无线网络中基于信息理论安全的物理层协议研究

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随着无线网络和英特网的发展,接入节点变得错综复杂,使得网络通信的安全性很难得到保障。信息安全和保密通信成为了通信领域研究的热点。现代密码学的加密算法大多数是基于计算复杂度的应用层加密算法,随着计算机性能提高尤其是量子计算技术的挑战,需要构建更科学更完善的密码体制。根据香农的完全保密的概念,把信息论和密码技术相结合的保密通信技术成为一个新的研究方向,即根据信道型的物理特性,研究对应的保密方法。   本文围绕无线网络中基于信息理论安全的物理层协议进行了研究,介绍了目前国内外发展现状,以及开展该课题的研究意义。根据目前信息理论及编码技术的发展现状,把物理层安全的研究定位于基于信息理论的密钥共享算法的研究。介绍了有噪信道的密钥共享模型,建立了一个完整的密钥共享算法框架。在此基础上,重点研究了协商纠错过程,并利用分布式信源压缩编码的概念,论证了协商纠错编码和有边信息的的信源压缩编码之间的等价关系。介绍了当初始化信息为连续随机变量时的协商纠错算法,讨论了连续型随机变量的协商纠错和编码调制技术之间的内在联系,并提出了一种多级编码信道模型。连续型随机变量协商纠错算法分为两部分:第一部分是量化以及区间划分,本文讨论和总结了协商纠错的理想迭代算法,并提出了的一种新的量化方法,得到了一个很高的理想协商效率。第二部分是根据第一部分的量化思想,得出不同信噪比下的分量码的最佳码率。以最佳码率作为设计协商纠错编码的标准,对分量进行了设计。本文设计的协商纠错算法和SEC算法性能进行对比,协商效率得到了提高。
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