Rateless Resilient Network Coding Against Byzantine Adversaries
本文考虑了在对抗性错误存在的情况下，用于可靠多播的无比率网络纠错码。大多数现有的网络纠错码是针对给定的网络容量和编码器和解码器先验已知的最大错误数而设计的。然而，在某些实际情况下，可能有必要在没有这种先验知识的情况下进行操作。我们提出了两种对抗模型的无比率编码方案，其中源随着时间的推移发送更多的冗余，直到解码成功。第一个模型假设在源和目的地之间存在一个秘密信道，对手不能偷听。与主网络相比，通道的速率可以忽略不计。在第二种模型中，源和目的地共享与输入信息无关的随机秘密，而不是秘密信道。与发送的信息量相比，所需的秘密信息量可以忽略不计。这两种方案都是最优的，因为当接收器接收的信息总量满足关于消息和错误信息量的割集界限时，解码以高概率成功。该方案是分布式的、多项式时间的和端到端的，因为除了源节点和目的节点之外，其他中间结点执行经典的随机线性网络编码。
2013-01-14 cs.IT math.IT
Counteracting Byzantine Adversaries with Network Coding: An Overhead Analysis
网络编码增加了吞吐量，并且对故障和擦除具有鲁棒性。然而，由于它允许在网络中混合信息，拜占庭攻击者生成的单个损坏的数据包可以很容易地将信息污染到多个目的地。在本文中，我们研究了与三种不同的方案检测拜占庭对手在一个节点上使用网络编码：端到端的纠错，基于数据包的拜占庭检测方案，基于生成的拜占庭检测方案的传输开销。在端到端纠错中，我们可以纠正源和目的地之间的最小切割。但是，如果我们使用拜占庭检测方案，我们可以检测到受污染的数据，丢弃它们，因此只传输有效数据。对于丢弃的数据，目的地执行擦除校正，这在计算上比纠错轻。我们表明，有足够的攻击者存在于网络中，拜占庭检测方案可能会提高网络的吞吐量，因为我们选择只转发可靠的信息。当攻击的概率高时，基于分组的检测方案是最带宽有效的;然而，当攻击的概率低时，签名每个分组所涉及的开销变得昂贵，并且基于生成的方案可能是优选的。最后，我们的特点之间的权衡代大小和开销的检测位攻击的概率增加在网络中。
2009-03-27 cs.CR cs.IT math.IT
Small Field Size for Secure Network Coding
在网络编码中，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。对于安全线性网络码（SLNC），所需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SLNC的计算复杂度和空间复杂度，对安全网络编码从理论研究到实际应用的过程也非常重要。在这封信中，我们进一步讨论了SLNC所需的字段大小，并获得了一个新的下限。这个界限表明，SLNC的字段大小可以进一步减少，并比已知的结果，几乎所有的情况下，小得多。
2014-12-19 cs.IT math.IT
Polytope Codes Against Adversaries in Networks
研究了攻击者控制网络中数量有限但位置未知的节点子集时的网络编码问题。这个问题被证明是更困难的，比当对手控制在网络中的边缘的给定数量，在线性代码是不够的。为了解决节点问题，引入了多胞形码类。多面体码是在整数向量域中有界多面体上运算的常数复合码。多面体结构产生额外的复杂性，但它诱导的代码向量的边缘分布的属性，使码字的有效性可以通过网络的内部节点进行检查。结果表明，多胞码实现了一类平面网络的割集界。它还表明，这个割集界并不总是紧的，并给出了一个例子网络更严格的界限。
2011-12-14 cs.IT math.IT
Robust Network Coding in the Presence of Untrusted Nodes
虽然网络编码可以是网络中信息传播的有效手段，但它非常容易受到“污染攻击”，因为即使是单个错误数据包的注入也有可能破坏给定目的地接收的每个数据包。即使在应用了适当的错误控制编码时，在许多有趣的实际情况下，对手也可以压倒代码的纠错能力。为了限制潜在对手的力量，引入了广播变换，其中节点被限制为每一代只有一个（广播）传输。在这种广播变换下，网络的多播容量从源和宿之间的边缘不相交路径的数量改变（通常减少）为内部不相交路径的数量。利用这一事实，我们提出了一个家庭的网络，其容量在很大程度上不受广播转型。这导致即使在存在对手的情况下，这样的网络也可以实现显著的传输速率。
2010-04-26 cs.IT cs.NI math.IT
Multishot Capacity of Networks with Restricted Adversaries
本文研究对手受限时网络编码的多发容量，给出菱形网络及其推广的容量界与达到方案，并首次计算三层蝶形网络的多发容量。
2025-06-03 cs.IT math.IT
Differentially Private Secure Multiplication with Erasures and Adversaries
本文提出了一种基于多项式的编码方案，用于在存在诚实少数的情况下实现安全乘法，通过改进的Berlekamp-Welch算法检测攻击节点，实现了隐私与效用的权衡。
2025-12-08 cs.IT math.IT
Vulnerability of MRD-Code-based Universal Secure Network Coding against Stronger Eavesdroppers
Silva等人提出了一种基于MRD码的通用安全网络编码方案，该方案可应用于任何底层网络编码。本文考虑了一个更强的窃听模型，窃听者有能力重新选择窃听链路在传输过程中。我们给出了一个证明，不可能实现普遍的安全对这样的对手使用席尔瓦等人。的代码的所有选择的代码参数，甚至与有限数量的点击链接。我们还考虑了有限的窃听时间的情况下，并得出一些条件，这个代码是安全的。
2010-11-02 cs.IT math.IT
Active Adversaries from an Information-Theoretic Perspective: Data Modification Attacks
我们调查的问题，可靠的通信中存在的活跃的对手，可以篡改传输的数据。我们考虑一个合法的发射机-接收机对连接在多个通信路径（路由）。我们提出了两种新的模型的对手，一个“无记忆”和“预见”的对手。对于这两种模型，对手将自己任意放置在路由上，在整个传输块中保持其位置固定。发射机可能知道也可能不知道该放置。对手可以选择他们最好的修改策略，以增加在合法接收器的错误，受到最大失真约束。我们调查的通信速率，可以实现在存在的两种类型的对手和信道（良性）的随机行为。对于无记忆的对手，容量是派生的。我们的方法是在一个复合通道中使用所有可能的对抗策略（包括最好的策略）的预期接收信号的典型集合，该通道也捕获对抗布局。对于有预见能力的对手，与无记忆对手相比，它们具有增强的观察能力，我们提出了一种新的编码方案来保证弹性，即，码字的恢复独立于对抗（最佳）选择。我们推导出一个可实现的速率，我们提出了一个上限的能力。我们评估我们的一般结果的具体情况下（例如，二进制符号替换或擦除攻击），以获得见解。
2014-04-25 cs.CR cs.IT math.IT
Capacity of Non-Separable Networks with Restricted Adversaries
University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文研究了受限对抗者下的网络容量问题，提出了一种2级网络家族的精确容量计算方法，并改进了下限，同时探讨了网络在不同度量下的分离性。
2026-03-09 cs.IT math.IT math.OC
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
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
Secret key-distribution over networks with node-based adversarial errors
University at Buffalo（布法罗大学）
研究主动节点对抗下网络编码的多密钥分发问题，提出在节点对抗模型下实现完美安全多密钥分发的容量界和编码方案。
2026-10-01 cs.IT math.IT
Arbitrarily Varying Networks: Capacity-achieving Computationally Efficient Codes
我们考虑的问题，在一个包含一个隐藏的和恶意的对手，可以控制一个子集的网络资源，并旨在破坏通信的网络通信。我们专注于全知的基于节点的对手，即，对手可以控制节点的子集，并且知道所有链路上的消息、网络代码和分组。表征信息理论上的最优通信速率作为网络参数和边界的函数的adversarially控制的网络是在一般的开放，即使是单播（单源，单目的地）的问题。在这项工作中，我们描述了信息理论上的最优随机容量的问题，即，假设源节点与每个网络节点先验地（例如，作为网络设计的一部分）共享（渐近可忽略量的）独立公共随机性。我们提出了一种新的计算效率的通信方案，其速率匹配的自然信息理论上的“擦除外界”的最佳速率。我们的计划不需要网络拓扑结构的先验知识，并可以实现在一个分布式的方式作为一个经典的分布式线性网络编码的顶部覆盖。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Optimal Online Transmission Policy for Energy-Constrained Wireless-Powered Communication Networks
本文研究了在给定能量预算的无线供电通信系统中，在线传输策略的设计。系统设计目标是利用无线供电节点的能量存储能力最大化系统的长期吞吐量。我们制定的设计问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）的问题，并通过拉格朗日方法获得在每个衰落块的发射功率和时间分配的最优策略。为了研究不同场景下的系统性能，采用不同的系统参数进行了数值仿真。我们的仿真结果表明，最优策略显着优于短视的政策，只最大化吞吐量在当前衰落块。此外，发射功率和时间的最优分配被证明是不敏感的调制和编码方案的变化，这有利于其实际实现。
2019-02-25 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
Algebraic Watchdog: Mitigating Misbehavior in Wireless Network Coding
我们提出了一个安全的无线网络编码方案，称为代数看门狗。通过使节点能够概率性地检测恶意行为，并使用偷听到的消息在本地监管其下游邻居，代数看门狗提供了一个安全的全局自检网络。与传统的基于接收器的拜占庭检测协议不同，该协议在检查下游节点时赋予了代理主动角色。这个关键的想法是受Marti et al.的watchdog-pathrater，它试图检测和减轻路由不当行为的影响。作为这种系统的初始构建块，我们首先关注两跳网络。我们提出了一个图形模型来理解推理过程节点执行警察他们的下游邻居，以及计算，分析和近似的误检测和误检测的概率。此外，我们提出了一个代数分析的性能使用的假设检验框架，提供了准确的公式误检和误检的概率。然后，我们将代数看门狗扩展到更一般的网络设置，并提出了一个协议，在该协议中，我们可以建立信任的编码系统中的分布式方式。我们开发了一个图形模型来检测一般多跳网络中下游敌对节点的存在。图形模型的结构（网格）适合于公知的算法，例如维特比算法，其可以计算误检测和误检测的概率。我们分析表明，只要最小割不占主导地位的拜占庭对手，上游节点可以监控下游邻居，并允许可靠的通信与一定的概率。最后，我们提出的模拟结果，支持我们的分析。
2010-11-17 cs.CR cs.IT cs.NI
CRYPTO-MINE: Cryptanalysis via Mutual Information Neural Estimation
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Technion（以色列理工学院）；Clemson University（克莱姆森大学）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
本文提出CRYPTO-MINE方法，利用神经网络互信息估计在选择明文攻击中量化明文与密文之间的信息泄露，并在多种加密方案及基于网络编码的密码系统上验证了其有效性。
2023-09-18 cs.CR cs.IT cs.LG
On No-Sensing Adversarial Multi-player Multi-armed Bandits with Collision Communications
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
我们从一个新的角度研究了著名的无感知对抗多人多武装土匪（MP-MAB）问题。我们不再关注多个玩家的硬度，而是引入了一个新的硬度维度，称为攻击性。所有的对手都可以根据攻击能力进行分类，我们介绍了对抗自适应碰撞通信（A2 C2），一个家庭的算法与玩家之间的强制碰撞通信。两个攻击感知和不知情的设置进行了研究，和信息理论的Z-通道模型和纠错编码的工具来解决的挑战，隐式通信没有冲突的信息，在对抗性的环境。对于更具挑战性的攻击性不知道的问题，我们提出了一个简单的方法来估计一个新的错误检测重复码和随机通信同步启用的攻击性。理论分析证明，无论可攻击性是否已知，渐近可攻击性相关的次线性后悔都可以实现。特别是，渐近后悔没有指数依赖于玩家的数量，揭示了在这个问题中的硬度的两个维度之间的根本权衡。
2021-04-24 cs.IT cs.LG math.IT
