Local-Encoding-Preserving Secure Network Coding---Part I: Fixed Security Level
信息理论安全被认为是在网络编码的范例中存在窃听器，窃听器可以访问一个任意的边缘子集达到一定的大小，也称为安全级别。安全网络编码是用来防止源信息泄露给窃听者。在这篇由两部分组成的论文中，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。在本文中（即，第一部分的两部分论文），我们专注于一个固定的安全级别和灵活的利率的问题。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族是局部编码保持的.我们提出了一种有效的方法，用于构建一个SLNC，存在一个本地编码保持SLNC具有相同的安全级别和减少一个率。通过反复应用这种方法，我们可以得到一个家庭的本地编码保持SLNC具有固定的安全级别和多个速率。我们还开发了一个多项式时间算法，有效地实现这种方法。此外，它被证明是所提出的方法不会招致惩罚的存在SLNC的最佳已知的下界方面所需的字段大小。本文中的结果将被用作构建块，用于针对所有可能的速率和安全级别对有效地构建一族本地编码保留SLNC，这将在配套论文中讨论（即，（见两部分文件第二部分）。
2018-11-06 cs.IT math.IT
Semantic Security for Quantum Wiretap Channels
我们考虑通过经典量子和量子窃听信道的语义安全问题，并使用显式构造将非安全代码转换为语义安全代码，通过双正则不可约函数实现容量。有限区域中的显式参数可以从定理中提取。我们还推广了语义安全容量定理，该定理表明，一个强安全的代码保证一个语义安全的代码具有相同的保密率，任何量子信道，包括无限维和非高斯的。
2022-11-16 cs.IT math.IT quant-ph
Transmit Filter and Artificial Noise Design for Secure MIMO-OFDM Systems
物理层安全被认为是无线通信中保护合法传输不被被动窃听的重要安全手段。研究了无线多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）通信系统在存在多天线窃听者的情况下的物理层安全问题。首先提出了一种发射滤波器辅助的安全MIMO-OFDM系统，该系统能够破坏窃听者信号的正交性。我们提出的传输滤波器可以干扰窃听者的接收，同时保持合法传输的质量。然后，我们提出了另一种人工噪声（AN）辅助的安全MIMO-OFDM系统，以进一步提高合法传输的安全性。时域AN信号被设计成干扰窃听者的接收，而合法传输不会受到影响。仿真结果证明了所提出的发送滤波器设计和AN辅助方案在MIMO-OFDM系统中的安全性能。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Optimal Key Rates for Decentralized Secure Aggregation with Arbitrary Collusion and Heterogeneous Security Constraints
Technical University of Berlin（柏林工业大学）
该研究提出了一种在任意合谋和异质安全约束下实现去中心化安全聚合的最优密钥率表征方法。
2025-12-18 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
Multi-Server Secure Aggregation with Arbitrary Collusion and Heterogeneous Security Constraints
Guangxi University（广西大学）；Technical University of Berlin（柏林工业大学）；Great Bay University（大湾区大学）
本文研究多服务器安全聚合在两跳网络中的基本限制，考虑异构安全需求和任意用户合谋，推导通信速率和最小密钥率，揭示网络拓扑与安全约束的相互作用。
2026-04-29 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
A Security Protocol for the Identification and Data Encrypt Key Management of Secure Mobile Devices
本文提出了一种身份识别和数据加密密钥管理协议，该协议可用于基于安全USB存储器或RFID等安全设备的安全系统中，这些设备目前被广泛用于身份识别或其他物体的识别。通常，使用移动终端的安全系统的默认功能是对设备的所有者的认证和对存储在设备上的数据的安全存储。为了实现这些安全功能，我们提出了一个由服务器和移动设备组成的安全模型。在该模型中，我们定义了安全通信协议，用于在服务器和移动设备之间使用公钥和私钥加密算法对数据加密密钥进行认证和管理。另外，对攻击移动终端与服务器之间的通信协议进行了分析。使用通信协议，系统将尝试认证移动终端。只有在认证过程成功时才发送数据解密密钥。移动终端中的数据可以使用该密钥解密。分析表明，该协议保证了匿名性，防止了重放攻击，实现了安全设备与认证服务器之间的交互式身份认证。
2013-07-02 cs.CR cs.IT math.IT
Weakly Secure Regenerating Codes for Distributed Storage
我们考虑\emph{weak security}范式下的安全分布式数据存储问题，其中没有\emph{meaningful information}被泄露给窃听者。更具体地说，窃听者无法获得关于任何单个消息文件或一小组文件的任何信息。弱安全模式的主要好处是它不会损失存储容量，这使得它具有实际吸引力。在本文中，我们提出了一种编码方案，使用陪集编码的外码和乘积矩阵最小带宽再生码（由Rashmi等人提出）。作为内码，当窃听者可以观察任何单个存储节点时，实现弱安全性。我们表明，建议的建设具有良好的安全性能，并需要小的有限域大小。
2014-05-12 cs.IT math.IT
Network function computation with vector linear target function and security function
Institute of Mathematics and Interdisciplinary Sciences, Xidian University（西安电子科技大学数学与 interdisciplinary 科学研究所）；School of Mathematical Sciences, Capital Normal University（首都师范大学数学科学学院）
本文提出了一种基于向量线性目标函数和安全函数的网络安全计算方法，通过建立容量上界和下界，解决了在存在窃听者情况下如何安全传输信息的问题。
2026-02-07 cs.IT math.IT
Secure Multi-Source Multicast
多源组播（MSM）的主要任务是将来自网络中所有源的所有消息传播到所有目的地。MSM在许多应用中使用。在其中许多国家，确保所传播信息的安全至关重要。常见的安全模型是考虑存在能够观察网络链路的子集的窃听者的网络，并寻找使窃听者不知道所有消息的代码。虽然当所有消息都位于单个源时，这一问题得到了解决，但安全MSM（SMSM）是一个开放的问题，并且所需的速率通常难以表征。在本文中，我们考虑的个人安全，它承诺窃听者有零互信息与每个消息单独。我们完整地描述了个体安全性下SMSM的速率区域，并表明在网络的全部容量下可以实现这样的安全级别，即割集界是匹配的逆界，类似于不安全的MSM。此外，我们表明，字段的大小是类似于非安全MSM，并没有更大的安全约束。
2021-04-04 cs.IT math.IT
Optimal Locally Repairable and Secure Codes for Distributed Storage Systems
本文的目的是超越弹性到分布式存储系统（DSS）的安全性和本地可修复性的研究。安全性和本地可修复性都是重要的一个有效的存储系统的功能，本文的目的是了解这些系统的弹性，安全性和本地可修复性之间的权衡。特别是，本文首先调查的安全性存在的合谋窃听者，窃听者被假定为一起工作，在解码存储的信息。其次，本文重点介绍的编码方案，使最佳的局部修复。它进一步将这两个概念结合在一起，开发本地可修复的编码方案的DSS是安全的，对窃听者。本文的主要结果包括：a.最小存储再生码保密容量的一个改进界。安全的编码方案，实现了一些特殊情况下的界限，c.局部可修码最小距离的一个新界，d.实现最小距离界限的局部可修复码的码构造，以及e.修复带宽有效的局部可修复码的安全约束和不安全约束。
2013-08-06 cs.IT math.IT
Secure Short-Packet Communications at the Physical Layer for 5G and Beyond
短分组通信是支持5G及5G以后两种新兴应用场景的关键技术，即大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（uRLLC），它们的引入是为了满足车辆互联网和工业物联网（IoT）等潜在应用的更广泛的通信需求。各种物联网应用中隐私数据的急剧增加，使得安全问题更加突出。考虑到物联网终端的资源限制，典型的上层加密机制不能完全解决安全挑战。在这篇文章中，我们从物理层安全（PLS）的角度来研究安全的短分组通信，这可以被视为一个有前途的安全解决方案，在6G。详细介绍了衰落信道下短分组安全通信的基本信息论和相应的性能评估准则的研究进展。然后，我们回顾了最近的工作，研究短分组通信系统（CS）在不同的通信场景或不同的安全策略，从PLS的角度。最后，我们给出了未来的研究方向和挑战。
2021-07-13 cs.IT math.IT
Massive Access in Secure NOMA under Imperfect CSI: Security Guaranteed Sum-Rate Maximization with First-Order Algorithm
非正交多址接入（NOMA）是解决大规模接入下安全传输的一种有效方法。然而，除了由于窃听者的被动性质而导致的窃听者的信道状态信息（CSI）的不确定性之外，由于有限的反馈，合法用户的CSI在基站处也可能是不完美的。在这两种信道的不确定性，最佳的功率分配和传输速率设计的安全NOMA方案目前还不知道，由于处理的概率约束的困难。本文填补了这一空白，提出了新的转换的概率约束和变量解耦，使安全保证的和率最大化问题可以交替执行分支定界法和凸规划的差异。为了将解决方案扩展到真正的大规模访问场景，进一步提出了具有非常低复杂度的一阶算法。仿真结果表明，所提出的一阶算法实现了相同的性能，传统的方法，但节省了至少两个数量级的计算时间。此外，所得到的传输方案显着提高了安全保证的和速率相比，正交多址传输和NOMA忽略CSI的不确定性。
2020-07-27 cs.IT math.IT
Fluid Antenna Secure Channel-driven Constellation (FASCC): a Physical Layer Security approach
School of Electrical Engineering, Aalto University（电气工程学院，阿尔托大学）
提出FASCC框架，利用流体天线端口选择和相位调整生成信道域星座，实现物理层安全，在窃听者更近时仍显著提升保密性能。
2026-10-06 cs.IT math.IT
Cross-Layer Security for Semantic Communications: Metrics and Optimization
针对语义通信跨层安全缺乏统一评估与优化的问题，提出CLSSR度量、MINLP建模及基于强化学习的AI原生资源分配方法，提升任务可靠性与安全速率。
2025-03-17 cs.IT math.IT
Secure-ISAC: Secure V2X Communication: An Integrated Sensing and Communication Perspective
本文从集成感知与通信视角综述了 V2X 物理层安全指标、威胁及四类 PLS 技术，重点分析 ISAC 使能 V2X 中的干扰耦合挑战，并提出 Secure-ISAC 研究愿景。
2023-12-04 cs.IT math.IT
Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey
物理层安全是一种新兴的无线通信安全技术，被广泛认为是对密码技术的补充。为了在实际场景下设计物理层安全技术，需要考虑信道知识的不确定性和不完善性。本文提供了一个调查的最新研究和发展的物理层安全考虑到不完善的信道状态信息（CSI）在通信节点。我们首先提出了一个概述的主要信息理论的措施的保密性能与不完美CSI。然后，我们描述了安全传输设计中的几种信号处理增强，例如安全的开-关传输，人工噪声波束成形，以及中继节点或认知无线电系统中的安全通信。最后对大规模分散无线网络物理层安全的研究现状进行了总结。最后，对当前和未来研究中存在的问题进行了讨论。
2013-07-19 cs.IT math.IT
Secure list decoding
我们提出了一个新的安全列表解码的概念。虽然传统的列表解码要求列表包含发送的消息，但安全列表解码要求以下附加的安全条件。第一附加安全条件是不可能正确解码，即，接收机不能唯一地识别所发送的消息，即使所发送的消息包含在列表中。当传输速率大于信道容量时，可以很容易地满足该条件。另一个附加的安全条件是发送方不可能估计解码列表中除了发送的消息之外的另一个元素。该协议可用于匿名拍卖，实现了投标的匿名性。
2020-06-20 cs.CR cs.IT math.IT
Information-theoretically Secure Erasure Codes for Distributed Storage
分布式存储系统中的修复操作可能会将数据暴露给被动窃听者或主动攻击者的恶意行为，这可能对系统的安全性有害。本文提出了擦除码和修复算法，以确保在存在被动窃听者和主动对手的数据的安全性，同时保持系统的高可用性，可靠性和效率。我们的代码是最佳的，因为它们满足以前提出的下限的存储，网络带宽和可靠性的要求范围广泛的系统参数。因此，我们的研究结果建立这样的系统的能力。我们的代码，从积极的对手的安全提供了一个额外的吸引人的功能“按需安全”，所需的安全级别可以单独选择每个实例的修复，我们的算法保持最佳同时为所有可能的水平。本文还提供了必要和充分条件，管理任何（不安全）的代码转换成一个提供按需安全。
2015-08-16 cs.CR cs.IT math.IT
On the Equivalence of Two Security Notions for Hierarchical Key Assignment Schemes in the Unconditional Setting
层次结构中的访问控制问题可以通过使用层次密钥分配方案来解决，其中每个类被分配一个加密密钥和一些私有信息。传统上，层次密钥分配方案的形式化安全性分析被认为是在两种不同的环境中，即，无条件安全和计算安全的设置，以及关于两个不同的概念：针对密钥恢复的安全性（KR-安全性）和关于密钥不可恢复性的安全性（KI-安全性），后一个概念在密码学上更强。最近，Freire，Paterson和Poettering提出了强密钥不可否认性（SKI-security）作为计算安全环境下的一种新的安全概念，认为在这种环境下SKI-security严格强于KI-security。本文研究了层次密钥分配方案的无条件安全设置。在这样的设置中，方案的安全性不是基于特定的未经证明的计算假设，即，它依赖于理论上不可能打破它们，尽管敌对联盟的计算能力很强。我们证明，在这种情况下，SKI安全性并不比KI安全性更强，即，从信息理论的观点来看，这两个概念是完全等价的。
2014-05-15 cs.CR cs.IT math.IT
A systematic review of secure coded caching
Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；Birkbeck, University of London（伦敦大学伯贝克学院）
本文系统综述了安全编码缓存的研究，分析了其安全性和隐私要求，评估了现有方案的安全性和成本，并指出了未来需要解决的挑战。
2026-03-11 cs.CR cs.IT math.IT
Information-Theoretic Security for the Masses
我们结合交互式零知识协议和弱物理层的随机性属性，构建一个协议，允许引导IT安全和PF-安全信道从一个可记忆的共享秘密。该协议还容忍其组件的故障，仍然保留其大部分安全属性，这使得它可以被普通用户访问。
2013-06-26 cs.CR cs.CY cs.IT
Polynomial-Time, Semantically-Secure Encryption Achieving the Secrecy Capacity
在窃听信道设置中，一个目的是仅基于从发送者到接收者的信道比从发送者到对手的信道噪声更大的假设来获得通信数据的信息论隐私。保密容量是一个安全方案的最优（可能的最高）速率，并且已经证明了实现它的方案的存在。三十年来，最终的和未达到的目标一直是实现这一最佳速率的计划，是多项式时间。(This意味着加密和解密都是经过证明的多项式时间算法。）本文最后给出了这样一个方案。事实上，它做得更多。我们的计划不仅符合经典的概念，安全窃听文献，称为MIS-R（互信息安全的随机消息），但实现了严格更强的语义安全的概念，从而提供更多的安全性方面没有损失的速率。
2012-01-23 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Computation of Randomized Functions
研究了随机函数的两用户安全计算问题，其中只有一个用户计算输出。两个用户都是半诚实的;计算是这样的，除了不能从自己的输入和输出中推断出的信息之外，没有用户学习到关于另一个用户的输入和输出的任何额外信息。首先，我们考虑一个场景，其中隐私条件对用户都不利。Kilian [STOC 2000]在完美安全环境下给出了可安全计算的随机函数的一个特征，并给出了这类函数的速率最优协议。我们证明了同样的特征也适用于渐近安全设置，并给出了一个速率最优协议。在另一种情况下，隐私条件仅针对不计算函数的用户，我们提供速率最优协议。对于完美的安全性，在这两种情况下，我们的结果是在不同的图的色熵。在渐近安全设置中，我们得到了两种情况下的单字母利率表达式。
2016-05-10 cs.CR cs.IT math.IT
Towards Scalable Security in Interference Channels With Arbitrary Number of Users
在本文中，我们提出了一个可实现的安全方案的干扰信道与任意数量的用户。在这个模型中，每个接收器应该能够解码其预期的消息，而它不能解码任何有意义的信息有关的消息打算为其他接收器。我们的方案实现了个人的安全率与对数（SNR）线性缩放，并实现了总和安全率是在恒定的差距和安全容量。为了在发射机侧设计编码器，我们将嵌套格型编码、随机i.i.d.代码和合作干扰技术。非对称计算和转发框架用于在接收器处执行解码操作。我们的计划的新颖之处在于，它是第一个渐近最佳可实现的方案，这种安全方案可扩展到任意数量的用户，并适用于任何有限值SNR。此外，我们的计划实现了上限和安全自由度的$1$没有使用外部助手。
2020-04-17 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Integrated Sensing and Communication: Information Theory Offers Insights
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；Linköping University（林雪平大学）
本文探讨了安全集成感知与通信的信息论方法，分析了安全模型、性能指标及限制，涵盖通信安全、感知安全及对抗环境下的安全挑战。
2026-04-27 cs.CR cs.ET cs.IT
Secure Communication in Stochastic Wireless Networks
信息理论安全--被广泛接受为最严格的安全概念--依赖于信道编码技术，该技术利用传播信道的固有随机性来显著增强数字通信系统的安全性。在该领域的最新发展的动机，本文的目的是在无线网络的基本保密限制的表征。基于合法节点和潜在窃听者在空间上随机分布的一般模型，从信息论安全的角度定义了本质安全通信图（iS-图）.结论性的结果提供了泊松IS-图的局部连通性，在节点度和隔离概率。它示出了网络的安全连通性如何随着无线传播效应，每个链路的保密率阈值，以及合法节点和窃听者的噪声功率而变化。扇区传输和窃听者中立化的可行策略，提高安全连接进行了探讨。最后，一个节点和它的邻居之间的最大保密率的特点，并研究了情况下的合谋窃听。研究结果有助于阐明窃听者的空间密度如何损害无线网络的内在安全性。
2010-01-21 cs.CR 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
Hierarchical Secure Aggregation with Heterogeneous Security Constraints and Arbitrary User Collusion
Guangxi Key Laboratory of Multimedia Communications and Network Technology（广西多媒体通信与网络技术重点实验室）；Guangxi University（广西大学）；Department of Electrical Engineering and Computer Science（电气工程与计算机科学系）；Technical University of Berlin（柏林技术大学）；School of Cyber Science and Engineering（网络安全科学与工程学院）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）
本文提出分层安全聚合的异构安全模型，研究在任意用户合谋下如何实现信息论安全的通信速率和源密钥需求。
2026-01-10 cs.CR cs.DC cs.IT
Security in Quantum Cryptography
量子密码学利用量子物理学的原理来安全地处理信息。一个突出的例子是安全通信，即，把机密信息从一个地方传送到另一个地方的任务。这里的加密要求是，即使通信信道不受信任，除了指定的接收者之外的任何人都无法访问传输的消息。在经典密码学中，这通常只能在计算难度假设下得到保证，例如，分解大整数是不可行的相比之下，量子密码的安全性完全依赖于量子力学的规律。在这里，我们回顾这个物理概念的安全性，侧重于量子密钥分发和安全通信。
2021-08-30 cs.CR cs.IT math.IT
