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文檔簡介
1、網(wǎng)絡(luò)編碼作為一種新的數(shù)據(jù)傳輸方式,與傳統(tǒng)路由相比已被證實(shí)能夠有效地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、改善負(fù)載均衡、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性、能以較小的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)及擁有潛在的安全優(yōu)勢等。正是由于網(wǎng)絡(luò)編碼所具有的這些特性,使得其受到越來越多研究團(tuán)體的關(guān)注。
本文針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)編碼研究方案在吞吐量、解碼復(fù)雜度、能耗等系統(tǒng)性能及竊聽攻擊、差錯(cuò)控制、節(jié)點(diǎn)自私性等安全容錯(cuò)性方面存在的突出問題,以性能保持為基礎(chǔ),結(jié)合信息論與博弈論解決網(wǎng)絡(luò)編碼中的容錯(cuò)與安
2、全性問題。
本文的主要研究成果包括如下幾個(gè)方面:
1)提出結(jié)合激勵(lì)融合機(jī)制的安全網(wǎng)絡(luò)編碼方案,該方案運(yùn)用博弈理論解決了基于網(wǎng)絡(luò)編碼環(huán)境下節(jié)點(diǎn)的自私性問題并能夠有效預(yù)防節(jié)點(diǎn)的共謀私利攻擊;同時(shí),通過運(yùn)用相應(yīng)的編/解碼理論和在源節(jié)點(diǎn)處加入有限的冗余包,從宏觀角度解決了網(wǎng)絡(luò)編碼中有限的污染和丟包攻擊問題;再者,通過整合多路徑路由和優(yōu)化的編碼包分配算法降低了數(shù)據(jù)被攻擊者重構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全與性能良好的平衡;
3、最后,相關(guān)仿真數(shù)據(jù)評價(jià)和安全分析證實(shí)了上述理論分析結(jié)果的正確性。
2)提出壓縮的網(wǎng)絡(luò)編碼錯(cuò)誤與擦除糾錯(cuò)方案,通過在目的節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)高效的檢測與刪除線性相關(guān)包算法,顯著地降低了目的節(jié)點(diǎn)解碼端的計(jì)算開銷;在解碼過程中將目的節(jié)點(diǎn)接收矩陣Y簡化為Ek(Y)形式而不是E(Y),降低了對節(jié)點(diǎn)處硬件執(zhí)行能力的要求;當(dāng)至多只有r個(gè)源包進(jìn)行了線性組合操作時(shí),構(gòu)造了一個(gè)編碼向量壓縮碼,在保證目的節(jié)點(diǎn)正確解碼的基礎(chǔ)上(即解決錯(cuò)誤與擦除問題)將數(shù)
4、據(jù)包的有效載荷從M-k提高到M-D(rlogqk),并且并沒有因?yàn)閴嚎s碼的引入而增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解碼復(fù)雜度;最后,數(shù)字結(jié)果和相關(guān)分析進(jìn)一步證實(shí)了本方案所具有的安全與性能優(yōu)勢。 5、條件時(shí),通信網(wǎng)絡(luò)能完成最大k-μ-z-ρ(該類環(huán)境下理論上數(shù)據(jù)傳輸率的上限)的數(shù)據(jù)傳輸率,并且不需要要求數(shù)據(jù)包長度達(dá)到無限大;最后,數(shù)字結(jié)果和安全分析證實(shí)了本方案的相關(guān)特性。
3)提出抗惡意攻擊者的秘密與可靠網(wǎng)絡(luò)編碼方案,解決了基于網(wǎng)絡(luò)編碼網(wǎng)絡(luò)在遭受z個(gè)污染包、μ個(gè)竊聽攻擊和ρ個(gè)包擦除情況下數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿孛芘c可靠性問題;在保證傳輸信息能被目的節(jié)點(diǎn)正確解碼并且信息理論安全于攻擊者情況下,當(dāng)滿足2z+ρ+μ
4)提出秘密與可靠的非相干多源網(wǎng)絡(luò)編碼方案,解決了多源網(wǎng)絡(luò)場景下網(wǎng)絡(luò)編碼面臨的z個(gè)污染包、μ個(gè)竊聽攻擊和ρ個(gè)包擦除問題;在保證目的節(jié)點(diǎn)能夠正確并且秘密解碼的基礎(chǔ)上,完成了接近于k-2z-ρ-3μ的數(shù)據(jù)傳輸率,與單源的場景相類似,本研究方案也沒有要求數(shù)
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