Single-Shot Secure Quantum Network Coding for General Multiple Unicast Network with Free One-Way Public Communication
在量子网络系统中，多个用户希望将他们的量子消息发送到他们各自的接收器是很自然的，这被称为多单播量子网络。本文提出了一种从安全的经典网络码导出多单播量子网络上的安全量子网络码的规范方法。我们的代码在没有攻击的情况下正确地传输了量子态。当攻击满足一定的自然条件时，即使存在攻击，它也能保证传输的量子态的保密性。在我们的安全性证明中，窃听者被允许修改窃听信息依赖于以前的窃听消息。虽然量子信息传输的验证需要双向的经典通信，但我们的协议利用单向的经典信息传输（公共通信）来保证保密性。我们的安全网络代码可以应用于包括蝴蝶网络在内的多种网络。
2020-03-30 cs.IT math.IT quant-ph
Achieving Shannon Capacity Region as Secrecy Rate Region in a Multiple Access Wiretap Channel
我们考虑一个两个用户的多址信道与窃听者在接收端。我们使用以前发送的消息作为下一个时隙的密钥，直到我们达到通常的多址接入信道（MAC）的容量区域。
2014-10-31 cs.CR cs.IT math.IT
Previous Messages Provide the Key to Achieve Shannon Capacity in a Wiretap Channel
我们考虑一个窃听信道，并使用以前发送的消息来生成一个秘密密钥，这增加了保密容量。这可以自举以将保密容量增加到香农容量，而不使用任何反馈或额外的信道，同时保持窃听信道的强保密性。
2014-04-23 cs.CR cs.IT math.IT
Enhancing Secrecy Rate Region for Recent Messages for a Slotted Multiple Access Wiretap Channel to Shannon Capacity Region
安全约束导致窃听通道中出现\textit{rate-loss}。在本文中，我们提出了一种编码方案的两个用户的多址接入信道与窃听（MAC-WT），以前的消息被用作一个关键，以提高保密率的两个用户，直到我们实现通常的容量区域的多址接入信道（MAC）没有窃听（香农容量区域）。利用该方案，到目前为止，在最近的过去传输的所有消息相对于窃听者的所有信息是安全的。为了实现这一目标，我们引入秘密密钥缓冲区的用户，以及在合法的接收器（鲍勃）。最后，我们考虑一个衰落的MAC-WT，并表明这种编码/解码方案，我们可以实现衰落的MAC（遍历意义上）的容量区域。
2017-01-15 cs.CR cs.IT math.IT
Source-Channel Secrecy for Shannon Cipher System
最近，已经提出了基于列表重构的保密措施[2]，其中窃听器被允许产生$2^{mR_{L}}$重构序列的列表，并且保密性通过在整个列表上的最小失真来测量。在本文中，我们证明了这个列表保密问题等价于用一个新的量\emph{lossy-equivocation}来度量保密性的问题，这个量被证明是最小乐观1-可达信源编码率（对于\emph{infinitely many blocklengths}，在目标失真内以正概率重构源所需的最小编码速率），并且也可以被看作是常规含糊性的有损扩展。在此（或列表）保密措施下，研究了具有\emph{noisy}窃听信道的离散无记忆Shannon密码系统的信源信道保密问题。给出了秘密密钥速率、列表速率、窃听失真和合法用户失真的可达域的两个内界和一个外界。分别使用未编码的方案和（操作上）分离的方案导出内界。由于损失含糊保密与列表保密的等价性，利用信息谱方法证明了其外界。作为特殊情况，窃听信道退化或合法用户的无损通信的情况下的容许区域已被完全特征化。对于这两种情况，单独的方案被证明是最佳的。然而，有趣的是，在其他某些情况下，分离确实会遭受性能损失。此外，我们还扩展了我们的结果来描述高斯通信情况下的可达区域。作为副产品，乐观有损信源编码也已得到解决。
2017-02-10 cs.CR cs.IT math.IT
Quantum Encryption and Generalized Quantum Shannon Impossibility
著名的香农不可能性结果表明，任何具有完美保密性的加密方案都需要一个至少与消息一样长的秘密密钥。在本文中，我们提供了它的量子模拟具有不完全保密性和不完全正确性。我们还给出了一个系统的研究信息理论上安全的量子加密与两个保密性的定义。我们证明了在$d$中，弱的一个意味着强的，但具有安全损失，其中$d$是加密量子系统的维数。如果目标保密错误为$o(d^{-1})$，这就足够了。
2018-09-27 cs.CR cs.IT math.IT
Information Leakage of Heterogeneous Encoded Correlated Sequences over Eavesdropped Channel
相关源存在于通信系统中，其中协议确保存在源的某些预定信息。在这里，相关的源跨窃听信道，包括一个异构的编码方案和它们的影响时，一些信道信息和源已被窃听的信息泄漏进行了研究。Slepian-Wolf场景的信息泄漏界限。此后，香农密码系统的方法。此外，描述了使用矩阵划分方法的实现方法。
2015-01-23 cs.IT math.IT
Information Leakage of Correlated Source Coded Sequences over Channel with an Eavesdropper
研究了一种新的窃听网络中多个相关源的通用方法。一个基本的模型，包括两个相关的来源，每个产生一个组件的共同信息进行了初步研究。有几种情况下，考虑在传输链路上的窃听症状，并基于这些情况下的一个新的量，在源/S的信息泄漏被确定。本文描述的模型的一个有趣的特点是信息泄漏量化。在两个相关源模型中引入了Shannon的具有窃听者的密码体制，以最小化密钥长度。这些方面的量化信息泄漏和减少使用香农密码系统的密钥长度也被认为是一个多相关源网络的方法。一个新的计划，采用共同的信息组合，以减少密钥长度的掩蔽，并适用于多个源的广义模型。
2014-10-02 cs.IT math.IT
The Shannon Cipher System with a Guessing Wiretapper: General Sources
本文利用Merhav & Arikan提出的计算保密性概念，在一般信源的背景下研究了Shannon密码系统。边界上的猜测时刻的极限指数一般来源。的界限被证明是紧的iid，马尔可夫，单线源，从而恢复一些已知的结果。建立了固定码率信源压缩的错误指数和正确解码指数与猜测矩指数之间的密切关系。
2010-08-11 cs.IT math.IT
Information Theoretic Security for Side-Channel Attacks to the Shannon Cipher System
研究了Shannon密码系统的侧信道攻击。为了对Shannon密码系统进行侧信道攻击，我们将其看作是通过来自两个分布式传感器的编码数据进行的信号估计。这可以用公式表示为Ahlswede、Körner（1975）和Wyner（1975）提出并研究的一个辅助信源编码问题。我们进一步研究所提出的问题，得到新的保密界。我们的结果是由Watanabe和Oohama（2012）在有界存储evasdropper上获得的结果与Oohama（2015）为一个助手信源编码问题建立的指数强逆定理的耦合导出的。
2019-01-18 cs.IT math.IT
Enhancing Secrecy Rates in a wiretap channel
可靠的通信对可达到的速率，即香农容量施加了上限。Wyner的窃听编码，它确保了安全约束，除了可靠性，也导致可实现的速率的降低。为了减轻损失的保密率，我们提出了一个编码方案，我们使用足够旧的消息作为密钥，并证明了该方案的多个消息是安全的（w.r.t.）窃听者掌握的所有信息我们还表明，我们可以实现强意义上的安全。接下来，我们考虑一个衰落窃听信道的窃听者的信道的完整的信道状态信息，并使用我们的编码/解码方案，以实现保密容量接近香农容量的主信道（在遍历意义上）。最后，我们还考虑的情况下，发射机不具有的瞬时信息的信道状态的窃听，但只有其分布。
2017-02-11 cs.CR cs.IT math.IT
Measuring Secrecy by the Probability of a Successful Guess
研究了一个通信系统的保密性，在该系统中，合法的接收者和窃听者都被允许有一定的失真。所考虑的保密度量是窃听者在可接受的失真水平内成功估计源序列的概率的指数。首先研究当发射机和合法接收机不共享任何密钥并且发射机不受速率约束时的问题，速率约束对应于侧信道的程式化模型并且揭示了与侧信息的信源编码的连接。然后，该设置被概括为包括发送器和合法接收器之间的共享秘密密钥以及对发送器的速率约束，其对应于香农密码系统。一个单字母的最高可实现的指数表征，并为主要用户和窃听者的渐近最优策略进行了论证。
2017-03-31 cs.IT math.IT
Information-theoretic Physical Layer Security for Satellite Channels
本文从卫星信道视角回顾窃听编码及更强的无密钥无条件保密概念，分析其一般构造在典型卫星信道中的适用性，并探讨物理层安全潜力与多协议协同的系统设计启示。
2017-01-07 cs.CR cs.IT math.IT
Interference Channels with Strong Secrecy
已知给定来自相同嵌套格码本的两个独立均匀分布的格点的实和，窃听者可以获得关于格点之一的值的每个信道至多1比特的信息。在这项工作中，我们研究了这1位信息对三种常用信息理论测量中表达的含糊度的影响，即，Shannon熵Renyi熵和最小熵然后，我们展示了它的应用程序中的干扰信道的机密消息。在我们以前的工作中，我们表明，嵌套格码可以优于高斯码在此信道下实现的速率与弱保密概念测量。在这里，与Renyi熵和最小熵测度，我们证明了同样的安全自由度是可以实现的强保密性的概念。新的编码方案的一个主要优点是，强保密性是从一个单一的格点，而不是一个序列的格点。因此，机密消息和窃听者的观察之间的互信息随着信道使用的数量的减少比先前已知的用于嵌套格码的强保密编码方法快得多。
2009-10-14 cs.IT math.IT
Perfectly Secure Index Coding
在本文中，我们研究了存在窃听者的索引编码问题。消息将从一个发送器发送到多个合法的接收器，这些接收器具有关于消息的边信息，并与发送器共享一组密钥。我们假设完全保密，这意味着窃听者不应该能够检索到有关消息集的任何信息。研究了零错误且完全安全的索引编码问题的最小密钥长度。一方面，这个问题是索引编码问题的推广（因此是一个困难的问题）。另一方面，它是香农密码体制的推广。我们表明，香农的一次垫策略的推广是最佳的乘法常数，这意味着它获得了整个边界的圆锥体形成的安全率区域从原点看。最后，我们考虑放松完美的保密性和零错误的限制，弱保密性和渐近消失的错误概率，并提供了一个安全的版本的结果，由Langberg和Effros，在传统的索引编码问题的零错误和$ε$ -错误区域的等价性。
2015-12-30 cs.IT math.IT
Secrecy Is Cheap if the Adversary Must Reconstruct
秘密密钥可用于在通信期间向窃听者隐藏信息，如在香农密码系统中。大多数理论上的保密保证都要求秘密密钥空间随着通信长度呈指数级增长。在这里，我们表明，当一个窃听者试图重建的信息序列，在文献中所提出的山本，很少的秘密密钥是需要无条件地影响最大失真，具体地说，我们只需要的秘密密钥空间无限增加，增长任意缓慢的块长度。作为一个推论，即使有一个恒定大小的秘密密钥，我们仍然可以导致对手任意接近最大失真，而不管信息序列的长度。
2012-05-17 cs.CR cs.IT math.IT
The Henchman Problem: Measuring Secrecy by the Minimum Distortion in a List
本文基于率失真理论提出了一种新的信息理论保密措施，并在Shannon密码系统的背景下对其进行了研究。而率失真理论是传统上关注一个单一的重建序列，在这项工作中，我们假设一个窃听者产生一个列表的$2^{nR_{\sf L}}$重建序列和测量保密的最小失真在整个列表。我们表明，这种设置是相当于一个窃听者必须重建一个单一的序列，但也收到侧信息的源序列和公共消息从一个速率有限的追随者（一个助手的对手）。我们刻画了秘密密钥速率、列表速率和窃听者失真的最佳折衷。解决方案取决于一个独立的兴趣问题：有损压缩的码字均匀地从随机码本。我们还描述了有损通信版本的问题，其中失真是允许在合法的接收器的解决方案。在这两种设置的分析是大大有助于最近的技术证明信源编码的结果与使用的似然编码器。
2014-11-24 cs.IT math.IT
Perfect Secrecy in the Wild: A Characterization
本文刻画了在接收方是否掌握辅助信息 $Y$ 的两种情形下，发送方实现条件性完美保密的充要条件，并将 Shannon 一次一密结果纳入该框架。
2025-06-14 cs.GT cs.IT econ.TH
On the Secrecy Rate under Statistical QoS Provisioning for RIS-Assisted MISO Wiretap Channel
可重构智能表面（RIS）辅助无线电被认为是第六代（6G）无线通信标准的一项具有巨大潜力的使能技术。可达保密率（ASR）是评价RIS辅助系统安全通信能力的最基本指标之一。然而，ASR的定义是基于香农的信息论，它通常需要长码字，因此无法量化新兴的延迟关键服务的保密性。出于这一动机，在本文中，我们调查的问题，最大限度地提高保密率下的延迟有限的服务质量（QoS）的约束，被称为有效保密率（ESR），为一个RIS辅助多输入单输出（MISO）窃听信道的发射功率约束。我们提出了一种迭代法来找到一个固定的解决方案，制定的非凸优化问题，使用块坐标上升法（BCAM），其中在发射机的波束形成矢量以及在RIS的相移在每次迭代中获得封闭的形式。我们还提出了一个收敛性证明，一个有效的实现，以及相关的复杂性分析所提出的方法。我们的数值结果表明，所提出的优化算法的收敛速度显着快，现有的解决方案。仿真结果也证实了严格的延迟要求的系统的保密率性能显着降低相比，没有任何延迟约束的系统，这种减少可以显着减轻适当放置的大尺寸RIS。
2021-05-30 cs.IT math.IT
A Large Deviations Approach to Secure Lossy Compression
我们考虑一个香农密码系统的无记忆源，其中失真是允许在合法的解码器。使用由共享密钥保护的率失真码来压缩源，所述共享密钥满足对压缩率的约束，以及对合法解码器处的过量失真概率的指数率的约束。秘密性是通过窃听者处的微小失真概率的指数率来测量的，而不是通过传统的含糊性测量。我们定义的完美保密指数的最大微小失真指数时，密钥速率是无限的。在有限的密钥速率下，对一类相当一般的变密钥速率码，证明了最大可实现的弱失真指数等于平均密钥速率与完美保密指数之间的最小值.
2015-04-22 cs.IT math.IT
Success Exponent of Wiretapper: A Tradeoff between Secrecy and Reliability
在Shannon[10]之后，模糊率被广泛用作信息论安全度量。它通过从系统中消除非典型行为的影响来简化问题。然而，在[9]中，Merhav和Arikan考虑了使用猜测指数来分析Shannon密码系统的替代方案。因为猜测指数捕捉到了非典型行为，所以最强的可表达的保密概念需要更严格的条件，即密钥的大小，而不是其熵率，等于消息的大小。在[6][7]中也研究了模糊度和猜测指数之间的关系，但不清楚哪一个是更好的度量，以及是否存在统一的安全性度量。在[2]中，我们使用成功指数来研究窃听信道，而不是使用模糊率或猜测指数，成功指数定义为窃听者在对顺序验证器进行指数数量的猜测后成功学习秘密的指数，该顺序验证器对每个猜测给出是/否的答案。通过用新的重叠引理5.2扩展[2][5]中的编码方案和[4]中的逆证明，我们得到了保密性和可靠性之间的折衷，该折衷用所传输消息的授权和分别未授权解码的错误和成功指数的下界表示。由此，我们得到了一个内界的区域强可实现的公共，私人和猜测率三元组的指数是严格的积极的。当我们把模糊率当作猜测率时，这个区域的封闭性等价于[2]定理1中区域的封闭性。然而，目前还不清楚内部约束是否紧密。
2008-05-31 cs.CR cs.IT math.IT
Joint Source-Channel Secrecy Using Uncoded Schemes: Towards Secure Source Broadcast
研究了香农密码广播系统的信源信道联合保密问题。我们假设应用了列表保密，即，窃听器被允许产生重构序列的列表，并且通过整个列表上的最小失真来测量保密性。对于离散通信的情况下，我们提出了一个基于置换的未编码的计划，级联一个随机置换与符号的符号映射。利用这个方案，我们得到了秘密密钥率，列表率，窃听失真，合法用户的失真的容许区域的内界。对于相反的部分，我们很容易得到一个外界的容许区域从现有的结果。通过比较内外界，证明了该方案在一定条件下是最优的。此外，我们将所提出的方案扩展到标量和矢量高斯通信场景，并表征相应的性能。对于这两种情况下，我们还提出了另一种未编码的方案，正交变换为基础的计划，它实现了相同的性能，置换为基础的计划。有趣的是，通过将随机置换或随机正交变换引入到传统的未编码方案中，所提出的未编码方案一方面提供了一定程度的保密性，另一方面，在合法用户的失真方面不会失去任何性能。
2017-07-22 cs.CR cs.IT math.IT
Wiretap Channel with Causal State Information
在编码器和解码器的状态信息可因果窃听信道的保密容量的下限成立。下限被证明是严格大于非因果的情况下，刘和陈。可验证性证明使用块马尔可夫编码，香农策略，并从共同的状态信息的密钥生成。每个块末尾的状态序列用于生成密钥，该密钥用于提高下一个块中机密消息的传输速率。上界的保密能力时，国家是非因果关系在编码器和解码器的建立，并示出符合几类窃听信道的状态与下界。
2010-06-02 cs.IT math.IT
Secrecy Communication with Security Rate Measure
提出了一种基于率失真理论的新的保密性度量。它被命名为\emph{security rate}，它是在目标失真水平内重建源所需的附加速率的最小值（下确界），对于窃听器具有任何正概率。它表示从窃听器接收到的信息到任何解密重建的信息度量（比特）的最小距离（其中解密被定义为具有某种正可能性的目标失真水平内的重建）。根据信源编码定理，在给定失真度$D_{E}$和窃听器接收到的（加密）消息$M$的情况下，它等价于一个基于失真的模糊性$\mathop{\min}\limits _{p\left(v^{n}|s^{n},m\right):Ed\left(S^{n},V^{n}\right)\le D_{E}}\frac{1}{n}I\left(S^{n};V^{n}|M\right)$，可以看作是模糊性$\frac{1}{n}H\left(S^{n}|M\right)$在有损解密情况下的直接扩展.本文在无损通信的Shannon密码系统中研究了它，其中信源从发送者秘密地、无损地传输到合法的接收者，同时也被窃听者窃听。我们刻画了秘密密钥率、信源编码率、窃听失真和安全率（基于失真的含糊度）的容许域。由于安全率等于基于失真的模糊度，并且模糊度是基于失真的模糊度的特殊情况（具有汉明失真度量和$D_{E}=0$），这给出了最大模糊度的含义的答案。
2015-04-18 cs.IT math.IT
Achieving Shannon Capacity in a Wiretap Channel via Previous Messages
在本文中，我们考虑一个窃听信道与秘密密钥缓冲区。我们使用[1]的编码方案来提高保密率到主信道的容量，同时将每个安全传输的消息存储在秘密密钥缓冲器中。我们使用缓冲区中最旧的秘密位作为秘密密钥，在时隙中传输消息，然后删除这些位。利用这个方案，我们能够证明比[1]中的结果更强的结果.也就是说，不仅当前正在发送的消息，而且在最后的$N_1$时隙中发送的所有消息相对于窃听者拥有的所有信息都是安全的，其中$N_1$可以被选择为任意大。
2016-07-05 cs.CR cs.IT math.IT
The MAC Resolvability Region, Semantic Security and Its Operational Implications
基于以前的工作之间的关系的保密性和信道可解析性，我们重新审视的多址接入信道（MAC）的可解析性的角度来看，保密证明。特别是，我们改进和扩展的证明，以获得新的结果的二阶可实现的速率。然后，我们通过建立一个概念上简单的逆证明依赖于香农熵的一致连续性的变分距离的可分解性，描述了无记忆MAC的可分解区域。我们讨论的操作意义的语义安全的信息理论概念的观点Ahlswede的一般理论的信息传输和显示有趣的影响对一大类攻击的弹性，即使没有假设可以作出有关的分布所传输的消息。最后，我们提供的细节，如何解决的结果可以用来构建一个窃听代码，实现语义安全。
2018-01-22 cs.IT math.IT
Network Information Theoretic Security
香农指出，要在点对点通信中实现完全保密，消息速率不能超过共享秘密密钥速率，从而产生简单的一次性密码本加密方案。在本文中，我们将这项工作从点对点扩展到网络。我们考虑一个连接网络与成对的节点之间的通信。我们假设每个节点在通信开始之前被提供有一定量的秘密比特。具有无限计算能力的窃听者可以访问所有通信，并且可以破解其余节点不知道的节点子集。我们调查的信息理论安全通信的限制，这个网络。我们建立了一个权衡之间的安全信道率（一个节点对）和安全的网络速率（总和在所有节点对率），并表明，完美的保密可以实现当且仅当任何子集的未被黑客攻击的信道的总和速率不超过这些信道的共享unhacked秘密比特率。我们还提出了两个实用和有效的计划，实现了良好的平衡，网络和信道速率完美的保密保证。这项工作具有广泛的潜在应用，其中完美的保密性是理想的，如网络物理系统，分布式控制系统，和ad-hoc网络。
2020-05-27 cs.CR cs.IT math.IT
A proof that Reed-Muller codes achieve Shannon capacity on symmetric channels
本文通过提出新的递归提升框架，结合子空间-向日葵、布尔傅里叶分析和列表解码论证，完成了Reed-Muller码在对称信道上达到Shannon容量的长期猜想证明。
2023-04-05 cs.DM cs.IT math.IT
Distributed Channel Synthesis
两个熟悉的概念的相关性被重新发现的离散无记忆信道，其中随机信道输出的基础上产生的压缩描述的信道输入的分布式合成的极端工作点。Wyner的公共信息是所需的最小描述率。然而，当独立于输入的公共随机性是可用的，必要的描述率减少到香农的互信息。这项工作的特点之间的最佳权衡的数量共同使用的随机性和所需的描述率。我们还包括一些相关的推导，包括有限的本地随机性的影响，保密率的要求，博弈论的应用，和新的见解共同的信息对偶。我们的证明利用了软覆盖引理，在文献中已知的作用，在量化的通道的可分解性。直接证明（可验证性）使用软覆盖在系统的所有部分上构造可行的联合分布，从该软覆盖推断编码器和解码器的行为，而没有明确提及联合典型性或分箱。辅助利益，这项工作也推广和加强这种软覆盖工具。
2013-08-20 cs.IT math.IT
Achieving Dalenius' Goal of Data Privacy with Practical Assumptions
School of Information Engineering and Artificial Intelligence, Lanzhou University of Finance and Economics（兰州财经大学信息工程与人工智能学院）；Gansu Province Key Laboratory of Smart Commerce（甘肃省智慧商务重点实验室）；Institute of Software, Chinese Academy of Sciences（中国科学院软件研究所）
本文提出基于信息论的隐私框架，通过有限知识约束实现Dalenius安全，改进效用-隐私权衡并增强抗相关攻击能力。
2025-12-29 cs.CR cs.IT math.IT
