Neural Estimation of Information Leakage for Secure Communication System Design
针对窃听信道安全通信，提出基于变分对比对数比上界和伯努利专家混合的神经互信息估计器，可准确量化泄漏并扩展块长度至255，用于设计通用哈希族。
2025-08-07 cs.IT math.IT
Secure Block Source Coding with Sequential Encoding
我们介绍了基本的界限可实现的累积速率分布函数（CRDF）的特点，顺序编码过程中，确保无损或有损重建的平均失真标准，使用非因果解码器。CRDF描述了顺序压缩序列所花费的资源速率。我们还包括一个安全约束，影响可实现的CRDF集。随着信息泄漏的演变，基于源与其压缩表示之间的互信息来顺序地定义信息泄漏。为了表征安全约束，我们引入了累积泄漏分布函数（CLF）的概念，该函数确定了允许的信息泄漏分布在编码子块上。利用工具，从优化理论，我们得出的必要和充分条件，可实现的CRDF为一个给定的独立同分布（IID）源和CLF。本文的一个主要结果是，CRDF的凹壳特征的最佳可实现的速率分布。
2021-08-30 cs.IT math.IT
Secure Source Coding with a Public Helper
我们考虑安全的多终端信源编码问题中存在的一个公共助手。研究了两种主要情况：1）具有辅助者的信源编码，其中来自辅助者的编码的边信息被外部窃听者窃听; 2）具有辅助者的三角信源编码，其中辅助者被认为是公共终端。我们感兴趣的是，如何帮助可以支持源传输的信息泄露量的限制，由于其公共性质。对于各类问题，我们以速率-失真-泄漏区域的形式描述了帮助者/窃听者处的传输速率、所产生的失真和信息泄漏率之间的权衡。
2013-07-04 cs.IT math.IT
Secure Distributed Storage: Optimal Trade-Off Between Storage Rate and Privacy Leakage
针对分布式存储中数据可恢复性与隐私泄露的权衡问题，本文推导了存储大小与隐私水平间的基本权衡及编码器局部随机性的最优量，并给出了斜坡秘密共享方案份额大小的最优下界。
2024-03-15 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Source Coding Resilient Against Compromised Users via an Access Structure
本文研究在访问结构限制下的安全信源编码问题，通过闭式表征信源编码率与信息泄露率之间的基本权衡，并探讨了阈值访问结构的应用。
2024-07-30 cs.IT math.IT
Secure Modulo Sum via Multiple Access Channel
讨论了在给定不同参与者$A_1, \ldots, A_c$到第三方（接收者）的多个访问信道时模和的安全计算.然后，我们定义安全模和容量为模和传输速率的上确界，而不泄漏其他信息。我们推导出其有用的下限，这是数值计算下的一个现实的模型，可以实现为高斯多址接入信道（MAC）。
2021-05-06 cs.IT math.IT
Two High-performance Schemes of Transmit Antenna Selection for Secure Spatial Modulation
本文研究了一种人工噪声辅助的保密空间调制系统。为了在这样的系统中获得更高的保密率（SR），提出了基于泄漏和最大保密率（Max-SR）两种高性能的发射天线选择（TAS）方案，并设计了一种广义欧氏距离优化的天线选择（EDAS）方法。从仿真结果和分析，四个TAS计划有一个递减的顺序：最大SR，泄漏为基础的，广义EDAS，随机（常规），SR性能。然而，建议的Max-SR方法需要穷举搜索，以实现最佳SR性能，因此其复杂度是非常高的天线的数量往往是中等和大规模。所提出的基于泄漏的方法接近Max-SR方法，具有低得多的复杂度。因此，它实现了复杂度和SR性能之间的良好平衡。在比特出错率（BER）方面，它们的性能按递增顺序排列：随机、基于泄漏、Max-SR和广义EDAS。
2018-01-15 cs.CR cs.IT eess.SP
Secure Non-Orthogonal Multiple Access: An Interference Engineering Perspective
非正交多址接入（NOMA）是一种有效的方法，可以提高频谱利用率和支持下一代无线网络的大规模连接。然而，在无线信道上，叠加的NOMA信号非常容易被窃听，潜在地导致机密信息的严重泄漏。在本文中，我们将释放网络干扰的潜力，并建设性地利用它来增强NOMA网络中的物理层安全性。特别地，三种不同类型的网络干扰（包括人工噪声、专门设计的干扰信号和用户间干扰）被很好地设计以有意地减少信息泄漏，同时减轻对合法用户的信号接收质量的影响，从而显著地增强NOMA的传输安全性。此外，我们提出了更先进的全双工NOMA，智能反射面NOMA，认知无线电NOMA和多小区NOMA网络的干扰工程策略，并讨论了几个开放的研究问题和挑战，这可能会激发创新的干扰工程设计安全NOMA通信。
2020-10-23 cs.IT math.IT
Two High-Performance Amplitude Beamforming Schemes for Secure Precise Communication and Jamming with Phase Alignment
为了严重削弱窃听者截获机密信息的能力，利用安全精确无线传输的概念，提出了一种精确干扰的思想。其基本思想是通过随机子载波选择（RSS）、定向调制、相位对准（PA）和幅度波束形成（AB），将人工噪声（AN）的发射能量集中到窃听者（Eve）的邻域。这样做，夏娃将严重干扰AN。在这里，传统的相位和幅度的联合优化转换为两个独立的相位和幅度优化问题。考虑到PJ和SPWT都需要功率放大，联合优化问题归结为幅度优化问题。然后，提出了两种有效的AB方案：泄漏和最大化接收功率（Max-RP）。仿真结果表明，在中高信噪比区域，Max-RP和泄漏AB方法在误码率和保密率方面均优于传统方法，并以现有的等效AB（EAB）作为性能参考。这两个建议的泄漏和最大RP幅度波束形成器之间的性能差异是微不足道的。此外，我们还发现，所有三个AB方案EA，Max-RP和泄漏可以形成两个主峰的AN和CM周围的Eve和所需的接收器（鲍勃），分别。这就是我们所说的PJ和SPWT。
2020-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Securing Secure Aggregation: Mitigating Multi-Round Privacy Leakage in Federated Learning
University of Southern California (USC)（南加州大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对联邦学习多轮训练中因部分用户选择导致的隐私泄露问题，提出具有多轮隐私保证的安全聚合框架Multi-RoundSecAgg，通过结构化用户选择策略在保证公平性和准确率的同时实现长期隐私保护。
2023-07-27 cs.CR cs.DC cs.IT
Secure Block Joint Source-Channel Coding with Sequential Encoding
将序贯编码扩展到含窃听者的联合信源信道编码，用CRDF和CLF刻画编码与安全约束，推导可达界并证明在特定条件下界紧。
2023-05-10 cs.IT math.IT
Joint Optimization for Secure and Reliable Communications in Finite Blocklength Regime
为了实现具有高频谱效率和安全性的超可靠低延迟通信，我们研究了有限块长度（FBL）机制下多用户和窃听者下行链路通信的联合优化问题。我们制定了一个多目标优化问题，以最大限度地提高和保密率，通过开发一个安全的预编码器，并尽量减少最大错误概率和信息泄漏率。主要的挑战来自于复杂的多目标问题、来自FBL假设的不可处理的退避因素、保密率的非凸性和非光滑性以及交织的优化变量。为了解决这些问题，我们采用了交替优化方法，将问题分解为两个阶段：安全的预编码设计，最大错误概率和信息泄漏率最小化。在第一阶段，我们得到了一个下界的保密率，并推导出一阶Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件，以确定局部最优解的预编码器。解释的条件作为一个广义特征值问题，我们解决了这个问题，使用幂迭代为基础的方法。在第二阶段，我们采用加权和的方法，并推导出KKT条件的错误概率和泄漏率给定的预编码器。仿真结果验证了该算法的有效性。
2022-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
On secure communication in sensor networks under q-composite key predistribution with unreliable links
无线传感器网络（WSNs）的许多应用需要部署传感器在敌对的环境中，对手可能会窃听通信。为了保证无线传感器网络中的通信安全，文献中提出了q-复合密钥预分配方案。在本文中，我们研究了安全的k-连接的无线传感器网络下运行的q-复合计划，考虑到无线链路的不可靠性。安全k连接确保任何两个传感器都可以找到安全通信的路径，即使在k - 1个传感器发生故障时也是如此。我们提出的条件，如何设置网络参数，使网络具有安全的k-连通性渐近几乎必然。结果以锐0 - 1定律的形式给出。
2019-11-02 cs.IT math.IT
Leakage Subspace Precoding and Scheduling for Physical Layer Security in Multi-User XL-MIMO Systems
针对多用户 XL-MIMO 的近场球面波前场景，提出泄漏子空间预编码以联合实现安全预编码与用户调度，从而抵御近角窃听者并提升保密和速率。
2022-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
Secret Key Generation from Correlated Sources and Secure Link
在本文中，我们研究的问题，秘密密钥产生相关的来源和一个安全信道。我们得到了该问题的最优秘密密钥速率，并证明了最优方案是联合进行秘密密钥生成和密钥分发，其中秘密信道中的每一位都将产生一位以上的秘密密钥速率。这种联合方案优于基于分离的方案，在基于分离的方案中，安全信道用于密钥分发，并且因此，安全信道中的每个比特只能提供一个比特的秘密密钥速率。
2017-04-18 cs.IT math.IT
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
Secret Key Agreement and Secure Omniscience of Tree-PIN Source with Linear Wiretapper
虽然窃听秘密密钥的能力仍然是未知的一般源模型，即使在两个用户的情况下，我们得到了一个单字母的一大类的多用户源模型与线性窃听谁可以观察到任何线性组合的来源。我们引入了不可约源的思想，以显示存在一个最佳的通信方案，实现完美的全知与最小的信息泄漏给窃听。这意味着窃听秘密密钥协议和安全无所不知的问题之间的对偶性，这种对偶性可能适用于更一般的来源。
2021-02-02 cs.IT math.IT
Bounds on the Statistical Leakage-Resilience of Shamir's Secret Sharing
针对物理链路导致份额噪声泄漏的问题，论文提出统计泄漏模型并界定Shamir秘密共享的语义安全与互信息安全，证明域特征为2时每比特安全性随用户数指数增长。
2024-05-07 cs.IT math.IT
Link Selection for Secure Cooperative Networks with Buffer-Aided Relaying
研究了两跳协作无线网络中的安全通信问题。在该网络中，利用缓冲区辅助中继将数据从源节点转发到目的节点，而被动窃听者则试图截获源节点和中继节点的数据传输。取决于源的瞬时信道状态信息的可用性，传输机制的两种情况，即，考虑自适应速率传输和固定速率传输。为了提高系统的安全性，新的链路选择策略，提出了这两种情况下选择源到中继，中继到目的地，或没有链路传输的信道质量的基础上。封闭形式的表达式推导出端到端的保密中断概率（SOP），保密中断容量（SOC），和确切的保密吞吐量（EST），分别。此外，我们证明了EST达到最大值的条件，并探讨如何通过优化链路选择参数来最小化SOP和最大化SOC。最后，通过仿真验证了理论性能评估的有效性，并通过大量的数值结果验证了所提出的链路选择策略在两跳协作网络中的安全通信的有效性.
2018-02-19 cs.IT math.IT
A Theoretical Analysis of Authentication, Privacy and Reusability Across Secure Biometric Systems
我们提出了一个理论框架，分析在安全的生物特征认证系统的隐私和安全权衡。我们使用这个框架进行比较信息理论分析的两个生物识别系统是基于线性纠错码，即模糊承诺和安全草图。我们推导出这些系统的错误拒绝（$P_{FR}$）和错误接受（$P_{FA}$）的概率上限。我们使用互信息来量化泄漏的信息有关用户的生物特征的身份，在该情况下，一个或多个生物特征注册的用户被完全或部分地妥协。我们还量化的成功攻击的概率（$P_{SA}$）的基础上受损的信息。我们的分析表明，模糊承诺和安全草图系统具有相同的$P_{FR}, P_{FA}, P_{SA}$和信息泄漏，但安全草图系统具有较低的存储要求。我们分析了单因素（无钥匙）和双因素（基于密钥）的安全生物特征的变体，并考虑最一般的情况下，一个单一的用户可能会提供嘈杂的生物特征注册在几个访问控制设备，其中一些随后可能会受到攻击者。我们的分析强调了基于密钥的系统的可撤销性和可重用性，并揭示了减少受损系统的信息泄露和防止对数据未受损系统的成功攻击之间的微妙设计权衡。
2011-12-23 cs.CR cs.IT math.IT
Privacy-Constrained Remote Source Coding
我们认为，通过一个紧凑的表示，以有效和安全的方式揭示/共享数据的问题。该表示应确保所需特征/属性的可靠重建，同时仍保留数据的秘密部分的隐私。该问题被制定为一个远程有损信源编码与隐私约束的远程源包括公共和秘密部分。给出了压缩率、失真和隐私泄漏率的最佳折衷区域的内界和外界，并在某些特殊情况下证明了它们是一致的。当将失真度量专门化为对数损失函数时，对于相同边信息的情况，所得到的速率-失真-泄漏折衷形成了对应于所谓的信息瓶颈的“安全”版本的优化问题。
2016-05-06 cs.IT math.IT
On Secure Source Coding with Side Information at the Encoder
考虑了一个带边信息（S.I.）的安全信源编码问题.在解码器和窃听器。编码器具有其希望通过到合法解码器的速率受限链路以有限失真描述的源。发送的消息也被窃听者观察到。编码器的目标是最大限度地减少合法解码器所引起的失真和窃听者的信息泄漏率。当编码器可以访问未编码的S.I.在解码端，我们描述了率失真信息泄漏率（R.D.I.）区域下的马尔可夫链假设和当S.I.在编码器处的S.I.缺席。当解码器还可以访问窃听者S.I.时，我们将R.D.I.没有马尔可夫链条件。然后，我们考虑一个相关的设置，其中编码器和解码器获得编码的S.通过一个速率受限的助手，并描述R.D.I.几种特殊情况下的区域，包括对数损失失真下的特殊情况和二次高斯设置的特殊情况。最后，我们考虑了在解码端的列表或熵约束的放大措施，并表明R.D.I.在这些放大措施下，本文考虑的设置区域与R.D.I.一致。在解码器处的每符号对数损失失真约束下的区域。
2013-07-03 cs.IT math.IT
On secure network coding with uniform wiretap sets
本文表明，确定一个单播网络的保密能力与均匀窃听集至少是困难的k-单播问题。特别是，我们表明，一般的k-单播问题可以减少到找到一个相应的单一的单播网络的保密能力与统一的链路容量和一个任意的窃听链路的问题。
2012-08-21 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
Capacity of Hierarchical Secure Coded Gradient Aggregation with Straggling Communication Links
针对分层网络中的安全梯度聚合问题，提出基于范德蒙德矩阵的编码方案并推导匹配逆界，实现最优容量。
2025-04-24 cs.IT math.IT
Secure Network Coding in the Setting in Which a Non-Source Node May Generate Random Keys
在存在可以访问$z$网络链路的窃听者的安全多播网络编码的研究中，通常假设源节点是生成随机密钥的唯一节点。在这种情况下，安全多播速率是很好理解的。在所有网络节点都可以生成（独立的）随机密钥的更一般的设置中，计算安全多播速率或者甚至安全单播速率已知与计算多个单播网络编码实例的（非安全）容量一样困难-这是一个众所周知的公开问题。这项工作对待中间模型的安全单播，其中只有一个节点可以生成随机密钥，但该节点不需要是源节点。该设置的安全通信速率再次以能够访问$z$网络链路的窃听者为特征。
2019-07-08 cs.IT math.IT
How Much Privacy Does Federated Learning with Secure Aggregation Guarantee?
University of Southern California（南加州大学）
联邦学习（FL）已经吸引了越来越多的兴趣，因为它能够对存储在多个用户处的数据进行隐私保护机器学习，同时避免将数据移出设备。然而，虽然数据从未离开用户的设备，但隐私仍然不能得到保证，因为对用户的训练数据的重要计算以训练的本地模型的形式共享。这些局部模型最近被证明通过不同的隐私攻击，如模型反演攻击，构成了实质性的隐私威胁。作为一种补救措施，安全聚合（SA）已被开发为一个框架，以保护隐私的FL，通过保证服务器只能学习全局聚合模型更新，而不是个人模型更新。虽然SA确保除了聚合模型更新之外没有关于个体模型更新的额外信息被泄露，但是对于具有SA的FL实际上可以提供多少隐私没有正式的保证;因为关于个体数据集的信息仍然可能通过在服务器处计算的聚合模型泄露。在这项工作中，我们进行了第一次分析的正式隐私保证FL SA。具体来说，我们使用互信息（MI）作为量化指标，并推导出关于每个用户的数据集的信息可以通过聚合模型更新泄漏的上限。当使用FedSGD聚合算法时，我们的理论界表明，隐私泄漏量与SA参与FL的用户数量呈线性关系。为了验证我们的理论界限，我们使用MI神经估计来经验性地评估MNIST和CIFAR 10数据集上不同FL设置下的隐私泄漏。我们的实验验证了FedSGD的理论界限，随着用户数量和本地批量大小的增加，隐私泄露减少，随着训练轮数的增加，隐私泄露增加。
2022-08-03 cs.CR cs.IT cs.LG
Multi-Server Secure Aggregation with Unreliable Communication Links
本文针对通信链路不可靠的多服务器联邦学习安全聚合问题，提出带掩码的拉格朗日编码方案LCM，通过服务器分组实现上下行通信负载权衡，并证明其上行负载最优且与共谋客户端数量无关。
2023-04-15 cs.IT math.IT
Communication and Randomness Lower Bounds for Secure Computation
在安全多方计算（MPC）中，相互不信任的用户合作计算他们的私有数据的函数，而不向其他用户透露关于他们的数据的任何附加信息。虽然已知在诚实但好奇的模型中，$n$用户（通过安全且无噪声的链路连接，并且可以访问私有随机性）之间的信息理论上安全的MPC可以对抗少于$n/2$用户的共谋，但是对安全计算的通信和随机性复杂性的了解相对较少。在这项工作中，我们采用信息理论的技术来获得安全MPC所需的通信量和随机性的下限。我们将自己限制到一个具体的交互式设置，涉及3个用户，在诚实但好奇的模型中，所有功能都可以安全地计算，防止单个用户的腐败。我们推导出完美安全情况（即，零错误和无信息泄漏）和渐近安全性（其中错误和信息泄漏的概率随着块长度变为$\infty$而消失）。我们的技术包括使用残差信息的数据处理不等式（即，互信息和Gács-Körner公共信息之间的差距）、3用户协议的一种新的信息不等式以及分布交换的思想。我们的下界被证明是紧的各种功能的利益。特别是，我们展示了具有“通信理想”协议的具体函数，即，其在网络中的所有链路上同时实现最小通信量，并且还使用最小量的随机性。此外，我们获得了第一个明确的例子，一个函数，招致更高的通信成本比输入长度的安全计算模型中的“Feige，Kilian，和Naor [STOC，1994]”，谁已经表明，这样的功能存在。
2016-05-10 cs.CR cs.IT math.IT
Resource Allocations for Secure Cognitive Satellite Terrestrial Networks
认知卫星-地面网络（STNs）已被公认为解决下一代通信网络中的频谱稀缺的有前途的架构。在这封信中，我们调查的安全传输方案中的认知STNs的干扰，从地面基站（BS）的介绍，以提高卫星链路的安全性。我们的目标是通过联合优化的合作波束形成和人工噪声（AN）的发射功率最小化，同时保证保密率约束的卫星链路，信息速率约束的地面链路和总的发射功率约束。两种情况下的完美和不完美的信道的情况下分别考虑。这些约束使得优化问题具有非凸性和挑战性，这些问题可以通过特定的变换来有效地解决，从而分别形成更易于处理的版本。数值结果证实了所提出的计划。
2017-07-05 cs.IT math.IT
Weakly Secure Summation with Colluding Users
本文研究弱安全求和问题，在任意安全输入集合族与合谋用户集合族约束下，通过线性规划刻画每个输入比特所需的最小密钥比特数，给出最优随机性假设。
2023-04-19 cs.IT math.IT
Nested Lattice Codes for Secure Bidirectional Relaying with Asymmetric Channel Gains
安全双向中继的基本问题涉及两个用户谁想要交换消息通过中间的“诚实，但好奇”中继节点。用户之间没有直接的链接，所有通信都必须通过中继节点进行。用户节点和中继之间的链路是具有高斯噪声的无线链路。要求用户的消息对中继保持安全。在以前的工作中，我们提出了基于嵌套格的编码方案，假设从两个用户节点到中继的信道增益是相同的。我们还分析了使用我们的编码方案进行安全可靠的消息交换的功率速率权衡。在本文中，我们扩展我们以前的工作的情况下，当信道增益不一定是相同的，并且已知的中继节点，但可能不对用户。我们表明，使用我们的计划，完美的保密性，可以得到只有某些值的信道增益，并分析在这些情况下的功率速率权衡。我们也对我们的强安全方案进行了类似的观察。
2015-06-06 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for Secure UAV Communication Systems
在本文中，我们研究的资源分配和轨迹设计的节能安全无人机（UAV）通信系统中，一个无人机基站服务于多个合法的地面用户存在一个潜在的窃听。我们的目标是通过联合优化其发射功率，用户调度，轨迹和速度来最大限度地提高无人机的能源效率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到最大可容忍的信号噪声比（SNR）泄漏，每个用户的最低数据率要求，和窃听者的位置不确定性。提出了一种迭代算法，以获得一个有效的次优解。仿真结果表明，与采用恒速直线飞行轨迹的简单方案相比，该算法在满足通信安全约束的情况下，可以显着提高系统的能量效率。
2019-01-27 cs.IT math.IT
Secrecy and Robustness for Active Attack in Secure Network Coding and its Application to Network Quantum Key Distribution
在网络编码中，我们讨论了顺序错误注入对信息泄漏的影响。我们表明，当网络中的操作是线性操作时，没有改善。然而，当网络中的操作包含非线性操作时，我们找到了一个反例来改进Eve所获得的信息。此外，我们还讨论了线性网络在保密性和鲁棒性条件下以及仅在保密性条件下的渐近速率。最后，我们将我们的结果应用到网络量子密钥分配，这澄清了网络的类型，使我们能够实现安全的长距离通信通过短距离量子密钥分配。
2018-09-26 cs.IT math.IT quant-ph
Secure and Private Source Coding with Private Key and Decoder Side Information
University of Siegen（锡根大学）；Linköping University（林雪平大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
通过考虑一个远程信源，其噪声测量是用于安全信源重构的相关随机变量，扩展了多终端安全信源编码问题。该问题的主要补充包括：1）所有终端非因果地观察远程源的噪声测量; 2）私钥可用于所有合法终端; 3）编码器和解码器之间的公共通信链路是速率受限的;以及4）相对于编码器输入测量对窃听者的秘密泄漏，而隐私泄露是相对于远程源来测量的。精确的速率区域的特点是一个有损耗的信源编码问题的私钥，远程源，和解码器侧的信息下的安全，隐私，通信和失真的约束。通过用可靠性约束代替失真约束，我们也获得了无损情况下的精确速率区域。此外，标量离散时间高斯源和测量通道的有损率区域的建立。
2022-11-09 cs.CR cs.IR cs.IT
Analog Secure Distributed Matrix Multiplication over Complex Numbers
这项工作考虑了将实数或复数上的矩阵乘法分配给助手服务器的问题，使得向这些服务器的信息泄漏接近于信息理论上的安全。这些服务器被认为是诚实但好奇的，即，它们根据协议工作，但试图推断出有关数据的信息。安全分布式矩阵乘法（SDMM）问题一直被认为是在有限域上的矩阵乘法的背景下，这是不总是可行的，在现实世界中的应用。我们提出了两种方案，允许基于用例的可变安全程度，并允许串通和离散服务器。我们分析的安全性和数值精度的计划，并观察到准确性和安全性之间的权衡。
2022-05-14 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Rate-Splitting for MIMO Broadcast Channel with Imperfect CSIT and a Jammer
本文研究了两用户多输入多输出（MIMO）广播信道中发射端信道状态信息不完全（CSIT）和多天线干扰机的安全速率分裂问题，其中每个接收端具有相同数量的天线，干扰机具有完全信道状态信息（CSI）.具体而言，我们设计了一个安全的速率分裂多址接入策略，其中的安全性，分裂的私人和共同的消息是确保预编码器设计与联合调零和对齐的泄漏信息，关于不同的天线配置。此外，我们表明，通过安全速率分裂实现的和安全自由度（SDoF）是最优的，优于传统的迫零。因此，我们揭示了两个用户的MIMO广播信道与不完美的CSIT和一个干扰的总和SDOF，并验证了在这种情况下，以MIMO为重点的安全目的的速率分裂的优越性。
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
An Artificial-Noise-Aided Secure Scheme for Hybrid Parallel PLC/Wireless OFDM Systems
我们研究了室内混合并行电力线/无线正交频分复用（OFDM）通信系统的物理层安全性。我们提出了一个人工噪声（AN）辅助计划，以提高系统的安全性，在窃听者的存在下，利用电力线和无线通信介质的解耦性质。该方案不要求合法节点知道窃听者链路的瞬时信道状态信息。在我们提出的方案中，合法的发射机（爱丽丝）和合法的接收机（鲍勃）合作，以确保混合系统，其中AN信号共享从鲍勃到爱丽丝的链路上具有较低的信道噪声比（CNR），而信息流除了噪声放大版本的接收到的AN信号从爱丽丝发送到鲍勃的链路上具有较高的CNR在每个OFDM子信道。此外，我们调查的发射功率电平在两个爱丽丝和鲍勃和数据和AN信号之间的功率分配比在爱丽丝的安全吞吐量的效果。我们调查了单链路窃听攻击，只有一个链路暴露于窃听攻击，和两个链路窃听攻击，两个链路暴露于窃听攻击。
2017-10-30 cs.IT cs.NI math.IT
Quantum-secure multiparty deep learning
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Physics & Informatics Laboratories, NTT Research, Inc.（NTT研究公司物理与信息学实验室）
本文提出利用光的量子特性实现信息论安全的多方深度学习计算，通过线性代数引擎在MNIST分类任务中达到96%的准确率，同时显著降低信息泄露量。
2024-09-13 cs.AI cs.IT cs.LG
Topological properties of secure wireless sensor networks under the q-composite key predistribution scheme with unreliable links
无线传感器网络通常部署在恶劣的环境中，安全性是无线传感器网络的一个重要问题。q-复合密钥预分配方案已被公认为是一个合适的方法来确保无线传感器网络。虽然q-复合方案在文献中得到了很大的关注，仍然缺乏严格的分析，考虑到链路的不可靠性的q-复合方案下运行的安全无线传感器网络。一个主要的困难在于分析网络拓扑结构，其链路不是独立的。由于传感器之间存在物理障碍或由于恶劣的环境条件严重损害通信，无线链路在实践中可能不可靠。在本文中，我们解决了困难的挑战，并调查拓扑性质的不可靠的通信链路建模为独立的ON/OFF信道下运行的Q-composite计划的无线传感器网络的节点度。具体地说，我们推导出的最小度至少为k的属性的渐近精确概率，目前的渐近概率分布的最小程度，并证明了与一个固定的度的节点的数量是在分布渐近等价于一个泊松随机变量。我们进一步使用的理论结果，安全的无线传感器网络提供有用的设计指南。实验结果也证实了我们的分析结果的有效性。
2019-11-02 cs.IT cs.NI math.IT
Effect of Correlation between Information and Energy Links in Secure Wireless Powered Communications
该研究从物理层安全角度分析无线供能通信中能量与信息链路的相关性，明确了相关性对无窃听场景容量的影响机制，以及其在不同合法SNR区间对保密容量的作用差异和对窃听链路的微弱影响。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Barycentric and Pairwise Renyi Quantum Leakage
本文提出重心与成对Renyi量子泄漏度量，用于量子系统隐私分析，具有良好性质且可计算，并证明其限制信息泄漏，同时给出量子机器学习中的隐私-效用权衡公式。
2024-02-09 cs.CR cs.IT math.IT
Secure and Reliable Key Agreement with Physical Unclonable Functions
比较用于将秘密密钥绑定到相关物理标识符输出的不同变换。解相关效率是用于确定给出高度不相关输出的变换的度量。标量量化器应用于变换输出，以提取绑定密钥的均匀分布的比特序列。一组在去相关效率方面表现良好的变换被应用于环形振荡器（RO）输出，以提高所提取的比特序列的唯一性和可靠性，减少关于密钥和RO输出的硬件面积和信息泄漏，并且最大化秘密密钥长度。提出了低复杂度的纠错码来说明两个完整的密钥绑定系统具有完美的保密性，以及更好的秘密密钥和隐私泄漏率比现有的方法。还提供了参考硬件实现来证明变换编码方法占用很小的硬件面积。
2020-02-27 cs.CR cs.IT eess.IV
Fundamental Limits of Caching with Secure Delivery
高速缓存正在成为缓解以内容为中心的现代无线网络中严重容量不足的重要工具。缓存背后的主要思想是将部分流行内容存储在最终用户的内存中，并利用本地存储的内容来降低峰值数据率。通过联合设计内容放置和交付机制，最近的作品已经显示出与传统方法相比传输速率的顺序减少。在这项工作中，我们考虑的安全缓存问题的额外目标，最大限度地减少信息泄漏到外部窃听。基本的高速缓存存储器与传输速率权衡的安全缓存问题的特点。令人惊讶的是，这些结果表明，安全性可以以微不足道的成本引入，特别是对于大量的文件和用户。研究还表明，对于几乎所有实际感兴趣的参数值，所提出的具有安全传输的缓存方案所实现的速率与信息理论最佳速率的倍数都在一个常数范围内。
2014-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Degrees of Freedom of the Gaussian Wiretap Channel with Helpers and No Eavesdropper CSI: Blind Cooperative Jamming
我们考虑高斯窃听信道与M个帮手，没有窃听信道状态信息（CSI）是在合法的实体。确切的安全D.O.F.在[1]、[2]中发现了在发送端具有理想CSI的M个助手的高斯窃听信道的最大信道容量为M/（M+1）。[1]、[2]中的最佳可实现方案的关键成分之一是将合作干扰信号与窃听者处的信息符号对准以限制信息泄漏率。这需要在发射机处的完美窃听CSI。受文献[3]的启发，我们提出了一种新的可实现的方案，其中合作干扰信号跨越窃听者的整个空间，但不与信息符号精确对齐。我们表明，该计划实现了相同的安全d.o.f.的M/（M+1），但不需要任何窃听者CSI;发射机盲合作干扰窃听者。
2013-02-26 cs.CR cs.IT math.IT
Information Leakage Games: Exploring Information as a Utility Function
UFMG（米纳斯吉拉斯联邦大学）；University of Athens（雅典大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIST（日本产业技术综合研究所）；Inria Saclay（法国国家信息与自动化研究所萨克莱分院）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）
安全信息流和隐私领域的一个共同目标是建立有效的防御措施，防止不必要的信息泄漏。为此，必须能够推理潜在的攻击及其与可能的防御的相互作用。在本文中，我们提出了一个博弈论的框架，形式化的信息泄漏的背景下，攻击者和防御者的策略，并提供了一个基础，开发最佳的防御方法。我们的游戏的一个新颖之处是，它们的效用是由信息泄漏，在某些情况下，可能会表现在一个非线性的方式。这导致了与经典博弈论的显著偏离，在经典博弈论中，效用函数与参与者的策略是线性的。因此，本文的一个重要贡献是建立了信息泄漏博弈的基础。我们考虑两种类型的游戏，这取决于考虑泄漏的概念。第一种是QIF博弈，它是为定量信息流（QIF）理论量身定制的。第二种是DP-博弈，对应于差分隐私（DP）。
2022-01-28 cs.AI cs.CR cs.GT
Differentially Private Secure Multiplication: Hiding Information in the Rubble of Noise
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）；Harvard University（哈佛大学）
该研究针对诚实节点占少数的分布式多方乘法场景，融合差分隐私与Shamir秘密共享思路提出分层噪声分布的编码方案，给出了该场景下隐私-准确性权衡的紧致刻画。
2025-01-17 cs.CR cs.DC cs.IT
