划。在这篇文章中，我们回顾了一类特殊的实用计划的信息理论安全，是基于2-泛散列族。秘密密钥协议和窃听编码的具体情况下被认为是，并确定一般的主题。窃听编码的方案是模块化的，可以很容易地实现，包括一个额外的预处理层在现有的传输代码。
2016-03-22 cs.IT math.IT
Balancing the Demands of Reliability and Security with Linear Network Coding in Optical Networks
最近，光学层中的物理层安全性已经获得了显著的牵引力。光网络中的安全处理通常影响光传输的可靠性。线性网络编码（LNC）既可以防止窃听形式的安全处理，也可以防止干扰引起的错误传输。LNC可以混合原始数据，使攻击者无法理解，还可以通过编码冗余来扩展原始数据，从而保护数据免受干扰攻击注入的错误。在本文中，我们研究的有效性LNC平衡可靠传输和光网络的安全性。为此，我们结合编码过程与数据流并行化的源，并提出和比较最佳和随机路径选择方法的并行传输。研究表明，数据并行化、LNC和随机路径选择的结合提高了传输的安全性和可靠性。我们分析了所谓的灾难性安全处理的网络，并表明，在传统的传输方案的情况下，在没有LNC，攻击者可以窃听或破坏整个秘密数据访问只有一个边缘的网络。
2015-10-23 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Polar Coding with Delayed Wiretapping Information
在本文中，我们研究了一个窃听信道模型的安全编码问题，固定的主信道和变化的窃听信道，通过假设合法的参与者可以获得窃听信道状态信息（CSI）经过一定的时间延迟。对于对称降级延迟CSI情形，通过在一次一密链结构上构造安全极化码，给出了一个显式弱安全方案，并证明了该方案的弱安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近完美CSI情形的保密容量.此外，对于对称无降级延迟CSI的情况下，我们提出了一种修改的多块链接结构，其中冻结位的原始子集被设计用于安全地传送功能随机位。然后将这种改进的多块链结构与弱安全方案相结合，构造了一个显式强安全极坐标编码方案，并证明了其强安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近理想CSI情形的保密容量的能力。最后，我们进行了模拟，以证明这两个安全方案的性能。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Quantization of KLT Matrices via GMRF Modeling of Image Blocks for Adaptive Transform Coding
针对图像前向自适应变换编码的码本构建难题，提出基于带非对称Neumann边界条件的GMRF模型的KLT矩阵量化方法，将高维正交矩阵量化简化为低维向量量化，还提出最大化高码率变换编码增益的GMRF参数估计方法，并探究其在可变块大小自适应变换编码中的应用。
2024-06-24 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
Local-Encoding-Preserving Secure Network Coding---Part II: Flexible Rate and Security Level
在这两部分的论文中，我们考虑了当信息速率和安全级别随时间变化时的安全网络编码问题。为了有效地解决这个问题，我们提出了局部编码保持的安全网络编码，如果一族安全线性网络码（SLNC）在网络中的每个中间结点共享一个公共的局部编码核，则称这个SLNC族为局部编码保持的安全网络编码（LEP）.在本文（第二部分）中，我们首先考虑设计一个家庭的LEP SLNC的固定速率和灵活的安全级别。我们提出了一种新的和有效的方法来构建一个SLNC，存在一个LEP SLNC具有相同的速率和安全级别增加了一个。接下来，我们考虑针对固定维度（等于速率和安全级别的总和）和灵活的速率和安全级别对的LEP SLNC族的设计。我们提出了另一种设计SLNC的新方法，使得相同的SLNC可以应用于所有具有固定维度的速率和安全级别对。此外，两个多项式时间算法的有效实现我们的两种方法，分别开发。此外，我们证明了这两种方法不会产生任何惩罚所需的字段大小的存在SLNC在广和杨最知名的下限。最后，我们考虑的最终问题，设计一个家庭的LEP SLNC，可以应用于所有可能的对率和安全级别。通过以适当的方式将针对固定安全级别和灵活速率的LEP SLNC族的构造（在第I部分中获得）与当前论文中的两个LEP SLNC族的构造相结合，我们可以获得可以应用于所有可能的速率和安全级别对的LEP SLNC族。提出了三种可能的构造。
2018-11-06 cs.IT math.IT
Sparse superposition codes under VAMP decoding with generic rotational invariant coding matrices
稀疏叠加码最初是作为一种在高斯信道上实现容量的通信方案而提出的，其编码矩阵由独立同分布组成。我们将该编码方案扩展到具有任意频谱的旋转不变编码矩阵的更通用的集合，其包括高斯集合作为特殊情况。我们进一步介绍和分析了一种基于向量近似消息传递（VAMP）的译码器，基于标准的副本对称势理论和状态演化分析，我们的主要发现是某些结构化的编码矩阵集合（如部分行正交）与i.i.d.矩阵，以及VAMP阈值的频谱独立上限。最重要的是，我们推导出一个简单的“频谱标准”的计划是在同一时间的容量实现，同时具有最好的算法阈值，在“大部分大小”的渐近极限。因此，我们的研究结果提供了实用的设计原则，在这个有前途的通信方案的编码矩阵。
2022-05-26 cond-mat.dis-nn cs.IT math.IT
Coding-Based Hybrid Post-Quantum Cryptosystem for Non-Uniform Information
本文提出面向非均匀消息的混合通用网络编码密码系统NU-HUNCC，通过均匀压缩与次线性共享种子实现后量子安全，并证明其个体安全性及ISS-CCA1安全性，兼具高数据率和低复杂度。
2025-01-26 cs.IT math.IT
SNEED: Enhancing Network Security Services Using Network Coding and Joint Capacity
传统的网络安全协议主要依赖于开发加密方案和使用生物特征识别方法。这些导致了几个网络安全协议是牢不可破的基础上解决难以处理的数学问题，如因式分解大整数。在本文中，安全的网络采用编码和解码（SNEED）的发展，以减轻单链路和多链路攻击。网络编码和工作路径之间的共享容量用于提供针对网络攻击者和窃听者的数据保护和数据完整性。SNEED可用于点播电视、卫星通信和多媒体安全等各种应用。最后，它表明，SNEED可以很容易地实现在两个核心节点（路由器或交换机）之间的企业网络中有k个边缘不相交的路径。
2010-12-23 cs.CR cs.IT cs.NI
A Framework of Secure Source Coding using Mutual Information Security Criterion: Universal Coding, Strong Converse Theorem
University of Electro-Communications（电波大学）
本文提出了一种源加密框架，通过在指定的固定长度源码上应用加密处理。该框架基于香农密码系统的安全通信框架，利用互信息作为信息泄露的度量。研究建立了在错误概率和信息泄露分别被预设常数ε∈(0,1)和δ∈(0,∞)上界限制下的可靠安全通信的必要和充分条件，并证明该条件不依赖于这些常数，从而证明了所提出源加密框架的强逆定理。此外，还证明了存在通用的加密/解密方案，能够有效应对任意明文分布和密钥分布。
2026-05-21 cs.IT math.IT
Threshold-Secure Coding with Shared Key
密码协议通常在通信网络的上层实现，而纠错码在物理层采用。在本文中，我们考虑利用现成的物理层功能，如编码器和解码器，与共享密钥一起提供一个阈值类型的安全方案。为此，我们首先考虑一个场景，其中忽略了物理层的影响，并且假设参与方之间的所有信道都是无噪声的。我们引入了一个模型的阈值安全编码，其中合法的各方使用共享密钥进行通信，使得窃听者不会得到任何信息，在信息理论意义上，关于密钥以及关于输入符号的大小的任何子集达到一定的阈值。然后，提供了一个框架，从线性分组码构造阈值安全码，同时表征的要求，以满足可靠性和安全性条件。此外，我们提出了一个阈值安全的编码方案，基于Reed-Muller（RM）码，满足安全性和可靠性条件。结果表明，该方案的编码器和解码器可以有效地实现与准线性时间复杂度。具体地，示出了用于基于RM的编码方案的连续消除解码器。然后，我们将设置扩展到合法各方之间的信道不再是无噪声的情况。噪声信道的可靠性条件，然后相应地修改，并描述了一种方法来构造达到阈值安全性以及所需的可靠性的代码。此外，我们提出了一个编码方案的基础上RM码的阈值安全性和鲁棒性设计的二进制擦除通道，以及一个统一的连续取消解码器。所提出的门限安全编码方案是灵活的，可以适应不同的密钥长度。
2021-01-18 cs.IT math.IT
Optimal Linear Coding Schemes for the Secure Decentralized Pliable Index Coding Problem
研究了用户端具有循环边信息集的安全分散柔性索引编码（PICOD）问题。安全约束禁止每个用户解码多个消息，而分散设置意味着系统中没有中央发送器。与安全但集中的版本的问题相比，从我们以前的作品之一的逆界显示了线性编码的约束下的最佳代码长度的三个因素的差异。在本文中，我们首先列出了线性不可行的情况下，即没有线性代码可以同时实现正确性/可解码性和安全性的问题。然后，我们提出了线性编码方案的所有剩余的情况下，并表明其达到的代码长度是从我们的逆界的一个加性常数的差距。
2020-10-20 cs.IT math.IT
Sparse superposition codes with rotational invariant coding matrices for memoryless channels
我们最近在[1]中表明，当与具有i.i.d.的纯随机矩阵相比时，某些结构化编码矩阵系综（如部分行正交）对于稀疏叠加码的优越性。条目，信息理论上和实际向量近似消息传递解码下。在这里，我们将这个结果推广到广义向量近似消息传递解码[2]下的二进制输入信道。为了具体起见，我们专注于特定的二进制输出信道，但我们基于统计物理学的副本对称方法的分析适用于任何无记忆信道。我们确认，在[1]中介绍的“谱准则”，编码矩阵的设计原则，允许代码的容量实现的“大部分大小”的渐近极限，扩展到通用的无记忆信道。此外，我们还证明了这种编码方案的消失误差地板性质[3]对于编码矩阵的任意谱是通用的。
2022-07-10 cond-mat.dis-nn cs.IT math.IT
On Converse Results for Secure Index Coding
在这项工作中，我们研究的安全索引编码问题，有合法的接收器和窃听器的安全约束。我们开发了两个性能边界（即，对称安全容量的逆结果）。第一个是基本非循环链边界的扩展版本（Liu和Sadeghi，2019），它考虑了安全约束。第二个逆结果是一个新的对称安全容量的信息论下界，这是有趣的，因为所有现有的逆结果在文献中的安全索引编码给出的容量上界。
2021-05-15 cs.IT math.IT
Random Linear Network Coding: A free cipher?
我们考虑的信息安全的水平提供的随机线性网络编码的网络场景中，所有节点遵守的通信协议，但被假定为潜在的窃听者（即“不错，但好奇”）。对于这种设置，这不同于窃听的情况下考虑以前，我们开发了一个自然的代数安全标准，并证明了它的几个关键属性。网络拓扑结构对整体网络编码的安全性，特别是完整的有向无环图的影响的初步分析，也包括在内。
2007-05-12 cs.CR cs.IT math.IT
A Finite Blocklength Approach for Wireless Hierarchical Federated Learning in the Presence of Physical Layer Security
在本文中，无线分层联邦学习（HFL）重新考虑物理层安全（PLS）。首先，我们为这个新问题建立一个框架。然后，我们提出了一个实用的有限块长度（FBL）编码方案的无线HFL在PLS的存在，这是自安全的编码块长度大于一定的阈值。最后通过数值算例和仿真结果进一步说明了本文的研究。
2023-02-02 cs.IT math.IT
Semantic Security via Seeded Modular Coding Schemes and Ramanujan Graphs
A novel type of functions called biregular irreducible functions is introduced and applied as security components (instead of, e.g., universal hash functions) in seeded modular wiretap coding schemes, whose second component is an error-correcting code . These schemes are called modular BRI schemes. An upper bound on the semantic security information leakage of modular BRI schemes in a one-shot setting is derived which separates the effects of the biregular irreducible function on the one hand and the error-correcting code plus the channel on the other hand. The effect of the biregular irreduci…
2020-08-21 cs.IT math.IT
On the Separation of Lossy Source-Network Coding and Channel Coding in Wireline Networks
本文证明了在有噪声、离散、无记忆信道的网络中信源-网络编码与信道编码的分离。我们表明，在提供一个家庭的依赖源在这样一个网络中的可实现的失真矩阵的集合等于一组可实现的失真矩阵提供相同的源在一个不同的网络，这是通过替换每个通道由一个无噪声的，点对点的比特管道相应的容量。因此，通过在每个链路上应用独立的信道编码而使链路几乎无损地跨链路应用源网络编码的代码在整个网络上渐进地实现最佳性能。
2010-05-02 cs.IT math.IT
Secure Multiplex Coding Over Interference Channel with Confidential Messages
本文给出了具有两个秘密信息的两用户干扰信道容量域的内界和外界。通过将安全复用编码添加到文献[15]中的纠错方法中，该方法实现了迄今为止干扰信道的最佳可实现容量区域，我们已经证明，与文献[2]相比，改进的安全容量区域是整个Han-Kobayashi区域。此外，该构造不仅消除了为实现安全性而添加伪消息所带来的速率损失，而且将文献[2]中原有的弱安全条件变为强安全条件。然后，我们还计算了一组秘密消息的模糊率，当消息长度有限或信息率较高时，我们的结果为最坏情况下模糊率的界提供了一个很好的近似。我们的结果可以很容易地扩展到高斯干扰信道，很少的努力。
2011-09-20 cs.IT math.IT
New Parameters of Linear Codes Expressing Security Performance of Universal Secure Network Coding
Silva等人提出的通用安全网络编码通过使用最大秩距离码，实现了秘密信息在任何底层网络码上的安全可靠传输。受其启发，本文研究了基于任意线性码的安全网络编码，并研究了其独立于底层网络码的安全性能和纠错能力。当安全性能和纠错能力独立于底层网络代码时，它们被认为是通用的。本文引入了新的码参数--线性码的相对维数/交轮廓（RDIP）和相对广义秩权（RGRW）。我们揭示了安全网络编码的通用安全性能和通用纠错能力可以用线性码的RDIP和RGRW来表达。作为RDIP和RGRW的应用，分析了现有方案的安全性和纠错性。
2012-09-29 cs.CR cs.IT math.CO
Communication over Finite-Chain-Ring Matrix Channels
虽然网络编码传统上是在有限域上进行的，但最近关于基于嵌套格的网络编码的工作表明，通过允许在某些有限环上进行网络编码，可以构建更有效的物理层网络编码方案。本文研究有限环矩阵信道$Y = AX + BE$上的通信问题，其中$X$是信道输入，$Y$是信道输出，$E$是随机误差，$A$和$B$是随机转移矩阵。在假设$A$在所有满秩矩阵上是一致的，$BE$在所有秩- $t$矩阵上是一致的情况下，得到了紧容量结果，并提供了简单的多项式复杂度容量实现编码方案，扩展了Silva，Kschischang和Kötter（2010）的工作，他们处理了有限域的情况。这种扩展是基于几个新的结果，这可能是独立的利益，推广的概念和方法，从矩阵有限域矩阵有限链环。
2014-06-06 cs.IT math.IT
Coding with Scrambling, Concatenation, and HARQ for the AWGN Wire-Tap Channel: A Security Gap Analysis
本研究探讨使用非系统性通道码，以获得安全的传输加性高斯白噪声（AWGN）窃听通道。与以往的方法不同，我们提出通过对信息比特进行加扰来实现非系统编码传输，并通过理论论证和数值模拟来表征加扰传输的比特出错率。我们已经集中在Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）和低密度奇偶校验（LDPC）码的一些例子来估计的安全间隙，我们已经使用作为物理层安全性的措施，除了比特出错率。基于一些数值例子，我们发现，这样的传输技术可以优于替代的解决方案。事实上，当窃听者（Eve）的信道比授权用户（Bob）的信道差时，达到给定安全级别所需的安全间隙非常小。通过在帧块上而不是在单个帧上实现加扰和解扰操作，可以进一步减少实现足够安全性所需的Eve信道相对于Bob信道的降级量。虽然夏娃的信道具有等于或优于鲍勃的信道的质量，我们已经表明，使用混合自动重传请求（HARQ）协议与认证仍然允许实现足够的安全级别。最后，用窃听者对消息的含糊率来衡量一些实际方案的保密性能，并与理想码的保密性能进行比较。
2013-08-29 cs.IT math.IT
Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
提出了一种适用于两跳协作MIMO网络的自适应分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收滤波器和可调码矩阵被认为是受功率约束的放大转发（AF）合作策略。在所提出的自适应DSTC方案中，在中继节点处利用反馈信道获得的可调编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。有限反馈和反馈误差的影响进行了评估。设计了线性MMSE表达式来计算可调码矩阵和线性接收滤波器的参数。随机梯度（SG）和最小二乘（LS）算法也降低了计算复杂性。上界的成对错误概率分析推导出，并表明在中继节点采用可调码矩阵的优势。另一种自适应DSTC方案的优化算法也得自，以消除对反馈的需要。该算法以最小化错误概率为目标，在中继节点上实现了一种全分布式的自适应DSTC。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-04-06 cs.IT math.IT
Channel Coding and Lossy Source Coding Using a Constrained Random Number Generator
引入了用于信道编码和有损信源编码的随机编码器，其速率接近基本极限，其中唯一的限制是有损信源编码的信道输入字母表和再现字母表是有限的。随机数，满足一个条件所规定的功能和它的值，用于构建随机编码器。定理的证明是基于函数系综的散列性质，其中的结果被扩展到一般的信道/源和替代公式引入信道容量和率失真区域。由于稀疏矩阵的集合具有散列属性，因此我们可以通过使用稀疏矩阵来构造代码，其中通过假设信道/源是无记忆的，可以使用和积算法来进行编码和解码。
2013-02-05 cs.IT math.IT
Secure Index Coding with Side Information
研究了带边信息的索引编码（ICSI）问题的安全性.基于Bar-Yossef等人（2006）的结果，进一步探索了ICSI问题的线性编码方案的特性。Bhattad和Narayanan（2005）在网络编码的背景下考虑的弱安全性概念被推广到块安全性。结果表明，基于长度为n，最小距离为d，对偶距离为d^ \perp的线性码C的ICSI问题的编码方案，如果攻击者事先知道t个\le d - 2消息，则是（d-1-t）块安全的（因此也是弱安全的），如果攻击者事先知道n - d^ \perp消息以上，则是完全不安全的.
2010-11-25 cs.CR cs.IT cs.NI
Strong security and separated code constructions for the broadcast channels with confidential messages
我们表明，广播信道的容量区域与机密消息不改变时，采用强安全标准，而不是传统上使用的弱安全标准。我们还展示了一种构造方法的编码的广播信道与机密消息，通过使用任意给定的编码的广播信道与退化的消息集。
2011-05-24 cs.CR cs.IT math.IT
On the Optimality of Secure Network Coding
在网络通信中，信息传输经常会遇到窃听攻击。安全网络编码是为了防止信息泄露给对手。对信源符号数和随机符号数的性能界的研究是两个基本的研究问题。对于每个窃听器集的基数不大于$r$的重要情况，蔡和杨提出了一种编码方案，该方案在最大化源符号数的同时最小化随机符号数的意义下是最优的。在这封信中，我们进一步研究了可实现的下限的随机密钥的数量，并表明它只取决于安全约束，特别是，是无关的信息量的传输。这意味着当发送源消息的数量发生变化时，我们不能减少随机密钥的数量来保持相同的安全级别。并对所得结果给出了直观的解释。此外，提出了一种类似的安全线性网络码的构造，无论传输多少信息，它都能达到随机密钥数的这个下界。最后，我们还将所得结果推广到不完全安全情形。
2015-05-06 cs.IT math.IT
A Framework of Variable-Length Source Encryption using Mutual Information Security Criterion: Universal Coding, Strong Converse Theorem
University of Electro-Communications（电波大学）
针对离散无记忆信源，提出一种基于Shannon密码系统的可变长无损信源加密框架，以互信息度量信息泄露，推导了安全通信的充要条件并证明其与泄露上界无关，进而证明了强逆编码定理及通用加解密方案的存在性。
2026-05-25 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaped Multilevel Polar Coding for Wiretap Channel
针对高斯窃听信道中离散星座输入与高斯保密容量之间的差距，提出概率成形多级极化编码方案，优化输入分布并集成多级极化码，证明可达保密容量并满足安全条件，仿真验证优于均匀输入。
2024-11-10 cs.IT math.IT
Low-Complexity Decoding for Symmetric, Neighboring and Consecutive Side-information Index Coding Problems
Maleki、Cadambe和Jafar给出了消息数等于接收者数的对称、相邻和连续边信息单单播索引编码问题（SNC-SUICP）的容量。针对这些索引编码问题，提出了一种利用范德蒙矩阵构造最优索引码的方法。这种构造需要接收机处的所有边信息来解码它们想要的消息，并且还需要大的字段大小。在早期的工作中，我们构造了大小为$m \times n (m\geq n)$的二进制矩阵，使得矩阵的任何$n$相邻行在每个字段上线性独立。将这些矩阵称为相邻独立行（AIR）矩阵，利用AIR矩阵，我们给出了对于任意给定消息数和单边边信息的单边SNC-SUICP的最优标量线性索引码。通过使用Vandermonde矩阵或AIR矩阵，每个接收器需要求解具有$K-D$未知数的$K-D$方程以获得其想要的消息，其中$K$是消息的数量，$D$是边信息的大小。本文分析了AIR矩阵的一些组合性质。通过使用这些属性，我们提出了一个低复杂度的解码，这有助于识别一组减少的边信息，每个用户可以进行解码。通过这种方法，每个接收器能够通过简单地添加一些索引码符号（广播符号）来解码其想要的消息符号。我们明确地给出了减少的边信息和广播消息的集合，每个接收器将使用它们来解码想要的消息。对于给定的一对或接收器，我们的解码识别出当广播信道有噪声时哪一个将比另一个执行得更好。
2017-05-16 cs.IT math.IT
Semantic Security on Wiretap Channels using Universal Hashing with Fading Applications
我们提供了一个程序的基础上的通用散列族（UHFs），可以将纠错编码方案（ECC）的速率$R$到一个语义安全的窃听编码方案的速率$R - ξ$，其中$ξ$是一个参数，从窃听者的点对点信道。这种转换被证明是多项式时间有效的块长度，并适用于任何通道。当选择ECC时，我们的过程诱导窃听编码方案，只要ECC也是这样，该方案是具体和有效的。为了证明这种诱导窃听编码方案是语义安全的，我们构造了泄露给窃听者的信息的界。我们的建设是一个升级的边界从最近的文献：这里的新颖性是，我们的泄漏边界举行的任何消息分布。事实上，我们的窃听程序使用UHFs和我们的表征其语义泄漏是这项工作的第一个主要贡献。这项工作的其他主要贡献如下。我们将上述程序应用于各种窃听渠道，以显示该程序的功效，并作为这样的应用程序的结果，我们的研究结果建立了新的可实现的语义安全率。
2019-03-21 cs.IT math.IT
Reinforce Security: A Model-Free Approach Towards Secure Wiretap Coding
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Universität Siegen（锡根大学）
由于针对无线通信系统的一般编码和解码任务获得的令人印象深刻的结果，使用基于深度学习的技术来近似安全编码函数在无线通信中引起了相当大的兴趣。特别重要的是开发无模型技术，这些技术在不了解底层信道的情况下工作。这样的技术利用例如生成对抗网络来估计和建模条件信道分布、作为奖励函数的互信息估计、或强化学习。本文研究了强化学习方法，特别是基于神经网络的安全编码的无模型方法的策略梯度方法。先前开发的用于在编码过程中强制执行特定陪集结构的技术可以与最近的强化学习方法相结合。这种新的方法进行了评估，通过广泛的模拟，它表明，由此产生的解码性能的窃听者是在一定的错误水平上限。
2021-06-01 cs.IT cs.LG math.IT
On Secure Network Coding for Two Unicast Sessions
本文描述了三个网络的秘密消息容量，其中两个单播会话共享一些通信资源。每个网络由具有状态反馈的擦除通道组成。假设被动窃听者窃听任何一个链接。容量实现计划以及外边界制定为线性规划。所提出的策略，然后进行数值评估，并示出实现更高的速率性能（高达双单或总和速率）相对于替代策略，其中网络资源是两个会话之间的时间共享。这些结果代表了一个步骤，一般网络的安全容量表征。他们还表明，即使在网络编码在缺乏安全性的情况下不能提供好处的配置中，它也可以在安全约束下变得有益。
2016-05-15 cs.IT math.IT
Security for Wiretap Networks via Rank-Metric Codes
研究了网络编码通信系统的安全问题。该网络采用线性网络编码将$n$数据包从信源发送到每个接收方，窃听者可以在任意选择的链路上窃听$μ$。提出了一种编码方案，可以实现$k=n-μ$数据包的最大可能速率，这些数据包在信息理论上是安全的。我们的计划的一个显着特点是，它是通用的：它可以应用于任何通信网络的顶部，而不需要知识或任何修改的底层网络代码。事实上，甚至可以使用随机网络代码。我们的方法是基于Rouayheb-Soljanin的制定窃听网络的Ozarow-Wyner窃听通道的II型的概括。本质上，Ozarow-Wyner的陪集编码方案中的线性MDS码被执行线性网络编码操作的域的扩展上的最大秩距离码所取代。
2008-05-02 cs.CR cs.IT math.IT
Efficient Wireless Security Through Jamming, Coding and Routing
最近有大量的文献介绍了如何通过协作干扰等技术在无线网络的物理层帮助单个发射机和接收机之间进行安全通信。在本文中，我们考虑如何将这些单跳物理层安全技术可以扩展到多跳无线网络，并展示如何增强物理层安全技术与更高层的网络机制，如编码和路由。具体而言，我们考虑的安全最小能量路由问题，其中的目标是计算两个网络节点之间的最小能量路径的约束下的端到端的通信保密性和有效吞吐量的路径，这个问题被表述为一个有约束的优化的传输功率和链路选择，这是被证明是NP-难的。然而，我们表明，有效的算法存在计算精确和近似的解决方案的问题。特别是，我们开发了一个精确的解决方案的伪多项式的复杂性，以及多项式复杂性的ε-最佳近似。仿真结果还提供了我们的算法的效用，并量化其节能相比，（标准）安全无关的最小能量路由和物理层安全的组合。在模拟场景中，我们观察到，通过联合优化链路选择在网络层和合作干扰在物理层，我们的算法减少了一半的网络能耗。
2013-04-09 cs.CR cs.IT cs.NI
Physical-Layer Security: Combining Error Control Coding and Cryptography
在本文中，我们考虑串联错误控制编码和密码设置的{ \em窃听信道}由于Wyner。在典型的通信系统中，加密应用程序在物理层之上的层上运行，并假设信道是无错误的。然而，在任何实际应用中，友好用户和被动窃听者的通道都不是没有错误的，Wyner的窃听模型解决了这种情况。使用这个模型，我们显示了一个共同的密码原语，即基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的密钥流生成器的安全性，可以加强利用物理层的属性。可以使被动窃听者在破解基于LFSR的密码系统时经历更大的困难，使得发现秘密密钥的计算复杂性增加了几个数量级，或者完全不可行。这一结果显示了两个快速相关攻击最初提出的迈耶和Staffelbach，由于窃听信道模型的信道错误的上下文中。
2009-04-16 cs.CR cs.IT math.IT
Network Coding-Based Post-Quantum Cryptography
为了在高通信速率下实现安全的后量子密码学，提出了一种新的混合通用网络编码密码系统（HUNCC）。我们提供的安全网络编码方案是混合的，它结合了信息理论安全与公钥密码学。此外，该方案具有通用性，可应用于任何通信网络和任何公钥密码体制。我们的混合方案是基于信息理论的个人保密的概念，传统上依赖于假设，窃听者只能观察一个子集的通信链路之间的信任方-一个假设，往往是具有挑战性的强制执行。对于这种设置，已经开发了几种代码结构，其中消息在每个路径上传输之前以保证仅观察子集的对手对每个单独的消息具有足够的不确定性的方式线性混合。相反，在本文中，我们采取计算的观点，并构造一个编码方案，其中任意安全的密码系统是利用一个子集的链接，而预处理类似于在个人安全。在此方案下，我们证明了1）一个计算安全保证的对手观察到的整个链接2）一个信息理论的安全保证的对手观察到的一个子集的链接，和3）信息速率接近网络的容量，大大提高了目前的解决方案。我们方案的一个可能令人惊讶的结果是，为了保证计算安全级别b，使用计算后量子方案加密单个链路就足够了。此外，随着通信链路数目的增加，信息速率接近1。
2020-09-03 cs.CR cs.IT math.IT
On Universally Decodable Matrices for Space-Time Coding
通用可解码矩阵（UDM）的概念是最近由Tavildar和Viswanath在研究慢衰落信道时引入的。结果表明，构造UDM的问题与构造最大距离可分（MDS）码的问题紧密相连。在本文中，我们首先研究了一般的UDM的性质，然后我们讨论了一类UDM的显式构造，该构造可以被看作是Reed-Solomon码的扩展。事实上，我们表明，这种扩展是，在某种意义上，将在稍后更精确，独特的。此外，这类UDM的结构允许我们回答一些开放的命题由Tavildar，Viswanath，和Doshi在积极的，它也允许我们制定一个有效的解码算法，这类UDM。事实证明，我们的建设产生的编码方案，基本上是等价的一类代码，提出了由Rosenbloom和Tsfasman。此外，我们指出连接到所谓的重复根循环码。
2006-04-28 cs.DM cs.IT math.IT
On the Equivalency of Reliability and Security Metrics for Wireline Networks
在本文中，我们证明了一个大类的安全网络编码问题的弱和强保密性条件的等价性。当我们限制到线性运算时，我们证明了“完全保密和零误差约束”与“弱保密和$ε$ -误差约束”的等价性。
2016-09-15 cs.IT math.IT
Source Coding in Networks with Covariance Distortion Constraints
我们考虑具有网络场景的信源编码问题，并将其表示为协方差矩阵失真下的远程向量高斯Wyner-Ziv问题。我们定义了两个正定矩阵的最小值的概念，在此基础上，我们推导出一个显式的率失真函数（RDF）的公式。然后，我们研究了这一结果的特殊情况和应用。我们表明，两个研究得很好的信源编码问题，即远程矢量高斯Wyner-Ziv问题的均方误差和互信息的限制，实际上是我们的结果的特殊情况。最后，我们将我们的结果联合信源编码和去噪问题。我们考虑一个网络与一个集中式的拓扑结构和一个给定的加权和率约束，在中心的接收信号被融合，以最大限度地提高输出SNR，同时执行无线性失真。我们表明，可以设计的失真矩阵的节点，以最大限度地提高在融合中心的输出信噪比。因此，我们在此设置中在去噪和信源编码之间架起了桥梁。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Advantage of the key relay protocol over secure network coding
本文严格比较KRP与SNC，证明在同一图上某些KRP具有更高安全性，并揭示KRP等价于加入免费公共信道后的广义SNC。
2022-04-19 cs.IT math.IT quant-ph
Construction of Codes for Wiretap Channel and Secret Key Agreement from Correlated Source Outputs by Using Sparse Matrices
本文的目的是证明编码定理的窃听信道编码问题和秘密密钥协商问题的基础上的概念的哈希性质的一个集合的功能。这些定理意味着使用稀疏矩阵的码可以达到最佳速率。此外，还证明了窃听信道和秘密密钥协议的固定速率通用编码定理。
2010-04-09 cs.CR cs.IT math.IT
Can Knowledge Improve Security? A Coding-Enhanced Jamming Approach for Semantic Communication
本文提出一种利用共享知识的编码增强干扰方法，通过减少密钥传输需求提升语义通信的安全性，并在不同信噪比和压缩比下显著提高接收端的重建性能。
2025-11-24 cs.IT eess.IV math.IT
Secure Network Coding over Small Fields
在网络编码的范例中，遇到的信息理论安全问题的存在下，窃听器，谁有能力访问一个未知的信道子集的通信网络。为了对抗这种窃听攻击，安全网络编码被引入，以防止信息被泄露给对手。对于在窃听网络上构造安全线性网络码（SLNC），基域大小是一个非常重要的指标，因为它在很大程度上决定了计算复杂度和空间复杂度，进而决定了网络传输的效率。此外，这对于安全网络编码从理论研究走向实际应用也是非常重要的。在本文中，我们提出了新的下限的字段大小构造SLNC，这表明字段大小可以大大减少，而不放弃任何安全性和容量。此外，由于得到的下界依赖于网络拓扑结构，如何有效地确定它们是显式构造SLNC的另一个非常重要和有吸引力的问题。出于开发具有低复杂度和经验行为的方法来解决这个问题的愿望，我们提出了有效的方法，并提出了一系列的算法来实现。随后，我们的算法的复杂性进行了分析，这表明他们是多项式时间。
2016-11-24 cs.IT math.IT
Well-Rounded Lattices for Reliability and Security in Rayleigh Fading SISO Channels
对于许多窃听信道模型的渐近最优编码方案是已知的，但较少的努力已经投入到实际实现的窃听码的实际参数。Oggier和Belfiore最近建立了在瑞利衰落信道上使用陪集编码时的互信息和错误概率的界，本文的结果建立在他们的工作基础上。然而，而不是使用他们的最终逆范数和近似，一个更精确的表达窃听者的正确决策的概率，以确定一个一般类的良好陪集代码。代码结构是基于简单的几何标准所产生的圆润的晶格。除了新的陪集码和模拟结果，新的数论结果以及全面的理想格。
2016-11-01 cs.IT math.IT
A Code Equivalence between Secure Network and Index Coding
建立了索引编码与网络编码的码等价性，表明任何索引编码实例都可以映射到网络编码实例，对于网络编码实例，任何索引码都可以转换为具有相同译码性能的网络码，反之亦然.此外，任何网络编码实例都可以映射到具有类似代码转换的索引编码实例。在本文中，我们扩展的等价安全索引编码和安全网络编码，窃听者存在于网络中，任何代码的建设需要保证安全约束，除了解码错误的性能。
2018-04-26 cs.IT math.IT
Efficient and Robust Distributed Matrix Computations via Convolutional Coding
分布式矩阵计算-矩阵-矩阵或矩阵-向量乘法-被公认为遭受掉队者（缓慢或失败的工作节点）的问题。这一领域的许多先前工作是（i）就其离散弹性而言次优的，或者（ii）遭受数值问题，即，由于相应解码矩阵的高条件数，在解码结果中存在舍入误差的放大。我们的工作提出了卷积编码方法来解决这个问题，消除了这些限制。它是最佳的，在其掉队的弹性，并具有良好的数值鲁棒性，只要工人的存储容量略高于基本下限。此外，它可以使用只涉及加/减操作的快速剥离解码器来解码。我们的第二种方法的解码复杂度略高于第一种方法，但允许我们任意接近下限进行操作。它的数值鲁棒性可以从理论上量化的最坏情况下的条件数在所有可能的解码矩阵通过绘制连接与大型Toeplitz矩阵的属性推导出一个可计算的上限。所有上述说法都得到了AWS云平台上进行的大量实验的支持。
2020-06-01 cs.IT math.IT
Post-Quantum Security for Ultra-Reliable Low-Latency Heterogeneous Networks
我们考虑的问题，后量子安全和超可靠的通信，通过一个异构网络组成的多个连接。三个性能指标被认为是：安全性，吞吐量，并按顺序交付延迟。在这种情况下，以前的工作已经看过，个别地，在有序的交付延迟和吞吐量之间的权衡，以及安全性和吞吐量之间。这是第一个工作，考虑所有三个异构通信网络之间的权衡，同时考虑到计算复杂性。本文提出了一种低延迟的混合通用网络编码密码体制LL-HUNCC。LL-HUNCC是一种高效的编码方案，其允许通过仅加密被发送的信息的一小部分来在噪声不可信的异构网络上进行安全通信。该方案提供了具有高吞吐量和低有序传递延迟保证的后量子安全性。我们通过模拟来评估LL-HUNCC，该模拟是由涉及卫星通信链路和5G通信网络的异构通信的实际场景启发的。在这种情况下，我们将LL-HUNCC与最先进的通信路径进行比较，其中所有通信路径都通过后量子公钥密码系统进行加密。
2021-08-13 cs.IT math.IT
On the Existence of Universally Decodable Matrices
当在慢衰落信道上传输时，通用可解码矩阵（UDM）可以用于编码目的。这些矩阵由正整数$L$和$N$以及素数幂$q$参数化。本文的主要结果是$L \leq q+1$是$(L,N,q)$ -UDM存在的充分必要条件。的存在性证明是建设性的，并产生一个编码方案，是等价于一类代码，提出了由Rosenbloom和Tsfasman。我们的工作解决了一个公开的问题，最近在文献中提出。
2006-01-14 cs.DM cs.IT math.IT
Security Analysis on "An Authentication Code Against Pollution Attacks in Network Coding"
我们分析了Oggier和Fathi提出的网络编码中认证码对污染攻击的安全性，并给出了一种方法来消除他们所要求的一个非常强的条件。实际上，我们找到了一种方法来攻击他们的认证方案。在他们的方案中，他们认为如果网络中的一些恶意节点合谋对网络流进行污染或对其他节点进行替换攻击，他们认为这些恶意节点必须求解一个线性方程组才能恢复秘密参数。然后他们得出结论，他们的方案是一个无条件安全的方案。实际上，请注意，Oggier和Fathi方案中的认证标签在消息上几乎是线性的，因此任何恶意节点都很容易在网络流中进行污染攻击，用其系数和为1的输入向量的线性组合替换任何输入边的向量。如果恶意节点联盟能够对网络编码进行解码，那么即使不知道其他节点的任何私钥信息，恶意节点联盟也可以轻易地对其他节点进行替换攻击。此外，即使他们的方案可以有效地工作，他们的方案$H\leqslant M$在网络中的条件也可以被去除，其中$H$是对手处的传入边的数目之和。在条件$H\leqslant M$下，$H$可能很大，因此我们需要大的参数$M$，这大大增加了计算成本。另一方面，参数$M$不能很大，因为它不能超过原始消息的长度。
2013-03-03 cs.CR cs.IT math.IT
A New Coding/Decoding Algorithm using Fibonacci Numbers
本文提出了一种利用Fibonacci $Q$ -矩阵进行编解码的新方法。该方法基于分块消息矩阵。我们的模型的主要优点是每个消息矩阵的加密与不同的密钥。该方法不仅提高了信息的安全性，而且具有较高的正确率。
2017-12-01 cs.IT math.CO math.IT
Towards Efficient Compressive Data Collection in the Internet of Things
在物联网（IoT）中实现高效的数据汇集至关重要。由于固有的结构特性（例如，由于在许多感兴趣的信号中存在稀疏性（sparsity），压缩感测（CS）技术已被广泛用于IoT中的数据汇集以提高准确性和能量效率。除了利用CS作为信道编码方案来处理传输期间的数据丢失的现有工作之外，最近的一些结果已经开始采用CS作为信源编码策略。在这些基于CS的信源编码方案中频繁使用的投影矩阵包括密集随机矩阵（例如，高斯矩阵或伯努利矩阵）和结构化矩阵（例如，Toeplitz矩阵）。然而，这些矩阵要么难以在资源受限的物联网传感器节点上实现，要么适用性有限。为了解决这些问题，本文设计了一种新的简单高效的投影矩阵--稀疏高斯矩阵，该矩阵易于在实际物联网应用中实现，且节省资源。我们进行了理论分析和实验评估的稀疏高斯矩阵的设计。结果表明，采用所设计的投影矩阵进行CS基信源编码，在保证信号恢复性能的同时，可以显著节省时间和内存开销。
2021-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity Region of Two-User Linear Deterministic Interference Channel and Its Application to Multi-Session Network Coding
在本文中，我们研究了两个用户的多输入多输出（MIMO）线性确定性干扰信道（IC）的容量，与可能的相关性内/之间的信道矩阵。容量区域的特征在于信道矩阵的秩。结果表明，具有Han-Kobayashi型速率分裂的\emph{linear precoding}，将每个用户的信息承载符号分割成公共和专用部分足以在导出的容量区域中获得所有速率对。容量的结果被应用到获得一个可实现的速率区域的双单播网络与随机网络编码在中间结点，它可以被建模的两个用户MIMO线性确定性IC研究。结果表明，新提出的可实现的区域是严格大于文献中现有的区域。
2012-07-09 cs.IT math.IT
Bilinear Complexity of 3-Tensors Linked to Coding Theory
在代数复杂性理论中，一个研究得很好的问题是依赖于双线性映射的评估来确定问题的复杂性。双线性映射（或3-张量）的复杂性的一个度量是计算它所需的非标量乘法的最佳数量。这个数量也被描述为它的张量秩，这是秩1矩阵的最小数量，其跨度包含它的第一个切片空间。本文给出了某些类$3$ -张量的张量秩的上界，并给出了包含第一片空间的秩为1的矩阵集合的显式构造。我们还展示了如何将这些结果可以应用在编码理论中，推导出一些秩度量码的张量秩的上界。特别是，我们计算的张量秩的一些家庭的$\mathbb{F}_{q^m}$ -线性码，我们表明，他们是极值Kruskal的张量秩界。
2021-03-22 cs.IT math.IT
