基于随机网络编码的网络安全性研究

摘要

网络编码自提出以来得到了巨大的发展,并且在许多方面被广泛应用。网络安全是网络编码的重要的应用领域之一。而安全网络编码最主要的两方面就是防止窃听攻击和拜占庭攻击这两类现代通信网络中威胁数据安全性的最主要的问题。
　　 网络编码是由Ahlswede等人于2000年提出的一种新型的网络数据传输方式,通过允许中间节点对来自不同链路的信息进行编码组合使得网络节点同时实现了路由与编码的功能。基于这种全新的数据传输方式,网络性能可以达到最大流传输的理论极限,同时又改善了网络均衡负载,提高了数据传输的可靠性和网络的安全性。
　　 随着网络编码理论的发展以及广泛应用,网络编码自身的安全性也逐渐受到关注。事实上,现有编码方式通常仅针对窃听攻击或拜占庭攻击,因此本文的目的在于构造一种编码方式,同时能够满足防窃听和抗拜占庭攻击的要求。
　　 本文基于范德蒙德行列式,构造了一种随机网络编码,对已有的编码算法加以改进,以牺牲极小的解码率为代价,进一步提高了安全性,实现了防窃听的功能；并通过构造哈希函数,添加Target位的方法来实现抗拜占庭攻击；对于同时具备窃听和修改能力的攻击者,设计了一种改进的借助数据位的Target位构造方法；针对攻击者可能仅修改部分数据的具体情况给出了一种变步进多Target位的解决方案,即通过构造步进函数的方式来选取多个数据,构造多个Target位从而提高信息安全性,并且通过部分数据验证了其可行性。该种编码方式同时实现了防窃听和抗拜占庭攻击的功能,具有较高的安全性。
　　 网络编码在网络安全方面的应用具有广泛的前景和深远的实际意义,本文关于防窃听和抗拜占庭攻击的网络编码将会给相关应用技术的发展提供良好的理论支持。