我们感兴趣的是研究在侧信道攻击下使用对称密钥的源加密的安全性。本文提出了一种基于对称密钥的信源加密的一般框架,该框架适用于基于对称密钥的\emph{any}信源加密和针对秘密密钥的\emph{any}类侧信道攻击。我们还提出了一个新的安全标准下的强保密侧信道攻击,这是一个自然的扩展互信息,即,\emph{the maximum conditional mutual information between the plaintext and the ciphertext given the adversarial key leakage, where the maximum is taken over all possible plaintext distribution}。在这个新的标准下,我们成功地制定了速率区域,这是必要和充分条件,即使在侧信道攻击有安全的传输。此外,我们还证明了另一个理论结果,我们的新的安全标准,这可能是有趣的,在其本身的权利:在离散的无记忆源的情况下,没有完美的秘密下的侧信道攻击的标准安全标准,即,普通的互信息在这个新的安全标准中是可实现的,而不需要实现完全保密,尽管我们的新的安全标准比标准安全标准更严格。
英文摘要:
We are interested in investigating the security of source encryption with a symmetric key under side-channel attacks. In this paper, we propose a general framework of source encryption with a symmetric key under the side-channel attacks, which applies to \emph{any} source encryption with a symmetric key and \emph{any} kind of side-channel attacks targeting the secret key. We also propose a new security criterion for strong secrecy under side-channel attacks, which is a natural extension of mutual information, i.e., \emph{the maximum conditional mutual information between the plaintext and the ciphertext given the adversarial key leakage, where the maximum is taken over all possible plaintext distribution}. Under this new criterion, we successfully formulate the rate region, which serves as both necessary and sufficient conditions to have secure transmission even under side-channel attacks. Furthermore, we also prove another theoretical result on our new security criterion, which might be interesting in its own right: in the case of the discrete memoryless source, no perfect secrecy under side-channel attacks in the standard security criterion, i.e., the ordinary mutual information, is achievable without achieving perfect secrecy in this new security criterion, although our new security criterion is more strict than the standard security criterion.
Volume-Refined Achievability and Converse Approximations for Noisy Permutation Channels
School of Electronics, Peking University(北京大学电子学院);National Computer Network Emergency Response Technical Team/Coordination Center of China(国家计算机网络应急技术处理协调中心)
Source Coding Problems with Conditionally Less Noisy Side Information
由Heegard和Berger提出的率失真(RD)函数的可计算表达式已经回避了信息论近三十年。众所周知,Heegard和Berger的单字母可重复性界对于\emph{physically degraded}边信息是最优的;然而,不知道该界对于任意相关边信息(一般离散无记忆源)是否是最优的。在本文中,我们考虑一种新的设置,其中在一个接收机的边信息是\emph{conditionally less noisy}比边信息在其他。新的设置包括退化的边信息作为一个特殊的情况下,它的动机是由文献退化和噪声较小的广播信道。我们的主要贡献是一个逆证明的最优性Heegard和Berger的可扩展性界在一个新的设置。逆依赖于一定的\emph{single-letterization}引理,我们证明使用信息理论的伸缩身份{最近提出的克莱默}。我们还概括了两个不同的逐次求精问题的上述想法。
Non-Asymptotic Converse Bounds and Refined Asymptotics for Two Lossy Source Coding Problems
在本文中,我们重新审视两个多终端有损信源编码问题:在编码器和两个解码器之一的侧信息可用的有损信源编码问题,我们称之为Kaspi问题(Kaspi,1994),和一个半确定性失真度量的多描述编码问题,我们称之为Fu-Yeung问题(Fu and Yeung,2002)。对于Kaspi问题,我们首先给出了最优测试通道的性质。随后,我们将有损信源编码问题的失真倾斜信息密度的概念推广到Kaspi问题,并利用最优测试信道的性质和定义良好的失真倾斜信息密度证明了一个非渐近逆界.最后,对于离散无记忆源,我们得到了精细渐近,其中包括二阶,大,中偏差渐近。在二阶渐近性的逆证明中,我们将Berry-Esseen定理应用于导出的非渐近逆界。首先证明一个适合于Kaspi问题的类型覆盖引理,然后适当地泰勒展开定义良好的扭曲倾斜信息密度,最后应用Berry-Esseen定理。然后,我们将Kaspi问题中使用的方法推广到Fu-Yeung问题。得到了最小和率函数的最优测试通道的性质、离散无记忆信源的非渐近逆界和精细渐近性。由于逐次加细问题是Fu-Yeung问题的一个特例,作为副产品,我们获得了逐次加细问题的非渐近逆界,这是逐次加细源的非渐近逆界的严格推广(Zhou,Tan和Motani,2017)。